隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術的快速發(fā)展，技術與教學的融合不斷加強。而聚焦于核心素養(yǎng)的新課程改革的不斷深入，對智慧課堂的升級發(fā)展提出了新的要求。在智能時代背景下，利用信息技術構建智能、高效的新型課堂，探索智慧課堂的升級發(fā)展，是推進人才培養(yǎng)模式和教學方式變革、促進教育信息化深度發(fā)展的重要抓手與落腳點。武漢理工大學聯(lián)手浪潮信息共建225間教室視頻錄播課程系統(tǒng)，實現(xiàn)支撐智慧教室常態(tài)化錄播、數(shù)據(jù)存儲、計算、轉碼以及AI語音智能平臺運行的基礎環(huán)境。

武漢理工大學

武漢理工大學作為首批列入國家“211工程”和“雙一流”建設高校，是教育部和交通運輸部等部委共建高校。自1898年建校以來，學校共培養(yǎng)70余萬名高級專門人才，是教育部直屬高校中為建材建工、交通、汽車三大行業(yè)培養(yǎng)人才規(guī)模最大的學校，是我國“三大行業(yè)”高層次人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新的重要基地。

從傳統(tǒng)到智慧，存儲面臨新挑戰(zhàn)

教室的形成經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程，十九世紀將嚴格的等級秩序引入了先前無組織的教室，而二十世紀進步主義教育則提倡教室應適應兒童的個性化需求。從歷史的維度分析教室的變遷，可以發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的教室結構本身是歷史的沉淀，受當時的社會環(huán)境、教育理念、經(jīng)濟條件、技術裝備等因素的影響，而這些因素也會影響未來的課堂。

近年來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等智能信息技術的加速發(fā)展和應用，教育進入智能化時代，智慧課堂的內(nèi)涵也發(fā)生了重要變化：在基本理念上，從“教學信息化”向“信息化教學”轉變；在體系架構上，從信息化教學平臺向智能化服務平臺轉型；在數(shù)據(jù)處理上，從傳統(tǒng)數(shù)據(jù)管理轉向課堂大數(shù)據(jù)的挖掘與分析；在應用場景上，從課內(nèi)應用為主向全場景教學應用轉變。

如何實現(xiàn)線下課堂教學與線上虛擬課堂無縫融合，滿足翻轉課堂、混合式學習、MOOC、SPOC、碎片化學習多種應用場景；如何構建多元化的智慧教學環(huán)境，實現(xiàn)智慧化的“教”、“學”、“評”、“管”、“測”全維度應用，武漢理工大學提出：

1. 建設面向全校師生的統(tǒng)一在線教學視頻資源平臺，對錄制視頻進行存儲、管理、再加工并綜合利用，快速增加數(shù)字化課程資源；

2. 通過教室課堂實錄資源入庫，實現(xiàn)課程的有效積累沉淀，完善學校的校本資源體系，有效保障學生常態(tài)化的學習需求，保障學生利用平臺資源可以實現(xiàn)點播復習；

3. 滿足教師與學生直播課中互動教學需求，具備掃碼簽到、課件教學、點名、搶答、選人、教學反饋、隨堂測試、討論等互動功能，為線上線下混合式教學提供高效的能力支撐；

4. 為學生的線上學習提供多種應用服務，包括電子筆記、電子講義、PPT課件、學習簡報等一系列學習應用，提升學生的學習效率，達到線上線下教學的“實質(zhì)等效”。

以需求為導向，存儲平臺為智慧教室保駕護航

鑒于此，對學校現(xiàn)有225間常態(tài)化授課教室進行改造，在教室已有多媒體設備基本上新增攝錄設備，實現(xiàn)全校集中統(tǒng)一的教室各類教學信號（課件、聲音、板書、教室視頻等）的采集與處理，并與學校教務系統(tǒng)課表同步，全部按照教學課程安排，同步實現(xiàn)線上高清直播，每間教室具備4個采用2.5M/4.0M MP4高清的AI攝像頭。提供10PB裸容量，可滿足225間教室運行一年所產(chǎn)生數(shù)據(jù)存儲的基本要求，為常態(tài)化課堂直錄播系統(tǒng)及教學視頻資源提供充足的存儲容量。

結合智慧教室數(shù)據(jù)應用特點及需求，武漢理工大學采用了分布式存儲AS13000系列，可提供塊、文件、對象、大數(shù)據(jù)、視頻等多種存儲服務，在錄播場景中滿足海量空間、高IO并發(fā)性能、便捷性智能運維等需求，高效支持多教室同時在線使用的業(yè)務。集群中所有分布式節(jié)點參與并發(fā)讀寫，基于聚合的小文件優(yōu)化技術，減少數(shù)據(jù)寫入硬盤次數(shù)，提高小文件讀寫性能。通過恒定碼流優(yōu)化技術，將教學視頻碼流負載均衡到每個節(jié)點上，大大提高了存儲系統(tǒng)的帶寬及穩(wěn)定性，同樣容量下AS13000的存儲性能是傳統(tǒng)存儲性能的3~5倍之多，顯著降低了數(shù)據(jù)讀取的訪問延時。

同時，存儲集群采用統(tǒng)一目錄命名空間，可以自動根據(jù)數(shù)據(jù)訪問在高速存儲及普通容量層中遷移，確保發(fā)揮更大性能。其高冗余模式確保當某節(jié)點出現(xiàn)故障時，可以自動切換到備用節(jié)點上，不影響數(shù)據(jù)正常訪問，保證數(shù)據(jù)安全性的同時降低設備類故障頻率。

此外，考慮到數(shù)據(jù)規(guī)模的不斷增大，分布式融合存儲AS13000可以根據(jù)后期業(yè)務的增長，在線擴展最多至10240節(jié)點，系統(tǒng)的性能和容量會隨著節(jié)點數(shù)量的增加線性增長，對海量數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能存儲管理和數(shù)據(jù)智能負載均衡，極大提升了資源利用率。

最后，結合智慧教育平臺數(shù)據(jù)需要長期保存的業(yè)務特點，采用三副本的數(shù)據(jù)冗余保護方式，搭配InView智能統(tǒng)一存儲管理平臺，對設備進行統(tǒng)一納管，提供容量、性能、故障的智能化預測性分析，幫助運維人員預防硬件潛在故障，降低了存儲的復雜性和運維成本，全方位保障智慧教室項目的持續(xù)性運行。

全球數(shù)字化轉型已然來臨，各行各業(yè)都在通過數(shù)字化變革捕獲全新發(fā)展契機。隨著教學和人工智能、大數(shù)據(jù)技術的融合不斷加強，智慧課堂的技術手段和資源必將日益豐富，學科教學應用也會越來越深入。浪潮信息將繼續(xù)秉承“極致存儲，智慧有數(shù)”的理念從技術上不斷創(chuàng)新，在實踐中加以驗證，攜手高校共同推動智能化背景下人才培養(yǎng)模式和教學方法改革，實現(xiàn)智能技術支持的“課堂革命”。