劉剛

摘要：隨著教育信息化工作的深入推進(jìn)，中小學(xué)信息化建設(shè)正在由數(shù)字校園向智慧校園進(jìn)化。本文詳細(xì)闡述了智慧化新型多功能教室可以基于智慧校園軟硬件環(huán)境，充分利用建設(shè)資金和場地，聚合智慧課堂、智能錄播及遠(yuǎn)程互動教學(xué)、學(xué)生電視臺及校園網(wǎng)絡(luò)電視等多種資源和平臺，豐富學(xué)校智慧校園教育教學(xué)實(shí)踐和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智慧校園；多功能教室；智慧課堂；智能錄播；遠(yuǎn)程互動教學(xué)

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）15/16-0099-03

自1995年接入互聯(lián)網(wǎng)至今，我國教育信息化依托信息技術(shù)、通信技術(shù)、教育學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)傳輸速度、信息加工效率、教學(xué)媒體和課程形式、學(xué)習(xí)交流方式、技術(shù)與教育教學(xué)深度融合等方面取得了革命性的進(jìn)步。[1]國務(wù)院副總理劉延?xùn)|在第二次全國教育信息化工作電視電話會議上總結(jié)了第一次全國教育信息化工作會議以來取得的成績和經(jīng)驗，提出以教育信息化全面推動教育現(xiàn)代化。[2]日新月異的教育信息化軟硬件環(huán)境的形成、發(fā)展和應(yīng)用必然引領(lǐng)教育形態(tài)發(fā)生變革，走向智慧教育。智慧教育是高度信息化支持下的教育新形態(tài)。基于互聯(lián)網(wǎng)+教育、智慧城市等軟硬件環(huán)境，當(dāng)前中小學(xué)尤其是西部中小學(xué)正在進(jìn)行大規(guī)模的由數(shù)字校園向智慧校園進(jìn)化的建設(shè)。

智慧化的多功能教室是學(xué)校教育教學(xué)、特色課程、校際交流的重要場所，對其進(jìn)行科學(xué)、合理、規(guī)范、實(shí)用的設(shè)計、建設(shè)，能極大地推進(jìn)學(xué)校教育信息化向教育智慧化發(fā)展，充分彰顯學(xué)校辦學(xué)特色，提升學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)師生健康、快樂、個性地發(fā)展。

通常的多功能教室單點(diǎn)軟硬件環(huán)境和使用功能較為單一，學(xué)校需要集中大量資金和場所進(jìn)行相應(yīng)多功能室的建設(shè)布局，這樣既不利于資金和場地的利用，又提高了管理維護(hù)成本?；诖?，我們提出了在中小學(xué)建設(shè)智慧化的新型多功能教室，以豐富和發(fā)展智慧校園和智慧教育平臺。

中小學(xué)新型多功能教室建設(shè)功能需求

以往，中小學(xué)多是根據(jù)各自辦學(xué)規(guī)模和應(yīng)用需求，主要針對示范課展示、學(xué)術(shù)報告、精品課程錄制、反轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、遠(yuǎn)程互動教學(xué)、學(xué)生電視臺等用途，建設(shè)數(shù)額不等的相對獨(dú)立的功能教室。這種模式的優(yōu)勢在于，多功能教室用途相對獨(dú)立，可以同時滿足較大規(guī)模的教育教學(xué)活動；其缺點(diǎn)在于有限的預(yù)算資金分散，教室環(huán)境裝修、軟硬件系統(tǒng)無法達(dá)到較高品質(zhì)，應(yīng)用效果體驗和教室壽命周期均打折扣，造成無形中的浪費(fèi)。

隨著教育信息化向智慧教育的深入推進(jìn)，我們建議中小學(xué)在建設(shè)智慧校園時，可以在滿足基本的多功能教室和智慧教室數(shù)量的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)?，F(xiàn)狀，充分整合資源，從物聯(lián)網(wǎng)教室軟硬件環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、智慧課堂、智能錄播及遠(yuǎn)程互動教學(xué)、學(xué)生電視臺及校園網(wǎng)絡(luò)電視等方面建設(shè)適用的、智慧化的、新型的多功能教室。

中小學(xué)智慧新型多功能教室建設(shè)子系統(tǒng)

1.物聯(lián)網(wǎng)教室軟硬件環(huán)境

根據(jù)城市普通中小學(xué)校舍建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，多功能教室可以選用面積在120平方米以上的專用教室或者兩間平層相連的普通教室進(jìn)行部署，其大致的功能分區(qū)如下圖所示。

多媒體教學(xué)設(shè)備、照明、空調(diào)、換氣、考勤等聲、光、電等軟硬件基礎(chǔ)建設(shè)可以參考智慧校園建設(shè)指南中的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)教室的集約化、智能化管理和應(yīng)用。智慧教室又稱為智能教室或未來教室，集成了廣泛應(yīng)用的高科技軟硬件環(huán)境設(shè)備。[3]物聯(lián)網(wǎng)主要由RFID、中間件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用三部分組成，應(yīng)選擇成熟可靠、符合中小學(xué)教育教學(xué)需求的系統(tǒng)和平臺。[4]

多功能教室裝修要依據(jù)應(yīng)用需求和功能模塊分區(qū)進(jìn)行精準(zhǔn)化設(shè)計和施工，由于教室功能的集中使用頻率較高，所以基于隔音和人工補(bǔ)光需求，教室應(yīng)相對密閉，并在裝修材料、工藝和桌椅家具選擇上要注重實(shí)用和環(huán)保。

2.網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與通信

網(wǎng)絡(luò)和通信是多功能教室以及智慧校園生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)和骨干。多功能教室網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和線路需承載較大數(shù)據(jù)量的視音頻直播、點(diǎn)播和教學(xué)資源的實(shí)時傳輸。錄播、互動等服務(wù)器部署在教室控制間，通過光纖接入學(xué)校中心機(jī)房。無線AP應(yīng)至少能滿足60個以上終端同時接入。為了方便網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和設(shè)備管理，提高系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定性和可靠性，物聯(lián)網(wǎng)可以獨(dú)立于校園網(wǎng)，單獨(dú)建設(shè)設(shè)備網(wǎng)。

3.智慧課堂

智慧課堂是教育信息化發(fā)展的新階段，它依托了大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)手段，包含了智慧化教育與教學(xué)、智慧化管理與評價等。教師通過智能終端設(shè)備推送課程資源、記錄教學(xué)軌跡、進(jìn)行有效的過程性和階段性評價，以便進(jìn)行個性化的教學(xué)。同時，智慧課堂也為教師之間的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)資源、學(xué)習(xí)工具等互助提供了極大便利。然而，由于經(jīng)濟(jì)教育發(fā)展不均衡及教育管理理念等原因，部分地區(qū)和學(xué)校還未對其進(jìn)行大規(guī)模推廣和應(yīng)用。因此，我們建議可以在多功能教室開展智慧課堂的試點(diǎn)、推廣和深化應(yīng)用，為精品課程錄制提供完善的教育教學(xué)實(shí)踐平臺。

4.智能錄播及遠(yuǎn)程互動教學(xué)

智能錄播和互動教學(xué)系統(tǒng)可以全程無人工干預(yù)，滿足微格教學(xué)、校際同步課堂、精品課程、賽課錄像、遠(yuǎn)程教研等廣泛應(yīng)用。經(jīng)過多年的技術(shù)積累和應(yīng)用發(fā)展，教室智能錄播和遠(yuǎn)程互動教學(xué)系統(tǒng)已趨于成熟穩(wěn)定。聲畫質(zhì)量是智能錄播和遠(yuǎn)程互動教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的重點(diǎn)。經(jīng)過論證和實(shí)踐，我們有以下三點(diǎn)建議。

（1）聲畫采集設(shè)備

前端畫面采集設(shè)備可以選用4臺廣播級全高清攝像機(jī)配合云臺（如考慮建設(shè)成本，也可以選用2臺高清攝像機(jī)負(fù)責(zé)教師和學(xué)生近景特寫的畫面拍攝，2臺專業(yè)會議攝像機(jī)負(fù)責(zé)全景拍攝），記錄清晰、色彩還原準(zhǔn)確的聲畫素材，供智能錄播系統(tǒng)后期編輯和遠(yuǎn)程互動教學(xué)系統(tǒng)實(shí)時編碼傳輸。師生的麥克風(fēng)數(shù)量、質(zhì)量和策略設(shè)置要根據(jù)具體應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行科學(xué)測試。

（2）環(huán)境裝修

教室錄播教學(xué)活動區(qū)域裝修色調(diào)應(yīng)清新淡雅，以利于攝像機(jī)準(zhǔn)確還原。同時進(jìn)行隔音和軟包吸音，盡量減少外界環(huán)境的干擾和回聲。

（3）智能錄播與人工干預(yù)互補(bǔ)

針對部分重要課程，智能錄播無法精準(zhǔn)匹配拍攝和切換意圖，這就需要技術(shù)人員能方便快捷地通過導(dǎo)播控制臺進(jìn)行人工干預(yù)，對攝像機(jī)進(jìn)行變焦、搖移，以保證精準(zhǔn)的拍攝和切換效果。

5.學(xué)生電視臺及校園網(wǎng)絡(luò)電視

學(xué)生電視臺可以開闊學(xué)生視野，提高學(xué)生的自主探索、創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力。學(xué)生電視臺也是學(xué)校教育教學(xué)成果和學(xué)生成長成才的重要宣傳和展示平臺，它主要包括拍攝、制作和播出三個環(huán)節(jié)。我們建議要合理規(guī)劃和布局，將學(xué)生電視臺融入到新型多功能教室。

（1）綜合利用多功能教室環(huán)境和設(shè)備

將學(xué)生電視臺與多功能教室結(jié)合，可以充分利用多功能教室的裝修環(huán)境，智能錄播系統(tǒng)攝像機(jī)也能一機(jī)多用，降低建設(shè)成本。

（2）虛擬演播室

相較于傳統(tǒng)綠背景摳像，虛擬演播室系統(tǒng)能降低制作難度，提高節(jié)目制作效率，豐富畫面呈現(xiàn)形式和效果。

（3）校園網(wǎng)絡(luò)電視

電視節(jié)目是學(xué)生了解外界的重要渠道。傳統(tǒng)校園電視一般有兩種建設(shè)方案：一種是每間教室安裝電視機(jī)和有線機(jī)頂盒，這可以滿足校內(nèi)電視節(jié)目的直播，但前期建設(shè)和后續(xù)維護(hù)使用均投入較大；另一種是直接借助于班班通教學(xué)設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)直接觀看直播和點(diǎn)播。但由于學(xué)生觀看電視節(jié)目的時間相對集中，所以會對學(xué)校網(wǎng)絡(luò)出口帶寬形成較大壓力。鑒于此，在第二種模式的基礎(chǔ)上，基于多功能教室錄播平臺和學(xué)生電視臺，建設(shè)學(xué)校網(wǎng)絡(luò)電視臺具有積極意義。利用現(xiàn)有錄播和存儲服務(wù)器資源，配套相應(yīng)視頻、音頻采集編碼硬件板卡和軟件應(yīng)用平臺，既可以實(shí)時采集學(xué)生經(jīng)常收看的電視頻道和校園電視臺直播信號，也可以為學(xué)校大量的精品課堂和視頻節(jié)目提供點(diǎn)播渠道。由于所有點(diǎn)播流量均來源于校內(nèi)服務(wù)器，所以它不會占用學(xué)校有限的網(wǎng)絡(luò)出口帶寬。部署分區(qū)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，還可以無縫解決多校區(qū)使用同一校園電視點(diǎn)播直播平臺的問題。

結(jié)語

微課、翻轉(zhuǎn)課堂、MOOC、虛擬現(xiàn)實(shí)等各種教學(xué)方法和手段已成為教學(xué)新常態(tài)，基于大數(shù)據(jù)、云計算的智慧校園也已全面取代數(shù)字校園，其核心在于推進(jìn)和應(yīng)用。智慧化的新型多功能教室作為中小學(xué)智慧校園的重要抓手，需要智慧的教師和學(xué)生、智慧的學(xué)習(xí)過程和方法、智慧的資源和軟硬件環(huán)境。只有教師充分整合學(xué)校的各種優(yōu)質(zhì)資源，才能提高學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生健康發(fā)展。