智慧校園環境下的中小學多功能教室建設應用實踐研究

劉剛

摘要：隨著教育信息化工作的深入推進，中小學信息化建設正在由數字校園向智慧校園進化。本文詳細闡述了智慧化新型多功能教室可以基于智慧校園軟硬件環境，充分利用建設資金和場地，聚合智慧課堂、智能錄播及遠程互動教學、學生電視臺及校園網絡電視等多種資源和平臺，豐富學校智慧校園教育教學實踐和應用。

關鍵詞：智慧校園；多功能教室；智慧課堂；智能錄播；遠程互動教學

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2017）15/16-0099-03

自1995年接入互聯網至今，我國教育信息化依托信息技術、通信技術、教育學、心理學等學科的發展，在網絡傳輸速度、信息加工效率、教學媒體和課程形式、學習交流方式、技術與教育教學深度融合等方面取得了革命性的進步。[1]國務院副總理劉延東在第二次全國教育信息化工作電視電話會議上總結了第一次全國教育信息化工作會議以來取得的成績和經驗，提出以教育信息化全面推動教育現代化。[2]日新月異的教育信息化軟硬件環境的形成、發展和應用必然引領教育形態發生變革，走向智慧教育。智慧教育是高度信息化支持下的教育新形態。基于互聯網+教育、智慧城市等軟硬件環境，當前中小學尤其是西部中小學正在進行大規模的由數字校園向智慧校園進化的建設。

智慧化的多功能教室是學校教育教學、特色課程、校際交流的重要場所，對其進行科學、合理、規范、實用的設計、建設，能極大地推進學校教育信息化向教育智慧化發展，充分彰顯學校辦學特色，提升學校教育教學質量，促進師生健康、快樂、個性地發展。

通常的多功能教室單點軟硬件環境和使用功能較為單一，學校需要集中大量資金和場所進行相應多功能室的建設布局，這樣既不利于資金和場地的利用，又提高了管理維護成本。基于此，我們提出了在中小學建設智慧化的新型多功能教室，以豐富和發展智慧校園和智慧教育平臺。

中小學新型多功能教室建設功能需求

以往，中小學多是根據各自辦學規模和應用需求，主要針對示范課展示、學術報告、精品課程錄制、反轉課堂教學、遠程互動教學、學生電視臺等用途，建設數額不等的相對獨立的功能教室。這種模式的優勢在于，多功能教室用途相對獨立，可以同時滿足較大規模的教育教學活動；其缺點在于有限的預算資金分散，教室環境裝修、軟硬件系統無法達到較高品質，應用效果體驗和教室壽命周期均打折扣，造成無形中的浪費。

隨著教育信息化向智慧教育的深入推進，我們建議中小學在建設智慧校園時，可以在滿足基本的多功能教室和智慧教室數量的基礎上，結合學校現狀，充分整合資源，從物聯網教室軟硬件環境、網絡基礎、智慧課堂、智能錄播及遠程互動教學、學生電視臺及校園網絡電視等方面建設適用的、智慧化的、新型的多功能教室。

中小學智慧新型多功能教室建設子系統

1.物聯網教室軟硬件環境

根據城市普通中小學校舍建設標準，多功能教室可以選用面積在120平方米以上的專用教室或者兩間平層相連的普通教室進行部署，其大致的功能分區如下圖所示。

多媒體教學設備、照明、空調、換氣、考勤等聲、光、電等軟硬件基礎建設可以參考智慧校園建設指南中的智慧教室建設標準，利用物聯網實現教室的集約化、智能化管理和應用。智慧教室又稱為智能教室或未來教室，集成了廣泛應用的高科技軟硬件環境設備。[3]物聯網主要由RFID、中間件和網絡應用三部分組成，應選擇成熟可靠、符合中小學教育教學需求的系統和平臺。[4]

多功能教室裝修要依據應用需求和功能模塊分區進行精準化設計和施工，由于教室功能的集中使用頻率較高，所以基于隔音和人工補光需求，教室應相對密閉，并在裝修材料、工藝和桌椅家具選擇上要注重實用和環保。

2.網絡基礎與通信

網絡和通信是多功能教室以及智慧校園生態環境的基礎和骨干。多功能教室網絡設備和線路需承載較大數據量的視音頻直播、點播和教學資源的實時傳輸。錄播、互動等服務器部署在教室控制間，通過光纖接入學校中心機房。無線AP應至少能滿足60個以上終端同時接入。為了方便網絡維護和設備管理，提高系統平臺的穩定性和可靠性，物聯網可以獨立于校園網，單獨建設設備網。

3.智慧課堂

智慧課堂是教育信息化發展的新階段，它依托了大數據、云計算等技術手段，包含了智慧化教育與教學、智慧化管理與評價等。教師通過智能終端設備推送課程資源、記錄教學軌跡、進行有效的過程性和階段性評價，以便進行個性化的教學。同時，智慧課堂也為教師之間的教學理念、教學內容、教學資源、學習工具等互助提供了極大便利。然而，由于經濟教育發展不均衡及教育管理理念等原因，部分地區和學校還未對其進行大規模推廣和應用。因此，我們建議可以在多功能教室開展智慧課堂的試點、推廣和深化應用，為精品課程錄制提供完善的教育教學實踐平臺。

4.智能錄播及遠程互動教學

智能錄播和互動教學系統可以全程無人工干預，滿足微格教學、校際同步課堂、精品課程、賽課錄像、遠程教研等廣泛應用。經過多年的技術積累和應用發展，教室智能錄播和遠程互動教學系統已趨于成熟穩定。聲畫質量是智能錄播和遠程互動教學系統建設的重點。經過論證和實踐，我們有以下三點建議。

（1）聲畫采集設備

前端畫面采集設備可以選用4臺廣播級全高清攝像機配合云臺（如考慮建設成本，也可以選用2臺高清攝像機負責教師和學生近景特寫的畫面拍攝，2臺專業會議攝像機負責全景拍攝），記錄清晰、色彩還原準確的聲畫素材，供智能錄播系統后期編輯和遠程互動教學系統實時編碼傳輸。師生的麥克風數量、質量和策略設置要根據具體應用環境進行科學測試。

（2）環境裝修

教室錄播教學活動區域裝修色調應清新淡雅，以利于攝像機準確還原。同時進行隔音和軟包吸音，盡量減少外界環境的干擾和回聲。

（3）智能錄播與人工干預互補

針對部分重要課程，智能錄播無法精準匹配拍攝和切換意圖，這就需要技術人員能方便快捷地通過導播控制臺進行人工干預，對攝像機進行變焦、搖移，以保證精準的拍攝和切換效果。

5.學生電視臺及校園網絡電視

學生電視臺可以開闊學生視野，提高學生的自主探索、創新學習能力。學生電視臺也是學校教育教學成果和學生成長成才的重要宣傳和展示平臺，它主要包括拍攝、制作和播出三個環節。我們建議要合理規劃和布局，將學生電視臺融入到新型多功能教室。

（1）綜合利用多功能教室環境和設備

將學生電視臺與多功能教室結合，可以充分利用多功能教室的裝修環境，智能錄播系統攝像機也能一機多用，降低建設成本。

（2）虛擬演播室

相較于傳統綠背景摳像，虛擬演播室系統能降低制作難度，提高節目制作效率，豐富畫面呈現形式和效果。

（3）校園網絡電視

電視節目是學生了解外界的重要渠道。傳統校園電視一般有兩種建設方案：一種是每間教室安裝電視機和有線機頂盒，這可以滿足校內電視節目的直播，但前期建設和后續維護使用均投入較大；另一種是直接借助于班班通教學設備，通過互聯網直接觀看直播和點播。但由于學生觀看電視節目的時間相對集中，所以會對學校網絡出口帶寬形成較大壓力。鑒于此，在第二種模式的基礎上，基于多功能教室錄播平臺和學生電視臺，建設學校網絡電視臺具有積極意義。利用現有錄播和存儲服務器資源，配套相應視頻、音頻采集編碼硬件板卡和軟件應用平臺，既可以實時采集學生經常收看的電視頻道和校園電視臺直播信號，也可以為學校大量的精品課堂和視頻節目提供點播渠道。由于所有點播流量均來源于校內服務器，所以它不會占用學校有限的網絡出口帶寬。部署分區轉發服務器，還可以無縫解決多校區使用同一校園電視點播直播平臺的問題。

結語

微課、翻轉課堂、MOOC、虛擬現實等各種教學方法和手段已成為教學新常態，基于大數據、云計算的智慧校園也已全面取代數字校園，其核心在于推進和應用。智慧化的新型多功能教室作為中小學智慧校園的重要抓手，需要智慧的教師和學生、智慧的學習過程和方法、智慧的資源和軟硬件環境。只有教師充分整合學校的各種優質資源，才能提高學校教育教學質量，促進學生健康發展。