無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下的智慧教室研究

蔡林益

（廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院財(cái)經(jīng)學(xué)院 廣東 511400）

0 引言

在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中，課堂教學(xué)是學(xué)生獲取知識(shí)最重要的環(huán)節(jié)，在課堂上，如何做好學(xué)生和教師的互動(dòng)是提高教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。在現(xiàn)有模式中，各個(gè)環(huán)節(jié)都存在改進(jìn)空間。簽到環(huán)節(jié)使用的是紙張模式，效率低，且存在互相代簽的情況?；?dòng)環(huán)節(jié)采用的是教師提問(wèn)、學(xué)生舉手回答的模式，存在統(tǒng)計(jì)困難的現(xiàn)象，無(wú)法根據(jù)回答結(jié)果進(jìn)行深入挖掘。由此可見(jiàn)傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代化的教學(xué)需求，需要研發(fā)集成考勤管理、智慧教學(xué)以及視頻監(jiān)控等功能的新型的智慧教室。智慧教室作為一種新型的教學(xué)方式，為教育行業(yè)的發(fā)展注入了活力。

1 智慧教室的定義與特征

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)前應(yīng)用廣泛的多媒體教學(xué)模式已不能適應(yīng)未來(lái)課堂教學(xué)需求，利用最新的技術(shù)來(lái)對(duì)構(gòu)建符合學(xué)生和教師要求的教學(xué)環(huán)境成為了未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，由此提出了智慧教室的概念。與“移動(dòng)學(xué)習(xí)”等概念相比，專家學(xué)者對(duì)智慧教室的研究相對(duì)較晚，目前并沒(méi)有給出統(tǒng)一的定義。在國(guó)內(nèi)，智慧教室又通常被稱為“未來(lái)教室”以及“智能教室”等，通?？衫斫鉃椋涸摻淌揖邆潆娮影装骞δ埽⒁肓藷o(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及傳感器等現(xiàn)代信息技術(shù)，由此可使課堂教學(xué)更加豐富生動(dòng)、教室與員工的互動(dòng)更便捷、學(xué)生獲取教學(xué)資源的方式多樣化，是具有情景感知和環(huán)境管理功能的新型教室。

智慧教室融合了多種信息技術(shù)，其特征和智慧性可從多方面進(jìn)行闡述。

（1）技術(shù)上，智慧教室使用了多種智能技術(shù)，如射頻識(shí)別技術(shù)以及嵌入式技術(shù)等，這些技術(shù)的引入加強(qiáng)了對(duì)教室的監(jiān)控能力，其能自動(dòng)撲捉教室中每個(gè)個(gè)體的學(xué)校行為。

（2）環(huán)境上，智慧教室中使用了各種不同類型的傳感器技術(shù)，傳感器可實(shí)時(shí)感知教室環(huán)境參數(shù)的變化，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)教室環(huán)境的監(jiān)控，可為學(xué)習(xí)者提供適合的學(xué)習(xí)環(huán)境。

（3）資源上，智慧教室有多種方式獲取教學(xué)資源，如教學(xué)資源系統(tǒng)以及云平臺(tái)等，同時(shí)智慧教室可對(duì)每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行記錄，以便采取針對(duì)性措施來(lái)鞏固知識(shí)，提高教學(xué)質(zhì)量。

（4）服務(wù)上，在智慧教室中進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)時(shí)，其會(huì)為活動(dòng)提供相應(yīng)的資源和服務(wù)，如為教師推送教學(xué)資源等，從而達(dá)到促進(jìn)學(xué)習(xí)者全面發(fā)展的目標(biāo)。

2 智慧教室構(gòu)建方案

智慧教室的基礎(chǔ)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其使用無(wú)線交換機(jī)來(lái)搭建無(wú)線局域網(wǎng)，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋到智慧教室的每個(gè)角落，同時(shí)各種不同用途的傳感器通過(guò)w ifi設(shè)備服務(wù)器（實(shí)現(xiàn)串口通信到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接）來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，在此基礎(chǔ)上可搭建功能完整的智慧教室。

從智慧教室的布局可以知道，整個(gè)系統(tǒng)需包括如下功能：

2.1 交互電子白板智能教學(xué)

交互電子白板智能教學(xué)是課堂教學(xué)的核心部分，其需實(shí)現(xiàn)的功能包括如下幾個(gè)部分：

①實(shí)現(xiàn)無(wú)塵教學(xué)，智能化交互式教學(xué)，以便加強(qiáng)教師與學(xué)生之間的交互；

②采用紅外感應(yīng)技術(shù)，手指或不透光物體可控制白板來(lái)操作電腦系統(tǒng)；

③所有設(shè)備統(tǒng)一控制，可接入W iFi網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，可一鍵式關(guān)閉智慧教室中的所有設(shè)備，降低操作難度；

④錄像是跟蹤學(xué)生學(xué)習(xí)行為的重要數(shù)據(jù)，因此系統(tǒng)需對(duì)課堂教學(xué)實(shí)時(shí)錄像，錄像可保持至本地或者服務(wù)器。

2.2 教室照明管理

教室照明管理的主要作用在于管理智慧教室中的燈光和窗簾，需包含的功能項(xiàng)如下：

①智能窗簾控制：根據(jù)光照強(qiáng)度，自動(dòng)開(kāi)、閉窗簾，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)光線調(diào)節(jié)；

②智能燈光控制：根據(jù)學(xué)生位置、光照強(qiáng)度，自動(dòng)分序開(kāi)、關(guān)燈光，實(shí)現(xiàn)燈光系統(tǒng)智能控制。

2.3 空調(diào)控制系統(tǒng)

空調(diào)控制系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)控制空調(diào)的狀態(tài)，包括對(duì)室內(nèi)溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)等，其需包含的功能如下：

①室內(nèi)溫度的自動(dòng)控制；

②本地有線、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的空調(diào)控制；

③遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)授權(quán)登陸服務(wù)器，查詢空調(diào)器狀態(tài)、環(huán)境溫度、及實(shí)施控制。

2.4 設(shè)備資產(chǎn)智慧管理

該部分主要用于管理智慧教室中的資產(chǎn)信息，并實(shí)時(shí)監(jiān)控智慧教室中資產(chǎn)的運(yùn)行情況，在資產(chǎn)管理中使用的技術(shù)為RFID技術(shù)，其需包含的功能項(xiàng)如下：

①實(shí)現(xiàn)對(duì)教室資產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與自動(dòng)盤點(diǎn)，改變傳統(tǒng)資產(chǎn)盤點(diǎn)模式，有助于提高管理效率。

②教室資產(chǎn)設(shè)備信息自動(dòng)錄入學(xué)校資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)庫(kù)；

③實(shí)時(shí)監(jiān)控教室設(shè)備運(yùn)行情況。

2.5 學(xué)生自動(dòng)考勤系統(tǒng)

考勤一直是學(xué)校的管理盲點(diǎn)，現(xiàn)有的考勤模式存在很多的缺陷，在智慧教室中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)考勤，可改變現(xiàn)有模式的缺陷，具體的功能項(xiàng)如下：

①實(shí)現(xiàn)學(xué)生考勤的自動(dòng)化處理，主要記錄學(xué)生的上下課時(shí)間，防止遲到早退。

②自動(dòng)識(shí)別冒充頂替行為，并及時(shí)報(bào)警提示；

③系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)顯示考勤信息給教師查看，以便采取措施來(lái)懲罰曠課的學(xué)生；

④考勤信息與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)網(wǎng)，其能自動(dòng)將考勤信息傳輸?shù)浇虅?wù)系統(tǒng)中。

2.6 LED顯示功能

LED顯示功能的主要作用在于實(shí)現(xiàn)課堂信息以及各種環(huán)境參數(shù)，其需包含的功能項(xiàng)如下：

①實(shí)時(shí)顯示課堂信息：課程名稱、專業(yè)班級(jí)、應(yīng)到人數(shù)、實(shí)到人數(shù)、任課教師等上課信息和考勤情況；

②實(shí)時(shí)顯示設(shè)備數(shù)據(jù)：教室內(nèi)和教室外環(huán)境數(shù)據(jù)，如溫濕度、光照度、煙霧指數(shù)。

2.7 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)主要驗(yàn)證學(xué)生的身份，防止非學(xué)生身份的人員進(jìn)出教室，提高安全性，其包含的功能項(xiàng)如下：

①實(shí)現(xiàn)RFID卡、密碼、按鈕開(kāi)關(guān)多種方式和權(quán)限開(kāi)、關(guān)門；

②本地、遠(yuǎn)程有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，授權(quán)登陸服務(wù)器，察看教室狀態(tài)、及實(shí)施遠(yuǎn)程控制；

③視頻監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況。

從上述分析可以知道，智慧教室包含的功能比較多，在智慧教室的構(gòu)建過(guò)程中，需對(duì)每個(gè)子功能進(jìn)行獨(dú)立開(kāi)發(fā)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的解決方案。

3 總結(jié)

本文主要對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)下的智慧教室進(jìn)行了研究，首先對(duì)智慧教室的研究背景與研究意義進(jìn)行了闡述，緊接對(duì)智慧教室的定義和特征進(jìn)行了分析，最后對(duì)智慧教室的布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)智慧教室的功能需求進(jìn)行了說(shuō)明，智慧教室需包括的功能有交互電子白板智能教學(xué)、教室照明管理、空調(diào)控制系統(tǒng)、設(shè)備資產(chǎn)智慧管理以及學(xué)生自動(dòng)考勤系統(tǒng)等，上述分析可為智慧教室的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

[1]荊林燕.面向“數(shù)字土著”學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建與分析[J].軟件導(dǎo)刊，2011（12）：22-25.

[2]Margaryan A，Littlejohn A，Vojt G Are digital natives a my th or reality?University students’use of digital technologies[J].C omputers&Education，201 l，56（2）：429.440.

[3]黃榮懷，楊俊鋒，胡永斌.從數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境[J].開(kāi)放教育研究，2012，18（1）：75-84.

[4]黃榮懷，陳庚，張進(jìn)寶，等.論信息化學(xué)習(xí)方式及其數(shù)字資源形態(tài)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究，2010，6：68.73.

[5]余勝泉，楊現(xiàn)民，程罡.泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中的學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)與共享[J].開(kāi)放教育研究，2009，1 5（1）：47-53.

[6]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開(kāi)放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[7]胡永斌.智慧教室的內(nèi)涵與典型課堂形態(tài)——來(lái)自鬻州市北郊小學(xué)的實(shí)踐探索[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育，2013（2）：96-96.

[8]李盧一，鄭燕林.物聯(lián)網(wǎng)在教育中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（002）：8-10.