章志國

南通大學信息化中心， 江蘇 南通 226000

1 問題的提出

智慧校園是圍繞教學科研、網(wǎng)絡學習、校務治理和校園文化生活等領域而開發(fā)建設的智慧教育環(huán)境，是教育信息化發(fā)展的主題與潮流[1]。智慧校園建設逐步成為高等教育改革創(chuàng)新驅動發(fā)展的新引擎，融入了“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等時代價值[2]，是國家數(shù)字發(fā)展戰(zhàn)略的有機組成部分。本質上，智慧校園建設的根本目的在于為教育教學、科學研究、管理服務的協(xié)調發(fā)展，實現(xiàn)信息技術與教學、科研、管理和服務的深度契合，創(chuàng)建教育強國與智慧融合新生態(tài)。

多媒體教室是高校教學的主要場所，也是師生互動、教學相長的重要平臺。近年來，面向智慧校園的多媒體教室服務的研究成為熱點，認為智慧校園是服務于資源共享、靈活創(chuàng)新的教學環(huán)境的載體[3-5]，研究多側重于教與學的環(huán)境升級與教學方式改革。劉志文[6]認為，充分利用智慧校園無線網(wǎng)和云桌面等新興技術，在有限投入的情況下提升、優(yōu)化現(xiàn)有的多媒體教室。桑吉草[7]認為，教室管理需要多方共同參與、協(xié)調統(tǒng)一、相互配合。項麗[8]認為，以人為本，從使用者、維護者、管理者多角度出發(fā)，應建立健全透明化的多媒體教室管理信息系統(tǒng)。張偉等[9]認為，建設智慧校園環(huán)境下的多媒體教室并加強管理十分必要和緊迫，管理措施包括提高管理的數(shù)字化和精細化、加強日常管理和建立時效性評價體系等。

據(jù)2021年12月發(fā)布的《中國高校信息化發(fā)展報告(2020)》[10]顯示，多媒體教室依舊是構成高校教學場所的主體，使用多媒體教室開展教學的平均課程占比達71%之多，是高校教育信息化的主要實踐場域。2018年發(fā)布的《智慧校園總體框架》[11]中，對作為智慧教學環(huán)境的應用平臺層的多媒體教室，在總體架構、功能要求和分級方面做了詳細定義，其中智能感知、智能控制和智能管理為必選功能。2021年江蘇省高校智慧校園建設指標體系[12]要求多媒體教室應具備與學校其他應用系統(tǒng)融合的功能。

基于此，文章以多媒體教室與智慧校園的融合共建服務、探索服務創(chuàng)新為研究主題，從兩者之間的關系出發(fā)，分析多媒體教室融合服務的特征，探索服務創(chuàng)新的設計與實踐，以期提升教師在多媒體教室使用方面的獲得感和幸福感。

2 多媒體教室與智慧校園的關系分析

智慧校園建設目標是打造業(yè)務共融、數(shù)據(jù)互通、綜合集成、服務感知的新型校園生態(tài)，是教育教學、科學研究、學科建設、管理服務聯(lián)動發(fā)展的有力支撐。

2019年發(fā)布的《中國教育現(xiàn)代化2035》[13]指出，面向教育現(xiàn)代化的第八大戰(zhàn)略任務是“建設智能化校園，統(tǒng)籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺”。由此可以看出，智慧校園是上層建筑，是多媒體教室建設的“大環(huán)境”。智慧校園相關的信息化建設、運維和管理制度、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準規(guī)范和信息技術標準，為多媒體教室相關建設及應用保駕護航。

另一方面，高等學校應設計改造物理學習空間，支持與應用系統(tǒng)間的信息聯(lián)通和數(shù)據(jù)融合[14]。多媒體教室在統(tǒng)一控制、資產(chǎn)管理、智能運維和統(tǒng)計分析等方面的建設，既滿足了教學需求，也為智慧校園建設打下良好基礎[15]。

智慧校園與多媒體教室，都是以師生為中心，以完善整合各種應用服務資源、構建便捷智能的服務體系為原則。融合服務、優(yōu)化管理、效率提高、科學決策、與時俱進，這些智慧校園的評價體系，同樣適用于多媒體教室?？傊腔坌@為多媒體教室提供了完善的制度保障，多媒體教室是智慧校園內在競爭力的體現(xiàn)。

3 多媒體教室融合服務的建設思路

3.1 智慧校園生態(tài)融合建設是基礎

在尹合棟等通過德爾菲法所確立的智慧教室評價指標體系中[16]，基礎設施綜合指數(shù)排名第一，其他指標包括教學和資源平臺、軟硬件工具、移動互聯(lián)和智能管控與感知等。高速穩(wěn)定的校園基礎網(wǎng)絡是多媒體教室互聯(lián)的基礎，是各類教學資源共享、利用和創(chuàng)新的橋梁。智慧校園已有基礎數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)，能夠為教室服務集成融入各類業(yè)務應用，與其他系統(tǒng)積極融合、互聯(lián)互通。

在先期規(guī)劃環(huán)節(jié)，兩者統(tǒng)一由信息化建設職能管理機構協(xié)調推進。硬件方面，多媒體教室可以充分利用智慧校園云存儲、云計算、數(shù)據(jù)庫服務，統(tǒng)籌數(shù)據(jù)庫服務和備份。網(wǎng)絡安全方面，則需要梳理信息資產(chǎn)，對于具備遠程管理的終端設備，如信息發(fā)布屏、電子班牌等應得到重點保護。數(shù)據(jù)中心則明確數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)交換內容和時效，如教師、課表和教室資源的統(tǒng)一標準，教室管理所關注的普通型、錄播型，都須轉化為數(shù)據(jù)中心視角的房產(chǎn)統(tǒng)一編號。

3.2 高效集成推動服務融合

多媒體教室系統(tǒng)提升與其他系統(tǒng)融合，有助于構建各構成要素和諧共存的教與學環(huán)境[17]。多媒體教室設備開啟多采用刷卡方式；但隨著校園卡的發(fā)展，高校已普遍采用動態(tài)二維碼作為虛擬卡。為適應這種管理模式，教室通過增加二維碼識別攝像頭，由中控設備負責解碼，轉化為教師統(tǒng)一編號，驗證是否符合使用條件。

對于整體建設的智慧教學型或錄播教室，需要保護教室內部的全部設備，加裝門禁設施，接入校園安防系統(tǒng)，結合課表數(shù)據(jù)授權任課教師開啟權限。教室查詢是校園服務必備內容之一，如通過課表數(shù)據(jù)可查詢空閑教室，并進一步結合多媒體教室提供的設備占用狀態(tài)，查詢即時空閑信息。以上跨領域之間的合作與融合，提高了服務的高效集成，改善了用戶體驗。

3.3 創(chuàng)新應用是關鍵

有調研[18]發(fā)現(xiàn)，高校的教室排課平均使用率為46%～80%。受制于教師資源、教室資源以及學生空余時間，人工排課占比仍然較多，甚至需要電話反復聯(lián)系任課教師及來回確認時間，無法做到一盤棋考慮，未來只有人工智能等創(chuàng)新技術的介入，才能實現(xiàn)智能排課，科學合理配置，從而提高教室的利用率。

目前，通過建立智能教室管理系統(tǒng)，最大限度地降低成本并提高管理效率，已成為必須研究的問題[19]。在跨系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)融合利用角度上，教室使用歷史記錄、教室使用報修與設備型號之間的關系、設備維修記錄等鮮有案例。或通過教室無線AP提供的熱點圖，結合自習課表和教室中控設備占用狀態(tài)，監(jiān)測不合理的異?，F(xiàn)象，賦能教室智能安全管理。

3.4 以人為本是宗旨

智能化的多媒體教室服務，應以人為本，弘揚人文精神，讓教師專心于知識講授，讓教師有真正的服務獲得感[20]。教室中控設置根據(jù)課表安排，自動開啟教室，可以免去教師在設備開啟過程中無謂的等待。采用校園卡開啟模式，存在同一教室相鄰節(jié)次不同教師使用的情況，而上一節(jié)次的教師在取走校園卡的同時，教室中控關閉導致一定時間的待機保護，給下一節(jié)次的教師造成一定困擾。使用虛擬卡則完全規(guī)避了這個問題。

以人為本不僅體現(xiàn)在面向教師的體驗，還體現(xiàn)在面向學生的服務，因為教室既是承擔課堂教學活動的場所，也是學生自習、輔導答疑、講座、競賽等的場所。教室管理者既要提高管理人員的服務意識，也要讓教室管理可控可知。

4 多媒體教室融合服務實踐與探索

4.1 可視化數(shù)據(jù)同步工具的設計利用

課表數(shù)據(jù)、教師信息和校園卡數(shù)據(jù)等是教室系統(tǒng)自動開啟的依據(jù)，課表數(shù)據(jù)同步有數(shù)量大、類型多、實時性和準確性要求高的特點，為了滿足課表數(shù)據(jù)同步能夠靈活應對臨時性采集、周期變更、學期和校區(qū)等信息，該文選取SSIS作為數(shù)據(jù)同步工具。Microsoft SQL Server Integration Services(SSIS)是一款高效易上手的ETL工具，通過可視化設計即可完成大多數(shù)課表的配置。結合部署工具可以輕松部署到SQL Server環(huán)境，通過代理工具新建作業(yè)，配置為周期性運行即可。其源/目標助手的設計以向導模式配置ODBC、平面文件、HDFS等數(shù)據(jù)源；對于合并聯(lián)接、數(shù)據(jù)轉換、聚合等均通過拖曳圖標進行配置；針對Oracle數(shù)據(jù)庫，微軟提供了Microsoft Connector for Oracle，無須ODBC配置，直接應用Oracle數(shù)據(jù)。需要注意的是，通過Visual Studio設計時，應關注Run64BitRuntime是32位還是64位，以搭配SQL Server的dtexec版本。如圖1為南通大學課表同步數(shù)據(jù)流運轉圖，大多數(shù)通過可視化配置即可，如須篩選校區(qū)可采用條件語句(DT_I4)CAMPUSID==1?TRUE:FALSE，篩選學期用SUBSTRING(TRIM(TERM),1,9)==“2021—2022”?TRUE:FALSE。

圖1 用SSIS開發(fā)課表數(shù)據(jù)同步示意圖

4.2 面向教室感知的服務開發(fā)

多媒體教室的系統(tǒng)集成，主要圍繞設備和教學軟件。直接外購或委托外單方式的軟件開發(fā)難以體現(xiàn)與智慧校園的便捷融合理念，這就需要校方整合力量、自主研發(fā)。

以南通大學為例，圍繞教室感知主要完成了兩點：第一點為基于B/S模式的教室信息管理與控制，彌補原C/S模式不適用移動互聯(lián)時代的缺點。主要功能是教室屬性、設備型號、IP和軟件安裝信息，以及基于中控管理接口(杭州得實電子技術)實現(xiàn)的教室開啟、關閉等功能。因中控需要通過Socket發(fā)送數(shù)據(jù)包，故基于PHP的stream_socket_client函數(shù)實現(xiàn)UDP數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)包構造由sprintf打包，IP用ip2long轉換后，再用pack函數(shù)N格式數(shù)據(jù)封包。第二點為零星多媒體設備的借用審批，經(jīng)管理員審核后同步至課表數(shù)據(jù)庫，再下發(fā)至教室中控設備，以便于借用人直接開啟多媒體設備。

4.3 面向對外數(shù)據(jù)共享的開發(fā)

對外數(shù)據(jù)共享總結為一線一面。一線為教室所使用的記錄庫，通過各校區(qū)教室使用的歷史日志，匹配相應的人事、課程和房產(chǎn)標準后，經(jīng)ETL工具收集合并，由數(shù)據(jù)中心進行采集利用。一面為多媒體教室的設備狀態(tài)輸出。該功能的實現(xiàn)基于Socket接口，接收方通過UDP發(fā)起輪詢后，另外開啟TCP端口接受信息并解析數(shù)據(jù)包。文章通過PHP+EasySwoole實現(xiàn)，EasySwoole為基于Swoole(PHP異步網(wǎng)絡通信引擎)封裝的便捷開發(fā)框架，如圖2所示。充分利用其控制臺、定時器、觸發(fā)器和日志處理模塊，可以輕松應對后端服務開發(fā)，承擔數(shù)據(jù)包的定時發(fā)送、接收以及數(shù)據(jù)利用對外服務。

圖2 用EasySwoole開發(fā)基于Socket的Web服務流程

由于返回的數(shù)據(jù)區(qū)用了4個字節(jié)集中表示一個教室的編號、狀態(tài)和各設備細節(jié)信息，需要采用PHP的unpack函數(shù)，應用v和C格式，結合偏移量得到相應的數(shù)據(jù)，再進行位運算符計算得到各設備狀態(tài)，教室空閑/占用/故障再通過設備狀態(tài)綜合計算得出。完整代碼發(fā)布在https://github.com/dakcom/ntu- ds-server上，以供交流。

4.4 跨界增值服務方便教師教學

教師通常使用移動存儲或郵箱來存儲相關課件，接受學生作業(yè)的提交。通過智慧校園專屬云盤服務，教師可直接在云盤實現(xiàn)實時存儲和備份備課資料，徹底告別U盤，避免潛在病毒和文件損壞的困擾?；诮萄薪M實現(xiàn)公共教學資源的團隊共享和協(xié)同編輯，演示時無須本地Office環(huán)境，瀏覽器直接播放教師課件，課后一鍵分享課件；面向學生收集作業(yè)、作品都可通過云盤完成。以上這些場景，使得教師的教學體驗更具愉悅感。

近年來，線上線下混合教學已然成為教師必備技能之一。為了讓教師有一個更好的授課環(huán)境，多媒體教室的云桌面升級為2.0版本，實現(xiàn)教室桌面成為多點遠程辦公場景的延伸。這樣，在利用云桌面解決教室管理端計算機管理與維護的同時，教師的電腦不再是孤立的辦公機器，而是基于統(tǒng)一工作空間的備課、授課和代碼演示環(huán)境，它擁有更優(yōu)質的校園帶寬，是隨身攜帶、隨時在線的工作環(huán)境，切實增進教師的信息化應用便利。在網(wǎng)絡安全方面也解決了對未經(jīng)授權的諸如向日葵、Teamviewer等遠程控制軟件的管控，使遠程行為有據(jù)可查、網(wǎng)絡安全更為可靠。

5 多媒體教室融合服務應用效果

文章中數(shù)據(jù)同步工具、面向教室感知和數(shù)據(jù)共享的開發(fā)完成于2019年12月，在兩年多的服務中，為學校四個校區(qū)近500個多媒體教室提供及時準確的課表數(shù)據(jù)，教室感知管理和數(shù)據(jù)共享功能運轉良好。通大云盤開通兩年來，已成為全體教師日常好用工具之一。云桌面歷經(jīng)一年多的考驗，是教室管理者的好幫手，也是教師線上線下融合教學的常態(tài)化利器。

為了進一步了解應用效果，研究人員設計了匿名調查問卷，將二維碼發(fā)放到相關QQ群，并張貼在教室講臺顯眼處，以期得到真實的用戶反饋。問卷為教師和學生設計了不同的調查內容，問題設計以精煉、簡單易懂為原則，以免影響受訪者作答狀態(tài)，從而降低數(shù)據(jù)質量。問題內容以該文相關服務內容(課表準確性、多媒體教室管理、設備借用、數(shù)據(jù)對外共享、各項跨界增值服務)的滿意程度、重要性和表現(xiàn)展開。滿意程度采用四級評分單選，按正態(tài)分布規(guī)律以100分、80分、60分、40分賦分。重要性和表現(xiàn)采用矩陣量表，通過1～5分表示不重要到非常重要、表現(xiàn)不好到非常好。以四象限圖作為滿意度評價模型，并獲得多媒體教室融合服務問題關鍵。另外，研究人員增加NPS量表用于了解教師對增值服務的主動推薦意愿情況，以評價忠誠度，分值低于6分為貶損者，高于8分為推薦者，中間值為被動者。

問卷調查共發(fā)放問卷200份，回收有效問卷198份，有效率為99%。結果顯示，滿意度得分為82.93(賦分100)；對增值服務的主動推薦意愿情況平均分為9.15(賦分10)，NPS值100%。四象限圖采用SPSSAU數(shù)據(jù)科學分析平臺計算得出，如圖3所示。

圖3 多媒體教室融合服務重要性與滿意程度四象限圖

圖3中右上區(qū)域為第一象限優(yōu)勢區(qū)，所包含指標皆為該文中融合服務建設成果，應繼續(xù)保持。第二象限為左上改進區(qū)，該區(qū)指標服務感知低于第一象限，說明教室的硬件基礎設施是最基本的服務能力，方便易用是永恒的話題，需要持續(xù)關注。而通大云盤的意外入選，說明該項服務雖“功能強大”，但易用性和服務潛力有待開發(fā)。左下為第三象限低優(yōu)先級區(qū)，該區(qū)域指標與教師關聯(lián)度低，故關注度也不高。第四象限為供給過渡區(qū)，可適當降低對其中指標的關注。

研究人員繼續(xù)采用用戶訪談法，邀請教室管理者、各學科教師、老中青教師以及部分學生代表以進一步了解融合服務效果，采用非結構化訪談，重點收集用戶反饋信息。訪談圍繞真實場景、真實使用體驗展開，不使用專業(yè)術語，不使用帶有指向性的話語，不評價被訪談對象的回答，全程注重聆聽，線下訪談時不流露贊成或反對的言行，對主要結論采取二次提問的方式進行確認，允許用戶展開話題討論，以獲取更多的細節(jié)和真實的結果。

訪談主要結果如表1所示。

綜合分析訪談結果，所有用戶認為多媒體融合服務是富有成效的。從整體來看，教師管理者、教師、學生三方面的評價分值均較高，我們設計的評價分值滿分為10分，認為整體受益最大的是教室管理者，認為使用效果較好的主要是中青年教師和學生，這個結果符合研究人員的調研預期，反映的也是服務對象的真實情況。

在訪談中，還有部分教師代表反饋意見圍繞教學需求展開，包括線上教學所需的攝像頭、高拍儀、手寫板，甚至包括補光燈、背景布等，特別是許多老教師習慣了粉筆加黑板，看著筆記本那小圓孔攝像頭彎腰駝背甚為不便。針對這種情況，已建議教師協(xié)調相關管理部門在教室部署移動式會議型攝像頭?？紤]個別教師更看重傳統(tǒng)教學方式，結合其他教師訴求，對教室的基礎設施投入持續(xù)跟進建設。教學資源平臺、自主學習平臺、課中互動課后延伸、基于教室的賽事服務也是師生關注的話題，這也反映了多媒體教室與智慧校園共建的基本關系。

6 結束語

因為智慧教室受制于建設維護成本高、座位容量小以及需要相應配套設施[21]，故多媒體教室在未來很長一段時間仍然是高校教學的主要場所，是展現(xiàn)教師教學魅力和個人風采的平臺，是學生“和而不同”多元發(fā)展的舞臺。從學校自身的基本條件和真實需求出發(fā)，把多媒體教室建設融入智慧校園規(guī)劃，積極進行教室感知服務項目的開發(fā)，有利于教室的管理和數(shù)據(jù)治理，圍繞數(shù)據(jù)互通、智能管控和人性化增值服務等開展的多媒體教室的融合服務，既保護了原有的教室投資基建，也為基于Socket的接口轉化為Web服務提供了一種思路，是多快好省開展智能時代新基建的有益探索?？傊谥腔坌@的建設大潮中，應統(tǒng)籌推進多媒體教室的互聯(lián)互通、協(xié)調聯(lián)動，讓多媒體教室建設和管理不僅實現(xiàn)可控化、網(wǎng)絡化，而且要追求服務的智能化、精細化，讓面向師生的信息化服務更便捷、更高效，體驗更愉悅。