基于互联网的智能多媒体教室研究

张东圆，程智佳，李娟，李嘉

摘要：随着互联网技术的发展，教学过程的全面数字化成为教育教学改革的重要方向，通过将多媒体教学设备网络化，不仅能简化多媒体教室的管理和设备的维护。从提及高教学设备的利用效率考虑，对学校的教学质量提高，也提供了坚实的设备基础保障。文章以教室内多媒体教学设备的网络化为切入点，对网络化多媒体教室的构建进行了分析，基于互联网的智能多媒体教室研究，从教学设备上为实现教育信息化提供了基础，推动了学校的信息化建设和智慧校园建设。

关键词：多媒体教室互联网教学;智慧校园

中图分类号：TP399      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）20-0130-02

在数字化智能化发展的大背景下，多媒体教学辅助设备已经成为教学的重要组成部分，为学校的教学提供了便利，解决了传统板书呈现教学内容慢，教学辅助材料单一等缺点，形成了声音，图像，视频等更加丰富的教学内容的呈现。随着信息时代的到来，多媒体教室产生了信息孤岛问题，教学的各项信息都存在于独立的教室当中，不能实现教学数据线上线下共享，影响了多媒体教室发挥出应有的教学辅助效果。为了解决这个问题，就需要对教学多媒体设备进行全面网络化改造，将教学数据网络化，为教师开展教学工作提供有效保障，实现多媒体教室的数字化、信息化和智能化。

1当前多媒体教室存在的主要问题

1）多媒体设备的维护保养和运行状态需要维保人员到现场开机逐项检查，随着学校教室数量的增多，此项工作越来越繁重，每间教室都需要维保人员到现场开机检查，费时费力，效率低下。急需建立一种自动化实时采集各教室多媒体设备状态的系统，并将状态数据发送到控制中心进行集中管控。

2）任课教师与学生之间的课件等教学资料，需要各自携带U盘到教室计算机上拷贝，计算机的USB接口使用频率过高容易损坏;各自的U盘使用位置不固定，非常容易感染计算机病毒，从而造成数据损坏，影响教学。

3）随着当前学校公共基础课的大班教学方式，出现了200人左右的大教学班，坐在教室后排的同学，观看多媒体投影机幕布会出现看不清楚的现象，当前主要的解决办法就是按一定规则定期轮换座位，并不能从根本上解决看不清楚的问题，进而影响教学质量。新型冠状病毒疫情爆发来，部分疫区同学不能返校上课，不能实现课堂的内容同步教学。

2智能多媒体教室构建方案

针对当前多媒体教室在教学中出现的各种问题，提出了多媒体教学设备网络化智能化改造方案。此方案主要有以下四方面内容：

1）构建多媒体教室教学专网。解决多媒体教室的信息孤岛效应最根本的方法就是实现网络互联互通。按照网络安全管理条例，进行教学专网的建设工作，在教学专网与校园网的边界建立防火墙，保障教学专网在保持独立的同时能与外界互联互通。教室到交换机使用双绞线连接，楼宇到中心机房使用光纤连接;线路全部采用双线，即用一备一，保障数据链路的安全连接;

2）安装新型网络中央控制器。网络中央控制器包括两部分功能：一部分为所有教室内电子设备的中控单元，作用为控制教室内所有的设备并实时采集设备状态，其中计算机和投影机需要开关机信号控制并实现发送关机命令后延时断电，保证计算机顺利关闭和投影机的关机散热用电，功放直接利用继电器断电，实时采集投影机灯泡运行时长，接近更换时长时及时给出报警信号提示进行灯泡更换，及时发现宕机设备并可对其进行远程重启或唤醒;一部分为教学数据采集单元，作用为实时查看教室内计算机和投影机投射给学生的画面，通过与教室内摄像头和功放合作，实时将教室内的授课音视频信息通过网络传输到中心机房存储，进而实现在线同步播放或异步录播;

3）建立专用私有云存储服务器。依托网络中心机房，与校园网连接，为使用教师建立专用账户，通过B/S或者C/S架构进行服务访问，用于存放上课教学使用的幻灯片、教学文档、视频等资料，在教室内可直接访问使用;为各班建立专用公共空间，供同学们进行电子学习资料共享，实现学习资料的一次上传，所有同学共享共有。

4）安装在线教学辅助软件。在所有教室的计算机端安装雨课堂应用程序并设置好网络访问机制，使教师在上课时将手机变为教学辅助设备，将幻灯片同步到学生的手机端，解决了大教室距幕布较远的同学看不清楚教学内容的问题;并能够实现上课点名，随机抽查、随堂测验等教学实用功能。

3 系统构成

3.1 教室教学专用网络建设

本智能多媒体教室研究的基础就是网络的互联互通，为教室的智能设备设计专用网络，并与其他网络使用防火墙进行边界隔离，保障学校网络的安全性和可靠性。对专网的IP也进行了重新独立划分，为所有智能设备都预留了固定的IP地址;将不同楼宇的交换机更换为效率更高的千兆交換机，核心汇聚交换机更换为万兆交换机。

3.2 多媒体教室设备集成

智能中控是智能多媒体教室的核心设备，它连接并控制教室内所有的电子设备：投影机、幕布、功放、计算机、摄像头。教师通过点按中控面板上的上课按键，就能实现所有设备的自动开机。开机顺序如下：1）幕布2）摄像头 3）功放 4）投影机 5）计算机。其中投影机延迟10秒自动开机;当下课的时候，教师通过点按中控面板上的下课按键，实现所有设备的自动关机，顺序与开机顺序相反，其中计算机推迟1分钟断电。

智能中控通过网络核心交换机连接到教务处智慧教学指挥中心，传递的信息为教师上课时的摄像头视频信息，投影机端的课件信息和功放的声音信息。这些实时的教学数据会显示在教学智慧中心的电子屏幕上，供教学管理人员实时了解教师上课情况;并存储在中心服务器上，通过相关安全验证规则进行网络直播或异步录播。

智能中控还能实时采集教室内电子设备的状态参数，尤其是投影机的灯时信息。当投影机的灯时超过寿命时长的时候，投影的效果会变差，影响学生观看，进而影响教学效果。由于投影机灯泡的采购周期太长，当灯泡达到使用寿命并已经开始影响教学以后再采购，会有近两周甚至更长的时间灯泡才能采购到位。所以实时掌握灯时就变得非常重要，当投影机灯泡的寿命还剩下一个采购周期的时候，就开始进行新灯采购。当新灯经过采购周期到位以后，可以在不影响任何授课效果的前提下进行更换，全面的保障多媒体设备的教学效果。