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摘 要：通过对国内外智慧教室的理论研究和技术实践现状进行总结与分析，提出建设远程直播互动智慧教室来解决高校围墙渐行渐远、教学资源不均衡等问题。介绍了哈尔滨职业技术学院建设远程直播互动智慧教室的具体功能以及技术要求，可以实现跨校区、跨地域直播互动、直播收视、校内教学翻转、抬头率统计分析、人脸识别无感知签到、小组讨论手机无线投屏等智能化功能。
关键词：高校；智慧教室；远程直播互动
基金项目：黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年备案课题“高职院校教师队伍内部质量保证体系构建的研究与实践”（ZJC1319014）
教育信息化是教育理念和教学模式的深刻变革，是促进教育公平、提高教育质量的有效手段。教育部印发的《高等学校人工智能创新行动计划》（教技〔2018〕3号）中指出，要加快人工智能在教育领域的创新应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新、教学方法的改革、教育治理能力的提升。传统的多媒体教室、录播教室、会议系统及教学管理系统已不能满足现有的课堂教学模式改革和教学管理工作需求，严重制约了教学质量提高，因此，构建智慧教室是改善教学环境、提高课堂教学质量的必然选择的途径。如何营造更加丰富、有趣、便捷、高效的教室学习环境，成为各高校关注的热点问题之一。
1 智慧教室建设的研究现状
智慧教室主要是利用物联网技术将传统网络化教室、多媒体教室进一步升级，是智慧技术与现代教学思想结合的必然产物，智慧教室的诞生基本经历了传统教室—电子教室—多媒体教室—数字教室—智慧教室的演变过程[1]。相比于传统网络化教室与多媒体教室，智慧教室主要实现了教材多媒体化、资源共享化、教学多样化、学习个性化、活动协作化、网络泛在化。
“智慧教室”概念最早诞生于1988年，是由RESCIGNO R C[2]提出的“Smart Classroom”概念，但是早期的研究主要集中在技术、硬件设备等问题，后来随着教育不断发展和改革，对智慧教室的种类和功能的研究不断深入。目前，国外关于智慧教室的研究主要关注的是智慧教室学习环境建设、功能需求建设、创新教学模式及效果测评等方面内容，例如美国北卡罗来纳州立大学通过虚拟仿真技术构建的学习空间，引导学生进行协作式和体验式学习，效果明显优于传统教室[3]。国内关于智慧教室的研究近几年发展也比较迅速，对智慧教室学习环境（包括物理环境和虚拟环境）建设更加关注，而且十分重视教学过程的交互行为，不断探索数据互通和资源共享技术。程敏[4]提出了包括基础设施、网络通信、服务、教学环境应用和终端交互5个层面的智慧教室模型；孙进康等[5]根据不同的课堂教学需要，阐述了讲授辅导型、互动协作型、探究研讨型3种类型的智慧教室。
2 远程直播互动智慧教室建设意义
随着教育部《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》以及《关于推进高等教育学分认定和转换工作的意见》的下发，高校之间的壁垒逐渐被打破，跨校的课程共享得以实现。在这种形势下，各高校进行教育教学改革压力巨大，优质课程资源严重缺乏、学习环境不足，学生没有更多选择权；部分课程内容比较老旧，教学方法相对落后，学生也几乎没有学习的兴趣，教学效果甚是不佳。此外，还有部分年轻教师教学业务能力相对较弱等若干问题。
建设远程直播互动智慧教室对于高校在推进教育信息化、提高教育教学质量、产学融合等方面具有重要意义。具体体现在以下几个方面：
（1）完善硬件设施，注重人才培养，使学生掌握理论知识的基础上缓解学校多校区办学、课程资源、教室资源、教学方法改革、教学管理等多重压力，促进教育教学改革，提升教学质量，以培养更多的高级专业人才，更好地为企业和社会服务。
（2）彰显办学特色，吸引高层次人才，整合我校优质教学资源，促进各校区教学资源均衡发展，可以让更多的学生享受到优质的课程，激励学生学习的兴趣，加强课堂互动，并有效破除专业发展的师资瓶颈。
（3）利用教室辅助打造教学翻转金课，冲击国家级精品在线开放课程等。
3 远程直播互动智慧教室案例
为了促进人工智能在教育领域的创新应用，哈尔滨职业技术学院建设了远程直播互动智慧教室，如图1所示。
远程直播互动智慧教室建设的设备明细如表1所示。
4 远程直播互动智慧教室具体功能
（1）精品录播功能：通过两台广播级4K摄像机以及1路 4K课件信号全超清录制，4K画面无损传输，支持包括4K、1080P、720P多种录制分辨率的任意码率设置，同时提供视频容灾策略，当意外中断发生时，确保录制成果。（2）跨校直播互动功能：实现了跨地域、跨校区、实时直播、互动、收视功能，支持移动端、电脑端、网页端收视直播。（3）无线分享功能：无线支持PC和移动设备同时投屏演示、同屏显示，支持按键切换两画面，无需通过软件选择方式切换。（4）多屏互动功能：交互显示系统支持双向触控互动特性，满足课堂的各方面使用，生动地展示了教学成果，拉近了老师和学生间的距离，兼具教学、学术报告、会议、综合性研讨、演示交流及远程教学等功能，操作简单，功能实用，效果良好，提升了教与学的效率。（5）移动直播收视互动学习功能：学生可以通过电脑、手机移动终端观看直播，同时还支持文字互动以及弹幕等互动学习功能。（6）无感签到功能：利用人脸识别辅助系统，实现无感签到。系统提供的人脸识别签到功能将签到转变为无感秒级签到，自动化统计数据，可快速单人或多人签到，并将人员进行分类统计。（7）课堂行为分析功能：提供课堂行为分析功能，可定时对抬头、睡觉、低头、起立、举手等行为统计，并对学生在整堂课上的状态进行分析，自动生成可视化数据。（8）中央控制系统功能：采用联想TB-X804F中控平板进行智能化控制，协同控制计算机、投影机、电动屏幕、数字展台等音视频设备，接入物联感知系统，支持教室温湿度、光亮照度、人体感应、空气质量、电器、窗帘等进行智能联动。
5 结语
智慧教室的建设不仅需要有先进的技术、完善的装备、智能化的系統，还要融入学校的教育理念、教学模式以及教学资源等因素，从而为实现教育信息化打造有利条件。远程直播互动智慧教室的建设可以良好地解决高校围墙渐行渐远、教学资源不均衡等问题。智慧教室的建设核心在于如何智慧支持教学活动的开展，这样才能最大限度地提高智慧教室的建设价值。
[参考文献]
[1] 张凯，杨再明.智慧教室的构建与应用研究—以中国矿业大学为例[J].现代教育技术，2018（28）：81-85.
[2] RESCIGNO R C.Practical implementation of educational technology.The GTE/GTEL smart-classroom.The hueneme school district experience[C].Moscow：paper presented at the US/USSR Joint Conference on Computers，Education，and Children，USSR，1988.
[3] RAMADAN R，HAGRAS H，NAWITO M，et al.The intelligent classroom：towards an educational ambient intelligence testbed[C].IEEE.Intelligent Environments（IE），2010 Sixth International Conference，2010.
[4] 程敏.智慧教室的设计与构建[J].实验室研究与探索，2015（34）：248-252.
[5] 孙进康，张学平，赵剑.智慧教室建设与应用思考[J].大学教育，2019（4）：25-27.
关键词：高校；智慧教室；远程直播互动
基金项目：黑龙江省教育科学“十三五”规划2019年备案课题“高职院校教师队伍内部质量保证体系构建的研究与实践”（ZJC1319014）
教育信息化是教育理念和教学模式的深刻变革，是促进教育公平、提高教育质量的有效手段。教育部印发的《高等学校人工智能创新行动计划》（教技〔2018〕3号）中指出，要加快人工智能在教育领域的创新应用，利用智能技术支撑人才培养模式的创新、教学方法的改革、教育治理能力的提升。传统的多媒体教室、录播教室、会议系统及教学管理系统已不能满足现有的课堂教学模式改革和教学管理工作需求，严重制约了教学质量提高，因此，构建智慧教室是改善教学环境、提高课堂教学质量的必然选择的途径。如何营造更加丰富、有趣、便捷、高效的教室学习环境，成为各高校关注的热点问题之一。
1 智慧教室建设的研究现状
智慧教室主要是利用物联网技术将传统网络化教室、多媒体教室进一步升级，是智慧技术与现代教学思想结合的必然产物，智慧教室的诞生基本经历了传统教室—电子教室—多媒体教室—数字教室—智慧教室的演变过程[1]。相比于传统网络化教室与多媒体教室，智慧教室主要实现了教材多媒体化、资源共享化、教学多样化、学习个性化、活动协作化、网络泛在化。
“智慧教室”概念最早诞生于1988年，是由RESCIGNO R C[2]提出的“Smart Classroom”概念，但是早期的研究主要集中在技术、硬件设备等问题，后来随着教育不断发展和改革，对智慧教室的种类和功能的研究不断深入。目前，国外关于智慧教室的研究主要关注的是智慧教室学习环境建设、功能需求建设、创新教学模式及效果测评等方面内容，例如美国北卡罗来纳州立大学通过虚拟仿真技术构建的学习空间，引导学生进行协作式和体验式学习，效果明显优于传统教室[3]。国内关于智慧教室的研究近几年发展也比较迅速，对智慧教室学习环境（包括物理环境和虚拟环境）建设更加关注，而且十分重视教学过程的交互行为，不断探索数据互通和资源共享技术。程敏[4]提出了包括基础设施、网络通信、服务、教学环境应用和终端交互5个层面的智慧教室模型；孙进康等[5]根据不同的课堂教学需要，阐述了讲授辅导型、互动协作型、探究研讨型3种类型的智慧教室。
2 远程直播互动智慧教室建设意义
随着教育部《关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》以及《关于推进高等教育学分认定和转换工作的意见》的下发，高校之间的壁垒逐渐被打破，跨校的课程共享得以实现。在这种形势下，各高校进行教育教学改革压力巨大，优质课程资源严重缺乏、学习环境不足，学生没有更多选择权；部分课程内容比较老旧，教学方法相对落后，学生也几乎没有学习的兴趣，教学效果甚是不佳。此外，还有部分年轻教师教学业务能力相对较弱等若干问题。
建设远程直播互动智慧教室对于高校在推进教育信息化、提高教育教学质量、产学融合等方面具有重要意义。具体体现在以下几个方面：
（1）完善硬件设施，注重人才培养，使学生掌握理论知识的基础上缓解学校多校区办学、课程资源、教室资源、教学方法改革、教学管理等多重压力，促进教育教学改革，提升教学质量，以培养更多的高级专业人才，更好地为企业和社会服务。
（2）彰显办学特色，吸引高层次人才，整合我校优质教学资源，促进各校区教学资源均衡发展，可以让更多的学生享受到优质的课程，激励学生学习的兴趣，加强课堂互动，并有效破除专业发展的师资瓶颈。
（3）利用教室辅助打造教学翻转金课，冲击国家级精品在线开放课程等。
3 远程直播互动智慧教室案例
为了促进人工智能在教育领域的创新应用，哈尔滨职业技术学院建设了远程直播互动智慧教室，如图1所示。
远程直播互动智慧教室建设的设备明细如表1所示。
4 远程直播互动智慧教室具体功能
（1）精品录播功能：通过两台广播级4K摄像机以及1路 4K课件信号全超清录制，4K画面无损传输，支持包括4K、1080P、720P多种录制分辨率的任意码率设置，同时提供视频容灾策略，当意外中断发生时，确保录制成果。（2）跨校直播互动功能：实现了跨地域、跨校区、实时直播、互动、收视功能，支持移动端、电脑端、网页端收视直播。（3）无线分享功能：无线支持PC和移动设备同时投屏演示、同屏显示，支持按键切换两画面，无需通过软件选择方式切换。（4）多屏互动功能：交互显示系统支持双向触控互动特性，满足课堂的各方面使用，生动地展示了教学成果，拉近了老师和学生间的距离，兼具教学、学术报告、会议、综合性研讨、演示交流及远程教学等功能，操作简单，功能实用，效果良好，提升了教与学的效率。（5）移动直播收视互动学习功能：学生可以通过电脑、手机移动终端观看直播，同时还支持文字互动以及弹幕等互动学习功能。（6）无感签到功能：利用人脸识别辅助系统，实现无感签到。系统提供的人脸识别签到功能将签到转变为无感秒级签到，自动化统计数据，可快速单人或多人签到，并将人员进行分类统计。（7）课堂行为分析功能：提供课堂行为分析功能，可定时对抬头、睡觉、低头、起立、举手等行为统计，并对学生在整堂课上的状态进行分析，自动生成可视化数据。（8）中央控制系统功能：采用联想TB-X804F中控平板进行智能化控制，协同控制计算机、投影机、电动屏幕、数字展台等音视频设备，接入物联感知系统，支持教室温湿度、光亮照度、人体感应、空气质量、电器、窗帘等进行智能联动。
5 结语
智慧教室的建设不仅需要有先进的技术、完善的装备、智能化的系統，还要融入学校的教育理念、教学模式以及教学资源等因素，从而为实现教育信息化打造有利条件。远程直播互动智慧教室的建设可以良好地解决高校围墙渐行渐远、教学资源不均衡等问题。智慧教室的建设核心在于如何智慧支持教学活动的开展，这样才能最大限度地提高智慧教室的建设价值。
[参考文献]
[1] 张凯，杨再明.智慧教室的构建与应用研究—以中国矿业大学为例[J].现代教育技术，2018（28）：81-85.
[2] RESCIGNO R C.Practical implementation of educational technology.The GTE/GTEL smart-classroom.The hueneme school district experience[C].Moscow：paper presented at the US/USSR Joint Conference on Computers，Education，and Children，USSR，1988.
[3] RAMADAN R，HAGRAS H，NAWITO M，et al.The intelligent classroom：towards an educational ambient intelligence testbed[C].IEEE.Intelligent Environments（IE），2010 Sixth International Conference，2010.
[4] 程敏.智慧教室的设计与构建[J].实验室研究与探索，2015（34）：248-252.
[5] 孙进康，张学平，赵剑.智慧教室建设与应用思考[J].大学教育，2019（4）：25-27.