新型智慧教室的使用以及排课问题研究

任文轩 陈筱姁

摘要：智慧教室已經由概念进入现实，并在今后将会逐渐替代现在的网络多媒体教室成为高校中最主要的教学场所。而智慧教室的特点之一就是其功能的多样性和复杂性，该文将逐一分析智慧教室的各个功能，分析智慧教室在实际运用中所产生的问题，并讨论教学管理人员如何将其准确分配至需要某类特殊教室的教师那里。最后该文对智慧教室中现存的问题进行了分析，并对其未来的发展做出了展望。

关键词：智慧教室；翻转教学；排课问题

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）28-0160-03

Research on the Use of New Smart classroom and Timetabling Problem

REN Wen-xuan1， CHEN Xiao-xu2

（Office of Academic Affairs， Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316000， China； 2. Foreign Languages School， Zhejiang Ocean University， Zhoushan 316000， China）

Abstract： The smart classroom has come into reality from the concept. And in the future， it will gradually replace the current network multimedia classroom， and become the most important teaching place in universities. One of the characteristics of smart classroom is the diversity and complexity of its functions .This article will analyze the functions of the intelligent classroom one by one. Analyze the problems arising from the practical use of smart classroom ，and discuss how to assign it accurately to teachers who need some special classrooms. Finally， this paper analyzes the existing problems of intelligence in the classroom， and prospects for its future development.

Key words： Smart Classroom；Flipping Teaching； Course Arrangement Problem

曾几何时，我们的大学教室里基本上都是老师站在讲台上侃侃而谈，众多学生整齐划一的面朝讲台，端坐在课桌后奋笔疾书。而现在的高校中大多数老师没有电脑甚至没有网络都将无法进行自己的课程，而学生们也不再做笔记，直接下课后从网上下载教师的PPT即可。 而且现在的教学则更加强调学习的自主化和个性化，强调教学方式的多样性，因此各种带有交互白板技术，学习分析技术，智能环境控制技术，多屏显示技术，富媒体技术等等的现代化智慧教室开始不断地出现在高校中。[1]

1 智慧教室的概念以及其特征

虽然现在的智慧教室带有各种不同的功能但其中的一点是相同的，那就是他们都更加重视在教学环境中的学生与学生之间的互动，进而不断地激发学生的学习兴趣以及他们的自主学习能力。因此智慧教室在教学环境的布局上发生了很大的变化，在配置中通常是采用丰富多彩的配色和自由拼接的桌椅，如图1所示。而在此类教室的实际教学中，教学方式上也更加支持开放式、情境式、探究式教学，鼓励在教学过程中产生学生之间的小组互动讨论，并且通过多屏显示技术以及移动端投屏加强教师与学生之间以及学生和学生之间的实时交流与反馈。

智慧教室的出现，让大家对教学技术支持上的需求由原先的单一设备转向整体的教学环境中来，其是对于教师的一种技术上的帮助，同时也是对教师教学方法的一个挑战。而对于现代教育技术中心的教育技术工作人员则提出了更大的技术要求，如果还是将自己定位在单纯的技术维护人员的位置上，将很难适应这一系列新技术所带来的挑战。同时在安排教室进行排课的时候就必须要考虑新型的智慧教室是否是适合教师所授课程的场所，并要以此为依据来进行课程安排。另外学校教务部门也以为机会推行教改，让采用翻转教学或spooc方式进行授课的教师在智慧教室上课，以方便教师可以更好地将自己的教改成果运用到教学实践上面去。

2 智慧教室主要功能及技术

虽然现在的智慧教室多种多样，但总体来说其都应该包含有如下几个功能：

2.1 智慧教室具有智能物联网技术

物联网的定义是：通过红外感应器、射频识别、激光扫描器等等信息传感设备，按约定的协议，把现实生活中的物品与信息网络进行连接起来从而可以发生通信和信息交换，进而实现智能化管理和运用的一种网络。物联网就是“实物与实物通过Internet互相连接起来的网络”。他有两层含义：首先，其核心和基础仍是互联网，是互联网的延伸和拓展；其次，其终端连接的是具体的物品，并且让物品与物品之间可以产生交互信息，也就是物物相连相通。[2][3]

在具体的智慧教室中所表现出来的就是将教室中的所有设备连接进入互联网络之中。也就是说不仅是电脑，投影，音响功放，幕布等教学设备，就连教室灯光，门禁乃至窗帘，空调等均要通过全高清智能录播网络中控来进行统一控制并联入物联网。如图3所示：

这样虽然提升了教室的成本，但是可以提升教學环境的体验感，让学生可以在更加舒适惬意的教学环境中学习，从而大大地提高教师的上课效率，而设备管理人员则可以通过后面的平台来掌握教室设备的使用情况。并而可以利用后台的大数据来分析总结智慧教室经常出现的某些故障问题从而改善设备，做到提前预防，尽量在故障问题尚未出现时排查掉，改善教师们的教学体验。如图4所示：

2.2 智慧教室具有互动讨论功能

自由拼接多种配色并且可以任意移动的桌椅是智慧教室与传统教室最根本的区别，当然要实现开放式的互动讨论功能，仅凭可以自由移动的桌椅是远远不够的，还需要配有投屏互动功能。一间可供48人上课的小型智慧教室通常会配备有 6个投屏设备，而这些无线投屏设备均能够连接PC以及各种系统的安卓智能手机和苹果手机等移动终端。这样在班级授课时，一个班的同学就可以根据自己的需要分成六组，并且将自己小组最终的结果发送到无线投屏上面，并且可以通过无线投屏将结果返送给教师以及供其他小组的同学观看，从而解决分组讨论式教学在普通多媒体教室中所无法解决的结果共享问题。

当然这种无线投屏也可以转换成交互式电子白板，可以让分组讨论的学生将自己所在组的结论以手写的方式展现在白板上面。在此期间教师可以通过控制讲台旁边的按钮来调动各个投屏之间的信息，用来展示给全班同学观看。也可以通过控制台上的广播功能将画面全部发送到各个小组的投屏上面，使同学可以更清晰地看到教师想让他们看到的课件和操作。如图5所示：

2.3智能跟踪式录播功能

在上课时教师通过刷自己的教工卡即可打开智慧教室内的全部设备，并可以通过操作控制面板上的录制功能来对自己的课程进行摄录并保存至自己的账户上面并发布到后台的学习平台。这种带有全自动录播的设备在以往通常是出现在学校现代教育技术中心的录播教室里面，其是在大批量的录制精品课程公开课时才用到的。[4]

而现在的智慧教室在配备有这一功能后亦可以承担起学校内精品课程录制的任务，其录制方式可以分成如下三类：

第一类，中央控制网络远程录播，即通过后台现代教育技术管理人员来操纵智慧教室中的摄像头进行摄录，操作人员既可以在多个摄像头之间进行切换亦可以进行摄像头和电脑屏幕之间的切换，然后将录制下来的视频手动传送至相应的网络平台上。

第二类，智慧教室自动录播，教师在上课时直接自行按下智慧教室内的录制按钮，智慧教室将自动按照设定的跟踪和导播策略，对教师和其授课课件进行跟踪录制和自动导播，并将录制下来的视频自动上传到网上，该教师账户下面，并自动以当前的录制时间来进行命名。

第三类，教师自行录制。教师在按下智慧教室的录制按钮后，取消智慧教室所设定的自动导播功能，这样教师就可以选择以纯录屏或者是纯摄像头镜头的方式来进行录课，或者是将两路信号全部录制下来，放到网络后台，随后自己下载并制作视频后期剪辑。

3 如何管理和排课使用智慧教室

智慧教室比普通多媒体教室增加了不少功能，但其本质仍然是作为普通的授课教室，并不是某些面向特定专业需要，并实现特定功能的专业实验室，因此我们可以认为智慧教室是新一代的网络多媒体教室，是要面向全校各个专业教师的通用教室。

目前，在后期技术管理上面普通的多媒体教室主要问题出现在硬件上面比较多比如电脑故障，投影仪故障，幕布故障或音响话筒故障。而智慧教室目前出现的问题比较多的反映在录播设备使用，投屏设备使用，以及智慧教室互动软件使用上面，设备操作和软件使用方面的问题多一些。可以说智慧教室在实际运用中是比较稳定和成熟的，从使用教师的反馈上面来看也并没有太多的问题，应该说是可以作为一款新型的教室来大范围推广使用的。

在进行智慧教室排课时我们需要做如下考虑：首先，智慧教室的排课问题实际上是一个资源分配的问题，其本质就是要在满足一定的前提下，将教学资源分配给各个需要其的教师[5]。换句话说就是将有授课任务并参与教改项目的教师、有意使用智慧教室的教师、智慧教室、班级、教学课程安排在一周内不发生任何冲突的授课时间段里。这就需要我们在排课使用时要充分考虑智慧教室排课时的软性约束条件。

所谓软性约束条件是指在排课过程中需要尽量满足，但是无法满足时亦可以接受的条件，虽然不是一定要满足的，但却是衡量排课优劣的重要条件。比如：（1）同一门课程的授课时间不宜安排过密，应进行间断而不要连排。（2）要尽量将人文类课程与自然科学类学科交叉安排；理论课与实践课交叉安排；（3）将课程尽量安排在授课效果比较好的授课时段内，如上午一二，三四节和下午六七节，这样的授课时段内，等等。[6]

而考虑智慧教室的使用时，还要对授课教师进行赋权，将参与教改项目的教师赋权为最高级，有意尝试使用智慧教室的教师赋权为中级，并在此基础上尽量排入尽可能多的课程，以使得更多的教师可以接触到我们新一代的多媒体智慧教室，提高设备的使用率。

4 总结

智慧教室作为新一代的网络多媒体教室出现，其功能足以替代目前的多媒体教室，而多样化，可自由设计的教室环境安排，又为翻转课堂和小组讨论式学习提供了完善的硬件场所，这是其优点所在。然而智慧教室的定位还是在通用教学上面，其功能设定均是为了满足绝大多数课程而设计的，并没有针对某一专业或某一课程的特殊设备，其空间布局也没有某一类专业的学习特色。

因此智慧教室的下一步发展将是会诞生出新的针对某些专业，乃至某些课程而规划建造的学院式教室。未来的教学将更加强调教学生态环境的设计，比如经管类学生和机械制造类的学生，其在上课时，如果能够处在一个跟专业更加适配的教学环境中，将更好地提升教学质量和教学效率。同样各个二级学院在运用自己的教室时就将拥有更加强大的支配权，不必连借个教室都要通过教务部门，以提升学校的管理效率并节省各位教师的时间。

参考文献：

[1]李康康，赵鑫硕，陈琳. 我国智慧教室的现状及发展[J]. 现代教育技术，2016（7）：25-30.

[2]严萍，张兴敢，柏业超，杜仲林. 基于物联网技术的智能家居系统[J]. 南京大学学报（自然科学），2012（1）：27-31.

[3]朱洪波，杨龙祥，于全.物联网的技术细想与应用策略研究[J].通信学报，2010，31（11）：2-9.

[4] 黄了非，韦军，郭淑华，王培培. 精品视频公开课录播模式分析与比较研究[J]. 实验技术与管理，2014（8）：185-199.

[5]Pillay N，Banzhaf W. A study of heuristic combinations for hyper-heuristic systems for the incapacitated examination timetabling problem[J].European Journal of Operational Research ，2009，197（2）：481-491.

[6] 任文轩， 王德东. 基于遗传算法的高校多媒体教室排课问题探索.[J].微型机与应用，2014（9）：5-9.

【通联编辑：王力】