“互聯網+”背景下“智慧教室”的設計與應用

武 凝

(陜西交通職業技術學院，陜西 西安 710018)

0 引言

隨著互聯網技術的不斷發展和應用，“互聯網+”被應用到生活的方方面面。通俗意義上講，“互聯網+”即“互聯網+各傳統行業”，當然這并不只是像數學題一樣單純地將兩種行業相加，而是利用信息技術將互聯網技術與各傳統行業進行有機融合，進而達到改革傳統行業的目的，創造新的發展形式。在教育領域，傳統的教學模式已經無法適應教育的改革，也無法滿足新時代教育的需求。大數據、云計算等與互聯網相關技術的發展推動了教育信息化的發展，尤其是智慧教室的發展[1]。

1 智慧教室的概念及發展

智慧教室是一種將智慧化學習環境進行物化實現的新型教室，是多媒體教室和網絡教室的升級模式，其借助于各項高科技技術建立物理空間和數字空間，通過各種高端智能設備對教學內容進行呈現，智慧教室的發展使學習資源的獲取更加便利。智慧教室的發展能夠使教師和學生之間的互動更加智能化，通過與物理空間與數字空間的結合，改善人與學習環境的關系，在學習空間方面實現人與環境的自然交互，促進個性化、開放式和泛在學習[2]。

智慧教室能夠為師生營造良好的學習環境和氛圍，是一種信息化的教育新形態。智慧教室是智能化教育的載體，關于智慧教室的研究，不同的國家因為技術手段的不同也有所差異。相比于發達國家，國內的科技技術較為落后，因此智慧教室的研究起步較晚，且發展也較為緩慢。在“互聯網+”的背景下，更好地利用和處理數據，將互聯網更好地融入教室教學中，是每一個教育研究者所要努力的方向和目標[3]。

2 智慧教室的設計原則

構建一個便于集中管理，并有利于師生進行人機交互、人人交互的智慧教室。作為教育的主要場所，教室的功能和作用能夠直接影響教師的教學質量和學生的學習效率。因此在建立智慧教室時，需要以師生為主體，從師生的具體要求出發，以提高教學質量和學習效率為前提，進行設計，具體的設計原則如下[4-5]。

第一，智慧教室應具有實用性和先進性，在滿足師生教學需求的同時，智慧教室的設計要具備智能化，能夠適應未來智慧教室的發展趨勢。第二，智慧教室在設計時要具備可靠性和高性能，在構建智慧教室時要保證智慧教室整個體系的可靠性的同時，要注重其高效性和高品質的服務。第三，智慧教室在進行設計時要保證其完備性和可拓展性，科技在不斷進步，智慧教室在進行設計時也要為未來系統的升級和擴充做好準備。第四，智慧教室在進行設計時對原教室的設備做到最大利用化。智慧教室一般由傳統的多媒體教室改造而來，因此對于性能良好的投影儀、計算機等設備可以再度利用，避免資源的浪費，對于不常用到的設備也可以選擇性添加，避免線路復雜化，減輕維修時的難度。第五，智慧教室在設計時保證其安全性和操作簡單化。對于師生來說，在智慧教室操作上一鍵式或者一卡通式啟動是最為快捷方便的，但是在某些功能上仍舊需要設置登錄密碼，例如講課資源等涉及版權保護的方面，避免在卡丟失時造成不必要的損失。

3 智慧教室的設計

智慧教室的設計主要從以下幾個方面進行，智慧教室網絡結構設計、內部結構設計、軟件框架設計。

3.1 智慧教室網絡結構設計

基于“互聯網+”技術的智慧教室需要從網上獲取各種資源，在教學過程中還需要將產生的數據發送到學習中心和數據中心，對于網絡的性能要求較高，不僅要保證流量的穩定性，還要保證其網絡的安全性。因此在智慧教室需要納入千兆光纖甚至萬兆網鏈路的專用網絡，并通過Private-VLAN將各類設備單獨分開。

3.2 智慧教室內部結構設計

智慧教室的內部結構設計時需要考慮教室的舒適度和功能性。教室內的色彩搭配需要合理并且具備個性化，無線網絡全面覆蓋并穩定，所有的硬件設施均需要考慮其網絡可用性，保證其可以通過互聯網進行管理。室內燈光、溫度、濕度可以根據實際情況進行自動調節，為師生營造良好的教學環境。具體的內部結構設計如圖1所示。

圖1 基于“互聯網+”技術的智慧教室內部結構設計

3.3 智慧教室軟件框架設計

智慧教室的設計除了在硬件設施上要滿足師生的需求，達到提升教學效果和質量的效果外，在軟件環境的布置上也尤為重要。智慧教室的軟件框架設計以統一認證為基礎，對智慧教室系統的不同模塊做了接口處理。

統一認證系統打破了不同模塊間的屏障，師生可以通過一卡通進行軟件的啟動，操作便利。通過一卡通激活統一認證系統之后，設備電源和云桌面系統自動開啟，云桌面系統在登陸和使用上不受時間和空間的限制，可以實現遠程控制中心的可視化管理。錄播系統可以實現視頻的錄制功能，對整個課堂進行高清錄制，生成教學資源，實現資源和教學的有效結合。基于“互聯網+”的各種終端設備都可以進入教學輔助系統，通過相應的軟件進行課堂學習，并通過終端設備中的簽到系統進行簽到，節省了課堂上的點名時間，同時還可以對學生的聽課效率通過課程作業的方式進行統計，便于教師及時掌握學生的學習情況。學習系統是學生課下學習、完成作業的平臺，學生將課后作業等上傳到系統，教師可以對其作業情況進行批改、點評，同時還可以在講課過程中當作案例隨時調取，有利于教師及時、快捷地發現并解決學生的問題。教務管理系統主要功能是向學生推送選課信息等，另外還可以通過智慧教室接口將學生的簽到、隨堂測驗等數據發送到教務管理系統，進行統計記錄。數據中心的主要作用是為師生推送學習資料，同時也實現教師存儲教學資源的功能等。遠程控制中心是控制智慧教室的中樞系統，可以實現教室的可視化，自動檢測教室的各種設備。

4 智慧教室的應用

智慧教室實現了人機交互和人人交互。智慧教室中的座位布局打破了傳統的束縛，保障師生間的互動，使課堂氣氛不再沉悶、乏味，有利于提高教學質量和效果。智慧教室以互聯網技術為基礎實現師生間的交互，學生可以在線提出疑問、在線完成作業，教師可以通過智慧課堂實現在線答疑、隨堂測驗等，均有利于實現師生間的良好互動，便于教師及時了解學生的學習效果，對學生進行有針對性的講解。智慧教室的教學系統中包含了各種教學工具，可以滿足教師的各種教學需求，教師也可以在課堂上實現教學與實踐相結合的教育方式，有利于學生對抽象知識的理解，以提高教學質量。智慧教室實現了硬件設施和軟件系統的有效結合，使師生可以隨時隨地參與課前、課中和課后的智慧教學的全過程。

智慧教室的穩定性不強，“互聯網+”技術發展迅速，但是智慧教室尚處于發展初期，軟件系統在智慧教室中的應用不夠完善，信息管理也不夠嚴謹，“互聯網+”技術如果不能很好地融入教育中，會導致智慧教室不夠穩定。智慧教室的管理度不強，智慧教室主要是通過全新的教學方式讓學生化被動為主動，然而大部分學生長期以來的受教育方式讓他們難以適應這種新型的教育方式，因此智慧教室需要加強管理和更新，讓更多的學生接受并喜歡這種教育方式的改變。