智慧教室主要包括哪几个系统

1 (1).jpg智慧教室是一种典型的智慧学习环境的物化,是多媒体和网络教室的高端形态,它是借助物联网技术、云计算技术和智能技术等构建起来的新型教室,该新型教室包括有形的物理空间和无形的数字空间,通过各类智能装备辅助教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展,实现情境感知和环境管理功能的新型教室。智慧教室旨在为教学活动提供人性化、智能化的互动空间;通过物理空间与数字空间的结合,本地与远程的结合,改善人与学习环境的关系,在学习空间实现人与环境的自然交互,促进个性化学习、开放式学习和泛在学习。


从某种程度上讲,当前多媒体教室的困境与教室环境的设计和技术装备存在密切关系;重构教室环境,创建适合学生学习和教师教学的新型教室环境,是一种必然趋势。随着智慧地球、智慧城市等概念的提出和相关技术的蓬勃发展,充分利用传感技术、物联网技术、人工智能技术、多媒体技术、云计算技术等来装备教室和改善学习环境及建设智慧型教室成为必然的选择。

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电子教室主要是指随着电子技术的发展,电子设备及电子音像制品装备应用到传统教室中所产生的教室形态。多媒体教室主要是指随着多媒体计算机技术的发展,多媒体计算机技术应用到教育领域中所产生的教室形态。数字教室则是数字革命深入教育领域,多种数字设备和工具应用到教室中所产生的教室形态。当信息的采集、存储和传播由模拟信号转化为数字信号时,应用这些数字设备和工具的教室便成为数字教室。智慧教室则是数字教室的一种更高级的形式。


总之,教室的发展经历了“传统教室——电子教室——多媒体教室——多媒体网络教室——智慧教室”的过程,而多媒体教室、多媒体网络教室和智慧教室同属于数字教室的不同发展阶段。

1 (3).jpg智慧教室设备能够体现物联网的三个层次(应用层、网络层、感知层),运用传感器、射频识别(RFID)等技术,使信息传感设备实时感知任何需要的信息,按照约定的协议,通过可能的网络(如基于WiFi的无线局域网、移动通信、电信网等)接入方式,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,实现物与物、物与人的泛在链接,实现对物品的智慧化识别、跟踪、监控和管理。同时,智慧教室还能满足开设物联网导论、传感器原理及应用、无线传感器网络及应用、RFID技术及应用、物联网工程及应用、物联网标准与中间件技术、物联网应用系统设计等课程的实践实训教学需要,并为学生或教师的物联网技术应用项目开发提供平台。

通过智慧教室实验平台,学生能掌握物联网技术基础理论、物理信息系统标识与感知、计算机网络理论与技术以及数据分析与信息处理技术等知识,具备通信技术、网络技术、传感技术等信息领域宽广专业知识,具备一定的工程应用系统的开发能力、实践能力和科学研究能力。


智慧教室建设可以用光载无线交换机构建WiFi无线局域网,覆盖智慧教室,加上教室的有线网络交换机、网络路由器,从而建立融合有线网络、无线局域网的物联网关键部分——网络层,各种传感器件通过标准模块WiFi设备服务器(串口通信RS232转WiFi无线网络)无线接入物联网工程信息平台,构成全面涵盖物联网三个层次的统一的物联网工程实验平台。同时,其他内置Wifi模块的各种手持设备(笔记本电脑、手机等)也能无线接入该实验平台,成为物联网实验设备的一部分;师生教学、科研实践开发的其他感知模块,通过与标准的WiFi设备服务器连接,也能轻易接入该实验平台,完成测试、验证。智慧教室基于物联网技术,可以搭建成一个物联网应用场景,既可以用于学生进行创新实验研究,也方便教师开展科学研究。可以通过智慧教室里面的人员考勤系统来判断教室内是否有人员,如果教室内无人,则教室内所有系统处于关闭状态;反之,则处于工作状态。


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基于数据的教学

传统课堂主要依靠教师的个人教学经验对课堂上学生的学习行为进行判断和制定教学决策,智慧教室根据学生学习行为大数据挖掘与分析来调整教学策略,用直观的数据了解学生对知识掌握的水平,在课堂教学中实现了基于证据的教育新形态。


高效的教学

利用现代信息技术打造智慧学习环境,用大数据构建高效课堂,大大提高了课堂教学效率。如通过情境感知、数据挖掘等方法可以提前预知学习者潜在的学习需求,在智慧教室中学习者通过资源订阅和智能推送的方式第一时间获取最新的学习资源,实现了教与学的立体沟通与交流。


个性化学习

通过课前预习测评分析和课中随堂测验即时分析,准确把握每个学习者掌握知识的状况,实现对学生的个性化学习能力的评估,使老师对每一位学生的认知度更清晰,有针对性地制定教学方案和辅导策略,推送个性化的学习资料,制作针对个人的“微课”,真正实现以学生为中心的“一对一”的个性化教学服务。


合作探究的学习方式

依据知识构建的需要,智慧教室中采取小组协商讨论、合作探究的学习方式,协作群组服务能够帮助有相同学习需求和兴趣的学习者自动形成学习共同体,就某个问题开展深入的互动交流,有利于实现对所学知识的意义建构。


动态开放的课堂

“动态生成”是新课标提倡的一个重要理念。课堂本质上是一个动态开放的系统,随着互联网、移动互联等新兴信息技术在课堂教学中的应用,课堂系统超越了时空限制。智慧教室不是忠实地、封闭地传递和接受知识,而是鼓励课堂创新与开放,鼓励生成,积极为学生激发创新、发展智慧提供有利条件。


教学机智的课堂

课堂教学是千变万化的,再好的预设方案也不能预见课堂上可能出现的所有情况。智慧教室要求教师要有随机应变的能力,根据教学进程中出现的新情况,基于动态学习数据分析和即时反馈,采取机智性行动,及时调整课前的教学设计,优化和改进课堂教学进程。

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智慧教室主要包括以下九个系统:

教学系统

教学系统由内置电子白板功能的触控投影机一体机、功放、音箱、无线麦克、拾音器、问答器和配套控制软件构成。使用内置电子白板功能的触控投影机代替传统的黑板教学,实现无尘教学,保障师生的健康;可在投影画面上可以操作电脑,在每个桌位上配置问答器,实现师生交互式课堂教学。


LED显示系统

LED显示系统由LED面板拼接而成,安装在教室黑板顶部,用于显示正在上课的课程名称、专业班级、任课教师、到课率和教室内各传感器采集的环境数据(室内温湿度、光照度、二氧化碳浓度等)。


人员考勤系统

人员考勤系统由RFID考勤机、考勤卡和配套控制软件构成。在教室前后门各安装一个RFID考勤机,采用RFID标签(校园一卡通)对学生进行考勤统计,对进人教室的人员进行身份识别,对合法用户进行考勤统计,对非法用户进行告警。同时可通过WiFi无线覆盖,在远程对考勤情况进行监控、统计以及存档打印等。


资产管理系统

资产管理系统由特高频RFID读卡器、纸质标签、抗金属标签和配套控制软件构成。在教室前后门各安装一个特高频读卡器,对教室内的实验仪器、设备等资产(贴有RFID标签,标签上存储有设备的详细信息)出入教室进行监控与管理,对未授权用户把教室内资产带出教室进行告警,方便设备管理人员对教室设备的统一管理。


灯光控制系统

灯光控制系统由灯光控制器、光照传感器、人体传感器、窗帘控制系统和配套控制软件构成。首先通过人体传感器来判断教室内对应位置是否有人,此位置无人,则灯光控制系统及窗帘控制系统处于关闭状态;反之,处于工作状态。

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空调控制系统

空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成。通过温湿度传感器监测室内温度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内温湿度高于最高门限值时自动开启空调,当室内温湿度低于最低门限值时自动关闭空调,实现室内温湿度的自动控制。


门窗监视系统

门窗监视系统由窗户门磁模块及配套软件组成。窗户门磁模块用于检测门和窗户的开关状态,并将状态信息及时上传至服务器。同时设置敏感时段,实施对窗户的自动监视和报警。


通风换气系统

通风换气系统由抽风机、CO2传感器和配套监控软件构成。通过CO2传感器监测室内的CO2浓度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内CO2浓度高于软件门限值时自动开启抽风机来进行换气,通过补充室外空气来降低室内的CO2浓度。


视视频监控系统

视频监控系统由WiFi无线摄像头和配套监控软件构成。视频监控可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。在教室前后门口各安装一个WiFi无线摄像头监控人员出入和资产的出入库情况,在教室内安装一个WiFi无线摄像头监控教室内部实时情况,所采集的影像经由远端射频单元传送至终端管理电脑,提供实时的监控数据。

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文章分类: 建筑智能化
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