新型交互式智慧教室的應用與發展

曾祥天

摘要

通過對現有的交互式智慧教室的長期使用經驗和存在問題的總結，從軟、硬件設備的兼容性、集成化、集約化、規范化的角度提出了未來交互式智慧教室的改進和發展思路。

【關鍵詞】智慧教室 問題 總結

1 引言

近幾年來，各高校都在大力發展新型交互式智慧教室，各大教育設備供應商也在積極探索和發售新型交互式智慧教室的相關產品。青島港灣職業技術學院分別在2017年、2018年年年初自行建設了兩間不同規格和功能的交互式智慧教室，運用了不少現有技術實現了行業內比較領先的功能，暫時走在了該領域的前列。目前，經過近一年的使用，總結了一些交互式智慧教室的建設和使用心得，借此總結使用經驗和問題，探討未來的發展趨勢及方向。

2 目前已建成的智慧教室硬件功能介紹

青島港灣職業技術學院目前已經建成兩間新型交互式智慧教室，早期建設的一間只能實現學生端發言拾音、U盤內容分享、教室內燈光、音響、投影、空調等自動控制，較為原始，不贅多言。另一間目前實現的功能較為完善，全屋可容納48名學生同時使用，實現了人臉、指紋和密碼的識別分權限解鎖門禁解鎖、照明和系統開啟功能，實現了8臺學生端65寸觸控一體化教學平板和85寸教師一體平板的一鍵開機、內容共享、投屏切換、語音交互等交互功能，同時還提供了自動恒溫空調、自動窗簾、不同氛圍照明、不同研討模式切換、運營商級大并發數高可靠性無線局域網、環繞立體且防嘯叫的自動擴音廣播系統、課程自動錄播系統等其他傳統多媒體教室的基礎功能。

2.1 系統各設備的組成

一體式交互平板選擇的是目前業界應用較多的歐帝品牌一體式交互平板。音響模塊采用了8顆JBL 12英寸頂吸式單元與YANIA11A2Kw級別功放的組合，配以itc無線麥、隱藏式桌面話筒、隱藏式拾音槍型話筒和嘯叫抑制器實現了教師、學生的非穿戴式講課、互動交流的擴音。配合itc可編程電源控制器、可編程HDMI矩陣、定制了多功能操作面板、多功能無線可編程且支持自編APP界面的中央控制單元實現屏幕內容交互功能、自動照明等功能的一鍵切換。通過將溫度傳感器引入破解后的日立空調紅外控制面板并附加了相關自動控制機能后實現了原有室內空調的自動恒溫控制（利舊）。采用H3CWX2500H和H3CWA5530的AC+AP的方式實現了大并發數條件下的穩定的互聯網接入。自動錄播系統采用的是中廣上洋的相關產品（利舊），并對其進行了簡單的改進，實現了完全自動錄播。監控系統采用的是海康威視的半球面廣角頂拍攝像頭加自動跟蹤式快球，在后臺硬盤錄像機位置引出了報警控制信號到中央控制器。由于該教室施工建設階段國內尚沒有相關成熟對應產品，雖有不少廠商、高校曾提出過先關建設方案，但大都僅僅只限于紙面的應用方向探討，并無多少實踐應用價值，所以在教室建設階段，我們也走了不少彎路，定制了部分關鍵控制部件。

3 智慧教室的應用現狀及未來發展的思路

智慧教室建成現己接近一年時間，期間多次承攬了青島港員工培訓中心、學院內各級別的培訓、會議及部分學生日常課程的培訓及教學任務。

教師授課期間，可以很方便的實現除常規多媒體教室功能以外的電子書包相關功能、一鍵切換研討小組屏幕分享功能等互動功能，該功能在承接交互式課程、研討型課程時互動演示功能強大、使用簡單便捷，深受教師和學生好評。

交互式智慧教室的投入使用，方便了部分研究型課程的開展，提升了學生的學習興趣和學習效率，提升了學生在授課階段的學習的主動性，讓學生真正可以實現將自己的瞬間靈感快速分享給整個課堂。

通過這近一年的使用，也發現了該智慧教室存在的一些技術問題，現部分總結如下：

（1）音響系統過于復雜。50人級別的教室采用8顆12寸頂吸式隱藏單元總功率過大，容易產生嘯叫。

（2）為追求室內整潔采用了大量隱藏式拾音器造成了維修維護麻煩。

（3）該教室缺少正規軟件廠家提供的穩定版、全功能電子書包系統和相關教學屏幕交互軟件，雖然我們通過多個不同軟件實現了大部分功能，但是操作比較麻煩，上課前需要對教師進行一定的培訓才能熟練掌握使用這些軟件。

（4）該教室的自動控制系統硬件是多個廠家的硬件的組合體，兼容性、穩定性和可編程性不高。尤其是系統的整體穩定性不夠理想。不能實現長時間（以學年計數）的免維護。

（5）自行開發的教師端自動控制系統APP界面人機功效較差，不美觀，邏輯性有待提升。

（6）未能實現研討小組的屏幕可隨小組位置移動而跟隨和小組內的無線屏幕分享。小組屏幕的內容上傳還需小組成員通過數據線傳遞，小組屏幕也相對固定，不能移動。

針對以上使用過程中暴露出的問題和目前智慧教室的發展思路，作為教育技術人員，從技術層面對未來智慧教室的建設提出幾點設想。

（1）進一步的實現設備的整合和集成，目前不論是這種自行研發的智慧教室還是即將上市的商品型智慧教室產品，都存在著設備柜巨大、組件繁多的問題，應當通過進一步的技術研發實現設備的集成化、小型化。

（2）需要進一步的探索和研發實現可移動式的多附加功能的學生端交互終端。使學生端的教學平板實現便捷的多屏無線投屏交互、同步的擴音、拾音，并實現可隨教室布局靈活改變位置。

（3）進一步改善智慧教室的無線網絡環境，輔助實現更多的無線網絡交互功能。

（4）希望能進一步的降低智慧教室的建設成本。我院建設的該智慧教室，由于采用的是自行定制并組裝的硬件系統，故總造價較低。50人規模的智慧教室在實現完全功能的情況下，軟、硬件總投入只有不到五十萬元，相對于目前成熟的商業產品動輒百萬元級別的報價還是有較大優勢的。只是希望在以后的智慧教室的普及上，能見到更多的合理低價的智慧教室產品。

4 結語

新型智慧教室的到來對傳統的講述式教學方式和多媒體教室提出了革命性的改進需求。個人認為，智慧教室的誕生，是新型師生關系、授課方式和教學設備發展所帶來的必然結果。要想建設好新型的交互式智慧教室必須通過更加統一化、集成化的硬件系統和更加開放化、集成化、平面化的軟件系統的相互配合才能實現。

參考文獻

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