智慧教室管理系统的关键技术探析

李伟　康乐　刘凯　朱鹂　杨卫社

摘要：在新的时代背景下，智慧教室管理系统成为现代教育领域中的重要组成部分。随着科技的发展和互联网的普及，教育信息化已经成为推进教育现代化的主要手段。智慧教室管理系统通过整合各种教育资源和信息化技术，为教育教学活动提供更加便捷和高效的管理方式。它不仅可以提高教育教学质量，提升教育教学水平，还可以提供个性化教学服务，满足不同学生群体的需求。文章主要从智慧教室管理系统的价值优势出发，具体分析论述了智慧教室管理系统的功能结构及关键技术，以期能够提升智慧教室管理系统的效率和智能化水平，进一步推动教育信息化的高质量发展。

关键词：智慧教室；管理系统；功能结构；关键技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）13-0063-03 开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

在新的时代背景下，教育信息化成为教育发展的重要方向。作为教育信息化的重要组成部分，智慧教室管理系统对提高教学质量、促进教育均衡发展和个性化教育具有重要意义。智慧教室管理系统通过运用信息技术手段，实现对教室环境、学生行为等各方面的管理与监控，提高教育教学效果和管理效率，可为教育信息化的推进提供有力支持。智慧教室管理系统通过整合各种教育资源和信息化技术，为教育教学活动提供更加便捷和高效的管理方式。

1 智慧教室管理系统的价值优势

在教育领域，智慧教室管理系统通过利用互联网技术和信息化手段，实现对教育教学过程的智能化管理和优化，提高教育教学的质量和效率。智慧教室管理系统可以实时监测学生的学习情况，给予帮助和指导。同时，可以收集和分析学生的学习数据，根据学生的学习情况进行个性化辅导[1]。智慧教室管理系统还能方便教师对学生的考勤、成绩和行为进行监控和管理。

2 智慧教室管理系统的功能结构

智慧教室管理系统的功能结构主要包括班级管理、考勤管理、学生管理和平台管理等主要方面。

2.1 班级管理

学习环境，提供全方位的教育和学习服务。在智慧教室管理系统中，通过班级管理，教师可以方便地管理和查看各个班级的信息。在这个模块中，可以实现班级的创建、编辑和删除等功能。教师可以通过班级管理模块查看班级的基本信息，如班级名称、班级人数、学生名单等。教师还可以在该模块中进行班级信息的修改，如调整学生的分组和添加新的学生。学生可以通过班级管理模块查看自己所在的班级信息，如班级名称和教师信息。

2.2 考勤管理

传统的考勤方式需要学生手动签到或通过刷卡等方式进行记录，容易出现考勤数据的不准确和考勤过程的烦琐等问题。而在智慧教室管理系统中，通过物联网技术的应用，可以实现全自动的考勤管理。智慧教室管理系统在考勤管理方面大大减轻了教师和管理员的工作负担，实现了考勤管理的自动化和智能化。通过实时监控和数据分析，可以更准确地判断学生的出勤情况，提供更及时的反馈和干预措施。此外，智慧教室管理系统还可以与家长端和学生端进行对接，家长和学生可以通过手机或电脑等终端查询学生的考勤情况，增强家校合作和信息共享。

2.3 学生管理

通过学生管理模块，学校可以实时掌握学生的信息。学生管理模块还可以用于学生的课程安排、课程表的生成、考试安排等。对于学生而言，可以借助学生管理模块查询和管理自己的个人信息，了解自己的学习情况和考试安排。智慧教室管理系统还支持学生在线学习，学生使用系统可以在线提交作业、查看教学资源、参与在线讨论等。教师可以及时对学生的学习情况进行监督和评估，提供个性化的教学辅导。智慧教室管理系统为学生管理提供了更高效、便捷的解决方案。通过学生管理模块，学校可以更好地管理学生，提高学生的学习效果和学习积极性[2]。

2.4 平台管理

通过平台管理，可以实现对整个智慧教室系统的集中监控和管理，对智慧教室管理系统进行统一的管理和调度，实时获取设备运行状况和教室使用情况，确保教室设备的正常运行和教学活动的顺利进行。平台管理可以对智慧教室系统中的各种设备进行管理，例如终端设备、传感器设备、网络设备等。还可以实现设备的注册、配置、状态监控等功能，确保设备的正常运行。平台管理还可以对智慧教室系统中的各种用户进行管理，例如教师、学生、管理员等。通过平台管理，可以实现用户的注册、登录、权限分配等功能，确保系统的安全性和可靠性。平台管理还可以对智慧教室系统的整体运行进行管理，例如系统的部署、配置、监控等，以保证系统的高效运行和稳定性。智慧教室平台管理如表1所示。

3 智慧教室管理系统的关键技术

智慧教室管理系统的关键技术主要包括：物联网技术实现环境控制、大数据技术实现考勤管理、云计算技术实现行为分析、人工智能技术实现权限管理等。

3.1 物联网技术实现环境控制

物联网技术是实现智慧教室管理系统的重要基础，通过物联网技术，可以实现教室内各种设备的互联互通。智慧教室管理系统通过物联网技术来实现环境控制。物联网技术是指通过物理设备、传感器、软件和网络等技术手段，将各种物品连接起来，实现信息的感知、通信、处理等功能。在智慧教室管理系统中，物联网技术可以应用于多个方面，例如温湿度传感器可以监测教室的温度和湿度、智能灯光可以自动调节照明亮度、智能窗帘可以自动调节遮光程度等。通过物联网技术，智慧教室管理系统可以实现对教室环境的精确控制，提高教学效果和学生的学习体验[3]。同时，物联网技术也可以实现远程监控，教师和管理员可以通过手机或电脑随时监控教室环境，并进行相应的调整和控制，这样不仅提高了教室管理的效率，还能够节省能源和资源，实现绿色环保的教室管理。

在智慧教室管理系统中，通过将传感器安装在教室中，可以实时监测教室的温度、湿度、光照等环境参数。借助物联网技术，传感器可以与系统连接，将监测到的数据传输到后台服务器，系统可以根据相关数据来调节教室的环境，以提供一个适宜的教学环境。系统还可以根据光照传感器监测到的数据，自动控制窗帘的开合，以调节教室的光线亮度。物联网技术还可以实现对教室用电的智能管理，系统可以通过电能监测传感器监测到教室的用电量，并与后台服务器进行实时通信。系统可以根据用电量的变化，合理分配电力资源，避免因为教室用电量过大而导致电网负荷过大的情况发生。

3.2 大数据技术实现考勤管理

大数据技术为考勤管理带来了变革，在智慧教室管理系统中，传统的考勤方式容易出现漏打卡、打卡不准确等问题，而利用大数据技术可以解决此类问题。智慧教室管理系统可以通过设置相应的设备和传感器，实时采集学生的考勤数据，相关数据可以记录学生进入教室的时间、离开教室的时间、学生在教室内的行为等。通过大数据技术的处理和分析，还可以将数据转化为具体的考勤信息，如学生的到勤率、迟到早退情况等。

使用大数据技术，教师可清楚了解学生考勤数据，如签到、签退时间、请假记录等，这不仅提高了考勤的准确性和效率，还能及时发现异常情况，如迟到、早退等，以便实现更为精细化的管理。通过对大量数据的统计和分析，可以得出学生的考勤偏好、长期缺勤的原因等，提供给教师和学校进行参考和决策。智慧教室管理系统还可以利用大数据技术进行预测和预警，通过对历史考勤数据的分析，可以建立模型来预测学生的考勤情况，并发出相应的预警提示。借助大数据技术，智慧教室管理系统可以实现对学生考勤的智能化管理。通过自动化的数据采集、精确的数据统计处理和灵活的数据应用，可以提高考勤管理的效率和准确性，进一步优化教学管理工作。

3.3 云计算技术实现行为分析

云计算技术实现行为分析是云计算应用的重要方向，对于提高云计算平台的安全性、稳定性和服务质量具有重要意义。云计算技术实现行为分析是指，通过对用户在云计算环境中的数据和行为进行监控和分析，以发现异常行为、预测趋势和优化服务。该技术运用大数据处理、机器学习和人工智能等算法，对用户的操作、访问、使用等行为数据进行深度挖掘和分析，识别出规律和异常，从而进行决策和响应。同时，云计算技术实现行为分析还可以帮助教师更好地了解学生需求和行为习惯，优化系统设计和服务性能。

再者，智慧教室管理系统可利用云计算技术实现对学生行为的深入分析，为教师提供更全面的教学辅助信息，提高教学效果[4]。在智慧教室管理系统中，云计算技术可用于实现行为分析，通过采集和记录学生在教室内的行为数据，例如学生的活动轨迹、使用设备的频率、参与讨论的次数等。对于教师来说，行为分析可以帮助其更好地了解学生的习惯和行为模式，从而更有针对性地进行教学。例如，教师可以观察到某些学生在课堂上经常离开座位，这意味着学生对课程内容不感兴趣或者难以理解，教师可以根据相关信息来调整教学方法和内容。对于学生来说，行为分析可以帮助其更好地了解自己的学习习惯和效率。例如，学生可以通过行为分析了解到自己在课堂上的参与度和专注度，从而找到提高学习效果的方法。同时，行为分析还可以帮助学生了解自己在课堂上的表现和行为是否符合要求，从而培养良好的学习态度和行为习惯。同时，云平台还可以对学生的行为数据进行匿名化处理，保障学生的隐私安全。

3.4 人工智能技术实现权限管理

智慧教室管理系统利用人工智能技术实现权限管理，可以提升教室管理的安全性和便捷性，进而提高教学效果。人工智能技术为权限管理带来了创新，系统可智能识别学生学习习惯，实现精确的权限分配，还能根据学生的使用习惯和行为模式进行动态调整，从而提高学习效率。人工智能技术还能检测并预警异常访问行为，及时防范潜在的安全威胁。智能化的权限管理方式既增强了系统的安全性，又为学生提供了更为便捷和个性化的体验。

人工智能技术可实现对教室内人员的身份识别和权限控制。摄像头和人脸识别技术可对进入教室的人员进行身份验证，系统可以通过事先录入的人脸数据对进入教室的人员进行识别，并将其与系统中存储的信息进行对比。只有通过验证的人员才能获得相应的权限，例如进入教室、使用教室设备等。人工智能算法还可对教室内的行为进行分析和监控，系统可以识别出异常行为，如未经允许的人员进入教室、未经授权的操作等，并通过警报系统进行及时提醒和处理。同时，系统可以根据教室内人员的行为情况，进行智能化的权限管理，根据不同的身份和需求，给予不同的权限。人工智能技术还可以进行智能化的教室资源管理，通过分析学生和教师的学习和教学行为，了解其对教室资源的需求和使用情况，对教室资源进行合理分配和利用，提高资源利用效率[5]。

4 结束语

智慧教室管理系统是应对当前教育环境变革的必然选择。该系统拥有班级管理、考勤管理、学生管理和平台管理等功能，可以实现对教室的全方位管理和监控。同时，借助物联网技术、大数据技术、云计算技术和人工智能技术等关键技术，系统可以实现环境控制、考勤管理、行为分析和权限管理等功能。随着技术的进一步发展和应用场景的不断丰富，智慧教室管理系统在教育领域将发挥更为重要的作用。

参考文献：

[1] 陈丽，郭玉娟，张文梅.“互联网+教育” 的世界观：复杂系统观[J]. 中国远程教育，2023，43（8）：7-12，24.

[2] 黄翔. 大数据下智慧教室管理系统研究[J]. 电脑编程技巧与维护，2020（11）：90-92.

[3] 陈林. 基于物联网技术的多媒体智慧教室管理系统研究[J].物联网技术，2023，13（8）：138-140，143.

[4] 张立辉. 基于大数据的学生行为分析平台研究与实现[J].无线互联科技，2023，20（3）：56-58.

[5] 刘雄. 人工智能技术与计算机网络安全的分析[J]. 电子技术，2020，49（11）：42-43.

【通联编辑：张薇】

基金项目：杨凌职业技术学院2021 年院内科学研究项目“智慧教学运维系统设计与研究”（编号：ZK21-97） ；杨凌职业技术学院2020年人文社会科学基金项目“互联网与职业教育时代下的高职院校校园网优化提升研究”（编号：SK20-52）