基于物聯(lián)網(wǎng)的開放大學(xué)智慧教室設(shè)計與研究

摘要：本文將圍繞開放大學(xué)智慧教室的建設(shè)目標(biāo)與原則進(jìn)行分析討論，提出基于物聯(lián)網(wǎng)開放大學(xué)智慧教室的設(shè)計路徑，以此推動學(xué)校的信息化發(fā)展，加強多媒體網(wǎng)絡(luò)與云平臺的運用，完善智慧教室模型的構(gòu)建，確保為學(xué)生提供良好的教學(xué)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);信息化發(fā)展;開放大學(xué);智慧教室

引言：智慧教室本質(zhì)上屬于智慧型學(xué)習(xí)環(huán)境的物化，是指網(wǎng)絡(luò)與多媒體融合而成的教學(xué)形態(tài)，能夠借助云計算、智能技術(shù)幫助學(xué)生更便捷的完成知識獲取，促進(jìn)課堂交流，使教學(xué)內(nèi)容更加人性化，達(dá)到推動個性化、開放式學(xué)習(xí)的目的。為了保障基于物聯(lián)網(wǎng)開放大學(xué)智慧教室的設(shè)計質(zhì)量，首先要對其建設(shè)目標(biāo)與原則進(jìn)行詳細(xì)了解。

一、開放大學(xué)智慧教室的建設(shè)目標(biāo)與原則

（一）建設(shè)目標(biāo)

第一，要保證遠(yuǎn)程教學(xué)的特征得以充分呈現(xiàn)，開放大學(xué)本身是以遠(yuǎn)程教育作為主要教學(xué)手段，接受教學(xué)的對象通常為在職工作人員，因此在教學(xué)活動中會存在工學(xué)矛盾。為了解決此類問題，智慧教室需要實現(xiàn)移動終端接入，幫助學(xué)習(xí)人員在閑暇時間時也可以主動參與到教學(xué)中來;第二，豐富教學(xué)應(yīng)用，強化師生體驗，要求智慧教室的功能便捷性得以有效展現(xiàn)，需要確保豐富的系統(tǒng)功能被全面構(gòu)建，符合視頻互動、圖文互動等教學(xué)要求，幫助師生更好的融入在教學(xué)過程中;第三，建立互動平臺，要進(jìn)一步展現(xiàn)協(xié)同教學(xué)性，不單只是在教學(xué)對象層面，還要將教師、各行業(yè)專家包含在內(nèi)，實現(xiàn)不同人員的協(xié)同合作;第四，促進(jìn)資源共享，要對教學(xué)資源開展顆?；芾恚瑸榻處熖峁┦谡n功能，使教學(xué)過程可以自動上傳與錄播[1]。

（二）建設(shè)原則

一是先進(jìn)性原則與實用性原則，在建設(shè)智慧教室時要充分掌握開放大學(xué)的教育要求，在滿足項目易于操作、便于應(yīng)用的前提下，還要使相應(yīng)技術(shù)能夠反映開放大學(xué)的信息化水平，確保貼合智慧教室的發(fā)展趨勢;二是功能的架構(gòu)性，在構(gòu)建智慧教室模型的過程中需要利用B/S原則，使應(yīng)用具有較高的可靠性，同時要考慮日后要進(jìn)行的應(yīng)用升級，預(yù)先為功能擴(kuò)充預(yù)留優(yōu)化空間，保證功能添加的便捷性。三是資源共享性原則，智慧教室不單要符合教學(xué)運用需求，還要反映教學(xué)過程，實現(xiàn)教學(xué)工具的共享使用，使資源可以打破空間與時間的束縛，完成建設(shè)與共享。四是學(xué)習(xí)開放性原則，在建設(shè)時要將遠(yuǎn)程教學(xué)與智慧教室的結(jié)合效果劃入到考慮范圍內(nèi)，能夠保證多種終端設(shè)備的同時接入，要求遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)同學(xué)習(xí)功能得到有效運行用，拓展教學(xué)環(huán)境，提高參與學(xué)習(xí)的開放性，幫助學(xué)習(xí)人員提高學(xué)習(xí)效率[2]。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)的開放大學(xué)智慧教室的設(shè)計路徑分析

我國黃榮懷教授站在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的角度將智慧模型進(jìn)一步劃分成了及時互動、資源獲取、內(nèi)容呈現(xiàn)、情感感知等模塊，依照不同維度將智慧教室又細(xì)化成高清晰、深體驗等類型，之后由聶鳳華教師對提出的智慧模型完成二次優(yōu)化，在保證模型包含實時記錄、課時管理、網(wǎng)絡(luò)感知等系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為相關(guān)教學(xué)活動提供了用于應(yīng)用服務(wù)的教師空間以及相應(yīng)軟件設(shè)備。隨著技術(shù)的不斷完善與升級，人們對智慧教室的了解程度也在不斷提高。要注意的是，智慧教室在建設(shè)過程中要充分依照因地制宜的發(fā)展原則，開放大學(xué)本身與全日制高校不同，屬于利用遠(yuǎn)程教育完成學(xué)生教學(xué)的院校，因此在建設(shè)過程中，不可過分追求功能的全面性，而是要發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育的實際特點，保證教學(xué)模式符合開放大學(xué)教育需求。而基于物聯(lián)網(wǎng)的開放大學(xué)智慧教室則應(yīng)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，借助智能化接口實現(xiàn)與社會、環(huán)境以及用戶的連接與溝通，借助應(yīng)用架構(gòu)為人們提供智能化工作環(huán)境，轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，其具體構(gòu)建模型主要由以下四部分組成：

（一）感知層

感知層作為教學(xué)環(huán)境能夠?qū)⒁繇?、燈光、主機等物理設(shè)備包含在內(nèi)，并借助傳感器完成設(shè)備感知，之后將感知信息傳遞到無線AP上，借助其路由功能再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層確保信息有效抵達(dá)集控中心，依照統(tǒng)一控制原則，實現(xiàn)設(shè)備的自動調(diào)節(jié)。比如燈光亮度大小、空調(diào)溫度高低以及窗簾高度等?？梢酝瓿稍O(shè)備的遠(yuǎn)程控制，便于操作人員完成監(jiān)測與管理。而教師大屏與智能終端則主要依靠互動系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的投屏與分享，確保教學(xué)內(nèi)容完整呈現(xiàn)，幫助教師更加高效的開展一系列教學(xué)活動。同時錄播主機、麥克風(fēng)、音響都可以實現(xiàn)教學(xué)過程的自動錄制，并將相關(guān)內(nèi)容實時傳遞到管理系統(tǒng)當(dāng)中。

（二）網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是指智慧教室利用無線AP所建立的無線局域網(wǎng)，能夠接入多種應(yīng)用設(shè)備，具有網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性較高的特點，可以滿足智慧教室對智能終端以及多種傳感器裝置的需求。當(dāng)前使用的移動4G網(wǎng)主要是指遠(yuǎn)程終端應(yīng)用在智慧教室時所運用的網(wǎng)絡(luò)，可以借助互動系統(tǒng)完成教學(xué)活動的融合，幫助學(xué)生與教師能夠通過直播在網(wǎng)絡(luò)平臺上直接觀看教學(xué)狀況。由此可看出，將有線網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有機結(jié)合，能夠作為構(gòu)建智慧教室應(yīng)用系統(tǒng)、環(huán)境設(shè)備與平臺間的連接與紐帶，確保數(shù)據(jù)交換能夠有效實行。

（三）應(yīng)用層

應(yīng)用層屬于數(shù)據(jù)處理的核心結(jié)構(gòu)，主要由集控中心、互動系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心以及視頻管理系統(tǒng)組成。其中：集控中心能夠?qū)χ腔劢淌覂?nèi)的全部智能設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與監(jiān)測，同時還能完成智能設(shè)備數(shù)據(jù)的調(diào)整與控制：視頻管理系統(tǒng)則主要負(fù)責(zé)根據(jù)實際教學(xué)需求與必要對錄制畫面進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，確保錄制角度合理能夠覆蓋教學(xué)屏幕。并且還能完成亮度、碼率的設(shè)置，實現(xiàn)畫面的自由切換甚至多畫面輸出，能夠保證錄制完成的視頻可以有效傳遞到網(wǎng)絡(luò)平臺上，以供操作人員使用，使課程視頻具有良好的共享效果：互動系統(tǒng)則是為智慧教室提供交互紐帶的重要組成部分，能夠幫助學(xué)生與教室內(nèi)的主講教師進(jìn)行信息傳遞與溝通，確保教師大屏與智能終端可以完成數(shù)據(jù)交互與資源共享。主講教師也可通過遠(yuǎn)程桌面進(jìn)行教學(xué)演示與操作，使學(xué)生更直觀的掌握技術(shù)特點，提高參與體驗;教學(xué)平臺主要負(fù)責(zé)為智慧教室提供直播、點播、資源上傳與下載等功能，可以為師生互動提供教學(xué)工具，比如投票、測驗、簽到等。幫助教師更便捷的完成教學(xué)工具部署，便于內(nèi)容共享與數(shù)據(jù)分析;數(shù)據(jù)中心，作用在于保護(hù)信息安全，通過將教學(xué)視頻、動態(tài)參數(shù)進(jìn)行存儲，避免重要信息被不良網(wǎng)絡(luò)程序攻擊。同時數(shù)據(jù)中心本身可以實現(xiàn)資源的顆粒化管理，使操作人員更容易完成資料的調(diào)用與查找。

（四）用戶層

智慧教室的構(gòu)架目的在于為用戶提供高質(zhì)量的教學(xué)服務(wù)，其中用戶主要包括：主講教師，作為智慧教室使用頻率最高的人員，負(fù)責(zé)開展教學(xué)活動;團(tuán)隊教師，主要指不同領(lǐng)域的行業(yè)專家以及技術(shù)人員，負(fù)責(zé)幫助主講教師對知識內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)講解，同時也要協(xié)助主講教師確保遠(yuǎn)程教學(xué)的順利進(jìn)行;學(xué)生，即是智慧教室的參與人員，作為課堂學(xué)習(xí)主體無論是線上人員還是線下人員都可以借助智能軸端設(shè)備完成知識獲取;其他人員，則是指智慧教室的巡視人員，負(fù)責(zé)監(jiān)督教學(xué)開展?fàn)顩r。

結(jié)論：綜上所述，通過對開放大學(xué)智慧教室的建設(shè)目標(biāo)與原則進(jìn)行分析討論，提出基于物聯(lián)網(wǎng)開放大學(xué)智慧教室的設(shè)計路徑，以此推動智慧教室的普及與運用，幫助院校結(jié)合自身實際情況，豐富教學(xué)內(nèi)容、分享教學(xué)資源、加強大數(shù)據(jù)的挖掘與研究。使教師的主觀能動性得以進(jìn)一步提升，達(dá)到優(yōu)化智慧教室能效的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]翟小銘，孫偉，郭玉英.智慧教室：應(yīng)用現(xiàn)狀及其影響研究——基于高中物理學(xué)科學(xué)習(xí)的跟蹤研究[J].中國電化教育，2019（09）：121-127.

[2]王曉晨，江紹祥，黃榮懷.面向智慧教室的中小學(xué)課堂互動觀察工具研究[J].電化教育研究，2019，36（09）：49-53.

項目基金：2020年度柳州工學(xué)院教學(xué)改革研究和實踐項目立項課題《基于人力資源5P模型的應(yīng)用型大學(xué)“雙師型”教師培育體系研究》（項目編號：2020JGCZ001）

作者簡介：作者一姓名：韋家見;性別：男;出生年月：1985.10;籍貫（具體到市）：廣西橫縣，民族;壯族，最高學(xué)歷：本科;目前職稱：助理工程師;研究方向：教育教學(xué)管理。