陳祺，陳加烙

（江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214021）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代的到來，教育教學(xué)創(chuàng)新改革得以不斷深化，大部分高校開始根據(jù)自身實(shí)際情況著手建設(shè)智慧校園，而作為智慧校園的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，智慧教室便是智慧融合的體現(xiàn)[1]。課堂教學(xué)是學(xué)生接受教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因此，基于信息技術(shù)，創(chuàng)建有助于交流、協(xié)作、共享，以及個(gè)性化、自主化學(xué)習(xí)的智慧教室，是貫徹落實(shí)互聯(lián)網(wǎng)+教育相關(guān)戰(zhàn)略，優(yōu)化教育教學(xué)創(chuàng)新改革，提高人才培養(yǎng)效率與質(zhì)量的必然之路。

1 智慧教室構(gòu)建面臨的挑戰(zhàn)

其一，智慧教室實(shí)際屬于教學(xué)環(huán)境，智能化教學(xué)環(huán)境對于教師、學(xué)生、科研人員進(jìn)一步提高了要求，即明確要求教師積極轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教室理念下的灌輸式教學(xué)模式，并擁有基于新型技術(shù)與教學(xué)高度融合的教學(xué)設(shè)計(jì)水平，全方位深入理解終身學(xué)習(xí)理念；明確指出學(xué)生切身轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教室理念下的拿來主義學(xué)習(xí)模式，自主探索理論知識體系，優(yōu)化學(xué)習(xí)能力，推進(jìn)德智體美勞全面發(fā)展；明確規(guī)定科研人員充分掌握教學(xué)與科技雙向發(fā)展的最新動態(tài)與方向，適度調(diào)整教學(xué)內(nèi)容與形式，確保其與時(shí)俱進(jìn)。

其二，智慧教室教學(xué)體系的關(guān)鍵在于個(gè)性化學(xué)習(xí)，基于此衍生出適應(yīng)性學(xué)習(xí)方式?；谶m應(yīng)性的全過程預(yù)測可實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生在知識與能力層面的不足，及時(shí)推送學(xué)習(xí)平臺相關(guān)資源，指引學(xué)生選擇與自身相符的學(xué)習(xí)內(nèi)容。目前我國適應(yīng)性學(xué)習(xí)方式依舊處于探索階段，高?？蓢L試先把側(cè)重點(diǎn)放置于知識圖譜方面。

其三，智慧教室技術(shù)的綜合實(shí)現(xiàn)，資金投入力度非常大，再加上信息化教室建設(shè)瞬息萬變，變化動態(tài)不可小覷，如此極易給高校帶來極大的技術(shù)與資金壓力。對此，高?？苫诎嗉壟c學(xué)生個(gè)體差異，選用最佳的智慧教室建設(shè)方案，針對教學(xué)環(huán)境局部進(jìn)行調(diào)整。最值得關(guān)注的便是智慧教室局部建設(shè)需充分考慮系統(tǒng)發(fā)展與長效機(jī)制建設(shè)等相關(guān)問題，以便于為后續(xù)構(gòu)建統(tǒng)一的教學(xué)環(huán)境提供有力幫助。

其四，智慧教室標(biāo)準(zhǔn)體系尚不統(tǒng)一與完善。智慧教室由概念轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，以此演變?yōu)榧榷ㄒ?guī)模，從而構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)，需基于強(qiáng)有力的技術(shù)與資金載體以擴(kuò)展智慧教室實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)階段世界各國均為提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系，而標(biāo)準(zhǔn)缺失直接阻礙了企業(yè)的智慧教室產(chǎn)品之間的彼此識別與聯(lián)通，在很大程度上影響了技術(shù)應(yīng)用與產(chǎn)品規(guī)?；l(fā)展[2]。

2 智慧教室技術(shù)框架設(shè)計(jì)與構(gòu)建

高校智慧教室構(gòu)建應(yīng)該按照《高等學(xué)校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》總體要求，嚴(yán)格遵守統(tǒng)籌、集約、綠色、發(fā)展、開放、共享、安全等原則，基于實(shí)際需求與具體狀況進(jìn)行建設(shè)。據(jù)此，智慧教室技術(shù)框架設(shè)計(jì)以分層次體系結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建了良好的互聯(lián)互通環(huán)境，避免體系過于繁雜，可實(shí)現(xiàn)各層次之間標(biāo)準(zhǔn)接口的工程模塊化。智慧教室技術(shù)框架[3]具體見圖1。

圖1 智慧教室技術(shù)框架

2.1 集控服務(wù)平臺

集控服務(wù)平臺的主要作用是集控并管理智慧教室內(nèi)部全部硬件設(shè)施，設(shè)置于校園IDC或者教務(wù)指揮中心，儲存了全校智慧教室設(shè)施與系統(tǒng)的參數(shù)配置、運(yùn)行態(tài)勢、教學(xué)資源等相關(guān)信息，位于高校智慧教室管理后臺上層中心位置，大部分是以Windows/Linux+MySQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)研發(fā)的，其需要面向大量相同或者不同類型的設(shè)施分配IP與端口，需維護(hù)管理完整的地址與端口表。

2.2 中控主機(jī)

所謂中控主機(jī)即智慧管理主機(jī)或者智慧教室管理主機(jī)，實(shí)際上就是傳統(tǒng)多媒體教室中控主機(jī)的升級版本，融合了大量環(huán)境設(shè)施物聯(lián)控制功能，安裝于獨(dú)立智慧教室中控臺，屬于布置于智慧教室集控服務(wù)平臺下方教室內(nèi)部客戶端設(shè)施，也是下游設(shè)施的核心主機(jī)。

2.3 操控面板

操控面板實(shí)際上與傳統(tǒng)中控面板相似，基于RS232串口或其他方式實(shí)現(xiàn)和智慧主機(jī)的銜接，基于機(jī)械鍵或者觸摸鍵，智慧教室面板選型進(jìn)一步添加了液晶平板模式，擁有多媒體設(shè)備控制類面板與環(huán)境控制類面板，以及一體化綜合式控制面板，其中以平板為基礎(chǔ)的控制面板可通過純軟件進(jìn)行點(diǎn)觸控制，而控制面板功能一般會配置設(shè)備開關(guān)、切換、調(diào)控等按鍵。

2.4 多媒體設(shè)備

智慧教室技術(shù)框架中多媒體設(shè)備占據(jù)的比例非常大，例如智慧黑板，支持粉筆板書與多媒體應(yīng)用，呈現(xiàn)畫面來源于智慧黑板背面OPS或者其他通道。而大屏主要基于LED、LCD等得以建設(shè)，即LED模塊組裝與LCD屏拼接等，其中，LED模塊組裝整體性更佳，模塊控制電路以微控制器+串行掃描與驅(qū)動電路為載體，而LCD屏拼接的接縫可有效控制于毫米級。智慧教室一般會設(shè)置多片分立布設(shè)的顯示屏，采用閃聯(lián)、DLNA等互聯(lián)協(xié)議，呈現(xiàn)并同步互動師生屏多媒體具體內(nèi)容。

2.5 網(wǎng)絡(luò)攝像頭

在智慧教室中，網(wǎng)絡(luò)攝像頭主要基于傳統(tǒng)攝像頭，經(jīng)常采用以IP為基礎(chǔ)的視頻流服務(wù)開源代碼進(jìn)行開發(fā)，同時(shí)支持TCP/IP、HTTP、IP配置。而自動錄播平臺在智慧教室中主要負(fù)責(zé)把教師視頻與音頻資料等實(shí)時(shí)攝制成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流格式，然后通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器同步直播，而用戶可利用瀏覽器或者其他終端實(shí)時(shí)瀏覽觀看，在緩存資源后期非編加工之后，可以面向校內(nèi)外用戶提供一定的點(diǎn)播回放功能服務(wù)。

2.6 環(huán)控類設(shè)備

智慧教室典型的技術(shù)框架中一般會引進(jìn)環(huán)控網(wǎng)關(guān)，基于網(wǎng)口與智慧主機(jī)相互連接，以此作為以太網(wǎng)的延伸，其集中面向智慧教室其他節(jié)點(diǎn)設(shè)備開展全過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，而環(huán)控網(wǎng)關(guān)則與下游節(jié)點(diǎn)設(shè)備相互連接，通過Zigbee、WIFI等，節(jié)點(diǎn)常見的有空氣質(zhì)量、智能紅外遙控、智能門鎖、單火開關(guān)、光照傳感、調(diào)光面板等，就基于無線模式下運(yùn)作的環(huán)控節(jié)點(diǎn)設(shè)備而言，電磁輻射需要高度關(guān)注。就紅外遙控設(shè)備來講，智慧主機(jī)發(fā)出的環(huán)控指令基于以太網(wǎng)傳輸于環(huán)控網(wǎng)關(guān)，而網(wǎng)關(guān)則控制智能全向紅外遙控發(fā)射對應(yīng)設(shè)備紅外控制信號，中控主機(jī)一般會設(shè)定紅外學(xué)習(xí)接口，負(fù)責(zé)讀取原設(shè)備配套遙控指令字節(jié)構(gòu)成紅外碼庫，其中一些設(shè)備不僅可以用于紅外，還可以用于串口控制。

2.7 教學(xué)輔助系統(tǒng)

教學(xué)輔助系統(tǒng)很多情況下是獨(dú)立的單獨(dú)用戶或者多用戶教學(xué)系統(tǒng)，現(xiàn)階段這些系統(tǒng)正在逐漸集成教育資源、課堂互動、翻轉(zhuǎn)教學(xué)、評價(jià)反饋、作業(yè)考試、在線管理等一體化功能，并慢慢整合出現(xiàn)于智慧教室技術(shù)框架中，其不僅可以獨(dú)立于智慧教室，還可以融入智慧教室統(tǒng)籌建設(shè)[4]。

3 智慧教室構(gòu)建建議

智慧教室設(shè)計(jì)與構(gòu)建應(yīng)以高校教學(xué)實(shí)際需求為根據(jù)，制定頂層設(shè)計(jì)，明確構(gòu)建目標(biāo)，基于高校具體需要求選擇外包服務(wù)上，全過程實(shí)時(shí)追蹤并監(jiān)控項(xiàng)目落實(shí)情況。在智慧教室構(gòu)建時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)原則。其一，前瞻性原則，根據(jù)高校具體需求，以先進(jìn)技術(shù)，滿足智慧教室的發(fā)展趨勢要求；其二，擴(kuò)展性原則，以發(fā)展眼光對待智慧教室，就硬件與軟件設(shè)施層面，充分考慮升級與兼容等相關(guān)問題，升級并優(yōu)化系統(tǒng)性能；其三，穩(wěn)定性原則，智慧教室技術(shù)框架中應(yīng)融入大量系統(tǒng)或者平臺，落實(shí)成熟方案，以保障智慧教室系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)[5]。

目前，我國高校已經(jīng)成功建設(shè)了手機(jī)互動、網(wǎng)絡(luò)互動、靈活研討、雙創(chuàng)研討、多屏研討、多視窗互動等多種智慧教室。其中手機(jī)互動智慧教室主要采取實(shí)時(shí)交互溝通、及時(shí)反饋、調(diào)動學(xué)習(xí)積極性等設(shè)計(jì)原則，以手機(jī)互動教室為載體可統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生具體學(xué)習(xí)動態(tài)，充分準(zhǔn)確掌握教學(xué)狀況，詳細(xì)記錄師生交互過程，有助于診斷評估教學(xué)效果，而且手機(jī)APP還具備一鍵簽到、彈幕提問、實(shí)時(shí)測試、分組分層教學(xué)等多元化功能模塊。網(wǎng)絡(luò)互動智慧教室則主要以多元化教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變所有人為課堂主體，以高性能教師與學(xué)生計(jì)算機(jī)互動教學(xué)軟件模式、教師與學(xué)生角色呼喚為特色，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)屏幕廣播、轉(zhuǎn)播、學(xué)生自主演示、教師遠(yuǎn)程監(jiān)控等相關(guān)功能。多視窗互動智慧教室擁有多視窗演示平臺、激光投影儀、同屏展示、資源對比等一系列功能，可精細(xì)化、全面化呈現(xiàn)復(fù)雜問題，不僅可豐富教學(xué)途徑，生動教學(xué)內(nèi)容，還可促使學(xué)生深入理解。

4 結(jié)語

綜上所述，在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，教育信息化建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前高等教育的主要發(fā)展趨勢，而智慧教室作為信息化教育的重要組成部分，高校應(yīng)緊跟發(fā)達(dá)國家的發(fā)展進(jìn)度，借鑒智慧教室技術(shù)框架設(shè)計(jì)與構(gòu)建的相關(guān)成功經(jīng)驗(yàn)，基于最新、最熱門的技術(shù)，在實(shí)際教學(xué)環(huán)境下不斷磨合調(diào)整，以此探尋出與我國高等教育實(shí)際相符的智慧教室構(gòu)建方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高校智慧校園建設(shè)。