基于物聯網的智慧教室建設思路

唐傳娣 黃烽 江西財經職業學院

一、建設目標與思路

(一)多媒體教室現狀

目前高職院校多媒體教室存在設備落后、管理復雜和資源不能共享等問題。教室設備繁多，包括電腦、投影、幕布等，易損耗，難維護；教室大多采用單機版中控系統，該系統功能單一，操控機械化；傳統的教學模式采用的老師講，學生聽，師生的課堂實時互動方式單一；上課教師操作復雜，不當的操作還會造成設備故障；對學生的考勤工作通常利用紙質點名簽到來完成；優質教學課堂不能共享，教學監測評估系統尚未建立。

智慧教室的建設消除多媒體教學面臨的困境、促進學生創新能力的提高以及變革信息時代教與學的方式具有重要意義。

(二)智慧教室的建設目標

(1)改進傳統多媒體教學授課方式，擴大課堂范圍；(2)加強師生實時互動，教師終端和學生終端進行統一互聯，可實現畫面傳屏、雙向互動、即時測評、課堂管理等功能；(3)集中控制、集中管理可將多媒體信息資源充分調度，提高管理水平；(4)拓展廣大師生對設備的直接感知，還能很好通過各種智能設備提高信息化教學認知，教師通過操作和使用新的信息化系統，改變傳統的教學模式、教學方法和教學手段。(5)錄制優質教學資源，實現課堂共享；(6)通過云桌面資源共享，減少維護成本，增強管理手段。智慧教室主要功能模塊包括智能化設備控制系統、互動教學系統、信息發布系統、教學錄播與在線直播系統、智能門禁系統、云桌面等應用系統。

(三)建設思路

智慧教室的設計是營造促進學生積極性的學習氛圍，從課堂教學設計和課堂的環境設計兩方面入手。其中環境部分包括物理環境和學習支持平臺。課堂環境中，智慧教室給課堂提供高交互的教與學設備，能夠有效支持課堂主體對于學習資源的獲取、處理和呈現。智能環境控制則給課堂主體提供了良好的外在環境，從光、溫、聲、空氣質量等方面根據課堂的實時狀況進行調節。

二、智慧教室的建設內容

(一)智能化設備控制系統

學校早期建設的多媒體教室，大多采用單機版中控系統，該控制系統功能單一，操控機械化，不適應未來教學改革的步伐。智能化交互式多媒體網絡中控系統不僅能夠取代單機中控系統，并能大大提升教學管理體驗。

智能化網絡中控系統主要由多媒體電子觸控面板，電子投屏系統、多屏互動終端、遠程控制平臺等模塊組成。它能夠讓學生和教師在聽課與講課在方式和地點的選擇上更加自由、更加多樣化。另一方面，管理人員可以遠程操控設備集約式管理，極大地提高工作效率。

(二)互動教學系統

(1)互動軟件

①課堂點名：學生可以使用手機端的APP進行簽到，通過簽到不僅可以輕松記錄學生缺席狀況，而且還節省課堂的寶貴時間。

②課堂分組學習：1.人員分組。對課程內的學生進行分組，分組可共同完成分組討論、學習等，分組查看小組內的成員、作業。2.學習互評。可給老師提供多種評分方式：老師評閱、學生互評、分組互評和評分計量表；可給學生之間相互打分。

③隨堂測試：在課堂中編輯隨堂測(即測即評)在手機上完成互動，支持單選題、多選題。

④互動討論：老師可以新增更多討論區(即討論板塊)，并編輯刪除，課程內成員可以在板塊內部展開交流討論。

⑤課堂反饋：教學中，老師可隨時發起調查問卷，學生可通過手機端完成問卷反饋，教室在大屏上進行展示討論。

(2)投屏系統

無線支持PC和移動設備同時投屏演示，支持按鍵切換兩畫面，無需通過軟件選擇方式切換。

(三)信息發布系統

學校里每天都有大量的消息和資訊需要被及時發布，包括通知、公告、圖像、考試信息、時間表和各類PPT資料等等。更重要的是，諸多數字消息的發布都需要在當日內完成，單傳統的信息發布方式不但成本較高，而且效率不高。信息發布系統由控制中心與教室終端連接構成，采取集中控制、統一管理的方式將視音頻信號、圖片、PPT文檔、flash、滾動字幕等多種多媒體信息資源通過網絡平臺傳輸到顯示終端，并以高清的數字信號在顯示前端播出。

(四)教學錄播與在線直播系統

教學錄播與在線直播系統不僅打破了傳統的時空限制，也能充分利用高質量的教育資源，最大限度地發揮教育功效。該系統能實時傳遞高清、流暢的音視頻及完整的課程講義，實現遠程的教學課堂互動、共享。同時擁有豐富實用的教學工具，如白板共享、文檔共享、在線答題，實時教學評估等功能。

該系統由視音頻互動服務器及互動客戶端組成，互動終端支持智能教學網關、錄播主機、計算機、智能手機、平板電腦等設備。

通過互動教學客戶端實現與異地學生同步教學，實時課堂面對面的交流，授課老師可以隨時向遠端聽課教室學生提問，聽課教室的學生也可以向主講教室提問，主講老師與遠程學生通過錄播系統實現遠程面對面的交流。

(五)智能門禁系統

智能門禁系統是結合現有一卡通和門禁系統的功能，針對性解決現有的多媒體教室中存在接觸不到位、開柜延后、易被他人冒用、易丟失等種種弊端。智能門禁系統有針對性地解決我校傳統門禁的缺點。

智能門禁系統由門禁監控主機、磁力鎖WiFi設備服務器、門禁監控系統軟件、WiFi攝像頭等模塊構成。此系統可以使指紋識別系統、面部識別系統、微信APP，也可使用RFID卡，密碼，按鈕開關多種方式和權限開、關門；可以接入有線或無線網絡，授權登陸或察看教室狀態以及實施遠程控制。

(六)云桌面系統

云桌面系統使用教育桌面云的方案代替傳統多媒體教室的PC計算機，打造先進、高效的云計算多媒體教室。分布式計算的架構采用云終端集中管理替換傳統PC，從而實現計算終端應用環境的統一部署、遠程更新、遠程管理等功能，也可以實現用戶桌面離線使用，并完美兼容外設。

云桌面集中管理數據空間并提供服務，桌面化發布給操作者，將傳統的pc升級為網絡操作。(1)在數據中心建設好云平臺的IT環境，安裝相關的云桌面軟件和教學軟件；(2)在教學機柜上，部署云終端+顯示器+鍵盤+鼠標，插上網線連上云桌面。該架構可以讓桌面環境部署更快速、管理更集中、維護更簡單、數據更安全以及能耗更低廉。

三、預期效果

智慧教室的建成將實現教學模式和方法的創新探索：它將傳統多媒體教室的師生交互轉變為多形態的交互教學模式，提供了以學生為中心的課堂教學形態，提供了更強交互能力的課上、課下教學模式和方法；智慧教室完善教學生態體系的建設，把教室作為一個個互聯網節點，圍繞教學這一主干，形成覆蓋教師、學生和管理者等不同人員之間的健全的教、學、管理和服務體系；智慧教室的應用以課堂、管理、教務等業務的交互服務為目標，按教、學、管等方面推送可持續服務，以大數據為教學管理決策，將有效提高服務工作效率和教學管理水平。

四、結束語

教室作為最典型、最核心的教學環境，正日益從多媒體階段、網絡化階段進入智慧化階段。結合物聯網和云計算的智慧教室為教學活動提供更加人性化、智能化的互動空間。智慧教室系統的建設對解決目前數字校園建設、促進學生創新能力提高及網絡時代教學模式變革具有重要意義。