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首頁(yè) 經(jīng)營(yíng)范圍智慧互動(dòng)教室工程智慧互動(dòng)教室工程

智慧互動(dòng)教室工程

智慧互動(dòng)教室工程

智慧教室:

智慧教室是一種典型的智慧學(xué)習環(huán)境的物化,是多媒體和網(wǎng)絡(luò )教室的高端形態(tài),它是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)和智能技術(shù)等構建起來(lái)的新型教室,該新型教室包括有形的物理空間和無(wú)形的數字空間,通過(guò)各類(lèi)智能裝備輔助教學(xué)內容呈現、便利學(xué)習資源獲取、促進(jìn)課堂交互開(kāi)展,實(shí)現情境感知和環(huán)境管理功能的新型教室。智慧教室旨在為教學(xué)活動(dòng)提供人性化、智能化的互動(dòng)空間;通過(guò)物理空間與數字空間的結合,本地與遠程的結合,改善人與學(xué)習環(huán)境的關(guān)系,在學(xué)習空間實(shí)現人與環(huán)境的自然交互,促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習、開(kāi)放式學(xué)習和泛在學(xué)習。

發(fā)展歷程:

從某種程度上講,當前多媒體教室的困境與教室環(huán)境的設計和技術(shù)裝備存在密切關(guān)系;重構教室環(huán)境,創(chuàng )建適合學(xué)生學(xué)習和教師教學(xué)的新型教室環(huán)境,是一種必然趨勢。隨著(zhù)智慧地球、智慧城市等概念的提出和相關(guān)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,充分利用傳感技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、云計算技術(shù)等來(lái)裝備教室和改善學(xué)習環(huán)境及建設智慧型教室成為必然的選擇。

電子教室主要是指隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展,電子設備及電子音像制品裝備應用到傳統教室中所產(chǎn)生的教室形態(tài)。多媒體教室主要是指隨著(zhù)多媒體計算機技術(shù)的發(fā)展,多媒體計算機技術(shù)應用到教育領(lǐng)域中所產(chǎn)生的教室形態(tài)。數字教室則是數字革命深入教育領(lǐng)域,多種數字設備和工具應用到教室中所產(chǎn)生的教室形態(tài)。當信息的采集、存儲和傳播由模擬信號轉化為數字信號時(shí),應用這些數字設備和工具的教室便成為數字教室。智慧教室則是數字教室的一種更高級的形式。

總之,教室的發(fā)展經(jīng)歷了“傳統教室——電子教室——多媒體教室——多媒體網(wǎng)絡(luò )教室——智慧教室”的過(guò)程,而多媒體教室、多媒體網(wǎng)絡(luò )教室和智慧教室同屬于數字教室的不同發(fā)展階段。

2021年06月,由中國聯(lián)通承建的國家開(kāi)放大學(xué)首批5G智慧教室正式投入使用,將5G、AI、大數據等新一代數字技術(shù)帶入課堂,充滿(mǎn)視覺(jué)沖擊力的巨幅納米黑板、5G+4K遠程互動(dòng)、智能輔助教學(xué)、翻轉課堂等一系列高科技教學(xué)體驗,令師生們仿佛置身于未來(lái)校園。

作用:

智慧教室設備能夠體現物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次(應用層、網(wǎng)絡(luò )層、感知層),運用傳感器、射頻識別(RFID)等技術(shù),使信息傳感設備實(shí)時(shí)感知任何需要的信息,按照約定的協(xié)議,通過(guò)可能的網(wǎng)絡(luò )(如基于WiFi的無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)、移動(dòng)通信、電信網(wǎng)等)接入方式,把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接,進(jìn)行信息交換和通信,實(shí)現物與物、物與人的泛在鏈接,實(shí)現對物品的智慧化識別、跟蹤、監控和管理。同時(shí),智慧教室還能滿(mǎn)足開(kāi)設物聯(lián)網(wǎng)導論、傳感器原理及應用、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )及應用、RFID技術(shù)及應用、物聯(lián)網(wǎng)工程及應用、物聯(lián)網(wǎng)標準與中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應用系統設計等課程的實(shí)踐實(shí)訓教學(xué)需要,并為學(xué)生或教師的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用項目開(kāi)發(fā)提供平臺。

通過(guò)智慧教室實(shí)驗平臺,學(xué)生能掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎理論、物理信息系統標識與感知、計算機網(wǎng)絡(luò )理論與技術(shù)以及數據分析與信息處理技術(shù)等知識,具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域寬廣專(zhuān)業(yè)知識,具備一定的工程應用系統的開(kāi)發(fā)能力、實(shí)踐能力和科學(xué)研究能力。

智慧教室建設可以用光載無(wú)線(xiàn)交換機構建WiFi無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng),覆蓋智慧教室,加上教室的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )交換機、網(wǎng)絡(luò )路由器,從而建立融合有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵部分——網(wǎng)絡(luò )層,各種傳感器件通過(guò)標準模塊WiFi設備服務(wù)器(串口通信RS232轉WiFi無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò ))無(wú)線(xiàn)接入物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺,構成涵蓋物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次的統一的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗平臺。同時(shí),其他內置Wifi模塊的各種手持設備(筆記本電腦、手機等)也能無(wú)線(xiàn)接入該實(shí)驗平臺,成為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗設備的一部分;師生教學(xué)、科研實(shí)踐開(kāi)發(fā)的其他感知模塊,通過(guò)與標準的WiFi設備服務(wù)器連接,也能輕易接入該實(shí)驗平臺,完成測試、驗證。智慧教室基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以搭建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應用場(chǎng)景,既可以用于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng )新實(shí)驗研究,也方便教師開(kāi)展科學(xué)研究??梢酝ㄟ^(guò)智慧教室里面的人員考勤系統來(lái)判斷教室內是否有人員,如果教室內無(wú)人,則教室內所有系統處于關(guān)閉狀態(tài);反之,則處于工作狀態(tài)。

特征:

基于數據的教學(xué)

傳統課堂主要依靠教師的個(gè)人教學(xué)經(jīng)驗對課堂上學(xué)生的學(xué)習行為進(jìn)行判斷和制定教學(xué)決策,智慧教室根據學(xué)生學(xué)習行為大數據挖掘與分析來(lái)調整教學(xué)策略,用直觀(guān)的數據了解學(xué)生對知識掌握的水平,在課堂教學(xué)中實(shí)現了基于證據的教育新形態(tài)。

高效的教學(xué)

利用現代信息技術(shù)打造智慧學(xué)習環(huán)境,用大數據構建高效課堂,大大提高了課堂教學(xué)效率。如通過(guò)情境感知、數據挖掘等方法可以提前預知學(xué)習者潛在的學(xué)習需求,在智慧教室中學(xué)習者通過(guò)資源訂閱和智能推送的方式及時(shí)獲取新的學(xué)習資源,實(shí)現了教與學(xué)的立體溝通與交流。

個(gè)性化學(xué)習

通過(guò)課前預習測評分析和課中隨堂測驗即時(shí)分析,準確把握每個(gè)學(xué)習者掌握知識的狀況,實(shí)現對學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習能力的評估,使老師對每一位學(xué)生的認知度更清晰,有針對性地制定教學(xué)方案和輔導策略,推送個(gè)性化的學(xué)習資料,制作針對個(gè)人的“微課”,實(shí)現以學(xué)生為中心的“一對一”的個(gè)性化教學(xué)服務(wù)。

合作探究的學(xué)習方式

依據知識構建的需要,智慧教室中采取小組協(xié)商討論、合作探究的學(xué)習方式,協(xié)作群組服務(wù)能夠幫助有相同學(xué)習需求和興趣的學(xué)習者自動(dòng)形成學(xué)習共同體,就某個(gè)問(wèn)題開(kāi)展深入的互動(dòng)交流,有利于實(shí)現對所學(xué)知識的意義建構。

動(dòng)態(tài)開(kāi)放的課堂

“動(dòng)態(tài)生成”是新課標提倡的一個(gè)重要理念。課堂本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)開(kāi)放的系統,隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等新興信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的應用,課堂系統超越了時(shí)空限制。智慧教室不是忠實(shí)地、封閉地傳遞和接受知識,而是鼓勵課堂創(chuàng )新與開(kāi)放,鼓勵生成,積極為學(xué)生激發(fā)創(chuàng )新、發(fā)展智慧提供有利條件。

教學(xué)機智的課堂

課堂教學(xué)是千變萬(wàn)化的,再好的預設方案也不能預見(jiàn)課堂上可能出現的所有情況。智慧教室要求教師要有隨機應變的能力,根據教學(xué)進(jìn)程中出現的新情況,基于動(dòng)態(tài)學(xué)習數據分析和即時(shí)反饋,采取機智性行動(dòng),及時(shí)調整課前的教學(xué)設計,優(yōu)化和改進(jìn)課堂教學(xué)進(jìn)程。

組成:

智慧教室主要包括以下九個(gè)系統:

教學(xué)系統

教學(xué)系統由內置電子白板功能的觸控投影機一體機、功放、音箱、無(wú)線(xiàn)麥克、拾音器、問(wèn)答器和配套控制軟件構成。使用內置電子白板功能的觸控投影機代替傳統的黑板教學(xué),實(shí)現無(wú)塵教學(xué),保障師生的健康;可在投影畫(huà)面上可以操作電腦,在每個(gè)桌位上配置問(wèn)答器,實(shí)現師生交互式課堂教學(xué)。

LED顯示系統

LED顯示系統由LED面板拼接而成,安裝在教室黑板頂部,用于顯示正在上課的課程名稱(chēng)、專(zhuān)業(yè)班級、任課教師、到課率和教室內各傳感器采集的環(huán)境數據(室內溫濕度、光照度、二氧化碳濃度等)。

人員考勤系統

人員考勤系統由RFID考勤機、考勤卡和配套控制軟件構成。在教室前后門(mén)各安裝一個(gè)RFID考勤機,采用RFID標簽(校園一卡通)對學(xué)生進(jìn)行考勤統計,對進(jìn)人教室的人員進(jìn)行身份識別,對合法用戶(hù)進(jìn)行考勤統計,對非法用戶(hù)進(jìn)行告警。同時(shí)可通過(guò)WiFi無(wú)線(xiàn)覆蓋,在遠程對考勤情況進(jìn)行監控、統計以及存檔打印等。

資產(chǎn)管理系統

資產(chǎn)管理系統由特高頻RFID讀卡器、紙質(zhì)標簽、抗金屬標簽和配套控制軟件構成。在教室前后門(mén)各安裝一個(gè)特高頻讀卡器,對教室內的實(shí)驗儀器、設備等資產(chǎn)(貼有RFID標簽,標簽上存儲有設備的詳細信息)出入教室進(jìn)行監控與管理,對未授權用戶(hù)把教室內資產(chǎn)帶出教室進(jìn)行告警,方便設備管理人員對教室設備的統一管理。

燈光控制系統

燈光控制系統由燈光控制器、光照傳感器、人體傳感器、窗簾控制系統和配套控制軟件構成。首先通過(guò)人體傳感器來(lái)判斷教室內對應位置是否有人,此位置無(wú)人,則燈光控制系統及窗簾控制系統處于關(guān)閉狀態(tài);反之,處于工作狀態(tài)。

空調控制系統

空調控制系統由中央空調電源控制器、溫濕度傳感器和配套控制軟件構成。通過(guò)溫濕度傳感器監測室內溫度,通過(guò)分析數據,根據軟件預設值,當室內溫濕度高于最高門(mén)限值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟空調,當室內溫濕度低于最低門(mén)限值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉空調,實(shí)現室內溫濕度的自動(dòng)控制。

門(mén)窗監視系統

門(mén)窗監視系統由窗戶(hù)門(mén)磁模塊及配套軟件組成。窗戶(hù)門(mén)磁模塊用于檢測門(mén)和窗戶(hù)的開(kāi)關(guān)狀態(tài),并將狀態(tài)信息及時(shí)上傳至服務(wù)器。同時(shí)設置敏感時(shí)段,實(shí)施對窗戶(hù)的自動(dòng)監視和報警。

通風(fēng)換氣系統

通風(fēng)換氣系統由抽風(fēng)機、CO2傳感器和配套監控軟件構成。通過(guò)CO2傳感器監測室內的CO2濃度,通過(guò)分析數據,根據軟件預設值,當室內CO2濃度高于軟件門(mén)限值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟抽風(fēng)機來(lái)進(jìn)行換氣,通過(guò)補充室外空氣來(lái)降低室內的CO2濃度。

視視頻監控系統

視頻監控系統由WiFi無(wú)線(xiàn)攝像頭和配套監控軟件構成。視頻監控可為安防系統、資產(chǎn)出入庫、人員出入情況提供查詢(xún)依據。在教室前后門(mén)口各安裝一個(gè)WiFi無(wú)線(xiàn)攝像頭監控人員出入和資產(chǎn)的出入庫情況,在教室內安裝一個(gè)WiFi無(wú)線(xiàn)攝像頭監控教室內部實(shí)時(shí)情況,所采集的影像經(jīng)由遠端射頻單元傳送至終端管理電腦,提供實(shí)時(shí)的監控數據。




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