基于“互聯網+”的智慧教室設計

張菲菲

摘要：智慧教室是學校信息化建設的重點項目之一。文章基于“互聯網+”的理念，通過實踐與理論相結合，針對智慧教室設計原則、設計框架和設計細節作了詳細闡述，旨在通過智慧教室的設計，營造良好的學習環境，再度生成可利用資源，真正促進教學效果。

關鍵詞：互聯網+ 智慧教室 設計

中圖分類號：TU-8 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）05-0132-02

引言

“互聯網+”通俗地說就是“互聯網+各個傳統行業”，但這并不是簡單的兩者相加，而是利用信息通信技術以及互聯網平臺，讓互聯網與傳統行業進行深度融合，創造新的發展生態。在此理念下，互聯網聯合云計算，大數據及各種教學輔助APP，在原先多媒體教室的基礎上，逐漸形成了教室信息化建設的最新形態一智慧教室。智慧教室，國外在2003年開始提出，國內自從2008年后開始逐漸成為熱門話題，同時在各高校信息化建設中斬頭露角。目前關于智慧教室還沒有形成統一的定義，但是研究者們對其描述存在的共同點是基于新興技術構建教學的環境，促進教學的效果。本文認為智慧教室是一個在互聯網基礎上，運用物聯網、大數據、云服務等新興信息技術手段，以師生個性化服務為核心，形成一個資源獲取更便捷、師生互動更深入、環境設備管理更智能、資源可再生利用的學習環境。

一、智慧教室建設的必要性

多媒體教室是智慧教室的前身，普遍存在于高校教室建設中，雖然已有的多媒體教室通過中控將教室內的投影、音響、計算機變成了一個整體，但是在實際管理和操作中有如下問題亟待解決。

（一）設備之間不兼容，中控穩定性能較差。由于設備中控、計算機、投影等設備來源于不同廠家，技術標準不同，往往需要轉接接口，部分設備往往由于接口問題產生故障。中控模塊間線路交叉，容易產生接觸不良等問題，穩定性能不近人意。

（二）系統孤立。在軟件上，門戶認證系統、教務管理系統、學習系統、數據中心等必用系統由于接口等原因都被屏蔽在外，多媒體教室成為了智慧校園中的一個孤島。尤其在“互聯網+”環境下，這種孤立顯得更為格格不入。

（三）維護復雜，效益較差。由于集成設備較多，設備出現問題時又無任何提示，靠人工排除，易浪費時間。教室上課時間段集中，出現問題時需要逐間教室維修，給教室維護人員帶來了技術維護上和體力上的困難，同時影響教師上課的正常秩序。

基于上述問題，在智慧校園中，在“互聯網+”理念下，為了擺脫信息孤島帶來的隔閡，切實提高教室管理效率和質量，創造有利于教學的環境一“智慧教室”應運而生。

二、智慧教室的設計原則

智慧教室的總體構架設計，總體上遵循“總體布局，統一籌劃，易用易拓，共建共享”的指導思想。具體設計時應注意以下原則。

（一）設備按需配，最大利用化。智慧教室往往是在傳統多媒體教室上的改變，所以投影儀、計算機、音響等設備都是齊全的，這些設備的性能如果良好，在建設智慧教室的時候可以再度利用。對于實物展臺等在特殊課程中才需要的設備，智慧教室可以不一定都需添加，因為設備越多，線路越復雜，在檢測維修過程中會增加難度。

（二）操作易簡化，安全有保障。對于教師而言，一鍵式啟動或是一卡通式啟動是最為快捷的，但是對于有些功能，如上傳資源等涉及版權保護時仍需要進行密碼認證，防止在卡遺失時，不合理的資源被上傳至互聯網，產生負面影響。

（三）自檢批量化，維護應陜捷。針對智慧教室多，上課時間集中等問題，整體布局時中央處理器需要提供批量自動檢測的功能，對于檢測未能通過的設備，有一定的提示，以方便快捷維護。

（四）資源可再生，保真又全面。智慧教室形成的課程錄像資源、交互資源都是寶貴資源，保真及全面地保存資源，將數據通過一定的方式可以發布或剪輯，促使資源的再生可利用。

（五）環境和諧化，布局需合理。環境布局從溫濕度、亮度等角度多方位考慮，各種設備及課桌椅布局應合理。

（六）共性為基礎，兼顧個性化。共性是指大多數師生需要用到的教室服務項目，個性化則針對每個教師的不同需求。

三、智慧教室的具體設計

智慧教室的設計主要包含了以下幾個方面：智慧教室網絡結構設計，智慧教室內部結構設計，智慧教室軟件框架設計。

（一）智慧教室網絡結構設計

網絡規劃設計是智慧教室建立的基礎，因其需要在網絡上獲取各種教學資源，同時需要將在智慧教室使用過程中產生的數據發送至學習中心、數據中心，所以需要千兆光纖甚至萬兆網鏈路，且專線專用。為了避免大量的數據進發通過智慧教室中心控制器產生擁堵，設立樓層服務器進行中轉。智慧教室集成控制端各模塊間與信號連接線采用即插即用方式，在出現問題時容易檢修和更換。

（二）智慧教室內部結構設計框架及注意細節

智慧教室的內部結構需舒適合理、功能強大：空間色彩搭配合理且賦予主體化和個性化，無線網絡全覆蓋，溫濕度自動調節，移動式學習環境，變焦式鏡頭等。具體框架設計（見圖1）。

在具體設計實施過程中，我們需要注意以下細節。

1.教室空間及色彩。智慧教室的教室空間不宜過大，也不宜過小，根據傳播理論，最佳如果投影幕布是100寸、4：3比例，最佳視覺距離應該在7.5m-10m之間，結合實際課程體驗情況，教室最好能夠容納6-7排（或者2-3桌多邊形討論桌為宜）。教室過長，后排同學看不清投影，過短，前排同學視覺角度不合理。根據色彩的心理效應，可以考慮建設不同主題顏色教室（主要是教室墻面），如藍色可以促進思維活躍，綠色能緩解焦慮并自律，藍色幫助知覺判斷。教室周邊需要用吸音裝置，教室地板適宜用吸音地板，不宜采用木地板或者瓷磚類地板，顏色上采用光亮顏色，以達到提高室內亮度的效果。endprint

2.教室講臺及桌椅布置。教室講臺不宜有底座，高起的底座讓師生的交流容易產生距離感，講臺靠近學生面不宜有擋板。學生座椅根據合作學習和空間設計理論，適宜活動型，不同的課程可自由搭配成小組圓桌或大圓桌等不同形狀。

3.攝像頭、投影儀、補光面板的布局。投影儀不宜布置在光線較強處，如窗邊等。攝像頭的高度根據教室長度決定，如教室較長，攝像頭稍高于平均人身高即可，如教室太短，攝像頭宜比教室較長者低些，否則錄課時畫面易形成俯視效果。補光面板的位置不應對著攝像頭，燈光等光線下易形成光暈，且以磨砂狀玻璃覆面讓光線更為柔和。

4.文化氛圍的設計。教室邊墻可懸掛或者墻畫名人格言警局。教室角落可以設計書架、綠色植物架，增加教室的柔和氛圍。教室的墻面不一定是白墻，可以是一面展示柜，也可以是一面涂鴉。

5.音響設備。高靈敏吊麥式拾音設備可以解脫師生的手，但是由于拾音具有指向性，在設計時需要針對不同的方向進行設計，主要針對教師，學生方向也要兼顧。但是由于其敏感性，在指向時需要避開投影儀等風扇設備，以免引起噪音和囂叫。

（三）軟件設計框架及注意細節

為了更好地為師生提供便捷全面的應用服務，需要發揮硬件設施的作用，切實地促進教學效果和質量，智慧教室的軟件環境布置也是舉足輕重。事實上，目前關于軟件的合理應用更受到師生的關注。智慧教室的軟件環境是建立在統一認證的基礎上的，對各個不同的模塊系統做了接口處理，具體（見圖2）。

1.統一認證系統和桌面系統。目前各高校都是用統一認證系統，不僅打通了不同模塊間的屏障，給師生帶來了便利，也節省了不同模塊間的重復功能開發。統一認證在智慧教室里的憑證主要是通過一卡通實現。通過一卡通激活統一認證系統，自動開啟設備電源和云端桌面（私有界面）。云端桌面或私有桌面是為了兼顧管理和個性的需求，云端桌面是針對面向對象的共性軟件，如辦公軟件、上網軟件等，私有桌面則針對不同課程所需不同的軟件，如社會學等需要統計軟件，設計類課程需要CAD等，教師可自定義軟件和桌面風格，平時課程所需課件也將在私有桌面對應的空間存儲。

2.教學輔助APP。目前關于利用鏈接APP來活躍課程提高教學質量已經成為智慧教室的主要話題之一。如APP中的簽到系統功能，可以極大地節省課程點名時間；現場課程作業（主要針對選擇題）可以實現回答和統計；彈幕可以讓學生暢所欲言，有利地擴散了學生的思維和接觸面。直播功能可以讓其他師生進行實時觀摩和學習，促進了優質教學資源的擴散。

3.教務管理系統。課程的課號、學生選課情況等參數都需要從教務系統中推送過來。通過上述的APP功能，借助智慧教室接口，將學生簽到、課堂小測驗成績等信息實時地發送到教務管理系統，作為平時成績。

4.學習系統。學習系統是學生課下學習的主要平臺，學習資源、討論、答疑、作業等都詳細記錄在案。智慧教室將學習系統無縫鏈接，可以讓教師自在地上傳、下載學習資源，對于作業點評等需要在課堂上做案例講述的內容可以方便快捷地調用。

5.錄播系統。錄播系統在智慧教室中不僅是記錄師生的課堂情況，更為重要的是作為學習資源的產生。課后，智慧教室在詢問教師是否上傳錄播課程后，自動將課程上傳至學習系統，作為學生學習資源，教師也可以對課程錄播內容進行簡單的分割或剪輯，實現清晰有效地管理學習資源。

6.數據中心。數據中心主要來源是圖書信息服務中心，根據課程為師生推送圖書期刊等資料，同時也開辟一定空間為教師提供個人存儲空間，可存儲私有桌面、文件教案及課程錄像等。

7.遠程控制中心。遠程控制中心是控制眾多智慧教室的大腦，不僅可以可視化地看到各教室的實際情況，還可以自動檢測各教室的設備情況，在一卡通激活電源觸發桌面系統的同時，控制中心接收教室設備運行情況，如有故障，則通過不同顏色的指示燈情況，可快速地判斷設備問題，為故障檢修提供引導信息。

結語

智慧教室的建設不僅是考察校園信息化建設的重要指標，它更在實際中改變了傳統意義的教室，讓學習氛圍更輕松愉悅，教師可以靈活地運用各種教學方式，手段促進教學質量和效益。而且隨著“互聯網+”的進一步深入，智慧教室必將結合更多的新型技術和設備，如3D打印技術，虛擬技術等進而深化改革成新型的未來教室。endprint