无线网络下的智慧教室研究

蔡林益

（广州番禺职业技术学院财经学院 广东 511400）

0 引言

在学生学习过程中，课堂教学是学生获取知识最重要的环节，在课堂上，如何做好学生和教师的互动是提高教学质量的关键。在现有模式中，各个环节都存在改进空间。签到环节使用的是纸张模式，效率低，且存在互相代签的情况。互动环节采用的是教师提问、学生举手回答的模式，存在统计困难的现象，无法根据回答结果进行深入挖掘。由此可见传统的教学模式已经无法满足现代化的教学需求，需要研发集成考勤管理、智慧教学以及视频监控等功能的新型的智慧教室。智慧教室作为一种新型的教学方式，为教育行业的发展注入了活力。

1 智慧教室的定义与特征

随着信息技术的飞速发展，当前应用广泛的多媒体教学模式已不能适应未来课堂教学需求，利用最新的技术来对构建符合学生和教师要求的教学环境成为了未来的发展趋势，由此提出了智慧教室的概念。与“移动学习”等概念相比，专家学者对智慧教室的研究相对较晚，目前并没有给出统一的定义。在国内，智慧教室又通常被称为“未来教室”以及“智能教室”等，通常可理解为：该教室具备电子白板功能，并引入了无线网络以及传感器等现代信息技术，由此可使课堂教学更加丰富生动、教室与员工的互动更便捷、学生获取教学资源的方式多样化，是具有情景感知和环境管理功能的新型教室。

智慧教室融合了多种信息技术，其特征和智慧性可从多方面进行阐述。

（1）技术上，智慧教室使用了多种智能技术，如射频识别技术以及嵌入式技术等，这些技术的引入加强了对教室的监控能力，其能自动扑捉教室中每个个体的学校行为。

（2）环境上，智慧教室中使用了各种不同类型的传感器技术，传感器可实时感知教室环境参数的变化，以此来实现对教室环境的监控，可为学习者提供适合的学习环境。

（3）资源上，智慧教室有多种方式获取教学资源，如教学资源系统以及云平台等，同时智慧教室可对每个学生的学习过程进行记录，以便采取针对性措施来巩固知识，提高教学质量。

（4）服务上，在智慧教室中进行教学活动时，其会为活动提供相应的资源和服务，如为教师推送教学资源等，从而达到促进学习者全面发展的目标。

2 智慧教室构建方案

智慧教室的基础是物联网技术，其使用无线交换机来搭建无线局域网，将无线网络覆盖到智慧教室的每个角落，同时各种不同用途的传感器通过w ifi设备服务器（实现串口通信到无线网络的对接）来实现信息传输，在此基础上可搭建功能完整的智慧教室。

从智慧教室的布局可以知道，整个系统需包括如下功能：

2.1 交互电子白板智能教学

交互电子白板智能教学是课堂教学的核心部分，其需实现的功能包括如下几个部分：

①实现无尘教学，智能化交互式教学，以便加强教师与学生之间的交互；

②采用红外感应技术，手指或不透光物体可控制白板来操作电脑系统；

③所有设备统一控制，可接入W iFi网络实现远程控制，可一键式关闭智慧教室中的所有设备，降低操作难度；

④录像是跟踪学生学习行为的重要数据，因此系统需对课堂教学实时录像，录像可保持至本地或者服务器。

2.2 教室照明管理

教室照明管理的主要作用在于管理智慧教室中的灯光和窗帘，需包含的功能项如下：

①智能窗帘控制：根据光照强度，自动开、闭窗帘，实现室内光线调节；

②智能灯光控制：根据学生位置、光照强度，自动分序开、关灯光，实现灯光系统智能控制。

2.3 空调控制系统

空调控制系统主要用于实时控制空调的状态，包括对室内温度的自动调节等，其需包含的功能如下：

①室内温度的自动控制；

②本地有线、无线网络的空调控制；

③远程网络授权登陆服务器，查询空调器状态、环境温度、及实施控制。

2.4 设备资产智慧管理

该部分主要用于管理智慧教室中的资产信息，并实时监控智慧教室中资产的运行情况，在资产管理中使用的技术为RFID技术，其需包含的功能项如下：

①实现对教室资产的实时监控与自动盘点，改变传统资产盘点模式，有助于提高管理效率。

②教室资产设备信息自动录入学校资产管理数据库；

③实时监控教室设备运行情况。

2.5 学生自动考勤系统

考勤一直是学校的管理盲点，现有的考勤模式存在很多的缺陷，在智慧教室中实现了自动考勤，可改变现有模式的缺陷，具体的功能项如下：

①实现学生考勤的自动化处理，主要记录学生的上下课时间，防止迟到早退。

②自动识别冒充顶替行为，并及时报警提示；

③系统需要实时显示考勤信息给教师查看，以便采取措施来惩罚旷课的学生；

④考勤信息与学校教务系统数据库联网，其能自动将考勤信息传输到教务系统中。

2.6 LED显示功能

LED显示功能的主要作用在于实现课堂信息以及各种环境参数，其需包含的功能项如下：

①实时显示课堂信息：课程名称、专业班级、应到人数、实到人数、任课教师等上课信息和考勤情况；

②实时显示设备数据：教室内和教室外环境数据，如温湿度、光照度、烟雾指数。

2.7 门禁系统

门禁系统主要验证学生的身份，防止非学生身份的人员进出教室，提高安全性，其包含的功能项如下：

①实现RFID卡、密码、按钮开关多种方式和权限开、关门；

②本地、远程有线或无线网络，授权登陆服务器，察看教室状态、及实施远程控制；

③视频监控现场情况。

从上述分析可以知道，智慧教室包含的功能比较多，在智慧教室的构建过程中，需对每个子功能进行独立开发，并设计相应的解决方案。

3 总结

本文主要对无线网络下的智慧教室进行了研究，首先对智慧教室的研究背景与研究意义进行了阐述，紧接对智慧教室的定义和特征进行了分析，最后对智慧教室的布局进行了设计，同时对智慧教室的功能需求进行了说明，智慧教室需包括的功能有交互电子白板智能教学、教室照明管理、空调控制系统、设备资产智慧管理以及学生自动考勤系统等，上述分析可为智慧教室的构建奠定基础。

[1]荆林燕.面向“数字土著”学习环境的构建与分析[J].软件导刊，2011（12）：22-25.

[2]Margaryan A，Littlejohn A，Vojt G Are digital natives a my th or reality?University students’use of digital technologies[J].C omputers&Education，201 l，56（2）：429.440.

[3]黄荣怀，杨俊锋，胡永斌.从数字学习环境到智慧学习环境[J].开放教育研究，2012，18（1）：75-84.

[4]黄荣怀，陈庚，张进宝，等.论信息化学习方式及其数字资源形态[J].现代远程教育研究，2010，6：68.73.

[5]余胜泉，杨现民，程罡.泛在学习环境中的学习资源设计与共享[J].开放教育研究，2009，1 5（1）：47-53.

[6]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012，18（2）：22-27.

[7]胡永斌.智慧教室的内涵与典型课堂形态——来自鬻州市北郊小学的实践探索[J].中小学信息技术教育，2013（2）：96-96.

[8]李卢一，郑燕林.物联网在教育中的应用[J].现代教育技术，2010（002）：8-10.