基于物聯網的多媒體智慧教室探索

吳俊鋒

（西南財經大學信息與教育技術中心 四川成都 611130）

進入21世紀以來，隨著新課改的發展，傳統的教育方式已經無法滿足當前的教學現狀，傳統教育的局限性越來越明顯，教育改革之路必然要借助互聯網的力量，走向教育信息化的世界。近幾年來，教育信息化的建設規模日益完善，發展迅猛，學校除了在對教師的教學觀念和教學模式上進行針對性的培訓及引導之外，還要在教育信息網絡的設備設施方面加強完善，其中使用頻率最高的就是學生和教師都會用到的多媒體教室了。以往的傳統多媒體教室，大多是通過計算機、網絡和投影儀組成，一定程度上為教師的教學提供了基礎的硬件條件，幫助教師更好地完成課堂教學[1]。

一、物聯網技術與多媒體智慧教室

隨著科技水平的不斷發展進步，物聯網技術給教育信息化的改革發展帶來了新的發展方向，如何巧妙結合多媒體教室的信息化來引起學生的學習興趣，活躍課堂氛圍，調動教師的教學熱情，是當前廣大學校重點探討的教育建設方向。因此，對于物聯網技術和多媒體智慧教室的基本概念，無論是教育工作者，還是學校都應該要有一個初步的認識，只有真正了解物聯網技術為教育改革發展帶來的便利，明白多媒體智慧教室為教育信息化建設提供了新的發展思路，我們才能夠真正清楚認識到如何在物聯網技術下正確使用多媒體智慧教室，推動教育信息化改革穩步發展。

1.物聯網技術

物聯網技術是一種能夠通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描等信息傳感設備，根據約定的協議在特定的時間內，將任何物品和互聯網形成有效連接，并且進行信息交換與傳播，從而實現智能化的定位、識別、追蹤、管理、監控等于一體的網絡新型技術。

本質上來看，“物聯網技術”的主要核心基礎源于“互聯網技術”，它是在互聯網技術的基礎上所延伸出的一種網絡技術，隨著網絡技術的發展，互聯網技術為物聯網技術在智能領域的應用與發展提供了更為廣闊的前景，人們在享受網絡新技術發展帶來的方便之余，也學會了如何巧妙地將物聯網技術應用到學校的教育信息化發展中，將傳統的多媒體教室剔除出來，并發現其當前存在的弊端，并且進行有效的解決。當前來看，已經有不少從事教育技術研發的廠商，越來越致力于對將新技術應用到學校信息化建設發展中去，研發以物聯網技術為基礎的新型多媒體智慧教室，是當前很多教育技術廠商的重點研究方向[2]。

2.多媒體智慧教室的概念

作為一種不同于傳統多媒體教室的形式，多媒體智慧教室是數字教室和科技教室的結合體。具體來說，多媒體智慧教室是基于物聯網技術下所出現的一種新型教育形式，主要是利用現代化的科技信息手段，切入整個教學過程，借助科技的手段讓整個教學過程變得更為輕松、簡單、高效、智能，一定程度上是有利于開發學生的自主學習能力的。作為多媒體教室的一種，智慧教室是在多媒體教室的基礎上，去完成并實現成本最小化、設備智能化、操作簡單化，并且能夠同步滿足課堂的互動需求，滿足高校課程體系差異性的分層別類，按需而建的多種智慧教室的組合，由此稱之為“智慧教室”。

二、當前傳統多媒體教室存在的不足之處

目前來看，傳統的多媒體教室主要還是集成計算機、大屏幕投影機、視頻展示臺、影碟機、錄像機、錄音機、無線話筒等為 一體的課堂教學系統。它以PC計算機為核心，在使用及管理過程中往往存在一些弊端，具體表現如下。

1.對機器的維護存在不及時性，安全性能差

通常情況下，每個平臺的計算機都是單獨為一個平臺所服務的，在對平臺的計算機進行安全防護或系統更新升級的過程中，負責安全維護的人員首先就是要逐一到每間教室，對每一臺計算機進行維護操作。然而，多媒體教學平臺有著各種受控的外部設備，很容易出現在使用的過程中發生故障的現象，因此在維護上也會存在較大困難。例如，計算機中控失效，系統軟件重裝，投影儀器的影像效果不佳等等，這些都是在教師開展教學活動中常見的問題。在這種情況下，我們不可能去要求維護人員隨叫隨到，從而無法保障課堂正常運行。

從另一個方面來看，因為每一臺計算機都是被獨立使用的，而且每一位教師進行授課的課件資源內容也不一樣，他們需要通過訪問不同的網頁，或者是通過他們所攜帶的移動設備，將課件拷貝到多媒體教師的計算機電腦上，這樣就很容易加大計算機感染病毒的概率，而且也會很容易造成其它網絡或者是其它教室的計算機出現連帶的病毒攻擊。

2.缺乏較強的教學互動性，無法吸引學生注意力

在傳統多媒體教室進行教學授課的時候，很多教師會借助PPT的形式向學生進行課堂內容的展示，并利用多媒體技術，通過將課本的文字提綱轉化為聲音、圖像甚至是影像的方式展示在大屏幕中，一是為了吸引住學生的目光，激發學生的學習熱情，二是為了進一步活躍課堂氣氛，形成良好的教學互動。然而，大部分教師在進行此類動作的過程中，通常都會直接坐在講臺桌前，對著話筒開始“滔滔不絕”，整個教學授課的過程始終給人以一種“會議報告”的既視感。久而久之，學生會被多媒體五花八門的形式所吸引，但是面對教師從“灌溉式”教學轉而向“機灌式”教學的方法，其實是很難提起學習的熱情和興趣的。教師雖然了巧妙利用多媒體設備去改變傳統的授課模式，但是和學生之間存在的互動不增反減，這種教學模式存在一定的單一性和枯燥性，往往容易讓學生喪失學習的積極性，無法將課堂教學的效果最大化和理想化。

三、基于物聯網發展下的多媒體智慧教室

不同于傳統的多媒體教室，基于物聯網技術下的多媒體智慧教室主要是結合VDI云架構、VDI云桌面教室，使用虛擬化、云計算等多種先進技術而成的。具體來說，物聯網-智慧教室的核心設備主要包括：VDI云架構、云教室主機和終端、中央控制、聲音系統、常態化錄播系統、環境調節系統。這些系統高度融合，是實現智慧教室設備的中樞。智慧教室的組成結構如下圖所示，具體說明如下：

新型物聯網多媒體智慧教室的系統結構圖

（1）VDI云架構：主要是通過利用虛擬化技術、云計算等，以VDI 云桌面代替傳統的個人計算機系統，VDI云架構能夠幫助每一位用戶獲得獨立的Windows桌面體驗。

（2）云教室主機和終端：這在一定程度上是構成師生"教"與“學"互動的系統軟件，它能夠利用局域網內的WIFI，去連接師生的終端，能夠快速實現不需要有網絡就可以即時進行交流互動的功能。

（3）中央控制：這是為視頻、影像屏幕、聲音和錄播提供整體的綜合性管理服務，智能化故障的診斷、排除及無障礙升級，上課考勤等。

（4）聲音系統：是為課堂教學中產生的聲音進行有效的收集、跟蹤和輸出，達到自動化的處理和優化，具有聲控操作等等。

（5）常態化的錄播系統：是為課堂教學提供實時的影像，提供實時的輸送和錄播，并可以配合網絡傳輸進行數據壓縮達到現場直播的效果。

（6）環境調節系統：包括智能化設備開啟，窗簾的收放，光線的調控，門禁開啟，空調的溫度調節，空氣的對流與檢測等等。

此外，除了上述的核心設備之外，基于物聯網技術下的智慧教室對諸如APP的設計、環境格調、圖案的設計、設備擺放的設計等方面也有相關的要求和標準。

四、多媒體智慧教室優化傳統教學環境的功能分析

對比傳統的多媒體教學平臺的設計，基于物聯網技術的多媒體智慧教室是傳統多媒體教室的另一個新臺階。基于此，多媒體智慧教室在物聯網技術的加持下，對優化傳統的教學環境起到了良好的改善作用，其功能性不可估量。具體可從以下幾個方面說明。

1.助力傳統多媒體教室的維護更加便利化

物聯網技術下的多媒體智慧教室，一般采用的都是云架構，通過服務器向云教室的主機提供計算、存儲等服務，因此，多媒體智慧教室的主機云感染到病毒的概率降低了很多，由此也進一步凸顯了多媒體教室在安全維護上的便利性；與此同時，在對教室內的計算機進行系統升級或者更新時多媒體智慧教室不用機械式地到每一間去進行處理，只需要對系統的服務器進行升級更新，就能夠輕松實現對所有多媒體教室完成系統更新的過程，這在很大程度上減少了系統維護的工作量，分擔了安全維護人員的工作。

2.提升了信息資源建設的安全性和可靠性，突出教師的個性化

基于多媒體智慧教室云服務的架構，基本上所有的軟件和教學資源都會被部署在服務器上。因此，教師在進行上課的過程中，可以通過登錄教師個人賬號，將教學資料存儲到服務器上，這能夠極大程度地去避免本地計算機因使用不當或者惡意的病毒攻擊，導致教學軟件、教學資料丟失的情況發生，快速提高了系統使用的安全性和可靠性；另一方面，多媒體智慧教室還可以通過云服務器強大的云桌面功能，讓每位教師都有權限去定制屬于自己的課堂教學系統，然后在上課時候，通過自己的賬號在多媒體智慧教室中調用出屬于自己的專屬系統，使用自己專用的教學工具和教學輔助資源，這樣做不僅能夠真正實現教師個人教學風格與系統平臺的有效融合，也能夠讓學生加深對教師的印象，從而對授課教師的課程產生學習興趣，活躍提高課堂學習的氣氛。

3.在教學管理上更顯簡單化和人性化

通過云教室主機，教師可以輕松連接多媒體教室的各種外部設備，并通過登錄設備管理平臺或者手機等移動端軟件，實現對教室多媒體設備隨時隨地的遠程控制和管理，這在一定程度上不僅突破了時間和空間的限制，而且管理員可以在主動管理的基礎上，通過課表聯動的功能，輕松實現對教室設備智能自動的管理。例如，管理員可以根據“計劃課表”提前通知教師和學生上課，如課程突然出現變動，也可以自動進行調整。這種智能管理教室不僅凸顯出了教學管理上的簡單化和人性化，也為教師和學生提供了很多的便利。另外，定時打開/關閉多媒體設備、進入教室云桌面、自動打開教學系統等功能的完善，也能夠實現跨網段、跨教學樓、跨校區的統一集中管理，更加便于對學校各個教室的系統性管理。

4.設備的檢測維護更加智能化

一般情況下，系統可以借助“定時自檢”“開機自檢”“手動自檢” 這三種方式，對各教學設備運行狀態進行檢測，對包括投影機、攝像頭、音響、功放等在內的多種教學設備運行狀態進行檢測，對有故障的設備進行標示，然后去向理員推送故障信息，讓管理員能時刻了解各教室的運行狀態，避免出現因設備故障而影響正常的課堂教學。

5.進行常態化的監控、錄播和遠程教學

基于對物聯網技術的巧妙運用，當前的多媒體智慧教室中加入了物聯網的云錄播系統，可以輕松實現對教室設備的常態化監控，還可以輕松進行錄播和遠程教學。一方面，學校領導可以通過登錄系統隨時隨地進入某間教室，去實時査看教師講課、學生聽課、電腦操作等三路畫面，還可以實時對教師的講課進行客觀評價；同時，教師也可以利用云錄播系統，對授課的課程視頻進行錄制，通過去回顧、復習課堂授課內容，加強教師在教學能力上的提高，同時也可以方便學生在課后對不懂之處時及時進行回顧；另一方面，通過遠程教學功能，在外出差的教師也可以遠程登錄此系統進行遠程授課，生病在家的學生可以登錄進入課堂遠程聽課等等。

6.多媒體教學輔助系統功能強大

目前，基于物聯網技術的多媒體智慧教室還配備了強大的多媒體教學系統來輔助教師提高課堂教學效果，通過將整個課堂教學過程全部貫穿，從課前課件制作到課堂教學再到課堂反饋，融合了多種教學模式、對接多個資源庫、添加多個教學功能，可滿足用戶網絡課件制作、多媒體授課、移動授課、移動聽課等多種教學需求。

結語

綜合來看，作為當前國際上備受關注的技術熱點研究領域，物聯網技術越來越受到社會的高度重視，也被認為是21世紀最具影響力的技術之一。基于此，作為新型的科學技術手段之一，多媒體智慧教室的出現不僅能夠滿足學校的智能化教學和管理，而且也在對平臺系統的維護、管理上有了一套更為全面的制度，很大程度上減輕并規避了以往多媒體教室的管理維護負擔；再加上物聯網的云錄播系統，無論是對教師授課，還是學生學習，都提供了較大的便利，也對學校的教學管理起到了很好的促進作用。因此，我們有理由相信，未來的多媒體智慧教室勢必將在物聯網技術的發展下更上一層樓，帶給我們更多的驚喜與便利。