林德力張賢金童碧青

（1.閩江師范高等專科學(xué)校現(xiàn)代教育技術(shù)中心，福建 福州 350108；2.福建教育學(xué)院，福建 福州 350025；3.福建商學(xué)院外國語學(xué)院，福建 福州 350012）

教室的歷史可以一直追溯到古代蘇美爾人的“泥版書屋”和我國夏商周時(shí)期的“庠”“序”“學(xué)”“?！薄＃?］現(xiàn)代意義上的教室則是在16世紀(jì)末班級(jí)授課制出現(xiàn)以后產(chǎn)生的。［2］我國國民教育領(lǐng)域教育信息化的實(shí)施始于20世紀(jì)的80年代中期，其主要是以電視機(jī)、電子計(jì)算機(jī)等多媒體設(shè)備、信息化技術(shù)和現(xiàn)代教育理念的應(yīng)用為主要代表。教育界的從業(yè)者和學(xué)習(xí)者對(duì)教育信息化從認(rèn)知、使用再到離不開的這個(gè)過程經(jīng)過了近40年的普及性建設(shè)、認(rèn)識(shí)與發(fā)展。教育信息化第一階段是計(jì)算機(jī)和多媒體設(shè)備的推廣應(yīng)用。目前我國各個(gè)教育階段的學(xué)校幾乎所有教學(xué)空間都擁有展示教學(xué)內(nèi)容的多媒體設(shè)備，這些設(shè)備基本替代了改革開放之前的“黑板+粉筆”教學(xué)時(shí)代。第二階段是教學(xué)空間教學(xué)設(shè)備的互聯(lián)互通與網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用、管理。教學(xué)空間的教學(xué)設(shè)備接入校園網(wǎng)組成一個(gè)相對(duì)安全的局域網(wǎng)并能便捷地訪問互聯(lián)網(wǎng)，在技術(shù)通達(dá)情況下，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)信息網(wǎng)絡(luò)化的互聯(lián)、互通和教學(xué)資源的云端化存儲(chǔ)，使得獲取的便捷性大大增強(qiáng)、成本急劇降低。在一定程度上解決了教學(xué)人員對(duì)教學(xué)資源獲得、組織的便捷性的要求，實(shí)現(xiàn)一定程度的網(wǎng)絡(luò)組織教學(xué)活動(dòng)；學(xué)習(xí)者一定程度上可以便捷性的獲得網(wǎng)絡(luò)課程資源進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。除了實(shí)現(xiàn)師生面對(duì)面的交流外，教學(xué)人員和學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)者相互之間可以借助各類交流平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)溝通工具在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的交流互動(dòng)，拓展了教學(xué)活動(dòng)的三維維度，既角色維度、空間維度與時(shí)間維度。但是這些教學(xué)方式的改革依然難以對(duì)教學(xué)上填鴨式教學(xué)產(chǎn)生顛覆性影響。

一、傳統(tǒng)的信息化教育面臨的挑戰(zhàn)

生活在21世紀(jì)這個(gè)以信息、大數(shù)據(jù)、智能化為重要經(jīng)濟(jì)支點(diǎn)的新時(shí)代，據(jù)相關(guān)報(bào)道，我國各大高校2018年已經(jīng)迎來大批“00后”大學(xué)生。筆者認(rèn)為他們具有以下特征：（1）依賴于通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲取信息，開展基于信息技術(shù)的社交和學(xué)習(xí)；（2）注重信息表象所獲得或具備的感知信息，特別是圖像與視頻的刺激性及操作性技能的簡易性；（3）高速激發(fā)相近的概念，在分散注意力情況下具備同時(shí)處理獲知信息能力；（4）對(duì)課程質(zhì)量要求更高，學(xué)習(xí)高度個(gè)性化，碎片化，常常伴有非線性的閱讀特征。

在信息化時(shí)代，如何吸引新一代學(xué)習(xí)者完成成建制、成體系、更高效的學(xué)習(xí)，成為全世界教育工作者的探索焦點(diǎn)。世界各國都在探索如何建設(shè)符合新一代學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為習(xí)慣的教學(xué)空間，將其建設(shè)成為一個(gè)開放的學(xué)習(xí)平臺(tái)。澳大利亞聯(lián)邦政府提出的《21世紀(jì)學(xué)習(xí)空間設(shè)計(jì)》指出，21世紀(jì)的學(xué)習(xí)空間不但是有形的，同時(shí)也應(yīng)該是虛擬的。［1］其本意是指出21世紀(jì)學(xué)習(xí)空間理念是結(jié)合傳統(tǒng)概念的“學(xué)習(xí)者為中心”、激發(fā)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)平臺(tái)。以互動(dòng)交流的方式，促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)活動(dòng)，包括小組合作學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者之間交流、溝通、協(xié)作支持多種學(xué)習(xí)模式。為學(xué)習(xí)者提供包含有形的和虛擬的普適性的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)能夠靈活地滿足學(xué)習(xí)者對(duì)有形的和虛擬的學(xué)習(xí)空間多樣化、個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。

在巨大的需求面前，我們不僅要思考高等院校的課程設(shè)置、課程教材是否獲得及時(shí)的更新。同樣我們也應(yīng)該研究、思考、設(shè)計(jì)課堂的教學(xué)方式、管理方式的改革。在新興技術(shù)的引領(lǐng)下，萬物互聯(lián)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)和人工智能技術(shù)將ICT（即信息、通信、技術(shù)）與教學(xué)空間深度融合，使得新的教學(xué)空間的建設(shè)成為可能。智慧教室作為融合了大量新型的信息技術(shù)、儲(chǔ)備大量的數(shù)字學(xué)習(xí)資源、支撐現(xiàn)代化教學(xué)手段的平臺(tái)，寄托著人們對(duì)新型的教育模式的希望，給人們對(duì)教育、學(xué)習(xí)的更高需求帶來新的可能。同時(shí)，也給面臨巨大挑戰(zhàn)的教育行業(yè)也帶來了新的發(fā)展、改革的機(jī)遇。

二、智慧教室的概念與設(shè)計(jì)理念

放眼世界，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)對(duì)智慧教室研究領(lǐng)先于大部分的發(fā)展中國家，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)和國民的受教育水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的需求分不開。1988年，羅納德·雷西尼奧提出的“Smart－Class-room”（Rescigno，R.C，1988）［3］是研究智慧教室的鼻祖。經(jīng)過十幾年的技術(shù)積累與實(shí)踐探索，在進(jìn)入21世紀(jì)的前10年，信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，新材料的不斷發(fā)掘，材料加工工藝的不斷創(chuàng)新，為研究者的研究打開新的視角。目前智慧教室的設(shè)計(jì)模型的共同點(diǎn)是基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化、數(shù)字化教學(xué)的平臺(tái)系統(tǒng)，以現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展最新成果、理念為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)代建筑學(xué)的空間設(shè)計(jì)理念和承前續(xù)后的教育學(xué)理論（主要表現(xiàn)為腦科學(xué)、人體工程學(xué)、學(xué)習(xí)分析學(xué)的前沿理論），強(qiáng)調(diào)教與學(xué)的交互性和人性化的設(shè)計(jì)，注重于以學(xué)習(xí)者為中心的深入實(shí)踐理念。但是各國在智慧教室具體建設(shè)時(shí)其實(shí)現(xiàn)的功能卻各有不同。例如：澳大利亞墨爾本的RMIT大學(xué)“斯旺斯頓教學(xué)樓”等改造大學(xué)學(xué)習(xí)空間項(xiàng)目（RULS），注重的是對(duì)主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和同伴教學(xué)的支持。我國臺(tái)灣省網(wǎng)奕資訊科技集團(tuán)開發(fā)的七代智慧教室中，以Haboard醍摩豆（TEAM Model）智慧教室最為智能，其結(jié)合AI人工智能與多元教學(xué)型態(tài)于一體，具備基于HiTeach Premium智慧教學(xué)系統(tǒng)（電腦端）、HiTA智慧助教（教學(xué)者手機(jī)端）、學(xué)生端的HiLearning電子書包學(xué)習(xí)系統(tǒng)、HiLearning Mobile移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和AClass ONE智慧學(xué)伴，在clouDAS云端診斷分析服務(wù)，生成對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的“個(gè)人診斷分析”報(bào)告，有助于家長了解孩子的學(xué)習(xí)評(píng)鑒和教師做個(gè)性化輔導(dǎo)。［4］匈牙利的賽格德大學(xué)的未來課堂項(xiàng)目提出未來教室應(yīng)具有家庭氛圍、良好學(xué)習(xí)環(huán)境和最新多媒體學(xué)與教工具等特征。［5］新加坡國立教育學(xué)院的智慧教室則是：遠(yuǎn)程接入、實(shí)時(shí)互動(dòng)，5D技術(shù)，將教學(xué)、實(shí)驗(yàn)活動(dòng)、環(huán)境與學(xué)習(xí)內(nèi)容融為一體化。

筆者認(rèn)為，在高等院校的教學(xué)空間環(huán)境里，智慧教室應(yīng)該按照學(xué)科和學(xué)習(xí)知識(shí)場(chǎng)景進(jìn)行分類，細(xì)化到學(xué)科的各個(gè)具體內(nèi)容。根據(jù)人類的腦科學(xué)揭示的認(rèn)知規(guī)律、人體工程學(xué)理論、學(xué)習(xí)分析學(xué)的前沿理論，將信息融入教學(xué)，能夠根據(jù)需求創(chuàng)設(shè)、模擬各種學(xué)習(xí)環(huán)境、探究環(huán)境（包括組織各種專業(yè)實(shí)驗(yàn)）和特定需求的前線鏈接，進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)。不僅滿足教育者對(duì)多元教學(xué)策略的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，而且能夠?qū)虒W(xué)進(jìn)行科學(xué)的評(píng)量、診斷。滿足對(duì)于教學(xué)互動(dòng)、討論、探究等的信息化、便利性、歷史性、互助性。使學(xué)習(xí)者具備良好的溝通表達(dá)能力和信息技術(shù)的應(yīng)用能力，提升學(xué)習(xí)者邏輯思維的構(gòu)建能力。同時(shí)，構(gòu)建學(xué)習(xí)者發(fā)掘問題和解決問題的能力、創(chuàng)意思考的能力等。這無疑要求高校建設(shè)的智慧教室不僅僅是各種高新科技軟、硬件設(shè)備的高度集成，從而鑄就的各種教學(xué)資源的無縫鏈接，為各種的教學(xué)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)基于智能化的以視聽設(shè)備為基礎(chǔ)的人性化教育，實(shí)現(xiàn)無所不在的整體或碎片化學(xué)習(xí)?；?G通訊、WiFi感知與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)高度融合，將遠(yuǎn)程督導(dǎo)和控制、人員考勤、資產(chǎn)無線感知與在線管理、環(huán)境智能管控等與教學(xué)系統(tǒng)融合于一體，而且還需要對(duì)各項(xiàng)活動(dòng)過程進(jìn)行項(xiàng)目的和資源的量化、優(yōu)化；建立相關(guān)模型和智能分析的教學(xué)空間。這勢(shì)必也是學(xué)校建設(shè)“智慧校園”的有效、重要的組成部分。

三、基于智慧校園的智慧教室系統(tǒng)模型

21世紀(jì)現(xiàn)階段的高校智慧校園技術(shù)模型（University smart campus technology model）一般具有以下五個(gè)特征：（1）環(huán)境全面智能感知；（2）網(wǎng)絡(luò)無縫互通；（3）海量數(shù)據(jù)支撐；（4）開放式學(xué)習(xí)環(huán)境；（5）師生個(gè)性服務(wù)。［6］基于此，對(duì)智慧校園重要組成部分——智慧教室，它的定位和設(shè)計(jì)思路決定了此系統(tǒng)模型應(yīng)該具備四大體系，既包括數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)體系、系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全體系、云平臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控體系和教育云服務(wù)體系；［7］同時(shí)，此系統(tǒng)模型應(yīng)該擁有五個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，包括智能管理決策系統(tǒng)、智能教學(xué)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)、移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)、教育資源庫等五大在線服務(wù)系統(tǒng)。

（一）智慧教室四大體系

1.數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)體系

在數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)體系方面，建設(shè)智慧校園的與數(shù)字化校園具有共同之處，首先需要考慮建立一個(gè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)體系。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)必須以國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，優(yōu)化或填補(bǔ)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。其標(biāo)準(zhǔn)體系包含：數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)與邏輯建設(shè)、信息編碼架構(gòu)與數(shù)據(jù)交換、軟件開發(fā)與系統(tǒng)集成、硬件運(yùn)行環(huán)境。

在數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)與邏輯建設(shè)方面，當(dāng)前高校各系統(tǒng)之間普遍存在的問題有三個(gè)方面：（1）系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不一致，字段內(nèi)涵不清晰；（2）數(shù)據(jù)邏輯關(guān)系不明確或者并無實(shí)質(zhì)邏輯意義；（3）采集得到的數(shù)據(jù)共享困難。

數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)與邏輯建設(shè)的根本意義在于其是對(duì)學(xué)校業(yè)務(wù)部門職能與業(yè)務(wù)流程的一次徹底的梳理，是建立規(guī)范化操作系統(tǒng)的一次制度化建設(shè)。梳理信息需求，建立一套滿足學(xué)校規(guī)范化運(yùn)行的業(yè)務(wù)模型、制度模型、功能模型、數(shù)據(jù)模型和信息制度標(biāo)準(zhǔn)，是建設(shè)智慧校園數(shù)據(jù)中心首先考慮的問題，也是智慧教室建設(shè)必須遵守的數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)。通過數(shù)據(jù)與硬件標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，建立起基于業(yè)務(wù)需求、來源可靠、來源權(quán)威、信息全面、內(nèi)容豐富、具備實(shí)時(shí)性、數(shù)據(jù)與硬件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、管理規(guī)范的共享型數(shù)據(jù)資源中心庫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源在全局各業(yè)務(wù)需求系統(tǒng)間的高效共享與有序流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有序管理和可靠應(yīng)用。

在信息編碼與數(shù)據(jù)交換建設(shè)方面，采用國際和國內(nèi)信息化標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，有利于智慧教室信息化建設(shè)的開展。

在軟件開發(fā)與系統(tǒng)集成建設(shè)方面利用綜合布線技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體應(yīng)用技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等將相關(guān)設(shè)備、軟件進(jìn)行集成設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、界面定制開發(fā)和應(yīng)用支持。其可分為智能建筑系統(tǒng)集成、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成、安防系統(tǒng)集成。［6］在硬件環(huán)境建設(shè)方面，參照《福建省中小學(xué)智慧校園建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》，在信息基礎(chǔ)設(shè)施方面要求學(xué)校有光纖接入互聯(lián)網(wǎng)或教育城域網(wǎng)，班均出口帶寬達(dá)到10M以上。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)全覆蓋，千兆以上帶寬到樓宇，千兆帶寬到桌面，擁有功能完備的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺(tái)。無線網(wǎng)絡(luò)能支持移動(dòng)學(xué)習(xí)、移動(dòng)辦公等應(yīng)用。建有基于校園網(wǎng)絡(luò)的智能廣播系統(tǒng)、校園電視臺(tái)和視頻會(huì)議系統(tǒng)。按照不低于GB50174-2008的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)數(shù)據(jù)機(jī)房、安防控制機(jī)房；所有教學(xué)空間配備交互式教學(xué)設(shè)備，滿足教學(xué)過程中對(duì)于探究式學(xué)習(xí)所需的現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)教學(xué)功能，且具備智能型物聯(lián)網(wǎng)+控制系統(tǒng)。［8］

2.系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全體系

在系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)安全體系方面，筆者認(rèn)為智慧教室應(yīng)該基于智慧校園安全體系。保證在應(yīng)用系統(tǒng)層面具備不同的管理權(quán)限，適時(shí)結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)，在現(xiàn)有條件下確保系統(tǒng)與網(wǎng)路最大程度的安全。

3.云平臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控體系

在云平臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控體系方面，應(yīng)該包括硬件監(jiān)測(cè)體系與應(yīng)用監(jiān)測(cè)體系。其中硬件監(jiān)測(cè)體系包含處理器綜合資源、網(wǎng)卡流量和內(nèi)存的相關(guān)資源利用率等信息，并且將這些信息通過圖表式儀表盤直觀的呈現(xiàn)于監(jiān)測(cè)人員，以便監(jiān)測(cè)人員能夠?qū)崟r(shí)知曉相關(guān)節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)。而應(yīng)用監(jiān)測(cè)體系應(yīng)該是以用戶使用數(shù)據(jù)的積累與分析為基礎(chǔ)的。通過不斷地收集用戶的用戶數(shù)統(tǒng)計(jì)、功能模塊訪問統(tǒng)計(jì)、訪問量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及由此產(chǎn)生的用戶在線時(shí)間統(tǒng)計(jì)、流量統(tǒng)計(jì)、用戶使用習(xí)慣分析的基礎(chǔ)上，建立硬件與相關(guān)系統(tǒng)應(yīng)用監(jiān)控體系的邏輯關(guān)系與優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)RDS全鏈路監(jiān)控，能夠從網(wǎng)絡(luò)（交換機(jī)）、操作系統(tǒng)、LVS、中間層、數(shù)據(jù)庫整個(gè)鏈路收集到完整的數(shù)據(jù)信息，通過流計(jì)算平臺(tái)聚合、對(duì)比來看到異常，優(yōu)先于用戶發(fā)現(xiàn)異常的變化趨勢(shì)，在更短的時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)。云平臺(tái)數(shù)據(jù)監(jiān)控體系的應(yīng)用最終將服務(wù)于彈性計(jì)算服務(wù)，實(shí)現(xiàn)更加自動(dòng)化、智能化。

4.教育云服務(wù)體系

在智慧教室的教育云服務(wù)體系應(yīng)該是基于智慧校園構(gòu)建的教育云服務(wù)體系。其核心是教育資源共享，包括基礎(chǔ)設(shè)施的共享與數(shù)字資源的共享。智慧教室的教育云服務(wù)體系包括基礎(chǔ)設(shè)施支撐平臺(tái)、業(yè)務(wù)功能服務(wù)平臺(tái)。

（二）智慧教室的五個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)

1.智能管理決策系統(tǒng)

在智能管理決策系統(tǒng)方面，智慧教室里配置的智能中央控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)智慧教室的統(tǒng)一遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控、管理和部分職能決策（見圖1、圖2）。

圖1 智慧教室智能管理系統(tǒng)

圖2 智慧教室物聯(lián)網(wǎng)中控系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

以先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過電源集中管理控制器配備RS232控制接口，上聯(lián)智慧教室工作站，通過網(wǎng)絡(luò)中央控制器操控，對(duì)各設(shè)備的開關(guān)時(shí)長設(shè)定后，實(shí)現(xiàn)前端到后端的逐序啟動(dòng)/關(guān)閉電源，并加入人性化設(shè)計(jì)思路，網(wǎng)絡(luò)中央控制器需要獲得具有STANDBY功能設(shè)備的回傳狀態(tài)確認(rèn)后執(zhí)行按編程次序。

通過網(wǎng)絡(luò)中央控制器系統(tǒng)將多媒體教學(xué)設(shè)備中的計(jì)算機(jī)（或云桌面終端）、投影儀、觸控一體機(jī)、拓展顯示設(shè)備（如幕布、LED顯示墻等）聯(lián)動(dòng)?？刂戚斎胄盘?hào)源設(shè)備（如計(jì)算機(jī)、觸控一體機(jī)等）開關(guān)及相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)記錄，生成使用日志。當(dāng)監(jiān)測(cè)到信號(hào)源設(shè)備被打開時(shí)拓展顯示設(shè)備發(fā)生聯(lián)動(dòng)效應(yīng)；當(dāng)監(jiān)測(cè)到信號(hào)源設(shè)備關(guān)閉時(shí)，拓展顯示設(shè)備自動(dòng)歸位初始狀態(tài)（如投影幕布有效行程內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制收起幅度），且對(duì)拓展顯示設(shè)備進(jìn)行延時(shí)供電，達(dá)到充分散熱目的。

通過RS232、RS485等通訊協(xié)議將功放、麥克風(fēng)、音箱等影音設(shè)備統(tǒng)一控制，通過中央控制器集中操作管理，方便的根據(jù)課堂需要對(duì)擴(kuò)音系統(tǒng)調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳的教學(xué)使用效果。

通過基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Zigbee技術(shù)實(shí)現(xiàn)與教學(xué)空間中各類智能傳感器和智能控制器的互聯(lián)互通，例如在室內(nèi)光源與窗簾控制方面。我國《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定實(shí)驗(yàn)室光照度的標(biāo)準(zhǔn)值是300 lx?；谟脩舨呗裕却昂熍c室內(nèi)光源的配合，與拓展顯示設(shè)備的聯(lián)動(dòng)），根據(jù)室內(nèi)光照度的監(jiān)測(cè)值，自動(dòng)調(diào)節(jié)窗簾與室內(nèi)光源的開閉、光源強(qiáng)弱，達(dá)到最好的照明效果，避免強(qiáng)光對(duì)拓展顯示設(shè)備（例如投影儀、LED顯示屏）的干擾，保證顯示的最佳效果。實(shí)現(xiàn)對(duì)教室內(nèi)溫度、濕度、空氣質(zhì)量等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方面，基于大數(shù)據(jù)智能決策的策略體系，對(duì)教學(xué)空間內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)各種理化指標(biāo)，降低室內(nèi)環(huán)境因素對(duì)課堂授課效果的影響。將煙霧傳感器集成到中央控制系統(tǒng)中，有煙霧報(bào)警，直接通知相關(guān)責(zé)任方，及時(shí)、快速解除險(xiǎn)情。

門禁管理方面，對(duì)接教務(wù)平臺(tái)、一卡通管理平臺(tái)，通過刷卡、手機(jī)掃描二維碼等形式進(jìn)入教學(xué)空間。管理人員都可以及時(shí)掌握人開鎖、上鎖、反鎖等情況。支持消防聯(lián)控，支持門狀態(tài)監(jiān)控；支持一鍵求助，支持一鍵逃生，有火警或地震時(shí)，值班人員可以通過一鍵開啟全部教學(xué)空間門，可以不用從門禁控制器控制；支持語音提醒，通過語音模塊，提醒區(qū)定時(shí)、任務(wù)到時(shí)等。

通過增加電能檢測(cè)模塊，實(shí)時(shí)掌握每間教室的用電情況，同時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸至中心控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能電能感知。利用智能感知攝像頭、WiFi感知模塊智能實(shí)時(shí)感知人員數(shù)據(jù)、人員定位等功能，統(tǒng)計(jì)顯示各院系教學(xué)時(shí)間內(nèi)各個(gè)教師和學(xué)生課堂的出勤率情況，生成課堂出勤統(tǒng)計(jì)表。實(shí)現(xiàn)對(duì)課堂考勤管理。并可以通過不同地點(diǎn)布設(shè)的智能感知攝像機(jī)，主動(dòng)獲取定位人員定位芯片在不同時(shí)間點(diǎn)的位置信息，上傳至服務(wù)器，通過計(jì)算生成基于位置的數(shù)據(jù)分析包括區(qū)域監(jiān)控和停留時(shí)間統(tǒng)計(jì)。同時(shí)可實(shí)時(shí)或回放人員活動(dòng)軌跡，可根據(jù)需要，按時(shí)間或按地點(diǎn)區(qū)域選取數(shù)據(jù)片段記錄。

2.智能教學(xué)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)

在智能教學(xué)與評(píng)價(jià)系統(tǒng)方面，具備有備課系統(tǒng)、學(xué)習(xí)行為分析系統(tǒng)、互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)與課堂信息采集系統(tǒng)。

（1）備課系統(tǒng)

作為智慧教學(xué)的支持體系，備課系統(tǒng)應(yīng)該盡量簡化建課的技術(shù)環(huán)節(jié)；降低課程編輯門檻，基本滿足一線各類教學(xué)人員的信息化基本技能水準(zhǔn)，既只需要懂得計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技能或進(jìn)行簡單的培訓(xùn)即可進(jìn)行課程建設(shè)；平臺(tái)對(duì)于原位編輯的支持度應(yīng)該較為完善，既采用B/S架構(gòu)，在網(wǎng)頁界面即可實(shí)現(xiàn)對(duì)課程材料的原位編輯，屏除以往各類平臺(tái)需要進(jìn)入后臺(tái)進(jìn)行復(fù)雜的操作功能。實(shí)現(xiàn)操作上的所見即所得的功能。

教學(xué)主導(dǎo)者通過教學(xué)資源管理平臺(tái)的備課系統(tǒng)選擇與課程相關(guān)的人員共建課程。教學(xué)人員在線進(jìn)行學(xué)前調(diào)查，在此基礎(chǔ)上編制符合學(xué)情的課程教學(xué)大綱，創(chuàng)建教學(xué)計(jì)劃，合理設(shè)置課程的考核機(jī)制、課程內(nèi)容呈現(xiàn)等；具備創(chuàng)建課程相關(guān)的學(xué)生在線視、聽、說；線上提問、互動(dòng)討論、線上作業(yè)提交作業(yè)、在線考試、成績審核、獲得相應(yīng)學(xué)分等。系統(tǒng)具備添加助教功能?？梢赃x擇合適的人選來擔(dān)當(dāng)本門課程的助教，協(xié)助教學(xué)主導(dǎo)者進(jìn)行與課程相關(guān)的教學(xué)活動(dòng)。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)可依據(jù)團(tuán)隊(duì)掌握的課程的資料的豐度及喜好風(fēng)格進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置?？梢詫?duì)與之相關(guān)的具有管理權(quán)限的課程資源進(jìn)行管理，建立文件的層級(jí)目錄，可以根據(jù)課程內(nèi)容添加與之相關(guān)的音頻、視頻、字幕、圖片、文檔、網(wǎng)頁、作業(yè)等資料；支持批量導(dǎo)入和分布式提交，支持除本地資源外的其他資源的添加，比如云盤資源、數(shù)字圖書館、名師視頻、互聯(lián)網(wǎng)資源、期刊論文等。支持師生提供資源的各種檢索、分享、查看、下載功能。教學(xué)團(tuán)隊(duì)能夠在教學(xué)視頻中增添與課程教學(xué)知識(shí)相關(guān)的各種測(cè)驗(yàn)，學(xué)習(xí)者在正確回答相關(guān)測(cè)驗(yàn)后才可進(jìn)行后續(xù)視頻內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

教學(xué)人員可以通過平臺(tái)直接布置線上作業(yè)和線下作業(yè)，并通過平臺(tái)對(duì)作業(yè)進(jìn)行批改。學(xué)習(xí)者通過移動(dòng)終端、PC端等入網(wǎng)硬件平臺(tái)在線接收和完成作業(yè)，關(guān)注通過作業(yè)的完成質(zhì)量所反饋的情況，隨時(shí)糾正錯(cuò)誤，完成學(xué)習(xí)的自我完善過程。實(shí)現(xiàn)通過借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完成從作業(yè)的發(fā)布、接收、批閱和學(xué)生完成自我完善知識(shí)結(jié)構(gòu)的全部流程。

教學(xué)人員通過系統(tǒng)自帶題庫進(jìn)行包括客觀題、主觀題等試題編輯工作，并對(duì)試題進(jìn)行分值分配（包括類別、難度系數(shù)、適用層級(jí)），完成個(gè)性需求的組卷操作。發(fā)起課前、課中和課后測(cè)驗(yàn)，掌握學(xué)情。系統(tǒng)能根據(jù)試題的使用頻率和學(xué)生完成率、正確率進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整難度系數(shù)，力求難度系數(shù)符合真實(shí)情況，提高參考價(jià)值。

平臺(tái)為教學(xué)人員和學(xué)習(xí)者提供在線交流的功能。教學(xué)人員可以梳理教學(xué)過程中的疑難點(diǎn)，并不斷的整理匯總該課程開設(shè)以來校內(nèi)外出現(xiàn)的精華內(nèi)容對(duì)此進(jìn)行置頂。學(xué)習(xí)者可以通過課程資源庫進(jìn)行自助學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，師生進(jìn)行必要的討論、答疑，增強(qiáng)師生的互動(dòng)，加深學(xué)習(xí)者對(duì)知識(shí)的理解。提高討論的效率和單位時(shí)間內(nèi)承載的信息量，也為后續(xù)學(xué)習(xí)者提供學(xué)習(xí)疑問解答的借鑒渠道的有力保障。

（2）學(xué)習(xí)行為分析系統(tǒng)

學(xué)習(xí)行為分析系統(tǒng)支持學(xué)生在線云閱讀，閱讀來源于與課程相關(guān)的知識(shí)鏈接。學(xué)生可進(jìn)行訂閱查看涵蓋包括教育、科技、財(cái)經(jīng)、文史、人文、體育、娛樂、軍事、外文咨訊等領(lǐng)域的資料。學(xué)生在線閱讀的過程中，可以對(duì)重要的內(nèi)容進(jìn)行個(gè)性化標(biāo)記、摘抄、分享、書寫感悟等操作，所有的操作均記錄在自己的學(xué)習(xí)空間中，方便查詢，也可以生成學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)，有利于學(xué)習(xí)有效性分析與研究。具備同學(xué)間的閱讀記錄共享功能，了解他人在解決問題時(shí)閱讀的參看資料、標(biāo)注的重點(diǎn)信息、摘抄了哪些相關(guān)內(nèi)容等，形成學(xué)習(xí)軌跡的大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈。

對(duì)于課程教師來說，可以詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)出本門課程的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，包括總訪問數(shù)、課程所包含的任務(wù)點(diǎn)數(shù)及其任務(wù)完成率與完成質(zhì)量體系，對(duì)應(yīng)班級(jí)下的學(xué)生總數(shù)、討論數(shù)、成績管理、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、考試等，方便教師對(duì)整個(gè)課程有一個(gè)詳盡的了解與評(píng)價(jià)。

統(tǒng)計(jì)元素的多樣，幫助教師進(jìn)行課程優(yōu)化，查看各種類型的課程元素的訪問情況，協(xié)助教師提高教學(xué)效率。

（3）互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)

培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的一個(gè)有效途徑就是要注重學(xué)習(xí)者自學(xué)能力、創(chuàng)新能力、發(fā)現(xiàn)問題、綜合分析和解決問題能力。以學(xué)習(xí)者為中心、教學(xué)人員為引導(dǎo)的互動(dòng)教學(xué)模式具備培養(yǎng)創(chuàng)新型人才要求基因?；?dòng)教學(xué)系統(tǒng)是互動(dòng)教學(xué)模式的基礎(chǔ)，它實(shí)現(xiàn)了將備課系統(tǒng)平臺(tái)小組與智慧課堂的無縫對(duì)接?；?dòng)教學(xué)系統(tǒng)通過無線局域網(wǎng)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧課堂教學(xué)空間屏幕的無線廣播、師生多屏互動(dòng)（帶分屏功能）、小組討論等。多屏互動(dòng)模塊與師生身份認(rèn)證系統(tǒng)無縫對(duì)接，教學(xué)人員可以在課堂上靈活的對(duì)學(xué)習(xí)者和小組討論的互動(dòng)權(quán)限進(jìn)行管理。學(xué)習(xí)者可以在聽講的同時(shí)在本地做筆記。選擇指定學(xué)習(xí)者，可以將其屏幕投射到大屏上，同時(shí)學(xué)習(xí)者所有的操作會(huì)實(shí)時(shí)顯示在大屏上。在小組式討論時(shí)，通過無線投屏技術(shù)可將筆記本、平板內(nèi)容投射到大屏上進(jìn)行成果匯報(bào)等。

教學(xué)人員在講課的過程中，可將在學(xué)習(xí)平臺(tái)中建設(shè)課程的時(shí)候已經(jīng)在題庫中創(chuàng)建好的或者在課堂中即時(shí)創(chuàng)建一個(gè)新問題，推送給學(xué)習(xí)者在課程隨機(jī)問答?？梢愿鶕?jù)課堂情況隨時(shí)終止或者增加時(shí)間。在PC、手持無線終端查看學(xué)習(xí)者答題結(jié)果及答題情況分析，可根據(jù)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行有針對(duì)性的講解。形成大數(shù)據(jù)，輔助教學(xué)人員有針對(duì)性的教學(xué)與學(xué)習(xí)者針對(duì)性學(xué)習(xí)。

互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者參與課堂教學(xué)搶答，每一次搶答都可以累積相應(yīng)積分。教學(xué)人員可以看到所有學(xué)習(xí)者的搶答情況，并可按制定規(guī)則選擇學(xué)習(xí)者回答問題。針對(duì)課堂的任意活動(dòng)，教學(xué)人員可以向?qū)W習(xí)者發(fā)起投票和隨機(jī)選人，實(shí)時(shí)呈現(xiàn)投票結(jié)果。隨機(jī)選人時(shí)屏幕上快速滾動(dòng)學(xué)習(xí)者的頭像信息，最終定格在某一位學(xué)習(xí)者來回答，也可以繼續(xù)選人，直到選擇到合適的學(xué)習(xí)者為止?；钴S課堂氣氛，提高學(xué)習(xí)者的參與度。

（4）課堂信息采集系統(tǒng)

錄播系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)系統(tǒng)錄制的視頻對(duì)接智慧教室系統(tǒng)，避免重復(fù)建設(shè)。通過與學(xué)習(xí)平臺(tái)的對(duì)接，教學(xué)人員可以方便的調(diào)取、編輯，將其成為課程建設(shè)的資料、素材進(jìn)入備課系統(tǒng)，便于課程歷史資料的積累。學(xué)習(xí)者可以查閱教學(xué)人員編輯后分享的課程相關(guān)資料、素材。

可以完整的將課堂各項(xiàng)活動(dòng)（如共享屏幕、搶答、學(xué)習(xí)者展示等）完整采集、分類歸納，形成時(shí)間軸樣式的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，對(duì)課堂的教學(xué)情況實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。進(jìn)行有效的大數(shù)據(jù)分析，最終這些數(shù)據(jù)可以進(jìn)入學(xué)習(xí)平臺(tái)。一方面教學(xué)人員通過系統(tǒng)的分析培訓(xùn)，有能力進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效性分析，根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行有針對(duì)性的授課；另一方面，通過數(shù)據(jù)分析可以一定程度上支持各職能層面對(duì)教學(xué)的過程性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)依據(jù)，形成一套課堂質(zhì)量報(bào)告，方便學(xué)校績效管理。

3.移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)

移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)其根植于校園APP應(yīng)用系統(tǒng)，是校園APP應(yīng)用系統(tǒng)不可分割的重要組成部分。移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)依托學(xué)校內(nèi)部部署協(xié)同通訊服務(wù)器可以在教學(xué)空間中進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻互動(dòng)，也可以通過個(gè)人移動(dòng)設(shè)備隨時(shí)隨地加入教室內(nèi)的視頻互動(dòng)活動(dòng)。

4.數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是教學(xué)的有力補(bǔ)充，信息技術(shù)的發(fā)展，讓數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有了長足的發(fā)展。虛擬仿真系統(tǒng)作為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的一種表現(xiàn)是以虛擬仿真的方式呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的二維、三維虛擬世界。其中，隨著VR、AR和MR技術(shù)的發(fā)展，通過影像呈現(xiàn)技術(shù)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備，提供用戶一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界面，使用戶可直接參與并探索仿真對(duì)象在所處環(huán)境中的作用與變化，產(chǎn)生沉浸感。智慧教室的中引入數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)應(yīng)用，無疑將塑造一種直觀的場(chǎng)景體驗(yàn)，大大降低學(xué)習(xí)者對(duì)抽象理論的自我建模難度，促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)抽象思維的理解。

5.教育資源庫

教育資源庫是智慧教室的一個(gè)重要組成部分。通過與教育區(qū)域云學(xué)習(xí)中心（因筆者所在福州市具備福州市教育區(qū)域云學(xué)習(xí)中心）、校內(nèi)圖書館數(shù)字資源庫、校內(nèi)在線課程平臺(tái)、試題庫、同步視頻課堂庫等對(duì)接，實(shí)現(xiàn)教育資源的共享。教學(xué)資源具備智能管理、智能檢索和智能匯聚。支持資源的訪問、下載的權(quán)限設(shè)置和引用設(shè)置，在保證知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的情況下，確保優(yōu)質(zhì)資源的共享。

四、關(guān)于智慧教室桌椅設(shè)置

隨著高等院校教學(xué)改革的不斷深入，倡導(dǎo)課堂分組式教學(xué)將更加普遍。為適應(yīng)課堂教學(xué)和教室多功能化的需求，對(duì)于智慧教室桌椅提出如下要求：

（1）桌椅整體占地面積不應(yīng)過大，實(shí)現(xiàn)桌椅放置后能夠適應(yīng)教室的空間和容量的總體平衡，不影響行人通行；

（2）桌椅操作簡單，材質(zhì)輕便或安裝滾輪，具有普適性，能夠適應(yīng)各類場(chǎng)景的需求；

（3）桌椅高度符合人體工程學(xué)，減緩長時(shí)間坐著帶來的疲勞感；

（4）桌椅的形態(tài)應(yīng)該能夠滿足智慧教室作為標(biāo)準(zhǔn)化考場(chǎng)的剛性需求；

（5）桌子應(yīng)該具備隨備的充電裝置，滿足具備標(biāo)準(zhǔn)的供電接口，方便滿足在教學(xué)過程中移動(dòng)終端的充電需求。

（6）材料采用符合國家環(huán)保檢測(cè)報(bào)告的材質(zhì)。

五、總結(jié)

作為全日制國民教育的的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，高等院校應(yīng)注重培養(yǎng)具備批判性思考與問題解決能力、有效溝通能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新能力和信息技術(shù)運(yùn)用能力的創(chuàng)新人才。智慧教室的建設(shè)與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)息息相關(guān)。智慧教室的4大體系和5個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)滿足在信息時(shí)代教學(xué)人員、學(xué)習(xí)者對(duì)教學(xué)與學(xué)習(xí)的便利性、易得性和師生的交互立體多樣的需求，也為教育大數(shù)據(jù)提供學(xué)習(xí)分析所需的數(shù)據(jù)。運(yùn)用合理的智慧型學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系，完成對(duì)社會(huì)輸出“知-行-創(chuàng)”合格人才的培養(yǎng)。