新型智慧教室的使用以及排課問題研究

任文軒 陳筱姁

摘要：智慧教室已經由概念進入現實，并在今后將會逐漸替代現在的網絡多媒體教室成為高校中最主要的教學場所。而智慧教室的特點之一就是其功能的多樣性和復雜性，該文將逐一分析智慧教室的各個功能，分析智慧教室在實際運用中所產生的問題，并討論教學管理人員如何將其準確分配至需要某類特殊教室的教師那里。最后該文對智慧教室中現存的問題進行了分析，并對其未來的發展做出了展望。

關鍵詞：智慧教室；翻轉教學；排課問題

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）28-0160-03

Research on the Use of New Smart classroom and Timetabling Problem

REN Wen-xuan1， CHEN Xiao-xu2

（Office of Academic Affairs， Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316000， China； 2. Foreign Languages School， Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316000， China）

Abstract： The smart classroom has come into reality from the concept. And in the future， it will gradually replace the current network multimedia classroom， and become the most important teaching place in universities. One of the characteristics of smart classroom is the diversity and complexity of its functions .This article will analyze the functions of the intelligent classroom one by one. Analyze the problems arising from the practical use of smart classroom ，and discuss how to assign it accurately to teachers who need some special classrooms. Finally， this paper analyzes the existing problems of intelligence in the classroom， and prospects for its future development.

Key words： Smart Classroom；Flipping Teaching； Course Arrangement Problem

曾幾何時，我們的大學教室里基本上都是老師站在講臺上侃侃而談，眾多學生整齊劃一的面朝講臺，端坐在課桌后奮筆疾書。而現在的高校中大多數老師沒有電腦甚至沒有網絡都將無法進行自己的課程，而學生們也不再做筆記，直接下課后從網上下載教師的PPT即可。 而且現在的教學則更加強調學習的自主化和個性化，強調教學方式的多樣性，因此各種帶有交互白板技術，學習分析技術，智能環境控制技術，多屏顯示技術，富媒體技術等等的現代化智慧教室開始不斷地出現在高校中。[1]

1 智慧教室的概念以及其特征

雖然現在的智慧教室帶有各種不同的功能但其中的一點是相同的，那就是他們都更加重視在教學環境中的學生與學生之間的互動，進而不斷地激發學生的學習興趣以及他們的自主學習能力。因此智慧教室在教學環境的布局上發生了很大的變化，在配置中通常是采用豐富多彩的配色和自由拼接的桌椅，如圖1所示。而在此類教室的實際教學中，教學方式上也更加支持開放式、情境式、探究式教學，鼓勵在教學過程中產生學生之間的小組互動討論，并且通過多屏顯示技術以及移動端投屏加強教師與學生之間以及學生和學生之間的實時交流與反饋。

智慧教室的出現，讓大家對教學技術支持上的需求由原先的單一設備轉向整體的教學環境中來，其是對于教師的一種技術上的幫助，同時也是對教師教學方法的一個挑戰。而對于現代教育技術中心的教育技術工作人員則提出了更大的技術要求，如果還是將自己定位在單純的技術維護人員的位置上，將很難適應這一系列新技術所帶來的挑戰。同時在安排教室進行排課的時候就必須要考慮新型的智慧教室是否是適合教師所授課程的場所，并要以此為依據來進行課程安排。另外學校教務部門也以為機會推行教改，讓采用翻轉教學或spooc方式進行授課的教師在智慧教室上課，以方便教師可以更好地將自己的教改成果運用到教學實踐上面去。

2 智慧教室主要功能及技術

雖然現在的智慧教室多種多樣，但總體來說其都應該包含有如下幾個功能：

2.1 智慧教室具有智能物聯網技術

物聯網的定義是：通過紅外感應器、射頻識別、激光掃描器等等信息傳感設備，按約定的協議，把現實生活中的物品與信息網絡進行連接起來從而可以發生通信和信息交換，進而實現智能化管理和運用的一種網絡。物聯網就是“實物與實物通過Internet互相連接起來的網絡”。他有兩層含義：首先，其核心和基礎仍是互聯網，是互聯網的延伸和拓展；其次，其終端連接的是具體的物品，并且讓物品與物品之間可以產生交互信息，也就是物物相連相通。[2][3]

在具體的智慧教室中所表現出來的就是將教室中的所有設備連接進入互聯網絡之中。也就是說不僅是電腦，投影，音響功放，幕布等教學設備，就連教室燈光，門禁乃至窗簾，空調等均要通過全高清智能錄播網絡中控來進行統一控制并聯入物聯網。如圖3所示：

這樣雖然提升了教室的成本，但是可以提升教學環境的體驗感，讓學生可以在更加舒適愜意的教學環境中學習，從而大大地提高教師的上課效率，而設備管理人員則可以通過后面的平臺來掌握教室設備的使用情況。并而可以利用后臺的大數據來分析總結智慧教室經常出現的某些故障問題從而改善設備，做到提前預防，盡量在故障問題尚未出現時排查掉，改善教師們的教學體驗。如圖4所示：

2.2 智慧教室具有互動討論功能

自由拼接多種配色并且可以任意移動的桌椅是智慧教室與傳統教室最根本的區別，當然要實現開放式的互動討論功能，僅憑可以自由移動的桌椅是遠遠不夠的，還需要配有投屏互動功能。一間可供48人上課的小型智慧教室通常會配備有 6個投屏設備，而這些無線投屏設備均能夠連接PC以及各種系統的安卓智能手機和蘋果手機等移動終端。這樣在班級授課時，一個班的同學就可以根據自己的需要分成六組，并且將自己小組最終的結果發送到無線投屏上面，并且可以通過無線投屏將結果返送給教師以及供其他小組的同學觀看，從而解決分組討論式教學在普通多媒體教室中所無法解決的結果共享問題。

當然這種無線投屏也可以轉換成交互式電子白板，可以讓分組討論的學生將自己所在組的結論以手寫的方式展現在白板上面。在此期間教師可以通過控制講臺旁邊的按鈕來調動各個投屏之間的信息，用來展示給全班同學觀看。也可以通過控制臺上的廣播功能將畫面全部發送到各個小組的投屏上面，使同學可以更清晰地看到教師想讓他們看到的課件和操作。如圖5所示：

2.3智能跟蹤式錄播功能

在上課時教師通過刷自己的教工卡即可打開智慧教室內的全部設備，并可以通過操作控制面板上的錄制功能來對自己的課程進行攝錄并保存至自己的賬戶上面并發布到后臺的學習平臺。這種帶有全自動錄播的設備在以往通常是出現在學校現代教育技術中心的錄播教室里面，其是在大批量的錄制精品課程公開課時才用到的。[4]

而現在的智慧教室在配備有這一功能后亦可以承擔起學校內精品課程錄制的任務，其錄制方式可以分成如下三類：

第一類，中央控制網絡遠程錄播，即通過后臺現代教育技術管理人員來操縱智慧教室中的攝像頭進行攝錄，操作人員既可以在多個攝像頭之間進行切換亦可以進行攝像頭和電腦屏幕之間的切換，然后將錄制下來的視頻手動傳送至相應的網絡平臺上。

第二類，智慧教室自動錄播，教師在上課時直接自行按下智慧教室內的錄制按鈕，智慧教室將自動按照設定的跟蹤和導播策略，對教師和其授課課件進行跟蹤錄制和自動導播，并將錄制下來的視頻自動上傳到網上，該教師賬戶下面，并自動以當前的錄制時間來進行命名。

第三類，教師自行錄制。教師在按下智慧教室的錄制按鈕后，取消智慧教室所設定的自動導播功能，這樣教師就可以選擇以純錄屏或者是純攝像頭鏡頭的方式來進行錄課，或者是將兩路信號全部錄制下來，放到網絡后臺，隨后自己下載并制作視頻后期剪輯。

3 如何管理和排課使用智慧教室

智慧教室比普通多媒體教室增加了不少功能，但其本質仍然是作為普通的授課教室，并不是某些面向特定專業需要，并實現特定功能的專業實驗室，因此我們可以認為智慧教室是新一代的網絡多媒體教室，是要面向全校各個專業教師的通用教室。

目前，在后期技術管理上面普通的多媒體教室主要問題出現在硬件上面比較多比如電腦故障，投影儀故障，幕布故障或音響話筒故障。而智慧教室目前出現的問題比較多的反映在錄播設備使用，投屏設備使用，以及智慧教室互動軟件使用上面，設備操作和軟件使用方面的問題多一些。可以說智慧教室在實際運用中是比較穩定和成熟的，從使用教師的反饋上面來看也并沒有太多的問題，應該說是可以作為一款新型的教室來大范圍推廣使用的。

在進行智慧教室排課時我們需要做如下考慮：首先，智慧教室的排課問題實際上是一個資源分配的問題，其本質就是要在滿足一定的前提下，將教學資源分配給各個需要其的教師[5]。換句話說就是將有授課任務并參與教改項目的教師、有意使用智慧教室的教師、智慧教室、班級、教學課程安排在一周內不發生任何沖突的授課時間段里。這就需要我們在排課使用時要充分考慮智慧教室排課時的軟性約束條件。

所謂軟性約束條件是指在排課過程中需要盡量滿足，但是無法滿足時亦可以接受的條件，雖然不是一定要滿足的，但卻是衡量排課優劣的重要條件。比如：（1）同一門課程的授課時間不宜安排過密，應進行間斷而不要連排。（2）要盡量將人文類課程與自然科學類學科交叉安排；理論課與實踐課交叉安排；（3）將課程盡量安排在授課效果比較好的授課時段內，如上午一二，三四節和下午六七節，這樣的授課時段內，等等。[6]

而考慮智慧教室的使用時，還要對授課教師進行賦權，將參與教改項目的教師賦權為最高級，有意嘗試使用智慧教室的教師賦權為中級，并在此基礎上盡量排入盡可能多的課程，以使得更多的教師可以接觸到我們新一代的多媒體智慧教室，提高設備的使用率。

4 總結

智慧教室作為新一代的網絡多媒體教室出現，其功能足以替代目前的多媒體教室，而多樣化，可自由設計的教室環境安排，又為翻轉課堂和小組討論式學習提供了完善的硬件場所，這是其優點所在。然而智慧教室的定位還是在通用教學上面，其功能設定均是為了滿足絕大多數課程而設計的，并沒有針對某一專業或某一課程的特殊設備，其空間布局也沒有某一類專業的學習特色。

因此智慧教室的下一步發展將是會誕生出新的針對某些專業，乃至某些課程而規劃建造的學院式教室。未來的教學將更加強調教學生態環境的設計，比如經管類學生和機械制造類的學生，其在上課時，如果能夠處在一個跟專業更加適配的教學環境中，將更好地提升教學質量和教學效率。同樣各個二級學院在運用自己的教室時就將擁有更加強大的支配權，不必連借個教室都要通過教務部門，以提升學校的管理效率并節省各位教師的時間。

參考文獻：

[1]李康康，趙鑫碩，陳琳. 我國智慧教室的現狀及發展[J]. 現代教育技術，2016（7）：25-30.

[2]嚴萍，張興敢，柏業超，杜仲林. 基于物聯網技術的智能家居系統[J]. 南京大學學報（自然科學），2012（1）：27-31.

[3]朱洪波，楊龍祥，于全.物聯網的技術細想與應用策略研究[J].通信學報，2010，31（11）：2-9.

[4] 黃了非，韋軍，郭淑華，王培培. 精品視頻公開課錄播模式分析與比較研究[J]. 實驗技術與管理，2014（8）：185-199.

[5]Pillay N，Banzhaf W. A study of heuristic combinations for hyper-heuristic systems for the incapacitated examination timetabling problem[J].European Journal of Operational Research ，2009，197（2）：481-491.

[6] 任文軒， 王德東. 基于遺傳算法的高校多媒體教室排課問題探索.[J].微型機與應用，2014（9）：5-9.

【通聯編輯：王力】