高校遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室建設(shè)的研究

石龍 陳志平

摘 要：通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外智慧教室的理論研究和技術(shù)實(shí)踐現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)與分析，提出建設(shè)遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室來(lái)解決高校圍墻漸行漸遠(yuǎn)、教學(xué)資源不均衡等問(wèn)題。介紹了哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室的具體功能以及技術(shù)要求，可以實(shí)現(xiàn)跨校區(qū)、跨地域直播互動(dòng)、直播收視、校內(nèi)教學(xué)翻轉(zhuǎn)、抬頭率統(tǒng)計(jì)分析、人臉識(shí)別無(wú)感知簽到、小組討論手機(jī)無(wú)線投屏等智能化功能。

關(guān)鍵詞：高校；智慧教室；遠(yuǎn)程直播互動(dòng)

基金項(xiàng)目：黑龍江省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2019年備案課題“高職院校教師隊(duì)伍內(nèi)部質(zhì)量保證體系構(gòu)建的研究與實(shí)踐”（ZJC1319014）

教育信息化是教育理念和教學(xué)模式的深刻變革，是促進(jìn)教育公平、提高教育質(zhì)量的有效手段。教育部印發(fā)的《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》（教技〔2018〕3號(hào)）中指出，要加快人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，利用智能技術(shù)支撐人才培養(yǎng)模式的創(chuàng)新、教學(xué)方法的改革、教育治理能力的提升。傳統(tǒng)的多媒體教室、錄播教室、會(huì)議系統(tǒng)及教學(xué)管理系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)有的課堂教學(xué)模式改革和教學(xué)管理工作需求，嚴(yán)重制約了教學(xué)質(zhì)量提高，因此，構(gòu)建智慧教室是改善教學(xué)環(huán)境、提高課堂教學(xué)質(zhì)量的必然選擇的途徑。如何營(yíng)造更加豐富、有趣、便捷、高效的教室學(xué)習(xí)環(huán)境，成為各高校關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。

1 智慧教室建設(shè)的研究現(xiàn)狀

智慧教室主要是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化教室、多媒體教室進(jìn)一步升級(jí)，是智慧技術(shù)與現(xiàn)代教學(xué)思想結(jié)合的必然產(chǎn)物，智慧教室的誕生基本經(jīng)歷了傳統(tǒng)教室—電子教室—多媒體教室—數(shù)字教室—智慧教室的演變過(guò)程[1]。相比于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化教室與多媒體教室，智慧教室主要實(shí)現(xiàn)了教材多媒體化、資源共享化、教學(xué)多樣化、學(xué)習(xí)個(gè)性化、活動(dòng)協(xié)作化、網(wǎng)絡(luò)泛在化。

“智慧教室”概念最早誕生于1988年，是由RESCIGNO R C[2]提出的“Smart Classroom”概念，但是早期的研究主要集中在技術(shù)、硬件設(shè)備等問(wèn)題，后來(lái)隨著教育不斷發(fā)展和改革，對(duì)智慧教室的種類和功能的研究不斷深入。目前，國(guó)外關(guān)于智慧教室的研究主要關(guān)注的是智慧教室學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)、功能需求建設(shè)、創(chuàng)新教學(xué)模式及效果測(cè)評(píng)等方面內(nèi)容，例如美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)通過(guò)虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的學(xué)習(xí)空間，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行協(xié)作式和體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教室[3]。國(guó)內(nèi)關(guān)于智慧教室的研究近幾年發(fā)展也比較迅速，對(duì)智慧教室學(xué)習(xí)環(huán)境（包括物理環(huán)境和虛擬環(huán)境）建設(shè)更加關(guān)注，而且十分重視教學(xué)過(guò)程的交互行為，不斷探索數(shù)據(jù)互通和資源共享技術(shù)。程敏[4]提出了包括基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)通信、服務(wù)、教學(xué)環(huán)境應(yīng)用和終端交互5個(gè)層面的智慧教室模型；孫進(jìn)康等[5]根據(jù)不同的課堂教學(xué)需要，闡述了講授輔導(dǎo)型、互動(dòng)協(xié)作型、探究研討型3種類型的智慧教室。

2 遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室建設(shè)意義

隨著教育部《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見(jiàn)》以及《關(guān)于推進(jìn)高等教育學(xué)分認(rèn)定和轉(zhuǎn)換工作的意見(jiàn)》的下發(fā)，高校之間的壁壘逐漸被打破，跨校的課程共享得以實(shí)現(xiàn)。在這種形勢(shì)下，各高校進(jìn)行教育教學(xué)改革壓力巨大，優(yōu)質(zhì)課程資源嚴(yán)重缺乏、學(xué)習(xí)環(huán)境不足，學(xué)生沒(méi)有更多選擇權(quán)；部分課程內(nèi)容比較老舊，教學(xué)方法相對(duì)落后，學(xué)生也幾乎沒(méi)有學(xué)習(xí)的興趣，教學(xué)效果甚是不佳。此外，還有部分年輕教師教學(xué)業(yè)務(wù)能力相對(duì)較弱等若干問(wèn)題。

建設(shè)遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室對(duì)于高校在推進(jìn)教育信息化、提高教育教學(xué)質(zhì)量、產(chǎn)學(xué)融合等方面具有重要意義。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）完善硬件設(shè)施，注重人才培養(yǎng)，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上緩解學(xué)校多校區(qū)辦學(xué)、課程資源、教室資源、教學(xué)方法改革、教學(xué)管理等多重壓力，促進(jìn)教育教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量，以培養(yǎng)更多的高級(jí)專業(yè)人才，更好地為企業(yè)和社會(huì)服務(wù)。

（2）彰顯辦學(xué)特色，吸引高層次人才，整合我校優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，促進(jìn)各校區(qū)教學(xué)資源均衡發(fā)展，可以讓更多的學(xué)生享受到優(yōu)質(zhì)的課程，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，加強(qiáng)課堂互動(dòng)，并有效破除專業(yè)發(fā)展的師資瓶頸。

（3）利用教室輔助打造教學(xué)翻轉(zhuǎn)金課，沖擊國(guó)家級(jí)精品在線開放課程等。

3 遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室案例

為了促進(jìn)人工智能在教育領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院建設(shè)了遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室，如圖1所示。

遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室建設(shè)的設(shè)備明細(xì)如表1所示。

4 遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室具體功能

（1）精品錄播功能：通過(guò)兩臺(tái)廣播級(jí)4K攝像機(jī)以及1路 4K課件信號(hào)全超清錄制，4K畫面無(wú)損傳輸，支持包括4K、1080P、720P多種錄制分辨率的任意碼率設(shè)置，同時(shí)提供視頻容災(zāi)策略，當(dāng)意外中斷發(fā)生時(shí)，確保錄制成果。（2）跨校直播互動(dòng)功能：實(shí)現(xiàn)了跨地域、跨校區(qū)、實(shí)時(shí)直播、互動(dòng)、收視功能，支持移動(dòng)端、電腦端、網(wǎng)頁(yè)端收視直播。（3）無(wú)線分享功能：無(wú)線支持PC和移動(dòng)設(shè)備同時(shí)投屏演示、同屏顯示，支持按鍵切換兩畫面，無(wú)需通過(guò)軟件選擇方式切換。（4）多屏互動(dòng)功能：交互顯示系統(tǒng)支持雙向觸控互動(dòng)特性，滿足課堂的各方面使用，生動(dòng)地展示了教學(xué)成果，拉近了老師和學(xué)生間的距離，兼具教學(xué)、學(xué)術(shù)報(bào)告、會(huì)議、綜合性研討、演示交流及遠(yuǎn)程教學(xué)等功能，操作簡(jiǎn)單，功能實(shí)用，效果良好，提升了教與學(xué)的效率。（5）移動(dòng)直播收視互動(dòng)學(xué)習(xí)功能：學(xué)生可以通過(guò)電腦、手機(jī)移動(dòng)終端觀看直播，同時(shí)還支持文字互動(dòng)以及彈幕等互動(dòng)學(xué)習(xí)功能。（6）無(wú)感簽到功能：利用人臉識(shí)別輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)感簽到。系統(tǒng)提供的人臉識(shí)別簽到功能將簽到轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)感秒級(jí)簽到，自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可快速單人或多人簽到，并將人員進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。（7）課堂行為分析功能：提供課堂行為分析功能，可定時(shí)對(duì)抬頭、睡覺(jué)、低頭、起立、舉手等行為統(tǒng)計(jì)，并對(duì)學(xué)生在整堂課上的狀態(tài)進(jìn)行分析，自動(dòng)生成可視化數(shù)據(jù)。（8）中央控制系統(tǒng)功能：采用聯(lián)想TB-X804F中控平板進(jìn)行智能化控制，協(xié)同控制計(jì)算機(jī)、投影機(jī)、電動(dòng)屏幕、數(shù)字展臺(tái)等音視頻設(shè)備，接入物聯(lián)感知系統(tǒng)，支持教室溫濕度、光亮照度、人體感應(yīng)、空氣質(zhì)量、電器、窗簾等進(jìn)行智能聯(lián)動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

智慧教室的建設(shè)不僅需要有先進(jìn)的技術(shù)、完善的裝備、智能化的系統(tǒng)，還要融入學(xué)校的教育理念、教學(xué)模式以及教學(xué)資源等因素，從而為實(shí)現(xiàn)教育信息化打造有利條件。遠(yuǎn)程直播互動(dòng)智慧教室的建設(shè)可以良好地解決高校圍墻漸行漸遠(yuǎn)、教學(xué)資源不均衡等問(wèn)題。智慧教室的建設(shè)核心在于如何智慧支持教學(xué)活動(dòng)的開展，這樣才能最大限度地提高智慧教室的建設(shè)價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

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