智能化與信息化教室系統的設計

張海浩,黃志強,高佳語

(黑龍江生態工程職業學院,哈爾濱 150025)

智慧教室是教育信息化的關鍵載體,其電器的智能化管理和使用效率受到廣泛關注。傳統教室的電器控制系統多采用有線連接,布線復雜,維護困難,且系統獨立運行,存在資源浪費和信息孤島的現象。為解決這些問題,基于超寬帶技術,設計如下智慧教室電器控制系統方案。

1 系統架構

智慧教室系統架構如圖1所示。

圖1 智慧教室系統架構Fig.1 Intelligent classroom system architecture

1)控制機房?？刂茩C房是智慧教室系統的心臟,負責管理和控制整個教室的設備。要在控制機房部署各個系統的服務器,如智慧校園平臺服務器、互動錄播服務器、“物聯管控+廣播系統”服務器及電子班牌系統服務器,實現統一管控、統一部署、統一供電等。

2)普通教室。該教室以滿足日常教學需求為主,設計智慧黑板系統、智能多媒體系統、教室照明系統等,統一管控教室多媒體設備的系統電源,實現一鍵上下課。系統內置的中控模塊能夠實現教室環境的自動控制,包括窗簾、空調等,同時配置無線話筒,實現教師移動授課發言。

3)互動錄播教室。該教室能滿足教學過程中的互動需求,相應配置云控教室終端內置音頻切換模塊、視頻切換模塊、紅外學習及發射模塊、設備電源管理模塊、功放模塊、2.4G無線模塊、網絡廣播模塊、控制接口模塊,捕捉教學過程中的互動信息,實現師生互動與教學反饋。詳見圖2。

圖2 互動錄播教室系統架構Fig.2 Interactive recording and broadcasting classroom system architecture

4)精品錄播教室。課程錄制支持手動導播、自動導播等多種錄制方式,教師可靈活選擇,同時支持添加片頭、視頻標簽、學校標語等功能,方便教師簡單編輯視頻。師生的全景畫面和特寫畫面、學生起立回答問題的畫面及教師課上走動的畫面均可自動跟蹤并錄制,從而實現互動教學。具體的設計系統包括智慧黑板系統、互動錄播系統、智能多媒體系統、健康照明系統等。

5)階梯教室。該教室的設計注重空間利用和聲音傳播效果,采用階梯式座位布局能夠提高空間利用率,安裝吸音材料降低噪音干擾,提高聲音傳播效果,采用智能照明系統能夠根據教室內的光線強度自動調節亮度。具體的系統設計包括LED顯示系統、智能多媒體系統、教室擴聲系統、語音轉寫系統、教室照明系統等。

6)普通會議室。根據會場實際使用環境設計交互智能平板,主要用于顯示信號源的文字、圖片、視頻畫面等信號,視頻接口可隨時接入電腦、攝像頭、DVD、視頻終端等信號源,這些信號源通過顯示設備呈現出來。具體的設計系統包括顯示系統、音頻擴聲系統、全數字討論系統、集成會議預約系統,方便參會者預約會議室和設備,促進彼此間的交流討論。

7)校園公共區域。設計區域為教學樓教室、教學樓公共走廊、綜合樓、實驗樓、宿舍、食堂、操場等,用于日常校園廣播、定時打鈴、應急廣播等。詳見圖3。

圖3 校園公共區域系統架構Fig.3 Campus public area system architecture

2 系統功能

2.1 云控教室系統

該系統是支持多教室設備控制及廣播控制管理的網絡集控系統(詳見圖4),以集控為主線、以滿足業務管理需求為目標,改變教室設備的傳統控制模式,構建全面的、協同的綜合教室集控管理平臺,提高學校內部的設備管理效率,達到高效、節能、便捷的目的。

圖4 云控教室系統Fig.4 Cloud-controlled classroom system

2.2 場室管理系統

該系統以考勤管理、信息發布及家?；ヂ摓橹黧w,集云平臺、網絡數據實時通信技術、智能控制技術、信息發布管理技術為一體,具有學校信息、學校通知、校園資訊、活動日程、校園風采、校園榮譽墻、班級信息、班級課表、班級通知、班級相冊、日常任務、班級榮譽、天氣情況等多種功能。詳見圖5。

圖5 場室管理系統Fig.5 Field room management system

2.3 信息發布系統

學校的日常宣傳與教學過程中有大量信息在校內傳遞,如知識、教學信息、課程信息、教學管理信息等。信息發布系統在不同的場合面向不同的受眾,在不同的時間展示不同的內容。面對不同年級學生主要為課程安排、先進事跡、優秀學生評選、教學成果、緊急通知、名言警句等內容的發布,實現有針對性的信息傳播。面對教職工需發布管理信息、會議信息、優秀教師評選、工作動態及日常生活信息等內容。詳見圖6。

圖6 信息發布系統Fig.6 Information distribution system

2.4 公共廣播系統

數字IP網絡廣播利用網絡通信TCP/IP協議的優點并基于LAN/WAN網絡進行建設,安裝時無需單獨布線?；贗P網絡的節目傳送解決了傳統廣播系統線路功率損耗、節目單一、控制方式落后、廣播信號傳播單向性等問題。結合人性化的操作硬件,組成了純數字傳輸的遠程數字IP廣播系統。詳見圖7。

圖7 公共廣播系統Fig.7 Public address system

3 結論

遵循實用性、先進性、可靠性、開放性、兼容性等原則,以實現系統功能強大、安全穩定、操作簡便、易于維護管理為目標,智慧教室控制系統升級了IP網絡廣播、操場擴聲、報告廳會議擴聲等功能。依托“課堂錄播系統+互動教學+資源管理應用”的形式,打造集教育視頻資源采集、制作、管理、應用、分享為一體的完整應用模式,形成共建共享、特色鮮明的優質數字教育資源,能推動信息技術與教育技術的深度融合,促進教學質量提升。從實用性方面來看,要充分考慮各類教學場景的需求,保證各種教學活動的開展。從先進性方面來看,要采用先進的數字廣播和擴聲技術,實現聲音和圖像的高質量傳輸,提升教學效果。從可靠性方面來看,要采用穩定可靠的技術和設備,確保系統在各種環境下都能正常運行。從開放性方面來看,要便于與其他系統進行集成和互聯,為學校提供統一的信息平臺。在兼容性方面來看,要兼容不同類型的設備和軟件,滿足學校多樣化的教學需求。智能化與信息化的教室系統設計有助于推動教育信息化建設,促進教育現代化發展,讓教與學更輕松、更快樂、更有效。