智慧教室建设实施方案

智慧教室建设实施方案

智慧教室建设方案1.系统介绍1.1智慧课堂的背景随着信息技术的不断发展，智慧教室作为一种新型的教学方式，已经得到了广泛的应用。智慧教室通过将信息技术与教学相结合，为学生提供了更加丰富、多样化的研究方式，同时也为教师提供了更加便捷、高效的教学工具。1.2智慧教室主要用途智慧教室主要用于提高教学效率，促进学生的研究兴趣和积极性，提高教学质量和水平。通过智慧教室，学生可以更加深入地了解知识，提高研究效率和成绩。教师可以更加灵活地掌握课堂进度，更好地掌握学生的研究情况，提高教学质量和水平。2.智慧教室实验平台方案2.1光载无线交换机及其分布式天线系统光载无线交换机及其分布式天线系统是智慧教室实验平台的核心设备之一。它可以实现高速无线网络的覆盖，同时还可以提供高速的数据传输和处理能力，为学生和教师提供更加便捷的教学环境。2.2物联网工程平台服务器物联网工程平台服务器是智慧教室实验平台的另一个重要组成部分。它可以实现对智慧教室各个子系统的集中管理和控制，同时还可以提供更加安全、稳定的数据存储和传输服务。3.智慧教室系统设计方案3.1教学系统教学系统是智慧教室系统的核心组成部分，它可以实现教师和学生之间的互动和交流，同时还可以提供多种教学资源和工具，为教学提供更加便捷、高效的支持。3.2LED显示系统LED显示系统是智慧教室系统的另一个重要组成部分。它可以实现对教学内容的实时展示和演示，为学生提供更加直观、生动的研究体验。3.3人员考勤系统人员考勤系统可以实现对学生和教师的考勤管理，为学校提供更加精准、高效的考勤服务。3.4资产管理系统资产管理系统可以实现对智慧教室各种设备和资产的管理和监控，为学校提供更加全面、有效的资产管理服务。3.5灯光控制系统灯光控制系统可以实现对教室灯光的集中控制和管理，为学生提供更加舒适、适宜的研究环境。3.6空调控制系统空调控制系统可以实现对教室空调的集中控制和管理，为学生提供更加舒适、适宜的研究环境。3.7门窗监视系统门窗监视系统可以实现对教室门窗的实时监控和管理，为学校提供更加安全、稳定的教学环境。3.8通风换气系统通风换气系统可以实现对教室空气的集中管理和控制，为学生提供更加健康、舒适的研究环境。3.9视频监控系统视频监控系统可以实现对智慧教室各种设备和资产的实时监控和管理，为学校提供更加全面、有效的安全保障服务。4.智慧课堂的课堂模式4.1教师模式教师模式是智慧课堂的核心模式之一。在教师模式下，教师可以通过智慧教室系统实现对课堂的集中管理和控制，同时还可以提供多种教学资源和工具，为教学提供更加便捷、高效的支持。4.1.1课前备课在课前备课阶段，教师可以通过智慧教室系统获取和整理教学资源，为课堂的教学准备提供更加充分、完整的支持。智慧教室系统主要用于提高教学质量和效率，包括以下方面：1.实现教学过程中的数字化管理，包括学生考勤、教学进度、课堂互动等，方便教师进行教学管理和评估。2.提供多种教学资源，包括录播课程、教学资料、在线测试等，丰富教学内容，提高学生研究效果。3.支持远程教学和互动，在不同地点的学生和教师之间实现实时互动和教学。4.提供智能化的环境调节，包括温度、湿度、照明等，创造良好的教学环境。5.实现资产管理，包括教学设备的监控、维护和更新，确保设备的正常运行。2.学生模式2.1课前预在智慧教室系统中，学生可以通过网络平台进行课前预。教师可以提供相关的教学资源，包括课件、录播视频、练题等，让学生提前了解课程内容，有助于提高学生的研究兴趣和效果。2.2课堂上课在课堂上，智慧教室系统可以实现学生考勤、课堂互动和教学资源共享等功能。学生可以通过系统进行签到、提问、回答问题等，教师可以根据学生的反馈情况进行教学调整和评估。2.3课后复在课后，学生可以通过系统回顾课堂内容，包括录播视频、教学资料、在线测试等，巩固研究成果，提高研究效果。2.4家长参与智慧教室系统可以实现家长与学校之间的信息共享和互动。家长可以通过系统了解学生的研究情况和评估结果，与教师进行沟通和交流，共同关注学生的研究进程。3.智慧课堂资源共享3.1普及型录播教室普及型录播教室是智慧教室系统中的一个重要组成部分。它可以实现教学录像、直播、回放等功能，方便学生和教师进行远程教学和研究。3.2云录播教室设计方案云录播教室是一种新型的教学录播方式，它采用云计算技术，实现教学资源的在线存储、管理和共享。它具有灵活性、可扩展性和高效性等优点，逐渐成为智慧教室系统中的主流方案。3.3录像资源共享智慧教室系统可以实现教学录像的共享和管理，包括教学录像、校内外远程听课、网络互动研究、专业课和实验课教学等。通过共享和管理录像资源，可以提高教学效果和效率。智慧教室设备可以展示物联网的三个层次：应用层、网络层和感知层。通过传感器、射频识别(RFID)等技术，这些设备可以实时感知所需的信息，并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)接入方式将任何物品与互联网相连接，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。智慧教室还能满足学校物联网技术专业开设的各种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，学生可以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和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、实践能力和科学研究能力。智慧教室以物联网工程信息平台为基础，以光载无线交换机为核心，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一个统一的物联网工程实验平台。同时，其它内置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、科研实践开发的其它感知模块，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。光载无线交换机及其配套设备远端射频单元为XXX的核心产品，用于实现WiFi无线射频信号的远距离、大范围的光纤分布，是物联网无线网络分布的主要分布方式。光载无线交换机安装在智慧教室的网络机柜里，连接原有有线网络交换机，接入学校计算机网络。光载无线交换机内置两个WiFi接入点(AP)，处理所有网络协议、基带数据和射频信号，通过模拟光纤链路将WiFi信号分布到教室内，实现无线覆盖。实验设备和各类WiFi终端可以接入统一的WiFi局域网，构成整体物联网工程平台。为了实现物联网工程实验平台的统一管理和实验设备控制，智慧教室的网络机柜里配置了一台服务器。该服务器安装了系统软件和物联网工程实验的服务器端软件，提供本地或远程访问服务，并实施对物联网实验的监控和设备管理。智慧教室基于光载无线交换机为核心，建成一个综合型的物联网共享平台，所有设备系统均可通过标准模块WiFi设备服务器无线接入物联网工程信息平台，并通过服务器的系统软件统一管理前端系统设备。我们提供教室智慧系统的设计原理图，开放足够多的端口和丰富、完善的接口函数以及二次开发包，为教师和学生提供一个开放的环境平台，以便研究和研究。该实验室建成一个综合型的物联网应用场景，用于学生进行创新实验研究，以及教师开展科学研究。首先通过读取人员考勤系统中的数据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。智慧教室包括以下几个系统：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，保护师生的健康，可在投影画面上操作电脑，并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，以及教室内各传感器采集的环境数据，如室内温湿度、光照度和二氧化碳浓度等。人员考勤系统由RFID考勤机、考勤卡和配套控制软件构成。在教室前后门分别安装RFID考勤机，使用RFID标签（校园一卡通）对学生进行考勤统计，识别进入教室的人员身份，对合法用户进行考勤统计，对非法用户进行告警。同时，通过WiFi无线覆盖，可以远程监控、统计和存档打印考勤情况。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。在教室前后门安装特高频读卡器，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）进行出入教室的监控与管理，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。通过人体传感器来判断教室内对应位置是否有人，如果无人，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。窗帘控制系统通过采集安装在窗户的光照传感器数据，根据软件预设门限值，以窗帘自动开、关来实现教室内光照强度的补偿。灯光控制系统采集安装在教室内的光照传感器数据，通过分析数据，根据软件预设值，来控制教室内灯光的自动开启与关闭，并可调节灯光的亮度，实现室内灯光的智能控制与节能减排。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底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CO2的浓度。视频监控系统由WiFi无线摄像头和配套监控软件构成，可以为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。为了监控人员和资产的出入库情况，教室前后门口各安装了一个WiFi无线摄像头。同时，在教室内部安装了一个WiFi无线摄像头，以实时监控教室内部情况。这些影像数据通过远端射频单元传送至终端管理电脑，提供实时的监控数据。4.智慧课堂的课堂模式4.1教师模式4.1.1课前备课智慧课堂系统为老师提供了方便灵活的课程设计功能，协助老师实现翻转教学。在上课前，老师可以将要上的课程按章节制作成预课程和讲课课程。预课程用于学生课前预（系统会根据设定的上课时间提前自动发送到学生空间），讲课课程用于老师上课使用。预课程和讲课课程的设计非常灵活，老师可以根据需要将文本资料、讲课视频、课前练题等按任意顺序编排到课程里面去。4.1.2课堂授课在课堂上，老师会根据学生的预情况以及在线提问情况先讲解相关知识点，然后进入集体答题环节。老师通过网络空间在电子白板（任意显示设施均可）上打开上课课程，调出包含本课知识点的测试题。学生们通过智能卡或是pad集体答题，对错情况直接在白板上显示。老师根据对错统计数决定是否需要讲解，如此循环。在课堂上，学生们的答题情况将自动保存到分析统计系统。同时，智慧课堂提供了利用智能卡或是XXX进行抢答和随机抽取答题的功能，代替了传统的举手回答，进一步增强了课堂的趣味性。4.1.3课后作业/试题分析智慧课堂系统为老师提供了个人试题库功能。老师可以按章节将自己认为好的试题在线编辑保存到自己个人试题库中。系统为老师提供按照课程章节的自动组卷功能，形成老师个人试卷库，用于学生的在线测试或是家庭作业。智慧课堂系统为老师提供了强大的教学分析系统，提供按时间和按章节两大维度做答题统计。按时间段的统计让老师可以随时查看某个班级乃至某个学生具体一个时间段的答题正确率，便于老师了解学生阶段性的研究情况。按章节统计可以让老师准确地了解某个章节学生的整体掌握情况以及个人的掌握情况。4.2学生模式4.2.1课前预智慧课堂系统为学生提供了课程预模块，学生可以查看各科老师推送的预课程并完成课程中的练题。对错情况实时显示，并配有试题解析，帮助学生自学。在预的过程中，学生可以随时针对该预课程中不懂的问题进行在线提问。问题将汇总到相关老师处，老师在线解答的问题将以消息提示的方式及时通知提问的学生。同时，系统按章节保留本学期学生的预课程和老师的讲课课程。4.2.2课堂上课TheSmartXXXsmartcards(oriPads)andtheresultsaredisplayedinreal-time。Basedontheoverallcorrectrateoftheanswers。theteachercandecidewhethertoexplainthetopicornot。ThisXXX'understandingofthesubjectmatter。ThesystemalsoincludesfeaturessuchasXXX。XXX.TheSmartClassroomsystemalsoprovidesamoduleforstudentstoXXXbygrade。subject。andchapter。andstudentscanreviewtheexercisestheyhavedoneinclass。Thesystemalsosupportsself-testingofincorrectanswers。allowingstudentstoaddtheexercisestheyhavedonewrongtotheirownerrorbookforself-reviewandpractice.TheXXXoftenaskabouttheirchildren'sperformanceinclass。butteachersmaynothaveaXXXwithananalysisoftheirchildren'spre-classnandin-classperformance。whichcanbeaccessedthroughawebpageormobileapp。ThesystemXXXtheirchildren'sdailylearningprogress。TheXXXtheirchildren'slearningprogressduringaspecificd。Byworkingtogether。parentsandteacherscancreateagoodlearningXXXstudies.TheXXXonlineteachingandrecordingvideolectures。whichcanbesharedwithmorelearnerstomeettheirlearningneeds。Thefocusisontheknowledgeimpartedbytheteacher。Thesimplenrecordingclassroomisdesignedforteachingns。withtheaimofprovidingXXXisthemainobjective.高清录播教室采用了新一代录播设备，基于嵌入式全集成架构，其体积仅为150mmx100mmx45mm。每个设备都可以独立录播，而且每间教室的造价仅需几万元。这种录播设备可以移动使用，多个教室可以共用一套设备，这样就可以用最少的投入惠及更多的师生。简易型录播设备需要采用FLV格式录播，单机使用即可进行互联网远程教学。而简易型高清录播教室则采用国际视频标准，从摄像、视频采集到网络传输、终端显示全程支持1080P录播，实现真正的高清录播教室。采用高清摄像符合教育部视频课技术要求，1080P高清动态影像拍摄具有更广的可视区域，更高的图像清晰度。在70平米教室单机全景拍摄即可满足细节表现的需要，等效多台标清摄像机拍摄效果。这样就可以把老师的讲课、板书、投影显示同步拍摄。用于远程教学大屏幕显示，画面像蓝光DVD一样清晰。以上是高清录播教室的配置。简易型录播教室的录播设备包括高清录播摄像机和高清录播服务器。每间教室只需配置这两种设备，需要几路配置几路。可以采用移动方式使用，也可以固定安装。在普及化使用中，可以采用固定安装+移动补充方式，即可提高集中管理效率，又可提高设备利用率。高清录播摄像机用于录制和直播教师图像和学生图像。高清录播服务器与计算机连接，用于录制和直播多媒体演示和讲解。与高清DV连接，用于录播实验课、技能课操作演示。每个录播设备独立工作，占用一个IP地址，通过有线、无线方式联网。录播设备能够对课堂教学内容进行完整的录像和直播。课堂教学内容包括老师的讲解、老师的板书和多媒体演示、老师和学生的问答。采用单一的录播模式很难满足学校的需要。简易型录播教室采用单机独立录播，多机组合的方式对常态化教学内容进行录播。多路视频独立录像，可以完整录制教学内容，作为教学资源保存。多路视频同步直播，可以完整传输教学内容。多路视频同步收看、自主切换，符合学生自主研究的需要。这种方式可以根据学校的教学需求对录播教室进行灵活配置。在配置黑板+投影机的教室，录制精品视频公开课和网络互动教学，采用教师近景、学生全景、VGA视频三路视频录播。教师活动区域较大的课程，增加一路教室前区全景录播，实验课、技能课增加一路专业演示录播。简易型录播教室的录播设备携带方便，操作简单，可在课堂教学、学术研讨、专家讲座等各种场合使用，可以教师自主使用，也可以管理人员远程控制使用。专业型录播教室是根据当前和未来的教学发展需要，将课程录制存储、资源管理共享以及课件直播点播等技术与网络技术相融合的辅助教学应用系统。云录播系统通过网络把多个教学点的教学视频场景和授课计算机画面以