基于互聯網的智能多媒體教室研究

張東圓，程智佳，李娟，李嘉

摘要：隨著互聯網技術的發展，教學過程的全面數字化成為教育教學改革的重要方向，通過將多媒體教學設備網絡化，不僅能簡化多媒體教室的管理和設備的維護。從提及高教學設備的利用效率考慮，對學校的教學質量提高，也提供了堅實的設備基礎保障。文章以教室內多媒體教學設備的網絡化為切入點，對網絡化多媒體教室的構建進行了分析，基于互聯網的智能多媒體教室研究，從教學設備上為實現教育信息化提供了基礎，推動了學校的信息化建設和智慧校園建設。

關鍵詞：多媒體教室互聯網教學;智慧校園

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0130-02

在數字化智能化發展的大背景下，多媒體教學輔助設備已經成為教學的重要組成部分，為學校的教學提供了便利，解決了傳統板書呈現教學內容慢，教學輔助材料單一等缺點，形成了聲音，圖像，視頻等更加豐富的教學內容的呈現。隨著信息時代的到來，多媒體教室產生了信息孤島問題，教學的各項信息都存在于獨立的教室當中，不能實現教學數據線上線下共享，影響了多媒體教室發揮出應有的教學輔助效果。為了解決這個問題，就需要對教學多媒體設備進行全面網絡化改造，將教學數據網絡化，為教師開展教學工作提供有效保障，實現多媒體教室的數字化、信息化和智能化。

1當前多媒體教室存在的主要問題

1）多媒體設備的維護保養和運行狀態需要維保人員到現場開機逐項檢查，隨著學校教室數量的增多，此項工作越來越繁重，每間教室都需要維保人員到現場開機檢查，費時費力，效率低下。急需建立一種自動化實時采集各教室多媒體設備狀態的系統，并將狀態數據發送到控制中心進行集中管控。

2）任課教師與學生之間的課件等教學資料，需要各自攜帶U盤到教室計算機上拷貝，計算機的USB接口使用頻率過高容易損壞;各自的U盤使用位置不固定，非常容易感染計算機病毒，從而造成數據損壞，影響教學。

3）隨著當前學校公共基礎課的大班教學方式，出現了200人左右的大教學班，坐在教室后排的同學，觀看多媒體投影機幕布會出現看不清楚的現象，當前主要的解決辦法就是按一定規則定期輪換座位，并不能從根本上解決看不清楚的問題，進而影響教學質量。新型冠狀病毒疫情爆發來，部分疫區同學不能返校上課，不能實現課堂的內容同步教學。

2智能多媒體教室構建方案

針對當前多媒體教室在教學中出現的各種問題，提出了多媒體教學設備網絡化智能化改造方案。此方案主要有以下四方面內容：

1）構建多媒體教室教學專網。解決多媒體教室的信息孤島效應最根本的方法就是實現網絡互聯互通。按照網絡安全管理條例，進行教學專網的建設工作，在教學專網與校園網的邊界建立防火墻，保障教學專網在保持獨立的同時能與外界互聯互通。教室到交換機使用雙絞線連接，樓宇到中心機房使用光纖連接;線路全部采用雙線，即用一備一，保障數據鏈路的安全連接;

2）安裝新型網絡中央控制器。網絡中央控制器包括兩部分功能：一部分為所有教室內電子設備的中控單元，作用為控制教室內所有的設備并實時采集設備狀態，其中計算機和投影機需要開關機信號控制并實現發送關機命令后延時斷電，保證計算機順利關閉和投影機的關機散熱用電，功放直接利用繼電器斷電，實時采集投影機燈泡運行時長，接近更換時長時及時給出報警信號提示進行燈泡更換，及時發現宕機設備并可對其進行遠程重啟或喚醒;一部分為教學數據采集單元，作用為實時查看教室內計算機和投影機投射給學生的畫面，通過與教室內攝像頭和功放合作，實時將教室內的授課音視頻信息通過網絡傳輸到中心機房存儲，進而實現在線同步播放或異步錄播;

3）建立專用私有云存儲服務器。依托網絡中心機房，與校園網連接，為使用教師建立專用賬戶，通過B/S或者C/S架構進行服務訪問，用于存放上課教學使用的幻燈片、教學文檔、視頻等資料，在教室內可直接訪問使用;為各班建立專用公共空間，供同學們進行電子學習資料共享，實現學習資料的一次上傳，所有同學共享共有。

4）安裝在線教學輔助軟件。在所有教室的計算機端安裝雨課堂應用程序并設置好網絡訪問機制，使教師在上課時將手機變為教學輔助設備，將幻燈片同步到學生的手機端，解決了大教室距幕布較遠的同學看不清楚教學內容的問題;并能夠實現上課點名，隨機抽查、隨堂測驗等教學實用功能。

3 系統構成

3.1 教室教學專用網絡建設

本智能多媒體教室研究的基礎就是網絡的互聯互通，為教室的智能設備設計專用網絡，并與其他網絡使用防火墻進行邊界隔離，保障學校網絡的安全性和可靠性。對專網的IP也進行了重新獨立劃分，為所有智能設備都預留了固定的IP地址;將不同樓宇的交換機更換為效率更高的千兆交換機，核心匯聚交換機更換為萬兆交換機。

3.2 多媒體教室設備集成

智能中控是智能多媒體教室的核心設備，它連接并控制教室內所有的電子設備：投影機、幕布、功放、計算機、攝像頭。教師通過點按中控面板上的上課按鍵，就能實現所有設備的自動開機。開機順序如下：1）幕布2）攝像頭 3）功放 4）投影機 5）計算機。其中投影機延遲10秒自動開機;當下課的時候，教師通過點按中控面板上的下課按鍵，實現所有設備的自動關機，順序與開機順序相反，其中計算機推遲1分鐘斷電。

智能中控通過網絡核心交換機連接到教務處智慧教學指揮中心，傳遞的信息為教師上課時的攝像頭視頻信息，投影機端的課件信息和功放的聲音信息。這些實時的教學數據會顯示在教學智慧中心的電子屏幕上，供教學管理人員實時了解教師上課情況;并存儲在中心服務器上，通過相關安全驗證規則進行網絡直播或異步錄播。

智能中控還能實時采集教室內電子設備的狀態參數，尤其是投影機的燈時信息。當投影機的燈時超過壽命時長的時候，投影的效果會變差，影響學生觀看，進而影響教學效果。由于投影機燈泡的采購周期太長，當燈泡達到使用壽命并已經開始影響教學以后再采購，會有近兩周甚至更長的時間燈泡才能采購到位。所以實時掌握燈時就變得非常重要，當投影機燈泡的壽命還剩下一個采購周期的時候，就開始進行新燈采購。當新燈經過采購周期到位以后，可以在不影響任何授課效果的前提下進行更換，全面的保障多媒體設備的教學效果。