智能化與信息化教室系統(tǒng)的設(shè)計

張海浩,黃志強,高佳語

(黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院,哈爾濱 150025)

智慧教室是教育信息化的關(guān)鍵載體,其電器的智能化管理和使用效率受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)教室的電器控制系統(tǒng)多采用有線連接,布線復(fù)雜,維護困難,且系統(tǒng)獨立運行,存在資源浪費和信息孤島的現(xiàn)象。為解決這些問題,基于超寬帶技術(shù),設(shè)計如下智慧教室電器控制系統(tǒng)方案。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 智慧教室系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Intelligent classroom system architecture

1)控制機房。控制機房是智慧教室系統(tǒng)的心臟,負責管理和控制整個教室的設(shè)備。要在控制機房部署各個系統(tǒng)的服務(wù)器,如智慧校園平臺服務(wù)器、互動錄播服務(wù)器、“物聯(lián)管控+廣播系統(tǒng)”服務(wù)器及電子班牌系統(tǒng)服務(wù)器,實現(xiàn)統(tǒng)一管控、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一供電等。

2)普通教室。該教室以滿足日常教學(xué)需求為主,設(shè)計智慧黑板系統(tǒng)、智能多媒體系統(tǒng)、教室照明系統(tǒng)等,統(tǒng)一管控教室多媒體設(shè)備的系統(tǒng)電源,實現(xiàn)一鍵上下課。系統(tǒng)內(nèi)置的中控模塊能夠?qū)崿F(xiàn)教室環(huán)境的自動控制,包括窗簾、空調(diào)等,同時配置無線話筒,實現(xiàn)教師移動授課發(fā)言。

3)互動錄播教室。該教室能滿足教學(xué)過程中的互動需求,相應(yīng)配置云控教室終端內(nèi)置音頻切換模塊、視頻切換模塊、紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射模塊、設(shè)備電源管理模塊、功放模塊、2.4G無線模塊、網(wǎng)絡(luò)廣播模塊、控制接口模塊,捕捉教學(xué)過程中的互動信息,實現(xiàn)師生互動與教學(xué)反饋。詳見圖2。

圖2 互動錄播教室系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Interactive recording and broadcasting classroom system architecture

4)精品錄播教室。課程錄制支持手動導(dǎo)播、自動導(dǎo)播等多種錄制方式,教師可靈活選擇,同時支持添加片頭、視頻標簽、學(xué)校標語等功能,方便教師簡單編輯視頻。師生的全景畫面和特寫畫面、學(xué)生起立回答問題的畫面及教師課上走動的畫面均可自動跟蹤并錄制,從而實現(xiàn)互動教學(xué)。具體的設(shè)計系統(tǒng)包括智慧黑板系統(tǒng)、互動錄播系統(tǒng)、智能多媒體系統(tǒng)、健康照明系統(tǒng)等。

5)階梯教室。該教室的設(shè)計注重空間利用和聲音傳播效果,采用階梯式座位布局能夠提高空間利用率,安裝吸音材料降低噪音干擾,提高聲音傳播效果,采用智能照明系統(tǒng)能夠根據(jù)教室內(nèi)的光線強度自動調(diào)節(jié)亮度。具體的系統(tǒng)設(shè)計包括LED顯示系統(tǒng)、智能多媒體系統(tǒng)、教室擴聲系統(tǒng)、語音轉(zhuǎn)寫系統(tǒng)、教室照明系統(tǒng)等。

6)普通會議室。根據(jù)會場實際使用環(huán)境設(shè)計交互智能平板,主要用于顯示信號源的文字、圖片、視頻畫面等信號,視頻接口可隨時接入電腦、攝像頭、DVD、視頻終端等信號源,這些信號源通過顯示設(shè)備呈現(xiàn)出來。具體的設(shè)計系統(tǒng)包括顯示系統(tǒng)、音頻擴聲系統(tǒng)、全數(shù)字討論系統(tǒng)、集成會議預(yù)約系統(tǒng),方便參會者預(yù)約會議室和設(shè)備,促進彼此間的交流討論。

7)校園公共區(qū)域。設(shè)計區(qū)域為教學(xué)樓教室、教學(xué)樓公共走廊、綜合樓、實驗樓、宿舍、食堂、操場等,用于日常校園廣播、定時打鈴、應(yīng)急廣播等。詳見圖3。

圖3 校園公共區(qū)域系統(tǒng)架構(gòu)Fig.3 Campus public area system architecture

2 系統(tǒng)功能

2.1 云控教室系統(tǒng)

該系統(tǒng)是支持多教室設(shè)備控制及廣播控制管理的網(wǎng)絡(luò)集控系統(tǒng)(詳見圖4),以集控為主線、以滿足業(yè)務(wù)管理需求為目標,改變教室設(shè)備的傳統(tǒng)控制模式,構(gòu)建全面的、協(xié)同的綜合教室集控管理平臺,提高學(xué)校內(nèi)部的設(shè)備管理效率,達到高效、節(jié)能、便捷的目的。

圖4 云控教室系統(tǒng)Fig.4 Cloud-controlled classroom system

2.2 場室管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)以考勤管理、信息發(fā)布及家?；ヂ?lián)為主體,集云平臺、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)實時通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、信息發(fā)布管理技術(shù)為一體,具有學(xué)校信息、學(xué)校通知、校園資訊、活動日程、校園風(fēng)采、校園榮譽墻、班級信息、班級課表、班級通知、班級相冊、日常任務(wù)、班級榮譽、天氣情況等多種功能。詳見圖5。

圖5 場室管理系統(tǒng)Fig.5 Field room management system

2.3 信息發(fā)布系統(tǒng)

學(xué)校的日常宣傳與教學(xué)過程中有大量信息在校內(nèi)傳遞,如知識、教學(xué)信息、課程信息、教學(xué)管理信息等。信息發(fā)布系統(tǒng)在不同的場合面向不同的受眾,在不同的時間展示不同的內(nèi)容。面對不同年級學(xué)生主要為課程安排、先進事跡、優(yōu)秀學(xué)生評選、教學(xué)成果、緊急通知、名言警句等內(nèi)容的發(fā)布,實現(xiàn)有針對性的信息傳播。面對教職工需發(fā)布管理信息、會議信息、優(yōu)秀教師評選、工作動態(tài)及日常生活信息等內(nèi)容。詳見圖6。

圖6 信息發(fā)布系統(tǒng)Fig.6 Information distribution system

2.4 公共廣播系統(tǒng)

數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)廣播利用網(wǎng)絡(luò)通信TCP/IP協(xié)議的優(yōu)點并基于LAN/WAN網(wǎng)絡(luò)進行建設(shè),安裝時無需單獨布線?；贗P網(wǎng)絡(luò)的節(jié)目傳送解決了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)線路功率損耗、節(jié)目單一、控制方式落后、廣播信號傳播單向性等問題。結(jié)合人性化的操作硬件,組成了純數(shù)字傳輸?shù)倪h程數(shù)字IP廣播系統(tǒng)。詳見圖7。

圖7 公共廣播系統(tǒng)Fig.7 Public address system

3 結(jié)論

遵循實用性、先進性、可靠性、開放性、兼容性等原則,以實現(xiàn)系統(tǒng)功能強大、安全穩(wěn)定、操作簡便、易于維護管理為目標,智慧教室控制系統(tǒng)升級了IP網(wǎng)絡(luò)廣播、操場擴聲、報告廳會議擴聲等功能。依托“課堂錄播系統(tǒng)+互動教學(xué)+資源管理應(yīng)用”的形式,打造集教育視頻資源采集、制作、管理、應(yīng)用、分享為一體的完整應(yīng)用模式,形成共建共享、特色鮮明的優(yōu)質(zhì)數(shù)字教育資源,能推動信息技術(shù)與教育技術(shù)的深度融合,促進教學(xué)質(zhì)量提升。從實用性方面來看,要充分考慮各類教學(xué)場景的需求,保證各種教學(xué)活動的開展。從先進性方面來看,要采用先進的數(shù)字廣播和擴聲技術(shù),實現(xiàn)聲音和圖像的高質(zhì)量傳輸,提升教學(xué)效果。從可靠性方面來看,要采用穩(wěn)定可靠的技術(shù)和設(shè)備,確保系統(tǒng)在各種環(huán)境下都能正常運行。從開放性方面來看,要便于與其他系統(tǒng)進行集成和互聯(lián),為學(xué)校提供統(tǒng)一的信息平臺。在兼容性方面來看,要兼容不同類型的設(shè)備和軟件,滿足學(xué)校多樣化的教學(xué)需求。智能化與信息化的教室系統(tǒng)設(shè)計有助于推動教育信息化建設(shè),促進教育現(xiàn)代化發(fā)展,讓教與學(xué)更輕松、更快樂、更有效。