2020年3月16日，教育部发布了《关于加强“三个课堂”应用的指导意见》，要求到2022年，全面实现“专递课堂”、“名师课堂”、“名校网络课堂”在广大中小学校的常态化按需应用。推动区域、城乡、校际差距有效弥合，推动实现教育优质均衡发展。

“专递课堂”强调专门性：主要针对农村薄弱学校和教学点缺少师资、开不出开不足开不好国家规定课程的问题，采用网上专门开课或同步上课、利用互联网按照教学进度推送适合的优质教育资源等形式，帮助其开齐开足开好国家规定课程，促进教育公平和均衡发展。

解决方案以教育信息化“三通两平台”体系架构为基准，区域教育云平 台为核心，以高性能的教育城域网为承载，为广大师生提供融入教学过程的丰富信息服务，在新型的网络架构下构建潍坊市坊子区教育资源云平台。无论是整个国家的教育状况还是区域间的教育状况，今天普遍存在一些义务教育课程开不足、开不齐、开不好的状况。诸如美术、音乐、科学等素质课程，在一些教育欠发达区域，这些素质艺术类师资严重缺编或者流失严重，普遍存在这些素质类课程开不足、开不齐、开不好的情况。专递课堂由此诞生。 通俗的讲，专递课堂就是利用互联网技术，有政府主管部门出面，统筹部署，通过网络实现专项课程推送至需求学校，有效弥补区域内师资结构性缺编的问题，实现区域内义务教育课程足额、普及开展，间接实现义务教育课程达标。

实际上这也是国家推动的一种建设方式，教育部办公厅关于征求对《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中提到积极推动“专递课堂”建设，巩固深化“教学点数字教育资源全覆盖”项目成果，进一步提高教学点开课率，提高教学点、薄弱校教学质量；推广“中心学校带教学点”、“一校带多点、一校带多校”的教学和教研组织模式，逐步使依托信息技术的“优质学校带薄弱学校、优秀教师带普通教师”模式制度化。

在这样的背景下，我们推出专递课堂方案，帮助平衡不同地区教学资源，促进不同学校优质资源交流，整合形成优质教学资源库。

教育的过程不仅仅是一个简单的知识传授和宣讲的过程，教和学本身也是一个知识创造和再加工的过程。老师的面授过程是教育核心业务。在教育核心业务信息化的过程中不可或缺的三个重点：第一要做到教师面授过程的信息化；第二要做到师生互动的信息化；第三要做到教学活动常态化信息化。教师面授作为一个可以不间断的知识源和信息源，怎么样被自动化保留下来，实时保留下来，并让它能够利用最新网络技术共享使用？如何让教师在面对多个异地教室通过网络远程授课时实现视音频的互动、数据（教室间资源共享）就显得有为重要。

录播教室建设、远程互动教学的建设、资源管理平台是学校教学质量与教学改革工程的重要组成部分，国家教育部要求精品课程、智慧教室用两三年内实现课程的全程录像上网，旨在充分利用名师名教的先进教学效果，培训一批骨干师资队伍，实现校内外优质资源共享；学校精品课程的大量录像，还应用于课程评估、教学观摩、师资培养、论坛实录、名师讲堂、学生点课、评课、重修课程、评职评优。

专递课堂系统建设、课程资源建设、资源共享平台的建设自然成了各学校教学建设的最新课题问题，因为这对录课技术、网络技术、视音频交互技术、电子白板数据交互技术、录课成本、编辑时效、大量视音频共享提出了严峻的挑战。课程全自动录制系统，远程教学系统、资源管理平台推向市场，意味着教学核心业务的信息化，意味着我国教育技术登上崭新的台阶—教育技术以课程建设为中心。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》

《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》

《2015年教育信息化工作要点》

GB8898-2011 《音频、视频及类似电子设备安全要求》

GB16796-2009 《安全防范报警设备安全要求和试验方法》

GB17859-1999 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》

GB50057-2010 《建筑物防雷设计规范》

GB50198-2011 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》

GB50348-2004 《安全防范工程技术规范》

GA308-2001 《安全防范系统验收规则》

GA/T74-2000 《安全防范系统通用图形符号》

GA/T75-94 《安全防范工程程序与要求》

GA/T367-2001 《视频安防监控系统技术要求》

GA/T368-2001 《入侵报警系统技术要求》

GA/T379-2002 《报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议》

GA/T388-2002 《计算机信息系统安全等级保护操作系统要求》

GA/T388-2002B 《计算机信息系统安全等级保护管理要求》

GA/T390-2002 《计算机信息系统安全等级保护通用技术要求》

YD/T1171-2001 《IP网络技术要求－－网络性能参数与指标》

本方案设计根据实际需求，遵循技术先进、架构合理、安全可靠、功能齐全、易管理、易维护并节约成本的原则；综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；同时该设计方案具有科学性、合理性、可操作性。遵循以下设计原则来构建本系统。

本方案是包括了视频录播技术、会议技术、通讯技术、音视频技术和教学管理技术的一套综合性的解决方案。从系统应用构成的主体类型上可分成资源采集、传输网络、管理中心和用户终端四个组成部分。

针对于学校教室的互动应用需求，我们进行相应的部署，分别建设主讲教室，听课教室两种教学环境。在中心平台，我们部署业务系统服务器、管理、存储等设备，一方面可以对各教室设备进行管理、控制，另一方面也可管理、存储采集到的视音频资源。

根据应用需求不同，可在有优秀教学资源的教学点建设为主讲教室，薄弱教学点教室建设为听讲教室。

主讲教室完成教学资源的采集、处理，形成的教学资源一方面给到薄弱教学点，另一方面给到管理中心作为教学资源，用于后期学习，教研等工作。

图示：教室端架构图

主讲教室应包括的设备有专递课堂主机、拾音设备、教室跟踪摄像机、学生跟踪摄像机、显示扩声等设备。

资源采集

应包括音频资源采集和视频资源采集两个部分。

音频资源可新建拾音设备，如果教室里原有领夹麦等拾音设备，可直接利用。音频设备直接接入同步课堂终端，终端应包含有丰富的音频接口以及音频处理模块。

视频源应包括摄像机视频源和编码课件视频源。教师摄像机采用先进的图像分析算法，利用一只固定的摄像机实现对教师跟踪，以避免传统多设备实现跟踪产生的故障节点多，跟踪画面不稳定等问题。学生全景摄像机实现学生图像采集。同步课堂终端应内置编码模块，授课电脑可直接通过VGA或HDMI接口的线缆接入终端，实现编码。

资源处理

同步课堂终端应负责完成资源的处理，包括画面合成与混音。终端应可将多路视频信号进行合成，可提供电影模式、画中画模式、多画面模式等多种画面合成模式，并且可以根据教学场景变换实现自动导播。此外它还应支持添加课程的片头、片尾，更好的记录课程信息。通过以上丰富的灵活的课程资源处理方式，终端可以输出更符合用户观看体验的教学视频。

远程互动

同步课堂终端应完成远程互动的功能。通过接入上级MCU，可以将本地终端合成后的画面以及课件PPT的画面给到听课教室。也应接收听课教室端的听课学生的视频源。终端本身应包含回声抵消等音频处理模块，可以保障互动过程中有良好的音频效果。通过先进的压缩编码算法，可以低码流传输高清画面，减少互动过程中的带宽占用。

显示扩声

同步课堂终端应包含解码模块及数字功放模块，外接抬头电视，可显示远端听到教室学生的画面。接音箱后可听到远端学生提问及互动声音。

画面显示

关于显示设备，主讲教室应配置投影机及一个吊装液晶电视，液晶电视称为抬头电视，远程同步课堂过程中应根据不同场景，主讲教室显示设备应显示不同画面风格内容

场景一：老师正常上课：

投影机显示画面 抬头电视显示画面

场景二：听课教室学生回答问题：

投影机显示画面 抬头电视显示画面

同时，该类教室也可作为听讲教室。

听讲教室只需部署一体化视频会议终端，通过接入上级MCU，可以将听讲教室学生的音视频给到主讲教室。听讲教室应接收两路视频源，一路是主讲教室合成的画面，主体是授课教室，另一路是授课PPT，这样的观看场景更真实还原上课场景。在网络条件限制的情况下，也可以选择只接收一路合成画面，由于合成画面已经经过自动导播，在切换PPT的时候会自动把PPT的画面变换为主画面，故也可以较好得还原上课场景。

关于显示设备，听课教室应配置投影机及一个吊装液晶电视。

场景一：老师正常上课：

投影机显示画面 抬头电视显示画面

场景二：听课教室学生回答问题：

投影机显示画面 抬头电视显示画面

核心设备是视频会议终端，接入本级或上级的MCU，可与其他会议终端或教室的专递课堂终端进行互通，完成视频会议，教学研讨等工作。

管理中心设备主要负责对各州市设备和资源的接入。

管理中心应包含接入管理设备、存储设备、流媒体设备、MCU等设备。

除了部分模拟输出或输出的设备，如授课电脑、音频输入输出、电视墙等，需要模拟传输方式外，整个方案应采用网络传输，具有方便部署、传输距离远的特点。

本方案应支持多种用户终端可以使用，包括除使用广泛的PC电脑、移动终端外，为针对集体授课应用场景，同步课堂终端除了完成资源采集的功能之外，也可以作为用户终端使用，输出教学多媒体资源。

通过前端资源采集，管理中心的资源整合，封装不同应用适配不同协议，最终通过用户终端，为用户提供八大应用：同步课堂、录播课堂、在线教研、教学督导、电子巡考、远程培训及会议。覆盖教学的各个环节，全面帮助提高教学水平。

教师在主讲教室只对薄弱教学点的学生上课，薄弱教学点听讲教室的学生，可以观看两路画面，一路是主讲教师的画面，一路是教师授课课件的画面。此外终端也有音频良好的音频处理效果，可有效消除噪音、抑制回声。通过良好的画面及声音呈现效果，提供给学生真实的上课体验。

当城区中心校为薄弱校上课时，主讲教室无学生，即无生课堂，讲课老师可以将全部精力用来对教学点学生授课，更好地帮助薄弱教学点学生掌握课堂内容。

当城区中心校进行教学交流时，双方教室都有学生，即有学生课堂。这种教学交流有三个方面的好处：1、学生接受不同老师上课，从不同角度理解教学内容。2、不同学校的不同优质科目互补，共同提高。3、通过交流提高老师的教学水平。

3.1.2 流畅的视频互动

教师在主讲教室对听课教室的学生上课，听课教室的学生可以观看两路画面，一路是主讲教师的画面，一路是教师授课课件的画面。

互动画面是直接通过教室间的录播主机进行数据传输。通常情况下仅需一条2M带宽的公网即可保障画面的流畅传输，对带宽的需求很低。且录播主机符合标准的H.323协议，可以与多台同类型的录播主机或视频会议终端进行直接互动通信。在此过程中，可以根据网络情况选择不同的呼叫码率，保障在网络条件不好的情况下互动依然顺畅。

3.1.3 实时的音频互动

录播主机内置了音频模块，具有回声抵消、啸叫抑制、噪音消除等音频处理功能，保障在互动时有良好的音频效果。

主讲教室通过老师拾音器对老师的讲课内容收音，并通过录播主机处理，将该数据传输给远端的听课教室，听课教室可以清晰的听到老师的声音，再通过主机的音频模块的处理，听课教室端的声效宛如身在主讲教室。

同时，听课教室有疑问需要请教远端主讲教室的老师，也可以直接发问，通过布置在听课教室的学生拾音器，主讲教室的老师也同样可以清晰的听到学生的问题，从而实现实时的互动。

而处于主讲教室的教师也可以同步看到听课教室的学生反映，能够直观的了解到学生的听讲效果反馈，从而能相应地对授课节奏进行精准把控。

3.1.4 音画同步

使用网络进行音视频的传输，不可避免地会有短暂的延迟时间，可能会出现音画不同步的情况，这样会极大

的影响主讲教室与听课教室的互动效果。通过客户端进行简易的调节，可以解决此问题。

通过良好的画面及声音呈现效果，可以让身处不同教室里的学生同时参与一个课堂教学，学生可以与远程教师进行实时提问与接受辅导答疑，提供给学生真实的上课体验。

除了通过互动功能实现同步课堂的应用外，系统可以对课程进行录制，并形成教学资源库，充分利用这些资源帮助提高教学水平。具体来说，可以形成名师课堂，即将名师讲解的重点、难点或者期末总结录制下来，一方面可以帮助学生学习，另一方面还可以作为示范课让其他老师学习，进而帮助他们提高。也可以形成名校课堂，将各名校的优秀资源录制下来，学生可以进行选学，扩大优秀资源的覆盖面。

平时上课，或是在远程互动时，系统可以把课程视频录制下来，形成课程资源库。形成的资源库一方面可以供学生老师课后学习、总结，另一方面也可用作教学分析。

画面风格。录制时有多种画面风格可供选择，包括画中画、多画面、单画面，系统除了可以提供默认的画面风格模板供选择外，还可根据具体需求进行自定义。

自动导播。在录制时，可以根据教学侧重点不同进行自动地画面切换，即自动导播。如在老师特写时，如果叫学生上讲台进行互动，系统会自动将特写切换为全景；教师在切换PPT时，会自动把PPT画面切换为主画面……

完成点播的业务系统采用B/S架构，支持主流浏览器访问，不需要安装任何插件，方便操作。同时系统有良好的课程呈现方式，用户既可以根据系列课系统性地学习某门课程，也可以通过便捷的搜索方式找到课程。

为完善对录制好视频的应用，我们开发了丰富的应用。包括：

上传下载。教师可以上传课程的相关资料，如课后作业、课件PPT、课外阅读材料等，供学生下载，丰富课程资料。

微视频。将完整视频中不同的教学重点分别截取出来并标记重点提要。这样，学生在后期学习的时候可以快速找到自己所需的知识重点片段。微视频节约了用户观看学习的时间，提高了学习效率。

其他还包括在线交流、排行榜、自我反思、添加字幕等等，通过这些实用、易用的业务应用充分利用录制好的课程视频帮助提高教学水平。

传统的听课方式，需要听课的老师到教师里，学习优秀老师的授课方式，这样存在一些问题，包括会影响老师的发挥、学生的表现等等。通过本方案，老师可以在线进行听课，避免以上问题。

年轻的老师即可以在办公室里，通过自己的PC电脑，实时或课后观看优秀老师的授课过程，取长补短。也可以由教务处组织多名老师一起在会议室进行听课，可进行教学讨论而且不会影响课堂秩序。

微课视频知识点只是有标签的单个知识点，时间长度一般不超过 3 分钟，播放时长很短的视频。教师可将自己的教学课程按知识点、课程结构、教学技能等分割成多个方便观看的短视频并配备相应习题或教案，便于学生定位到具体的知识点学习，也便于教师按照教学技能自我反思、自我学习，技能训练，教学研究。

排名时只要在评分列中选择星星数就可以进行评分，评分完成后再界面下方添加总评，点击“提交”以后，就可以完成评比，评比信息加入到评比栏。

系统支持视频会议标准的H.323协议，可以与视频会议设备融合。偏远地区可直接在教室里利用同步课堂终端参与培训或会议。

教师通过系统远程参与培训，不会因路途时间影响正常上课。通过远程会议，可以在第一时间传达会议精神。通过远程参与培训与会议，一方面可避免人员舟车劳顿，另一方面还可节省交通成本。

通过一套方案，可覆盖教学过程的所有环节，从时间维度来说，包括课前、课中、课后，从业务方面来说，包括教研、学习、考试等等。实现这些应用时，我们采用设备复用的方式，即不同应用可能用到同样的设备，如教室里需要共同的音视频采集设备，同步课堂终端可用于互动、录课和视频会议等。这样的建设方式不需要重复增加很多设备，在满足多种需求的同时节约建设成本。

考虑到偏远地区基层老师IT技术水平不高，操作过程如果太复杂，很难推广使用起来。所以本方案充分采用智能化的设计保障系统的易用性：一、具体的设备，如同步课堂终端、管理中心的所有设备，均支持上电自启动，设备直接插上电，就可以直接使用。同时设备支持断电保护，使用完毕后，即使是直接把电源断掉，也不会影响下次使用；二、在采集课程资源时，有自动导播策略，不需要人为操作就可以呈现良好的课程视频效果。三、同步课堂场景中，支持设备上线自动加入课堂，也就意味着，设备直接上电后可直接加入课堂，不要在任何硬件或软件上进行操作，方便易用。

对于部署在前端，维护复杂且占用空间有限的设备，我们采用先进的技术，提倡ALL IN ONE的理念，尽可能将多种功能集成在一个设备里面。如同步课堂终端，除了基本的课堂录制及在线互动外，其集成的功能可完成教室里的常用数字化处理，它包含了视频矩阵、音频矩阵、调音台、功放、编码模块、PoE交换模块等。另外是教师跟踪摄像机，传统的跟踪方案需要云台跟踪摄像机、辅助定位摄像机、跟踪主机，本方案采用一只固定的摄像机，利用图像分析算法的方式，可完成对教师的跟踪，且效果更好。

这样的方式有以下几个方面好处：1、故障节点少，稳定可靠性高；2、维护操作简单；3、占用空间少；4、建设成本低。

方案充分考虑到有些地区网络条件较差，从技术手段和业务设计两方面保障传输的资源适应不同的网络条件。

从技术上来说，我们采用H.264 high profile压缩技术，实现在低带宽下传输高清视频，采用智能抗丢包、断线自动重呼等技术保障在网络条件恶劣时依然可以正常进行同步课堂。

从业务设计考虑，我们可以把课堂的多路画面合成为一路画面，这样原来占用多路的带宽现在占用一路就好了，并且合成画面由于自动导播，可以提供良好体验的课程视频。

传统的模拟设备，无法远程控制，技术人员要维护、升级需要到设备部署的现场去，效率低下。本方案才用全网络化部署，易于维护，升级方便。而且在安装实施、后期扩容方面也更便利。

方案拥有良好的开放性。一方面我们采用行业内标准的协议及规范，如同步课堂终端、视频会议终端等设备支持视频会议标准的H.323协议，符合该协议的设备可直接接入。视频监控符合国标GB/T28181，主流视频监控厂家的设备均可接入。另一方面，我们提供开放的接口，其他系统如果要使用我们的资源可直接调用。

常态化上课教室用于无装修、无专人管理教室。该教室建设设备精简，仅需两台相机，即可完成多景别常态化教学全自动录制。适用于录制常态化课堂、方便学校批量自动生成全校课堂资源;该教室同时支持接入互动课堂，进行远程教学。该教室建设方案重点考虑性价比，并在此基础上尽可能多的提供各种普通班级的需求。建设示例如下：

1. 高度集成跟踪分析系统

教室仅需两台虚拟云台相机，即可完成整个教学场景的录制。

相机采用EPTZ虚拟云台高集成技术，无须机械转动无需跟踪主机，无需辅助摄像头、即可完成指定区域自动跟踪。并输出视频用于视频录制，输出图像格式最高支持1080P。

老师在课堂讲课时，进行实时跟踪。跟踪过程由于在摄像机内部控制镜头的视角和变焦。视觉感受平滑自然。老师在讲台上课时是老师画面、教师走下讲台时，始终跟踪老师进入学生全景。保持老师在整个课件中的最高优先级。

在上课场景中学生起立回答问题进行学生特写切换时，瞬间图像定位、放大缩小无拉近拉伸镜头。

整体跟踪区域可任意设置屏蔽区域，用于规避无装修教室中，大面积窗户、教室后黑板等区域、屏蔽区域形状可自定义调整，保证不受教室外人物走动、投影、电子白板、一体机等因素干扰，可基于以上环境或物体进行现场抗干扰演示。

2. 同步录制

在单流单画面模式下，支持4选1的导播切换，最多支持同时录制4个通道视频；在单流多画面模式下，支持画中画、双分屏、三分屏、多分屏画面同步录制。

3. 远程互动

无须其它外设，单台主机即可实现一间教室与多间教室远程互动上课，为保证互动课堂视听效果，主讲教室支持同时三间异地教室接入，听讲教室支持双流上课，即可以观看主讲教室主播、同时预览上课老视PTT视频流。通过简易的操控，利用互联网进行高质量的音视频互动，可以让优质资源直接到达接收端，同时可以直接进行现场问答等，具备良好的交流效果。

4. 实时直播

系统支持三种方式直播，以适用于学校不同的网络环境。

教室本机直播：借用学校原有校园网络，直接通过录播主机将教室的视频、音频及计算机屏幕进行实时直播，用户使用浏览器及vlc media player 即可同步收看现场高清影音及图文内容，同校区内最大同时访问人数支持200并发，适合本校活动直播。

校级平台直播：通过校级资源平台，进行校内校外推送转发，支持用户在无线网络、等第三方平台分享。单台服务器异校区通过互联网、无线网同时访问人数支持1000并发，适合家校活动直播。

区级平台直播：平台架构外接CDN，响应区级万人级外网直播。平台访问终端自动识别系统，智能识别用户所在网络，通过不同网络进行视频流推送。如该用户位于教育网，则通过教育网访问、如该用户为互联网用户，则通过 CDN分发。为不同用户带来流畅视频体验的同时，考虑平台分流分发问题。

5. 微课剪辑系统

系统内嵌简易微课剪辑系统，通过WEB远程导播系统可直接对录制好的视频进行简单的编辑，无需安装任何插件

核心设备是视频会议终端，接入本级或上级的MCU，可与其他会议终端或教室的专递课堂终端进行互通，完成视频会议，教学研讨等工作。