智慧校园环境下的中小学多功能教室建设应用实践研究

刘刚

摘要：随着教育信息化工作的深入推进，中小学信息化建设正在由数字校园向智慧校园进化。本文详细阐述了智慧化新型多功能教室可以基于智慧校园软硬件环境，充分利用建设资金和场地，聚合智慧课堂、智能录播及远程互动教学、学生电视台及校园网络电视等多种资源和平台，丰富学校智慧校园教育教学实践和应用。

关键词：智慧校园；多功能教室；智慧课堂；智能录播；远程互动教学

中图分类号：G434 文献标识码：A 论文编号：1674-2117（2017）15/16-0099-03

自1995年接入互联网至今，我国教育信息化依托信息技术、通信技术、教育学、心理学等学科的发展，在网络传输速度、信息加工效率、教学媒体和课程形式、学习交流方式、技术与教育教学深度融合等方面取得了革命性的进步。[1]国务院副总理刘延东在第二次全国教育信息化工作电视电话会议上总结了第一次全国教育信息化工作会议以来取得的成绩和经验，提出以教育信息化全面推动教育现代化。[2]日新月异的教育信息化软硬件环境的形成、发展和应用必然引领教育形态发生变革，走向智慧教育。智慧教育是高度信息化支持下的教育新形态。基于互联网+教育、智慧城市等软硬件环境，当前中小学尤其是西部中小学正在进行大规模的由数字校园向智慧校园进化的建设。

智慧化的多功能教室是学校教育教学、特色课程、校际交流的重要场所，对其进行科学、合理、规范、实用的设计、建设，能极大地推进学校教育信息化向教育智慧化发展，充分彰显学校办学特色，提升学校教育教学质量，促进师生健康、快乐、个性地发展。

通常的多功能教室单点软硬件环境和使用功能较为单一，学校需要集中大量资金和场所进行相应多功能室的建设布局，这样既不利于资金和场地的利用，又提高了管理维护成本。基于此，我们提出了在中小学建设智慧化的新型多功能教室，以丰富和发展智慧校园和智慧教育平台。

中小学新型多功能教室建设功能需求

以往，中小学多是根据各自办学规模和应用需求，主要针对示范课展示、学术报告、精品课程录制、反转课堂教学、远程互动教学、学生电视台等用途，建设数额不等的相对独立的功能教室。这种模式的优势在于，多功能教室用途相对独立，可以同时满足较大规模的教育教学活动；其缺点在于有限的预算资金分散，教室环境装修、软硬件系统无法达到较高品质，应用效果体验和教室寿命周期均打折扣，造成无形中的浪费。

随着教育信息化向智慧教育的深入推进，我们建议中小学在建设智慧校园时，可以在满足基本的多功能教室和智慧教室数量的基础上，结合学校现状，充分整合资源，从物联网教室软硬件环境、网络基础、智慧课堂、智能录播及远程互动教学、学生电视台及校园网络电视等方面建设适用的、智慧化的、新型的多功能教室。

中小學智慧新型多功能教室建设子系统

1.物联网教室软硬件环境

根据城市普通中小学校舍建设标准，多功能教室可以选用面积在120平方米以上的专用教室或者两间平层相连的普通教室进行部署，其大致的功能分区如下图所示。

多媒体教学设备、照明、空调、换气、考勤等声、光、电等软硬件基础建设可以参考智慧校园建设指南中的智慧教室建设标准，利用物联网实现教室的集约化、智能化管理和应用。智慧教室又称为智能教室或未来教室，集成了广泛应用的高科技软硬件环境设备。[3]物联网主要由RFID、中间件和网络应用三部分组成，应选择成熟可靠、符合中小学教育教学需求的系统和平台。[4]

多功能教室装修要依据应用需求和功能模块分区进行精准化设计和施工，由于教室功能的集中使用频率较高，所以基于隔音和人工补光需求，教室应相对密闭，并在装修材料、工艺和桌椅家具选择上要注重实用和环保。

2.网络基础与通信

网络和通信是多功能教室以及智慧校园生态环境的基础和骨干。多功能教室网络设备和线路需承载较大数据量的视音频直播、点播和教学资源的实时传输。录播、互动等服务器部署在教室控制间，通过光纤接入学校中心机房。无线AP应至少能满足60个以上终端同时接入。为了方便网络维护和设备管理，提高系统平台的稳定性和可靠性，物联网可以独立于校园网，单独建设设备网。

3.智慧课堂

智慧课堂是教育信息化发展的新阶段，它依托了大数据、云计算等技术手段，包含了智慧化教育与教学、智慧化管理与评价等。教师通过智能终端设备推送课程资源、记录教学轨迹、进行有效的过程性和阶段性评价，以便进行个性化的教学。同时，智慧课堂也为教师之间的教学理念、教学内容、教学资源、学习工具等互助提供了极大便利。然而，由于经济教育发展不均衡及教育管理理念等原因，部分地区和学校还未对其进行大规模推广和应用。因此，我们建议可以在多功能教室开展智慧课堂的试点、推广和深化应用，为精品课程录制提供完善的教育教学实践平台。

4.智能录播及远程互动教学

智能录播和互动教学系统可以全程无人工干预，满足微格教学、校际同步课堂、精品课程、赛课录像、远程教研等广泛应用。经过多年的技术积累和应用发展，教室智能录播和远程互动教学系统已趋于成熟稳定。声画质量是智能录播和远程互动教学系统建设的重点。经过论证和实践，我们有以下三点建议。

（1）声画采集设备

前端画面采集设备可以选用4台广播级全高清摄像机配合云台（如考虑建设成本，也可以选用2台高清摄像机负责教师和学生近景特写的画面拍摄，2台专业会议摄像机负责全景拍摄），记录清晰、色彩还原准确的声画素材，供智能录播系统后期编辑和远程互动教学系统实时编码传输。师生的麦克风数量、质量和策略设置要根据具体应用环境进行科学测试。

（2）环境装修

教室录播教学活动区域装修色调应清新淡雅，以利于摄像机准确还原。同时进行隔音和软包吸音，尽量减少外界环境的干扰和回声。

（3）智能录播与人工干预互补

针对部分重要课程，智能录播无法精准匹配拍摄和切换意图，这就需要技术人员能方便快捷地通过导播控制台进行人工干预，对摄像机进行变焦、摇移，以保证精准的拍摄和切换效果。

5.学生电视台及校园网络电视

学生电视台可以开阔学生视野，提高学生的自主探索、创新学习能力。学生电视台也是学校教育教学成果和学生成长成才的重要宣传和展示平台，它主要包括拍摄、制作和播出三个环节。我们建议要合理规划和布局，将学生电视台融入到新型多功能教室。

（1）综合利用多功能教室环境和设备

将学生电视台与多功能教室结合，可以充分利用多功能教室的装修环境，智能录播系统摄像机也能一机多用，降低建设成本。

（2）虚拟演播室

相较于传统绿背景抠像，虚拟演播室系统能降低制作难度，提高节目制作效率，丰富画面呈现形式和效果。

（3）校园网络电视

电视节目是学生了解外界的重要渠道。传统校园电视一般有两种建设方案：一种是每间教室安装电视机和有线机顶盒，这可以满足校内电视节目的直播，但前期建设和后续维护使用均投入较大；另一种是直接借助于班班通教学设备，通过互联网直接观看直播和点播。但由于学生观看电视节目的时间相对集中，所以会对学校网络出口带宽形成较大压力。鉴于此，在第二种模式的基础上，基于多功能教室录播平台和学生电视台，建设学校网络电视台具有积极意义。利用现有录播和存储服务器资源，配套相应视频、音频采集编码硬件板卡和软件应用平台，既可以实时采集学生经常收看的电视频道和校园电视台直播信号，也可以为学校大量的精品课堂和视频节目提供点播渠道。由于所有点播流量均来源于校内服务器，所以它不会占用学校有限的网络出口带宽。部署分区转发服务器，还可以无缝解决多校区使用同一校园电视点播直播平台的问题。

结语

微课、翻转课堂、MOOC、虛拟现实等各种教学方法和手段已成为教学新常态，基于大数据、云计算的智慧校园也已全面取代数字校园，其核心在于推进和应用。智慧化的新型多功能教室作为中小学智慧校园的重要抓手，需要智慧的教师和学生、智慧的学习过程和方法、智慧的资源和软硬件环境。只有教师充分整合学校的各种优质资源，才能提高学校教育教学质量，促进学生健康发展。