基于3D平臺的智慧教室模型設計與實現

張 燦

（江蘇工程職業技術學院，江蘇南通 226007）

智慧教室的發展基于智慧教育概念，提出所構建的具有智能性的教學教室，智慧教室利用電子等計算機技術加強教室的使用功能性，利用網絡技術等促進課堂的信息交流，加強課堂教學活動，使得教師為學生提供更具有情境性的感知教學環境。智慧教室的建立依靠互聯網計算機交互等技術，并利用聲光電等物理環境的功能控制，來加強教師教學資源的利用與再利用，豐富教室教學功能，為學生提供更好的教育環境。

1 智慧教室使用功能

智慧教室既包括傳統教師所具備的基礎功能，同時又可以為教學活動提供以下功能。

1.1 情景模擬功能

教育改革發展要求教師的教學活動要開展實踐教學，智慧教室的情景模擬功能，為學生提供更為真實化的情景模擬。利用智慧教室的虛擬功能，學生在佩戴VR眼鏡和相關傳感設備后，可以進行實際模擬體驗。具有一定的感知與操作性，使得學生的實踐操作更加靈活更具有特色。通過更為真實的情景模擬，來加強學生對知識內容的記憶以及實踐應用。除此以外，情景模擬功能還可以為學生提供更為豐富的內容演習與實驗操作，加強學生的動手操作能力與思考能力，培養學生創新性。

1.2 課程評價功能

智慧教室由多項計算機技術組成，教師可以通過更為電解的方式對日常教學活動作出評價，利用計算機技術教師對學生日常課業完成情況進行實時檢測，并完成課堂教學中的學生簽到，提交作業與資源上傳等多項教學活動。并將所統計的數據做出更為明確的計算，以更為直觀的形式為教師提供準確的課程評價報告，教師可以根據智慧教室所提出的報告來對教學內容作出自我反思，并對下一階段的課程方案做出相應調整。智慧教室為教學過程提供監控功能，通過可視化監控，對教師學生學習狀況作更為準確的觀測，并及時發現教學環節中存在的問題，使教師可以做更為準確規劃性的教學活動。

1.3 交互功能

智慧教室的交互功能增加了教師與學生之間的溝通方式與溝通頻率，建立家長教師學生三方面的穩定性溝通交流。在日常課堂學習中教師通過資料分享利用交互功能投放到大屏幕中，學生可以利用移動端設備進行數據接收并完成在線交流的功能，智慧教室將為不同組別學生之間與不同學生與教師之間做更為準確性的信息傳遞，教師利用智慧教室的交互功能對學生的學習情況做更為準確性的了解，對不同學生做針對性輔導答疑。智慧教室的開展將學生與教師的交流活動不僅局限于課堂，擴展到課下對學生私下學習問題做更為明確的輔導，并加強與家長之間的溝通交流，構建家庭教育良好氛圍。

1.4 個性化課程功能定制

高校教學課程較為多樣化，智慧教室的建立要滿足不同課程對功能性的需求，做出更具有針對性的功能定制。智慧教室根據不同學科特點以及教師課堂教學方案的差異性，為學習者提供更為個性化的系統。智慧教室的個性化定制不但針對于教師，針對學生也有更多的功能定制。智慧教室會對學生的學習情況做出分析推薦學生更為感興趣和與學生學習習慣更為相符的相關學習資源，并通過系統對學生學習情況作出記錄，教師根據學生對資料的學習情況做出具體分析從而更改教學方案，制定與學生學習更為相符的學習計劃。

2 基于3D平臺的智慧教室模型設計

2.1 智慧教室模型設計理念

智慧教室模型設計的功能性添加要滿足日常教學活動，根據教師教學內容以及學生學習特點，做出更為豐富性的拓展性功能添加。智慧教學的教育理念更符合當下互聯網發展社會，為社會傳輸更多具有高技術型專業人才。智慧教室作為智慧教學的輔助性基礎設施，目前大多數學校都在進行智慧教室的設計申報，在未來教育事業發展中，智慧教室將成為學生與教師教學活動的主要場所，教師通過課程設計使學生參與到更多實踐教學環節中。但在智慧教室的構建過程中因成本較高，很難做到全部普及。通過建立3D智慧教室模型，對智慧教室做更多的功能性模擬，為智慧教室的建立做提前成本預估，在滿足智慧教育功能的基礎上，盡可能節約建造成本。

2.2 智慧教室設計原則

（1）先進性。智慧教室的模型與普通模型具有一定差異性，智慧教室在構建3D模型使在其使用，外觀以及功能上有更為具體的體現，采取較為先進的互聯網技術以及構件材料，構建更具有創新性的教室模型，為智慧教室的構建提供更先進的技術理念。智慧教育概念的提出區別于傳統教學方法，學校智慧教育的發展需要依靠更為先進的教學技術手段，為學生提供更為先進性的知識理念，先進性是智慧教室構建的最鮮明特點，是推動教育事業發展的主要力量。

（2）真實性。智慧教室的3D模型構建按照實際教室建設的實物大小以及尺寸進行制作，模型與實物的尺寸大小相一致，所以具有極度仿真的特點。教室模型的構建以真實性為特點，充分還原教師在教學操作時實際所需要的功能，提高智慧教室模型實用的真實性。

（3）交互性。智慧教室的交互使用，包括教師與學生之間的相互溝通與功能性操作，對于學生與教師可以進行人臉識別，利用設備進行機器監控等功能。智慧教室通過監控器的安裝，加強攝像頭與感應器之間的交互設計，在智慧教室模型設計中要充分展現智慧教室的交互特點，將互動關系做更為明確性展出。

（4）實用性。智慧教室服務于智慧教學活動，為此在建立智慧教室3D模型時，要以滿足教學活動為功能目標，避免因過于復雜性的功能添加而忽略了教學環節最基本的訴求，在智慧性功能的添加基礎上達到教學使用的需求。為此利用智慧教室3D模型對教室所添加的功能做出功能性篩選，確保智慧教室中的模型具有更多實用性，節約智慧教室構建成本。

3 智慧教室3D模型開發

在建立智慧教室3D模型時，以3D軟件為技術基礎來實現模型的基本功能構建。在建立3D模型時，要通過前期功能性調查來做方案設計，不同學校在構建智慧教室時，要根據本學校的發展特點做出更具有針對性的功能添加，避免建造成本的浪費，通過教學的實踐研究對于智慧教室所具備的功能做出更明確的指出。在構建智慧教室時，要更多考慮教室的實際操作性以及構建的科學性合理性，為接下來模型的構建提供更為明確的方向指導。3D模型設計方案構建完成后，要確保在合理性基礎上體現智慧教室發展的創新性功能，在滿足學生學習的功能性需求后，為學生提供更為豐富具有特色的學習教室。智慧教室模型的構建包括基本功能模塊與技術操作模塊，在構建3D模型時將功能性模塊做更為明確劃分，將功能做出劃分有助于更快的構建3D模型，有利于智慧教室模型的進一步研究與開發。智慧教室3D模型的功能添加依靠前期的方案設計在模型構建中進行逐步實現，在設計智慧教室基礎模塊時，所依靠的原則為真實性，盡可能的模擬智慧教室在現實構建中的所有需求，設計標準參考建筑參數，做出更為真實模擬的構建。將智慧教室的3D模型做模塊性劃分構建完成后再按照實際模型進行拼裝，根據智慧教室的實際應用場景，做出進一步距離等相關位置調整。在最終模型構建時，完成智慧教室的交互性功能添加，如學生在進入智慧教室時，利用攝像頭智慧教室做出感應，對學生身份完成驗證。最終做整體模型的動畫渲染，從而完成智慧教室3D模型開發工作。

4 智慧教室3D模型的應用條件

智慧教室3D模型構建一般是為完成功能性操作進行效果模擬以及完成智慧教室的造價估算目的，感官者通過計算機聯機，利用鼠標便可以提前模擬智慧教室的功能，進行微觀模型的參觀與基本功能的模擬，智慧教室3D模型構建完成后，使用者在利用計算機進行查看時，可以不需要安裝3D軟件，同時也可以將模型結構進行拆分研究，及時發現3D模型構建所存在的問題做出更為準確性的調整，從而完成智慧教室的最終建造報價。

5 結語

隨著互聯網技術的不斷成熟，智慧教室的構建也更為完善，可以實現更多教師所期望實現的教學功能。為學生學習提供更為良好的教學環境。智慧教育的教育理念逐漸成熟也將會被學校做更為廣泛的應用。智慧教室的構建并非一味追求先進的技術與智能系統，在此期間要更注重的是對教學環節的服務，智慧教室的建立，如何提高學習效率，更好地完善教學方案，是未來智慧教室發展研究的主要方向，作為高科技載體的教室，將會推動教育事業發展，推動智慧教育理念的發展。