高校遠程直播互動智慧教室建設的研究

石龍 陳志平

摘 要：通過對國內外智慧教室的理論研究和技術實踐現狀進行總結與分析，提出建設遠程直播互動智慧教室來解決高校圍墻漸行漸遠、教學資源不均衡等問題。介紹了哈爾濱職業技術學院建設遠程直播互動智慧教室的具體功能以及技術要求，可以實現跨校區、跨地域直播互動、直播收視、校內教學翻轉、抬頭率統計分析、人臉識別無感知簽到、小組討論手機無線投屏等智能化功能。

關鍵詞：高校；智慧教室；遠程直播互動

基金項目：黑龍江省教育科學“十三五”規劃2019年備案課題“高職院校教師隊伍內部質量保證體系構建的研究與實踐”（ZJC1319014）

教育信息化是教育理念和教學模式的深刻變革，是促進教育公平、提高教育質量的有效手段。教育部印發的《高等學校人工智能創新行動計劃》（教技〔2018〕3號）中指出，要加快人工智能在教育領域的創新應用，利用智能技術支撐人才培養模式的創新、教學方法的改革、教育治理能力的提升。傳統的多媒體教室、錄播教室、會議系統及教學管理系統已不能滿足現有的課堂教學模式改革和教學管理工作需求，嚴重制約了教學質量提高，因此，構建智慧教室是改善教學環境、提高課堂教學質量的必然選擇的途徑。如何營造更加豐富、有趣、便捷、高效的教室學習環境，成為各高校關注的熱點問題之一。

1 智慧教室建設的研究現狀

智慧教室主要是利用物聯網技術將傳統網絡化教室、多媒體教室進一步升級，是智慧技術與現代教學思想結合的必然產物，智慧教室的誕生基本經歷了傳統教室—電子教室—多媒體教室—數字教室—智慧教室的演變過程[1]。相比于傳統網絡化教室與多媒體教室，智慧教室主要實現了教材多媒體化、資源共享化、教學多樣化、學習個性化、活動協作化、網絡泛在化。

“智慧教室”概念最早誕生于1988年，是由RESCIGNO R C[2]提出的“Smart Classroom”概念，但是早期的研究主要集中在技術、硬件設備等問題，后來隨著教育不斷發展和改革，對智慧教室的種類和功能的研究不斷深入。目前，國外關于智慧教室的研究主要關注的是智慧教室學習環境建設、功能需求建設、創新教學模式及效果測評等方面內容，例如美國北卡羅來納州立大學通過虛擬仿真技術構建的學習空間，引導學生進行協作式和體驗式學習，效果明顯優于傳統教室[3]。國內關于智慧教室的研究近幾年發展也比較迅速，對智慧教室學習環境（包括物理環境和虛擬環境）建設更加關注，而且十分重視教學過程的交互行為，不斷探索數據互通和資源共享技術。程敏[4]提出了包括基礎設施、網絡通信、服務、教學環境應用和終端交互5個層面的智慧教室模型；孫進康等[5]根據不同的課堂教學需要，闡述了講授輔導型、互動協作型、探究研討型3種類型的智慧教室。

2 遠程直播互動智慧教室建設意義

隨著教育部《關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》以及《關于推進高等教育學分認定和轉換工作的意見》的下發，高校之間的壁壘逐漸被打破，跨校的課程共享得以實現。在這種形勢下，各高校進行教育教學改革壓力巨大，優質課程資源嚴重缺乏、學習環境不足，學生沒有更多選擇權；部分課程內容比較老舊，教學方法相對落后，學生也幾乎沒有學習的興趣，教學效果甚是不佳。此外，還有部分年輕教師教學業務能力相對較弱等若干問題。

建設遠程直播互動智慧教室對于高校在推進教育信息化、提高教育教學質量、產學融合等方面具有重要意義。具體體現在以下幾個方面：

（1）完善硬件設施，注重人才培養，使學生掌握理論知識的基礎上緩解學校多校區辦學、課程資源、教室資源、教學方法改革、教學管理等多重壓力，促進教育教學改革，提升教學質量，以培養更多的高級專業人才，更好地為企業和社會服務。

（2）彰顯辦學特色，吸引高層次人才，整合我校優質教學資源，促進各校區教學資源均衡發展，可以讓更多的學生享受到優質的課程，激勵學生學習的興趣，加強課堂互動，并有效破除專業發展的師資瓶頸。

（3）利用教室輔助打造教學翻轉金課，沖擊國家級精品在線開放課程等。

3 遠程直播互動智慧教室案例

為了促進人工智能在教育領域的創新應用，哈爾濱職業技術學院建設了遠程直播互動智慧教室，如圖1所示。

遠程直播互動智慧教室建設的設備明細如表1所示。

4 遠程直播互動智慧教室具體功能

（1）精品錄播功能：通過兩臺廣播級4K攝像機以及1路 4K課件信號全超清錄制，4K畫面無損傳輸，支持包括4K、1080P、720P多種錄制分辨率的任意碼率設置，同時提供視頻容災策略，當意外中斷發生時，確保錄制成果。（2）跨校直播互動功能：實現了跨地域、跨校區、實時直播、互動、收視功能，支持移動端、電腦端、網頁端收視直播。（3）無線分享功能：無線支持PC和移動設備同時投屏演示、同屏顯示，支持按鍵切換兩畫面，無需通過軟件選擇方式切換。（4）多屏互動功能：交互顯示系統支持雙向觸控互動特性，滿足課堂的各方面使用，生動地展示了教學成果，拉近了老師和學生間的距離，兼具教學、學術報告、會議、綜合性研討、演示交流及遠程教學等功能，操作簡單，功能實用，效果良好，提升了教與學的效率。（5）移動直播收視互動學習功能：學生可以通過電腦、手機移動終端觀看直播，同時還支持文字互動以及彈幕等互動學習功能。（6）無感簽到功能：利用人臉識別輔助系統，實現無感簽到。系統提供的人臉識別簽到功能將簽到轉變為無感秒級簽到，自動化統計數據，可快速單人或多人簽到，并將人員進行分類統計。（7）課堂行為分析功能：提供課堂行為分析功能，可定時對抬頭、睡覺、低頭、起立、舉手等行為統計，并對學生在整堂課上的狀態進行分析，自動生成可視化數據。（8）中央控制系統功能：采用聯想TB-X804F中控平板進行智能化控制，協同控制計算機、投影機、電動屏幕、數字展臺等音視頻設備，接入物聯感知系統，支持教室溫濕度、光亮照度、人體感應、空氣質量、電器、窗簾等進行智能聯動。

5 結語

智慧教室的建設不僅需要有先進的技術、完善的裝備、智能化的系統，還要融入學校的教育理念、教學模式以及教學資源等因素，從而為實現教育信息化打造有利條件。遠程直播互動智慧教室的建設可以良好地解決高校圍墻漸行漸遠、教學資源不均衡等問題。智慧教室的建設核心在于如何智慧支持教學活動的開展，這樣才能最大限度地提高智慧教室的建設價值。

[參考文獻]

[1] 張凱，楊再明.智慧教室的構建與應用研究—以中國礦業大學為例[J].現代教育技術，2018（28）：81-85.

[2] RESCIGNO R C.Practical implementation of educational technology.The GTE/GTEL smart-classroom.The hueneme school district experience[C].Moscow：paper presented at the US/USSR Joint Conference on Computers，Education，and Children，USSR，1988.

[3] RAMADAN R，HAGRAS H，NAWITO M，et al.The intelligent classroom：towards an educational ambient intelligence testbed[C].IEEE.Intelligent Environments（IE），2010 Sixth International Conference，2010.

[4] 程敏.智慧教室的設計與構建[J].實驗室研究與探索，2015（34）：248-252.

[5] 孫進康，張學平，趙劍.智慧教室建設與應用思考[J].大學教育，2019（4）：25-27.