教学培训质量智慧监测系统建设需求

教学培训质量智慧监测系统建设需求（一）项目概况为加快我校高水平专业群的人才培养数字化转型，为冲击国家双高专业群奠定基础，也为了响应省高等职业教育数字化标杆校的建设要求，现计划建设我校教学质量智慧监测系统，并在校内教室中选取50间尝试引进AI技术，构建课堂教学质量生态评估系统，实时无感知采集教室行为数据，包括：出勤率、抬头率、点头率、课堂语音流、课件流、教师授课画面、学生学习画面、板书流、S-T图分析、RT-CH图分析、课堂就坐指数、教师亲和力、教师讲授占比等数据，长期留存课堂音视频并将其结构化、数据化、可视化，形成课堂教学秩序的主动反馈机制，通过构建课堂质量评估模型，基于师生数据对课堂效果进行评分，辅助督导聚焦资源以提升其效率与效果，支持教师教学反思与互相观摩以提升其教学能力，记录专家观课痕迹以便于通过审核评估，服务于我校教学管理、教师发展、教学研究、师资发展、大赛遴选等，实现课堂教学质量监测数字化转型。（二）项目主要内容全面无感知采集多媒体教室的音视频，包含教师影像、学生影像，其中50间具备AI算力的教室还可以采集教师桌面影像、教师板书影像、教师语音等，在不影响教学秩序的前提下积累教学资源。（1）将教室打造为直播教室，可开展多种形式的网络直播课。（2）教师可以自由设置权限，将自己过往的课程在指定的时间段开放给指定的学生，也可以不设任何限制，允许学生自由回看。利用语音转写引擎将教师的上课过程语音全记录，方便学生回看查找知识点并做笔记。（3）对影响课堂教学效果的各种指标按秒进行实时分析得出数据，结合音视频，形成完整的课堂档案并发送给教师本人，支持教师进行教学反思。教师之间可以互相进行课堂的线上观摩，并且互相评价。（4）自定义异常课堂，对异常课堂进行自动筛选，然后推送给教学管理人员（如教学督导），进行人工二次核验。利用AI算力依据课堂评价模型对课堂进行精准督导与评价，将有限的评教督导资源精准匹配投入到有效人群和重点人群，重点督导发现优秀课堂和问题课堂，提升督导评价的科学性，避免评价的主观性。结合我校已有的评教体系，创新课堂评价方式。（5）建设专家远程评估模块，对专家行为进行全记录，详细记录专家看过的课堂信息，可在专家进校前就做好应对准备。同时对异常情况及时进行安全阻断，确保学校数据安全，规避风险。实际实施地点以用户实施前提供为准。（三）项目需求一览表序号服务项目名称数量单位1课堂常态录制管理系统1套2在线巡课系统1套3语音引擎系统1套4敏感词分析模块1套5AI课堂行为分析系统1套6课堂教学监测中心模块1套7督导评价系统1套8移动端评课模块1套9督导报告模块1套10分布式AI分析终端50台11高清教师摄像机50台12高清学生摄像机50台13摄像机支架100个14全向拾音器50个15千兆POE交换机50台16存储系统扩容1项17系统集成1项（四）技术参数序号服务项目名称服务项目要求1课堂常态录制管理系统1、可查看并管理所有录制计划任务，包括录制计划任务的名称、录制的教室、下次运行时间、启用状态等。2、可以新建录制计划任务，设置任务的名称，选择录制教室、录制运行的周期、日期、时间以及是否按课表录制等。3、可以修改录制任务的启用状态为启用或禁用，或删除任务，也可以修改任务的设置。4、可以查看所有录制的视频信息，包括任务名称、录制的教室、录制的时间、时长、视频大小等信息，支持播放、下载和删除视频，可以通过过滤院系、教室和录制时间进行查询。5、可以查看所有教室的直播状态，包括上课中、直播中和未开机的教室，可以将教室的直播画面生成链接进行分享，并支持随时编辑修改链接的设置。6、系统支持校外专家远程评估功能，支持添加校外专家账号，专家可进入课堂在线巡课，参与校内巡课评审；支持查看校外专家访问日志，包括访问课堂、访问时间、访问时长等信息。7、支持对专家账号进行访问权限设置，支持勾选指定教室或者教师进行访问权限设置。8、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。2在线巡课系统1、系统支持按教室、教师或课堂检索等方式进行巡课，教室详情支持课表排课方式呈现，课表区分正在上课、已上课和未上课状态。2、巡课画面可实时展示教师影像、学生影像、电脑屏幕影像等内容，并可切换画面进行全屏播放，支持进行教学评价。支持采集分析教室整体课堂行为，直播课堂支持通过课堂数据的实时采集和关键点标记计算获取头部姿态的数，实时统计并展示当前课堂出勤人数、每秒钟的抬头率、每分钟的抬头率和点头频次，并生成课堂抬头率与点头数的曲线图。3、系统应支持按照教师维度进行巡课，可以看到教师及教师名下课堂信息，若课堂正在上课，应进行提示。4、系统应支持查看课堂历史课次信息和相关数据，支持在课堂历史界面进行教学评价。5、系统应支持以切片方式存储和聚合课堂教学行为数据，每个课堂教学过程记录占用空间≤100M，需保障课堂声音、画面进行时间轴同步。6、课堂状态分析呈现：包括教师影像、学生影像、教师授课电脑桌面影像、板书影像、学生注意力情况、学生就座情况、学生活跃度、教师活跃度、教师语速、讲授占比、PPT页数、板书时长等信息，并支持拖动查看不同时间节点的课堂详情。7、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。8、由于在线巡课系统、课堂常态录制管理系统、AI课堂行为分析系统的功能实现都高度依赖分布式AI分析终端在教室端对音视频的处理，考虑到系统的兼容性，要求上述产品为同一品牌。3语音引擎系统1、软硬件一体化产品，能够实时对音频流进行智能识别，并且能够实现语音转文字。2、预装语音引擎驱动固件，基于深度学习技术和神经网络模型完成自然语言理解与生成任务,采用大规模训练的深度学习模型，包括经过预训练的Transformer模型、LSTM模型等。3、系统对语音的识别结果具备一定的分析能力，至少包含自动断句、交互式语言的识别转写与分析。4、系统支持实时查看教师讲课内容的字幕，字幕与实际讲话时间同步，每个断句有对应的时间戳，时间戳的时间精确至秒，支持点击相应字幕跳转至相应播放画面和实际讲话的音轨。5、系统具备课堂提问模块，能够展示课堂提问次数统计，提问的时间和字幕，能够跳转至相应时间节点画面与音轨。6、系统支持知识点词云统计分析，可基于词汇频次出现的高低情况使用不同的字体颜色和大小来表示它们的重要性，频率越高的词汇，字体越大，颜色越深。7、支持通过数字信号处理技术对语音信号进行预处理，包括降噪、语音分割、特征提取等步骤，优化语音识别过程。8、支持对不同噪声环境下的语音信号进行处理，包括静音、噪声、回声等，提高识别准确率和稳定性。9、支持多种语音输入格式，包括PCM、WAV、MP3等常见音频格式，以及流媒体输入，保证灵活性和兼容性。10、具备多种语音识别模式，包括实时识别、批量识别和流式识别，适用于不同的应用场景。11、结合教学场景需求，提供专门的教学场景分析功能，具备语音分层识别能力。12、提供丰富的集成接口，可以与语音识别引擎、敏感词分析软件等进行集成,快速地对语音信号进行处理和转写。13、支持集群管理及负载均衡，可根据实际使用情况灵活拓展。14、具备良好的安全性保障措施，所有的语音数据在传输和存储过程中都采用了加密技术，确保数据传输过程中的安全性和隐私保护。15、配置≥32核处理器。16、配置≥1块不低于NvidiaRTX409024GGPU模块，具有加速图形，支持CUDA、cuDNN和TensorRT等库。17、支持≥50个教室语音处理能力。4敏感词分析模块1、系统支持敏感词检测功能，支持增加敏感话题，并在敏感话题下增加话题作为敏感词库。2、敏感词库支持添加关键词和设置敏感程度，至少包含高、中、低三个程度。3、系统支持按照学年、学期、院系等维度进行潜在敏感课堂查看。4、系统该支持按照课堂聚合显示、按课次显示潜在敏感课堂。5、系统支持敏感词汇命中课堂的数量，支持显示敏感话题的级别和敏感词汇的命中次数。6、敏感课堂展示课堂名称、教师姓名、院系、上课时间及地点、备注、敏感级别以及加入待督导课堂和删除操作。7、支持进一步查看敏感课堂详情，至少包含课堂影像、设计敏感话题、关键词、课堂字幕。8、支持敏感词以高亮展示在字幕中，支持在视频中进度条中进行醒目显示。9、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。5AI课堂行为分析系统1、系统支持采集分析教室整体课堂行为的功能，具备对全校教学进行实时分析的能力，基于教师、学生、课堂等维度。2、支持根据AI分析为进行数据深度应用分析，提供课堂状态数据分析排行，并支持根据条件进行检索与筛选。3、支持课堂预警功能，并支持对接企业微信实现消息推送。可以按照日历与院系对预警课堂进行筛选或检索，预警课堂支持以卡片的方式进行展示，展示内容包括教师姓名、课堂名称、教室信息、学院信息、抬头率与点头数趋势曲线图以及预警标签；预警标签包括但不限于出勤率、早退、迟到、抬头率、课件数量、就坐率、长时间坐着讲课、长时间播放视频等，支持调整预警阈值。4、应用分析排行榜支持展示课堂排名、具体课堂名称、任课教师、所属院系以及对应具体课堂数据，支持优秀与异常课堂切换展示；并支持点击该课堂跳转至对应历史课次界面进行课堂详情查询。5、系统支持AI评价的自定义聚合，至少支持二级指标维度。底层分析指标涵盖但不限于教学异动、抬头率、点头频次、教师活跃度、师生语言占比、语速、问答、敏感词等。同时，可以对已有课堂记录的AI智能评价重新计算，并直接展示调整后的课堂AI评分排行，以方便学校校准和优化评价模型。6、系统能够依据底层分析指标展开聚合分析，底层分析指标规则能够设置大于等于和小于等于这两个条件。可以依照教学需求设定多个底层分析指标规则条件，构建出某个场景的聚合分析功能，达成定制化的深度分析，满足多种多样的教学场景需求。7、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。6课堂教学监测中心模块1、系统支持查看学校AI评价总览，包括但不限于课堂规范、教学状态、师生互动、课堂氛围、学习状态等维度具体得分。2、系统支持查看当前上课教师人数、今日上课学生、今日上课课堂、当前上课教室、教师活跃度情况、学生活跃度情况、课堂AI得分分布、学生课堂专注度等。3、系统支持以柱状图形式展示学院得分情况，并可查看各学院具体的AI评分、督导评分。4、系统支持从对话型、混合型、讲授型、练习型等维度展示学校教学模式的分布及比例。5、系统支持查看近期学校课堂出勤变化趋势及平均出勤率，支持查看本学期课堂出勤排行榜、本学期教师出勤率排行榜、今日课堂出勤排行榜及院系平均出勤率排行榜，支持切换优秀榜、异常榜进行展示。6、系统支持展示本学期教师排行，支持按AI评分、抬头率、出勤率、活跃度维度进行筛选，支持切换优秀榜、异常榜进行展示，并可点击对应教师跳转至巡课页面查看课堂信息详情。7、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。7督导评价系统1、系统支持查看评价总览，包括督导评课次数、被评教师覆盖、领导/专家/同行评课次数。2、系统支持统计各院系课堂评分情况，含平均分和评课次数，可查看具体平均分。3、系统支持督导工作量、教师评分等排行榜，以及评课次数、课堂平均分统计图。4、系统支持管理评价人员，添加督导等角色，赋予权限和所属学院，设置督导评课目标量，查看评课详情。5、系统支持管理课堂评价量表与调查问卷模板，可检索、新增和编辑；支持为不同院系添加不同评价量表，设置评分策略和权重配比，可修改和预览。模板新增应可以编辑模板名称、添加小节以及具体说明，模板应可以基于底部快捷栏与侧边快捷栏便捷添加单选题、多选题、简答题、单选题网格、多选题网格、分值项、线性量表。系统应支持为不同院系添加不同评价量表，可以设置详细评分策略对不同评价角色进行权重配比，并支持对已经配置好院系评价量表进行修改与在线预览。6、系统支持督导任务指派和预约，管理员指派任务，督导接收后可预约听评课。7、系统具备添加重点课堂的功能，并且可以通过检索或筛选的方式来查找特定的重点课堂。能够同时添加一个或多个重点课堂，并清晰地展示这些重点课堂的评分详情。投标时提供产品功能界面截图并加盖投标人公章，要求本条参数内容在截图内清晰可见。8、为评价人员提供精准督导依据，能够依据底层分析指标实施课堂排行，便于评价人员和教学管理者快速找准优秀课堂或者潜在问题课堂。课堂排行包含但不限于课堂AI评分、课堂抬头率等维度。支持将具体的课堂增添至待督导课堂列表的操作，并可以对待督导课堂列表中的课堂进行督导任务的分配。9、系统支持添加重点教师，可检索或筛选查找，展示评分详情。10、系统支持查看课程评分统计，可筛选检索课堂，展示相关信息和详细评课统计。11、系统具备查看教师评分统计的功能，能够查看不同院系评课工作量的统计情况，具体包括评课目标量、实际评课量、教师总人数、已被评教师数以及未被评教师数。此外，还能够进一步查看已被评教师信息和未被评教师信息，并对未被评教师进行评价。同时，系统也支持查看某一教师在不同课堂的评分详情。12、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。8移动端评课模块1、移动端可实现在线巡课及评课功能，确保随时随地进行课程质量监控。投标时提供产品功能界面截图并加盖投标人公章，要求本条参数内容在截图内清晰可见。2、移动端可查看未评任务和已评任务列表，清晰掌握评课进度和任务安排。3、移动端可查看被分配的督导任务，包括未完成任务和已完成任务，实现任务管理透明化。4、移动端可查看所有评过的课程评分，并可进入每个课程查看并修改评课结果，确保评课数据的准确性和完整性。5、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。9督导报告模块1、系统需提供校级和院级督导报告，可查看全校及院级评价活动的组织完成情况。报告内容涵盖教学质量评价工作情况、教师教学质量评价结果分析、课堂教学质量评价结果分析以及评量指标分析等关键信息。系统还需提供督导工作量排行榜、教师评分排行榜和课堂评分排行榜，以便更好地了解评价活动的整体表现和个体差异。2、系统需提供教师督导报告，包括教师综合评价情况、教师评量指标得分情况以及课堂评价结果分析等详细内容。3、系统支持导出督导报告功能。4、系统需支持按教室进行授权，本次项目建设配置≥50个教室授权。10分布式AI分析终端1、要求设备功能高度集成化，同时具备本地实时编码、解码、切片、分析、融合、直播、录制、存储等多功能功于一体。2、设备要求采用多核心的ARM架构CPU处理器，核心数不少于4核，主频≥1.3GHz，具备高稳定性、低功耗。3、设备内置AI分析引擎，支持基于深度学习的目标检测、行为识别、表情分析等算法，支持CUDA并行计算技术，能够满足AI算法的加速需求，能够对课堂教学影像进行实时分析，包括但不限于学生的面部表情、动作分析、注意力监测等，能够识别教师和学生的互动模式，对学生的注意力状态进行评估，具备自动标注和分类功能，能够对教学行为进行准确分类和标注，为教学评估提供数据支持。4、支持通过网络实时采集课堂教学视频数据，支持RTSP、RTMP等常见的视频流协议。5、在H.264或H.265编解码协议下支持≥4路1080P@30的视频编码以及≥8路1080P@30的视频解码。6、能够同时处理≥8路高清课堂教学全动态视频流，保证实时分析的准确性和流畅性，对于常见的课堂，教学行为分类和标注的准确率≥95%，对于复杂的教学场景和行为，识别准确率≥85%。7、支持多种数据采集方式，包括摄像机采集、录播系统接入等，能够实时采集课堂教学中的视频、音频和图像数据，具备数据清洗、预处理和特征提取功能，能够对采集到的数据进行优化处理，提高分析的准确性和效率，能够根据分析结果提供直观、清晰的教学分析情况展示，包括学生的学习情况、教师的教学情况、课堂互动情况、注意力分布图、授课模式分析等。8、系统支持全面的课堂状态分析功能，包括课堂出勤、课堂抬头率和课堂点头率，并对教师PC桌面和黑板板书进行记录和分析。此外，系统需支持实时对课堂进行声音分析及学生课堂就坐情况分析。9、系统支持按照不同教室大小、类型(阶梯或普通教室)，以及摄像机不同的安装角度为每间教室部署不同算法，以提高算法准确率。10、内置存储需采用M.2接口(NVMe协议)固态硬盘，容量≥256G，具备高速读写性能，保障系统的快速启动和运行。11、具备≥4个USB接口，≥1个HDMI接口和≥1个DP接口，方便外接设备的使用。具备≥1个千兆以太网接口，支持10/100/1000Mbps自适应传输速率，确保稳定的网络连接。12、具备完善的安全机制，包括用户认证、数据加密、访问控制等，保障教学数据的安全性和隐私性，支持多用户权限管理，不同用户具有不同的操作权限，确保系统的使用安全和规范。13、采用≤DC36V安全电压供电，待机功率＜20W，满负荷工作功率＜50W，设备须连续运行7×24小时无故障，具备良好的容错和恢复机制，在出现异常情况时能够自动恢复正常运行。14、提供定期的算法更新和技术支持，及时修复系统漏洞，优化算法性能，提升设备的稳定性和可靠性。15、设备采用风扇散热或被动散热方式，若采用风扇散热，则需要内置静音风扇，其噪音≤30dB。16、设备提供标准API接口，支持与第三方系统的对接。11高清教师摄像机1、为保障摄像机对接第三方设备，需支持标准的ONVIF协议。2、可输出教师特写画面、全景画面，且每个画面分辨率均可达1080p。3、板书特写功能，当教师背向镜头时，摄像机可使监控画面自动切换为板书特写画面。4、为保证画面清晰度，设备支持≥3840*2160的分辨率输出，同时支持向下兼容3072*1728、2560*1440、1920*1080、1280*720等分辨率的输出，且视频可最高支持16Mbps。5、为保证设备被其他设备取流的兼容性，设备需支持≥5路码流的输出。6、音频编码格式支持G.711a、G.711u、G726、G.722.1、AAC、PCM等编码格式。7、为节省网络带宽，相机支持H.265、H.264编码格式可调。8、网络协议具有TCP/IP、IPv6、HTTP、HTTPS、FTP、DDNS、RTSP、PPPoE、SMTP、NTP、SNMP和组播等协议设置选项。9、为调节相机拍摄场景方便，支持手动变焦、自动聚焦、自动调节光圈功能。10、教师跟踪支持实时跟踪和动态跟踪两种教师跟踪模式。11、传感器要求：传感器尺寸≥1/2.8英寸,有效像素≥800万。12、支持畸变矫正、宽动态、强光抑制、背光补偿等功能。12高清学生摄像机1、为满足夜晚教室巡查需要，设备需支持红外补光。2、为保障设备对接第三方设备，需支持标准的ONVIF协议。3、为保证画面清晰度，相机可支持≥3840*2160的分辨率输出，同时支持向下兼容3072*1728、2560*1440、1920*1080、1280*720等分辨率的输出，且视频可最高支持16Mbps。4、为保证相机被其他设备取流的兼容性，设备需支持≥5路码流的输出。5、支持Linein的音频输入，且音频编码格式支持G.711a、G.711u、G726、G.722.1、AAC、PCM、MP2L2、MP3等编码格式。6、为节省网络带宽，相机支持H.265、H.264编码格式可调。7、网络协议具有TCP/IP、IPv6、HTTP、HTTPS、FTP、DDNS、RTSP、PPPoE、SMTP、NTP、SNMP和组播等协议设置选项。8、支持输出学生特写画面（第三码流）、学生全景画面（所有码流），且每个画面分辩率均可达1080p。9、传感器要求：传感器尺寸≥1/2.8英寸,有效像素≥800万。10、支持PoE供电功能，供电、视频、音频仅需一条网线即可完成。13摄像机支架1、支架需要足够稳固，以防止摄像机在使用过程中发生摇晃或移动。2、支架允许用户调整摄像机的角度和高度，以适应不同的拍摄需求。3、支架便于安装和拆卸，不要求复杂的工具或步骤，兼容多种尺寸和重量的摄像机。4、支架需是耐用材料制造。14全向拾音器1、麦克风内置≥16个全向数字硅麦。2、动态范围:0dB~105dB。3、拾音半径范围≥10米。4、信噪比90dB，采样率16kHz，失真度≤3%，频率响应:20Hz~8kHz，音频传输距离≥3000米。5、支持数字降噪，5档降噪调节，≥100级音量调节（支持旋钮调节）。6、支持拾音器掉电和程序故障监测。7、支持全指向，支持抗混响。8、输出阻抗:600Ω，平衡输出。9、接口具备至少1路Lineout，1路Linein，1路DC电源输入。10、具备LED指示灯，白灯常亮代表正常工作，红灯常亮代表设备异常，指示灯不亮代表设备未通电。11、具备雷击保护、