來源：教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心“未來學(xué)校研究與實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”未來學(xué)校創(chuàng)新成果
作者：北京競業(yè)達(dá)數(shù)碼科技股份有限公司 劉春風(fēng)
一、概述教學(xué)環(huán)境的信息化建設(shè)在經(jīng)歷了多媒體階段和網(wǎng)絡(luò)化階段之后，在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、智能感知、智能硬件、智能分析、可視化等新興信息技術(shù)的推動(dòng)下，出現(xiàn)了最新形態(tài)即智慧教室。
智慧教室構(gòu)建了一個(gè)以課堂教學(xué)為中心，支撐教與學(xué)全過程的生態(tài)圈。運(yùn)用智慧技術(shù)，提供智慧服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧管理是智慧教室的主要特征。智慧教室服務(wù)教師開展多種教學(xué)模式，為師生建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、資源空間、物理空間、社區(qū)空間等多位一體的教與學(xué)環(huán)境，開展以學(xué)習(xí)者為中心的個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)，支撐學(xué)校教學(xué)、教學(xué)管理全過程的數(shù)據(jù)采集、記錄、呈現(xiàn)、分析，以精確的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析為教學(xué)質(zhì)量提升、學(xué)習(xí)模式改進(jìn)、領(lǐng)導(dǎo)決策提供支撐。智慧教室的建設(shè)是未來學(xué)校建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容。
智慧教室的建設(shè)目標(biāo)：旨在幫助不同的學(xué)校充分整合優(yōu)質(zhì)資源和先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的智慧教室，以創(chuàng)新的教學(xué)資源管理體系和教學(xué)模式，促進(jìn)教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源開發(fā)與應(yīng)用，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源體系建設(shè)，提高師生應(yīng)用信息技術(shù)水平，更新教學(xué)觀念，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量。
二、指導(dǎo)原則（一）總體規(guī)劃、需求導(dǎo)向 從未來學(xué)校建設(shè)與發(fā)展的實(shí)際問題入手，將智慧教室融入未來學(xué)校的頂層設(shè)計(jì)中進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，在規(guī)劃指引下，突出教學(xué)活動(dòng)重點(diǎn)需求、分步實(shí)施、逐步深入，不斷增強(qiáng)智慧教室實(shí)施應(yīng)用效果，統(tǒng)籌推進(jìn)智慧教室的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展。
（二）統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分類建設(shè) 強(qiáng)化智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及接口，規(guī)范智慧教室的建設(shè)。智慧教室以教室為端點(diǎn)，以教學(xué)工作為中心，以學(xué)校實(shí)際教學(xué)需求和經(jīng)費(fèi)情況為條件，進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)與建設(shè)。
（三）可靠高效、創(chuàng)新拓展采用成熟的技術(shù)裝備與完善的解決方案，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定安全和可靠高效，充分考慮智慧教室對物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)、智能硬件、智能分析、可視化等新技術(shù)的融合與應(yīng)用，保障系統(tǒng)的可拓展性、可伸縮性以及服務(wù)支持能力，以適應(yīng)當(dāng)前和未來中小學(xué)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)計(jì)劃的發(fā)展需要。
（四）資源整合、互聯(lián)共享 通過智慧教室實(shí)現(xiàn)對各類教學(xué)、教研資源在校內(nèi)、校際間的優(yōu)化整合，為教師的跨課堂、跨區(qū)域教學(xué)研討提供支撐，為學(xué)生的學(xué)習(xí)互動(dòng)打破時(shí)間和空間的限制。利用物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云存儲、云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)教育信息和資源在校內(nèi)、校區(qū)、校際間互聯(lián)互通、共建共享，消除教育資源信息孤島。
三、實(shí)施重點(diǎn)（一）智慧教室的設(shè)計(jì)智慧教室系統(tǒng)由智慧教室端和云端平臺兩部分構(gòu)成，這也是智慧教室實(shí)施過程中的重點(diǎn)。智慧教室端以軟硬件環(huán)境建設(shè)為主，云端平臺強(qiáng)調(diào)應(yīng)用級別的系統(tǒng)和平臺建設(shè)。
1.智慧教室端智慧教室端一般包括：基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)、智慧教學(xué)系統(tǒng)、智能錄播系統(tǒng)、智慧感知系統(tǒng)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及人工智能系統(tǒng)五部分，各個(gè)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和具體設(shè)備組成如下圖所示：
圖 1智慧教室端的構(gòu)成
基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建設(shè)時(shí)，應(yīng)從建筑學(xué)、人體工程學(xué)、心理學(xué)等角度出發(fā)，保證教室布局的合理性和環(huán)境的舒適度，為教學(xué)提供可靠安全健康的空間環(huán)境。
智慧教學(xué)系統(tǒng)包括多媒體教學(xué)系統(tǒng)、交互式教學(xué)系統(tǒng)以及考試巡查系統(tǒng)，其中，多媒體教學(xué)系統(tǒng)是智慧教室的核心組成部分，為智慧教學(xué)提供基礎(chǔ)硬件支撐。交互式學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供教學(xué)過程中的人機(jī)交互、師生交互以及遠(yuǎn)程交互，實(shí)現(xiàn)課堂的分組討論和異地的協(xié)作學(xué)習(xí)，充分實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的互動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)師生的快捷訪問云端海量資源和教育應(yīng)用服務(wù)，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，打通學(xué)習(xí)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。交互式學(xué)習(xí)環(huán)境是未來教室建設(shè)的主要內(nèi)容，是教學(xué)應(yīng)用的主要載體?？荚囇膊橄到y(tǒng)按照《國家教育考試網(wǎng)上巡查系統(tǒng)視頻標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范》JY/T-KS-JS-2017-1進(jìn)行建設(shè)，可與智慧教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)施的共建共享。
智能錄播系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對課堂教學(xué)的全過程記錄和課堂再現(xiàn)，構(gòu)建學(xué)校的課件資源庫，學(xué)?？筛鶕?jù)自身教學(xué)特點(diǎn)展開資源共享、教學(xué)評估等工作，真正將資源、教學(xué)結(jié)合到一起，達(dá)到資源的高效利用。
智慧感知系統(tǒng)應(yīng)能通過無線網(wǎng)或有線網(wǎng)將教室內(nèi)的信息化設(shè)備物物相連并進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)身份、位置、資產(chǎn)等的智能化識別和空氣質(zhì)量、光照度等環(huán)境感知，對教室內(nèi)的人、事、物、環(huán)境等全方位感知。
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)及人工智能系統(tǒng)是在教學(xué)過程中充分結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)和需求，融入移動(dòng)端設(shè)備、可穿戴設(shè)備、3D打印、教學(xué)機(jī)器人等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)課堂的物理空間與虛擬空間的無縫融合，使得學(xué)生更好的融入課堂教學(xué)情景和更加直觀的獲取知識。
2.云端平臺云端平臺一般包括設(shè)備管理系統(tǒng)、教學(xué)管理系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)四部分。具體組成如下圖所示：
圖 2云端平臺的構(gòu)成
設(shè)備管理系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對教室物理環(huán)境（包括：教室的燈光、窗簾、空調(diào)等）和智慧教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施（包括：教室內(nèi)的投影設(shè)備、教學(xué)電腦、監(jiān)控?cái)z像設(shè)備、顯示設(shè)備、聲控設(shè)備、門禁設(shè)備、考勤設(shè)備以及本地控制設(shè)備）的一體化控制和可視化管理，包括對各子系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全監(jiān)測、異常報(bào)警、遠(yuǎn)程控制和資產(chǎn)管理等，對各智慧教室內(nèi)中軟硬件裝備、運(yùn)行能耗等進(jìn)行基于大數(shù)據(jù)的智能化分析，為智慧教室的運(yùn)維提供支撐。
教學(xué)管理系統(tǒng)為教學(xué)業(yè)務(wù)提供全方位支撐。在資源環(huán)境上，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、教研資源的共建共享；在教學(xué)上，實(shí)現(xiàn)線上和線下相結(jié)合，正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)相結(jié)合；在交互上，實(shí)現(xiàn)簡單、自然、友好的人機(jī)交互，為學(xué)習(xí)者提供高效便捷的信息獲取途徑和交流空間；為教學(xué)巡視觀摩活動(dòng)提供便捷高效的窗口，實(shí)現(xiàn)對各智慧教室教學(xué)場景的全方位多維度展示。
大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在教學(xué)、教研中充分利用大數(shù)據(jù)智能分析能力，有效分析學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)能力，為教師提供準(zhǔn)確深度的學(xué)情分析，為每個(gè)學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化資源推送和學(xué)習(xí)支持。
人工智能系統(tǒng)在教學(xué)過程中充分利用人工智能技術(shù)，以與學(xué)生充分的交互和數(shù)據(jù)獲取為基礎(chǔ)，在海量的教育數(shù)據(jù)中，匹配用戶的學(xué)習(xí)需求，最終能夠完成輔助教育和評估反饋，利用語音語義識別、圖像識別、知識圖譜和深度學(xué)習(xí)技術(shù)搜集學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)并完成自動(dòng)化輔導(dǎo)和答疑，實(shí)現(xiàn)智能測評，預(yù)測學(xué)生未來表現(xiàn)，智能化推薦最適合學(xué)生的內(nèi)容，最終高效、顯著地提升學(xué)習(xí)效果。
各中小學(xué)在智慧教室的設(shè)計(jì)與建設(shè)中要與具體學(xué)科充分結(jié)合。針對學(xué)校的性質(zhì)和學(xué)科特征設(shè)計(jì)不同的智慧教室，在教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)中，要根據(jù)不同的學(xué)科，運(yùn)用新的技術(shù)重構(gòu)課堂、重構(gòu)教學(xué)過程，重視引導(dǎo)，采用適應(yīng)性方案評價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果；在學(xué)習(xí)方式上，要根據(jù)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生特征，重構(gòu)教室環(huán)境、建立群體協(xié)同知識建構(gòu)；同時(shí)，結(jié)合學(xué)校教務(wù)管理需求和建設(shè)預(yù)算情況合理配置智慧教室端和云端平臺各子系統(tǒng)。
（二）智慧教室的管理智慧教室的管理主要是通過智慧教學(xué)管理服務(wù)中心來實(shí)現(xiàn)。該中心配置大屏拼接顯示系統(tǒng)、值班工位、觀摩評委席等，實(shí)現(xiàn)對各智慧教室的集中智能監(jiān)管，該中心具備綜合值班、教學(xué)觀摩、遠(yuǎn)程管控、視頻會議、應(yīng)急指揮等多功能于一體，是智慧教學(xué)系統(tǒng)的集中地。通過教師端、云端平臺以及智慧教學(xué)管理服務(wù)中心的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備可視化管理、智能化教室聯(lián)動(dòng)以及云端的智能維護(hù)。
1.設(shè)備可視化管理智慧教室平臺采用先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對教室內(nèi)的投影設(shè)備、教學(xué)電腦、監(jiān)控?cái)z像設(shè)備、顯示設(shè)備、聲控設(shè)備、門禁設(shè)備、考勤設(shè)備、本地控制設(shè)備以及教室燈光、窗簾等室內(nèi)環(huán)境設(shè)施進(jìn)行智慧融合、集中控制，包括時(shí)序電源、設(shè)備開關(guān)、音頻視頻切換、考勤門禁控制和教室環(huán)境調(diào)節(jié)等功能，靈活管理教室設(shè)備設(shè)施，以智能的云端和終端操作界面，實(shí)現(xiàn)一體化控制和可視化管理。
2.智能化教室聯(lián)動(dòng)把每一個(gè)教室作為一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，通過智能化的云端管理平臺，嵌入一體化的網(wǎng)絡(luò)課表和教務(wù)安排，實(shí)現(xiàn)對每個(gè)教室的自動(dòng)開啟和關(guān)閉，以及根據(jù)教務(wù)安排和教室的利用情況進(jìn)行智能排課，由原來的逐個(gè)教室管理、課表管理改變?yōu)槁?lián)動(dòng)管理、智能管理，節(jié)省教室管理的人力成本，提高教室的利用率和運(yùn)行能力，提升整體管理水平。
3.云端智能維護(hù)通過云端平臺可將所有的運(yùn)維工具集中部署在云端服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)對教室內(nèi)的教學(xué)設(shè)備和相關(guān)信息設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、安全監(jiān)測、異常報(bào)警、遠(yuǎn)程控制和資產(chǎn)管理。無論是對設(shè)備的開關(guān)、升級、故障判斷、運(yùn)行狀態(tài)、軟故障修復(fù)方面的自動(dòng)化遠(yuǎn)程運(yùn)行維護(hù)，還是對教室內(nèi)信息資產(chǎn)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)視和智能分析，都可做到無縫覆蓋。
四、案例（一）案例概況以北京某附屬中學(xué)智慧教室建設(shè)項(xiàng)目為例。該校為一校多址，學(xué)校在教育集團(tuán)化辦學(xué)思路下，充分發(fā)揮總?！皟?yōu)質(zhì)資源龍頭”的帶頭作用，大力發(fā)展下屬分校信息化建設(shè)，該校堅(jiān)持“資源共享、集中優(yōu)勢、保留特色、科學(xué)整合、協(xié)同創(chuàng)新、優(yōu)質(zhì)發(fā)展”六條基本原則的基礎(chǔ)上，逐步統(tǒng)一課程、管理、招生、培養(yǎng)、教研、培訓(xùn)，并在課程體系、辦學(xué)理念、培養(yǎng)方式、管理模式、教研培訓(xùn)等方面實(shí)現(xiàn)集團(tuán)各校之間的深度融合，努力推動(dòng)教育的均衡發(fā)展。
為了給師生提供一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、功能全面、高效實(shí)用的智慧化教學(xué)環(huán)境，該校在各校址共建設(shè)了89間智慧教室，其中普通型智慧教室65間，交互型智慧教室24間。下面以1間70㎡的交互型智慧教室設(shè)計(jì)為例介紹智慧教室的設(shè)計(jì)思路及方案。
根據(jù)學(xué)校使用需求，本智慧教室需具有以下功能：多媒體教學(xué)、分組教學(xué)、課程錄制、課堂再現(xiàn)、教學(xué)巡視、聽課評課、互動(dòng)課堂、跨校區(qū)互動(dòng)教研、在線學(xué)習(xí)、智能考勤、教室環(huán)境智能管控、資產(chǎn)管理等。
項(xiàng)目總體上統(tǒng)籌成本、效率、先進(jìn)、實(shí)用的原則，遵循整體規(guī)劃、需求主導(dǎo)、資源整合、互聯(lián)互通、信息共享、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的策略，保障系統(tǒng)的先進(jìn)性、可靠性、易用性和可維護(hù)性、可擴(kuò)展性。
（二）案例重點(diǎn)該項(xiàng)目交互型智慧教室按照智慧教室端和云端平臺兩部分設(shè)計(jì)。
1.智慧教室端設(shè)計(jì)智慧教室端設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)設(shè)施、智慧教學(xué)、智能錄播、智慧感知四大部分。
（1）基礎(chǔ)設(shè)施在基礎(chǔ)設(shè)施方面，根據(jù)物理空間的面積和層高，合理規(guī)劃教室的桌椅布局，設(shè)計(jì)成48席的交互型智慧教室。
此教室支持6個(gè)小組，每個(gè)小組8個(gè)座位的分組教學(xué)，每個(gè)小組附近墻壁距離地面30cm，預(yù)留1個(gè)電源接口和1個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口。講臺預(yù)留1個(gè)電源接口和2個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口；教室WIFI網(wǎng)絡(luò)全覆蓋；照明設(shè)計(jì)講臺區(qū)域照度150至400Lx可調(diào)，學(xué)生區(qū)域照度200至400Lx可調(diào)；室內(nèi)空調(diào)設(shè)置2臺壁掛2匹的壁掛空調(diào)。
（2）智慧教學(xué)在智慧教學(xué)方面，設(shè)置了多媒體教學(xué)系統(tǒng)和云交互系統(tǒng)，配置投影顯示設(shè)備、擴(kuò)聲設(shè)備、本地控制設(shè)備、教師計(jì)算機(jī)、控制講臺、交互云課堂設(shè)備（教師端、學(xué)生端）、學(xué)生顯示屏等。
互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)作為智慧教室的核心，互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)集無線投屏、資源錄制、資源點(diǎn)播、課堂直播于一體，通過互動(dòng)教學(xué)網(wǎng)關(guān)革新了教學(xué)模式，讓教師擺脫講臺的束縛，輕松實(shí)現(xiàn)移動(dòng)授課，同時(shí)資源可以常態(tài)化生成，通過移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)共享給師生，從而形成課前、課中、課后的教學(xué)生態(tài)圈。
① 課前場景 a.課前準(zhǔn)備PPT和提問，共享至云平臺
課程開始前，老師準(zhǔn)備好課程學(xué)習(xí)導(dǎo)讀內(nèi)容、錄制視頻、課件等課程資料，上傳到云端平臺；學(xué)生課前就能借助手機(jī)、PAD等移動(dòng)端隨時(shí)隨地開展在線學(xué)習(xí)，打破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)空間限制，重構(gòu)學(xué)習(xí)流程。
這樣智慧課堂不僅是個(gè)物理空間，還是資源共享和社交的空間。學(xué)生進(jìn)入課堂前，就已經(jīng)收到平臺所提供的各種資源：包括課程導(dǎo)讀、課件、自測題，可以非常方便讓學(xué)生提前進(jìn)行自學(xué)，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)，能得到更多知識，從而使得課堂上的講授變得更加的專注，也能在課前更多的掌握學(xué)生對知識的理解程度。這種方式培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)也非常的有效。
b.支持課件多方式共享，簡單便捷
老師上傳課件時(shí)不需要登錄云端平臺，只要電腦上安裝發(fā)題助手軟件，課前通過常用的office軟件編輯完成之后，就可以直接在office里面點(diǎn)擊“上傳”按鈕就直接傳到平臺了，不用登錄切換到其他軟件；上傳以后，學(xué)生可以在手機(jī)APP上查看，方便快捷。
c.課前發(fā)布學(xué)習(xí)要求，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)
除上傳課件外，老師還可在課前使用云端平臺發(fā)布學(xué)生學(xué)習(xí)要求，學(xué)生自己參照發(fā)布的預(yù)習(xí)要求開展自主式學(xué)習(xí)；傳統(tǒng)課堂的45分鐘是有限的，通過課程云平臺可以將學(xué)習(xí)要求、拓展性的資源提供給學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、滿足其更深層次的學(xué)習(xí)需求。
d.師生互動(dòng)交流，建立社交化學(xué)習(xí)機(jī)制
平臺提供師生互動(dòng)交流功能，可以讓師生更多的交流，老師可以從學(xué)生的提問和交流中發(fā)現(xiàn)課程自學(xué)效果和反饋，從而更加完善自己的課堂教學(xué)。不僅在課前能隨時(shí)與學(xué)生互動(dòng)交流、溝通學(xué)習(xí)心得；也可以查看學(xué)生自學(xué)筆記，對學(xué)生自學(xué)筆記評論、回復(fù)、點(diǎn)贊，構(gòu)建社交化學(xué)習(xí)機(jī)制。
② 課中場景 a.教室支持無線投屏，展示更加方便直接
作為授課老師，教室里面的教學(xué)網(wǎng)關(guān)有無線投屏功能，支持多終端的投屏：使用個(gè)人電腦無線投屏，不管是Windows電腦還是Mac電腦，可以直接通過無線方式把畫面投到大屏，同時(shí)教室里面的設(shè)備不再是通過線與線相連了，教室的環(huán)境也變得更加簡潔；（2）學(xué)生通過移動(dòng)設(shè)備（Android、iOS 手機(jī)和pad）也可以參與無線投屏，方便展示、交流和討論。
b.課堂場景自動(dòng)生成，課后隨時(shí)回放
課堂場景自動(dòng)生成系統(tǒng)能夠真實(shí)記錄課堂場景，無需教師操作，即可實(shí)現(xiàn)課堂場景的常態(tài)化錄制，也可以直接用來進(jìn)行課程直播，簡單便捷。課后可以通過云端平臺回放錄像，也可以下載，錄制視頻圖像比較清晰。
另外，為發(fā)現(xiàn)個(gè)人教學(xué)不足和可改進(jìn)點(diǎn)，在課程開展過程中，也可以邀請其他教師觀看課堂直播，在觀看直播過程中，觀摩老師可以隨時(shí)發(fā)表評論、交流，為教學(xué)工作提供指導(dǎo)和幫助。
c.課件章節(jié)智能打點(diǎn)，便于課后索引
在講課過程中，系統(tǒng)還可以自動(dòng)根據(jù)老師的PPT章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行智能打點(diǎn)，這樣每個(gè)重要的位置都自動(dòng)生成一個(gè)索引。這樣老師或?qū)W生在課后查看錄像時(shí)可以根據(jù)這些索引快速找到相應(yīng)章節(jié)內(nèi)容的視頻節(jié)點(diǎn)，使用起來比較方便。
d.課堂互動(dòng)反饋，直觀易用
課堂反饋，傳統(tǒng)的做法往往都是老師提問、學(xué)生舉手、老師大概看看人數(shù)，或者是讓少部分人來回答。但在智慧課堂中，老師在講課過程中，可以隨時(shí)一鍵發(fā)起課堂提問/測驗(yàn)，學(xué)生的手機(jī)都能同步收到問題，回答以后老師馬上就能知道每個(gè)答案有多少人選擇，每個(gè)學(xué)生的具體答題情況，實(shí)時(shí)了解知識點(diǎn)掌握情況；而且學(xué)生回答問題的情況可以作為平時(shí)成績，自動(dòng)記錄到數(shù)據(jù)庫，一學(xué)期結(jié)束每個(gè)學(xué)生課堂表現(xiàn)情況一目了然。
課堂互動(dòng)反饋系統(tǒng)，是老師在課堂上最常使用的一種手段，它既能使課堂更加活躍，又能提醒學(xué)生當(dāng)前的注意力，還能在課堂上瞬間分析處理學(xué)生反饋結(jié)果，掌握當(dāng)前學(xué)生對課堂知識內(nèi)容的掌握程度，便于老師隨時(shí)調(diào)整講授的進(jìn)度和難易程度。
③ 課后場景 a.課后內(nèi)容回顧，鞏固課堂知識
傳統(tǒng)課堂的45分鐘是有限的，課后通過云端平臺可以把課堂錄播視頻、課后拓展閱讀資料提供給學(xué)生，學(xué)生可以回顧課堂重點(diǎn)、完成課后作業(yè)，滿足深層學(xué)習(xí)需求。每節(jié)課都是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，以這節(jié)課為中心，匯聚課程所有相關(guān)內(nèi)容資料（如導(dǎo)學(xué)材料、課件、課堂視頻、課堂測驗(yàn)等），便于學(xué)生對課堂整體過程回顧。
b.布置課后作業(yè)，跟進(jìn)完成情況
每節(jié)課結(jié)束后，打開移動(dòng)端APP，通過“作業(yè)”這個(gè)功能，給學(xué)生布置課后作業(yè)；這樣學(xué)生打開APP（學(xué)生端）后，可以查看該課程下布置的作業(yè)并可以隨時(shí)隨地跟學(xué)生進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)課堂的有效延展。
c.課后解疑答惑，提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率
課程結(jié)束后，老師可以通過APP隨時(shí)隨地與學(xué)生互動(dòng)交流、溝通了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況、解答學(xué)生存在疑問，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、鞏固課堂學(xué)習(xí)知識。
d.查看歷史提問/測驗(yàn)，優(yōu)化教與學(xué)
課程結(jié)束后，打開APP，查看課堂上的歷史提問/測驗(yàn)作答情況，系統(tǒng)會自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出上課期間測試試題的數(shù)量、每道試題學(xué)生作答情況（最高分、最低分、平均分等），用于分析優(yōu)化課堂教學(xué)工作。
通過智慧教室、云端平臺、APP等應(yīng)用，將線上線下教學(xué)相融合，重新分配設(shè)計(jì)課堂時(shí)間，強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心、強(qiáng)調(diào)互動(dòng)、尋求真實(shí)問題的解決方案，促進(jìn)更多的自主學(xué)習(xí)和協(xié)作。
（3）智能錄播智能錄播系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)智慧教室內(nèi)視音頻信號的實(shí)時(shí)采集，設(shè)置教師攝像機(jī)、學(xué)生攝像機(jī)、吊麥等音視頻采集設(shè)備、音頻處理器、導(dǎo)播設(shè)備、錄播主機(jī)等。其中教室攝像機(jī)安裝于教室后面，用于拍攝老師授課場景，學(xué)生攝像機(jī)安裝于教室前方，用于拍攝學(xué)生聽課場景。
（4）智慧感知在智慧感知系統(tǒng)方面，在教室門口安裝教室智能管理終端，用于課程信息、考勤信息、教室視頻、考場安排及座位安排、學(xué)校通知通告發(fā)布、天氣預(yù)報(bào)等的展示。在教室內(nèi)設(shè)置環(huán)境智能管控系統(tǒng)，通過部署前端智能傳感器設(shè)備感知教室實(shí)時(shí)的溫濕度、光照度等環(huán)境參數(shù)，通過中央管控系統(tǒng)自動(dòng)配置不同的控制策略，對教室內(nèi)各種設(shè)備進(jìn)行控制；用戶可通過手機(jī)、智能控制PAD等移動(dòng)終端查看教室溫濕度、照度的實(shí)時(shí)信息，實(shí)現(xiàn)對教室內(nèi)的空調(diào)、窗簾、燈光等設(shè)備的控制。
（5）交互型智慧教室設(shè)備布置示意圖交互型智慧教室各系統(tǒng)設(shè)備布局圖如下：
① 小組模式
圖 3智慧教室小組研討模式平面布局圖
② 展開模式
圖 4智慧教室普通模式平面布局圖
2.云端平臺設(shè)計(jì)云端平臺部署于總校的教學(xué)管理服務(wù)中心，該中心面積約為120㎡，是集綜合值班、教學(xué)觀摩、考試巡查、遠(yuǎn)程管控、視頻會議、應(yīng)急指揮等六位一體的多功能中心，該中心分為LCD拼接顯示墻、值班和控制區(qū)、指揮觀摩區(qū)和設(shè)備間。平面布局示意圖如下：
圖 5教學(xué)管理服務(wù)中心平面布局圖
通過云端平臺的建設(shè)實(shí)現(xiàn)對所有智慧教室的可視化智能管理，建立資源共建共享中心，對全校的資源進(jìn)行統(tǒng)一管理。設(shè)備管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和管理教室內(nèi)的多媒體設(shè)備，可完成整個(gè)教學(xué)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以遠(yuǎn)程控制和管理教室的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程檢測和遠(yuǎn)程診斷。教學(xué)管理系統(tǒng)構(gòu)建易于分享的教學(xué)云資源中心，構(gòu)建自管理、自決策的教學(xué)管理體系，為老師、學(xué)生和管理者提供全面的教、學(xué)、管一體化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)評估、考勤管理、教務(wù)信息傳播發(fā)布等教務(wù)工作的網(wǎng)絡(luò)化、一體化、聯(lián)動(dòng)化和智能化，為推進(jìn)教學(xué)方法的變革提供了有效的管理和服務(wù)手段。主要功能為以下：
云端平臺所搭建面向全校的一個(gè)開放式的資源共建共享平臺，融合了學(xué)校各類優(yōu)秀資源，是全校教學(xué)資源共建共享的多功能資源平臺。教學(xué)工作中產(chǎn)生的各種各樣的課件、錄像、聲音，以多媒體教學(xué)資源庫的形式分類存放于教學(xué)資源中心，無論是常規(guī)錄播的課程、個(gè)性化的課件、輕量化的講義或筆記，無論是教師、學(xué)生或管理者及家長，都可以通過云端的教學(xué)資源中心上傳或下載、點(diǎn)播、在線觀看，有利于師生豐富校園生活，開闊視野，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。包括資源中心、同步課堂、課堂再現(xiàn)、聽課評課、教學(xué)巡視等功能。
圖 6云端平臺功能圖
云端平臺為教學(xué)評估提供了多維度的支撐。智慧教室能夠提供革命性的教學(xué)方式，不僅表現(xiàn)在教學(xué)評估的多手段、多渠道上，還支持不同教、學(xué)對象的交互評價(jià)。無論是通過云端管理平臺，還是教學(xué)端的云客戶端，無論是教學(xué)管理者，還是教師之間，都可以對教師的課堂教學(xué)、課件資源、學(xué)生的聽課效果做出全方位、立體化的評價(jià)。不僅支持教學(xué)管理者進(jìn)行專業(yè)的評價(jià)，也支持教師之間的互相評價(jià)，甚至老師的自我評價(jià)和學(xué)生的在線評價(jià)、留言評價(jià)，這些評價(jià)可以作為專業(yè)評價(jià)的補(bǔ)充進(jìn)入教務(wù)系統(tǒng)，為提升教學(xué)質(zhì)量提供參考依據(jù)。
云端平臺實(shí)現(xiàn)無感知考勤。智慧教室系統(tǒng)無縫集成校園一卡通系統(tǒng)，可以對教師、學(xué)生的身份根據(jù)課表和教室的一體化安排進(jìn)行智能感知和判斷，不僅提供精確的身份認(rèn)證信息，還支持人、課、教室三位一體的考勤判定，并將這些考勤簽到情況接入學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)，為學(xué)校教學(xué)管理工作提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。
云端平臺為教務(wù)、管理信息的發(fā)布提供了多種信息通道，即支持云端平臺的統(tǒng)一發(fā)布和智能推送，也支持通過智能終端設(shè)備的定向人群推送、群組推送功能。無論校園網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)還是物聯(lián)網(wǎng)，信息發(fā)布渠道都是暢通的。
3.主要設(shè)備清單（三）實(shí)施效果通過智慧教室的建設(shè)，構(gòu)建智慧教學(xué)形態(tài)體系，打造易于分享的互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)云資源社區(qū)，構(gòu)建自管理、自決策的業(yè)務(wù)服務(wù)體系。
圖 7智慧教室實(shí)施效果示意圖
1.多模式的網(wǎng)絡(luò)錄課智慧教室提供了先進(jìn)的課堂錄播模式，一方面支持教學(xué)管理者進(jìn)行常態(tài)化錄播，另一方面也支持學(xué)生和教師進(jìn)行多模式錄播。
常態(tài)化錄播主要用于標(biāo)準(zhǔn)化課堂、精品課堂，滿足規(guī)范性教學(xué)的音視頻教學(xué)要求。多模式錄播適用于學(xué)生筆記、講義備注和要點(diǎn)采集，通過智能終端，使用系統(tǒng)提供的輕量化方法將課堂內(nèi)容的多媒體信息節(jié)約采集為圖片、聲音、板書等可以自由組合的電子筆記，便于復(fù)習(xí)、討論和分享。
2.多畫面的課程點(diǎn)播無論是常態(tài)化錄播的教學(xué)資源，還是通過輕量化方法錄播的電子筆記，以及教師和學(xué)生們根據(jù)課堂內(nèi)容分享的各類教學(xué)資源，都可以通過智慧教室云中心將這些資源上傳和分類存儲。智慧教室提供易于分享的教學(xué)資源社區(qū)，即支持常規(guī)網(wǎng)絡(luò)課堂的多畫面課程點(diǎn)播，主要用于常規(guī)教學(xué)；也支持通過智能終端的輕量化模式的多畫面點(diǎn)播，主要用于課后復(fù)習(xí)、自我學(xué)習(xí)、交流討論等。
3.多形態(tài)的教學(xué)課堂智慧教室的革新之處在于支持多形態(tài)的教學(xué)課堂，不僅支持灌輸式的教學(xué)課堂、師生交互式的課堂，更是通過智慧教室云中心和教師端的教學(xué)云Pad、學(xué)生端的智能云手機(jī)為以學(xué)生的發(fā)展為根本的“生命課堂”、“反轉(zhuǎn)課堂”提供了高度適宜的信息化教學(xué)環(huán)境，對于教學(xué)理念的變革和教學(xué)方法的創(chuàng)新都是一個(gè)很好的提升。
此外，無論是同步課堂、大班教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)視頻教學(xué)還是移動(dòng)教學(xué)，智慧教室都能夠采用先進(jìn)的影音傳送技術(shù)及高品質(zhì)、高畫質(zhì)的影音服務(wù)，將不同的課堂內(nèi)容傳送到網(wǎng)絡(luò)中，完美實(shí)現(xiàn)資源的充分利用和有效共享。
4.一體化的網(wǎng)絡(luò)課表智慧教室將網(wǎng)絡(luò)課表與教學(xué)計(jì)劃、教室、教師、學(xué)生、教室管理者、教務(wù)管理者有機(jī)的結(jié)合在一起，將教學(xué)課程的執(zhí)行與教室使用和管理、教師以及學(xué)生的考勤簽到有機(jī)的結(jié)合在一起，將固定教室的課表與公共教室、臨時(shí)教室的課表實(shí)時(shí)的結(jié)合在一起，真正實(shí)現(xiàn)了教務(wù)工作的一體化管理，同步管理。
5.多手段的教學(xué)互動(dòng)智慧教室利用先進(jìn)的技術(shù)手段，解決當(dāng)前教學(xué)過程中互動(dòng)手段少、互動(dòng)模式僵化的問題。不僅提供了易交互的雙屏互動(dòng)功能，還可以通過云Pad、云手機(jī)實(shí)現(xiàn)師生間的教學(xué)聯(lián)動(dòng)、分組討論、交互解答、專題發(fā)言、學(xué)習(xí)評價(jià)、復(fù)習(xí)指導(dǎo)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等先進(jìn)的教與學(xué)方法互動(dòng)。
6.強(qiáng)交互的教學(xué)終端智慧教室采用先進(jìn)的移動(dòng)平臺框架支撐技術(shù)，不僅支持IOS、安卓等主流移動(dòng)操作系統(tǒng)智能終端設(shè)備的接入，還集成了無線投屏、多格式音視頻接入功能。無論是教師利用專屬Pad或自有Pad，無論學(xué)生使用何種Pad或智能手機(jī)，智慧教室都可以實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備間的移動(dòng)交互、無線屏幕互動(dòng)以及教學(xué)資源、教務(wù)信息的同步，強(qiáng)大的教學(xué)云終端平臺成為當(dāng)前教學(xué)方式變革的有力助手，為教學(xué)體制的創(chuàng)新帶來積極的促進(jìn)作用。
7.建設(shè)效果對比（1）建設(shè)前教室情況
圖 8教室原始狀態(tài)圖
（2）建設(shè)后教室情況
圖 9智慧教室建設(shè)效果圖
通過交互型智慧教室的建設(shè)，為師生創(chuàng)建了360度的交流空間，通過常態(tài)化錄播、多媒體教學(xué)，讓教師從原來的講臺上走下來，拉近師生距離，促進(jìn)互動(dòng)交流，同時(shí)也達(dá)到了授課、研討兩相宜的效果。
（四）案例拓展通過以上案例的分析，智慧教室的創(chuàng)新應(yīng)用與優(yōu)勢已經(jīng)很明確，主要體現(xiàn)為以下兩個(gè)層面：
1.技術(shù)層面：信息技術(shù)融合創(chuàng)新應(yīng)用。智慧教室充分考慮物理空間和各種技術(shù)裝備的優(yōu)化融合，借助互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、移動(dòng)終端、交互電視等信息技術(shù)，向師生提供智慧服務(wù)，如智能跟蹤和記錄、無障礙交互、智能管理和推送、遠(yuǎn)程教學(xué)與協(xié)作等，為師生提供全新的教學(xué)環(huán)境。
2.教育層面：適合多模式教學(xué)。在智慧教室中的教學(xué)活動(dòng)不再是傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)，而是更傾向于情景探究式、問題探究式、遠(yuǎn)程協(xié)同式和體驗(yàn)式的教學(xué)模式。智慧教室具有：高度互動(dòng)、協(xié)作學(xué)習(xí)、真實(shí)情景和個(gè)性化教學(xué)等關(guān)鍵特征，充分圍繞“以學(xué)生為中心”，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、積極思考、發(fā)揮自我、參與實(shí)踐的能力，充分展現(xiàn)未來課堂的特色。
來源： 教育部學(xué)校規(guī)劃建設(shè)發(fā)展中心
