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高校智慧教室的设计与研究

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肖红　韩红帮　申时凯

摘要：本文首先分析了智慧教室建设背景及现状，论述了智慧教室及研讨型智慧教室的理论概念，并从高校信息化课堂教学的实际需求为导向，以昆明学院的研讨型智慧教室建设为例，分析了研讨型智慧教室的架构结构，提出了智慧教室的功能设计。

关键词：高校;智慧教室;SMART

中图分类号：G424 ? ? ? ?文献标识码：A

文章编号：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 智慧教室建设背景及现状

随着互联网+教育的不断发展，学生接受信息技术教育不断普及，传统教室已不能适应当今教学的实际需求，虽然多媒体教室已大量应用于教学过程中，但其存在的教学方法单一、应用信息技术手段不丰富等的问题。因此，需要在多媒体教室的基础上，提出智慧化、交互式、可研讨型的教室。

为此，以探究化、高度信息化、强交互化、一体智能化等为特征的智慧教室孕育而生[1]。智慧教学室体现了“智慧管理、智慧教学、智慧决策”的特点，需要充分整合学校现有资源，利用信息技术，构建一个先进、高效、智能的“智慧教室”。以互联网+教育的模式，充分利用信息技术手段，促进教学内容、手段及方法信息化，提高教学质量。

2 智慧教室概述

在国外文献中，智慧教室一般被称作“Smart Classroom、Intelligent Classroom 或Classroomof Future”，其中“Smart Classroom”使用最为广泛[2]。1988 年，Rescigno 提出了智慧教室“SmartClassroom”的概念。早期研究较多关注智慧教室的技术、装备效能，如Skipton[3]认为“智慧教室就是基于电子或技术增强的教室”。国内关于智慧教室的研究最早从2008 年开始，黄荣怀等[4]认为在网络技术、富媒体技术、传感技术及人工智能技术充分发展的信息时代，教室环境应是一种能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互開展、具有情境感知和环境管理功能的新型教室，这种教室被称为智慧教室。

3 昆明学院智慧教室建设案例

3.1 建设原则

在智慧教室建设的过程中，学校从教学实际需求出发，按照统一规划，分步实施，组建专业技术团队，按照信息化建设标准，实施全程质量管理，严格管控项目风险[5]。主要遵循以下6项原则：①先进性原则，保障系统的生命周期尽可能地延长，保证与现有或在可以预见的将来可以采用的设备相兼容;②经济实用性原则，在系统设计和设备选型注重实用功能、降低总体投资;③安全可靠性原则，要考虑系统成熟、运行稳定，同时也要安全和可靠;④易操作性原则，支持软件、桌面控制器、手机APP端等多种操作方式，无论是在讲台，还是教室的任何位置，皆可轻松自如地控制各种设备;⑤可扩展性原则，要求采用开放式模块化结构，在保障满足学校现有需求的同时，也支持后续的扩容和平滑升级，具备优异的可扩展能力;⑥应用为先的原则，要利用先进的设备和软件为教学工作提供了高价值、有特色的、体验好的应用。

3.2 智慧教室建设基本架构

智慧教室功能框架如图1所示。以教室智能控制系统为核心，由智慧教室综合管理平台、智能录播系统、教师APP客户端、智能物联网、语音视频交互、音响系统等构成智慧教室，实现教师、学生、课堂教学及设备智慧交互。

3.3 系统功能设计与实施

（1）多屏调度系统

多屏调度系统是针对研讨型教室设计的，解决师生内容分享不便，学生小组讨论内容无法展示问题的一套展示内容调度系统。

系统构建于研讨型教室，每个学生小组配备一台交互智能平板，搭载授课软件，与教师交互智能平板实现显示内容一键调度与分享，老师根据授课场景可以实现显示模式一键切换。有授课模式、小组讨论模式、小组展示模式四种。

（2）智能控制中心

智能控制中心设备是智慧教室中的核心设备，改变当前教室建设过程中，多品牌、多系统的现状，同时有效地避免了设备故障率高居不下，影响教学的情况发生。采用模块化设计，一台设备控制实现中控、教室PC、音视频矩阵、交换机的功能，实现化繁为简，高度集成的方案。教室中部署这样一台设备即可完成所有设备的管理和控制，同时支持物联环境的感知和设备控制，无需另外配置故障率较高的台式机、中控等教学设备，大大减少教学设备间的外部通讯和线路连接，简化部署。

（3）物联网控制器

物联网控制器是智能控制中心的核心组成设备，旨在为学校广大师生创造一个更为智慧、绿色、节能、高效、舒适的教学环境。其主要功能通过Zigbee和红外等无线方式实现空调控制、照明控制、窗帘控制以及温湿度感知等等。最终为教学主管部门和广大师生的教学提供服务。

（4）扩音系统

根据学校实际需求，配置音箱数量，选择音频功放功率大小。声音播放清晰、纯正，自然度好，音量分布均衡，响度合适。

（5）无线投屏软件

实现老师、学生自带笔记本、手机、PAD等设备上的内容无线传输到交互智能平板上，灵活开展移动授课与互动教学。

兼容多平台，虚拟云终端、交互智能平板（内置OPS）、普通PC均可安装服务端。Android终端，iOS终端，Mac笔记本，WIN7/WIN10笔记本均可作为客户端。

（6）互动教学软件

互动教学系统解决教学上多种形式的课堂即时互动、课堂表现记录、多形式教学资料引用、作业测试讲评、预习反馈、课堂实时反馈和考勤记录等即时性课堂互动和教学过程记录。解决教学上的作业布置、收集、查重、批改、分享和讲评的过程管理问题。解决教学上的在线话题讨论、师生私信等课堂时空延伸的即时交流问题。解决了教学上的测试无纸化和智能批改问题。解决了教学上资料的信息量大、多样化、碎片化、结构化、学习进度管理问题。解决了大班授课学生管理和助教协助的问题。解决了成绩可过程化、可量化的成绩管理问题。

（7）智慧管理服务平台

智慧管理服务平台由视频监控、教务运行中心、管理统计报表、设备管理等四部分组成，实现了对智慧教室的在线巡课、设备运行监控、设备故障及时告警，教学计划远程管理与配置，网络教室预约等功能。

4 结束语

昆明学院研討型智慧教室的部署与实施，起到了智慧教学试点示范作用。该项目结合学校数据中心实现统一身份认证，并融合了教务、学工、人事等多系统。智慧教室建设的完成，实现了信息技术与教育教学深度融合，为学校的完全学分制教学管理、一生一案教学质量的综合评价提供了一定的基础数据。

参考文献：

[1] 程敏.信息化环境中智慧教室的构建[J].现代教育技术，2016（2）：101-107.

[2] 王玉龙，蒋家傅.以需求为导向的智慧教室系统构建[J].现代教育技术，2014（6）：99-105.

[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] 黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012（2）：22-27.

[5] 聂风华，钟晓流，宋述强.智慧教室：概念特征、系统模型与建设案例[J].现代教育技术，2013（7）：5-8.

【通联编辑：唐一东】

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