基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧教室設(shè)計(jì)

張菲菲

摘要：智慧教室是學(xué)校信息化建設(shè)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。文章基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的理念，通過(guò)實(shí)踐與理論相結(jié)合，針對(duì)智慧教室設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)框架和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)作了詳細(xì)闡述，旨在通過(guò)智慧教室的設(shè)計(jì)，營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，再度生成可利用資源，真正促進(jìn)教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+ 智慧教室 設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TU-8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2017）05-0132-02

引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”通俗地說(shuō)就是“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”，但這并不是簡(jiǎn)單的兩者相加，而是利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。在此理念下，互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)合云計(jì)算，大數(shù)據(jù)及各種教學(xué)輔助APP，在原先多媒體教室的基礎(chǔ)上，逐漸形成了教室信息化建設(shè)的最新形態(tài)一智慧教室。智慧教室，國(guó)外在2003年開(kāi)始提出，國(guó)內(nèi)自從2008年后開(kāi)始逐漸成為熱門(mén)話(huà)題，同時(shí)在各高校信息化建設(shè)中斬頭露角。目前關(guān)于智慧教室還沒(méi)有形成統(tǒng)一的定義，但是研究者們對(duì)其描述存在的共同點(diǎn)是基于新興技術(shù)構(gòu)建教學(xué)的環(huán)境，促進(jìn)教學(xué)的效果。本文認(rèn)為智慧教室是一個(gè)在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云服務(wù)等新興信息技術(shù)手段，以師生個(gè)性化服務(wù)為核心，形成一個(gè)資源獲取更便捷、師生互動(dòng)更深入、環(huán)境設(shè)備管理更智能、資源可再生利用的學(xué)習(xí)環(huán)境。

一、智慧教室建設(shè)的必要性

多媒體教室是智慧教室的前身，普遍存在于高校教室建設(shè)中，雖然已有的多媒體教室通過(guò)中控將教室內(nèi)的投影、音響、計(jì)算機(jī)變成了一個(gè)整體，但是在實(shí)際管理和操作中有如下問(wèn)題亟待解決。

（一）設(shè)備之間不兼容，中控穩(wěn)定性能較差。由于設(shè)備中控、計(jì)算機(jī)、投影等設(shè)備來(lái)源于不同廠家，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，往往需要轉(zhuǎn)接接口，部分設(shè)備往往由于接口問(wèn)題產(chǎn)生故障。中控模塊間線(xiàn)路交叉，容易產(chǎn)生接觸不良等問(wèn)題，穩(wěn)定性能不近人意。

（二）系統(tǒng)孤立。在軟件上，門(mén)戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)、學(xué)習(xí)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心等必用系統(tǒng)由于接口等原因都被屏蔽在外，多媒體教室成為了智慧校園中的一個(gè)孤島。尤其在“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下，這種孤立顯得更為格格不入。

（三）維護(hù)復(fù)雜，效益較差。由于集成設(shè)備較多，設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)又無(wú)任何提示，靠人工排除，易浪費(fèi)時(shí)間。教室上課時(shí)間段集中，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)需要逐間教室維修，給教室維護(hù)人員帶來(lái)了技術(shù)維護(hù)上和體力上的困難，同時(shí)影響教師上課的正常秩序。

基于上述問(wèn)題，在智慧校園中，在“互聯(lián)網(wǎng)+”理念下，為了擺脫信息孤島帶來(lái)的隔閡，切實(shí)提高教室管理效率和質(zhì)量，創(chuàng)造有利于教學(xué)的環(huán)境一“智慧教室”應(yīng)運(yùn)而生。

二、智慧教室的設(shè)計(jì)原則

智慧教室的總體構(gòu)架設(shè)計(jì)，總體上遵循“總體布局，統(tǒng)一籌劃，易用易拓，共建共享”的指導(dǎo)思想。具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下原則。

（一）設(shè)備按需配，最大利用化。智慧教室往往是在傳統(tǒng)多媒體教室上的改變，所以投影儀、計(jì)算機(jī)、音響等設(shè)備都是齊全的，這些設(shè)備的性能如果良好，在建設(shè)智慧教室的時(shí)候可以再度利用。對(duì)于實(shí)物展臺(tái)等在特殊課程中才需要的設(shè)備，智慧教室可以不一定都需添加，因?yàn)樵O(shè)備越多，線(xiàn)路越復(fù)雜，在檢測(cè)維修過(guò)程中會(huì)增加難度。

（二）操作易簡(jiǎn)化，安全有保障。對(duì)于教師而言，一鍵式啟動(dòng)或是一卡通式啟動(dòng)是最為快捷的，但是對(duì)于有些功能，如上傳資源等涉及版權(quán)保護(hù)時(shí)仍需要進(jìn)行密碼認(rèn)證，防止在卡遺失時(shí)，不合理的資源被上傳至互聯(lián)網(wǎng)，產(chǎn)生負(fù)面影響。

（三）自檢批量化，維護(hù)應(yīng)陜捷。針對(duì)智慧教室多，上課時(shí)間集中等問(wèn)題，整體布局時(shí)中央處理器需要提供批量自動(dòng)檢測(cè)的功能，對(duì)于檢測(cè)未能通過(guò)的設(shè)備，有一定的提示，以方便快捷維護(hù)。

（四）資源可再生，保真又全面。智慧教室形成的課程錄像資源、交互資源都是寶貴資源，保真及全面地保存資源，將數(shù)據(jù)通過(guò)一定的方式可以發(fā)布或剪輯，促使資源的再生可利用。

（五）環(huán)境和諧化，布局需合理。環(huán)境布局從溫濕度、亮度等角度多方位考慮，各種設(shè)備及課桌椅布局應(yīng)合理。

（六）共性為基礎(chǔ)，兼顧個(gè)性化。共性是指大多數(shù)師生需要用到的教室服務(wù)項(xiàng)目，個(gè)性化則針對(duì)每個(gè)教師的不同需求。

三、智慧教室的具體設(shè)計(jì)

智慧教室的設(shè)計(jì)主要包含了以下幾個(gè)方面：智慧教室網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，智慧教室內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，智慧教室軟件框架設(shè)計(jì)。

（一）智慧教室網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)是智慧教室建立的基礎(chǔ)，因其需要在網(wǎng)絡(luò)上獲取各種教學(xué)資源，同時(shí)需要將在智慧教室使用過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)發(fā)送至學(xué)習(xí)中心、數(shù)據(jù)中心，所以需要千兆光纖甚至萬(wàn)兆網(wǎng)鏈路，且專(zhuān)線(xiàn)專(zhuān)用。為了避免大量的數(shù)據(jù)進(jìn)發(fā)通過(guò)智慧教室中心控制器產(chǎn)生擁堵，設(shè)立樓層服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn)。智慧教室集成控制端各模塊間與信號(hào)連接線(xiàn)采用即插即用方式，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)容易檢修和更換。

（二）智慧教室內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)框架及注意細(xì)節(jié)

智慧教室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)需舒適合理、功能強(qiáng)大：空間色彩搭配合理且賦予主體化和個(gè)性化，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，溫濕度自動(dòng)調(diào)節(jié)，移動(dòng)式學(xué)習(xí)環(huán)境，變焦式鏡頭等。具體框架設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖1）。

在具體設(shè)計(jì)實(shí)施過(guò)程中，我們需要注意以下細(xì)節(jié)。

1.教室空間及色彩。智慧教室的教室空間不宜過(guò)大，也不宜過(guò)小，根據(jù)傳播理論，最佳如果投影幕布是100寸、4：3比例，最佳視覺(jué)距離應(yīng)該在7.5m-10m之間，結(jié)合實(shí)際課程體驗(yàn)情況，教室最好能夠容納6-7排（或者2-3桌多邊形討論桌為宜）。教室過(guò)長(zhǎng)，后排同學(xué)看不清投影，過(guò)短，前排同學(xué)視覺(jué)角度不合理。根據(jù)色彩的心理效應(yīng)，可以考慮建設(shè)不同主題顏色教室（主要是教室墻面），如藍(lán)色可以促進(jìn)思維活躍，綠色能緩解焦慮并自律，藍(lán)色幫助知覺(jué)判斷。教室周邊需要用吸音裝置，教室地板適宜用吸音地板，不宜采用木地板或者瓷磚類(lèi)地板，顏色上采用光亮顏色，以達(dá)到提高室內(nèi)亮度的效果。endprint

2.教室講臺(tái)及桌椅布置。教室講臺(tái)不宜有底座，高起的底座讓師生的交流容易產(chǎn)生距離感，講臺(tái)靠近學(xué)生面不宜有擋板。學(xué)生座椅根據(jù)合作學(xué)習(xí)和空間設(shè)計(jì)理論，適宜活動(dòng)型，不同的課程可自由搭配成小組圓桌或大圓桌等不同形狀。

3.攝像頭、投影儀、補(bǔ)光面板的布局。投影儀不宜布置在光線(xiàn)較強(qiáng)處，如窗邊等。攝像頭的高度根據(jù)教室長(zhǎng)度決定，如教室較長(zhǎng)，攝像頭稍高于平均人身高即可，如教室太短，攝像頭宜比教室較長(zhǎng)者低些，否則錄課時(shí)畫(huà)面易形成俯視效果。補(bǔ)光面板的位置不應(yīng)對(duì)著攝像頭，燈光等光線(xiàn)下易形成光暈，且以磨砂狀玻璃覆面讓光線(xiàn)更為柔和。

4.文化氛圍的設(shè)計(jì)。教室邊墻可懸掛或者墻畫(huà)名人格言警局。教室角落可以設(shè)計(jì)書(shū)架、綠色植物架，增加教室的柔和氛圍。教室的墻面不一定是白墻，可以是一面展示柜，也可以是一面涂鴉。

5.音響設(shè)備。高靈敏吊麥?zhǔn)绞耙粼O(shè)備可以解脫師生的手，但是由于拾音具有指向性，在設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)不同的方向進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要針對(duì)教師，學(xué)生方向也要兼顧。但是由于其敏感性，在指向時(shí)需要避開(kāi)投影儀等風(fēng)扇設(shè)備，以免引起噪音和囂叫。

（三）軟件設(shè)計(jì)框架及注意細(xì)節(jié)

為了更好地為師生提供便捷全面的應(yīng)用服務(wù)，需要發(fā)揮硬件設(shè)施的作用，切實(shí)地促進(jìn)教學(xué)效果和質(zhì)量，智慧教室的軟件環(huán)境布置也是舉足輕重。事實(shí)上，目前關(guān)于軟件的合理應(yīng)用更受到師生的關(guān)注。智慧教室的軟件環(huán)境是建立在統(tǒng)一認(rèn)證的基礎(chǔ)上的，對(duì)各個(gè)不同的模塊系統(tǒng)做了接口處理，具體（見(jiàn)圖2）。

1.統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)和桌面系統(tǒng)。目前各高校都是用統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)，不僅打通了不同模塊間的屏障，給師生帶來(lái)了便利，也節(jié)省了不同模塊間的重復(fù)功能開(kāi)發(fā)。統(tǒng)一認(rèn)證在智慧教室里的憑證主要是通過(guò)一卡通實(shí)現(xiàn)。通過(guò)一卡通激活統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)，自動(dòng)開(kāi)啟設(shè)備電源和云端桌面（私有界面）。云端桌面或私有桌面是為了兼顧管理和個(gè)性的需求，云端桌面是針對(duì)面向?qū)ο蟮墓残攒浖?，如辦公軟件、上網(wǎng)軟件等，私有桌面則針對(duì)不同課程所需不同的軟件，如社會(huì)學(xué)等需要統(tǒng)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)類(lèi)課程需要CAD等，教師可自定義軟件和桌面風(fēng)格，平時(shí)課程所需課件也將在私有桌面對(duì)應(yīng)的空間存儲(chǔ)。

2.教學(xué)輔助APP。目前關(guān)于利用鏈接APP來(lái)活躍課程提高教學(xué)質(zhì)量已經(jīng)成為智慧教室的主要話(huà)題之一。如APP中的簽到系統(tǒng)功能，可以極大地節(jié)省課程點(diǎn)名時(shí)間；現(xiàn)場(chǎng)課程作業(yè)（主要針對(duì)選擇題）可以實(shí)現(xiàn)回答和統(tǒng)計(jì)；彈幕可以讓學(xué)生暢所欲言，有利地?cái)U(kuò)散了學(xué)生的思維和接觸面。直播功能可以讓其他師生進(jìn)行實(shí)時(shí)觀摩和學(xué)習(xí)，促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的擴(kuò)散。

3.教務(wù)管理系統(tǒng)。課程的課號(hào)、學(xué)生選課情況等參數(shù)都需要從教務(wù)系統(tǒng)中推送過(guò)來(lái)。通過(guò)上述的APP功能，借助智慧教室接口，將學(xué)生簽到、課堂小測(cè)驗(yàn)成績(jī)等信息實(shí)時(shí)地發(fā)送到教務(wù)管理系統(tǒng)，作為平時(shí)成績(jī)。

4.學(xué)習(xí)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)系統(tǒng)是學(xué)生課下學(xué)習(xí)的主要平臺(tái)，學(xué)習(xí)資源、討論、答疑、作業(yè)等都詳細(xì)記錄在案。智慧教室將學(xué)習(xí)系統(tǒng)無(wú)縫鏈接，可以讓教師自在地上傳、下載學(xué)習(xí)資源，對(duì)于作業(yè)點(diǎn)評(píng)等需要在課堂上做案例講述的內(nèi)容可以方便快捷地調(diào)用。

5.錄播系統(tǒng)。錄播系統(tǒng)在智慧教室中不僅是記錄師生的課堂情況，更為重要的是作為學(xué)習(xí)資源的產(chǎn)生。課后，智慧教室在詢(xún)問(wèn)教師是否上傳錄播課程后，自動(dòng)將課程上傳至學(xué)習(xí)系統(tǒng)，作為學(xué)生學(xué)習(xí)資源，教師也可以對(duì)課程錄播內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的分割或剪輯，實(shí)現(xiàn)清晰有效地管理學(xué)習(xí)資源。

6.數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心主要來(lái)源是圖書(shū)信息服務(wù)中心，根據(jù)課程為師生推送圖書(shū)期刊等資料，同時(shí)也開(kāi)辟一定空間為教師提供個(gè)人存儲(chǔ)空間，可存儲(chǔ)私有桌面、文件教案及課程錄像等。

7.遠(yuǎn)程控制中心。遠(yuǎn)程控制中心是控制眾多智慧教室的大腦，不僅可以可視化地看到各教室的實(shí)際情況，還可以自動(dòng)檢測(cè)各教室的設(shè)備情況，在一卡通激活電源觸發(fā)桌面系統(tǒng)的同時(shí)，控制中心接收教室設(shè)備運(yùn)行情況，如有故障，則通過(guò)不同顏色的指示燈情況，可快速地判斷設(shè)備問(wèn)題，為故障檢修提供引導(dǎo)信息。

結(jié)語(yǔ)

智慧教室的建設(shè)不僅是考察校園信息化建設(shè)的重要指標(biāo)，它更在實(shí)際中改變了傳統(tǒng)意義的教室，讓學(xué)習(xí)氛圍更輕松愉悅，教師可以靈活地運(yùn)用各種教學(xué)方式，手段促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和效益。而且隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的進(jìn)一步深入，智慧教室必將結(jié)合更多的新型技術(shù)和設(shè)備，如3D打印技術(shù)，虛擬技術(shù)等進(jìn)而深化改革成新型的未來(lái)教室。endprint