高校实验室信息化建设方案.docx

第一章项目概述21.1 项目名称21.2 项目建设方案编制依据21.3 项目概况31.3.1 建设背景31.3.2 建设目标31.3.3 项目建设内容考核情况41.3.4 项目建设的意义和必要性5135部门业务需求说明71.3.6 总体建设与本期建设任务8第二章业务需求分析92.1 现状分析92.2 业务功能、业务流程和业务量分析92.2.1 应用软件部分要求92.2.2 支撑的相关教学课程102.2.3 相关硬件要求152.3 系统功能和性能需求分析15第三章总体建设方案173.1 建设原则173.1.1 统筹规划原则173.1.2 稳定可靠原则173.1.3 先进实用原则173.1.4 安全保护原则173.1.5 开放共用原则183.1.6 可扩展性原则183.2 系统总体结构和逻辑结构193.2.1 总体结构193.2.2 逻辑结构193.3 技术路线19第四章本期项目建设方案224.1 系统设计224.1.1 整体平面布局效果图224.1.2 软件系统设计244.1.3 硬件系统设计574.2 网络系统设计584.3 安全系统设计594.4 软硬件部署设计594.5 备份系统设计604.6 资源共享设计604.7 部门信息系统整合情况604.8 部门业务系统对接情况60第五章项目运维管理615.1 人员培训方案615.2 项目运维62第六章效益与评价指标分析646.1效益分析64第一章项目概述1.1项目名称高校实验室信息化建设方案12项目建设方案编制依据(1)“互联网+政务服务”技术体系建设指南(2)政务信息资源类规范、标准(3)国家、省级、行业建设规范中国教育现代化2035普通高等学校本科教育教学审核评估实施方案(20212025年)教育信息化2.0行动计划1.3项目概况1.3.1 建设背景为了达成我校十四五规划升本建设目标，高质量地培养服务地方的基础教育阶段英语师资队伍，外语类实验室是学习、教学效能产出的重要手段。外语是实践性较强的学科，包括听、说、读、写、译的操练和语言信息的输入输出。语言环境对外语学习的成败起着关键作用，通过将技术有效融合到学科教学过程中营造身临其境的教学环境，学习效率可得到大幅提升。外语教学非常重视与技术相结合，上世纪60年代，外语学科率先引入电化教育体系。多年来，语言教学及其教学环境始终随着需求和技术的发展持续演进。今天，随着5G、大数据和人工智能等革命性技术的发展，语言教学环境必然继续以教学需求为中心，继续融合新技术，继续解决现实问题，服务新时代的教育政策，满足教学要求。建设外语专业实验室是保证语言教学实训的重要条件保障。1.3.2 建设目标围绕智慧语言教学环境打造多种用途的实验教学示范中心，提高教师的教学效率和学生的学习效率，为学校人才培养发挥积极而重要的作用。(1)创新教学基地智慧语言教学环境，采用现代信息技术，提高教师和学生的信息技术素养，开展教学创新。利用慕课课程等实施线上线下“混合式教学”，实现“翻转课堂”的教学模式。借助共享白板等研讨工具，帮助教师和学生摆脱课堂限制协同完成任务，并展示工作成果，以实现研讨式、探究式教学。利用视频分析技术和行为分析技术，帮助教师提升课堂教学质量。同时为教学评价改革创造条件，利用教学平台收集日常教学数据，加大教学过程的评价比重，并尝试多样化的考核模式。(2)仿真情景实训实验中心通过计算机和虚拟技术，构建仿真的实践环境，满足学生进行不同情景下的语言技能训练、文化体验和实战模拟学习需求，有效提高学生学习外语的兴趣、参与度和自信心，从而提升外语语言学习成效。(3)考试中心组织无纸化考试，用于日常测试或期中期末考试，采用了计算机智能组卷和评分技术，有效提升了教学效率和反馈效果。还可以作为TEM4、TEM8等人机对话口语考试、或者托福等社会化考试的考场。(4)自主学习中心引入智能口语评测和文本评测技术，并配套专业的学习资源，服务于学生的课外自主学习。课后学生根据自身实际情况强化语言训练，以提升外语应用水平。133项目建设内容考核情况(1)考核对象项目建设需求责任部门、项目建设相关职能部门。(2)考核内容按照考核对象，分为两类进行考核：一是对建设需求部门参数制定的合理性和时效性进行考核，二是对相关职能部门的审批时效和政策把关进行考核。1.3.4项目建设的意义和必要性(1)人工智能是高校数字化转型的必要路径信息技术的发展，人才需求的变化，也倒逼教育系统必须进行全面、彻底的转型和升级。教育部一直高度重视信息技术对教育的影响，陆续出台了一系列政策，教育数字化转型已成为战略任务。教育信息化十年发展规划(20112020年)教育信息化2.0行动计划等系列规划文件的发布，多措并举加强教育数字化建设，推动了“互联网+教育”持续健康发展。2021年，教育部等六部门发布关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见，提出要以教育新基建促进线上线下教育融合发展，推动教育数字转型、智能升级、融合创新，支撑教育高质量发展。2022年3月，国家智慧教育公共服务平台正式发布，国家职业教育智慧教育平台、国家高等教育智慧教育平台同步上线，显著丰富了优质数字教育资源供给渠道，创新了供给模式，赋能职业教育发展，为推动数字技术与职业教育深度融合、提高数字化时代技术技能人才培养质量夯实了基础。2023年2月，世界数字教育大会在北京召开。会议围绕数字化转型、数字学习资源开发与应用、师生数字素养提升、教育数字治理等问题进行深入交流讨论。我国教育数字化转型进入实质阶段。教育数字化转型旨在通过数字技术实现教育教学流程再造和提质增效。在教育数字化转型的过程中，人工智能是未来数字经济的生产力，更是教育数字化转型的重要技术引擎。人工智能技术可以助力教学场景数字化，助力教学、学习、考试、评价、管理等多个教育场景；打通课前、课中、课后，让教与学的数据采集、留存和分析，沉淀优秀课程资源；助力教学评价数字化，让评价不再是单一维度。通过人工智能技术，还可以实现根据学习者的不同特点和需求，自动识别和进行优化教学，以及提供个性化的学习方案，提高教育的个性化和因材施教程度。人工智能技术，可以助力学校实现教学、管理、专业建设的数字化转型，推动教育教学的变革和创新突破，实现学校高质量发展，是学校教育数字化转型的必要路径。（2）响应高校大学英语教学政策，契合教学改革思路2020年10月，大学英语教学指南（2020版）正式发布。指南（2020版）明确提出，大学英语为高校核心通识课程，大学英语的教学应主动融入学校课程思政教学体系，使之在高等学校落实立德树人根本任务中发挥重要作用。同时，指南（2020版）分别对口头表达能力单项技能设置了三个级别的教学要求，包括大学英语教学基础目标、提高目标、发展目标三个级别。指南（2020版）还指出，在信息化与智能化时代，人工智能技术等现代信息技术已成为外语教育教学的重要手段，倡导高校充分利用信息技术，积极创建多元的教学与学习环境，鼓励教师建设和使用微课、慕课，利用网上优质教育资源改造和拓展教学内容，实施混合式教学模式，使学生朝着主动学习、自主学习和个性化学习的方向发展。通过建立网上交互学习平台，为师生提供涵盖教学设计、课堂互动、教师辅导、学生练习、作业反馈、学习评估等环节的完整教学体系。教学系统应具有人机交互、人人交互功能，体现其易操作性、可移动性和可监控性等特性，允许学生随时随地选择适合自己水平和需求的材料进行学习，能记录和监测学生的学习过程，并及时提供反馈信息。（3）高校外语教学面临困境，急需提高外语教学效率效果教育部明确提出“新的教学模式应以现代化信息技术为支撑，特别是网络技术，使英语教学朝着个性化学习，不受时间和地点限制的学习、主动式学习方向发展。“外语教学要尽量满足学生的个性化发展，单凭传统的课堂教学这一语言学习模式是远远不够的。从教学的实际出发，建立自主学习中心是一个集个性化、主动性、情感化、认知化、合作式学习功能为一体，符合现代教学规律和学生个性需求的科学学习模式，是英语课堂教学的补充和延申。这种主动、自主、合作的学习环境满足了学生的个性化学习需求，并能极大的激发学生的英语学习积极性。中国已经率先进入数据时代，为现代化教育提供了良好的技术和数据支撑，实现以学生为中心的翻转式教学环境，通过一整套的工具和资源接入，帮助教师提高教学效率，课堂数据分析为教师和教务管理人员提供评测依据，在数据积累和技术迭代中，不断提升教学水平。(4)人工智能时代，对AI+外语学科融合的复合型人才的要求随着人工智能产业高速发展，相关行业对于应用型人才产生了迫切需求。人工智能和机器学习相关的产业人才需求规模，2016至2020年平均增长率已高达74%。目前，全球人工智能的人才缺口很大，迫切需要推动人工智能教育体系健康发展，夯实人工智能发展的基础。人工智能作为一个综合性前沿交叉的学科，需要建立高起点、高质量、高效率的人才培养体系。新一代人工智能发展规划高等学校人工智能创新行动计划等政策文件提出了未来的人才培养新模式，通过人工智能+X的复合模式为产业、行业培养更多高素质的AI应用型人才，AI技术对译员职场翻译工作提出了新的挑战，但同时，也为外语教学与研究带来了新的契机。通过利用日趋成熟的人工智能技术开展一场深层次的变革，重塑外语教学的时代性、个性化的新形态，提高新时代下外语人才的培养质量，增强实效。135部门业务需求说明外语专业实验室信息化设备在人才培养过程中所起作用主要承担的课程：综合英语、视听说、英语写作、高级英语英语听力等；专业实验室主要功能：面向语言技能、教师技能、岗位培训、语言与技能竞赛、教学科研，开设小学英语教育专业实习实训类课程(视听说、英语口语、英语语音语调、综合英语、翻译、课堂实用英语、小学英语课堂案例分析、小学英语教学：理论与实践、教师综合技能达标等)；实验室使用课时数：学年实验/实训学时总课时数近1800课时；支持的竞赛与证书：大学英语四级、六级证书、专业英语四级、八级证书、大学生英语竞赛、大学生英语写作比赛、教师资格证、翻译等级考试等。136总体建设与本期建设任务(1)整体建设任务我校滨江校区智能化外语教学实训中心项目建设，拟将通过配备先进的软硬件设备，加强外语教学实训室信息化、网络化、智慧化，人工智能外语教学实训中心建设采用“互联网+”的思维方式，结合移动互联网、大数据分析、智能语音等新的技术应用，构建先进的技术平台，利用关联分析、数据挖掘、智能分析技术等技术，对系统归集的各类语言教学、管理与学习行为数据进行深度挖掘，提取有价值的信息，全面打造数字化、智能化、泛在化的智慧外语学习环境，推动学校外语教学的创新与变革，实现个性化教与学，促进学生个性化成长和智慧发展。充分发挥人工智能语言教学实训中心在外语人才培养方面的效能，为学校打造一个基于人工智能的智慧语言学习环境，进一步助力学校的升本目标。(2)本期建设任务本次外语专业该实验室信息化建设项目包括英语教育教学技能实训室1间、智慧云网络语言实验室1间、智慧口笔译实验室1间、沉浸式语言人工智能实验室1间、外语自主学习实验室1间共计五间实验实训室所对应的软硬件信息化设备。智慧语言学习环境建设是实现教学方式变革的基础，支持学生全面、充分、高效发展的学习空间。第二章业务需求分析2.1 现状分析本期拟建设外语专业实验室项目分别为：DlOl英语教育教学技能实训室、D102智慧云网络语言实验室、D103沉浸式语言人工智能实训室、D104智慧口笔译实验室、D105外语自主学习实验室。目前教室现状为空置教室，每间教室的面积约85平面，根据本期各外语专业实验室实际功能需求，将由学校整体对现有教室进行基础装饰和家具配备，以满足外语专业实验实训室的教学应用实际需要。2.2 业务功能、业务流程和业务量分析2.2.1 应用软件部分要求(1)业务功能本次外语专业信息化建设项目包括英语教育教学技能实训室、智慧云网络语言实验室、沉浸式语言人工智能实验室、智慧笔译实验室、外语自主学习实验室共5间专业实验室实训室的教学应用，主要服务于拟开设的英语（师范）本科专业，以及小学英语教育、专升本联合培养英语（师范）两个现有专业。主要面向语言技能、教师技能、岗位培训、语言与技能竞赛、教学科研，开设小学英语教育专业实习实训类课程（视听说、英语口语、英语语音语调、综合英语、翻译、课堂实用英语、小学英语课堂案例分析、小学英语教学：理论与实践、教师综合技能达标等）。（2）业务流程外语专业根据人才培养方案设置的相关课程在实验实训室进行语言教学及技能训练。学生可通过预约方式在相关实验实训室进行自主模拟训练。教学实训数据可作为教学考核的数据支撑。（3）业务量分析目前我院教职工41人，在校生1172人，外语专业信息化建设完成后，不仅仅满足外国语学院师生，同时也服务全校公共外语的教学应用，预计学年实验/实训学时总课时数近1800课时。2.2.2支撑的相关教学课程序号实验项目名称实验类型实验隶属课程情况课程名称必修/选修课程类型面向专业1综合小学英语教学：理论与实践必修专业核心课英语（师范）专业、小学英语教育2综合综合英语必修专业基础课英语（师范）专业、小学英语教育3综合英语语音语调必修专业核心课英语（师范）智慧云网络语言实验室专业、小学英语教育4综合高级英语必修专业拓展课英语（师范）5综合英国文学必修专业基础课英语（师范）6综合美国文学必修专业基础课英语（师范）7综合专八英语词汇习得必修专业基础课英语（师范）8实践学术论文写作必修专业基础课英语（师范）9实践英语口语必修专业核心课小学英语教育10实践基础写作必修专业基础课小学英语教育11实践小学英语课堂案例分析必修专业核心课小学英语教育1外语自主学习实验室综合综合英语必修专业基础课英语（师范）专业、小学英语教育2实践实用英语必修职业技能课应用英语3综合英语语音语调必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育、应用英语4实践英语口语必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育5实践视听说必修专业基础课英语（师范）、小学英语教育6实践会展实用英语必修职业技能课应用英语7综合文秘英语必修职业技能课应用英语8综合高级英语必修专业拓展课英语（师范）、小学英语教育9综合英语课程与教学论必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育10实践英语教学设计与实施必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育11综合中小学英语教学案例分析必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育1英语教育教学技能实综合综合英语必修专业基础课英语（师范）专业、小学英语教育2综合小学英语教学：理论与实践必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育3综合英语语音语调必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育4实践英语口语必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育5实践视听说必修专业基础课英语（师训室范）、小学英语教育6实践英语歌曲与表演必修专业基础课英语（师范）、小学英语教育7综合英语演讲与辩论必修专业核心课英语（师范）专业、小学英语教育8综合高级英语必修专业拓展课英语（师范）、小学英语教育9综合英语课程与教学论必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育10实践英语教学设计与实施必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育11综合中小学英语教学案例分析必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育1沉浸式语言人工智能实训室综合英语学科课程与技能实训必修专业核心课英语（师范）专业、小学英语教育2综合小学英语教学：理论与实践必修专业核心课小学英语教育3综合英语语音语调必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育4实践英语口语必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育5实践视听说必修专业基础课英语（师范）、小学英语教育6实践英语歌曲与表演必修专业基础课英语（师范）、小学英语教育7综合英语演讲与辩论必修专业核心课英语（师范）专业、小学英语教育8综合小学教育实践指导必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育9综合英语教学理论与实践必修专业核心课英语（师范）10实践英语教学设计必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育11综合小学英语课堂案例分析必修专业核心课英语（师范）、小学英语教育1综合会展翻译必修学科基础应用英语应用日语智慧口笔译实验室应用韩语2综合商务英语口译必修学科基础商务英语3综合翻译理论与实践（英译汉）必修专业课小学英语教育英语（师范）4综合翻译理论与实践（英译汉）必修专业课小学英语教育英语（师范）5综合视听说必修专业课小学英语教育英语（师范）6综合英汉/汉英笔译必修专业课英语（师范）7综合英汉/汉英口译必修专业课英语（师范）8综合翻译理论与应用选修专业课英语（师范）223相关硬件要求（1）外语专业实验实训室硬件设备布局需充分考虑各功能实验室的实际应用情况，设计布局需要合理、方便多场景教学需要。（2）实验实训室需考虑未来应用的扩展空间。（3）信息化设备需采用国内主流品牌，确保实验实训室建成后3-5年不落后。2.3 系统功能和性能需求分析外语专业信息化设备根据外语教学重资源、重实训的特点，借助5G、大数据、云计算、自然语言处理、机器视觉、虚拟现实等技术，依托教学平台、汇聚优质资源、拓展创新应用，融合物理空间和网络空间，构建突出语言教学特点的新型教学环境，支撑语言技能和能力的培养。外语专业实验室以教学资源为基础，配套题库、专项训练、专业词典等，通过丰富的教学应用，外语专业实验室不仅是创新教学中心、仿真实训中心，而且可以座位考试中心和自主学习中心。作为教学中心，支持混合式教学、翻转课堂和泛在学习等创新教学模式。在实验室中开展视听说语言教学、口笔译教学、协作式教学，还可以连接多个实验室进行远程教学；在实验室外，支持基于教学班的在线教学，师生之间不受时空显示进行备课、作业、讨论和测验。作为实训中心，支持仿真的实验实训。开展模拟真实流程或操作的同传会议或者计算机辅助翻译类实训，或者虚拟现实场景开展商务类或者其它专业类实训。作为考试中心，支持大规模统一考试。采用集中管理、分布式考试、统一阅卷的模式组织标准化考试或者口语考试。作为自主学习中心，支持学生自主学习。借助教学资源，学生进行媒体点播、课程学习、自主训练，或者加入群组自行组织研讨。利用教学、实验实训、考试、自学等过程中产生的数据，通过对数据挖掘和分析，帮助教学管理者掌握专业、课程、资源、课堂教学、教师、学生等各维度的整体情况，为教学质量评估提供支持。第三章总体建设方案3.1 建设原则教学环境的改变，对教学活动影响巨大，为了做好外语专业实验室实训室建设，须遵循下列原则。3.1.1 统筹规划原则统筹规划。充分考虑教学、实验实训、考试和自主学习的整体需要，选择具有先进性、可扩展的整体解决方案。系统应着眼长远发展需要，为适应业务量的不断增长及智能应用需求的不断发展，系统必须具备高度的可扩展性。做到数据规模可扩展，处理数据格式可扩展，计算能力可扩展，系统接口可扩展，智能应用可扩展，培训内容及规模可扩展，应用示范案例可扩展。3.1.2 稳定可靠原则作为支持教学的核心业务系统，系统必须满足100O个学生同时进行语言学习的需要，并且要求7*24小时持续稳定运行。系统须具备高度的可扩展性，通过增加实例的方式提升吞吐量。系统必须简单易用，不增加老师和管理人员的额外工作负担。3.1.3 先进实用原则系统中应用5G、大数据、人工智能、云计算等技术，必须成熟、稳定、实用，达到国内领先水平。数据存储格式、数据标注格式、系统内部接口及外部接口等应遵守国家标准，没有国家标准的应成熟的行业标准。3.1.4 安全保护原则平台采用私有化部署模式，遵循网络安全法、数据安全法。从网络、系统、数据库、应用系统全方位、多层次的安全机制，确保数据在存储、传输、处理等过程中绝对安全保密。重视教师的知识产权、师生的隐私权，必须尊重教师和学生的选择。只有在获得授权的情况下才能够共享或者使用教师和学生敏感的教学数据。3.1.5 开放共用原则智慧语言教学环境要融入到现有学校信息化生态系统中，不能形成新的信息孤岛。一方面要为其它系统提供数据。系统内的应用服务可以通过授权提供给第三方系统调用，共享系统内的数据（例如：课堂教学数据、成绩等）。另一方面应尽可能使用其他系统（例如：教务系统、统一认证平台等）中已经存在的数据，降低了使用和运维的复杂度，提高数据利用率。3.1.6 可扩展性原则信息化平台的设计需充分考虑满足未来几年教学应用的增长需求，具有灵活扩充和调整的特性，便于设备的扩容和升级。采用先进、成熟、符合国内标准的技术，使教学应用系统具备可根据技术、业务的发展随时调整、增加相关应用功能。3.2 系统总体结构和逻辑结构3.2.1 总体结构应用场景外语教学）精品录播）同传训练）口语测评）自主学习）口语考试VR实训马鞍山师范高等专科学校外语专业实验实训室智能化精品录播系统智慧语言实验室系统智慧口笔译教学实训系统沉浸式语言人工智能教学实训系统外语自主学习系统系统模块录播功能模块导播功能模块直播功能模块应用管理模块外语课堂教学系统外语资源管理系统外语课程应用系统智慧语言教学系统口语考试系统AI微课录制系统智慧翻译教学实训系统同声传译模拟实训系统口译教学与语料库系统常态化智能录播系统AI口语训练与评测系统英语VR师范生教学技能实训系统外语课堂教学系统外语资源管理系统外语课程应用系统智慧语言教学系统数据传输校园网I局域网I基础设备录播主机拾音麦高清摄像机智慧大屏研讨互动屏无线AP教师控制端学生端桌面管理主装音响智慧黑板功放<教师主控终端代表（译员）终端智慧互动黑板.一-教师主控VR头盔学生终端VR显示大屏.一,自主学习终端教师主控端322逻辑结构3.3 技术路线外语专业实验室信息化建设项目的技术路线，分为软件和硬件两部分介绍：（1）软件部分外语专业实验室教学应用系统包含有多个教学应用系统：智能化精品录播系统：软件需采用B/S架构设计，使用主流浏览器通过网络即可访问软件后台进行管理应用。外语课程平台综合软件：外语教学云平台采用微服务架构，子系统内部按照业务逻辑和应用场景拆分为一系列应用服务或平台服务，服务之间全部采用WebAPl接口通讯，遵循REST规范。智慧语言实验室软件：智慧语言实验室采用“教室+云”的架构，教室覆盖课中，满足课堂教学、实验实训和考试；云平台覆盖课前、课后，满足在线教学、考试、教研和自主学习，两者结合构成线上线下结合的混合式教学环境。教室内采用C/S架构开展课堂教学活动，教学中的数据和课前、课后的内容采用云端B/S架构，方便教师随时随地利用平台功能进行备课、作业、学情分析等。学习云终端管理软件：采用虚拟化平台进行虚拟机部署，通过带宽优化技术实现对学生端的超低延迟响应。智能化口语训练与评测系统：系统基于B/S(Browser/Server)统一架构设计，具有多终端适配，教师和学生均具备PC端和移动端(同时具有iOS及Android应用)。外语VR师范生技能实训系统：系统需采用三层B/S(浏览器/服务器模式)架构和C/S(客户端)架构统一设计，支持VR客户端、PC客户端和浏览器端的跨端口登录使用；浏览器端(Browsers)和客户端(Client)由统一的服务器端(SerVer)提供集中服务；浏览器端(Browsers)无需安装任何插件，即可利用浏览器进行登录及教学管理，支持GoogleChromeFirefox>360等主流浏览器登录并进行实训学习；客户端(CHent)需适配市场主流VR头显和PC端(WindOWS系统)，可为用户营造360。的沉浸式体验，让用户自主进行学习。智慧翻译教学实训系统：系统B/S架构软件，支持系统部署于本地服务器，无需安装客户端，不受场所限制。口译教学与语料库软件：系统C/S架构软件，支持系统部署于本地服务器。同声传译教学实训软件：同声传译实验室采用C/S架构开展课堂教学与实训活动，满足交传、同传的各种训练模式，并可开展同传会议真实模拟环境训练。(2)硬件部分网络架构：通过VLAN隔离不同功能的网络设备，提高网络安全性和稳定性。智慧互动黑板：选购高清分辨率、高刷新率的智慧互动显示设备，确保显示画面清晰流程。录播终端：选用市场主流设备，便于在后期应用和服务保障。录播及音响设备：选用目前市场主流录播及音响产品，确保系统稳定可靠。学习终端：选择高性能的终端设备，满足日常的语言教学训练。总体来说，外语专业实验室信息化建设项目由多形态实验实训室组成，满足多种教学应用场景，所采用的技术路线为目前主流的应用软件和市场上的成熟硬件设备，保证系统的高性能、高可靠性和扩展性。同时，根据学校的具体情况和需求，进行了适当的技术选型，以满足外语教学实训的实际需要。第四章本期项目建设方案4.1 系统设计4.1.1 整体平面布局效果图（英语教育教学技能实训室效果图）1600297029501840,2600-<30Cr<30»28402679智慧云网络语言实验室平面布局单位：mm984040185092O972Oo16Oo95053015QO6LOO6OssBQQBBBQQQQB加一口EOO9LD0OceeeoeOo15g9sOOLEs6-Q0BQQ796228智慧琏译实验室平面布刷32+4)4.1.2软件系统设计4.1.2.1 信息资源数据库设计随着信息技术的快速发展，围绕外语学院教学需求打造覆盖课前、课中、课后的一站式的智慧语言教学实训环境，实现以下功能：(1)智能化教学：通过先进的人工智能外语教学系统实现人机对话、语音评测等功能，内置海量资源，提升教师教学效率和学生学习效果。(2)多场景教学：支持研讨式教学、常规外语教学、虚拟仿真模拟教学，具有小组大屏和多屏互动功能，全面提升教学互动性。(3)一站式教学系统：为课前、课中、课后的教学互动提供支撑，云存储、数据分析等工具。(4)数据化教学评价：教学过程各环节数据留存，即时生成教学分析报告，随时监测教学成果。4.122系统功能设计(一)英语教育教学技能实训功能英语教育教学技能实训室中智能化精品录播系统功能有：L实训录播系统师范生实训录播系统是针对师范生微格教学及教学技能训练应用设计的一款高度集成一体化设备，集成高清视频多流录制、多流直播、远程互动、3A音频处理、Al跟踪等多功能。多流录制、多流直播：师范生教学实训终端支持师范生授课画面、板书画面、电脑画面三路画面的独立录制封装与直播推流，完整展示微格教学全过程，实现训练成果全方位留存。基于AI算法的教师全自动跟拍：师范生教学实训终端内置图像跟踪分析系统，搭配内置AI算法的教师摄像机可进行教师行为的自动跟踪拍摄，真实还原师范生讲解授课各个环节。内置互动功能：终端可选择启用内置的互动功能，为用户提供高可靠、低延时的音视频互动教学体验，教学技能训练及微格教学场室可以与任意一间互动录播教室进行远程互动教学、会议、培训，学校领导、课程指导老师也可以通过内置的互动系统对师范生训练过程进行指导和评价。2 .教学技能AI分析系统基于人工智能算法和视音频技术，面向师范生微格实训和教学技能训练场景应用，设计出具有针对性的师范生训练专用模型。系统内置视频+语音分析能力，能够针对师范生训练过程中的口头语言表达、授课表情情绪、板书书写内容进行伴随式的全流程的智能采集、识别与分析，融合多模态数据，形成交叉分析，输出多维度的分析评价，为师范生教学技能诊断和改进提供更加精准的数据反馈。3 .AI智能视频采集系统将Al算法前置到拍摄师范生的云台摄像机中，摄像机根据拍摄图像自动分析并匹配跟踪策略完成人体的自动跟踪，从而实现授课过程的全自动跟拍。运用先进的AI智能技术对视频采集系统进行了调整更新，面对前期基于图像变化的智能图像识别跟踪应用中的需增加定位分析设备、产品调整力弱、使用环境适应性差等不足进行的优化提升，全面提升产品的应用体验。系统主要具备以下特点：画面采集与场景分析、策略跟踪均通过Al摄像机独立实现，无需额外配跟踪主机甚至任何定位辅助产品，设备更简单，部署运维更方便；基于AI能力进行教学场景的智能学习分析，依据人工算法识别人物场景的方式极大程度上改善了传统图像识别技术中的门窗、窗帘、光影等课室其它物件引发的误判问题，极大提高了画面自动跟踪切换的精准性，降低对课室环境的要求；AI摄像机支持智能识别锁定跟踪对象，极大程度避免多人出现在画面导致跟踪失准的现象发生；同时支持丢失巡回，人员跟踪丢失后一定时间内重新出现在画面中，也能继续进行跟踪，有效适应课堂教学不同教室的巡视习惯应用。4高保真音频采集系统采用高保真指向性麦克风均匀吊装部署实现课室的声音采集，并且话筒采集声音经过专业音频处理器进行去噪、混音、回声消除等处理，输出至录播主机与视频文件进行混合编码生成标准MP4文件保存。为保证音频的清晰保真，设计通过音频处理器以及录播内置的音频处理算法打造高保真音频系统。系统对课室音频实现噪声抑制、回声消除、自动增益等音频处理应用，保障录制、直播、互动状态下的音频效果。噪声抑制：环境噪声会伴随发言人声音一同被麦克风采集，即使是装修良好的室内环境，也会存在着类似风扇、空调、人员走动、桌椅接触等等各式各样的噪声出现。系统内置自动降噪算法，能够对采集的声音信号中有效识别并抑制噪声信号，有效剔除噪声后再进行输出扩声。回声消除：在本地课室和远端教室进行视音频互动教学过程中，常常会因为音频系统设置不合理出现本课室说话身音在远端课室扩声播放后，又通过远端课室麦克风采集传输回来本地听到的情况出现，导致双方声音效果体验差。本方案系统可以将采集输入的音频信号与前一时刻已扩声输出的信号波形进行对比，从而识别波形一致的回声信号进行过滤，达到消除回声的效果，保障音频的清晰保真。自动增益：系统内置智能增益调整功能，无论音源声音大小，音频系统采集后均自动调整到预定增益范围进行输出，并能维持教室整体扩声均衡，保证在不同教师声音大小不一的情况下也能自动保障听众的的听感均衡舒适。啸叫抑制：啸叫现象是由于拾音与扩声系统之间对同一声音信号进行“采集-放大输出”不断循环而导致的，啸叫现象出现代表环境整体声场稳定被打破，无法再进行正常的使用。音频处理器内置啸叫抑制功能，能够识别输出扩声后重复采集的反馈信号并进行消除，有效避免啸叫发生，保障系统整体的稳定可用。同时音频处理器内置专业功放功能，直接连接音箱设备即可完成教室扩音，部署上更为简单便捷，效果上优质保真。（二）智慧云网络语言实验室系统功能该语言平台资源库资源亦可在D105外语自主学习实验室安装使用。1 .新形态课堂教学智能教学助手依托大数据技术，利用汇聚云平台中的有效教学数据，以可视化的形式呈现出来，帮助教师更加精准地实施针对性教学。教学软件内嵌花名册，全方位展示每个学生的学习状态，帮助教师掌握学情。同时根据不同教学活动会按照不同规则排序，推荐最需要关注的学生（例如：“签到”时按出勤率；“发言”时按课堂活跃度），提升教学活动的有效性。支持查看单个学生的详细信息，包括各方面的数据，如出勤率、作业递交率、过往评价等，这里还可以看到和班级平均成绩的比较，展示学生的长处或弱点。此外，教师通过点“赞”、“踩”、“加标签”等，能够快速记录学生的课堂表现。这里的标签，老师可以在云平台上自定义，用于记录学生的特征或专长。有了数据支撑，过程性评价更公正、更准确。智能听说实训采用离线智能语音技术，无需连接互联网的环境下也能够机器评分，提高了口语教学的效率。利用配套资源，或者教师课前准备的试卷，开始在课堂上开展听说训练或考试。支持自主训练模式和考试模式。训练结束后，无需教师干预直接评分，并生成分析报告，供教师讲评。合班上课利用流媒体技术，无需改造教室，一名教师可以同时对位于不同校区多个教室的数百名学生进行合班授课，以解决师资不足或者教室容量不够的问题。通过软件定义空间范围，将若干个物理小教室合并为一个虚拟大教室，教师选择虚拟教室开始授课，相关物理教室内的学生都可以听课并参与签到、发言、随堂练习等活动。甚至学生还可以在通过BYOD远程联入教室参与教学，无论教室内外的学生都可以接收到教师的屏幕和声音，而且支持双向互动，例如教师选择学生发言，不仅广播发言学生的语音，还支持他的视像画面和桌面。支持多视图切换，布局视图可以看到学生真实头