基于3D平臺的智慧教室模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張 燦

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通 226007）

智慧教室的發(fā)展基于智慧教育概念，提出所構(gòu)建的具有智能性的教學(xué)教室，智慧教室利用電子等計(jì)算機(jī)技術(shù)加強(qiáng)教室的使用功能性，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等促進(jìn)課堂的信息交流，加強(qiáng)課堂教學(xué)活動(dòng)，使得教師為學(xué)生提供更具有情境性的感知教學(xué)環(huán)境。智慧教室的建立依靠互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)交互等技術(shù)，并利用聲光電等物理環(huán)境的功能控制，來加強(qiáng)教師教學(xué)資源的利用與再利用，豐富教室教學(xué)功能，為學(xué)生提供更好的教育環(huán)境。

1 智慧教室使用功能

智慧教室既包括傳統(tǒng)教師所具備的基礎(chǔ)功能，同時(shí)又可以為教學(xué)活動(dòng)提供以下功能。

1.1 情景模擬功能

教育改革發(fā)展要求教師的教學(xué)活動(dòng)要開展實(shí)踐教學(xué)，智慧教室的情景模擬功能，為學(xué)生提供更為真實(shí)化的情景模擬。利用智慧教室的虛擬功能，學(xué)生在佩戴VR眼鏡和相關(guān)傳感設(shè)備后，可以進(jìn)行實(shí)際模擬體驗(yàn)。具有一定的感知與操作性，使得學(xué)生的實(shí)踐操作更加靈活更具有特色。通過更為真實(shí)的情景模擬，來加強(qiáng)學(xué)生對知識內(nèi)容的記憶以及實(shí)踐應(yīng)用。除此以外，情景模擬功能還可以為學(xué)生提供更為豐富的內(nèi)容演習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力與思考能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性。

1.2 課程評價(jià)功能

智慧教室由多項(xiàng)計(jì)算機(jī)技術(shù)組成，教師可以通過更為電解的方式對日常教學(xué)活動(dòng)作出評價(jià)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)教師對學(xué)生日常課業(yè)完成情況進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，并完成課堂教學(xué)中的學(xué)生簽到，提交作業(yè)與資源上傳等多項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)。并將所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)做出更為明確的計(jì)算，以更為直觀的形式為教師提供準(zhǔn)確的課程評價(jià)報(bào)告，教師可以根據(jù)智慧教室所提出的報(bào)告來對教學(xué)內(nèi)容作出自我反思，并對下一階段的課程方案做出相應(yīng)調(diào)整。智慧教室為教學(xué)過程提供監(jiān)控功能，通過可視化監(jiān)控，對教師學(xué)生學(xué)習(xí)狀況作更為準(zhǔn)確的觀測，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，使教師可以做更為準(zhǔn)確規(guī)劃性的教學(xué)活動(dòng)。

1.3 交互功能

智慧教室的交互功能增加了教師與學(xué)生之間的溝通方式與溝通頻率，建立家長教師學(xué)生三方面的穩(wěn)定性溝通交流。在日常課堂學(xué)習(xí)中教師通過資料分享利用交互功能投放到大屏幕中，學(xué)生可以利用移動(dòng)端設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)接收并完成在線交流的功能，智慧教室將為不同組別學(xué)生之間與不同學(xué)生與教師之間做更為準(zhǔn)確性的信息傳遞，教師利用智慧教室的交互功能對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做更為準(zhǔn)確性的了解，對不同學(xué)生做針對性輔導(dǎo)答疑。智慧教室的開展將學(xué)生與教師的交流活動(dòng)不僅局限于課堂，擴(kuò)展到課下對學(xué)生私下學(xué)習(xí)問題做更為明確的輔導(dǎo)，并加強(qiáng)與家長之間的溝通交流，構(gòu)建家庭教育良好氛圍。

1.4 個(gè)性化課程功能定制

高校教學(xué)課程較為多樣化，智慧教室的建立要滿足不同課程對功能性的需求，做出更具有針對性的功能定制。智慧教室根據(jù)不同學(xué)科特點(diǎn)以及教師課堂教學(xué)方案的差異性，為學(xué)習(xí)者提供更為個(gè)性化的系統(tǒng)。智慧教室的個(gè)性化定制不但針對于教師，針對學(xué)生也有更多的功能定制。智慧教室會對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做出分析推薦學(xué)生更為感興趣和與學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣更為相符的相關(guān)學(xué)習(xí)資源，并通過系統(tǒng)對學(xué)生學(xué)習(xí)情況作出記錄，教師根據(jù)學(xué)生對資料的學(xué)習(xí)情況做出具體分析從而更改教學(xué)方案，制定與學(xué)生學(xué)習(xí)更為相符的學(xué)習(xí)計(jì)劃。

2 基于3D平臺的智慧教室模型設(shè)計(jì)

2.1 智慧教室模型設(shè)計(jì)理念

智慧教室模型設(shè)計(jì)的功能性添加要滿足日常教學(xué)活動(dòng)，根據(jù)教師教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)生學(xué)習(xí)特點(diǎn)，做出更為豐富性的拓展性功能添加。智慧教學(xué)的教育理念更符合當(dāng)下互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展社會，為社會傳輸更多具有高技術(shù)型專業(yè)人才。智慧教室作為智慧教學(xué)的輔助性基礎(chǔ)設(shè)施，目前大多數(shù)學(xué)校都在進(jìn)行智慧教室的設(shè)計(jì)申報(bào)，在未來教育事業(yè)發(fā)展中，智慧教室將成為學(xué)生與教師教學(xué)活動(dòng)的主要場所，教師通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生參與到更多實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中。但在智慧教室的構(gòu)建過程中因成本較高，很難做到全部普及。通過建立3D智慧教室模型，對智慧教室做更多的功能性模擬，為智慧教室的建立做提前成本預(yù)估，在滿足智慧教育功能的基礎(chǔ)上，盡可能節(jié)約建造成本。

2.2 智慧教室設(shè)計(jì)原則

（1）先進(jìn)性。智慧教室的模型與普通模型具有一定差異性，智慧教室在構(gòu)建3D模型使在其使用，外觀以及功能上有更為具體的體現(xiàn)，采取較為先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及構(gòu)件材料，構(gòu)建更具有創(chuàng)新性的教室模型，為智慧教室的構(gòu)建提供更先進(jìn)的技術(shù)理念。智慧教育概念的提出區(qū)別于傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)校智慧教育的發(fā)展需要依靠更為先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)手段，為學(xué)生提供更為先進(jìn)性的知識理念，先進(jìn)性是智慧教室構(gòu)建的最鮮明特點(diǎn)，是推動(dòng)教育事業(yè)發(fā)展的主要力量。

（2）真實(shí)性。智慧教室的3D模型構(gòu)建按照實(shí)際教室建設(shè)的實(shí)物大小以及尺寸進(jìn)行制作，模型與實(shí)物的尺寸大小相一致，所以具有極度仿真的特點(diǎn)。教室模型的構(gòu)建以真實(shí)性為特點(diǎn)，充分還原教師在教學(xué)操作時(shí)實(shí)際所需要的功能，提高智慧教室模型實(shí)用的真實(shí)性。

（3）交互性。智慧教室的交互使用，包括教師與學(xué)生之間的相互溝通與功能性操作，對于學(xué)生與教師可以進(jìn)行人臉識別，利用設(shè)備進(jìn)行機(jī)器監(jiān)控等功能。智慧教室通過監(jiān)控器的安裝，加強(qiáng)攝像頭與感應(yīng)器之間的交互設(shè)計(jì)，在智慧教室模型設(shè)計(jì)中要充分展現(xiàn)智慧教室的交互特點(diǎn)，將互動(dòng)關(guān)系做更為明確性展出。

（4）實(shí)用性。智慧教室服務(wù)于智慧教學(xué)活動(dòng)，為此在建立智慧教室3D模型時(shí)，要以滿足教學(xué)活動(dòng)為功能目標(biāo)，避免因過于復(fù)雜性的功能添加而忽略了教學(xué)環(huán)節(jié)最基本的訴求，在智慧性功能的添加基礎(chǔ)上達(dá)到教學(xué)使用的需求。為此利用智慧教室3D模型對教室所添加的功能做出功能性篩選，確保智慧教室中的模型具有更多實(shí)用性，節(jié)約智慧教室構(gòu)建成本。

3 智慧教室3D模型開發(fā)

在建立智慧教室3D模型時(shí)，以3D軟件為技術(shù)基礎(chǔ)來實(shí)現(xiàn)模型的基本功能構(gòu)建。在建立3D模型時(shí)，要通過前期功能性調(diào)查來做方案設(shè)計(jì)，不同學(xué)校在構(gòu)建智慧教室時(shí)，要根據(jù)本學(xué)校的發(fā)展特點(diǎn)做出更具有針對性的功能添加，避免建造成本的浪費(fèi)，通過教學(xué)的實(shí)踐研究對于智慧教室所具備的功能做出更明確的指出。在構(gòu)建智慧教室時(shí)，要更多考慮教室的實(shí)際操作性以及構(gòu)建的科學(xué)性合理性，為接下來模型的構(gòu)建提供更為明確的方向指導(dǎo)。3D模型設(shè)計(jì)方案構(gòu)建完成后，要確保在合理性基礎(chǔ)上體現(xiàn)智慧教室發(fā)展的創(chuàng)新性功能，在滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的功能性需求后，為學(xué)生提供更為豐富具有特色的學(xué)習(xí)教室。智慧教室模型的構(gòu)建包括基本功能模塊與技術(shù)操作模塊，在構(gòu)建3D模型時(shí)將功能性模塊做更為明確劃分，將功能做出劃分有助于更快的構(gòu)建3D模型，有利于智慧教室模型的進(jìn)一步研究與開發(fā)。智慧教室3D模型的功能添加依靠前期的方案設(shè)計(jì)在模型構(gòu)建中進(jìn)行逐步實(shí)現(xiàn)，在設(shè)計(jì)智慧教室基礎(chǔ)模塊時(shí)，所依靠的原則為真實(shí)性，盡可能的模擬智慧教室在現(xiàn)實(shí)構(gòu)建中的所有需求，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參考建筑參數(shù)，做出更為真實(shí)模擬的構(gòu)建。將智慧教室的3D模型做模塊性劃分構(gòu)建完成后再按照實(shí)際模型進(jìn)行拼裝，根據(jù)智慧教室的實(shí)際應(yīng)用場景，做出進(jìn)一步距離等相關(guān)位置調(diào)整。在最終模型構(gòu)建時(shí)，完成智慧教室的交互性功能添加，如學(xué)生在進(jìn)入智慧教室時(shí)，利用攝像頭智慧教室做出感應(yīng)，對學(xué)生身份完成驗(yàn)證。最終做整體模型的動(dòng)畫渲染，從而完成智慧教室3D模型開發(fā)工作。

4 智慧教室3D模型的應(yīng)用條件

智慧教室3D模型構(gòu)建一般是為完成功能性操作進(jìn)行效果模擬以及完成智慧教室的造價(jià)估算目的，感官者通過計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)，利用鼠標(biāo)便可以提前模擬智慧教室的功能，進(jìn)行微觀模型的參觀與基本功能的模擬，智慧教室3D模型構(gòu)建完成后，使用者在利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行查看時(shí)，可以不需要安裝3D軟件，同時(shí)也可以將模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆分研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)3D模型構(gòu)建所存在的問題做出更為準(zhǔn)確性的調(diào)整，從而完成智慧教室的最終建造報(bào)價(jià)。

5 結(jié)語

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，智慧教室的構(gòu)建也更為完善，可以實(shí)現(xiàn)更多教師所期望實(shí)現(xiàn)的教學(xué)功能。為學(xué)生學(xué)習(xí)提供更為良好的教學(xué)環(huán)境。智慧教育的教育理念逐漸成熟也將會被學(xué)校做更為廣泛的應(yīng)用。智慧教室的構(gòu)建并非一味追求先進(jìn)的技術(shù)與智能系統(tǒng)，在此期間要更注重的是對教學(xué)環(huán)節(jié)的服務(wù)，智慧教室的建立，如何提高學(xué)習(xí)效率，更好地完善教學(xué)方案，是未來智慧教室發(fā)展研究的主要方向，作為高科技載體的教室，將會推動(dòng)教育事業(yè)發(fā)展，推動(dòng)智慧教育理念的發(fā)展。