高校智慧教室的設(shè)計(jì)與研究

肖紅　韓紅幫　申時(shí)凱

摘要：本文首先分析了智慧教室建設(shè)背景及現(xiàn)狀，論述了智慧教室及研討型智慧教室的理論概念，并從高校信息化課堂教學(xué)的實(shí)際需求為導(dǎo)向，以昆明學(xué)院的研討型智慧教室建設(shè)為例，分析了研討型智慧教室的架構(gòu)結(jié)構(gòu)，提出了智慧教室的功能設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高校;智慧教室;SMART

中圖分類號(hào)：G424 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）13-0134-02

Abstract：This paper first analyzes the background and current situation of smart classroom construction， and discusses the theoretical concepts of smart classrooms and seminar-based smart classrooms. It is guided by the actual needs of college information-based classroom teaching， taking the construction of seminar-based smart classrooms of Kunming Institute as an example. The structure of the seminar-based smart classroom is presented， and the functional design of the smart classroom is proposed.

Key words：university; smart classroom; SMART

1 智慧教室建設(shè)背景及現(xiàn)狀

隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育的不斷發(fā)展，學(xué)生接受信息技術(shù)教育不斷普及，傳統(tǒng)教室已不能適應(yīng)當(dāng)今教學(xué)的實(shí)際需求，雖然多媒體教室已大量應(yīng)用于教學(xué)過程中，但其存在的教學(xué)方法單一、應(yīng)用信息技術(shù)手段不豐富等的問題。因此，需要在多媒體教室的基礎(chǔ)上，提出智慧化、交互式、可研討型的教室。

為此，以探究化、高度信息化、強(qiáng)交互化、一體智能化等為特征的智慧教室孕育而生[1]。 智慧教學(xué)室體現(xiàn)了“智慧管理、智慧教學(xué)、智慧決策”的特點(diǎn)，需要充分整合學(xué)校現(xiàn)有資源，利用信息技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)先進(jìn)、高效、智能的“智慧教室”。以互聯(lián)網(wǎng)+教育的模式，充分利用信息技術(shù)手段，促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、手段及方法信息化，提高教學(xué)質(zhì)量。

2 智慧教室概述

在國(guó)外文獻(xiàn)中，智慧教室一般被稱作“Smart Classroom、Intelligent Classroom 或Classroomof Future”，其中“Smart Classroom”使用最為廣泛[2]。1988 年，Rescigno 提出了智慧教室“SmartClassroom”的概念。早期研究較多關(guān)注智慧教室的技術(shù)、裝備效能，如Skipton[3]認(rèn)為“智慧教室就是基于電子或技術(shù)增強(qiáng)的教室”。國(guó)內(nèi)關(guān)于智慧教室的研究最早從2008 年開始，黃榮懷等[4]認(rèn)為在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、富媒體技術(shù)、傳感技術(shù)及人工智能技術(shù)充分發(fā)展的信息時(shí)代，教室環(huán)境應(yīng)是一種能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源獲取、促進(jìn)課堂交互開展、具有情境感知和環(huán)境管理功能的新型教室，這種教室被稱為智慧教室。

3 昆明學(xué)院智慧教室建設(shè)案例

3.1 建設(shè)原則

在智慧教室建設(shè)的過程中，學(xué)校從教學(xué)實(shí)際需求出發(fā)，按照統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，組建專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，按照信息化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施全程質(zhì)量管理，嚴(yán)格管控項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)[5]。主要遵循以下6項(xiàng)原則：①先進(jìn)性原則，保障系統(tǒng)的生命周期盡可能地延長(zhǎng)，保證與現(xiàn)有或在可以預(yù)見的將來(lái)可以采用的設(shè)備相兼容;②經(jīng)濟(jì)實(shí)用性原則，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型注重實(shí)用功能、降低總體投資;③安全可靠性原則，要考慮系統(tǒng)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)也要安全和可靠;④易操作性原則，支持軟件、桌面控制器、手機(jī)APP端等多種操作方式，無(wú)論是在講臺(tái)，還是教室的任何位置，皆可輕松自如地控制各種設(shè)備;⑤可擴(kuò)展性原則，要求采用開放式模塊化結(jié)構(gòu)，在保障滿足學(xué)?，F(xiàn)有需求的同時(shí)，也支持后續(xù)的擴(kuò)容和平滑升級(jí)，具備優(yōu)異的可擴(kuò)展能力;⑥應(yīng)用為先的原則，要利用先進(jìn)的設(shè)備和軟件為教學(xué)工作提供了高價(jià)值、有特色的、體驗(yàn)好的應(yīng)用。

3.2 智慧教室建設(shè)基本架構(gòu)

智慧教室功能框架如圖1所示。以教室智能控制系統(tǒng)為核心，由智慧教室綜合管理平臺(tái)、智能錄播系統(tǒng)、教師APP客戶端、智能物聯(lián)網(wǎng)、語(yǔ)音視頻交互、音響系統(tǒng)等構(gòu)成智慧教室，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生、課堂教學(xué)及設(shè)備智慧交互。

3.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)施

（1）多屏調(diào)度系統(tǒng)

多屏調(diào)度系統(tǒng)是針對(duì)研討型教室設(shè)計(jì)的，解決師生內(nèi)容分享不便，學(xué)生小組討論內(nèi)容無(wú)法展示問題的一套展示內(nèi)容調(diào)度系統(tǒng)。

系統(tǒng)構(gòu)建于研討型教室，每個(gè)學(xué)生小組配備一臺(tái)交互智能平板，搭載授課軟件，與教師交互智能平板實(shí)現(xiàn)顯示內(nèi)容一鍵調(diào)度與分享，老師根據(jù)授課場(chǎng)景可以實(shí)現(xiàn)顯示模式一鍵切換。有授課模式、小組討論模式、小組展示模式四種。

（2）智能控制中心

智能控制中心設(shè)備是智慧教室中的核心設(shè)備，改變當(dāng)前教室建設(shè)過程中，多品牌、多系統(tǒng)的現(xiàn)狀，同時(shí)有效地避免了設(shè)備故障率高居不下，影響教學(xué)的情況發(fā)生。采用模塊化設(shè)計(jì)，一臺(tái)設(shè)備控制實(shí)現(xiàn)中控、教室PC、音視頻矩陣、交換機(jī)的功能，實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)，高度集成的方案。教室中部署這樣一臺(tái)設(shè)備即可完成所有設(shè)備的管理和控制，同時(shí)支持物聯(lián)環(huán)境的感知和設(shè)備控制，無(wú)需另外配置故障率較高的臺(tái)式機(jī)、中控等教學(xué)設(shè)備，大大減少教學(xué)設(shè)備間的外部通訊和線路連接，簡(jiǎn)化部署。

（3） 物聯(lián)網(wǎng)控制器

物聯(lián)網(wǎng)控制器是智能控制中心的核心組成設(shè)備，旨在為學(xué)校廣大師生創(chuàng)造一個(gè)更為智慧、綠色、節(jié)能、高效、舒適的教學(xué)環(huán)境。其主要功能通過Zigbee和紅外等無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)空調(diào)控制、照明控制、窗簾控制以及溫濕度感知等等。最終為教學(xué)主管部門和廣大師生的教學(xué)提供服務(wù)。

（4） 擴(kuò)音系統(tǒng)

根據(jù)學(xué)校實(shí)際需求，配置音箱數(shù)量，選擇音頻功放功率大小。聲音播放清晰、純正，自然度好，音量分布均衡，響度合適。

（5） 無(wú)線投屏軟件

實(shí)現(xiàn)老師、學(xué)生自帶筆記本、手機(jī)、PAD等設(shè)備上的內(nèi)容無(wú)線傳輸?shù)浇换ブ悄芷桨迳?，靈活開展移動(dòng)授課與互動(dòng)教學(xué)。

兼容多平臺(tái)，虛擬云終端、交互智能平板（內(nèi)置OPS）、普通PC均可安裝服務(wù)端。Android終端，iOS終端，Mac筆記本，WIN7/WIN10筆記本均可作為客戶端。

（6）互動(dòng)教學(xué)軟件

互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)解決教學(xué)上多種形式的課堂即時(shí)互動(dòng)、課堂表現(xiàn)記錄、多形式教學(xué)資料引用、作業(yè)測(cè)試講評(píng)、預(yù)習(xí)反饋、課堂實(shí)時(shí)反饋和考勤記錄等即時(shí)性課堂互動(dòng)和教學(xué)過程記錄。解決教學(xué)上的作業(yè)布置、收集、查重、批改、分享和講評(píng)的過程管理問題。解決教學(xué)上的在線話題討論、師生私信等課堂時(shí)空延伸的即時(shí)交流問題。解決了教學(xué)上的測(cè)試無(wú)紙化和智能批改問題。解決了教學(xué)上資料的信息量大、多樣化、碎片化、結(jié)構(gòu)化、學(xué)習(xí)進(jìn)度管理問題。解決了大班授課學(xué)生管理和助教協(xié)助的問題。解決了成績(jī)可過程化、可量化的成績(jī)管理問題。

（7） 智慧管理服務(wù)平臺(tái)

智慧管理服務(wù)平臺(tái)由視頻監(jiān)控、教務(wù)運(yùn)行中心、管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表、設(shè)備管理等四部分組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)智慧教室的在線巡課、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控、設(shè)備故障及時(shí)告警，教學(xué)計(jì)劃遠(yuǎn)程管理與配置，網(wǎng)絡(luò)教室預(yù)約等功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

昆明學(xué)院研討型智慧教室的部署與實(shí)施，起到了智慧教學(xué)試點(diǎn)示范作用。該項(xiàng)目結(jié)合學(xué)校數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一身份認(rèn)證，并融合了教務(wù)、學(xué)工、人事等多系統(tǒng)。智慧教室建設(shè)的完成，實(shí)現(xiàn)了信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合，為學(xué)校的完全學(xué)分制教學(xué)管理、一生一案教學(xué)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)提供了一定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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[3] Skipton C. Moving from “dumb” to “smart” classroom： Technology options and implementation issues[J]. Journal of College Teaching &Learning， 2006（6）：19-27.

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

[5] 聶風(fēng)華，鐘曉流，宋述強(qiáng).智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013（7）：5-8.

【通聯(lián)編輯：唐一東】