隨著信息時代的到來，計算機、移動終端、交互式白板、投影儀、攝像機等信息化設(shè)備開始大量進入教室。眾多的設(shè)備和技術(shù)，復雜的線路連接，使教室成了各類先進設(shè)備、軟件的堆砌。研究表明，智慧教室的家具配備、技術(shù)裝備、空間布局顯著影響技術(shù)在教學中的作用。而如何合理有效地使用各種信息化軟件和設(shè)備，讓學生在優(yōu)美舒適的教室中，輕松愉快地學習精彩呈現(xiàn)的各種教學內(nèi)容，及時得到需要的學習資源，有針對性地開展教學，是智慧教室建設(shè)重點關(guān)注的問題。
一、智慧教室的特征
1．簡單易用，功能強大
隨著越來越多的設(shè)備進入教室，各類設(shè)備的相互獨立性增加了操作的難度，影響了這些設(shè)備在教室的應用。智慧教室的建設(shè)，需要考慮設(shè)備的可靠連接、故障的快速解決，讓系統(tǒng)能迅速回復到正常初始狀態(tài)。為此，智慧教室通過面板將所有設(shè)備、系統(tǒng)集中在一起，提供一站式服務。通過一鍵操作、場景定制、默認參數(shù)等快速操作，讓智慧教室能夠迅速處于最佳狀態(tài)。
2．靈活布局，環(huán)境優(yōu)雅
傳統(tǒng)教室由黑板、講臺、課桌椅等構(gòu)成，色彩單調(diào)，布局單一，不利于學生學習主動性、積極性的發(fā)揮。智慧教室空間設(shè)計是指依據(jù)教育學和心理學原理，營造出最有利于學生心理和行為的氛圍，從而不斷激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。
3．精彩呈現(xiàn)，共享課堂
在智慧教室里，教師和學生的電腦、移動終端里的學習資源，可通過Miracast和airplay等無線投屏神器實現(xiàn)共享；多部4K高清攝像頭，可自動跟蹤老師上課情況，對老師講授的內(nèi)容實行云錄播，學生可隨手“點播”錄播視頻，查看“回放”。借助智慧教室里的遠程交互系統(tǒng)，還可輕松實現(xiàn)跨地區(qū)交互，實施遠程教學。
4．高效互動，深度體驗
良好的人機互動，可以促使師生更好地利用智慧教室的各種設(shè)備，而不用擔心損壞設(shè)備。教學互動指教學平臺上師生之間的互動。教室發(fā)布指令，學生通過各種設(shè)備進行反饋。隨著教學平臺功能的增強，教學互動變得更加簡單和具有趣味性。常見的教學互動有課堂舉手、搶答、搖一搖選人、隨機小組劃分、點贊、互評、頭腦風暴、作業(yè)等等。
5．數(shù)據(jù)分析，個性教學
智慧教室里，老師利用電子白板演示課件，學生用答題設(shè)備對問題做出自己的選擇。整節(jié)課上，每個學生操作的每個步驟都會被系統(tǒng)記錄下來，后臺可以進行精確分析，為每個學生生成一份教學效果診斷書。
二、智慧教室的構(gòu)造及功能模塊
1．內(nèi)容呈現(xiàn)系統(tǒng)
內(nèi)容呈現(xiàn)是智慧教室最基本的功能，主要設(shè)計要求是清晰、舒適、符合學生的認知特點。內(nèi)容呈現(xiàn)的設(shè)備可以劃分為面向個人的呈現(xiàn)設(shè)備和面向集體的呈現(xiàn)設(shè)備，面向集體的內(nèi)容呈現(xiàn)設(shè)備由投影儀、觸摸一體機、白板、液晶電視、3D顯示、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等構(gòu)成，教師上課可以方便地利用遙控終端、手機、平板電腦操作，或者直接在觸摸一體機前進行各種操作，與傳統(tǒng)教學一樣方便。3D顯示可以更加逼真地演示各類模型的3D效果，虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)讓學習者在更廣的視角中去學習知識，培養(yǎng)技能。
2．智能錄播系統(tǒng)
智能錄播系統(tǒng)不僅是課程資源建設(shè)的重要途徑，也是教學行為分析的重要依據(jù)。智能錄播系統(tǒng)通過圖像識別，能夠精確發(fā)現(xiàn)課堂中活動的老師和學生，并自動進行鏡頭切換。
課堂中的錄像，根據(jù)不同的用途，可以分為課堂實錄型、講解型和虛擬演播型。課堂實錄是智能跟蹤教師的講解和學生的發(fā)言、討論，既有全景式的課堂教學場景，更有教師、學生的特寫，還有電腦、板書的信號。
3．智慧教學系統(tǒng)
備課系統(tǒng)主要為課堂教學提供資源支持。系統(tǒng)為每一門課程建設(shè)一個門戶，并提供基本的課程設(shè)計架構(gòu)。教師只需要按照教學的要求，將相關(guān)的學習指導、課前自測、預習、課件、視頻、動畫、案例、作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)資源等上傳到智慧教學系統(tǒng)制定的欄目中即可，大多數(shù)資源都以文件的形式上傳，對于老師來說，可以非常方便地組織課堂教學資源。
教學系統(tǒng)由電腦端和移動端構(gòu)成。教師既可以在講臺進行講解，也可以手持手機或平板電腦進行講解。手機畫面可以智能投屏。手機端以PPT為核心，整合了課堂教學常用的資源和互動工具，包括資源調(diào)用、教學互動、粉筆、學生管理等部分構(gòu)成。課堂上學生的發(fā)言，或者一些實踐性操作，教室可以通過手機端的“實物展臺”進行現(xiàn)場直播，也可以把手機屏幕當成黑板進行使用。
4．智能管理系統(tǒng)
智能控制系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)等。中控系統(tǒng)負責各類設(shè)備的啟動與關(guān)閉，同時根據(jù)應用場景對各類設(shè)備進行智能化調(diào)節(jié)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智慧教室能夠流暢運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，采用雙Wifi模式。內(nèi)置Wifi主要用于教室內(nèi)部各個終端、顯示屏與教師機之間的數(shù)據(jù)傳送。外置Wifi主要用于調(diào)用學生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，存儲學生的學習數(shù)據(jù)，對課堂的生成數(shù)據(jù)進行及時的備份?？记谙到y(tǒng)支持指紋考勤、人臉識別等多種模式。
三、智慧教室建設(shè)案例分析
智慧教室建設(shè)的需求是功能越多越好，但在實際應用中，由于教師的時間和精力很有限，往往只需要應用其中的特定功能。智慧教室如何根據(jù)場景進行定制是其中的關(guān)鍵。
智慧教室建設(shè)主要包括空間設(shè)計、內(nèi)容呈現(xiàn)、互動教學、智能錄播、虛擬現(xiàn)實、智能管理等方面的內(nèi)容，根據(jù)應用目標的不同，可以分為經(jīng)濟型、標準型、專業(yè)型、未來型四種智慧教室。
1．經(jīng)濟型智慧教室
經(jīng)濟型智慧教室包括內(nèi)容呈現(xiàn)、互動教學兩個部分。內(nèi)容呈現(xiàn)設(shè)備包括電腦、超短焦投影儀和交互式電子白板。超短焦投影儀可以清晰呈現(xiàn)教學內(nèi)容，不影響教師在屏幕前的講解。交互式電子白板可以方便教師板書，對教學內(nèi)容進行圈點勾畫。即時互動系統(tǒng)主要由在線教學平臺和學生的手機構(gòu)成，而且教師可以方便地整合教學資源，開展各種教學活動。
2．標準型智慧教室
標準型智慧教室包括空間設(shè)計、內(nèi)容呈現(xiàn)、互動教學、智能錄播系統(tǒng)、智能管理等系統(tǒng)構(gòu)成?？臻g設(shè)計以簡潔大方為主，大部分設(shè)備、線纜采用隱藏式設(shè)計，整個教室可見部分就是講臺、桌椅、大屏。教室的后方角落，建設(shè)一間設(shè)計感超強的小屋，用于管理視頻采編設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、充電柜等設(shè)備。
3．VR智慧教室
VR智慧教室整合了標準智慧的各項功能，以VR智慧教學平臺為核心，在重點、難點處設(shè)置了VR互動教學視頻。教師帶上VR眼鏡，就可以在虛擬空間中演示各類場景和設(shè)備。
智慧教室為教學提供了一個舒適、靈活、開放、互動、高效的環(huán)境。智慧教室采用環(huán)保裝修材料，空間設(shè)計充分考慮色彩、插圖、顯示屏、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備，充分考慮教師的多樣性，采用可以折疊、拆分、組合的桌椅，使智慧教室能夠根據(jù)課程與任務的需要進行改變。智能錄播系統(tǒng)自動記錄課堂中師生的行為，產(chǎn)生有價值的資源?？傊?，智慧教室的建設(shè)，將先進的設(shè)備、平臺、軟件、工具以一種簡單的方式呈現(xiàn)給師生，為教學活動的智慧開展打下堅實的基礎(chǔ)。
