智能化与信息化教室系统的设计

张海浩,黄志强,高佳语

(黑龙江生态工程职业学院,哈尔滨 150025)

智慧教室是教育信息化的关键载体,其电器的智能化管理和使用效率受到广泛关注。传统教室的电器控制系统多采用有线连接,布线复杂,维护困难,且系统独立运行,存在资源浪费和信息孤岛的现象。为解决这些问题,基于超宽带技术,设计如下智慧教室电器控制系统方案。

1 系统架构

智慧教室系统架构如图1所示。

图1 智慧教室系统架构Fig.1 Intelligent classroom system architecture

1)控制机房。控制机房是智慧教室系统的心脏,负责管理和控制整个教室的设备。要在控制机房部署各个系统的服务器,如智慧校园平台服务器、互动录播服务器、“物联管控+广播系统”服务器及电子班牌系统服务器,实现统一管控、统一部署、统一供电等。

2)普通教室。该教室以满足日常教学需求为主,设计智慧黑板系统、智能多媒体系统、教室照明系统等,统一管控教室多媒体设备的系统电源,实现一键上下课。系统内置的中控模块能够实现教室环境的自动控制,包括窗帘、空调等,同时配置无线话筒,实现教师移动授课发言。

3)互动录播教室。该教室能满足教学过程中的互动需求,相应配置云控教室终端内置音频切换模块、视频切换模块、红外学习及发射模块、设备电源管理模块、功放模块、2.4G无线模块、网络广播模块、控制接口模块,捕捉教学过程中的互动信息,实现师生互动与教学反馈。详见图2。

图2 互动录播教室系统架构Fig.2 Interactive recording and broadcasting classroom system architecture

4)精品录播教室。课程录制支持手动导播、自动导播等多种录制方式,教师可灵活选择,同时支持添加片头、视频标签、学校标语等功能,方便教师简单编辑视频。师生的全景画面和特写画面、学生起立回答问题的画面及教师课上走动的画面均可自动跟踪并录制,从而实现互动教学。具体的设计系统包括智慧黑板系统、互动录播系统、智能多媒体系统、健康照明系统等。

5)阶梯教室。该教室的设计注重空间利用和声音传播效果,采用阶梯式座位布局能够提高空间利用率,安装吸音材料降低噪音干扰,提高声音传播效果,采用智能照明系统能够根据教室内的光线强度自动调节亮度。具体的系统设计包括LED显示系统、智能多媒体系统、教室扩声系统、语音转写系统、教室照明系统等。

6)普通会议室。根据会场实际使用环境设计交互智能平板,主要用于显示信号源的文字、图片、视频画面等信号,视频接口可随时接入电脑、摄像头、DVD、视频终端等信号源,这些信号源通过显示设备呈现出来。具体的设计系统包括显示系统、音频扩声系统、全数字讨论系统、集成会议预约系统,方便参会者预约会议室和设备,促进彼此间的交流讨论。

7)校园公共区域。设计区域为教学楼教室、教学楼公共走廊、综合楼、实验楼、宿舍、食堂、操场等,用于日常校园广播、定时打铃、应急广播等。详见图3。

图3 校园公共区域系统架构Fig.3 Campus public area system architecture

2 系统功能

2.1 云控教室系统

该系统是支持多教室设备控制及广播控制管理的网络集控系统(详见图4),以集控为主线、以满足业务管理需求为目标,改变教室设备的传统控制模式,构建全面的、协同的综合教室集控管理平台,提高学校内部的设备管理效率,达到高效、节能、便捷的目的。

图4 云控教室系统Fig.4 Cloud-controlled classroom system

2.2 场室管理系统

该系统以考勤管理、信息发布及家校互联为主体,集云平台、网络数据实时通信技术、智能控制技术、信息发布管理技术为一体,具有学校信息、学校通知、校园资讯、活动日程、校园风采、校园荣誉墙、班级信息、班级课表、班级通知、班级相册、日常任务、班级荣誉、天气情况等多种功能。详见图5。

图5 场室管理系统Fig.5 Field room management system

2.3 信息发布系统

学校的日常宣传与教学过程中有大量信息在校内传递,如知识、教学信息、课程信息、教学管理信息等。信息发布系统在不同的场合面向不同的受众,在不同的时间展示不同的内容。面对不同年级学生主要为课程安排、先进事迹、优秀学生评选、教学成果、紧急通知、名言警句等内容的发布,实现有针对性的信息传播。面对教职工需发布管理信息、会议信息、优秀教师评选、工作动态及日常生活信息等内容。详见图6。

图6 信息发布系统Fig.6 Information distribution system

2.4 公共广播系统

数字IP网络广播利用网络通信TCP/IP协议的优点并基于LAN/WAN网络进行建设,安装时无需单独布线。基于IP网络的节目传送解决了传统广播系统线路功率损耗、节目单一、控制方式落后、广播信号传播单向性等问题。结合人性化的操作硬件,组成了纯数字传输的远程数字IP广播系统。详见图7。

图7 公共广播系统Fig.7 Public address system

3 结论

遵循实用性、先进性、可靠性、开放性、兼容性等原则,以实现系统功能强大、安全稳定、操作简便、易于维护管理为目标,智慧教室控制系统升级了IP网络广播、操场扩声、报告厅会议扩声等功能。依托“课堂录播系统+互动教学+资源管理应用”的形式,打造集教育视频资源采集、制作、管理、应用、分享为一体的完整应用模式,形成共建共享、特色鲜明的优质数字教育资源,能推动信息技术与教育技术的深度融合,促进教学质量提升。从实用性方面来看,要充分考虑各类教学场景的需求,保证各种教学活动的开展。从先进性方面来看,要采用先进的数字广播和扩声技术,实现声音和图像的高质量传输,提升教学效果。从可靠性方面来看,要采用稳定可靠的技术和设备,确保系统在各种环境下都能正常运行。从开放性方面来看,要便于与其他系统进行集成和互联,为学校提供统一的信息平台。在兼容性方面来看,要兼容不同类型的设备和软件,满足学校多样化的教学需求。智能化与信息化的教室系统设计有助于推动教育信息化建设,促进教育现代化发展,让教与学更轻松、更快乐、更有效。