智慧教室的功能及系统构成

薛宗珑+王志献+叶红+薛瑞

摘 要 简要介绍智慧教室的设计理念、功能效果、教学模式和在推动教育信息化中的作用，介绍构建智慧教室的多视窗演示系统、全自动录播系统、智能视频会议系统、智能教学系统设备的功能、技术指标及在教学中的作用。

关键词 智慧教室；教育信息化；多视窗演示系统；全自动录播系统；智能视频会议系统；智能教学系统

中图分类号：G434 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）12-0040-03

1 前言

智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来新的机遇。随着我国教育装备行业的飞速发展，以及现代化信息化教学的需要，未来的教学环境必然要求更为生动形象的教学效果，以满足更高效的教学要求。党的十八大报告关于教育方面提出的方针包括：全面实施素质教育，深化教育领域综合改革；着力提高教育质量，培养学生创新精神；办好学前教育，均衡发展九年义务教

育；完善终身教育体系，建设学习型社会；大力促进教育公平，支持特殊教育。在这样的改革背景下，教育信息化、信息技术辅助教学被越来越多的教育专家、行业团体以及公司所重视。

目前的课堂教育信息化还仅停留在初级的内容展示阶段，各学校教师虽也使用和接触过很多信息化的教学工具，但现有课堂中还是多以教师为主导，采用电脑固定播放课件PPT或采用电子白板进行信息展示。学生和教师之间没有一个便捷的沟通交流的工具，仍处于一种教师讲、学生听的单向教学模式，在课堂中仍然有一些核心的、重要的教学问题是传统课堂无法突破和解决的。使用现代信息技术支持下的智慧教室，可以帮助课堂教学更好地实现师生之间的双向沟通、探索；结合线上、线下的教学平台应用，可以帮助学生更好地在家中进行自主学习，构成新型的教学模式。

2 智慧教室的功能

智慧教室设备系统能够运用传感器、射频识别（RFID）、多屏显示、自动录播等技术，使信息传感设备实时感知任何需要的信息，按照约定的协议，通过可能的网络（如基于Wi-Fi的无线局域网、移动通信、电信网等）接入方式，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品的智慧化识别、交互、跟踪、监控和管理。

基于物联网技术，那就可以搭建成一个物联网应用场景，既可以用于学生进行创新实验研究，也方便教师开展科学研究。在学校现有教室和设备的基础上打造一批信息化智慧互动教学系统，实现教师在教学过程中更好地利用已有资源进行展示讲解，师生在教与学的过程中实现多种形式、多种内容的互动。

云处理技术实现远程互动听课及课后复习回看等功

能；在学校校园内部建设专属的私有云平台，更好地利用现有教学资源，并将每一堂互动课制作成优质资源进行利用。实现学生通过校园平台进行自主式学习，教师、学校管理者利用平台进行教学分析，提高教学业务能力等功能。

如今的教育领域中存在这样的现象，大多数学校在注重教学质量的同时，忽略了教学中学生与教师之间互动沟通能力的激发。在推动教育信息化建设过程中，校园的电子设备不断更新换代，而可视化设备也越来越多，怎样去调动学生与教师身边的资源，怎样去激发学生与教师的互动沟通能力，是学校亟待解决的问题。这些问题的根源在于课堂中最缺乏的是关注度和注意力，能够让学生对教师讲课感兴趣，能够有参与的意识，才是激发学生学习潜力的根本，推动以教师为中心的教学模式，向以学生为中心的探究教学模式转变。

3 智慧教室的相关系统构成

多视窗演示系统 以多种布局轻松管理并显示实时视频、PC内容和网页内容，可实现更智能的演示和交互式讨论。多视窗演示系统是一种突破性的演示解决方案，它允许用户访问丰富的多媒体资源，以创造更精彩的交互式演示和学习体验。可对多种类型的内容进行管理，其中包括實时视频、PowerPoint、网页内容、静止图像和视频。这些内容可采用多种布局在4K分辨率电视/投影机屏幕或带融合投影的双倍尺寸高清分辨率屏幕上显示，最多可以同时播放五个全高清（1920×1080）视频。通过无线鼠标（如Air Mouse）以及Android或iOS平板设备进行控制，可实现直观操作。

演示解决方案可提供对多个内容源的控制，用户可采用多种布局轻松管理并显示实时视频、演示幻灯片、网页内容、静止图像和视频，使企业会议、高校讲学或大型活动生动逼真。灵活的图像布局，该系统提供适用4K电视/投影机屏幕和双倍尺寸投影机屏幕的多种预装布局模板。可使用多台具备融合技术的投影机显示高达3552×1200的大屏幕分辨率。易于操作，可使用Air Mouse或平板电脑，非常简单地管理多个内容和实时视频信号。

全自动录播系统 随着信息技术的发展，录播系统在现代教学中的应用已经越来越广泛，已越来越多地成为教育教学单位用来改善教育模式、改进教学培训技术、提高教学培训质量的主要手段和必备措施。学校在已经拥有专业视频、音频技术人员和网络设备基础上，只需非常少量的投资，即可发挥人员、技术和设备的优势，使大批电教设备仍可在网络时代发挥作用，很好地解决了网络时代如何使原电教设备充分利用的瓶颈问题，轻松实现网上直播、实录、点播和课程网络化，给网络课程库建设带来巨大的方便。因此，建立一套现代的多媒体录播系统，对于培养高素质、高教学技能的学生有着重要的作用，使学生在受教育过程中将主观与客观有效结合，并在科学的教学模式中充分发挥受教育者立体思维的积极作用，从而将传统教学活动与现代信息教学方法有机结合，提高整体教学水平，使之更好地适应正在到来的信息化社会对于教育发展的新要求。

系统中采用专业的现场节目制作平台，为课程制作提供丰富的效果。配备四台SRG系列高清云台摄像机，具备30倍光学变焦及超大广角；设置的四个摄像机机位，分别拍摄教师全景、教师近景、学生全景和学生近景；同时设计接入计算机课件画面。DWZ系列音频话筒则可收录教师和学生多路音轨，并提供强大的抗啸叫能力。具备自动录播控制主机，实现摄像机自动跟踪、自动导播切换等功能，不需要专业技术人员的参与，即可完成视频课程的录制。

系统有着众多的功能：一个高质量的视频切换器，具有广播级的10 bit视频处理能力，六路视频输入（支持HD/SD SDI，HDMI，模拟复合和RGB信号），五路输出；一个音频混音器，具有48 kHz/24 bit音频处理能力，六通道音频输入，二通道输出；一个文本和字幕生成器，支持包括简体中文在内的十种语言，可根据需要为视频添加字幕；一个宽大的液晶显示屏，可显示每路输入信号源的视频和PGM/PVW输出的视频；一个远程的摄像机控制器，使用VISCA协议控制BRC系列云台摄像机的变焦、聚焦、光圈、平移和俯仰；一台录像机，可直接录制PGM输出或AUX输出长达十小时，录制的文件格式为MXF；一个流媒体编码器，可在学校局域网中进行课堂教学的网络现场直播，流媒体协议是RTMP，流媒体文件格式是现今网上最流行的Flash，压缩编码格式是H.264/AAC；SRG-301SE全高清云台摄像机，该摄像机可同时通过IP网络连接和3G-SDI以H.264及清晰AAC數字音频的形式流传输全高清（1080/60p）视频。

智能视频会议系统 智能视频会议系统中，大型触摸屏代替了传统的白板和投影机，与会者不再需要通过插拔视频信号线来切换显示，通过简单登录、无线投影，会议室大屏可以同时显示多个与会者的终端设备和即时操作这些终端。同时，在显示的会议室大屏中，多个与会者终端之间还可以进行即时互动，实现文件汇总显示、即时分享、实时对比等诸多功能。多人多终端，终端无线化，多终端间即时分享和互动，就是智能视频会议系统所推崇和秉承的核心理念。

智能教学系统 推出集互动教学、课堂录播、在线教育于一体的云端未来智慧教学解决方案，帮助师生摆脱传统束缚，深度激发教与学的潜力。课件浏览、同步跟随、随堂测验与统计分析、互动提问、课堂管理，常规的互动教学功能全面具备，极大减轻教师负担：将教师办公、备课、讲解、板书、互动五大常用功能与需求全部集成在一个硬件设备中实现，无须操作切换多个设备。激发学习兴趣，深化知识理解：开创了一系列以互动、协作、分组为特色的教学场景。简单易用，不增加学习负担：极简、友好的UI/UE设计，区别于其他所有同类系统，无须过多学习即可上手使用。硬件选择面广，深度挖潜现有设备：完美兼容所有主流品牌的电子白板、交互平板，所有主流操作系统的电脑、平板、手机，甚至通过微信参与，几乎兼容所有硬件。超强的多媒体广播能力，确保课堂稳定流畅。

4 结语

社会形态的变化、技术的发展、生活方式的改变、学生的个性化发展等因素，都使得传统的教育方式已经逐步不能适应现实社会的需求；加上来自国外尤其发达国家先进教育理念和教学模式的影响，促使中国进行一场自上而下的现代化教育改革。改革的第一个重点就是课堂教学模式的转变：从以往以教师为中心的教学模式向以学生为中心的模式进行转变，强调采用以“学生为主体、教师为主

导”的探索、协助式的学习方法；另一个重点是教育观念的转变，将以往以课堂教学为主的观念向课堂内、课堂外学习相结合的方向转变，强调学生的自主学习能力。课堂教学不再是以教师讲授为主、学生被动听课的形式，应该更加重视在教和学的过程中师生之间双向、平等沟通，满足共同探索的需求；互动教学决不能仅仅停留于教学多媒体、人机交互等信息展现、传播形式层面之上，而应该通过信息技术的辅助，实现人与人之间如何更好地进行双向沟通上；在信息化逐渐进入学校、课堂的同时，如何更好地实现设备、系统的管理，如何更高效率地利用优质的教学资源，将成为今后教育信息化考虑的重点。未来的教育信息化不单单是靠最先进的设备、最复杂的系统，而是要将学校现有的教学设备更好地利用起来，要将现有的系统、现有的资源更好地进行融合。