基于“互联网+”的智慧教室设计
张菲菲
摘要：智慧教室是学校信息化建设的重点项目之一。文章基于“互联网+”的理念，通过实践与理论相结合，针对智慧教室设计原则、设计框架和设计细节作了详细阐述，旨在通过智慧教室的设计，营造良好的学习环境，再度生成可利用资源，真正促进教学效果。
关键词：互联网+ 智慧教室 设计
中图分类号：TU-8 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2017）05-0132-02
引言
“互联网+”通俗地说就是“互联网+各个传统行业”，但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。在此理念下，互联网联合云计算，大数据及各种教学辅助APP，在原先多媒体教室的基础上，逐渐形成了教室信息化建设的最新形态一智慧教室。智慧教室，国外在2003年开始提出，国内自从2008年后开始逐渐成为热门话题，同时在各高校信息化建设中斩头露角。目前关于智慧教室还没有形成统一的定义，但是研究者们对其描述存在的共同点是基于新兴技术构建教学的环境，促进教学的效果。本文认为智慧教室是一个在互联网基础上，运用物联网、大数据、云服务等新兴信息技术手段，以师生个性化服务为核心，形成一个资源获取更便捷、师生互动更深入、环境设备管理更智能、资源可再生利用的学习环境。
一、智慧教室建设的必要性
多媒体教室是智慧教室的前身，普遍存在于高校教室建设中，虽然已有的多媒体教室通过中控将教室内的投影、音响、计算机变成了一个整体，但是在实际管理和操作中有如下问题亟待解决。
（一）设备之间不兼容，中控稳定性能较差。由于设备中控、计算机、投影等设备来源于不同厂家，技术标准不同，往往需要转接接口，部分设备往往由于接口问题产生故障。中控模块间线路交叉，容易产生接触不良等问题，稳定性能不近人意。
（二）系统孤立。在软件上，门户认证系统、教务管理系统、学习系统、数据中心等必用系统由于接口等原因都被屏蔽在外，多媒体教室成为了智慧校园中的一个孤岛。尤其在“互联网+”环境下，这种孤立显得更为格格不入。
（三）维护复杂，效益较差。由于集成设备较多，设备出现问题时又无任何提示，靠人工排除，易浪费时间。教室上课时间段集中，出现问题时需要逐间教室维修，给教室维护人员带来了技术维护上和体力上的困难，同时影响教师上课的正常秩序。
基于上述问题，在智慧校园中，在“互联网+”理念下，为了摆脱信息孤岛带来的隔阂，切实提高教室管理效率和质量，创造有利于教学的环境一“智慧教室”应运而生。
二、智慧教室的设计原则
智慧教室的总体构架设计，总体上遵循“总体布局，统一筹划，易用易拓，共建共享”的指导思想。具体设计时应注意以下原则。
（一）设备按需配，最大利用化。智慧教室往往是在传统多媒体教室上的改变，所以投影仪、计算机、音响等设备都是齐全的，这些设备的性能如果良好，在建设智慧教室的时候可以再度利用。对于实物展台等在特殊课程中才需要的设备，智慧教室可以不一定都需添加，因为设备越多，线路越复杂，在检测维修过程中会增加难度。
（二）操作易简化，安全有保障。对于教师而言，一键式启动或是一卡通式启动是最为快捷的，但是对于有些功能，如上传资源等涉及版权保护时仍需要进行密码认证，防止在卡遗失时，不合理的资源被上传至互联网，产生负面影响。
（三）自检批量化，维护应陕捷。针对智慧教室多，上课时间集中等问题，整体布局时中央处理器需要提供批量自动检测的功能，对于检测未能通过的设备，有一定的提示，以方便快捷维护。
（四）资源可再生，保真又全面。智慧教室形成的课程录像资源、交互资源都是宝贵资源，保真及全面地保存资源，将数据通过一定的方式可以发布或剪辑，促使资源的再生可利用。
（五）环境和谐化，布局需合理。环境布局从温湿度、亮度等角度多方位考虑，各种设备及课桌椅布局应合理。
（六）共性为基础，兼顾个性化。共性是指大多数师生需要用到的教室服务项目，个性化则针对每个教师的不同需求。
三、智慧教室的具体设计
智慧教室的设计主要包含了以下几个方面：智慧教室网络结构设计，智慧教室内部结构设计，智慧教室软件框架设计。
（一）智慧教室网络结构设计
网络规划设计是智慧教室建立的基础，因其需要在网络上获取各种教学资源，同时需要将在智慧教室使用过程中产生的数据发送至学习中心、数据中心，所以需要千兆光纤甚至万兆网链路，且专线专用。为了避免大量的数据进发通过智慧教室中心控制器产生拥堵，设立楼层服务器进行中转。智慧教室集成控制端各模塊间与信号连接线采用即插即用方式，在出现问题时容易检修和更换。
（二）智慧教室内部结构设计框架及注意细节
智慧教室的内部结构需舒适合理、功能强大：空间色彩搭配合理且赋予主体化和个性化，无线网络全覆盖，温湿度自动调节，移动式学习环境，变焦式镜头等。具体框架设计（见图1）。
在具体设计实施过程中，我们需要注意以下细节。
1.教室空间及色彩。智慧教室的教室空间不宜过大，也不宜过小，根据传播理论，最佳如果投影幕布是100寸、4：3比例，最佳视觉距离应该在7.5m-10m之间，结合实际课程体验情况，教室最好能够容纳6-7排（或者2-3桌多边形讨论桌为宜）。教室过长，后排同学看不清投影，过短，前排同学视觉角度不合理。根据色彩的心理效应，可以考虑建设不同主题颜色教室（主要是教室墙面），如蓝色可以促进思维活跃，绿色能缓解焦虑并自律，蓝色帮助知觉判断。教室周边需要用吸音装置，教室地板适宜用吸音地板，不宜采用木地板或者瓷砖类地板，颜色上采用光亮颜色，以达到提高室内亮度的效果。
2.教室讲台及桌椅布置。教室讲台不宜有底座，高起的底座让师生的交流容易产生距离感，讲台靠近学生面不宜有挡板。学生座椅根据合作学习和空间设计理论，适宜活动型，不同的课程可自由搭配成小组圆桌或大圆桌等不同形状。
3.摄像头、投影仪、补光面板的布局。投影仪不宜布置在光线较强处，如窗边等。摄像头的高度根据教室长度决定，如教室较长，摄像头稍高于平均人身高即可，如教室太短，摄像头宜比教室较长者低些，否则录课时画面易形成俯视效果。补光面板的位置不应对着摄像头，灯光等光线下易形成光晕，且以磨砂状玻璃覆面让光线更为柔和。
4.文化氛围的设计。教室边墙可悬挂或者墙画名人格言警局。教室角落可以设计书架、绿色植物架，增加教室的柔和氛围。教室的墙面不一定是白墙，可以是一面展示柜，也可以是一面涂鸦。
5.音响设备。高灵敏吊麦式拾音设备可以解脱师生的手，但是由于拾音具有指向性，在设计时需要针对不同的方向进行设计，主要针对教师，学生方向也要兼顾。但是由于其敏感性，在指向时需要避开投影仪等风扇设备，以免引起噪音和嚣叫。
（三）软件设计框架及注意细节
为了更好地为师生提供便捷全面的应用服务，需要发挥硬件设施的作用，切实地促进教学效果和质量，智慧教室的软件环境布置也是举足轻重。事实上，目前关于软件的合理应用更受到师生的关注。智慧教室的软件环境是建立在统一认证的基础上的，对各个不同的模块系统做了接口处理，具体（见图2）。
1.统一认证系统和桌面系统。目前各高校都是用统一认证系统，不仅打通了不同模块间的屏障，给师生带来了便利，也节省了不同模块间的重复功能开发。统一认证在智慧教室里的凭证主要是通过一卡通实现。通过一卡通激活统一认证系统，自动开启设备电源和云端桌面（私有界面）。云端桌面或私有桌面是为了兼顾管理和个性的需求，云端桌面是针对面向对象的共性软件，如办公软件、上网软件等，私有桌面则针对不同课程所需不同的软件，如社会学等需要统计软件，设计类课程需要CAD等，教师可自定义软件和桌面风格，平时课程所需课件也将在私有桌面对应的空间存储。
2.教学辅助APP。目前关于利用链接APP来活跃课程提高教学质量已经成为智慧教室的主要话题之一。如APP中的签到系统功能，可以极大地节省课程点名时间；现场课程作业（主要针对选择题）可以实现回答和统计；弹幕可以让学生畅所欲言，有利地扩散了学生的思维和接触面。直播功能可以让其他师生进行实时观摩和学习，促进了优质教学资源的扩散。
3.教务管理系统。课程的课号、学生选课情况等参数都需要从教务系统中推送过来。通过上述的APP功能，借助智慧教室接口，将学生签到、课堂小测验成绩等信息实时地发送到教务管理系统，作为平时成绩。
4.学习系统。学习系统是学生课下学习的主要平台，学习资源、讨论、答疑、作业等都详细记录在案。智慧教室将学习系统无缝链接，可以让教师自在地上传、下载学习资源，对于作业点评等需要在课堂上做案例讲述的内容可以方便快捷地调用。
5.录播系统。录播系统在智慧教室中不仅是记录师生的课堂情况，更为重要的是作为学习资源的产生。课后，智慧教室在询问教师是否上传录播课程后，自动将课程上传至学习系统，作为学生学习资源，教师也可以对课程录播内容进行简单的分割或剪辑，实现清晰有效地管理学习资源。
6.数据中心。数据中心主要来源是图书信息服务中心，根据课程为师生推送图书期刊等资料，同时也開辟一定空间为教师提供个人存储空间，可存储私有桌面、文件教案及课程录像等。
7.远程控制中心。远程控制中心是控制众多智慧教室的大脑，不仅可以可视化地看到各教室的实际情况，还可以自动检测各教室的设备情况，在一卡通激活电源触发桌面系统的同时，控制中心接收教室设备运行情况，如有故障，则通过不同颜色的指示灯情况，可快速地判断设备问题，为故障检修提供引导信息。
结语
智慧教室的建设不仅是考察校园信息化建设的重要指标，它更在实际中改变了传统意义的教室，让学习氛围更轻松愉悦，教师可以灵活地运用各种教学方式，手段促进教学质量和效益。而且随着“互联网+”的进一步深入，智慧教室必将结合更多的新型技术和设备，如3D打印技术，虚拟技术等进而深化改革成新型的未来教室。
