智慧教室建設(shè)

發(fā)布日期：2019-12-07　瀏覽次數(shù)：

智慧教室是數(shù)字教室和未來教室的一種形式。智慧教室是一種新型的教育形式，有別于傳統(tǒng)授聽課方式;課前學(xué)生提前預(yù)習(xí)，課中學(xué)習(xí)分組討論，隨時(shí)測(cè)試，教師能快速掌握每位學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo);

智慧教室運(yùn)用現(xiàn)代化手段切入整個(gè)教學(xué)過程，讓課堂變得簡(jiǎn)單、高效、智能、有助于開發(fā)學(xué)生自主思考與學(xué)習(xí)能力。

背景:在學(xué)校，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生接受系統(tǒng)教育最重要的一環(huán)，做好教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)，是掌握好教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，提高教學(xué)水平的關(guān)鍵。現(xiàn)行的教學(xué)過程中，傳統(tǒng)的簽到環(huán)節(jié)、疑問確認(rèn)環(huán)節(jié)、提問互動(dòng)環(huán)節(jié)、課堂小測(cè)試環(huán)節(jié)存在諸多問題。簽到過程中，使用紙張簽到，效率低且存在代簽現(xiàn)象，結(jié)果不便于教師統(tǒng)計(jì);提問互動(dòng)環(huán)節(jié)和課堂小測(cè)試的環(huán)節(jié)中，教師給出簡(jiǎn)單選擇后，學(xué)生舉手或者口頭回答，不能獲得準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，教師只能根據(jù)大體情況來判斷是否進(jìn)行教學(xué)，沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，更不能考慮后期的數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作。傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的需要，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集智慧教學(xué)、人員考勤、資產(chǎn)管理、環(huán)境智慧調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制于一體的新型現(xiàn)代化智慧教室系統(tǒng)在逐步的推廣運(yùn)用。智慧教室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來了新的機(jī)遇。

用途:智慧教室設(shè)備能夠體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)層次(應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層)，運(yùn)用傳感器、射頻識(shí)別(RFID)等技術(shù)，使信息傳感設(shè)備實(shí)時(shí)感知任何需要的信息，按照約定的協(xié)議，通過可能的網(wǎng)絡(luò)(如基于WIFI的無線局域網(wǎng)、移動(dòng)通信、電信網(wǎng)等)接入方式，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智慧化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理。同時(shí)，智慧教室還能滿足學(xué)校物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)專業(yè)開設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論、傳感器原理及應(yīng)用、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用、RFID技術(shù)及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)工程及應(yīng)用、物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)與中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要，并為學(xué)生或教師的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目開發(fā)提供平臺(tái)。

使學(xué)生通過智慧教室實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能掌握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)理論、物理信息系統(tǒng)標(biāo)識(shí)與感知、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)和數(shù)據(jù)分析與信息處理技術(shù)等知識(shí)，具備通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等信息領(lǐng)域?qū)拸V專業(yè)知識(shí)，具備一定的工程應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)、實(shí)踐能力和科學(xué)研究能力。

建設(shè):智慧教室建設(shè)可以用光載無線交換機(jī)構(gòu)建WiFi無線局域網(wǎng)，覆蓋智慧教室，加上教室的有線網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)路由器，從而建立融合有線網(wǎng)絡(luò)、無線局域網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵部分--網(wǎng)絡(luò)層，各種傳感器件通過標(biāo)準(zhǔn)模塊WiFi設(shè)備服務(wù)器(串口通信RS232轉(zhuǎn)WiFi無線網(wǎng)絡(luò))無線接入物聯(lián)網(wǎng)工程信息平臺(tái)，構(gòu)成全面涵蓋物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次的一個(gè)統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。同時(shí)，其它內(nèi)置WiFi模塊的各種手持設(shè)備(筆記本電腦、手機(jī)等)也能無線接入該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，成為物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一部分;師生教學(xué)、科研實(shí)踐開發(fā)的其它感知模塊，通過與標(biāo)準(zhǔn)的WiFi設(shè)備服務(wù)器連接，也能輕易接入該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成測(cè)試、驗(yàn)證。

系統(tǒng):智慧教室基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那就可以搭建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，既可以用于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究，也方便教師開展科學(xué)研究?？梢酝ㄟ^智慧教室里面的人員考勤系統(tǒng)來判斷教室內(nèi)是否有人員，如果教室內(nèi)無人，則教室內(nèi)所有系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài);反之，則處于工作狀態(tài)。

智慧教室主要包括以下九個(gè)系統(tǒng):

1、教學(xué)系統(tǒng)

教學(xué)系統(tǒng)由內(nèi)置電子白板功能的觸控投影機(jī)一體機(jī)、功放、音箱、無線麥克、拾音器、問答器和配套控制軟件構(gòu)成。使用內(nèi)置電子白板功能的觸控投影機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板教學(xué)，實(shí)現(xiàn)無塵教學(xué)，保護(hù)師生的健康，可在投影畫面上可以操作電腦，在每個(gè)桌位上配置問答器，實(shí)現(xiàn)師生交互式課堂教學(xué)。

2、LED顯示系統(tǒng)

廣角LED顯示系統(tǒng)由LED面板拼接而成，安裝在教室黑板頂部，用于顯示正在上課的課程名稱、專業(yè)班級(jí)、任課教師、到課率、和教室內(nèi)各傳感器采集的環(huán)境數(shù)據(jù)(室內(nèi)溫濕度、光照度、二氧化碳濃度等)。

3、人員考勤系統(tǒng)

人員考勤系統(tǒng)由RFID考勤機(jī)、考勤卡和配套控制軟件構(gòu)成。在教室前后門各安裝一個(gè)RFID考勤機(jī)，采用RFID標(biāo)簽(校園一卡通)對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，對(duì)進(jìn)入教室的人員進(jìn)行身份識(shí)別，對(duì)合法用戶進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，對(duì)非法用戶進(jìn)行告警。同時(shí)可通過WiFi無線覆蓋，在遠(yuǎn)程對(duì)考勤情況的監(jiān)控，統(tǒng)計(jì)以及存檔打印等。

4、資產(chǎn)管理系統(tǒng)

資產(chǎn)管理系統(tǒng)由特高頻RFID讀卡器、紙質(zhì)標(biāo)簽、抗金屬標(biāo)簽和配套控制軟件構(gòu)成。

在教室前后門各安裝一個(gè)特高頻讀卡器，對(duì)教室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備等資產(chǎn)(貼有RFID標(biāo)簽，標(biāo)簽上存儲(chǔ)有設(shè)備的詳細(xì)信息)進(jìn)行出入教室的監(jiān)控與管理，對(duì)未授權(quán)用戶把教室內(nèi)資產(chǎn)帶出教室進(jìn)行告警，方便設(shè)備管理人員對(duì)教室設(shè)備的統(tǒng)一管理。

5、燈光控制系統(tǒng)

燈光控制系統(tǒng)由燈光控制器、光照傳感器、人體傳感器、窗簾控制系統(tǒng)和配套控制軟件構(gòu)成。首先通過人體傳感器來判斷教室內(nèi)對(duì)應(yīng)位置是否有人，此位置無人，則燈光控制系統(tǒng)及窗簾控制系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài);反之，處于工作狀態(tài)。

6、空調(diào)控制系統(tǒng)

空調(diào)控制系統(tǒng)由中央空調(diào)電源控制器、溫濕度傳感器和配套控制軟件構(gòu)成。通過溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度，通過分析數(shù)據(jù)，根據(jù)軟件預(yù)設(shè)值，當(dāng)室內(nèi)溫濕度高于最高門限值時(shí)自動(dòng)開啟空調(diào)。當(dāng)室內(nèi)溫濕度低于最底門限值時(shí)自動(dòng)關(guān)閉空調(diào)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的自動(dòng)控制。

7、門窗監(jiān)視系統(tǒng)

門窗監(jiān)視系統(tǒng)由窗戶門磁模塊及配套軟件組成。窗戶門磁模塊用于檢測(cè)門和窗戶的開關(guān)狀態(tài)，并將狀態(tài)信息及時(shí)上傳至服務(wù)器。同時(shí)設(shè)置敏感時(shí)段，實(shí)施對(duì)窗戶的自動(dòng)監(jiān)視和報(bào)警。

8、通風(fēng)換氣系統(tǒng)

通風(fēng)換氣系統(tǒng)由抽風(fēng)機(jī)、CO2傳感器和配套監(jiān)控軟件構(gòu)成。通過CO2傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)的CO2濃度，通過分析數(shù)據(jù)，根據(jù)軟件預(yù)設(shè)值，當(dāng)室內(nèi)CO2濃度高于軟件門限值時(shí)自動(dòng)開啟抽風(fēng)機(jī)來進(jìn)行換氣，通過補(bǔ)充室外空氣來降低室內(nèi)CO2的濃度。

9、視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)由WiFi無線攝像頭和配套監(jiān)控軟件構(gòu)成。視頻監(jiān)控可為安防系統(tǒng)、資產(chǎn)出入庫、人員出入情況提供查詢依據(jù)。在教室前后門口各安裝一個(gè)WiFi無線攝像頭監(jiān)控人員出入和資產(chǎn)的出入庫情況，在教室內(nèi)安裝一個(gè)WiFi無線攝像頭監(jiān)控教室內(nèi)部實(shí)時(shí)情況，所采集的影像經(jīng)由遠(yuǎn)端射頻單元傳送至終端管理電腦，提供實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目:智慧教室既已搭建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，那學(xué)生在里面學(xué)習(xí)相關(guān)課程也可以方便進(jìn)行一些列實(shí)驗(yàn)課程:

1、人員考勤系統(tǒng)

高頻RFID應(yīng)用實(shí)驗(yàn);人員考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

2、資產(chǎn)管理系統(tǒng)

特高頻RFID應(yīng)用實(shí)驗(yàn);貨物盤點(diǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

3、智慧照明系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)智慧燈光控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn);物聯(lián)網(wǎng)智慧燈光控制系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)。

4、視頻監(jiān)控系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控應(yīng)用實(shí)訓(xùn);物聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)。

5、空調(diào)控制系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)室空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn);物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)控制系統(tǒng)開發(fā)實(shí)訓(xùn)。

6、嵌入式實(shí)驗(yàn)