高校智慧教室的設計與研究

肖紅　韓紅幫　申時凱

摘要：本文首先分析了智慧教室建設背景及現狀，論述了智慧教室及研討型智慧教室的理論概念，并從高校信息化課堂教學的實際需求為導向，以昆明學院的研討型智慧教室建設為例，分析了研討型智慧教室的架構結構，提出了智慧教室的功能設計。

關鍵詞：高校;智慧教室;SMART

中圖分類號：G424 ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）13-0134-02

Abstract：This paper first analyzes the background and current situation of smart classroom construction， and discusses the theoretical concepts of smart classrooms and seminar-based smart classrooms. It is guided by the actual needs of college information-based classroom teaching， taking the construction of seminar-based smart classrooms of Kunming Institute as an example. The structure of the seminar-based smart classroom is presented， and the functional design of the smart classroom is proposed.

Key words：university; smart classroom; SMART

1 智慧教室建設背景及現狀

隨著互聯網+教育的不斷發展，學生接受信息技術教育不斷普及，傳統教室已不能適應當今教學的實際需求，雖然多媒體教室已大量應用于教學過程中，但其存在的教學方法單一、應用信息技術手段不豐富等的問題。因此，需要在多媒體教室的基礎上，提出智慧化、交互式、可研討型的教室。

為此，以探究化、高度信息化、強交互化、一體智能化等為特征的智慧教室孕育而生[1]。 智慧教學室體現了“智慧管理、智慧教學、智慧決策”的特點，需要充分整合學校現有資源，利用信息技術，構建一個先進、高效、智能的“智慧教室”。以互聯網+教育的模式，充分利用信息技術手段，促進教學內容、手段及方法信息化，提高教學質量。

2 智慧教室概述

在國外文獻中，智慧教室一般被稱作“Smart Classroom、Intelligent Classroom 或Classroomof Future”，其中“Smart Classroom”使用最為廣泛[2]。1988 年，Rescigno 提出了智慧教室“SmartClassroom”的概念。早期研究較多關注智慧教室的技術、裝備效能，如Skipton[3]認為“智慧教室就是基于電子或技術增強的教室”。國內關于智慧教室的研究最早從2008 年開始，黃榮懷等[4]認為在網絡技術、富媒體技術、傳感技術及人工智能技術充分發展的信息時代，教室環境應是一種能優化教學內容呈現、便利學習資源獲取、促進課堂交互開展、具有情境感知和環境管理功能的新型教室，這種教室被稱為智慧教室。

3 昆明學院智慧教室建設案例

3.1 建設原則

在智慧教室建設的過程中，學校從教學實際需求出發，按照統一規劃，分步實施，組建專業技術團隊，按照信息化建設標準，實施全程質量管理，嚴格管控項目風險[5]。主要遵循以下6項原則：①先進性原則，保障系統的生命周期盡可能地延長，保證與現有或在可以預見的將來可以采用的設備相兼容;②經濟實用性原則，在系統設計和設備選型注重實用功能、降低總體投資;③安全可靠性原則，要考慮系統成熟、運行穩定，同時也要安全和可靠;④易操作性原則，支持軟件、桌面控制器、手機APP端等多種操作方式，無論是在講臺，還是教室的任何位置，皆可輕松自如地控制各種設備;⑤可擴展性原則，要求采用開放式模塊化結構，在保障滿足學校現有需求的同時，也支持后續的擴容和平滑升級，具備優異的可擴展能力;⑥應用為先的原則，要利用先進的設備和軟件為教學工作提供了高價值、有特色的、體驗好的應用。

3.2 智慧教室建設基本架構

智慧教室功能框架如圖1所示。以教室智能控制系統為核心，由智慧教室綜合管理平臺、智能錄播系統、教師APP客戶端、智能物聯網、語音視頻交互、音響系統等構成智慧教室，實現教師、學生、課堂教學及設備智慧交互。

3.3 系統功能設計與實施

（1）多屏調度系統

多屏調度系統是針對研討型教室設計的，解決師生內容分享不便，學生小組討論內容無法展示問題的一套展示內容調度系統。

系統構建于研討型教室，每個學生小組配備一臺交互智能平板，搭載授課軟件，與教師交互智能平板實現顯示內容一鍵調度與分享，老師根據授課場景可以實現顯示模式一鍵切換。有授課模式、小組討論模式、小組展示模式四種。

（2）智能控制中心

智能控制中心設備是智慧教室中的核心設備，改變當前教室建設過程中，多品牌、多系統的現狀，同時有效地避免了設備故障率高居不下，影響教學的情況發生。采用模塊化設計，一臺設備控制實現中控、教室PC、音視頻矩陣、交換機的功能，實現化繁為簡，高度集成的方案。教室中部署這樣一臺設備即可完成所有設備的管理和控制，同時支持物聯環境的感知和設備控制，無需另外配置故障率較高的臺式機、中控等教學設備，大大減少教學設備間的外部通訊和線路連接，簡化部署。

（3） 物聯網控制器

物聯網控制器是智能控制中心的核心組成設備，旨在為學校廣大師生創造一個更為智慧、綠色、節能、高效、舒適的教學環境。其主要功能通過Zigbee和紅外等無線方式實現空調控制、照明控制、窗簾控制以及溫濕度感知等等。最終為教學主管部門和廣大師生的教學提供服務。

（4） 擴音系統

根據學校實際需求，配置音箱數量，選擇音頻功放功率大小。聲音播放清晰、純正，自然度好，音量分布均衡，響度合適。

（5） 無線投屏軟件

實現老師、學生自帶筆記本、手機、PAD等設備上的內容無線傳輸到交互智能平板上，靈活開展移動授課與互動教學。

兼容多平臺，虛擬云終端、交互智能平板（內置OPS）、普通PC均可安裝服務端。Android終端，iOS終端，Mac筆記本，WIN7/WIN10筆記本均可作為客戶端。

（6）互動教學軟件

互動教學系統解決教學上多種形式的課堂即時互動、課堂表現記錄、多形式教學資料引用、作業測試講評、預習反饋、課堂實時反饋和考勤記錄等即時性課堂互動和教學過程記錄。解決教學上的作業布置、收集、查重、批改、分享和講評的過程管理問題。解決教學上的在線話題討論、師生私信等課堂時空延伸的即時交流問題。解決了教學上的測試無紙化和智能批改問題。解決了教學上資料的信息量大、多樣化、碎片化、結構化、學習進度管理問題。解決了大班授課學生管理和助教協助的問題。解決了成績可過程化、可量化的成績管理問題。

（7） 智慧管理服務平臺

智慧管理服務平臺由視頻監控、教務運行中心、管理統計報表、設備管理等四部分組成，實現了對智慧教室的在線巡課、設備運行監控、設備故障及時告警，教學計劃遠程管理與配置，網絡教室預約等功能。

4 結束語

昆明學院研討型智慧教室的部署與實施，起到了智慧教學試點示范作用。該項目結合學校數據中心實現統一身份認證，并融合了教務、學工、人事等多系統。智慧教室建設的完成，實現了信息技術與教育教學深度融合，為學校的完全學分制教學管理、一生一案教學質量的綜合評價提供了一定的基礎數據。

參考文獻：

[1] 程敏.信息化環境中智慧教室的構建[J].現代教育技術，2016（2）：101-107.

[2] 王玉龍，蔣家傅.以需求為導向的智慧教室系統構建[J].現代教育技術，2014（6）：99-105.

[3] Skipton C. Moving from “dumb” to “smart” classroom： Technology options and implementation issues[J]. Journal of College Teaching &Learning， 2006（6）：19-27.

[4] 黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012（2）：22-27.

[5] 聶風華，鐘曉流，宋述強.智慧教室：概念特征、系統模型與建設案例[J].現代教育技術，2013（7）：5-8.

【通聯編輯：唐一東】