薛宗瓏+王志獻(xiàn)+葉紅+薛瑞

摘 要 簡(jiǎn)要介紹智慧教室的設(shè)計(jì)理念、功能效果、教學(xué)模式和在推動(dòng)教育信息化中的作用，介紹構(gòu)建智慧教室的多視窗演示系統(tǒng)、全自動(dòng)錄播系統(tǒng)、智能視頻會(huì)議系統(tǒng)、智能教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備的功能、技術(shù)指標(biāo)及在教學(xué)中的作用。

關(guān)鍵詞 智慧教室；教育信息化；多視窗演示系統(tǒng)；全自動(dòng)錄播系統(tǒng)；智能視頻會(huì)議系統(tǒng)；智能教學(xué)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2017）12-0040-03

1 前言

智慧教室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來(lái)新的機(jī)遇。隨著我國(guó)教育裝備行業(yè)的飛速發(fā)展，以及現(xiàn)代化信息化教學(xué)的需要，未來(lái)的教學(xué)環(huán)境必然要求更為生動(dòng)形象的教學(xué)效果，以滿足更高效的教學(xué)要求。黨的十八大報(bào)告關(guān)于教育方面提出的方針包括：全面實(shí)施素質(zhì)教育，深化教育領(lǐng)域綜合改革；著力提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神；辦好學(xué)前教育，均衡發(fā)展九年義務(wù)教

育；完善終身教育體系，建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)；大力促進(jìn)教育公平，支持特殊教育。在這樣的改革背景下，教育信息化、信息技術(shù)輔助教學(xué)被越來(lái)越多的教育專家、行業(yè)團(tuán)體以及公司所重視。

目前的課堂教育信息化還僅停留在初級(jí)的內(nèi)容展示階段，各學(xué)校教師雖也使用和接觸過(guò)很多信息化的教學(xué)工具，但現(xiàn)有課堂中還是多以教師為主導(dǎo)，采用電腦固定播放課件PPT或采用電子白板進(jìn)行信息展示。學(xué)生和教師之間沒(méi)有一個(gè)便捷的溝通交流的工具，仍處于一種教師講、學(xué)生聽(tīng)的單向教學(xué)模式，在課堂中仍然有一些核心的、重要的教學(xué)問(wèn)題是傳統(tǒng)課堂無(wú)法突破和解決的。使用現(xiàn)代信息技術(shù)支持下的智慧教室，可以幫助課堂教學(xué)更好地實(shí)現(xiàn)師生之間的雙向溝通、探索；結(jié)合線上、線下的教學(xué)平臺(tái)應(yīng)用，可以幫助學(xué)生更好地在家中進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，構(gòu)成新型的教學(xué)模式。

2 智慧教室的功能

智慧教室設(shè)備系統(tǒng)能夠運(yùn)用傳感器、射頻識(shí)別（RFID）、多屏顯示、自動(dòng)錄播等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知任何需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過(guò)可能的網(wǎng)絡(luò)（如基于Wi-Fi的無(wú)線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信、電信網(wǎng)等）接入方式，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智慧化識(shí)別、交互、跟蹤、監(jiān)控和管理。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那就可以搭建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，既可以用于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究，也方便教師開(kāi)展科學(xué)研究。在學(xué)校現(xiàn)有教室和設(shè)備的基礎(chǔ)上打造一批信息化智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教師在教學(xué)過(guò)程中更好地利用已有資源進(jìn)行展示講解，師生在教與學(xué)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多種形式、多種內(nèi)容的互動(dòng)。

云處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互動(dòng)聽(tīng)課及課后復(fù)習(xí)回看等功

能；在學(xué)校校園內(nèi)部建設(shè)專屬的私有云平臺(tái)，更好地利用現(xiàn)有教學(xué)資源，并將每一堂互動(dòng)課制作成優(yōu)質(zhì)資源進(jìn)行利用。實(shí)現(xiàn)學(xué)生通過(guò)校園平臺(tái)進(jìn)行自主式學(xué)習(xí)，教師、學(xué)校管理者利用平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)分析，提高教學(xué)業(yè)務(wù)能力等功能。

如今的教育領(lǐng)域中存在這樣的現(xiàn)象，大多數(shù)學(xué)校在注重教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，忽略了教學(xué)中學(xué)生與教師之間互動(dòng)溝通能力的激發(fā)。在推動(dòng)教育信息化建設(shè)過(guò)程中，校園的電子設(shè)備不斷更新?lián)Q代，而可視化設(shè)備也越來(lái)越多，怎樣去調(diào)動(dòng)學(xué)生與教師身邊的資源，怎樣去激發(fā)學(xué)生與教師的互動(dòng)溝通能力，是學(xué)校亟待解決的問(wèn)題。這些問(wèn)題的根源在于課堂中最缺乏的是關(guān)注度和注意力，能夠讓學(xué)生對(duì)教師講課感興趣，能夠有參與的意識(shí)，才是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛力的根本，推動(dòng)以教師為中心的教學(xué)模式，向以學(xué)生為中心的探究教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。

3 智慧教室的相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成

多視窗演示系統(tǒng) 以多種布局輕松管理并顯示實(shí)時(shí)視頻、PC內(nèi)容和網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)更智能的演示和交互式討論。多視窗演示系統(tǒng)是一種突破性的演示解決方案，它允許用戶訪問(wèn)豐富的多媒體資源，以創(chuàng)造更精彩的交互式演示和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。可對(duì)多種類型的內(nèi)容進(jìn)行管理，其中包括實(shí)時(shí)視頻、PowerPoint、網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容、靜止圖像和視頻。這些內(nèi)容可采用多種布局在4K分辨率電視/投影機(jī)屏幕或帶融合投影的雙倍尺寸高清分辨率屏幕上顯示，最多可以同時(shí)播放五個(gè)全高清（1920×1080）視頻。通過(guò)無(wú)線鼠標(biāo)（如Air Mouse）以及Android或iOS平板設(shè)備進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)直觀操作。

演示解決方案可提供對(duì)多個(gè)內(nèi)容源的控制，用戶可采用多種布局輕松管理并顯示實(shí)時(shí)視頻、演示幻燈片、網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容、靜止圖像和視頻，使企業(yè)會(huì)議、高校講學(xué)或大型活動(dòng)生動(dòng)逼真。靈活的圖像布局，該系統(tǒng)提供適用4K電視/投影機(jī)屏幕和雙倍尺寸投影機(jī)屏幕的多種預(yù)裝布局模板?？墒褂枚嗯_(tái)具備融合技術(shù)的投影機(jī)顯示高達(dá)3552×1200的大屏幕分辨率。易于操作，可使用Air Mouse或平板電腦，非常簡(jiǎn)單地管理多個(gè)內(nèi)容和實(shí)時(shí)視頻信號(hào)。

全自動(dòng)錄播系統(tǒng) 隨著信息技術(shù)的發(fā)展，錄播系統(tǒng)在現(xiàn)代教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，已越來(lái)越多地成為教育教學(xué)單位用來(lái)改善教育模式、改進(jìn)教學(xué)培訓(xùn)技術(shù)、提高教學(xué)培訓(xùn)質(zhì)量的主要手段和必備措施。學(xué)校在已經(jīng)擁有專業(yè)視頻、音頻技術(shù)人員和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基礎(chǔ)上，只需非常少量的投資，即可發(fā)揮人員、技術(shù)和設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，使大批電教設(shè)備仍可在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)揮作用，很好地解決了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代如何使原電教設(shè)備充分利用的瓶頸問(wèn)題，輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上直播、實(shí)錄、點(diǎn)播和課程網(wǎng)絡(luò)化，給網(wǎng)絡(luò)課程庫(kù)建設(shè)帶來(lái)巨大的方便。因此，建立一套現(xiàn)代的多媒體錄播系統(tǒng)，對(duì)于培養(yǎng)高素質(zhì)、高教學(xué)技能的學(xué)生有著重要的作用，使學(xué)生在受教育過(guò)程中將主觀與客觀有效結(jié)合，并在科學(xué)的教學(xué)模式中充分發(fā)揮受教育者立體思維的積極作用，從而將傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)與現(xiàn)代信息教學(xué)方法有機(jī)結(jié)合，提高整體教學(xué)水平，使之更好地適應(yīng)正在到來(lái)的信息化社會(huì)對(duì)于教育發(fā)展的新要求。

系統(tǒng)中采用專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)節(jié)目制作平臺(tái)，為課程制作提供豐富的效果。配備四臺(tái)SRG系列高清云臺(tái)攝像機(jī)，具備30倍光學(xué)變焦及超大廣角；設(shè)置的四個(gè)攝像機(jī)機(jī)位，分別拍攝教師全景、教師近景、學(xué)生全景和學(xué)生近景；同時(shí)設(shè)計(jì)接入計(jì)算機(jī)課件畫(huà)面。DWZ系列音頻話筒則可收錄教師和學(xué)生多路音軌，并提供強(qiáng)大的抗嘯叫能力。具備自動(dòng)錄播控制主機(jī)，實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)自動(dòng)跟蹤、自動(dòng)導(dǎo)播切換等功能，不需要專業(yè)技術(shù)人員的參與，即可完成視頻課程的錄制。

系統(tǒng)有著眾多的功能：一個(gè)高質(zhì)量的視頻切換器，具有廣播級(jí)的10 bit視頻處理能力，六路視頻輸入（支持HD/SD SDI，HDMI，模擬復(fù)合和RGB信號(hào)），五路輸出；一個(gè)音頻混音器，具有48 kHz/24 bit音頻處理能力，六通道音頻輸入，二通道輸出；一個(gè)文本和字幕生成器，支持包括簡(jiǎn)體中文在內(nèi)的十種語(yǔ)言，可根據(jù)需要為視頻添加字幕；一個(gè)寬大的液晶顯示屏，可顯示每路輸入信號(hào)源的視頻和PGM/PVW輸出的視頻；一個(gè)遠(yuǎn)程的攝像機(jī)控制器，使用VISCA協(xié)議控制BRC系列云臺(tái)攝像機(jī)的變焦、聚焦、光圈、平移和俯仰；一臺(tái)錄像機(jī)，可直接錄制PGM輸出或AUX輸出長(zhǎng)達(dá)十小時(shí)，錄制的文件格式為MXF；一個(gè)流媒體編碼器，可在學(xué)校局域網(wǎng)中進(jìn)行課堂教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)直播，流媒體協(xié)議是RTMP，流媒體文件格式是現(xiàn)今網(wǎng)上最流行的Flash，壓縮編碼格式是H.264/AAC；SRG-301SE全高清云臺(tái)攝像機(jī)，該攝像機(jī)可同時(shí)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)連接和3G-SDI以H.264及清晰AAC數(shù)字音頻的形式流傳輸全高清（1080/60p）視頻。

智能視頻會(huì)議系統(tǒng) 智能視頻會(huì)議系統(tǒng)中，大型觸摸屏代替了傳統(tǒng)的白板和投影機(jī)，與會(huì)者不再需要通過(guò)插拔視頻信號(hào)線來(lái)切換顯示，通過(guò)簡(jiǎn)單登錄、無(wú)線投影，會(huì)議室大屏可以同時(shí)顯示多個(gè)與會(huì)者的終端設(shè)備和即時(shí)操作這些終端。同時(shí)，在顯示的會(huì)議室大屏中，多個(gè)與會(huì)者終端之間還可以進(jìn)行即時(shí)互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)文件匯總顯示、即時(shí)分享、實(shí)時(shí)對(duì)比等諸多功能。多人多終端，終端無(wú)線化，多終端間即時(shí)分享和互動(dòng)，就是智能視頻會(huì)議系統(tǒng)所推崇和秉承的核心理念。

智能教學(xué)系統(tǒng) 推出集互動(dòng)教學(xué)、課堂錄播、在線教育于一體的云端未來(lái)智慧教學(xué)解決方案，幫助師生擺脫傳統(tǒng)束縛，深度激發(fā)教與學(xué)的潛力。課件瀏覽、同步跟隨、隨堂測(cè)驗(yàn)與統(tǒng)計(jì)分析、互動(dòng)提問(wèn)、課堂管理，常規(guī)的互動(dòng)教學(xué)功能全面具備，極大減輕教師負(fù)擔(dān)：將教師辦公、備課、講解、板書(shū)、互動(dòng)五大常用功能與需求全部集成在一個(gè)硬件設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，無(wú)須操作切換多個(gè)設(shè)備。激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，深化知識(shí)理解：開(kāi)創(chuàng)了一系列以互動(dòng)、協(xié)作、分組為特色的教學(xué)場(chǎng)景。簡(jiǎn)單易用，不增加學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)：極簡(jiǎn)、友好的UI/UE設(shè)計(jì)，區(qū)別于其他所有同類系統(tǒng)，無(wú)須過(guò)多學(xué)習(xí)即可上手使用。硬件選擇面廣，深度挖潛現(xiàn)有設(shè)備：完美兼容所有主流品牌的電子白板、交互平板，所有主流操作系統(tǒng)的電腦、平板、手機(jī)，甚至通過(guò)微信參與，幾乎兼容所有硬件。超強(qiáng)的多媒體廣播能力，確保課堂穩(wěn)定流暢。

4 結(jié)語(yǔ)

社會(huì)形態(tài)的變化、技術(shù)的發(fā)展、生活方式的改變、學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展等因素，都使得傳統(tǒng)的教育方式已經(jīng)逐步不能適應(yīng)現(xiàn)實(shí)社會(huì)的需求；加上來(lái)自國(guó)外尤其發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)教育理念和教學(xué)模式的影響，促使中國(guó)進(jìn)行一場(chǎng)自上而下的現(xiàn)代化教育改革。改革的第一個(gè)重點(diǎn)就是課堂教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變：從以往以教師為中心的教學(xué)模式向以學(xué)生為中心的模式進(jìn)行轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)采用以“學(xué)生為主體、教師為主

導(dǎo)”的探索、協(xié)助式的學(xué)習(xí)方法；另一個(gè)重點(diǎn)是教育觀念的轉(zhuǎn)變，將以往以課堂教學(xué)為主的觀念向課堂內(nèi)、課堂外學(xué)習(xí)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。課堂教學(xué)不再是以教師講授為主、學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)課的形式，應(yīng)該更加重視在教和學(xué)的過(guò)程中師生之間雙向、平等溝通，滿足共同探索的需求；互動(dòng)教學(xué)決不能僅僅停留于教學(xué)多媒體、人機(jī)交互等信息展現(xiàn)、傳播形式層面之上，而應(yīng)該通過(guò)信息技術(shù)的輔助，實(shí)現(xiàn)人與人之間如何更好地進(jìn)行雙向溝通上；在信息化逐漸進(jìn)入學(xué)校、課堂的同時(shí)，如何更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備、系統(tǒng)的管理，如何更高效率地利用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，將成為今后教育信息化考慮的重點(diǎn)。未來(lái)的教育信息化不單單是靠最先進(jìn)的設(shè)備、最復(fù)雜的系統(tǒng)，而是要將學(xué)?，F(xiàn)有的教學(xué)設(shè)備更好地利用起來(lái)，要將現(xiàn)有的系統(tǒng)、現(xiàn)有的資源更好地進(jìn)行融合。