關于高校智慧教室建設的探討

宋海明

摘要：智慧教室是運用現(xiàn)代化信息手段進行教育教學活動的設計，智慧教室是數(shù)字教學和未來教室的一種重要形式，是新型的學習方式。采用智慧教室模式會使課堂教學變得更加高效。在智能課程模式下，學生可以在自主思考和學習能力的培養(yǎng)過程中，獲得多方面的知識文化。智慧教室改變傳統(tǒng)教學模式的弊端，實現(xiàn)了智慧教學的網(wǎng)絡化操作，是智慧教室面對現(xiàn)代化教學的重要措施。智慧教室建設可以給教育行業(yè)帶來新的發(fā)展機遇，是教育面向未來建設的重要嘗試。

關鍵詞：高等教育;智慧教室;建設;構成;應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0199-03

信息時代的重要標志就是智慧的信息技術改變了人們傳統(tǒng)生活模式，同樣在高等教育教學過程中，基于網(wǎng)絡信息技術來實現(xiàn)的智慧教室，帶來了教育教學的信息化變革。智慧教室借助物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術的結合將基礎理論、物理信息標識與感知、計算機網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)分析和信息處理技術等多方面技術融合，在教學中幫助學生們從學習能力、實踐能力到科研能力都可以獲得全方位的提升。智慧教室是高等教育現(xiàn)階段發(fā)展至關重要的實踐。

1智慧教室的網(wǎng)絡架構模式

1.1智慧教室的內部架構

智慧教室是全新的概念，在智慧教室的設計中，需要將硬件設備和軟件融合應用。其包含了教學系統(tǒng)、LED顯示系統(tǒng)、人員考勤系統(tǒng)、資產管理系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、空調控制系統(tǒng)、門窗監(jiān)視系統(tǒng)、通風換氣系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等。例如視頻方面需要更高端的設備，使視頻信號的傳輸更加流暢，具有更高品質效果。智慧化多媒體教室的整體由：計算機、投影機、視頻展臺、無線話筒、功放、音箱等設備構成，也使多媒體教學的授課方式與傳統(tǒng)方式有了很大的進步。在日常運行中，計算機與網(wǎng)絡之間傳輸互動能力是智慧教室的關鍵，通過建立獨立專用的局域網(wǎng)，為師生建立起強大的網(wǎng)絡連接基礎。智慧教室的網(wǎng)絡架構實現(xiàn)的遠程集中管理模式，是高校在智慧教學管理方式上的創(chuàng)新。（具體見圖1：智慧教室系統(tǒng)拓撲圖）

1.2智慧教室的功能定位

高校在數(shù)字化的管理模式推動下，拓展多媒體數(shù)字和數(shù)字信息交換能力，使智能化多媒體教室建設實現(xiàn)了遠程管理和控制，包含了精品課程、智能錄播、在線教育考核、網(wǎng)絡聽課、遠程教育功能等的實現(xiàn)。因此智慧教室建設呈現(xiàn)出多元化發(fā)展狀態(tài)。從實物展示改變成通過圖片、文字、視頻等媒體素材來展現(xiàn)，內容多種多樣。智慧教室還可以使課堂轉變成互動式教學模式，智慧教室改變了傳統(tǒng)的授課與聽課方式。課前學生可以提前預習課程，課中可以進行分組討論。教師可以根據(jù)動態(tài)化的數(shù)據(jù)來掌握學生的學習情況。在高等教育中，智慧教室的應用可以全面提高學生的能力，老師可以進行更有針對性的輔導，學生的自主思考能力和學習能力會獲得全面的提升。在提高現(xiàn)代化高等教育素質要求的背景下，智慧教室可以提高教學的水平，做好教學環(huán)節(jié)的銜接，實現(xiàn)學生能力和教學活動的相互促進。

2高校智慧教室的建設思路與策略

2.1智慧教室采用遠程集中式的管理

高校建立智慧教室可以從多方面融合高等教育的思路，對高等教育實施多方面的引導。高等教育在發(fā)展建設過程中，能夠實現(xiàn)多方面的創(chuàng)新。智慧教室的硬件軟件建設要跟隨信息化技術發(fā)展要求進行更新，采用高科技管理理念構建智慧教室的創(chuàng)新發(fā)展。在當前高等教育改革過程中，智慧教室能夠為高等教育的創(chuàng)新實踐提供必要的智力支持。高等教育在發(fā)展建設中，需要智慧教室作為引領，更需要智慧教室融合多種資源。在高校的多媒體智慧教室中運用傳統(tǒng)網(wǎng)絡及新型的物聯(lián)網(wǎng)，為遠程控制分布在多媒體教室中的所有設備提供必要的條件。以光纜為主的網(wǎng)絡可以直達桌面，在多功能的控制器集中控制下，對智慧教室進行集中式管理。數(shù)據(jù)同傳、計算機網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)訪問以及很多專項專用的設計都能夠為實現(xiàn)智慧教室集中式管理提供必要的條件。特別在需要傳輸大量文件時候，能夠通過中控發(fā)送指令讓當前網(wǎng)絡的環(huán)境做出快速反應。智慧教室中為教學電腦、數(shù)字攝像機、IP電話等所有設備合理規(guī)劃出IP地址。智慧教室?guī)в信涮坠芾碥浖胁僮髟诮虒W管理過程中都可以按靜態(tài)設置操作。每臺電腦都能夠達到通信自由化的狀態(tài)。管理人員在中控發(fā)送遠程指令，控制數(shù)字攝像機，IP電話等，保證不同地理位置設備運行的準確性。需要給所有系統(tǒng)設備配置足夠數(shù)量的IP地址，就是為了使專網(wǎng)的IP地址能夠滿足不同設備的需求。例如：172.18.50.0/24網(wǎng)段是設計用來訪問互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)段，例如：172.18.70.0/24網(wǎng)段用于數(shù)字攝像機。因此可以按照相應的要求加入硬件建設要求中。軟件方面的管理必須做到系統(tǒng)之間不互相影響為標準。在交換機上設置好硬件、軟件互相獨立的網(wǎng)絡。

智慧教室建設是為了實施課堂教學的信息化建設而設計。在智慧教室里可以通過高清視頻觀摩等方式，呈現(xiàn)教師教學的實際場景。智慧教室運用了攝像機自動錄制教學過程，課后學生可以隨時下載和點播，智慧教室的各項工作操作都能夠保持穩(wěn)定運行狀態(tài)。智慧教室實現(xiàn)了信息化管理，實現(xiàn)了網(wǎng)絡多媒體集中控制，實現(xiàn)了高清聯(lián)動信息化集中管理。通過對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行分析可以為智慧教室的調優(yōu)提供數(shù)據(jù)支撐。在項目建設過程中要注重多媒體教學設施的配備，例如計算機、投影儀、幕布、話筒和音響設備、多媒體智能講臺等遠程控制系統(tǒng)。智慧教室要求計算機穩(wěn)定良好，投影效果好，多媒體設施合理，多媒體教室網(wǎng)絡集中控制，中控設備運行順暢，讀卡器和IP電話設施清晰。

2.2智慧教室實現(xiàn)集中控制和網(wǎng)絡控制

智慧教室集中控制中需要注意主控機和中控的穩(wěn)定性。網(wǎng)絡控制中遠程控制系統(tǒng)和使用狀態(tài)能夠達到全覆蓋的狀態(tài)。運用數(shù)據(jù)方式處理故障信息。各項管理功能的分類都可以從總控到中控系統(tǒng)實現(xiàn)與設備互相連接。多媒體教室、高清觀摩設備系統(tǒng)不斷完善。。智慧教室發(fā)展模式下，各個功能設備都必須能夠進行管理和控制。實現(xiàn)多媒體操作程序編碼的一鍵式設計，使任課老師方便使用。在智能化教學中設計好的操作都可以進人到系統(tǒng)化的過程中，老師和學生在使用過程中都可以運用固定的模式進行操作。例如視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過攝像頭、視頻矩陣等設備配合實現(xiàn)了畫面的多個分割。在遠程控制系統(tǒng)中可以對多個教室進行批量處理，使智慧教室管理人員，減輕工作強度，提高了工作效率。遠程控制系統(tǒng)對多媒體教室的所有設備都可以進行控制，例如投影儀、視頻信號切換、IP電話系統(tǒng)等。監(jiān)控系和IP電話統(tǒng)設計就是為了使后臺管理人員和現(xiàn)場管理人員可以實現(xiàn)實時對話效果。特別是故障出現(xiàn)的時候，可以將畫面切換到主屏上以掌握現(xiàn)場的情況。實時轉播系統(tǒng)設計就是為了使主講教師的講課內容、實物展示臺圖像等通過中控系統(tǒng)傳輸?shù)狡渌淌遥竭M行上課，在主動生成視頻文件后，可以提供良好的素材資源存儲點播。

在網(wǎng)絡環(huán)境下，智慧教室可以實現(xiàn)基礎設施自由配置。例如交換機、綜合布線及各個區(qū)域實現(xiàn)的點對點廣播。智慧教室還要求對環(huán)境進行綜合性能的改造，如校園教學網(wǎng)和教室子網(wǎng)之間構建起系統(tǒng)化的關系，光纖網(wǎng)絡設計和學校網(wǎng)絡的連接可以通過校園網(wǎng)絡遠程控制所有設備。整體設計實現(xiàn)安全穩(wěn)定，建設過程動態(tài)監(jiān)督，保障智慧教室施工方案與實際情況相符合。例如在多媒體教室添加了200萬像素以上高清網(wǎng)絡紅外半球，200萬像素以上高清網(wǎng)絡自動跟蹤球機，這樣的設計可以使媒體服務和軟件系統(tǒng)能夠達到高度匹配的效果。多媒體監(jiān)控中心進行遠程多媒體教育設施的安全監(jiān)控，實現(xiàn)了網(wǎng)絡監(jiān)控的聯(lián)動操作。在軟件和硬件系統(tǒng)中，各個權限可以得到有效分配實施。多媒體的音響設備實現(xiàn)了語音廣播功能，各個區(qū)域實現(xiàn)分組廣播，各個區(qū)域實現(xiàn)授權管理功能。

2.3智慧教室實現(xiàn)多種資源共享

智慧教室共享的目的就是為了對教學資源進行分類，通過點播課程或者其他媒體資源的應用使教學過程納入靈活化管理的過程中。智能高清錄播采用的是畫面操作系統(tǒng)，例如PPT版書和現(xiàn)場同步畫面，同步多媒體的課件能夠進行交互，教師和學生們之間能夠架構及系統(tǒng)化管理化關系。智能多媒體教室可以實現(xiàn)網(wǎng)絡直播遠程互動，在這樣的模式下，國外的專家和國內的專家學生們可以納入同一個系統(tǒng)中工作，節(jié)約了學術交流的成本和時間。智慧教室涉及了物聯(lián)網(wǎng)的多個層次應用。在智慧教室設計中，采用了傳感器、射頻等技術來實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡的智慧方案，實現(xiàn)了物與物之間、物與人之間、物與物的識別跟蹤監(jiān)控和管理。還可以通過智慧教室內配備的設備來開設物聯(lián)網(wǎng)原理、應用無線傳感器網(wǎng)絡及某些應用課程的教學，可以利用RFID技術和物聯(lián)網(wǎng)工程的應用技術實現(xiàn)教學實訓與教學理論課程相連接的項目教學。智能多媒體教室使高校的授課方式更加豐富。多媒體管理系統(tǒng)把分散的區(qū)域變成集中的區(qū)域，人力、物力、財力都獲得了節(jié)約。例如智慧教室自動生成的報表功能，可以為故障分析提供原始化的數(shù)據(jù)。數(shù)字化智能化的未來課堂建構起來實現(xiàn)了教育高精尖技術與高效智能化教學系統(tǒng)的高度融合。例如網(wǎng)絡課程安排系統(tǒng)和控制系統(tǒng)有利于校園數(shù)據(jù)庫建設，學校課程系統(tǒng)可以對接個人信息，便于后期管理。中控軟件或者IC卡授課操作權限可以讓教師的教學更靈活，不受地域的限制。在教室以外的地方進行教學，授課管理員的權限劃分可以有利于智慧教室更加符合現(xiàn)代化的要求。

3結語

信息時代的重要標志就是互聯(lián)網(wǎng)的高度發(fā)展。智慧教室基于物聯(lián)網(wǎng)技術搭建成一個物聯(lián)網(wǎng)應用的場景，學生們在創(chuàng)新實驗研究過程中，根據(jù)智慧教室的各種系統(tǒng)來實現(xiàn)操作。在智慧教室搭建的過程中，很多課程可以進行實驗。在各項實驗過程中可以發(fā)現(xiàn)智慧教室可以從多方面來構建教育教學的新模式。智慧教室發(fā)展了智能的應用，使高等教育能夠納入智能化管理過程中。多種軟件可以實現(xiàn)多方面的操作。智慧教室的網(wǎng)絡操作依托路由器建立有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡等關鍵部分，實現(xiàn)了信息平臺的整體構建。智慧教室可以從多個層次來實現(xiàn)智能操作，對于教學科研研究具有重要的作用。