萬琳琳 劉國(guó)蘭

（江西旅游商貿(mào)職業(yè)學(xué)院 江西省南昌市 330000）

智慧教學(xué)云平臺(tái)的建設(shè)，是利用數(shù)據(jù)采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)以及智能分析技術(shù)等，以云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)為依托，將傳統(tǒng)教學(xué)業(yè)務(wù)流程與智能化IT 流程結(jié)合起來，構(gòu)建形成以互動(dòng)教學(xué)為主、智慧教室為技術(shù)支持、信息化為特點(diǎn)的智慧教學(xué)管理系統(tǒng)[1]。通過在教學(xué)中應(yīng)用這一平臺(tái)，能夠讓學(xué)生從中體驗(yàn)到信息化教學(xué)的樂趣，獲得碎片化學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)、自主發(fā)展，促進(jìn)教與學(xué)當(dāng)中師生雙向效率的提高，全面提升教學(xué)質(zhì)量，助力現(xiàn)代教育的改革發(fā)展。

1 智慧教室的概念

智慧教室是借助物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)的具有現(xiàn)代科學(xué)特色的教學(xué)平臺(tái)，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將教學(xué)設(shè)施管理、教學(xué)環(huán)境調(diào)節(jié)、教學(xué)方式、視頻控制以及學(xué)習(xí)考評(píng)等融合于一體，從而形成一個(gè)創(chuàng)新的信息化教室系統(tǒng)[2]。智慧教室的建設(shè)核心在于相關(guān)硬件資源的應(yīng)用，通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)有效整合智能終端、各種教學(xué)系統(tǒng)、軟件以及信息教學(xué)資源等，從而實(shí)現(xiàn)智慧教室的強(qiáng)大教學(xué)應(yīng)用功能，達(dá)到高效的師生教學(xué)互動(dòng)、人機(jī)互動(dòng)，體現(xiàn)出現(xiàn)代智能化教學(xué)的方便、快捷以及靈活性等特點(diǎn)。

2 當(dāng)前智慧教學(xué)云平臺(tái)在建設(shè)及使用中所存在的問題

從教學(xué)云平臺(tái)的設(shè)計(jì)及使用情況來看，目前我國(guó)教育體系中對(duì)智慧教學(xué)云平臺(tái)還并未形成統(tǒng)一認(rèn)知，大部分高校還處于建設(shè)及應(yīng)用的實(shí)踐探索階段。經(jīng)總結(jié)分析，筆者認(rèn)為高校的教學(xué)云平臺(tái)在建設(shè)及應(yīng)用上還存在如下問題：第一，平臺(tái)內(nèi)容不夠豐富，應(yīng)用層面還有待提高；第二，平臺(tái)的設(shè)計(jì)很大程度上是以技術(shù)及管理為核心，未能充分站在用戶的角度來考慮；第三，信息技術(shù)的應(yīng)用水平還欠缺，與當(dāng)前教學(xué)及科研的融合性不高，僅僅提供了一些基礎(chǔ)性教學(xué)功能，在設(shè)計(jì)與應(yīng)用的協(xié)同性上有待提高。

3 基于智慧教室的教學(xué)云平臺(tái)設(shè)計(jì)思路及原則

智慧教學(xué)云平臺(tái)的設(shè)計(jì)首先要有“大教育觀”的建設(shè)思維，要積極將現(xiàn)代信息化技術(shù)和教育教學(xué)進(jìn)行深度融合應(yīng)用，在進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)教育教學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的同時(shí)引領(lǐng)教育服務(wù)的全面改革。筆者認(rèn)為，基于智慧教室的教學(xué)云平臺(tái)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：

3.1 完備性原則

高校要按最先進(jìn)的信息化教學(xué)配置標(biāo)準(zhǔn)，最大化滿足智慧教室教學(xué)業(yè)務(wù)的設(shè)計(jì)需求，科學(xué)合理設(shè)計(jì)平臺(tái)系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，盡可能的提高智慧教室的智能化水平，以此更好地提升教學(xué)平臺(tái)的使用性能。

3.2 安全性原則

高校要綜合考慮各種不安全因素之后才能設(shè)計(jì)智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)，以此保障系統(tǒng)應(yīng)用的安全可靠性，為保證教學(xué)云平臺(tái)的管理嚴(yán)密性，還需提高管理系統(tǒng)的權(quán)限，形成平臺(tái)業(yè)務(wù)進(jìn)程控制機(jī)制。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化原則

高校首當(dāng)其沖是要保證智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)在建立層次上符合國(guó)家及行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在軟件平臺(tái)、數(shù)據(jù)接口、開發(fā)技術(shù)等方面能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)合應(yīng)用，同時(shí)還需采取開放化設(shè)計(jì)路線，遵循軟件工程有關(guān)的管理規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以確保智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)在需求分析、整體設(shè)計(jì)、測(cè)試應(yīng)用、后期維護(hù)的各個(gè)階段具備可追溯性。

4 智慧教學(xué)云平臺(tái)的主要功能性需求模塊

通過分析教學(xué)活動(dòng)業(yè)務(wù)流程及特點(diǎn)，結(jié)合智慧教室架構(gòu)特征，智慧教學(xué)云平臺(tái)的主要功能性需求應(yīng)劃分為以下六個(gè)模塊：

4.1 知識(shí)管理模塊

知識(shí)管理模塊主要由知識(shí)內(nèi)容管理、知識(shí)地圖以及知識(shí)推薦組成知識(shí)管理功能，通過組織知識(shí)地圖可以對(duì)知識(shí)目錄、標(biāo)簽、知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行添加、刪減、編輯等，并具備向用戶推薦知識(shí)的作用。

4.2 學(xué)習(xí)管理模塊

學(xué)習(xí)管理模塊可對(duì)用戶選課情況予以管理，實(shí)時(shí)監(jiān)督學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和情況，幫助分析及評(píng)定學(xué)習(xí)者的最終學(xué)習(xí)成果，學(xué)習(xí)管理模塊由教學(xué)課程、學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)、選課管理及學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)組成，可實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建課程、添加課件視頻、課程發(fā)布、測(cè)驗(yàn)發(fā)布、批閱等功能。

4.3 考試管理模塊

考試管理模塊由題庫(kù)、實(shí)踐、考試管理、考試結(jié)果四個(gè)部分組成，教師作為系統(tǒng)平臺(tái)管理員，可自行操作題庫(kù)管理中的試題導(dǎo)入、添加、編輯、刪除等功能，同時(shí)能針對(duì)各階段課程考試進(jìn)行排期設(shè)置、安排監(jiān)考人員并組織考試，創(chuàng)建并上傳試卷，批閱試卷及在線公布考試成績(jī)等。

4.4 查詢統(tǒng)計(jì)管理模塊

查詢統(tǒng)計(jì)管理模塊可用于導(dǎo)出并查看學(xué)習(xí)者的課程具體學(xué)習(xí)情況、個(gè)人學(xué)習(xí)狀態(tài)，其中包括有課程學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、整體學(xué)習(xí)進(jìn)度、考試結(jié)果等多項(xiàng)學(xué)習(xí)信息數(shù)據(jù)，查詢統(tǒng)計(jì)管理模塊主要由課程學(xué)習(xí)查詢、個(gè)人學(xué)習(xí)情況查詢、考試結(jié)果查詢?nèi)齻€(gè)部分組成。

4.5 學(xué)員中心模塊

學(xué)員中心模塊主要為學(xué)習(xí)者提供應(yīng)用功能，該模塊主要包括學(xué)習(xí)、考試、知識(shí)中心和個(gè)人學(xué)習(xí)檔案四大部分，學(xué)生可自行查看學(xué)習(xí)計(jì)劃、報(bào)名參與考試、查看學(xué)分、了解課程學(xué)習(xí)情況、在線考試記錄以及查看正確答案等，還可以參與模擬考試、單獨(dú)課程考試、綜合考試等，并能隨時(shí)瀏覽并下載知識(shí)信息資源，實(shí)現(xiàn)在線的泛化學(xué)習(xí)。

4.6 安全管理模塊

安全管理模塊由部門管理、職位管理、角色管理、用戶管理、日志管理以系統(tǒng)維護(hù)管理六大部分組成，可以對(duì)系統(tǒng)平臺(tái)上的所有用戶進(jìn)行有效的安全管理，系統(tǒng)平臺(tái)管理員可隨時(shí)對(duì)用戶進(jìn)行添加、刪減、修改、分配權(quán)限及控制權(quán)限等。

5 基于智慧教室的教學(xué)云平臺(tái)的開發(fā)及設(shè)計(jì)

5.1 智慧教學(xué)云平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1.1 平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

智慧教學(xué)云平臺(tái)以智慧教室的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過無線光纖交換機(jī)和分布式無線系統(tǒng)為作為核心，再接入網(wǎng)關(guān)及分布式系統(tǒng)形成一個(gè)綜合的信息共享平臺(tái)，依據(jù)智慧教室設(shè)備系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，對(duì)所需設(shè)備系統(tǒng)采取標(biāo)準(zhǔn)性無線Wi-Fi 模塊接入到教學(xué)系統(tǒng)綜合平臺(tái)之上，再通過服務(wù)端集中實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一管理，智慧教學(xué)平臺(tái)采用了級(jí)聯(lián)堆疊的方式得以建立形成[3]。在平臺(tái)的最底層是各個(gè)智慧教室的子端，中間層則可根據(jù)高校學(xué)科分類構(gòu)建形成二級(jí)主端口，最上層則是高校層級(jí)的一級(jí)主端口。

5.1.2 主端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

智慧教學(xué)平臺(tái)的主端通過調(diào)度、維護(hù)、應(yīng)用工作站、前置通信、數(shù)據(jù)庫(kù)、流媒體、Web 服務(wù)器等經(jīng)過交換機(jī)相互連接構(gòu)建形成，平臺(tái)主端可經(jīng)前置通信服務(wù)器通過標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議再與各個(gè)智慧教室的子端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)連接，接收到智慧教室各設(shè)備子系統(tǒng)的相關(guān)信息數(shù)據(jù)。

5.1.3 子端結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

智慧教學(xué)云平臺(tái)的子端由無線光纖交換機(jī)、智能接入網(wǎng)關(guān)、音視頻系統(tǒng)設(shè)備、子端平臺(tái)軟件等組成。交換機(jī)連接到有Wi-Fi 裝置的設(shè)備終端，網(wǎng)關(guān)接入到有線裝置的設(shè)備終端，以此完成對(duì)智慧教室設(shè)備子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及輸出控制；此外，音視頻設(shè)備系統(tǒng)相對(duì)較為獨(dú)立，子端口軟件在對(duì)音視頻設(shè)備的API 接口二次開發(fā)之后，整個(gè)音視頻系統(tǒng)設(shè)備則被融入到子端平臺(tái)上。

5.2 智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)軟件的組成設(shè)計(jì)

5.2.1 操作系統(tǒng)

智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)的綜合服務(wù)器、工作站所使用的操作系統(tǒng)可從Microsoft Windows、Linux、Unix 等操作系統(tǒng)中任選，這些系統(tǒng)具備開放性強(qiáng)、可靠性高、安全性穩(wěn)、通用性足等特點(diǎn)，智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)在多種操作系統(tǒng)上的自由切換應(yīng)用，同時(shí)可保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

5.2.2 數(shù)據(jù)采集軟件

支持各種子系統(tǒng)的接入、標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議設(shè)備的接入；與各個(gè)智慧教室子端建立信息通訊；對(duì)各設(shè)備及子系統(tǒng)進(jìn)行通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換軟件應(yīng)采取模塊化設(shè)計(jì)，保證“一規(guī)約一模塊”的原則，在增加或修改規(guī)約時(shí)保證不對(duì)支撐的平臺(tái)系統(tǒng)上其他規(guī)約造成不良影響；對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與智慧教室現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一。

5.2.3 進(jìn)程管理軟件

通過進(jìn)程進(jìn)行相互的信息交換，智慧教學(xué)云平臺(tái)系統(tǒng)由進(jìn)程管理軟件對(duì)運(yùn)行在不同或同一終端上的多個(gè)進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)予以監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有進(jìn)程出問題了就能及時(shí)重啟該進(jìn)程；當(dāng)平臺(tái)運(yùn)行中設(shè)備或軟件故障的情況下，能通過系統(tǒng)配置情況對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行調(diào)整，并對(duì)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行再分配；確保平臺(tái)功能的完整性、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；確保平臺(tái)與不同硬件配置的相互適應(yīng)性[5]。

5.2.4 維護(hù)管理系統(tǒng)

智慧教學(xué)云平臺(tái)借助維護(hù)管理工具軟件對(duì)各個(gè)信息數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行管理，具體如下：組建信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并具備相應(yīng)的增加、刪除以及輸入數(shù)據(jù)的基本功能；能提供數(shù)據(jù)庫(kù)檢索功能，可直觀清楚的檢索到數(shù)據(jù)庫(kù)中所存儲(chǔ)的各個(gè)信息數(shù)據(jù)；通過人機(jī)交換直接對(duì)數(shù)據(jù)表進(jìn)行增加、刪除以修改；給歷史數(shù)據(jù)庫(kù)提供備份功能，在設(shè)備存儲(chǔ)容量不足的情況下將歷史數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到其他媒介上，無需限制歷史數(shù)據(jù)的保存時(shí)長(zhǎng)；為方便信息共享及二次開發(fā)利用，所提供的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)功能除對(duì)應(yīng)本系統(tǒng)平臺(tái)以外，還可對(duì)外開放數(shù)據(jù)庫(kù)查詢接口。

5.2.5 系統(tǒng)圖形軟件

系統(tǒng)圖形軟件由畫面管理、實(shí)時(shí)畫面現(xiàn)實(shí)、繪圖工具等功能模塊組成，用戶可借此軟件對(duì)智慧教學(xué)云平臺(tái)所用圖形畫面進(jìn)行自我定義、繪制及管理。繪圖工具模塊非常靈活、方便編輯，可進(jìn)行多層疊加、比例分層來現(xiàn)實(shí)畫面，且能提供各類圖形符號(hào)、矢量字庫(kù)等。

5.2.6 調(diào)度監(jiān)控軟件

調(diào)度監(jiān)控軟件借助友好人機(jī)界面，可對(duì)平臺(tái)后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理和監(jiān)視，后臺(tái)設(shè)備操作，查詢調(diào)用數(shù)據(jù)以及告警處理等，為平臺(tái)管理者在管理維護(hù)上提供強(qiáng)大便捷性。

5.2.7 報(bào)表軟件

平臺(tái)系統(tǒng)的報(bào)表軟件中包括報(bào)表制作、報(bào)表顯示、自動(dòng)打印以及管理軟件。報(bào)表軟件友好的數(shù)據(jù)定義方式能讓用戶根據(jù)自身需求借助報(bào)表制作軟件生成各種模板報(bào)表；通過報(bào)表顯示軟件可用于查看備樣報(bào)表字段，結(jié)合需求自我修改報(bào)表數(shù)據(jù)并形成自動(dòng)統(tǒng)計(jì)；通過報(bào)表管理軟件可將報(bào)表交由自動(dòng)打印軟件進(jìn)行打印處理。

5.2.8 系統(tǒng)安全軟件

系統(tǒng)安全軟件能為智慧教學(xué)云平臺(tái)提供用戶權(quán)限及口令，其統(tǒng)一性用戶權(quán)限管理工具促使平臺(tái)更具安全性能，保障用戶個(gè)人口令得以保護(hù)，而為保證用戶自我權(quán)限不被他人盜用或誤用，操作者也可自行修改口令密碼。系統(tǒng)安全性從以下方面進(jìn)行體現(xiàn)：根據(jù)需求給予所有操作者特定權(quán)限，比如用戶名、操作權(quán)、操作范圍等，各操作者對(duì)系統(tǒng)及各業(yè)務(wù)的應(yīng)用范圍由此而決定；為確保平臺(tái)系統(tǒng)的安全性，操作者進(jìn)入平臺(tái)必須要輸入口令，進(jìn)入界面可從最簡(jiǎn)單的畫面調(diào)出再到修改、訪問、維護(hù)以及控制等進(jìn)行操作，這些操作由各操作人員根據(jù)劃分好的使用需求進(jìn)行不同層次的操作；系統(tǒng)還可通過角色管理為不同權(quán)限的操作人員分配應(yīng)用模塊。

5.2.9 值班日志軟件

值班日志軟件是利用過程化管理來應(yīng)對(duì)系統(tǒng)值班具體工作，值班員可借助電子辦公工具記錄系統(tǒng)運(yùn)行情況，自動(dòng)記錄系統(tǒng)故障、故障自行處理信息等，還有工作交接班、設(shè)備故障等報(bào)表同樣需要值班日志軟件依據(jù)日常工作情況進(jìn)行記錄并輸出。

5.2.10 故障管理軟件

故障管理軟件可實(shí)時(shí)反饋告警信息，提供各類故障處理平臺(tái)，其中包括有告警確認(rèn)、告警屏蔽、告警過濾、歷史告警記錄分析等，并可對(duì)各項(xiàng)告警記錄形成操作日志，并以文字、聲音、短信或郵件等形式將故障內(nèi)容傳送給系統(tǒng)維護(hù)人員。

5.2.11 遠(yuǎn)程診斷軟件

平臺(tái)安裝了遠(yuǎn)程診斷軟件，則可通過網(wǎng)絡(luò)與用戶系統(tǒng)產(chǎn)生連接，觀察平臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)幫助用戶解決在平臺(tái)運(yùn)作中因軟件所引起的故障問題，以此提升平臺(tái)維護(hù)水平，保障平臺(tái)得以安全運(yùn)行，此外也能對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)軟件進(jìn)行及時(shí)的版本升級(jí)。

6 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代教育信息化、數(shù)字化改革步伐不斷加快，智慧教室、云平臺(tái)、云系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)等均快速應(yīng)用到教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，智慧教室的教學(xué)云平臺(tái)的開發(fā)和設(shè)計(jì)，有利于實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生實(shí)時(shí)一對(duì)一的學(xué)習(xí)和交流，學(xué)生、教師互動(dòng)更加方便，教學(xué)指導(dǎo)、教學(xué)管理更加科學(xué)，智慧教室的教學(xué)云平臺(tái)開發(fā)具有重要的意義，有利于教師、學(xué)生開展教學(xué)分析、教學(xué)探討及學(xué)生評(píng)價(jià)，促進(jìn)師生相互進(jìn)步和成長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)共贏的戰(zhàn)略目標(biāo)。