新型交互式智慧教室的應(yīng)用與發(fā)展

曾祥天

摘要

通過對現(xiàn)有的交互式智慧教室的長期使用經(jīng)驗和存在問題的總結(jié)，從軟、硬件設(shè)備的兼容性、集成化、集約化、規(guī)范化的角度提出了未來交互式智慧教室的改進和發(fā)展思路。

【關(guān)鍵詞】智慧教室 問題 總結(jié)

1 引言

近幾年來，各高校都在大力發(fā)展新型交互式智慧教室，各大教育設(shè)備供應(yīng)商也在積極探索和發(fā)售新型交互式智慧教室的相關(guān)產(chǎn)品。青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院分別在2017年、2018年年年初自行建設(shè)了兩間不同規(guī)格和功能的交互式智慧教室，運用了不少現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)了行業(yè)內(nèi)比較領(lǐng)先的功能，暫時走在了該領(lǐng)域的前列。目前，經(jīng)過近一年的使用，總結(jié)了一些交互式智慧教室的建設(shè)和使用心得，借此總結(jié)使用經(jīng)驗和問題，探討未來的發(fā)展趨勢及方向。

2 目前已建成的智慧教室硬件功能介紹

青島港灣職業(yè)技術(shù)學(xué)院目前已經(jīng)建成兩間新型交互式智慧教室，早期建設(shè)的一間只能實現(xiàn)學(xué)生端發(fā)言拾音、U盤內(nèi)容分享、教室內(nèi)燈光、音響、投影、空調(diào)等自動控制，較為原始，不贅多言。另一間目前實現(xiàn)的功能較為完善，全屋可容納48名學(xué)生同時使用，實現(xiàn)了人臉、指紋和密碼的識別分權(quán)限解鎖門禁解鎖、照明和系統(tǒng)開啟功能，實現(xiàn)了8臺學(xué)生端65寸觸控一體化教學(xué)平板和85寸教師一體平板的一鍵開機、內(nèi)容共享、投屏切換、語音交互等交互功能，同時還提供了自動恒溫空調(diào)、自動窗簾、不同氛圍照明、不同研討模式切換、運營商級大并發(fā)數(shù)高可靠性無線局域網(wǎng)、環(huán)繞立體且防嘯叫的自動擴音廣播系統(tǒng)、課程自動錄播系統(tǒng)等其他傳統(tǒng)多媒體教室的基礎(chǔ)功能。

2.1 系統(tǒng)各設(shè)備的組成

一體式交互平板選擇的是目前業(yè)界應(yīng)用較多的歐帝品牌一體式交互平板。音響模塊采用了8顆JBL 12英寸頂吸式單元與YANIA11A2Kw級別功放的組合，配以itc無線麥、隱藏式桌面話筒、隱藏式拾音槍型話筒和嘯叫抑制器實現(xiàn)了教師、學(xué)生的非穿戴式講課、互動交流的擴音。配合itc可編程電源控制器、可編程HDMI矩陣、定制了多功能操作面板、多功能無線可編程且支持自編APP界面的中央控制單元實現(xiàn)屏幕內(nèi)容交互功能、自動照明等功能的一鍵切換。通過將溫度傳感器引入破解后的日立空調(diào)紅外控制面板并附加了相關(guān)自動控制機能后實現(xiàn)了原有室內(nèi)空調(diào)的自動恒溫控制（利舊）。采用H3CWX2500H和H3CWA5530的AC+AP的方式實現(xiàn)了大并發(fā)數(shù)條件下的穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)接入。自動錄播系統(tǒng)采用的是中廣上洋的相關(guān)產(chǎn)品（利舊），并對其進行了簡單的改進，實現(xiàn)了完全自動錄播。監(jiān)控系統(tǒng)采用的是海康威視的半球面廣角頂拍攝像頭加自動跟蹤式快球，在后臺硬盤錄像機位置引出了報警控制信號到中央控制器。由于該教室施工建設(shè)階段國內(nèi)尚沒有相關(guān)成熟對應(yīng)產(chǎn)品，雖有不少廠商、高校曾提出過先關(guān)建設(shè)方案，但大都僅僅只限于紙面的應(yīng)用方向探討，并無多少實踐應(yīng)用價值，所以在教室建設(shè)階段，我們也走了不少彎路，定制了部分關(guān)鍵控制部件。

3 智慧教室的應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展的思路

智慧教室建成現(xiàn)己接近一年時間，期間多次承攬了青島港員工培訓(xùn)中心、學(xué)院內(nèi)各級別的培訓(xùn)、會議及部分學(xué)生日常課程的培訓(xùn)及教學(xué)任務(wù)。

教師授課期間，可以很方便的實現(xiàn)除常規(guī)多媒體教室功能以外的電子書包相關(guān)功能、一鍵切換研討小組屏幕分享功能等互動功能，該功能在承接交互式課程、研討型課程時互動演示功能強大、使用簡單便捷，深受教師和學(xué)生好評。

交互式智慧教室的投入使用，方便了部分研究型課程的開展，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，提升了學(xué)生在授課階段的學(xué)習(xí)的主動性，讓學(xué)生真正可以實現(xiàn)將自己的瞬間靈感快速分享給整個課堂。

通過這近一年的使用，也發(fā)現(xiàn)了該智慧教室存在的一些技術(shù)問題，現(xiàn)部分總結(jié)如下：

（1）音響系統(tǒng)過于復(fù)雜。50人級別的教室采用8顆12寸頂吸式隱藏單元總功率過大，容易產(chǎn)生嘯叫。

（2）為追求室內(nèi)整潔采用了大量隱藏式拾音器造成了維修維護麻煩。

（3）該教室缺少正規(guī)軟件廠家提供的穩(wěn)定版、全功能電子書包系統(tǒng)和相關(guān)教學(xué)屏幕交互軟件，雖然我們通過多個不同軟件實現(xiàn)了大部分功能，但是操作比較麻煩，上課前需要對教師進行一定的培訓(xùn)才能熟練掌握使用這些軟件。

（4）該教室的自動控制系統(tǒng)硬件是多個廠家的硬件的組合體，兼容性、穩(wěn)定性和可編程性不高。尤其是系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性不夠理想。不能實現(xiàn)長時間（以學(xué)年計數(shù)）的免維護。

（5）自行開發(fā)的教師端自動控制系統(tǒng)APP界面人機功效較差，不美觀，邏輯性有待提升。

（6）未能實現(xiàn)研討小組的屏幕可隨小組位置移動而跟隨和小組內(nèi)的無線屏幕分享。小組屏幕的內(nèi)容上傳還需小組成員通過數(shù)據(jù)線傳遞，小組屏幕也相對固定，不能移動。

針對以上使用過程中暴露出的問題和目前智慧教室的發(fā)展思路，作為教育技術(shù)人員，從技術(shù)層面對未來智慧教室的建設(shè)提出幾點設(shè)想。

（1）進一步的實現(xiàn)設(shè)備的整合和集成，目前不論是這種自行研發(fā)的智慧教室還是即將上市的商品型智慧教室產(chǎn)品，都存在著設(shè)備柜巨大、組件繁多的問題，應(yīng)當(dāng)通過進一步的技術(shù)研發(fā)實現(xiàn)設(shè)備的集成化、小型化。

（2）需要進一步的探索和研發(fā)實現(xiàn)可移動式的多附加功能的學(xué)生端交互終端。使學(xué)生端的教學(xué)平板實現(xiàn)便捷的多屏無線投屏交互、同步的擴音、拾音，并實現(xiàn)可隨教室布局靈活改變位置。

（3）進一步改善智慧教室的無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，輔助實現(xiàn)更多的無線網(wǎng)絡(luò)交互功能。

（4）希望能進一步的降低智慧教室的建設(shè)成本。我院建設(shè)的該智慧教室，由于采用的是自行定制并組裝的硬件系統(tǒng)，故總造價較低。50人規(guī)模的智慧教室在實現(xiàn)完全功能的情況下，軟、硬件總投入只有不到五十萬元，相對于目前成熟的商業(yè)產(chǎn)品動輒百萬元級別的報價還是有較大優(yōu)勢的。只是希望在以后的智慧教室的普及上，能見到更多的合理低價的智慧教室產(chǎn)品。

4 結(jié)語

新型智慧教室的到來對傳統(tǒng)的講述式教學(xué)方式和多媒體教室提出了革命性的改進需求。個人認(rèn)為，智慧教室的誕生，是新型師生關(guān)系、授課方式和教學(xué)設(shè)備發(fā)展所帶來的必然結(jié)果。要想建設(shè)好新型的交互式智慧教室必須通過更加統(tǒng)一化、集成化的硬件系統(tǒng)和更加開放化、集成化、平面化的軟件系統(tǒng)的相互配合才能實現(xiàn)。

參考文獻

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