《智慧課堂》

第四章

智慧課堂支撐環境

第一節

智慧課堂支撐環境的總體結構開啟智慧人生成就中國夢想一、智慧課堂支撐環境的基本構成二、智慧課堂支撐環境的運行模式三、智慧課堂支撐環境的技術架構一、智慧課堂支撐環境的基本構成

智慧課堂支撐環境是利用“互聯網+”、物聯網、大數據、云計算、VR/AR和人工智能等技術，能夠有效支撐備課、教學、學習\評價等活動的一體化、智能化教學環境，是為教學活動提供智慧應用服務的教室空間及其軟硬件裝備的總和。云端一體化智慧教與學平臺智慧教室（平板電腦智慧教室、數字紙筆智慧教室、VR/AR智慧教室等）智慧課堂支撐環境由智慧教與個性學系統、教學資源與智能工具和網絡學習空間等組成由多媒體教學設備、智能終端設備（PAD、手寫板、AR/VR及全息設備等）、智能集控終端及終端應用服務等組成一、智慧課堂支撐環境的基本構成開啟智慧人生成就中國夢想一、智慧課堂支撐環境的基本構成二、智慧課堂支撐環境的運行模式三、智慧課堂支撐環境的技術架構二、智慧課堂支撐環境運行模式

智慧課堂支撐環境運行模式是指云端一體化智慧教學平臺、智能支撐設備、智慧教學系統，以及教學資源與智能工具等軟硬件設施有效支持教與學活動的運行機制。教學和學習情況數據教與學活動安排選擇合適的教學資源與智能工具教學套件資源和學習路網資源準備出利用完成講授活動組織學生開展自主/合作/探究學習學習情況動態檢測和分析智能教室設備和云端一體化智慧教與學平臺課后作業布置資源發布組織開展個性化學習課前課中課后開啟智慧人生成就中國夢想一、智慧課堂支撐環境的基本構成二、智慧課堂支撐環境的運行模式三、智慧課堂支撐環境的技術架構三、智慧課堂支撐環境的技術架構

智慧課堂支撐環境應采用微服務技術架構，將機構、用戶、課程、資源、教學、學習等都獨立成微服務，支持持續開發、部署和交付模式，各服務高內聚、低耦合，確保平臺支持集群及負載均衡，具有高并發、高可用、高可靠、易擴展及支持多終端等技術特性。智慧課堂支撐環境的技術架構包括終端設備、展現層、應用層、支撐層、數據層及基礎設施層。三、智慧課堂支撐環境的技術架構

智慧課堂系統的展現層主要以網絡學習空間（包括機構空間、學生空間、教師空間、管理者空間和家長空間）的形式，為智慧課堂終端設備（交互一體機、個人計算機、平板電腦、智能手機、VR/AR終端等）提供展現服務。在展現層，應使用React、H5、CSS3、3DMax等技術優化展示畫面效果、提升用戶體驗，并通過Socket、PicoSDK實現各終端信息同步與控制交互。（一）展現層三、智慧課堂支撐環境的技術架構

應用層為智慧課堂提供云端一體化智慧教與學服務支撐，主要包括智慧教與學系統和教學資源與智能工具等應用。應能夠通過分層消除單點，全部集群化，Nginx+KeepAlived實現雙活、服務調度中心（Zookeeper）、APIGateway、Redis主從集群，資源分布式災備存儲，數據庫讀寫分離，負載均衡、限流、熔斷降級等，確保個別服務或者節點出現故障時系統整體正常運行；應采用微服務Zookeeper架構，提供完整的服務注冊及發現工具，便于智慧課堂各類應用場景的服務組合與擴展。（二）應用層三、智慧課堂支撐環境的技術架構

（三）支撐層支撐層應提供授權認證、緩存服務、消息隊列、音/視頻轉碼、文檔轉碼、物聯管控、流媒體服務等公共基礎服務，應采用Nginx、Cas、OAuth2、FileBeats、RabbitMQ等服務框架，分別服務于智能教室各類場景應用，提供智慧課堂中的可信安全、教學互動、直/錄播、物聯集控等基礎支撐服務。應通過多層次緩存技術、Redis的主從集群配置、FastDFS，平滑的支持用戶數量增長。三、智慧課堂支撐環境的技術架構

（四）數據層

數據層包括資源大數據（素材資源、應用資源、套件資源、路網資源、微課資源及云課資源等）和教與學大數據（包括學校、教師、學生等基礎數據及各類業務數據等）兩部分。應通過MariaDB、MySQL等多種數據存儲服務的組合使用，保證平臺數據的安全、穩定、快速的存儲和使用。三、智慧課堂支撐環境的技術架構

（五）基礎設施層

基礎設施層提供云端一體化智慧教與學平臺運行所需基礎設施服務，應包括云主機、云存儲、云災備、云防火墻、云負載均衡、云網絡（子網/IP/域名等）和操作系統等。應通過docker容器來管理運維各個服務和中間件，同時向數據層、服務層提供開放API