智慧教室為校園信息化建設添彩

文/史宇

學校十三五智慧校園建設規劃（2016-2020）中指出，以頂層設計與規劃為基本理念，在高性能硬件環境的基礎上，構建用戶體驗流暢的智慧校園環境，通過在基礎設施、教學、科研、校務、資源和學校形象等多方面的信息化建設，到十三五結束時，使學校能實現信息技術與高校教學科研和管理的深度融合，完成“互聯網+高等教育”的升級。普及型智慧教室就是把當代新的信息技術成果和我校實際結合起來，建設的具有我校特色的“智慧教室”。

設計思路

普及型智慧教室整體的設計要體現模塊多元化、管理智能化的理念，充分體現信息化、科技化、人性化，具有安全、穩定、可靠，成本可控并適合大規模建設與改造升級的設計思路。具體表現在：在物理環境中，利用自動控制和物聯網技術自動調節教室的溫度、濕度、燈光亮度等，建立起一個舒適的物理環境；在資源環境上，實現個性化推送和資源共享，可以實現任意教室信號同步，根據課表自動錄制每節課程并自動上傳平臺；在交互上，實現簡單、自然、友好的人機交互，為學習者提供高效的信息獲取、交流學習空間；在學習支持上，提供方便快捷的學習支持服務，信息發布系統及時發布課表、動態新聞消息，集控錄播與學習平臺相結合，課堂與課下相結合，為學生個性化學習提供條件；在對接上，實現與學校信息系統的無縫結合，實現智能開關機、智能到勤率、人臉識別等多樣化的功能；在升級改造上，采用模塊化的建設思路，為后期增加各種應用功能提供便利。

圖1 集控錄播教室拓撲

特色功能

普及型智慧教室除滿足基本多媒體教學功能外，還增加了多項特色功能，具體如下：

1.常態化集控錄播

集控錄播系統由管控服務器、集控工作站、學習平臺服務器、錄播服務器集群、安裝在教室的網絡高清攝像頭及音頻采集設備、中心存儲組成（圖1）。集控系統在與學校教務系統課表進行數據對接之后，能根據課表自動對正在上課教室的教師場景、學生場景、課件PPT等進行全程錄制，生成高清視頻資源，并定時將資源上傳至中心存儲，實現對課程資源的回放、監看及長期保存功能。

目前，學校的163間普及型智慧教室都具備常態化錄播功能，集控系統配備簡單易用的操作后臺（圖2），方便管理員對所有教室的錄播設備及錄播服務器存儲狀態進行實時監管監看。

圖2 集控錄播后臺管理系統

2.智慧班牌

智慧班牌也稱為“信息發布系統”，主要由管控服務器、多功能顯示終端、以太網組成（圖3）。通過與校園卡數據、教務系統數據、學校網站數據對接之后，可實現智能簽到、課表顯示、新聞動態發布等多樣化功能。尤其是課表顯示功能在實際應用中最受學生歡迎，學生可以在教室門口的顯示終端上查詢此間教室實時、今日、本周的借用情況，教室使用率得到最大幅度提高，使學生能合理安排學習時間和學習地點，個性化學習更加方便。

圖3 智慧班牌系統架構

3.巡課軟件

相比傳統的多媒體教室監控管理軟件只能看見教室的普通畫質視頻圖像，無法聽到教室聲音，普及型智慧教室為教學督導提供了教室可視化的視音頻資源，校領導、教務管理人員、聽課考核專家等只需通過巡課軟件登錄平臺，即可看到所有在線的163間普及型智慧教室上課的實時畫面，可獲得與教室現場聽課一樣的效果，方便多校區多教學樓宇督導需求。目前，我們配備了教室后攝像頭和教師電腦雙路畫面直播，未來還可擴充教室前置攝像頭、學情分析等其他擴展功能。巡課軟件可通過查詢教師姓名、教室編號查到指定上課教室情況，也能一鍵查詢所有正在上課的教室情況，并在每間教室圖像上方顯示教室名稱、授課教師姓名、學院、課程名稱等基本信息。

4.學習平臺

教學督導、巡課是針對教室上課的實時情況，與普及型智慧教室相配套的還有線上的學習平臺，這也是普及型智慧教室的一大特色，將教室的課程資源通過集控錄播錄制完成以后上傳至中心存儲，實現資源的長時間保存利用。目前，我校的學習平臺用于點播教室錄制的教學錄像及課堂現場直播功能，在與我校信息門戶系統對接之后，教師可以用自己的校園ID賬號登錄自己的教師主頁空間對自己教學的課程進行編目、下載設置、是否發布選擇，學生可通過課程名稱檢索選擇和學習相應的課程，回看教學錄像并在線上討論區發表討論進行學習交流。

未來智慧教室建設規劃

1.建設規模

預計十三五期間，我校將根據學校的基本需求逐步實現教室的智慧化，使普及型智慧教室總體數量達到400間左右，其中普通的普及型智慧教室具備上述四種功能的達到80～90%，互動及精品錄播智慧教室達到10～20%，探索型的高端智慧教室達到3～5%。

2.功能改進

在常態化錄播、智慧班牌等功能的基礎之上，增加人臉識別、學情分析、網絡視頻交互等功能，并逐步完善智慧班牌、學習平臺軟件、無線同屏功能。

3.教室類型

我校十三五智慧校園建設規劃中指出要把當代新的信息技術成果和學校實際情況結合起來，設計具有我校特色的“智慧教室”。為此，從技術功能角度將我校未來規劃建設的智慧教室分為普及型智慧教室、互動型智慧教室、研討型智慧教室、高清錄播智慧教室四種類型。

（1）普及型智慧教室

概念：普及型智慧教室就是適合大規模建設使用的，結合物聯網技術、云計算技術、智能感知技術等新興技術的，促進資源個性化呈現，利于師生、生生之間交流、協作、共享的智慧學習空間。

功能：普及型智慧教室首先應具備在物理環境中實現對教室溫度、照明的智能控制；利用人臉識別功能結合現代計算機技術實現對學生智能考勤、課堂學情分析；高清攝錄一體機及音頻采集設備實現課程直播錄播及不同課堂之間互動需求，錄制的課程能自動上傳至網絡學習平臺供學生學習使用；無線投屏功能滿足教師不同課程的教學互動需要；智慧班牌系統能顯示教室課表及功能狀態，推送學校重要通知公告和新聞報道。

（2）互動型智慧教室

概念：互動型智慧教室就是在滿足普及型智慧教室功能的基礎之上改變傳統教室的課桌椅布局，采用多小組分布式布局并配備高性能計算機和多屏顯示終端的智慧教室。

功能：互動型智慧教室首先在學習工具上為每位學生配備了高性能計算機以便快速獲取各類網絡和學習平臺資源；其次在師生、生生交互上，增近教師與學生之間的溝通，強化了學生團隊之間的協作和交流；再次具備屏幕廣播功能，每個學生都能成為課堂的主角；最后教師可以實現遠程監管監控每臺學生電腦。

（3）研討型智慧教室

概念：研討型智慧教室就是采用玻璃隔斷的方式將普通教室劃分成多個獨立的空間，并為每個獨立空間單獨配備顯示終端以及桌椅的智慧教室。

功能：研討型智慧教室應具備相互隔音功能，使不同小組之間能相互可視、彼此促進，又不會互相打擾；多功能顯示終端能連接電腦或不同移動終端實現小組資源可視共享。

（4）高清錄播智慧教室

概念：高清錄播智慧教室就是在原有精品課程錄播教室的基礎之上，升級軟硬件設備，使其能完整錄制高清課程并實現遠程網絡互動功能的智慧教室。

功能：高清錄播智慧教室首先要具備多路高清全自動錄播功能；其次具備課堂直播功能；最后具備實現校際、國際網絡遠程交互功能。

智慧教室的建設不能閉門造車要緊跟信息時代的腳步，智慧教室的建設更應該遵循“統籌規劃、開放共享、分布實施、安全可靠”的原則，只有這樣才能進一步推動智慧校園建設，推動校園信息化建設的步伐。