云XR智慧教育平臺(tái)系統(tǒng) 嚴(yán)選

一、產(chǎn)品概述
蘭亭數(shù)字《云XR智慧教育平臺(tái)》，是基于5G與千兆網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、云計(jì)算與云渲染技術(shù)、集約化運(yùn)維技術(shù)為特色的數(shù)字化、沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)教育云平臺(tái)解決方案。平臺(tái)支持第三方VR/MR/AR教育資源內(nèi)容聚合，可廣泛應(yīng)用于VR智慧教室、VR主題體驗(yàn)角、VR創(chuàng)客教育、MR全息智慧教學(xué)等創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐。方案由?“云XR智慧教育平臺(tái)”、“VR智慧教室”、“VR公共角”、“MR全息智慧教學(xué)”、“VR直播”組成。
二、平臺(tái)架構(gòu)
云?XR教育平臺(tái)架構(gòu)分為四個(gè)層面，分述如下：
內(nèi)容層：
1、依托業(yè)務(wù)層接口聚合多家內(nèi)容CP廠商的豐富內(nèi)容，按照教育教學(xué)的主題、科目、知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類歸納；
2、依托統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)平臺(tái)的云編輯功能可以進(jìn)行VR教學(xué)課件的設(shè)計(jì)制作；
3、通過導(dǎo)播子系統(tǒng)支持完成VR?4K或8K全景視頻實(shí)時(shí)直播；
平臺(tái)層：
1、面向各VR/MR/AR終端設(shè)備廠商提供統(tǒng)一的一體機(jī)或頭顯設(shè)備中間件SDK及云渲染SDK；
2、針對(duì)業(yè)務(wù)管理層及能力層提供實(shí)際業(yè)務(wù)接口及第三方平臺(tái)接口；
3、提供視頻轉(zhuǎn)碼、視頻分發(fā)、云渲染、云存儲(chǔ)、云編輯、視頻直播、云拼接、云導(dǎo)播等云端算力和媒體分發(fā)控制功能；
網(wǎng)絡(luò)層：
基于5G、千兆光網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，確保VR/MR對(duì)高帶寬低延遲的網(wǎng)絡(luò)支撐；
應(yīng)用設(shè)備層：
1、方便終端廠商快速接入Cloud?XR平臺(tái)服務(wù)及能力；
2、android\ios\unity多種平臺(tái)播放器可支持一體機(jī)、頭顯、手機(jī)端、機(jī)頂盒端等多種終端類型的應(yīng)用；
3、針對(duì)VR直播支持全景VR攝像機(jī)接入。
三、教育教學(xué)場(chǎng)景
（一）VR教學(xué)場(chǎng)景
蘭亭云XR?智慧教育方案是VR/MR/AR等內(nèi)容聚合的虛擬現(xiàn)實(shí)資源云平臺(tái)，按主題和學(xué)科知識(shí)點(diǎn)分類，符合國(guó)家教育標(biāo)準(zhǔn)，由眾多國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀內(nèi)容制作機(jī)構(gòu)、廠商提供內(nèi)容資源。
VR?+?K12學(xué)科教育：含小學(xué)、初中、高中語數(shù)外、物理、生化、化學(xué)、地理、科學(xué)等學(xué)科內(nèi)容。通過VR沉浸式的體驗(yàn)互動(dòng)學(xué)習(xí)方式，將課程抽象化的難點(diǎn)變得直觀易懂，提升學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)成績(jī)。
VR?+?創(chuàng)客教育：集編程、設(shè)計(jì)、VR體驗(yàn)、交互探究為一體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的藝術(shù)設(shè)計(jì)、邏輯思維、數(shù)理知識(shí)、空間感知、創(chuàng)意思辨的潛力，是創(chuàng)新創(chuàng)客教育實(shí)踐的較佳模式之一。
VR?+?科普教育：通過VR沉浸式的體驗(yàn)互動(dòng)學(xué)習(xí)方式，將復(fù)雜的科普課程原理簡(jiǎn)單化，學(xué)生身臨其境于科學(xué)環(huán)境之中，深入學(xué)習(xí)、體驗(yàn)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)知識(shí)，傳播科學(xué)思想，倡導(dǎo)科學(xué)方法，掌握科學(xué)技術(shù)應(yīng)用的活動(dòng)。
VR?+安全教育：通過VR技術(shù)，將消防、地震、用電、交通、食品等日常生活中所涉及的安全危險(xiǎn)、災(zāi)害危險(xiǎn)、食品衛(wèi)生安全等，讓學(xué)生進(jìn)行如身處現(xiàn)場(chǎng)的沉浸式體驗(yàn)，并進(jìn)行安全防護(hù)仿真操作，具有現(xiàn)場(chǎng)感強(qiáng)、過程安全、成本低廉、高頻次使用等優(yōu)點(diǎn)。
VR?+德育教育：包括黨團(tuán)歷史內(nèi)容、紅色主題內(nèi)容、國(guó)學(xué)教育內(nèi)容等，通過VR技術(shù)重現(xiàn)革命歷程中的經(jīng)典場(chǎng)景與事跡，有助于青少年了解黨史國(guó)情，感受自強(qiáng)不息、艱苦奮斗的革命傳統(tǒng)。國(guó)學(xué)知識(shí)場(chǎng)景讓學(xué)生以沉浸式、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)經(jīng)典文化、民族智慧和人生哲理，從而奠定學(xué)生道德根基、增強(qiáng)語言能力、陶冶品格、提高人文素養(yǎng)。
（二）MR教學(xué)場(chǎng)景
MR可適用于危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)、協(xié)作學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)互動(dòng)等形態(tài)，優(yōu)化學(xué)習(xí)過程。
1、混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)
通過混合現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造一個(gè)全息空間，在空間內(nèi)學(xué)生可看到自己所處真實(shí)環(huán)境，也能看到虛擬形式呈現(xiàn)的立體教學(xué)內(nèi)容。
2、多人協(xié)作
利用混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)方案將異地多人同時(shí)帶入虛擬環(huán)境，?而師生將以全息形象呈現(xiàn)在教學(xué)空間內(nèi)，隨時(shí)交流。
3、多屏顯示
MR協(xié)同互動(dòng)可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)畫面、教師的教學(xué)畫面隨時(shí)共享到智慧黑板，投影到大屏終端，隨時(shí)隨地查看學(xué)習(xí)效果。
4、手勢(shì)操作
MR協(xié)同互動(dòng)可以直接使用手勢(shì)姿態(tài)、語音、眼鏡凝視來操作虛擬教學(xué)內(nèi)容，自由釋放教師雙手，隨意教學(xué)。
5、多人協(xié)作課堂教學(xué)
通過教師視角、大屏、多人視角、手勢(shì)互動(dòng)等，可呈現(xiàn)出驚人的教學(xué)效果，極大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探究的積極性，并增強(qiáng)對(duì)知識(shí)及技能的深刻領(lǐng)會(huì)。與科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科上的應(yīng)用相契合，適合教學(xué)課題的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新。
（三）校園8K/4K?VR全景直播系統(tǒng)
1、公開課VR直播：VR全景拍攝無死角，能夠全面記錄課堂過程中師生場(chǎng)景，通過網(wǎng)絡(luò)，非現(xiàn)場(chǎng)用戶可以通過VR頭盔、手機(jī)收看直播課程，可以根據(jù)自己的需要選擇觀賞角度。將能比其他方式更好的讓學(xué)員建立起對(duì)學(xué)習(xí)的概念和興趣。這種身臨其境的模式，可以全方位調(diào)動(dòng)學(xué)員運(yùn)用感官和思維去學(xué)習(xí)。
2、學(xué)校運(yùn)動(dòng)會(huì)、文藝匯演、科技嘉年華等活動(dòng)：對(duì)于場(chǎng)地面積較大、人員位置不固定、記錄視角變化多樣的拍攝與等直播訴求，VR直播具有更好的對(duì)比優(yōu)勢(shì)。
VR全景直播收看，或是通過Cloud?VR收看點(diǎn)播，均可獲得超強(qiáng)臨場(chǎng)感，享受“前排視角”，創(chuàng)造“完全在現(xiàn)場(chǎng)”的效果，彌補(bǔ)因時(shí)間空間限制而無法親臨的遺憾，同時(shí)，由于360度全景拍攝，一次攝制，可獲取各個(gè)角度的現(xiàn)場(chǎng)人物、實(shí)物、景象、動(dòng)態(tài)事物和場(chǎng)景過程，彌補(bǔ)傳統(tǒng)拍攝工具和手段所遺漏的事物或場(chǎng)景。
四、校園應(yīng)用示例
（一）VR教育應(yīng)用形式
1、VR公共角
主要用于學(xué)校圖書館、科技館、少先隊(duì)或團(tuán)隊(duì)活動(dòng)室、教學(xué)樓大廳等場(chǎng)地，可開展科普、旅游、安全、德育、消防、衛(wèi)生等豐富多彩的內(nèi)容體驗(yàn)。
2、VR智慧教室或創(chuàng)客教室（VR實(shí)驗(yàn)室）
VR頭盔20-50臺(tái)左右，配置教師主控PAD、投屏機(jī)頂盒和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,以班級(jí)形式輪流到實(shí)驗(yàn)室上課。
3、未來教室：VR+智慧云課桌
課桌由可翻轉(zhuǎn)的平板觸摸電腦構(gòu)成，即可成為普通課桌，又可成為多媒體觸摸屏電腦，通過光纖接入，并配備VR設(shè)備，實(shí)現(xiàn)每桌千兆、教室萬兆上網(wǎng)，各類學(xué)科均可在教室內(nèi)以傳統(tǒng)教學(xué)方式施教，也可進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、在線考試、多媒體創(chuàng)作、VR體驗(yàn)與探究等富媒體信息化輔助學(xué)習(xí)。
（二）MR教育應(yīng)用形式
1、 MR混合現(xiàn)實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室
基礎(chǔ)教學(xué)區(qū)主要用于日常設(shè)計(jì)課程的教學(xué)，教師通過教室前方的大屏進(jìn)行授課，學(xué)生以5人為一小組，分坐于教室兩側(cè)，分組進(jìn)行課程學(xué)習(xí)和作品設(shè)計(jì)。
中央共享設(shè)計(jì)區(qū)可將不同的學(xué)生帶入不同的全息教學(xué)空間，完成方案討論和設(shè)計(jì)修改，用先進(jìn)技術(shù)為創(chuàng)新型教學(xué)創(chuàng)造無限可能。
2、科技文化展示
觀看者佩戴MR眼鏡后，可以看到超越現(xiàn)實(shí)的奇幻效果。通過混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)，打破時(shí)空界限，將虛擬與現(xiàn)實(shí)相融合，為掛圖、科技作品、文化作品帶來更多想向空間和認(rèn)知角度，具有更高的觀賞體驗(yàn)性。
3、文藝作品欣賞
MR一體機(jī)識(shí)文藝作品（例如圖片）后生成對(duì)應(yīng)虛擬的三維模型，觀看者可以伸手觸碰并操作三維模型
（三）校園全景直播應(yīng)用形式
1、 VR全景直播教室
用于需要全景拍攝和直播的公開課、教研活動(dòng)、班會(huì)等，室內(nèi)需要相對(duì)固定的機(jī)位，能夠?qū)⑹覂?nèi)幾乎所有人物活動(dòng)過程都能如實(shí)記錄、高清直播和錄制。
2、 校園移動(dòng)直播
全景拍攝和直播學(xué)校文體創(chuàng)活動(dòng)、開學(xué)與畢業(yè)典禮等活動(dòng)。
五、核心功能特點(diǎn)
（一）云端管理平臺(tái)系統(tǒng)
1、用戶系統(tǒng)
不同用戶登錄平臺(tái)顯示不同權(quán)限和管理內(nèi)容，根據(jù)需要任意創(chuàng)建管理員、教師等不同角色用戶。
2、資源庫系統(tǒng)
平臺(tái)將會(huì)涉及到XR視頻資源、全景圖片、交互式課件、應(yīng)用等教學(xué)相關(guān)的輔助性教材資料，資源被納入系統(tǒng)統(tǒng)一進(jìn)行管理與使用。
教師可以在課前編輯、瀏覽所有課件資源庫及課件詳情，做好備課，熟悉課件本身、教學(xué)建議、學(xué)生活動(dòng)及配套的視頻、圖片、應(yīng)用等信息。
3、終端授權(quán)
平臺(tái)在服務(wù)器端進(jìn)行用戶認(rèn)證授權(quán)及終端登錄鑒權(quán)操作，統(tǒng)一進(jìn)行終端設(shè)備的管理。
（二）課堂播控系統(tǒng)
1、教學(xué)管控
整個(gè)學(xué)習(xí)過程，可由教師通過PAD端統(tǒng)一同屏控制所有學(xué)生VR學(xué)習(xí)終端設(shè)備上課件內(nèi)容的打開、播放、停止和關(guān)閉，增強(qiáng)了教師對(duì)課堂進(jìn)度的掌控力度，自由控制課堂的教學(xué)節(jié)奏。
2、無線投屏
PAD端可以與教室中的智能電視、投影等大屏幕相連，可以選擇某一VR設(shè)備直接將屏幕同步顯示在大屏幕上，實(shí)時(shí)同步教學(xué)信息。
3、設(shè)備管理
通過PAD端可實(shí)時(shí)查看各VR設(shè)備在線狀態(tài)、電量狀態(tài)，可以遠(yuǎn)程統(tǒng)一關(guān)機(jī)所有VR設(shè)備。
4、課件組合發(fā)布
教師通過PAD端可以創(chuàng)建并在內(nèi)容庫選擇部分內(nèi)容組合成教學(xué)課件，可以將創(chuàng)建的課件統(tǒng)一發(fā)布至VR學(xué)生端進(jìn)行管控授課。
（三）XR學(xué)習(xí)終端系統(tǒng)
1、統(tǒng)一界面
教室中所有學(xué)生的XR學(xué)習(xí)終端都具有統(tǒng)一的教學(xué)內(nèi)容使用界面。
2、受控模式
所有XR學(xué)習(xí)終端可以統(tǒng)一被PAD管理端控制，統(tǒng)一同步觀看講師操作步驟及資源內(nèi)容。
3、自由模式
自由模式下各XR學(xué)習(xí)端可自主瀏覽觀看各自想要學(xué)習(xí)的資源。