随着人工智能、大数据等信息技术的快速发展,技术与教学的融合不断加强。而聚焦于核心素养的新课程改革的不断深入,对智慧课堂的升级发展提出了新的要求。在智能时代背景下,利用信息技术构建智能、高效的新型课堂,探索智慧课堂的升级发展,是推进人才培养模式和教学方式变革、促进教育信息化深度发展的重要抓手与落脚点。武汉理工大学联手浪潮信息共建225间教室视频录播课程系统,实现支撑智慧教室常态化录播、数据存储、计算、转码以及AI语音智能平台运行的基础环境。
武汉理工大学
武汉理工大学作为首批列入国家“211工程”和“双一流”建设高校,是教育部和交通运输部等部委共建高校。自1898年建校以来,学校共培养70余万名高级专门人才,是教育部直属高校中为建材建工、交通、汽车三大行业培养人才规模最大的学校,是我国“三大行业”高层次人才培养和科技创新的重要基地。
从传统到智慧,存储面临新挑战
教室的形成经历了漫长的发展历程,十九世纪将严格的等级秩序引入了先前无组织的教室,而二十世纪进步主义教育则提倡教室应适应儿童的个性化需求。从历史的维度分析教室的变迁,可以发现现有的教室结构本身是历史的沉淀,受当时的社会环境、教育理念、经济条件、技术装备等因素的影响,而这些因素也会影响未来的课堂。
近年来,随着人工智能、大数据等智能信息技术的加速发展和应用,教育进入智能化时代,智慧课堂的内涵也发生了重要变化:在基本理念上,从“教学信息化”向“信息化教学”转变;在体系架构上,从信息化教学平台向智能化服务平台转型;在数据处理上,从传统数据管理转向课堂大数据的挖掘与分析;在应用场景上,从课内应用为主向全场景教学应用转变。
如何实现线下课堂教学与线上虚拟课堂无缝融合,满足翻转课堂、混合式学习、MOOC、SPOC、碎片化学习多种应用场景;如何构建多元化的智慧教学环境,实现智慧化的“教”、“学”、“评”、“管”、“测”全维度应用,武汉理工大学提出:
建设面向全校师生的统一在线教学视频资源平台,对录制视频进行存储、管理、再加工并综合利用,快速增加数字化课程资源;通过教室课堂实录资源入库,实现课程的有效积累沉淀,完善学校的校本资源体系,有效保障学生常态化的学习需求,保障学生利用平台资源可以实现点播复习;满足教师与学生直播课中互动教学需求,具备扫码签到、课件教学、点名、抢答、选人、教学反馈、随堂测试、讨论等互动功能,为线上线下混合式教学提供高效的能力支撑;为学生的线上学习提供多种应用服务,包括电子笔记、电子讲义、PPT课件、学习简报等一系列学习应用,提升学生的学习效率,达到线上线下教学的“实质等效”。
以需求为导向,存储平台为智慧教室保驾护航
鉴于此,对学校现有225间常态化授课教室进行改造,在教室已有多媒体设备基本上新增摄录设备,实现全校集中统一的教室各类教学信号(课件、声音、板书、教室视频等)的采集与处理,并与学校教务系统课表同步,全部按照教学课程安排,同步实现线上高清直播,每间教室具备4个采用2.5M/4.0M MP4高清的AI摄像头。提供10PB裸容量,可满足225间教室运行一年所产生数据存储的基本要求,为常态化课堂直录播系统及教学视频资源提供充足的存储容量。
结合智慧教室数据应用特点及需求,武汉理工大学采用了分布式存储AS13000系列,可提供块、文件、对象、大数据、视频等多种存储服务,在录播场景中满足海量空间、高IO并发性能、便捷性智能运维等需求,高效支持多教室同时在线使用的业务。集群中所有分布式节点参与并发读写,基于聚合的小文件优化技术,减少数据写入硬盘次数,提高小文件读写性能。通过恒定码流优化技术,将教学视频码流负载均衡到每个节点上,大大提高了存储系统的带宽及稳定性,同样容量下AS13000的存储性能是传统存储性能的3~5倍之多,显著降低了数据读取的访问延时。同时,存储集群采用统一目录命名空间,可以自动根据数据访问在高速存储及普通容量层中迁移,确保发挥更大性能。其高冗余模式确保当某节点出现故障时,可以自动切换到备用节点上,不影响数据正常访问,保证数据安全性的同时降低设备类故障频率。此外,考虑到数据规模的不断增大,分布式融合存储AS13000可以根据后期业务的增长,在线扩展最多至10240节点,系统的性能和容量会随着节点数量的增加线性增长,对海量数据实现智能存储管理和数据智能负载均衡,极大提升了资源利用率。最后,结合智慧教育平台数据需要长期保存的业务特点,采用三副本的数据冗余保护方式,搭配InView智能统一存储管理平台,对设备进行统一纳管,提供容量、性能、故障的智能化预测性分析,帮助运维人员预防硬件潜在故障,降低了存储的复杂性和运维成本,全方位保障智慧教室项目的持续性运行。
全球数字化转型已然来临,各行各业都在通过数字化变革捕获全新发展契机。随着教学和人工智能、大数据技术的融合不断加强,智慧课堂的技术手段和资源必将日益丰富,学科教学应用也会越来越深入。浪潮信息将继续秉承“极致存储,智慧有数”的理念从技术上不断创新,在实践中加以验证,携手高校共同推动智能化背景下人才培养模式和教学方法改革,实现智能技术支持的“课堂革命”。
