高等院校智慧多媒體課室構(gòu)建

董 明，徐江濤

（1太原理工大學(xué)水電務(wù)中心，太原　030024；2太原理工大學(xué)信息化管理與建設(shè)中心，太原　030024）

高等院校智慧多媒體課室構(gòu)建

董 明1，徐江濤2

（1太原理工大學(xué)水電務(wù)中心，太原030024；2太原理工大學(xué)信息化管理與建設(shè)中心，太原030024）

近年來(lái)隨著教育現(xiàn)代化的高速發(fā)展，高等院校的現(xiàn)代化教育得到了廣泛的應(yīng)用，為了進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，推進(jìn)更高效、更智慧的現(xiàn)代化教育發(fā)展，提出構(gòu)建高等院校智慧多媒體課堂，建設(shè)智慧多媒體網(wǎng)絡(luò)教室，利用新型多媒體教學(xué)模式和手段改建高等院校的非智能教學(xué)環(huán)境，從而有效提升現(xiàn)代化教學(xué)效果，以教育信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化。

智慧多媒體課室；智慧教學(xué)云；數(shù)字化教室；桌面云

0　引 言

近年來(lái)，隨著教育信息化已然成為支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略決策基礎(chǔ)，國(guó)內(nèi)各高校對(duì)教育信息化的建設(shè)相應(yīng)地陸續(xù)加大了重視力度，教育信息化的進(jìn)程也隨即進(jìn)入了發(fā)展的快車道。在此基礎(chǔ)上，規(guī)劃建設(shè)了大量的多媒體教室，從而為高等院校的多媒體教學(xué)提供了良好的教學(xué)環(huán)境。然而，大多數(shù)多媒體教室的智能化程度仍有待改善、教室布局分散、設(shè)備品牌多樣、操作復(fù)雜、兼容性差、故障點(diǎn)多、維護(hù)成本高、缺乏有效的集中管理手段，因而無(wú)法滿足智慧多媒體教學(xué)日漸增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)需求。在此背景下，為進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)改革，亟需構(gòu)建智慧多媒體課室，打造智慧教學(xué)環(huán)境，從而為培養(yǎng)新型智慧人才提供有力的支持。本文即針對(duì)這一課題項(xiàng)目展開全面研究論述。

1　智慧教學(xué)云

大學(xué)生的智慧能力需通過(guò)智慧教育獲得加強(qiáng)，而智慧教育需通過(guò)構(gòu)建智慧多媒體教學(xué)環(huán)境加以實(shí)現(xiàn)，目前國(guó)內(nèi)高等院校的多媒體教室的建設(shè)未能真正以大學(xué)生的智慧教育為核心，無(wú)法實(shí)現(xiàn)有感知、推理和輔助決策的學(xué)習(xí)時(shí)空環(huán)境［1］，因而需融合物聯(lián)網(wǎng)的模塊化設(shè)計(jì)，構(gòu)建智慧多媒體教室。

為實(shí)現(xiàn)智慧教學(xué)、并輔助教學(xué)決策，由此構(gòu)建智慧教學(xué)云如圖1所示。通過(guò)智慧教學(xué)云可實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，讓更多的師生受益于優(yōu)質(zhì)教育資源，從而可避免教師在多媒體教室電腦上安裝眾多教學(xué)所需專業(yè)軟件的前期預(yù)備步驟，從而有效降低計(jì)算機(jī)的軟件故障和病毒的感染事件，改善了高等院校智慧多媒體教學(xué)的軟件環(huán)境，提高了高等院校智慧多媒體教學(xué)效率。

圖1　智慧教學(xué)云Fig.1 The cloud of wisdom teaching

由圖1可知，智慧教學(xué)云中構(gòu)建各層的實(shí)現(xiàn)功能可做如下分述：

1）感知層。通過(guò)對(duì)所有多媒體教室安裝各種感知設(shè)備，如紅外感應(yīng)器、光傳感器、門禁、監(jiān)控等技術(shù)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)過(guò)程的全方位實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和智慧處理［2］，完善高等院校多媒體教學(xué)的感知功能，從而建成智慧多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)基礎(chǔ)。

2）網(wǎng)絡(luò)層。智慧多媒體教學(xué)環(huán)境的建設(shè)離不開校園有線網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)IPv6、物聯(lián)網(wǎng)。校園無(wú)線IPv6是真正的寬帶網(wǎng)，其安全性高，并可實(shí)現(xiàn)真正的端到端的互聯(lián)互通，支持智慧多媒體教學(xué)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

3）平臺(tái)層。提供智慧多媒體教學(xué)資源計(jì)算和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，如服務(wù)器虛擬化計(jì)算資源池、存儲(chǔ)資源池、桌面資源池、網(wǎng)絡(luò)資源池等。

4）資源層。學(xué)校各類應(yīng)用平臺(tái)的信息資源實(shí)體層，整合各類數(shù)據(jù)、文獻(xiàn)、多媒體及應(yīng)用軟件等教育信息資源。

5）應(yīng)用層。為智慧多媒體教學(xué)所需的各類系統(tǒng)提供接口，通過(guò)使用各類系統(tǒng)有助提高智慧多媒體教學(xué)效果。

智慧教學(xué)云的構(gòu)建使得信息安全體系能夠兼顧校園各類軟硬件系統(tǒng)及數(shù)據(jù)安全，提供數(shù)據(jù)加密、病毒防護(hù)、入侵防御、檢測(cè)、漏洞修補(bǔ)及監(jiān)控告警等方式途徑，規(guī)避各類可能阻礙或影響多媒體教學(xué)的事故發(fā)生。其中智慧運(yùn)維管理體系運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段，完善的管理體制、合理的資源調(diào)度和周密的教學(xué)規(guī)劃來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2　智慧多媒體課室

構(gòu)建智慧多媒體教室，不僅要在教學(xué)環(huán)境上體現(xiàn)智慧，而且還要在管理、教學(xué)、評(píng)價(jià)等方面體現(xiàn)智慧，只有全方位構(gòu)建智慧多媒體教學(xué)環(huán)境，才能創(chuàng)新教學(xué)模式，改進(jìn)教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)真正的智慧教學(xué)，培養(yǎng)智慧的大學(xué)生人才。

2.1數(shù)字化教室

新型現(xiàn)代化智慧網(wǎng)絡(luò)教室具有數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、互動(dòng)化、集約化等優(yōu)勢(shì)［3］，在教學(xué)手段、教學(xué)管理、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制等方面均能體現(xiàn)良好的智慧性?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧多媒體教室系統(tǒng)如圖2所示。

圖2　智慧網(wǎng)絡(luò)課室Fig.2 Wisdom network classroom

智慧網(wǎng)絡(luò)教室將與教學(xué)有關(guān)的設(shè)施智能集成，在后臺(tái)統(tǒng)一集中管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制多媒體教學(xué)設(shè)備，減少人力成本，提升教學(xué)的便利性、易用性。部署數(shù)字化教室感知，可為實(shí)現(xiàn)智慧多媒體教室提供重要數(shù)據(jù)，需從4個(gè)維度進(jìn)行變革：

1）遠(yuǎn)程設(shè)備控制。包括供電控制、設(shè)備喚醒、電能測(cè)量、設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)、教務(wù)課表對(duì)接。

2）教室環(huán)境控制。包括溫濕度測(cè)量、燈光智能控制、紅外感應(yīng)、窗簾控制、溫度控制、多媒體機(jī)柜門鎖控制。

3）教學(xué)管理。包括語(yǔ)音對(duì)講、教室使用率統(tǒng)計(jì)、教室耗電量統(tǒng)計(jì)、資產(chǎn)管理統(tǒng)計(jì)、結(jié)合桌面云。

4）教學(xué)促進(jìn)。包括錄播系統(tǒng)、教學(xué)反饋互動(dòng)等。

智慧多媒體教室管理人員可遠(yuǎn)程操作任何接入智能管理單元的教室設(shè)備。上課前，可根據(jù)教務(wù)課表自動(dòng)開啟多媒體教學(xué)設(shè)備，不僅方便教師上課、節(jié)省開機(jī)時(shí)間，還可避免教師開啟設(shè)備時(shí)，由于操作不當(dāng)所引發(fā)的設(shè)備故障，有效降低設(shè)備的故障率，提高教學(xué)實(shí)效；下課后，可以自動(dòng)關(guān)閉多媒體教學(xué)等設(shè)備以達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

2.2桌面云

智慧多媒體教室利用桌面云方式替代傳統(tǒng)的多媒體PC機(jī)，從而解決了多媒體教室PC機(jī)的實(shí)時(shí)維護(hù)問(wèn)題，避免了客戶端多媒體教室計(jì)算機(jī)隨時(shí)可能遭遇病毒入侵，而不可避免地引發(fā)客戶端數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)癱瘓故障的發(fā)生。傳統(tǒng)多媒體教室PC機(jī)系統(tǒng)安全性差，對(duì)上課進(jìn)程影響較大，教師如果需要變更上課的應(yīng)用環(huán)境，就需要提前到現(xiàn)場(chǎng)安裝相關(guān)教學(xué)軟件，使用上難以實(shí)現(xiàn)便捷。利用桌面云，教師不僅可以擁有自己的獨(dú)立桌面，更重要的是能夠方便靈活地使用教學(xué)資料。而多媒體設(shè)備管理人員只需維護(hù)后端服務(wù)器環(huán)境即可，從而可大幅減低管理維護(hù)工作量，桌面云集中管理平臺(tái)如圖3所示。

作為一種云資源服務(wù)，將桌面云提供給師生，學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施資源實(shí)現(xiàn)開放，教師的教學(xué)資源以及學(xué)生每年的信息資源均可保存在云端，師生將可按需申請(qǐng)?jiān)L問(wèn)這些資源，由此即增強(qiáng)了師生對(duì)教學(xué)資源的獲取和教學(xué)資源的控制能力［4］。

2.3智慧多媒體教室

智慧多媒體課室設(shè)備集中自動(dòng)化管理、精簡(jiǎn)運(yùn)維、強(qiáng)化后端管理，在統(tǒng)一的平臺(tái)對(duì)前端多媒體教室設(shè)備進(jìn)行控制，前端管理單元模塊化、簡(jiǎn)單化。

高等院校的多媒體課室分別由5個(gè)大區(qū)的設(shè)備組成，具體為：投影儀和投影幕布區(qū)、語(yǔ)音廣播設(shè)備區(qū)、集中管理區(qū)、網(wǎng)絡(luò)終端區(qū)以及存儲(chǔ)虛擬化區(qū)。其中，虛擬化存儲(chǔ)區(qū)主要由云服務(wù)器組成，云服務(wù)器通過(guò)多條千兆鏈路連接到核心交換機(jī)，并通過(guò)原有網(wǎng)絡(luò)鏈路連接到網(wǎng)絡(luò)終端區(qū)域，對(duì)多媒體教室設(shè)備進(jìn)行控制；網(wǎng)絡(luò)終端區(qū)由云終端計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)化終端設(shè)備管理器組成，通過(guò)聯(lián)合硬件設(shè)備與軟件，對(duì)多媒體教室內(nèi)的投影幕、投影儀、語(yǔ)音廣播功放、電腦等設(shè)備實(shí)施集中控制，管理人員通過(guò)管理軟件在集中管理區(qū)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的設(shè)備提供智能、精準(zhǔn)控制。

3　結(jié)束語(yǔ)

智慧多媒體課堂融合了物聯(lián)網(wǎng)的概念，集中自動(dòng)化管理、精確運(yùn)維，建立了統(tǒng)一的多媒體教室設(shè)備控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了多媒體教室設(shè)備基于教務(wù)課表的自動(dòng)控制，管理平臺(tái)對(duì)前端多媒體設(shè)備的異?？蛇M(jìn)行自動(dòng)告警，針對(duì)多媒體教室語(yǔ)音對(duì)講、視頻監(jiān)控、多媒體控制、環(huán)境感知和環(huán)境控制等多系統(tǒng)功能進(jìn)行了融合，解決了信息孤島問(wèn)題，達(dá)到了智能聯(lián)動(dòng)目的，大幅減低了投入，用信息化技術(shù)對(duì)多媒體課堂進(jìn)行了創(chuàng)新，優(yōu)化了教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)了多媒體課堂的智慧教學(xué)，提升了高等院校的現(xiàn)代化教學(xué)質(zhì)量。

圖3　桌面云集中管理平臺(tái)Fig.3 Desktop management platform in the swarm

［1］龐敬文，王夢(mèng)雪，唐燁偉，等.電子書包環(huán)境下小學(xué)英語(yǔ)智慧課堂構(gòu)建及案例研究［J］.中國(guó)電化教育，2015（9）：63-70，84.

［2］王琴，鄭敏.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧多媒體教室設(shè)計(jì)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014，33（3）：127-130.

［3］梁柏櫸，謝運(yùn)佳，黃芳明，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智慧多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的應(yīng)用研究［J］.互聯(lián)網(wǎng)天地，2013（6）：71-73.

［4］王燕梅.多媒體網(wǎng)絡(luò)教室系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.軟件，2015，36（5）：136-139.

The intelligent multimedia classroom building in colleges and universities

DONG Ming1，XU Jiangtao2
（1 Hydropower center，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China；2 Information Management and Construction center，Taiyuan University of Technology，Taiyuan 030024，China）

In recent years，with the rapid development of the modernization of education，modern education in colleges and universities has been widely used.In order to further optimize the teaching environment，promote the development of more efficient，more intelligent modern education，put forward building intelligent multimedia classroom in colleges and universities.In the construction of intelligent multimedia network classroom，use the means and modes of new multimedia teaching to modify the non intelligent teaching environment of colleges and universities，therefore enhance the effect of modern teaching，and realize education informationization promoting education modernization.

intelligent multimedia classroom；wisdom teaching cloud；digital classroom；desktop cloud

TP391

A

2095-2163（2016）03-0087-03

2016-04-27

董 明（1959-），男，學(xué)士，助理工程師，主要研究方向：教育技術(shù)研究；徐江濤（1960-），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向：教育技術(shù)研究。通訊作者：徐江濤 Email：324481833@qq.com