基于物联网的开放大学智慧教室设计与研究

摘要：本文将围绕开放大学智慧教室的建设目标与原则进行分析讨论，提出基于物联网开放大学智慧教室的设计路径，以此推动学校的信息化发展，加强多媒体网络与云平台的运用，完善智慧教室模型的构建，确保为学生提供良好的教学环境。

关键词：物联网;信息化发展;开放大学;智慧教室

引言：智慧教室本质上属于智慧型学习环境的物化，是指网络与多媒体融合而成的教学形态，能够借助云计算、智能技术帮助学生更便捷的完成知识获取，促进课堂交流，使教学内容更加人性化，达到推动个性化、开放式学习的目的。为了保障基于物联网开放大学智慧教室的设计质量，首先要对其建设目标与原则进行详细了解。

一、开放大学智慧教室的建设目标与原则

（一）建设目标

第一，要保证远程教学的特征得以充分呈现，开放大学本身是以远程教育作为主要教学手段，接受教学的对象通常为在职工作人员，因此在教学活动中会存在工学矛盾。为了解决此类问题，智慧教室需要实现移动终端接入，帮助学习人员在闲暇时间时也可以主动参与到教学中来;第二，丰富教学应用，强化师生体验，要求智慧教室的功能便捷性得以有效展现，需要确保丰富的系统功能被全面构建，符合视频互动、图文互动等教学要求，帮助师生更好的融入在教学过程中;第三，建立互动平台，要进一步展现协同教学性，不单只是在教学对象层面，还要将教师、各行业专家包含在内，实现不同人员的协同合作;第四，促进资源共享，要对教学资源开展颗粒化管理，为教师提供授课功能，使教学过程可以自动上传与录播[1]。

（二）建设原则

一是先进性原则与实用性原则，在建设智慧教室时要充分掌握开放大学的教育要求，在满足项目易于操作、便于应用的前提下，还要使相应技术能够反映开放大学的信息化水平，确保贴合智慧教室的发展趋势;二是功能的架构性，在构建智慧教室模型的过程中需要利用B/S原则，使应用具有较高的可靠性，同时要考虑日后要进行的应用升级，预先为功能扩充预留优化空间，保证功能添加的便捷性。三是资源共享性原则，智慧教室不单要符合教学运用需求，还要反映教学过程，实现教学工具的共享使用，使资源可以打破空间与时间的束缚，完成建设与共享。四是学习开放性原则，在建设时要将远程教学与智慧教室的结合效果划入到考虑范围内，能够保证多种终端设备的同时接入，要求远程教学与协同学习功能得到有效运行用，拓展教学环境，提高参与学习的开放性，帮助学习人员提高学习效率[2]。

二、基于物联网的开放大学智慧教室的设计路径分析

我国黄荣怀教授站在智慧学习环境的角度将智慧模型进一步划分成了及时互动、资源获取、内容呈现、情感感知等模块，依照不同维度将智慧教室又细化成高清晰、深体验等类型，之后由聂凤华教师对提出的智慧模型完成二次优化，在保证模型包含实时记录、课时管理、网络感知等系统的基础上，为相关教学活动提供了用于应用服务的教师空间以及相应软件设备。随着技术的不断完善与升级，人们对智慧教室的了解程度也在不断提高。要注意的是，智慧教室在建设过程中要充分依照因地制宜的发展原则，开放大学本身与全日制高校不同，属于利用远程教育完成学生教学的院校，因此在建设过程中，不可过分追求功能的全面性，而是要发现远程教育的实际特点，保证教学模式符合开放大学教育需求。而基于物联网的开放大学智慧教室则应充分利用物联网技术，借助智能化接口实现与社会、环境以及用户的连接与沟通，借助应用架构为人们提供智能化工作环境，转变学生的学习方式，其具体构建模型主要由以下四部分组成：

（一）感知层

感知层作为教学环境能够将音响、灯光、主机等物理设备包含在内，并借助传感器完成设备感知，之后将感知信息传遞到无线AP上，借助其路由功能再经过网络层确保信息有效抵达集控中心，依照统一控制原则，实现设备的自动调节。比如灯光亮度大小、空调温度高低以及窗帘高度等。可以完成设备的远程控制，便于操作人员完成监测与管理。而教师大屏与智能终端则主要依靠互动系统完成数据的投屏与分享，确保教学内容完整呈现，帮助教师更加高效的开展一系列教学活动。同时录播主机、麦克风、音响都可以实现教学过程的自动录制，并将相关内容实时传递到管理系统当中。

（二）网络层

网络层是指智慧教室利用无线AP所建立的无线局域网，能够接入多种应用设备，具有网络稳定性较高的特点，可以满足智慧教室对智能终端以及多种传感器装置的需求。当前使用的移动4G网主要是指远程终端应用在智慧教室时所运用的网络，可以借助互动系统完成教学活动的融合，帮助学生与教师能够通过直播在网络平台上直接观看教学状况。由此可看出，将有线网与互联网进行有机结合，能够作为构建智慧教室应用系统、环境设备与平台间的连接与纽带，确保数据交换能够有效实行。

（三）应用层

应用层属于数据处理的核心结构，主要由集控中心、互动系统、数据中心以及视频管理系统组成。其中：集控中心能够对智慧教室内的全部智能设备进行监控与监测，同时还能完成智能设备数据的调整与控制：视频管理系统则主要负责根据实际教学需求与必要对录制画面进行适当调节，确保录制角度合理能够覆盖教学屏幕。并且还能完成亮度、码率的设置，实现画面的自由切换甚至多画面输出，能够保证录制完成的视频可以有效传递到网络平台上，以供操作人员使用，使课程视频具有良好的共享效果：互动系统则是为智慧教室提供交互纽带的重要组成部分，能够帮助学生与教室内的主讲教师进行信息传递与沟通，确保教师大屏与智能终端可以完成数据交互与资源共享。主讲教师也可通过远程桌面进行教学演示与操作，使学生更直观的掌握技术特点，提高参与体验;教学平台主要负责为智慧教室提供直播、点播、资源上传与下载等功能，可以为师生互动提供教学工具，比如投票、测验、签到等。帮助教师更便捷的完成教学工具部署，便于内容共享与数据分析;数据中心，作用在于保护信息安全，通过将教学视频、动态参数进行存储，避免重要信息被不良网络程序攻击。同时数据中心本身可以实现资源的颗粒化管理，使操作人员更容易完成资料的调用与查找。

（四）用户层

智慧教室的构架目的在于为用户提供高质量的教学服务，其中用户主要包括：主讲教师，作为智慧教室使用频率最高的人员，负责开展教学活动;团队教师，主要指不同领域的行业专家以及技术人员，负责帮助主讲教师对知识内容进行详细讲解，同时也要协助主讲教师确保远程教学的顺利进行;学生，即是智慧教室的参与人员，作为课堂学习主体无论是线上人员还是线下人员都可以借助智能轴端设备完成知识获取;其他人员，则是指智慧教室的巡视人员，负责监督教学开展状况。

结论：综上所述，通过对开放大学智慧教室的建设目标与原则进行分析讨论，提出基于物联网开放大学智慧教室的设计路径，以此推动智慧教室的普及与运用，帮助院校结合自身实际情况，丰富教学内容、分享教学资源、加强大数据的挖掘与研究。使教师的主观能动性得以进一步提升，达到优化智慧教室能效的目的。

参考文献：

[1]翟小铭，孙伟，郭玉英.智慧教室：应用现状及其影响研究——基于高中物理学科学习的跟踪研究[J].中国电化教育，2019（09）：121-127.

[2]王晓晨，江绍祥，黄荣怀.面向智慧教室的中小学课堂互动观察工具研究[J].电化教育研究，2019，36（09）：49-53.

项目基金：2020年度柳州工学院教学改革研究和实践项目立项课题《基于人力资源5P模型的应用型大学“双师型”教师培育体系研究》（项目编号：2020JGCZ001）

作者简介：作者一姓名：韦家见;性别：男;出生年月：1985.10;籍贯（具体到市）：广西横县，民族;壮族，最高学历：本科;目前职称：助理工程师;研究方向：教育教学管理。