互聯網的飛速發展，引起知識獲取方式的重大變革，尤其是在互聯網、移動互聯網下成長的新生代大學生，已習慣在互聯網上快速、甚至係統地獲取知識和技能，這使得傳統課堂“係統性”、“講授式”的授課模式，無法再吸引學生的目光，急需對教學模式進行改革以適應新的要求和變化。

　　教學模式的改革，離不開基礎教學環境的支持。目前大學中95%左右的教室，仍是多媒體（電腦+投影機+無線麥）加粉筆的黑板板書。

　　近兩年，隨著國家建設“雙一流”大學的戰略推進，資金投入不斷加大，教學基礎設施更新升級陸續展開。在本次建設浪潮中，智慧教室建設已經成為高校基礎環境改善的重點建設內容。

現狀及問題

　　智慧教室極大地改善了教學環境，實現教室環境（光照、溫度、濕度、新風等）的智能化管控、教學設備（中控設備、錄播設備、擴聲功放、物聯環控、視頻調度、無線投屏等）的集中式管控，為課堂教學提供更加優質的基礎環境。

　　更重要的是，智慧教室提供一個全新的教學場域，為教學模式改革提供基礎環境，使得課堂教學從過去“滿堂灌”轉向“教討結合”、“互動教學”、“翻轉課堂”，從知識傳授轉向能力傳遞，實現教學場景（授課模式、小組討論模式、小組分享模式、教師點評模式）的自由切換、教學過程（視頻、聲音、板書、課件等）的常態錄製、教學方式（錄播、直播、遠程互動等）的多種組合、教學過程的遠程可視化巡視等功能。

　　智慧教室的建設，提升了教學環境的智能化和教學場景的多樣性，也為教學模式改革提供了創新實驗場所，但同時也帶來教師操作和後台管理複雜等新問題。

　　基礎教學環境更新升級的同時，也帶來新的問題和痛點。

　　新建的智慧教室無法接入現有的多媒體教室管理平台，同時由於多種因素，學校無法全部采購同一廠商的智慧教室設備。

　　因此，學校每改造升級一批教室，就需要部署一套新的教室後台管控係統。

　　由於各廠家設備與後台係統的差異性和互不兼容，在教室日常的管理和使用過程中，帶來了以下諸多問題：

　　1.同等教學功能在不同教室、不同廠商之間實現差異性較大。

　　2.各廠商提供的教室現場端操作界麵的不一致，造成老師學習和使用上的諸多不便，教師的學習成本高，使用效果不好。

　　3.各廠商提供了多套教室管理平台，為教室管理人員在管理和使用過程中造成諸多不便，教學服務保障的服務壓力大。

　　4.智慧教室建設沒有標準規範，目前隻能跟著硬件廠商或者集成商提供的方案走，定製化特色需求與校級標準化建設的實現難度大，導致智慧教室建得越多，問題越多。

　　5.軟件隨著硬件走，數據隨著軟件走。硬件廠商、集成商不能按需開發，項目建成、功能實現後，係統性應用提升的協同開發難度大，教學信息化行業的積累式發展動力不足。

　　6.廠商之間的硬件產品無法互聯互通，導致各自的應用無法協同、數據無法共享，掣肘大數據時代下的教育信息化發展。

“軟硬分離”的解決思路

　　采用“軟硬分離”思路，開發跨多個硬件廠商的教室集中管控平台，打通教室各廠商硬件設備，鋪設教學信息基礎通路。

　　教室管控平台（如圖1所示）是教室環境與設備的集中控製平台，基於物聯網、視頻編解碼、流媒體等技術，一體化管理和控製教學樓及教室中各家廠商的各類設備,實現對教學樓、教室中基礎設施（門禁、燈光、空調、窗簾、時鍾、監控攝像頭等）、教學設備（中控、投影儀、幕布、智慧黑板、互動大屏、視頻切換矩陣、無線投屏設備、錄播主機、音響、麥克風等）的集中一體化管理和控製。

圖1 教室管控平台係統架構

　　利用物聯網以及設備在線運行診斷維護技術，實現對每個教室的使用狀態、環境信息、教室的設備狀態做到全方位的遠程掌控，同時收集設備運行狀態參數為後期維護與領導決策提供可備查的依據。

　　實現教室設備的智能化管理，用信息化引領教育理念和教育模式的創新，對大學教學改革將起到支撐與引領作用。

　　利用3D建模、AR/VR等技術，實現教室全景的展現，可進行縮放、平移、旋轉的操作，展現教室全貌。在教室場景中，通過設備上方提供浮動標簽功能，可查看環境指標和設備狀態。高仿真設備模型，可實時反映設備的狀態，包括使用狀態、異常狀態等。

　　建成後的平台，可以達到以下的效果：

　　1.為師生提供更能適合於教與學的教室。

　　2.智能設施設備狀態感知、實現智能化的管控、告警。

　　3.統一各類型教室現場操作界麵，使教師能快速上手、降低教師學習成本。統一各類型教室後台管理係統，降低教室管理和維護的複雜性。

　　4.通過統一的教室管控平台軟件，打通各廠商硬件平台，降低對硬件廠商的依賴，保持管控標準化和設備多樣化的平衡。

　　5.提供便捷的教學巡查、教學觀摩功能，幫助督導、各級領導可隨時隨地地了解教學效果，分析教學問題，改進教學模式，讓教學更自然、更順手，更好地開展教學革新。全方位、無感知、即時的教與學過程數據分析，輔助教師、教學管理者做出科學的教學決策，有針對性地優化教學環節和教學內容。

　　6.教室管控集中、統一後，為上層教學應用和資源利用提供了開放的、無差別的底層運行環境，可以支撐持續的教學模式探索及創新。

　　7.基於建成的教室管控平台，可以建設一批有專業化用途的智慧教室、雲機房。

　　可建設麵向某些特定專業方向的學生機房和雲計算教室，采購專業設備和平台係統，提供教師教學，以及學生學習、研究、創業創新使用。

　　同時，在這些專業機房中，可同該領域一流、頂級公司合作，為學生實習、實訓提供項目和機會。

　　“要想富，先修路”，教學基礎環境通路形成，上層教學應用才會互聯互通和逐漸豐富。

　　通過跨多廠商硬件的教室集中管控平台，解決了高校教室信息化的痛點問題，並在教室信息化建設中抓住關鍵環節、打通關鍵通路，使得學校在上層教學應用係統的建設中打下良好基礎。

　　在教室管控平台的基礎上，可以設計和研發後續的課中互動教學係統、課前課後的在線學習平台、集中統一的教學資源平台、綜合多維度的教學分析評估係統等教學核心應用產品，形成深入到教學過程中的、功能覆蓋完整的教學應用係統。

　　本文結合武漢大學“雙一流”建設經驗，站在向師生提供一體化、綜合性、基礎性教學服務的角度，以雲計算、物聯網、人工智能等技術為基礎，協助實現基礎教學服務中涉及的教室集中管控完整性設計。

　　該方案不再受製於某個廠商，而是將多個廠商的多個教學設備通過統一的平台一次性打通，變成一個整體係統，麵向師生提供便捷完整的、一致的、協同一體化的教學基礎環境服務。

　　未來，隨著信息化程度的深化, 需要不斷對方案進行調整和完善。通過持續不斷的建設、改進和優化, 以滿足最新教學管理與服務需要。

　　（本文刊載於《中國教育網絡》雜誌2019年度 高等教育信息化專刊，作者：武漢大學教育技術與教學服務中心 姚中喜 ）

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