“互联网+”背景下“智慧教室”的设计与应用

武 凝

(陕西交通职业技术学院，陕西 西安 710018)

0 引言

随着互联网技术的不断发展和应用，“互联网+”被应用到生活的方方面面。通俗意义上讲，“互联网+”即“互联网+各传统行业”，当然这并不只是像数学题一样单纯地将两种行业相加，而是利用信息技术将互联网技术与各传统行业进行有机融合，进而达到改革传统行业的目的，创造新的发展形式。在教育领域，传统的教学模式已经无法适应教育的改革，也无法满足新时代教育的需求。大数据、云计算等与互联网相关技术的发展推动了教育信息化的发展，尤其是智慧教室的发展[1]。

1 智慧教室的概念及发展

智慧教室是一种将智慧化学习环境进行物化实现的新型教室，是多媒体教室和网络教室的升级模式，其借助于各项高科技技术建立物理空间和数字空间，通过各种高端智能设备对教学内容进行呈现，智慧教室的发展使学习资源的获取更加便利。智慧教室的发展能够使教师和学生之间的互动更加智能化，通过与物理空间与数字空间的结合，改善人与学习环境的关系，在学习空间方面实现人与环境的自然交互，促进个性化、开放式和泛在学习[2]。

智慧教室能够为师生营造良好的学习环境和氛围，是一种信息化的教育新形态。智慧教室是智能化教育的载体，关于智慧教室的研究，不同的国家因为技术手段的不同也有所差异。相比于发达国家，国内的科技技术较为落后，因此智慧教室的研究起步较晚，且发展也较为缓慢。在“互联网+”的背景下，更好地利用和处理数据，将互联网更好地融入教室教学中，是每一个教育研究者所要努力的方向和目标[3]。

2 智慧教室的设计原则

构建一个便于集中管理，并有利于师生进行人机交互、人人交互的智慧教室。作为教育的主要场所，教室的功能和作用能够直接影响教师的教学质量和学生的学习效率。因此在建立智慧教室时，需要以师生为主体，从师生的具体要求出发，以提高教学质量和学习效率为前提，进行设计，具体的设计原则如下[4-5]。

第一，智慧教室应具有实用性和先进性，在满足师生教学需求的同时，智慧教室的设计要具备智能化，能够适应未来智慧教室的发展趋势。第二，智慧教室在设计时要具备可靠性和高性能，在构建智慧教室时要保证智慧教室整个体系的可靠性的同时，要注重其高效性和高品质的服务。第三，智慧教室在进行设计时要保证其完备性和可拓展性，科技在不断进步，智慧教室在进行设计时也要为未来系统的升级和扩充做好准备。第四，智慧教室在进行设计时对原教室的设备做到最大利用化。智慧教室一般由传统的多媒体教室改造而来，因此对于性能良好的投影仪、计算机等设备可以再度利用，避免资源的浪费，对于不常用到的设备也可以选择性添加，避免线路复杂化，减轻维修时的难度。第五，智慧教室在设计时保证其安全性和操作简单化。对于师生来说，在智慧教室操作上一键式或者一卡通式启动是最为快捷方便的，但是在某些功能上仍旧需要设置登录密码，例如讲课资源等涉及版权保护的方面，避免在卡丢失时造成不必要的损失。

3 智慧教室的设计

智慧教室的设计主要从以下几个方面进行，智慧教室网络结构设计、内部结构设计、软件框架设计。

3.1 智慧教室网络结构设计

基于“互联网+”技术的智慧教室需要从网上获取各种资源，在教学过程中还需要将产生的数据发送到学习中心和数据中心，对于网络的性能要求较高，不仅要保证流量的稳定性，还要保证其网络的安全性。因此在智慧教室需要纳入千兆光纤甚至万兆网链路的专用网络，并通过Private-VLAN将各类设备单独分开。

3.2 智慧教室内部结构设计

智慧教室的内部结构设计时需要考虑教室的舒适度和功能性。教室内的色彩搭配需要合理并且具备个性化，无线网络全面覆盖并稳定，所有的硬件设施均需要考虑其网络可用性，保证其可以通过互联网进行管理。室内灯光、温度、湿度可以根据实际情况进行自动调节，为师生营造良好的教学环境。具体的内部结构设计如图1所示。

图1 基于“互联网+”技术的智慧教室内部结构设计

3.3 智慧教室软件框架设计

智慧教室的设计除了在硬件设施上要满足师生的需求，达到提升教学效果和质量的效果外，在软件环境的布置上也尤为重要。智慧教室的软件框架设计以统一认证为基础，对智慧教室系统的不同模块做了接口处理。

统一认证系统打破了不同模块间的屏障，师生可以通过一卡通进行软件的启动，操作便利。通过一卡通激活统一认证系统之后，设备电源和云桌面系统自动开启，云桌面系统在登陆和使用上不受时间和空间的限制，可以实现远程控制中心的可视化管理。录播系统可以实现视频的录制功能，对整个课堂进行高清录制，生成教学资源，实现资源和教学的有效结合。基于“互联网+”的各种终端设备都可以进入教学辅助系统，通过相应的软件进行课堂学习，并通过终端设备中的签到系统进行签到，节省了课堂上的点名时间，同时还可以对学生的听课效率通过课程作业的方式进行统计，便于教师及时掌握学生的学习情况。学习系统是学生课下学习、完成作业的平台，学生将课后作业等上传到系统，教师可以对其作业情况进行批改、点评，同时还可以在讲课过程中当作案例随时调取，有利于教师及时、快捷地发现并解决学生的问题。教务管理系统主要功能是向学生推送选课信息等，另外还可以通过智慧教室接口将学生的签到、随堂测验等数据发送到教务管理系统，进行统计记录。数据中心的主要作用是为师生推送学习资料，同时也实现教师存储教学资源的功能等。远程控制中心是控制智慧教室的中枢系统，可以实现教室的可视化，自动检测教室的各种设备。

4 智慧教室的应用

智慧教室实现了人机交互和人人交互。智慧教室中的座位布局打破了传统的束缚，保障师生间的互动，使课堂气氛不再沉闷、乏味，有利于提高教学质量和效果。智慧教室以互联网技术为基础实现师生间的交互，学生可以在线提出疑问、在线完成作业，教师可以通过智慧课堂实现在线答疑、随堂测验等，均有利于实现师生间的良好互动，便于教师及时了解学生的学习效果，对学生进行有针对性的讲解。智慧教室的教学系统中包含了各种教学工具，可以满足教师的各种教学需求，教师也可以在课堂上实现教学与实践相结合的教育方式，有利于学生对抽象知识的理解，以提高教学质量。智慧教室实现了硬件设施和软件系统的有效结合，使师生可以随时随地参与课前、课中和课后的智慧教学的全过程。

智慧教室的稳定性不强，“互联网+”技术发展迅速，但是智慧教室尚处于发展初期，软件系统在智慧教室中的应用不够完善，信息管理也不够严谨，“互联网+”技术如果不能很好地融入教育中，会导致智慧教室不够稳定。智慧教室的管理度不强，智慧教室主要是通过全新的教学方式让学生化被动为主动，然而大部分学生长期以来的受教育方式让他们难以适应这种新型的教育方式，因此智慧教室需要加强管理和更新，让更多的学生接受并喜欢这种教育方式的改变。