潘柏丞

(深圳大學(xué)，廣東 深圳 518000)

人工智能是基于計算機(jī)技術(shù)以研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。“智慧教室”這一現(xiàn)代化教學(xué)理念也是基于發(fā)達(dá)的信息技術(shù)及更為多樣化、智能化、個性化教學(xué)方式所拓展出提升課堂教學(xué)效率的實(shí)際應(yīng)用理論。

1 現(xiàn)代智慧教室

智慧教室的概念從很早就有專家和學(xué)者提出，經(jīng)過多年的發(fā)展，智慧教室的定義依舊沒有一個較為明確的說法，但主要可以分為以下幾種：

一是偏重于教學(xué)內(nèi)容的智能化。結(jié)合現(xiàn)代化傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、多媒體交互技術(shù)及人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對教學(xué)內(nèi)容極大的豐富，方便進(jìn)行學(xué)習(xí)資源的獲取，有效促進(jìn)課堂交互拓展，具有情境感知以及教學(xué)環(huán)境管理的智能型教室輔助教學(xué)系統(tǒng)。

二是偏重于硬件設(shè)備的智能化。智慧教室是一個可以方便對教室內(nèi)部所有設(shè)備，如計算機(jī)、交互白板、教室內(nèi)燈光音效設(shè)備等進(jìn)行全面控制，方便教師在教學(xué)中與學(xué)生及教學(xué)內(nèi)容無縫對接，更加自由和靈活地對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計和創(chuàng)新，有效適應(yīng)包括遠(yuǎn)程教學(xué)等多種教學(xué)方式的智能空間技術(shù)，是一種現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的教室教學(xué)系統(tǒng)。

智能教室概念中的共通點(diǎn)是其功能的智慧性。結(jié)合人工智能及其他信息技術(shù)，智慧教室可以幫助教師更好地開展課堂教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有效實(shí)現(xiàn)了素質(zhì)教育中個性化教學(xué)理念，使得現(xiàn)代化課堂教學(xué)更加實(shí)用化、人性化、高效化。

2 人工智能技術(shù)支持下智慧教室平臺的設(shè)計要求

2.1 可以滿足多樣化的教學(xué)需求

智慧教室的出現(xiàn)應(yīng)進(jìn)一步滿足多樣化的教學(xué)需求，為教學(xué)創(chuàng)新帶來更多的可能性。現(xiàn)如今較為普遍也較為流行的智慧教室教學(xué)方式有傳統(tǒng)講授模式、探究學(xué)習(xí)模式以及小組協(xié)作多人互動模式三種，這三種模式各有不同，但都是以智慧教室內(nèi)部豐富教學(xué)資源和各種先進(jìn)教學(xué)設(shè)備為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)的。這種極具嵌合型的教學(xué)平臺，極大豐富了教學(xué)內(nèi)容，給予教師在課堂教學(xué)中更多的可能，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的輔助，極大增加了課堂教學(xué)的人性化。

2.2 具有較強(qiáng)的人機(jī)交互能力

智慧教室中應(yīng)注重人機(jī)交互的能力，應(yīng)該實(shí)現(xiàn)和提升人機(jī)、人人之間的交流互動，打破傳統(tǒng)教學(xué)中僵硬的教學(xué)方式，在教室結(jié)構(gòu)布局、設(shè)備應(yīng)用及教學(xué)方式上都要做出一定的改變。運(yùn)用人工智能技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，打造以計算機(jī)為中心的智能教學(xué)平臺，讓學(xué)生和教師、學(xué)生和學(xué)生之間進(jìn)行更為頻繁和高效的互動，要求在教師不能及時應(yīng)對學(xué)生所提出問題時可以利用在線答疑系統(tǒng)進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)，極大地提高了課堂教學(xué)效率，降低了教師的教學(xué)負(fù)擔(dān)，不僅提升班級內(nèi)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)水平，還便于對學(xué)生進(jìn)行個性化教學(xué)。

2.3 可以對教室內(nèi)部進(jìn)行全面監(jiān)控

智慧教室可以做到對教室內(nèi)部的設(shè)備和人員進(jìn)行全面的監(jiān)控，輔助教師進(jìn)行班級教學(xué)管理。智慧教室應(yīng)裝有先進(jìn)的身份認(rèn)證系統(tǒng)，詳細(xì)地將學(xué)生上課、遲到及早退信息完整記錄下來，便于對學(xué)生的日?？记凇＝淌覂?nèi)部應(yīng)裝有清晰的視頻監(jiān)控，全天24 h無死角地對學(xué)生在校生活進(jìn)行監(jiān)督，最大限度保證學(xué)生的安全性，也便于對學(xué)生進(jìn)行集中管理，有效改善班級的學(xué)習(xí)環(huán)境。應(yīng)將教室內(nèi)部所有設(shè)備控制權(quán)集中起來，便于教師可以在課堂教學(xué)中進(jìn)行更為靈活的課程設(shè)計，有效提高課堂教學(xué)效率。

2.4 為班級管理及教學(xué)督導(dǎo)部門管理帶來便利

在智能教室教學(xué)過程中，不僅加強(qiáng)了對學(xué)生的控制，課堂內(nèi)部各種監(jiān)控設(shè)備還可以對教師的教學(xué)內(nèi)容、行為進(jìn)行智能監(jiān)督，便于教學(xué)督導(dǎo)部門隨時對教師的教學(xué)情況進(jìn)行遠(yuǎn)距離監(jiān)控，各種信息的記錄也便于學(xué)校日后對教師進(jìn)行更為全面的教學(xué)評價，有效督促了教師規(guī)范自身的教學(xué)行為，提高教師的職業(yè)素養(yǎng)，改進(jìn)和提升了課堂教學(xué)方式，為提高教學(xué)質(zhì)量起到了非常關(guān)鍵的作用。

3 基于人工智能的智慧教室實(shí)現(xiàn)

3.1 智慧教室教學(xué)系統(tǒng)

為滿足多樣化教學(xué)要求，智慧教室的教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)就智慧教室平臺的多媒體教室資源進(jìn)行管理和控制，滿足對教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步優(yōu)化。應(yīng)采用人工智能中的ISA來擴(kuò)充總線，進(jìn)行遠(yuǎn)程智慧教室平臺自控，運(yùn)用更為專業(yè)化的軟件程序來對智慧教室內(nèi)部平臺進(jìn)行資源管理，統(tǒng)合教學(xué)資源，方便教師和學(xué)生進(jìn)行資源查找，保證教師可以更為靈活地運(yùn)用智慧教室內(nèi)部教學(xué)資源，全面優(yōu)化智慧教室平臺的教學(xué)子模塊系統(tǒng)。

3.2 智慧教室顯示系統(tǒng)

智慧教室內(nèi)部的顯示系統(tǒng)主要有多媒體演示屏、教室內(nèi)部LED顯示時鐘、學(xué)生個人信息終端顯示以及教師總控平臺顯示。在智能教室設(shè)計和布局時，應(yīng)充分考慮學(xué)生和教師的實(shí)際需求，將各個顯示器之間的線路合理安排，以學(xué)生觀測、教師方便教學(xué)為準(zhǔn)，利用人工智能技術(shù)中的視頻動態(tài)捕捉技術(shù)自動調(diào)整教室內(nèi)部顯示畫面的高度、范圍、閃爍頻率等參數(shù)，在保證教學(xué)質(zhì)量的同時，最大限度地保護(hù)學(xué)生和教師的用眼安全，使得課堂整體教學(xué)更為自然，讓視頻教學(xué)與實(shí)際教學(xué)可以無縫對接，有效提高課堂教學(xué)效率。

3.3 智慧教室人員考勤系統(tǒng)

智慧教室的人員考勤系統(tǒng)是學(xué)生和教師進(jìn)行日?？己说闹匾罁?jù)，相比傳統(tǒng)人工考核系統(tǒng)更為便捷化和準(zhǔn)確化。在人員考勤系統(tǒng)布置過程中，應(yīng)采用RFID技術(shù)進(jìn)行人員考勤射頻識別，將數(shù)據(jù)集中收錄到智慧教室的中央控制計算機(jī)中，做好實(shí)施監(jiān)控。另外，在教室內(nèi)部應(yīng)加裝一些視頻監(jiān)控設(shè)備，方便對學(xué)生和教師的行為進(jìn)行監(jiān)督和記錄，以便及時發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行整改，全面改善教室內(nèi)部的學(xué)習(xí)氛圍。

3.4 智慧教室各個基礎(chǔ)設(shè)施控制系統(tǒng)

智慧教室應(yīng)可以結(jié)合外部環(huán)境及教學(xué)要求對教室內(nèi)部進(jìn)行聲光控制，這就需要對教室內(nèi)部的燈光、音響、空調(diào)等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，利用人工智能技術(shù)，對子系統(tǒng)進(jìn)行重新的編譯，實(shí)現(xiàn)教室平臺對其進(jìn)行自由控制。這種高度集成化的控制方式，給教師在情境教學(xué)的氛圍模擬上帶來了極大的便捷，有效提高了情境教學(xué)的趣味性，極大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了課堂教學(xué)效率。另外，智能化教學(xué)控制系統(tǒng)，可以在教室內(nèi)部沒有人員的情況下對燈光等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行控制，方便了學(xué)校的教學(xué)管理，讓整個教學(xué)環(huán)境變得更加自由，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中感受到科技帶來的便捷，激發(fā)學(xué)生積極學(xué)習(xí)的熱情。

4 結(jié)語

智慧教室概念一經(jīng)提出就備受教育界及科技界的高度重視，基于當(dāng)前最為先進(jìn)的人工智能技術(shù)，相關(guān)科技工作者需要結(jié)合教學(xué)實(shí)際需求對其進(jìn)行重新設(shè)計。針對教學(xué)系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、人員考勤系統(tǒng)等子系統(tǒng)的重新優(yōu)化，整合出更為人性化、智能化、便捷化和現(xiàn)代化智慧教室，真正提高我國課堂教學(xué)的有效性，保證學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到全面提升。