基于互聯(lián)網(wǎng)的智能多媒體教室研究

張東圓，程智佳，李娟，李嘉

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)過程的全面數(shù)字化成為教育教學(xué)改革的重要方向，通過將多媒體教學(xué)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，不僅能簡化多媒體教室的管理和設(shè)備的維護(hù)。從提及高教學(xué)設(shè)備的利用效率考慮，對學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量提高，也提供了堅實的設(shè)備基礎(chǔ)保障。文章以教室內(nèi)多媒體教學(xué)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化為切入點(diǎn)，對網(wǎng)絡(luò)化多媒體教室的構(gòu)建進(jìn)行了分析，基于互聯(lián)網(wǎng)的智能多媒體教室研究，從教學(xué)設(shè)備上為實現(xiàn)教育信息化提供了基礎(chǔ)，推動了學(xué)校的信息化建設(shè)和智慧校園建設(shè)。

關(guān)鍵詞：多媒體教室互聯(lián)網(wǎng)教學(xué);智慧校園

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）20-0130-02

在數(shù)字化智能化發(fā)展的大背景下，多媒體教學(xué)輔助設(shè)備已經(jīng)成為教學(xué)的重要組成部分，為學(xué)校的教學(xué)提供了便利，解決了傳統(tǒng)板書呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容慢，教學(xué)輔助材料單一等缺點(diǎn)，形成了聲音，圖像，視頻等更加豐富的教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)。隨著信息時代的到來，多媒體教室產(chǎn)生了信息孤島問題，教學(xué)的各項信息都存在于獨(dú)立的教室當(dāng)中，不能實現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)線上線下共享，影響了多媒體教室發(fā)揮出應(yīng)有的教學(xué)輔助效果。為了解決這個問題，就需要對教學(xué)多媒體設(shè)備進(jìn)行全面網(wǎng)絡(luò)化改造，將教學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)化，為教師開展教學(xué)工作提供有效保障，實現(xiàn)多媒體教室的數(shù)字化、信息化和智能化。

1當(dāng)前多媒體教室存在的主要問題

1）多媒體設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和運(yùn)行狀態(tài)需要維保人員到現(xiàn)場開機(jī)逐項檢查，隨著學(xué)校教室數(shù)量的增多，此項工作越來越繁重，每間教室都需要維保人員到現(xiàn)場開機(jī)檢查，費(fèi)時費(fèi)力，效率低下。急需建立一種自動化實時采集各教室多媒體設(shè)備狀態(tài)的系統(tǒng)，并將狀態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)送到控制中心進(jìn)行集中管控。

2）任課教師與學(xué)生之間的課件等教學(xué)資料，需要各自攜帶U盤到教室計算機(jī)上拷貝，計算機(jī)的USB接口使用頻率過高容易損壞;各自的U盤使用位置不固定，非常容易感染計算機(jī)病毒，從而造成數(shù)據(jù)損壞，影響教學(xué)。

3）隨著當(dāng)前學(xué)校公共基礎(chǔ)課的大班教學(xué)方式，出現(xiàn)了200人左右的大教學(xué)班，坐在教室后排的同學(xué)，觀看多媒體投影機(jī)幕布會出現(xiàn)看不清楚的現(xiàn)象，當(dāng)前主要的解決辦法就是按一定規(guī)則定期輪換座位，并不能從根本上解決看不清楚的問題，進(jìn)而影響教學(xué)質(zhì)量。新型冠狀病毒疫情爆發(fā)來，部分疫區(qū)同學(xué)不能返校上課，不能實現(xiàn)課堂的內(nèi)容同步教學(xué)。

2智能多媒體教室構(gòu)建方案

針對當(dāng)前多媒體教室在教學(xué)中出現(xiàn)的各種問題，提出了多媒體教學(xué)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化智能化改造方案。此方案主要有以下四方面內(nèi)容：

1）構(gòu)建多媒體教室教學(xué)專網(wǎng)。解決多媒體教室的信息孤島效應(yīng)最根本的方法就是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通。按照網(wǎng)絡(luò)安全管理條例，進(jìn)行教學(xué)專網(wǎng)的建設(shè)工作，在教學(xué)專網(wǎng)與校園網(wǎng)的邊界建立防火墻，保障教學(xué)專網(wǎng)在保持獨(dú)立的同時能與外界互聯(lián)互通。教室到交換機(jī)使用雙絞線連接，樓宇到中心機(jī)房使用光纖連接;線路全部采用雙線，即用一備一，保障數(shù)據(jù)鏈路的安全連接;

2）安裝新型網(wǎng)絡(luò)中央控制器。網(wǎng)絡(luò)中央控制器包括兩部分功能：一部分為所有教室內(nèi)電子設(shè)備的中控單元，作用為控制教室內(nèi)所有的設(shè)備并實時采集設(shè)備狀態(tài)，其中計算機(jī)和投影機(jī)需要開關(guān)機(jī)信號控制并實現(xiàn)發(fā)送關(guān)機(jī)命令后延時斷電，保證計算機(jī)順利關(guān)閉和投影機(jī)的關(guān)機(jī)散熱用電，功放直接利用繼電器斷電，實時采集投影機(jī)燈泡運(yùn)行時長，接近更換時長時及時給出報警信號提示進(jìn)行燈泡更換，及時發(fā)現(xiàn)宕機(jī)設(shè)備并可對其進(jìn)行遠(yuǎn)程重啟或喚醒;一部分為教學(xué)數(shù)據(jù)采集單元，作用為實時查看教室內(nèi)計算機(jī)和投影機(jī)投射給學(xué)生的畫面，通過與教室內(nèi)攝像頭和功放合作，實時將教室內(nèi)的授課音視頻信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行臋C(jī)房存儲，進(jìn)而實現(xiàn)在線同步播放或異步錄播;

3）建立專用私有云存儲服務(wù)器。依托網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房，與校園網(wǎng)連接，為使用教師建立專用賬戶，通過B/S或者C/S架構(gòu)進(jìn)行服務(wù)訪問，用于存放上課教學(xué)使用的幻燈片、教學(xué)文檔、視頻等資料，在教室內(nèi)可直接訪問使用;為各班建立專用公共空間，供同學(xué)們進(jìn)行電子學(xué)習(xí)資料共享，實現(xiàn)學(xué)習(xí)資料的一次上傳，所有同學(xué)共享共有。

4）安裝在線教學(xué)輔助軟件。在所有教室的計算機(jī)端安裝雨課堂應(yīng)用程序并設(shè)置好網(wǎng)絡(luò)訪問機(jī)制，使教師在上課時將手機(jī)變?yōu)榻虒W(xué)輔助設(shè)備，將幻燈片同步到學(xué)生的手機(jī)端，解決了大教室距幕布較遠(yuǎn)的同學(xué)看不清楚教學(xué)內(nèi)容的問題;并能夠?qū)崿F(xiàn)上課點(diǎn)名，隨機(jī)抽查、隨堂測驗等教學(xué)實用功能。

3 系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 教室教學(xué)專用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)

本智能多媒體教室研究的基礎(chǔ)就是網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，為教室的智能設(shè)備設(shè)計專用網(wǎng)絡(luò)，并與其他網(wǎng)絡(luò)使用防火墻進(jìn)行邊界隔離，保障學(xué)校網(wǎng)絡(luò)的安全性和可靠性。對專網(wǎng)的IP也進(jìn)行了重新獨(dú)立劃分，為所有智能設(shè)備都預(yù)留了固定的IP地址;將不同樓宇的交換機(jī)更換為效率更高的千兆交換機(jī)，核心匯聚交換機(jī)更換為萬兆交換機(jī)。

3.2 多媒體教室設(shè)備集成

智能中控是智能多媒體教室的核心設(shè)備，它連接并控制教室內(nèi)所有的電子設(shè)備：投影機(jī)、幕布、功放、計算機(jī)、攝像頭。教師通過點(diǎn)按中控面板上的上課按鍵，就能實現(xiàn)所有設(shè)備的自動開機(jī)。開機(jī)順序如下：1）幕布2）攝像頭 3）功放 4）投影機(jī) 5）計算機(jī)。其中投影機(jī)延遲10秒自動開機(jī);當(dāng)下課的時候，教師通過點(diǎn)按中控面板上的下課按鍵，實現(xiàn)所有設(shè)備的自動關(guān)機(jī)，順序與開機(jī)順序相反，其中計算機(jī)推遲1分鐘斷電。

智能中控通過網(wǎng)絡(luò)核心交換機(jī)連接到教務(wù)處智慧教學(xué)指揮中心，傳遞的信息為教師上課時的攝像頭視頻信息，投影機(jī)端的課件信息和功放的聲音信息。這些實時的教學(xué)數(shù)據(jù)會顯示在教學(xué)智慧中心的電子屏幕上，供教學(xué)管理人員實時了解教師上課情況;并存儲在中心服務(wù)器上，通過相關(guān)安全驗證規(guī)則進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)直播或異步錄播。

智能中控還能實時采集教室內(nèi)電子設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，尤其是投影機(jī)的燈時信息。當(dāng)投影機(jī)的燈時超過壽命時長的時候，投影的效果會變差，影響學(xué)生觀看，進(jìn)而影響教學(xué)效果。由于投影機(jī)燈泡的采購周期太長，當(dāng)燈泡達(dá)到使用壽命并已經(jīng)開始影響教學(xué)以后再采購，會有近兩周甚至更長的時間燈泡才能采購到位。所以實時掌握燈時就變得非常重要，當(dāng)投影機(jī)燈泡的壽命還剩下一個采購周期的時候，就開始進(jìn)行新燈采購。當(dāng)新燈經(jīng)過采購周期到位以后，可以在不影響任何授課效果的前提下進(jìn)行更換，全面的保障多媒體設(shè)備的教學(xué)效果。