基于3D平台的智慧教室模型设计与实现

张 灿

（江苏工程职业技术学院，江苏南通 226007）

智慧教室的发展基于智慧教育概念，提出所构建的具有智能性的教学教室，智慧教室利用电子等计算机技术加强教室的使用功能性，利用网络技术等促进课堂的信息交流，加强课堂教学活动，使得教师为学生提供更具有情境性的感知教学环境。智慧教室的建立依靠互联网计算机交互等技术，并利用声光电等物理环境的功能控制，来加强教师教学资源的利用与再利用，丰富教室教学功能，为学生提供更好的教育环境。

1 智慧教室使用功能

智慧教室既包括传统教师所具备的基础功能，同时又可以为教学活动提供以下功能。

1.1 情景模拟功能

教育改革发展要求教师的教学活动要开展实践教学，智慧教室的情景模拟功能，为学生提供更为真实化的情景模拟。利用智慧教室的虚拟功能，学生在佩戴VR眼镜和相关传感设备后，可以进行实际模拟体验。具有一定的感知与操作性，使得学生的实践操作更加灵活更具有特色。通过更为真实的情景模拟，来加强学生对知识内容的记忆以及实践应用。除此以外，情景模拟功能还可以为学生提供更为丰富的内容演习与实验操作，加强学生的动手操作能力与思考能力，培养学生创新性。

1.2 课程评价功能

智慧教室由多项计算机技术组成，教师可以通过更为电解的方式对日常教学活动作出评价，利用计算机技术教师对学生日常课业完成情况进行实时检测，并完成课堂教学中的学生签到，提交作业与资源上传等多项教学活动。并将所统计的数据做出更为明确的计算，以更为直观的形式为教师提供准确的课程评价报告，教师可以根据智慧教室所提出的报告来对教学内容作出自我反思，并对下一阶段的课程方案做出相应调整。智慧教室为教学过程提供监控功能，通过可视化监控，对教师学生学习状况作更为准确的观测，并及时发现教学环节中存在的问题，使教师可以做更为准确规划性的教学活动。

1.3 交互功能

智慧教室的交互功能增加了教师与学生之间的沟通方式与沟通频率，建立家长教师学生三方面的稳定性沟通交流。在日常课堂学习中教师通过资料分享利用交互功能投放到大屏幕中，学生可以利用移动端设备进行数据接收并完成在线交流的功能，智慧教室将为不同组别学生之间与不同学生与教师之间做更为准确性的信息传递，教师利用智慧教室的交互功能对学生的学习情况做更为准确性的了解，对不同学生做针对性辅导答疑。智慧教室的开展将学生与教师的交流活动不仅局限于课堂，扩展到课下对学生私下学习问题做更为明确的辅导，并加强与家长之间的沟通交流，构建家庭教育良好氛围。

1.4 个性化课程功能定制

高校教学课程较为多样化，智慧教室的建立要满足不同课程对功能性的需求，做出更具有针对性的功能定制。智慧教室根据不同学科特点以及教师课堂教学方案的差异性，为学习者提供更为个性化的系统。智慧教室的个性化定制不但针对于教师，针对学生也有更多的功能定制。智慧教室会对学生的学习情况做出分析推荐学生更为感兴趣和与学生学习习惯更为相符的相关学习资源，并通过系统对学生学习情况作出记录，教师根据学生对资料的学习情况做出具体分析从而更改教学方案，制定与学生学习更为相符的学习计划。

2 基于3D平台的智慧教室模型设计

2.1 智慧教室模型设计理念

智慧教室模型设计的功能性添加要满足日常教学活动，根据教师教学内容以及学生学习特点，做出更为丰富性的拓展性功能添加。智慧教学的教育理念更符合当下互联网发展社会，为社会传输更多具有高技术型专业人才。智慧教室作为智慧教学的辅助性基础设施，目前大多数学校都在进行智慧教室的设计申报，在未来教育事业发展中，智慧教室将成为学生与教师教学活动的主要场所，教师通过课程设计使学生参与到更多实践教学环节中。但在智慧教室的构建过程中因成本较高，很难做到全部普及。通过建立3D智慧教室模型，对智慧教室做更多的功能性模拟，为智慧教室的建立做提前成本预估，在满足智慧教育功能的基础上，尽可能节约建造成本。

2.2 智慧教室设计原则

（1）先进性。智慧教室的模型与普通模型具有一定差异性，智慧教室在构建3D模型使在其使用，外观以及功能上有更为具体的体现，采取较为先进的互联网技术以及构件材料，构建更具有创新性的教室模型，为智慧教室的构建提供更先进的技术理念。智慧教育概念的提出区别于传统教学方法，学校智慧教育的发展需要依靠更为先进的教学技术手段，为学生提供更为先进性的知识理念，先进性是智慧教室构建的最鲜明特点，是推动教育事业发展的主要力量。

（2）真实性。智慧教室的3D模型构建按照实际教室建设的实物大小以及尺寸进行制作，模型与实物的尺寸大小相一致，所以具有极度仿真的特点。教室模型的构建以真实性为特点，充分还原教师在教学操作时实际所需要的功能，提高智慧教室模型实用的真实性。

（3）交互性。智慧教室的交互使用，包括教师与学生之间的相互沟通与功能性操作，对于学生与教师可以进行人脸识别，利用设备进行机器监控等功能。智慧教室通过监控器的安装，加强摄像头与感应器之间的交互设计，在智慧教室模型设计中要充分展现智慧教室的交互特点，将互动关系做更为明确性展出。

（4）实用性。智慧教室服务于智慧教学活动，为此在建立智慧教室3D模型时，要以满足教学活动为功能目标，避免因过于复杂性的功能添加而忽略了教学环节最基本的诉求，在智慧性功能的添加基础上达到教学使用的需求。为此利用智慧教室3D模型对教室所添加的功能做出功能性筛选，确保智慧教室中的模型具有更多实用性，节约智慧教室构建成本。

3 智慧教室3D模型开发

在建立智慧教室3D模型时，以3D软件为技术基础来实现模型的基本功能构建。在建立3D模型时，要通过前期功能性调查来做方案设计，不同学校在构建智慧教室时，要根据本学校的发展特点做出更具有针对性的功能添加，避免建造成本的浪费，通过教学的实践研究对于智慧教室所具备的功能做出更明确的指出。在构建智慧教室时，要更多考虑教室的实际操作性以及构建的科学性合理性，为接下来模型的构建提供更为明确的方向指导。3D模型设计方案构建完成后，要确保在合理性基础上体现智慧教室发展的创新性功能，在满足学生学习的功能性需求后，为学生提供更为丰富具有特色的学习教室。智慧教室模型的构建包括基本功能模块与技术操作模块，在构建3D模型时将功能性模块做更为明确划分，将功能做出划分有助于更快的构建3D模型，有利于智慧教室模型的进一步研究与开发。智慧教室3D模型的功能添加依靠前期的方案设计在模型构建中进行逐步实现，在设计智慧教室基础模块时，所依靠的原则为真实性，尽可能的模拟智慧教室在现实构建中的所有需求，设计标准参考建筑参数，做出更为真实模拟的构建。将智慧教室的3D模型做模块性划分构建完成后再按照实际模型进行拼装，根据智慧教室的实际应用场景，做出进一步距离等相关位置调整。在最终模型构建时，完成智慧教室的交互性功能添加，如学生在进入智慧教室时，利用摄像头智慧教室做出感应，对学生身份完成验证。最终做整体模型的动画渲染，从而完成智慧教室3D模型开发工作。

4 智慧教室3D模型的应用条件

智慧教室3D模型构建一般是为完成功能性操作进行效果模拟以及完成智慧教室的造价估算目的，感官者通过计算机联机，利用鼠标便可以提前模拟智慧教室的功能，进行微观模型的参观与基本功能的模拟，智慧教室3D模型构建完成后，使用者在利用计算机进行查看时，可以不需要安装3D软件，同时也可以将模型结构进行拆分研究，及时发现3D模型构建所存在的问题做出更为准确性的调整，从而完成智慧教室的最终建造报价。

5 结语

随着互联网技术的不断成熟，智慧教室的构建也更为完善，可以实现更多教师所期望实现的教学功能。为学生学习提供更为良好的教学环境。智慧教育的教育理念逐渐成熟也将会被学校做更为广泛的应用。智慧教室的构建并非一味追求先进的技术与智能系统，在此期间要更注重的是对教学环节的服务，智慧教室的建立，如何提高学习效率，更好地完善教学方案，是未来智慧教室发展研究的主要方向，作为高科技载体的教室，将会推动教育事业发展，推动智慧教育理念的发展。