智慧教室的功能及系統構成

薛宗瓏+王志獻+葉紅+薛瑞

摘 要 簡要介紹智慧教室的設計理念、功能效果、教學模式和在推動教育信息化中的作用，介紹構建智慧教室的多視窗演示系統、全自動錄播系統、智能視頻會議系統、智能教學系統設備的功能、技術指標及在教學中的作用。

關鍵詞 智慧教室；教育信息化；多視窗演示系統；全自動錄播系統；智能視頻會議系統；智能教學系統

中圖分類號：G434 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）12-0040-03

1 前言

智慧教室作為一種新型的教育形式和現代化教學手段，給教育行業(yè)帶來新的機遇。隨著我國教育裝備行業(yè)的飛速發(fā)展，以及現代化信息化教學的需要，未來的教學環(huán)境必然要求更為生動形象的教學效果，以滿足更高效的教學要求。黨的十八大報告關于教育方面提出的方針包括：全面實施素質教育，深化教育領域綜合改革；著力提高教育質量，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神；辦好學前教育，均衡發(fā)展九年義務教

育；完善終身教育體系，建設學習型社會；大力促進教育公平，支持特殊教育。在這樣的改革背景下，教育信息化、信息技術輔助教學被越來越多的教育專家、行業(yè)團體以及公司所重視。

目前的課堂教育信息化還僅停留在初級的內容展示階段，各學校教師雖也使用和接觸過很多信息化的教學工具，但現有課堂中還是多以教師為主導，采用電腦固定播放課件PPT或采用電子白板進行信息展示。學生和教師之間沒有一個便捷的溝通交流的工具，仍處于一種教師講、學生聽的單向教學模式，在課堂中仍然有一些核心的、重要的教學問題是傳統課堂無法突破和解決的。使用現代信息技術支持下的智慧教室，可以幫助課堂教學更好地實現師生之間的雙向溝通、探索；結合線上、線下的教學平臺應用，可以幫助學生更好地在家中進行自主學習，構成新型的教學模式。

2 智慧教室的功能

智慧教室設備系統能夠運用傳感器、射頻識別（RFID）、多屏顯示、自動錄播等技術，使信息傳感設備實時感知任何需要的信息，按照約定的協議，通過可能的網絡（如基于Wi-Fi的無線局域網、移動通信、電信網等）接入方式，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現物與物、物與人的泛在鏈接，實現對物品的智慧化識別、交互、跟蹤、監(jiān)控和管理。

基于物聯網技術，那就可以搭建成一個物聯網應用場景，既可以用于學生進行創(chuàng)新實驗研究，也方便教師開展科學研究。在學?，F有教室和設備的基礎上打造一批信息化智慧互動教學系統，實現教師在教學過程中更好地利用已有資源進行展示講解，師生在教與學的過程中實現多種形式、多種內容的互動。

云處理技術實現遠程互動聽課及課后復習回看等功

能；在學校校園內部建設專屬的私有云平臺，更好地利用現有教學資源，并將每一堂互動課制作成優(yōu)質資源進行利用。實現學生通過校園平臺進行自主式學習，教師、學校管理者利用平臺進行教學分析，提高教學業(yè)務能力等功能。

如今的教育領域中存在這樣的現象，大多數學校在注重教學質量的同時，忽略了教學中學生與教師之間互動溝通能力的激發(fā)。在推動教育信息化建設過程中，校園的電子設備不斷更新換代，而可視化設備也越來越多，怎樣去調動學生與教師身邊的資源，怎樣去激發(fā)學生與教師的互動溝通能力，是學校亟待解決的問題。這些問題的根源在于課堂中最缺乏的是關注度和注意力，能夠讓學生對教師講課感興趣，能夠有參與的意識，才是激發(fā)學生學習潛力的根本，推動以教師為中心的教學模式，向以學生為中心的探究教學模式轉變。

3 智慧教室的相關系統構成

多視窗演示系統 以多種布局輕松管理并顯示實時視頻、PC內容和網頁內容，可實現更智能的演示和交互式討論。多視窗演示系統是一種突破性的演示解決方案，它允許用戶訪問豐富的多媒體資源，以創(chuàng)造更精彩的交互式演示和學習體驗?？蓪Χ喾N類型的內容進行管理，其中包括實時視頻、PowerPoint、網頁內容、靜止圖像和視頻。這些內容可采用多種布局在4K分辨率電視/投影機屏幕或帶融合投影的雙倍尺寸高清分辨率屏幕上顯示，最多可以同時播放五個全高清（1920×1080）視頻。通過無線鼠標（如Air Mouse）以及Android或iOS平板設備進行控制，可實現直觀操作。

演示解決方案可提供對多個內容源的控制，用戶可采用多種布局輕松管理并顯示實時視頻、演示幻燈片、網頁內容、靜止圖像和視頻，使企業(yè)會議、高校講學或大型活動生動逼真。靈活的圖像布局，該系統提供適用4K電視/投影機屏幕和雙倍尺寸投影機屏幕的多種預裝布局模板?？墒褂枚嗯_具備融合技術的投影機顯示高達3552×1200的大屏幕分辨率。易于操作，可使用Air Mouse或平板電腦，非常簡單地管理多個內容和實時視頻信號。

全自動錄播系統 隨著信息技術的發(fā)展，錄播系統在現代教學中的應用已經越來越廣泛，已越來越多地成為教育教學單位用來改善教育模式、改進教學培訓技術、提高教學培訓質量的主要手段和必備措施。學校在已經擁有專業(yè)視頻、音頻技術人員和網絡設備基礎上，只需非常少量的投資，即可發(fā)揮人員、技術和設備的優(yōu)勢，使大批電教設備仍可在網絡時代發(fā)揮作用，很好地解決了網絡時代如何使原電教設備充分利用的瓶頸問題，輕松實現網上直播、實錄、點播和課程網絡化，給網絡課程庫建設帶來巨大的方便。因此，建立一套現代的多媒體錄播系統，對于培養(yǎng)高素質、高教學技能的學生有著重要的作用，使學生在受教育過程中將主觀與客觀有效結合，并在科學的教學模式中充分發(fā)揮受教育者立體思維的積極作用，從而將傳統教學活動與現代信息教學方法有機結合，提高整體教學水平，使之更好地適應正在到來的信息化社會對于教育發(fā)展的新要求。

系統中采用專業(yè)的現場節(jié)目制作平臺，為課程制作提供豐富的效果。配備四臺SRG系列高清云臺攝像機，具備30倍光學變焦及超大廣角；設置的四個攝像機機位，分別拍攝教師全景、教師近景、學生全景和學生近景；同時設計接入計算機課件畫面。DWZ系列音頻話筒則可收錄教師和學生多路音軌，并提供強大的抗嘯叫能力。具備自動錄播控制主機，實現攝像機自動跟蹤、自動導播切換等功能，不需要專業(yè)技術人員的參與，即可完成視頻課程的錄制。

系統有著眾多的功能：一個高質量的視頻切換器，具有廣播級的10 bit視頻處理能力，六路視頻輸入（支持HD/SD SDI，HDMI，模擬復合和RGB信號），五路輸出；一個音頻混音器，具有48 kHz/24 bit音頻處理能力，六通道音頻輸入，二通道輸出；一個文本和字幕生成器，支持包括簡體中文在內的十種語言，可根據需要為視頻添加字幕；一個寬大的液晶顯示屏，可顯示每路輸入信號源的視頻和PGM/PVW輸出的視頻；一個遠程的攝像機控制器，使用VISCA協議控制BRC系列云臺攝像機的變焦、聚焦、光圈、平移和俯仰；一臺錄像機，可直接錄制PGM輸出或AUX輸出長達十小時，錄制的文件格式為MXF；一個流媒體編碼器，可在學校局域網中進行課堂教學的網絡現場直播，流媒體協議是RTMP，流媒體文件格式是現今網上最流行的Flash，壓縮編碼格式是H.264/AAC；SRG-301SE全高清云臺攝像機，該攝像機可同時通過IP網絡連接和3G-SDI以H.264及清晰AAC數字音頻的形式流傳輸全高清（1080/60p）視頻。

智能視頻會議系統 智能視頻會議系統中，大型觸摸屏代替了傳統的白板和投影機，與會者不再需要通過插拔視頻信號線來切換顯示，通過簡單登錄、無線投影，會議室大屏可以同時顯示多個與會者的終端設備和即時操作這些終端。同時，在顯示的會議室大屏中，多個與會者終端之間還可以進行即時互動，實現文件匯總顯示、即時分享、實時對比等諸多功能。多人多終端，終端無線化，多終端間即時分享和互動，就是智能視頻會議系統所推崇和秉承的核心理念。

智能教學系統 推出集互動教學、課堂錄播、在線教育于一體的云端未來智慧教學解決方案，幫助師生擺脫傳統束縛，深度激發(fā)教與學的潛力。課件瀏覽、同步跟隨、隨堂測驗與統計分析、互動提問、課堂管理，常規(guī)的互動教學功能全面具備，極大減輕教師負擔：將教師辦公、備課、講解、板書、互動五大常用功能與需求全部集成在一個硬件設備中實現，無須操作切換多個設備。激發(fā)學習興趣，深化知識理解：開創(chuàng)了一系列以互動、協作、分組為特色的教學場景。簡單易用，不增加學習負擔：極簡、友好的UI/UE設計，區(qū)別于其他所有同類系統，無須過多學習即可上手使用。硬件選擇面廣，深度挖潛現有設備：完美兼容所有主流品牌的電子白板、交互平板，所有主流操作系統的電腦、平板、手機，甚至通過微信參與，幾乎兼容所有硬件。超強的多媒體廣播能力，確保課堂穩(wěn)定流暢。

4 結語

社會形態(tài)的變化、技術的發(fā)展、生活方式的改變、學生的個性化發(fā)展等因素，都使得傳統的教育方式已經逐步不能適應現實社會的需求；加上來自國外尤其發(fā)達國家先進教育理念和教學模式的影響，促使中國進行一場自上而下的現代化教育改革。改革的第一個重點就是課堂教學模式的轉變：從以往以教師為中心的教學模式向以學生為中心的模式進行轉變，強調采用以“學生為主體、教師為主

導”的探索、協助式的學習方法；另一個重點是教育觀念的轉變，將以往以課堂教學為主的觀念向課堂內、課堂外學習相結合的方向轉變，強調學生的自主學習能力。課堂教學不再是以教師講授為主、學生被動聽課的形式，應該更加重視在教和學的過程中師生之間雙向、平等溝通，滿足共同探索的需求；互動教學決不能僅僅停留于教學多媒體、人機交互等信息展現、傳播形式層面之上，而應該通過信息技術的輔助，實現人與人之間如何更好地進行雙向溝通上；在信息化逐漸進入學校、課堂的同時，如何更好地實現設備、系統的管理，如何更高效率地利用優(yōu)質的教學資源，將成為今后教育信息化考慮的重點。未來的教育信息化不單單是靠最先進的設備、最復雜的系統，而是要將學?，F有的教學設備更好地利用起來，要將現有的系統、現有的資源更好地進行融合。