智慧教室方案范例6篇

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智慧教室方案

智慧教室方案范文1

校园信息化建设正处于数字校园向智慧校园的转型期,我们期望通过智慧校园的建设,探索信息技术与学校教育教学深度融合的发展道路,脚踏实地,开拓创新,建设新型“智慧e校园”。

打造智慧e校园综合平台

自2012年开始的学校数字化一期的软件建设,主要包括统一身份集成、数据共享与交换、应用融合、公共通讯、智能流程、硬件集群的一体化数字化校园平台,称之为“智慧e校园综合平台”。该平台以“创新、融合、开放”为支点的信息化集成方案,包含统一身份认证平台、数据共享中心平台、个人门户(统一信息)平台;集合了教学教务、办公OA管理平台等功能。2013年又深化应用,在完善原有数字化校园整体架构基础上,并新建满足各部门管理需要的各类应用系统,包括网络选修课管理平台、教师发展档案管理平台、招生管理平台、资产管理平台、德育管理平台。为了使学生的个性成长、教师的个性发展得到充分的尊重与展现,学校为每一个学生建立个性化学业成长档案,为每一位教师建立个性化的专业发展档案,并通过网络个人空间,实现共建共享,真正实现了因材施教。

逐步构建“智慧e校园教学云服务平台”,积极借鉴国内外“网络公开课”形式,深化互联网技术应用背景下课堂教学研究。积极参与和开展“MOOC”研究,开发在线网络开放课程和微课系统,开发网上互动和评价功能。积极探索传统课堂教育与在线教育有机结合的新模式,打造一流在线教育学习平台。我校通过该平台逐步实现了教师与教师、教师与学生、学生与学生间的交流互动,突破了交流时空限制,变革了现有的教学方式和学习方式。

学习平台的一个必要支撑就是资源库建设,学校逐步推进建设“智慧e校园教育资源云服务平台”。单一的校本资源库同样无法满足实际的教学需求,必须构建一个让社会各类资源库共同参与的共建共享机制。早在2006年,该校已与中学学科网、中国知网等多家社会教学资源提供商建立合作关系,让他们丰富的教学资源成为校本资源的有效扩展。今年以来,加强与多家社会资源提供商之间深入合作是学校教学资源建设的一项重要内容,该校将不断拓展资源合作的种类和数量,达到共建共享共赢的目的,借助类似超星、书生、知网等专业公司技术支持,校企合作,打造师生开展数字化课堂教学和课后学习的主要通道。并通过广大教师积极响应,逐步添加适合该校师生的备课资料和学习资料,建设校本精品课件库、精品视频(微课)库、精品习题库、精品教学设计和学案库等。

新一代“智慧教室

在学校,课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环,做好教学互动环节,是掌握好教学环节的质量,提高教学水平的关键,也是信息化与教育教学深度融合的主战场。经过几年的探索实践,随着触控技术以及屏幕制造技术的提升,基于大屏智能交互一体机建设的“智慧教室”越来越成熟。2015年9月,浙大附中丁兰校区正式投入使用,丁兰校区配备了基于84英寸智能交互一体机的新一代智慧教室。智慧教室又可以分为多媒体教室和个性化互动教室。

智慧教室构成:智能交互一体机、教师移动授课终端、智能笔、学生智能终端、折叠式双摄像头视频展台、推拉式黑板、多功能讲台、无线功放设备、多媒体音箱、互动式多媒体教学平台、无线互联工具、互动教学系统等 (个性化互动教室需要师生均带智能终端)。

每个智慧教室为智慧e校园的主要构成单元,教师或是在教室中进行传统教学授课或新型的移动互动授课,或是建设个性化互动课堂,基于大小屏拓展更多样化的交互式教学。

智慧e校园中的每个教室都连接到教学资源服务平台,教室之间、教师之间互联互通。教师在家或学校备课时所制作的课件、素材、微课都能同步上传到教学资源服务平台上,授课时即可以直接调用。除了资源外,课前、课中、课后所产生的教学数据将全部汇集到教学资源服务平台中进行分析处理,并形成清晰的数据图表,供管理者、教师进行教学质量评估。通过云平台支撑,能有效的串联起教师的课前课中课后、教室内外、学校内外的活动,有机地形成了教学闭环。

除信息化教学外,智慧校园还能够对每间教室的智能交互一体机设备进行智能化管理,并借助智能交互一体机进行音视频广播,实现教学外的丰富应用。通过校园中心控制台,一方面能够对所有智能平板进行统一的远程控制及管理,另一方面能够推送各类校园信息到智能平板上,同时还能够实现对所有智能平板进行校园音视频直播,让交互智能平板成为教室中必不可少的信息媒体中心。智慧e校园整体解决方案实际应用于下列教育教学各个场景中,帮助学校解决信息化教学与信息化管理的问题。

总体来说,新型智慧教室这种基于云+端一体化的、互联网形态的教学环境体系使分散的教室、分散的教学、分散的教务、分散的资源、分散的管理和服务、分散的设备设施和运行维护有机的统一起来,形成一个具有互联网思维、符合互联网形态的规范化、标准化的教学环境体系,满足教学改革、教学方法和教育内容现代化的要求。

反思与方向

首先是在学校信息化建设过程中,往往硬件环境发展较快,中小学教师经过普遍培训,但由于缺乏系统的教育技术专业能力培养,利用信息化环境实施教育教学的意识薄弱,实验研究能力欠缺,应用的效果在提高教育质量方面的作用不明显;另一方面,信息化建设只流于表面,有时并未从学生的视角来审视信息化建设的规划,在学生范围内并没有做到真正的教育信息化。我们要继续贯彻信息化和教育教学深度融合,尤其在课堂教学中要基于学生用户的真正需求来设计信息化模式。

智慧教室方案范文2

关键词:智慧教室 物联网 体系结构

中图分类号: TN929.5 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)11-0000-00

随着物联网技术的发展,起来越多的应用被冠以“智慧”的名称,如:智慧城市、智慧医疗、智慧校园、智慧的交通等。如何将物联网技术应用到教育领域,减小教学成本,提高教学质量,已成为很多国家教育科研人员关注的热点问题,政府、企业以及科研院所投入大量的人力物力进行智慧教室的研究和开发。

1 智慧教室的概念及功能

智慧教室是为了促进学生构建学习知识而搭建起来的智慧学习空间,它运用了传感技术、云计算技术、无线通信技术、物联网技术和智能技术等。在这个学习空间中,实现了物理空间与智慧数字技术的结合,本地运用与远程教育的结合,从而改善学习者和学习环境之间的关系,大大提升学习者的交流、协作和共享,有效地促进开放式学习、个性化学习和泛在式学习。

智慧教室功能主要体现在环境、工具、交互、学习支持等方面。

(1)从环境上看,能够根据环境的温度、湿度等自动进行教室温度、湿度、照明等调节,提高学生的学习舒适性 ;

(2)从人际关系上看,能够实现师生的和谐与平等,师生之间、生生之间能够进行有效地交流和共享;

(3)从资源环境的利用上看,要能够实现学生个性化需求信息的推送和资源共享,从而消除信息孤岛;

(4)从交互功能上看,要能够实现友好、简单、自然的人机交互,提高学习者学习知识、讨论问题和协作交流的效率;

(5)从学习支持的角度看,要能够实现线上和线下学习地结合,正式学习方式和非正式学习方式地结合,为每个学习者提供方便快捷的学习支持服务,从而实现真正意义上的个性化学习。

2 智慧教室的体系结构

2.1智慧教室整体构架

智慧教室紧密结合物联网技术,从物联化、集成化、智慧化出发,提高人与人、人与物、物与物的互联度,实现三者之间的实时感知,促进学校教务管理的高效运行,智慧教室已成为智慧校园的一部分。

智慧教室作为一个整体系统,从控制区域来看,主要包括:

(1)本地智能控制部分:通过本地传感器及网络实现教室设备(灯光、空调、门禁、、窗帘、电脑、投影仪等)的自动感知与控制;

(2)远程智慧化管理部分:通过远程网络,配合和学校教学等管理系统系统,实现教室设备的智慧化管理和控制;

从组成构件来看,主要包括:

(1)智能控制及智慧教学硬件设备:主要包括各类传感器、感知模块、传感网关、控制模块、中控智能主机、控制器/控制模块、智能控制设备等;实现本地/远程网络管理、教室设备和装置的控制,配合环境感知传感器,实现教室智慧控制;

(2)物联网信息系统软件平台:包括网络系统软件、智慧控制系统软件、设备管理软件、智慧教学软件、各类终端客户端软件等,提供智慧教室网络接入、设备控制、设备管理、教学管理、教学资源共享与分发、教学互动与设备交互等。

2.2智慧教室运用的关键技术

在设计智慧教室的过程中,为了促进和支持学习者的学习和发展,将现代技术有效地运用于实际的教学环境和教学活动中,搭建科学合理的智慧教室架构,使传统教室真正地充满智慧,一直是教育工作者和研究开发人员重点关注的问题。目前的智慧教室设计中,应用了许多信息技术,包括无线通信接入、分布式伺候、多点触控、泛在计算技术、云计算技术、情境感知、物联网等技术。其中ZigBee协议和嵌入式Linux是开发与设计中经常用到的技术。

ZigBee是低功耗的局域网协议,基于IEEE802.15.4标准。ZigBee协议从下到上依次为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。根据这一标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低功耗、、低数据速率、低复杂度、自组织。特别适合用于自动控制和远程控制领域,尤其是各种嵌入设备。因此,ZigBee就是一种便宜的,低功耗的近距离无线组网通讯技术,是一种低速短距离传输的无线网络协议。

2.3智慧教室硬件结构

智慧教室主体功能模块包括:智能教学系统、设备管理系统、灯光控制系统、空调控制系统、窗帘控制系统、智能安防系统以及门禁系统等。

2.4智慧教室的软件管理系统

智慧教室的系统软件必须能够实现传感网络的正常链接,设备的智能控制和运转等,主要包括各类终端客户端软件、智慧控制系统软件、设备管理软件、智慧教学软件、物联网基础共享远程平台软件等,提供智慧教室网络接入、设备控制、设备管理、教学管理、教学资源共享与分发、教学互动与设备交互、以及基础实验和创新实验的学习与开发。

3结语

自从2009 年8 月总理提出“感知中国””以来,物联网技术得到了很大的发展。物联网相关技术的不断发展和成熟,对教育领域的发展产生了广泛影响,基于物联网的“智慧”教育成果不断涌现。本人提出了一种基于物联网技术的智慧教室结构方案,可以用于智慧教室的构架和设计,从而提高学校的教学和管理水平,使之成为智慧校园的一个组成部分。

参考文献

[1]张亚珍,张宝辉,韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望[J].开发教育研究,2014,20(1):81-91.

智慧教室方案范文3

关键词 智慧校园;未来教室;网络学习

中图分类号:TP393.18 文献标识码:B

文章编号:1671-489X(2015)17-0068-03

1 前言

“智慧校园”的概念自诞生之日起,便备受关注,成为近年来教育信息化工作中一个使用率较高的关键词。在教育信息化报刊中,我们常可看到有关“智慧校园”研讨方面的文章。部分经济发达地区更将建设“智慧校园”工作列入到教育信息化工作计划中。然而,在中小学校建设“智慧校园”可行吗?“智慧校园”切合现行学校教育教学的实际吗?人们对此却没有提出过任何质疑。笔者认为必须理性看待中小学校建设“智慧校园”问题。

2 “智慧校园”符合中小学校教育教学的实际吗

我们先来看看“智慧校园”的原始定义。2010年浙江大学提出了智慧校园的理念是:无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活[1]。根据以上“智慧校园”的理念,“智慧校园”有五个特点,分别是:无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活。根据上述,笔者认为,“智慧校园”不完全切合目前中小学校教育教学的实际,以下笔者从“智慧校园”定义的五个方面对照现行中小学校的现实情况来具体分析。

“无处不在的网络学习”对于现行中小学生来说现实意义有多大 “网络学习”是中小学校主流的学习方式吗?这是我们要提出来进行探讨的第一个问题。笔者认为,就目前中小学校的现实情况来看,“网络学生”不是中小学校学生学习的主流形式。

1)学生要进行“网络学习”,具有学习终端是先决条件。但就目前的情况来看,中小学校难以为学生解决用于“网络学习”的学习终端问题,“电子书包”曾作为学生“网络学习”的终端设备在全国部分地区进行试点,但存争议[2]。

2)由于中小学生缺乏对网络知识进行判别的能力,在浩繁的网络环境中容易误入歧途,因此,现在大部分学校都限制中小学生在校读书时上网浏览网页。

3)书写在《义务教育阶段语文新课程标准》中每个学段对学生书写都有明确的要求,如第二学段(3~4年级)在“识字与写字”中明确指出:“能使用硬笔熟练地书写正楷字,做到规范、端正、整洁。用毛笔临摹正楷字帖。”因此,中小学生的学习主要还是以传统课堂的学习媒体为主,而“网络学习”只是一种辅助的学习手段。既然“网络学习”不是主流的学习形式,那么,我们在现行中小学校创造“无处不在的网络学习”环境便缺乏其应有的现实意义。

现行的中小学校需要“融合创新的网络科研”吗 对于中小学生来说,“融合创新的网络科研”显然不是学生在学校读书重要的任务,所以,校园“融合创新的网络科研”对于现行的中小学生来说没有任何实际的意义。那么对于现行的中小学教师来说,“融合创新的网络科研”在教育教学工作中又起到什么样的作用呢?据了解,我国现行中小学校语文、数学、英语等学科的教师通常每周要上12节课或以上,平均每天有两节课或以上,上完课后还要备课、做课件、批改作业,有的教师还要兼任班主任,因此,对于中小学校教师来说,每天工作时间主要用于做好这些常规的教学工作上,科研不是中小学校工作的重点。所以,对于现行的中小学校来说,无论是学生还是教师,“融合创新的网络科研”总体的需求不大。

现行中小学校对“透明高效的校务治理”有怎样的需求 从校务管理上讲,现行中小学校的“校园一卡通”,集出入证(身份认证)、门禁、学生证、工作证(教师)、停车卡、借书证、校园消费等功能于一卡,大大提高了卡的使用效率,得到广大师生的普遍认可。“透明高效的校务治理”包含其他高深的应用,但从中小学校以学生为主体的层面上讲,中小学校对此的需求不是十分迫切。

“丰富多彩的校园文化”不是“智慧校园”的专有特质 “校园文化”是学校办学特色的体现,现行大部分学校从校园的布局、文化氛围的创设到色调的选择等,都根据学校的办学特色进行设计,为师生员工创设一个特色氛围,达到激发师生开拓进取的精神,培养师生积极向上的情操,促进师生身心健康发展的目的。因此,“丰富多彩的校园文化”是办学过程中形成的,是学校建设的重要内容及所追求的重要目标之一,并非构成“智慧校园”的要件。

“方便周到的校园生活”对中小学校师生有必要吗 显然,“学习生活”是学生“校园生活”主要的内涵。在学校中,学校往往要求学生集中精力于学习生活,与之无关的少做或不做,不要做与学习无关的事情。部分中小学校(特别是小学)不提供住宿或学生午餐,学生放学后便回家,这种情况下,学生的“校园生活”的需求其实有一定的局限性。对于现行中小学校的教师来说,学校要求教师集中精力做好本职工作,因此,从现行学校的现状上讲,“方便周到的校园生活”失去其应有的必要意义。

综上所述,原始定义下的“智慧校园”与现行中小学教学实际有较大的偏差,因此,可以说目前在中小学校广泛建设“智慧校园”不切合现行中小学校教育教学的实际。

3 中小学生生活在假想的“智慧校园”中,状况将会如何

以上从现行中小学校教师与学生的现状说明了所谓“智慧校园”不切合现行中小学校实际的问题。以下设想一下,中小学师生如果生活在“智慧校园”中将会是怎么样?

中小学校能按照“未来教室”的教学模式进行教学吗 “未来教室”是现行“智慧校园”建设方案中用户首先要考虑做的项目。我们先来看看“未来教室”的定义。“‘未来教室’将彻底颠覆学生、家长对传统教室的想象。在这个教室里,最大的变化是没有黑板,也没有粉笔,更没有教科书,只有一个像超大屏幕的电子白板,老师的手轻轻一指,所有的教程就以图文并茂、声像结合的形式出现在学生的眼前。而学生也不再需要背着几公斤重的书包,只要随手拎一个‘电子书包’即可轻松上课,电子书包里装满了生动有趣的互动教材,能在上面直接做好作业并提交,也能在上面回答老师提出的问题,它就是一个专用的学习PAD。”[3]

以上关于“未来教室”的描述语言人们看后非常受吸引,在这种环境中,学生的学习生活似乎非常轻松愉快,但仔细思考会发现,这种完全以信息化设备为工具的学习环境无论是对于教师还是学生的学习,都将面临极大新的挑战,问题不是专家们想象的那么简单。

回头再看看“未来教室”中关于学生学习的描述:“学生也不再需要背着几公斤重的书包,只要随手拎一个‘电子书包’即可轻松上课,电子书包里装满了生动有趣的互动教材,能在上面直接做好作业并提交”,可见,学生在“未来教室”的学习时,“电子书包”是学生完成学习任务核心的媒体。笔者认为,“电子书包”可以保存大量的学习资源,但“电子书包”书写功能是无法取代现行用笔在笔记本上书写的功能的。

理论上讲,学生可以利用“专用的学习PAD”进行书写,但“电子书包”的书写功能无法达到现实用笔在练习本上书写的效果。第一,“专用的学习PAD”书写显示的效果是电子模拟形成的效果,并不是人真实书写的效果。第二,用“专用的学习PAD”书写,无法达到用练习本书写的大小规格,其实“专用的学习PAD”设计师们只要用PAD书写完整一张象学生练习用单行本大小的文字的就可以清楚看到这些PAD与现实单行本书写效果的区别。第三,学生用“专用的学习PAD”书写,书写速度无法达到用笔在练习本上书写的速度。第四,学生用练习本书写,不存在会因机器故障而无法保存书写文字的问题,但用“专用的学习PAD”,纵然可以达到非常高的稳定性,但死机或出故障是绝对不可避免的,一旦出现这样的异常,学生辛辛苦苦书写的结果将无法保存,严重影响学习的学习效果。

基于以上的原因,笔者认为,从学生书写上讲,“专用的学习PAD”是无法取代学生用作业本做作业的功能的。

由此可见,这种理想化的“未来教室”描绘的校园未来美好蓝图,与现实需求有很大偏差。在中小学校教学工作中,笔与练习本(作业本)是无法用信息化设备取代的,信息化的学习环境只是辅助的教学手段而已。因此,中小学校难以按照“未来教室”的教学模式开展教学工作。

“智慧校园”中,教师将要承受应用信息技术极大的工作压力 在现行中小学校中,课件是中小学教师上课当然的工具,但在“未来教室”这种教学环境下,教师的备课、上课、作业的批改、辅导等常规教学工作都必须完全网上完成,就是说,教师从进入办公室到下班时间,时刻必须对着电脑开展工作,这显然也是脱离实际的。因此,中小学校师生生活在假想的“智慧校园”中,不可能是人们想象的那么轻松和自在,无论对于教师还是学生,将必须付出更大的劳动的代价。

4 现行中小学校“智慧校园”建设现状分析

中小学校建设“智慧校园”试点工作启动已多年,那么,目前国内中小学校建设“智慧校园”的工作状况如何呢?最近笔者曾与部分“智慧校园”试点学校主管“智慧校园”建设工作的人员进行过一些交流,大家都觉得建设“智慧校园”的工作比较迷茫,不知道建设“智慧校园”要做什么具体的项目。究其原因,这是由于教育信息化专家只从理论上对“智慧校园”建设工作进行了充分的探讨,但却没有形成具体“智慧校园”建设标准或建设指导意见导致的。

“智慧校园”中的“智慧”是一个信息化含义高深且包罗万象的概念,要让校园具备“智慧”的功能,不是一个项目可以实现的工程,因此,建设“智慧校园”是一个综合而宏大的工程,这样的工作靠中小学校自己的力量去制订试点建设方案,谈何容易?笔者认为,作为一种新型的描绘着美好前景的“智慧校园”要启动试点工作,相关教育主管部门必须在有明确具体的建设标准或建设指导意见的前提下进行,但现实却与此相反,专家提出这个概念之后,将建设的超级难题抛给试点学校去完成,凭中小学校的力量能完成这样的综合工程的设计工作吗?据了解,部分经济发达地区为了抢占建设“智慧校园”制高点,在三年前先行在教育经费中为一些“智慧校园”试点学校安排了“智慧校园”建设经费,然而经费下达后,学校却面临“智慧校园”建设项目究竟要建设什么具体内容的困境。现在中小学校“智慧校园”试点工作便凸现出“八仙过海,各显神通”的特点。

根据学界的观点,“智慧校园”是“数字校园”发展的必然趋势[4],现在的问题是,我们还没有经历“数字校园”的阶段,就要一步登天进入“智慧校园”建设时代,是否有操之过急的感觉?笔者认为,对于现行的中小学校来说,回归建设“数字化校园”是较切合目前中小学校实际的做法。

5 结语

由于大学生已具备相当的基础知识的基础,因此,笔者认为在大学中建设“智慧校园”较符合大学的实际,但将适合大学教学实际的“智慧校园”移植到中小学校中,这种做法是有疑问的。“智慧校园”的概念出现后,教育信息化行业刮起了一鼓探索“智慧校园”建设标准的热潮。一些公司乘机介入,制订了一个又一个“智慧校园”解决方案与建设方案,为构建虚拟“智慧校园”做出了积极的贡献。纵观这些建设方案,都有一个共同点,就是单方面站在信息化应用的角度上大胆想象和创新,但却忽略了建设方案是否符合目前我们中小学校教学的实际。由于校园是学校实施教学工作的重要场所,老师和学生是校园服务的主要对象,所以,任何一个“智慧校园”建设标准和解决方案,都必须先进行是否符合现行学校的使用实际情况论证,在确认其符合学校实际后才启动建设工作。总之,我们必须理性看待中小学校建设“智慧校园”问题,避免盲目投资建设脱离现实的“智慧校园”造成浪费国家教育经费的不良后果出现。

参考文献

[1]陈翠珠,黄宇星.基于网络的智慧校园及其系统构建探究[J].福建教育学院学报,2012(1):120-124.

[2]刘启达.深圳推广电子书包引发争议[N].深圳特区报,

2013-07-07(3).

[3]杨玛丽,高洁,余佳敏.两岸合作开花结果 智慧校园落户宁波[EB/OL].http://.cn/system/2012/09/08/

智慧教室方案范文4

【关键词】数字化教学案 智慧课堂 互动教学系统

随着时代的发展,人们更加关注教育的品质和质量,关注个性和智慧的发展。21世纪人类文化正从知识文化走向智慧文化,培养“有智慧的人”已成为时展的迫切要求。然而审视现在的课堂,过于注重知识和技能,从根本上失去了对学生生命存在及其智慧发展的整体关怀。课堂要主动适应时代的发展,必须从单纯传授知识的课堂转向培育“有智慧的课堂”,实现“转识成智”的转变。基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统的构建,正是借用数字化手段营造智慧课堂的有益探索。

一、什么是智慧课堂

随着课改的深入,越来越多的教师意识到课堂不仅要关注学生的知识、技能、分数,更要关注学生的未知世界、生命感知,给予其人生以智慧的启迪。教师应该是充满智慧的人,课堂应该是智慧的课堂,课堂要以教师的智慧激发学生的智慧潜能。

然而,智慧是“只可意会不可言传”的东西,很难说清楚什么教育是智慧的。孔子说:“智者乐水,仁者乐山。”这句话告诉我们,智慧具有流变、灵动的特性,人们给它罩上了神秘的外衣,使智慧变得虚无缥缈。因此,很难对智慧下一个统一的定义。智慧是教育的理想,乃至一种境界。但如此“虚”而难于把握的“智慧”,在教学过程中怎样实现,有无规律可循?怎样的课堂是智慧的课堂呢?

教育家陶行知认为:“智慧是生成的,知识是学来的”。中央教科所副所长田慧生认为:“智慧不能像知识一样直接传授,但它需要在获取知识、经验的过程中由教育的细心呵护而得到开启、丰富和发展”。国家督学成尚荣指出:“课堂教学改革就是要超越知识教育,从知识走向智慧,从培养知识人转为培养智慧者;用教育哲学指导和提升教育改革,就是要引领教师和学生爱智慧、追求智慧”。

我们认为,智慧课堂是基于生命发展、基于唤醒智慧、基于培养合格公民的课堂,是启迪学生智慧的场所。“智慧课堂”改变了传统的注重知识发展的课堂教学形态,由从学生知识的增长到着眼于学生的全面发展,通过师生交往,创设自主的课堂、活动的课堂、情感的课堂、生活的课堂和趣味的课堂;通过学习共同体的构建,培养学生思维能力、创新能力和实践能力的发展;通过智慧教师富有智慧的教学,培育学生灵性、完善学生个性、开启学生智慧。智慧课堂的核心思想是促进学生的思维发展,目的是促进学生的创新和解决问题的能力的发展。智慧课堂中的教学内容、方式和策略、教学设计等以学生的智慧发展为目的,是以教师的教学智慧为根本条件,运用现代教育手段,在教学设计、教学实施以及教学评价中体现“转识成智”,促进学生智慧成长的教学过程。

由此可见,让智慧唤醒课堂,让智慧引领教师专业成长,是时代的呼唤,是教师专业成长的需要,是课堂教学焕发生机与活力的契机,也是新时期教育教学改革的重大使命,本课题的研究有着鲜明的时代意义。

二、智慧课堂的基本特征和理念

智慧课堂中教师是智慧的教师,课堂是智慧的课堂,管理是智慧的管理。宗旨在于以教师的智慧激发学生的智慧潜能,指导学生应用自己的智慧,协助学生发展自己的智慧,培养学生创造自己的智慧。

智慧课堂中的每一组材料、每一个环节、每一处细节都是教师精心选择、理性思考的结果。理性的设计引起学生理性的思考,理性的思考促进学生对课程本质的理解与掌握。其最重要的价值在于帮助学生建构一种自我组织、自我进化、自我完善、自我构建、自我发展的,具有独特个性的、完整的集成智慧体系。教师的教学策略不仅局限于怎样把本课知识讲清楚,而是包含了怎样创设问题情境,怎样把现实生活中蕴含的大量课程信息引入课堂,怎样引导学生进行观察、实验、归纳、类比、推理、合理猜想、寻求证据、作出证明、举出反例、社会调查、小组讨论、发表意见等等,从而引导学生动手实践、自主探索、合作交流。这样,学生在课上得到的就不仅仅是知识,而是实践经验和解决方法,从而也就有了创新的可能和成功的体验。

与“智慧课堂”对立的是“知识课堂”、“应试课堂”。所谓“知识课堂”、“应试课堂”,主要特质在于其教学的最高目的是以对“课本知识”的单向习得为中心,教师是课堂的垄断者,课本是毋庸置疑的“权威”,而学生的学习方式则是以知识死记硬背和机械训练考试为主。

综上所述,可以知道:让课堂成为智慧课堂,就必须充分尊重学生的主体地位,指导他们独立思考、自主学习、拓展思维,培养学生的学习兴趣,养成良好的学习习惯,提高他们的学习和沟通、合作和交往、实践和创新的能力,让他们敢于独立思考、大胆质疑,提出自己的见解,发挥自己的创造,这才是真正意义上的“转识成智”。

归纳一下,智慧课堂具有三大基本特征:一是课堂是一个“生活场”,它应当让学生在活动中体验,在体验中使生命得到不断成长;二是课堂是一个“思维场”,它应当有利于学生高智慧的形成与发展;三是课堂是一个“情感场”,它应当有利于学生的情感世界在一种自由、和谐的氛围中不断得以陶冶与美化,成为合格公民。智慧课堂教学的基本理念包括:一是教学目的以追求学生的智慧发展为指向。二是教学过程以强调师生情智交流为本体。三是教学评价以关注学生智慧发展过程为重点。

三、构建互动教学系统对智慧课堂的作用

(一)课前―发挥教师网络集体备课磨课的优势

一堂好课必须“赢在起跑线上”,课前的认真备课非常重要,需要有丰富的教学资源;一堂好课也要讲究技巧和效率,必须经过千锤百炼、反复磨课,才经得起推敲和学生检验。如果能发挥学校的引领主导作用,构建一个互动教学系统,开展网络集体备课磨课,将原来课前同行间的局部交流扩大到全校甚至校外,或者进行其它学科及社会资源的渗透,将为教师合作搭建一个坚实的平台,设计出一堂更好的课。

所以智慧课堂互动教学系统的构建不能光局限于课内,还要包括课前备课的模块,教师可以在这里方便地上传、搜索、共享教学案(包括课件、试题、微课视频)等各类教学资源,可以自动进行格式转换,并且有不同的工具可以使用,例如查字典。

发挥网络的优势与集体的力量,突破传统纸上备课的限制和时空限制,任课教师在平台上备好课并共享,其他教师登录后即可查看这节课的每一个教学环节,通过大家的交流建议,互通有无,最终反复修改形成磨课共识,再交还给任课教师充实自己原有的教学案等教学资源。这样可以使每一节课都融入集体的智慧结晶,同时每一节课的资源还可以反复使用和不断提高,大大提高每节课的效率,也减轻了教师的工作量。

(二)课内―全方位超越传统的教学模式

传统的课堂教学模式一般是讲练结合的模式,课堂效率低,教师很难实时了解不同学生的学习程度,进行有针对性、个性化的辅导,往往是凭经验猜测重点、难点,导致已经掌握的学生也要跟没掌握的人一起反复炒冷饭,没有掌握的学生有问题却得不到点拨。长此以往,学生两极分化严重,教学进度受阻,思维走向凝固。

如今在新课程改革的要求之下,学生的人性品质、信息素养、创新精神日益受到重视,如果能构建一个互动教学系统,将极大地打破传统课堂的樊篱,全方位超越传统的教学模式。

例如:为了推进数字化教学,构筑智慧课堂,在2013年举行的由杭州市人民政府等部门承办的“第二届移动教育高峰论坛暨移动智慧教育的实践与发展研讨会”上,来自香港和台湾的专家介绍了“未来教室”及“智慧教室”的概念和经验。所谓“未来教室”,就是通过领先的互联网技术,利用云端服务器建立资源和学习平台,让教师和学生能随时随地进行教与学。目的就是为了促进高效的互动,从而提高教学质量。因此,智能终端和学习内容的整合、师生间工具透明化的互动至关重要。“智慧教室”的贡献,在于让老师的课堂时间分配更有效率,腾出更多时间与学生互动,提高学生上课兴趣。“智慧教室”中的智能终端可以将学生在课堂上所做的笔记或习题等城即时呈现在电子白板上。实物展台则可以将作品或文稿等传输到电子白板,帮助教师更好地完成教学材料呈现、教学情境创设及数据分析整理等工作。

专家讲的“未来教室”及“智慧教室”,其实就是我们说的智慧课堂。目前智慧课堂项目已经在杭州不少学校开展,包括杭州再灵科技和施强国际等公司都在杭州各区县学校进行试点,比如上城区有13所学校与再灵科技合作试点两年,试点学科已经覆盖到语文、数学、英语、科学、综合实践活动、美术绘画、阅读理解等全部基础教育学科。下城区也与施强国际旗下的施强网校合作,在春蕾中学等三所学校进行试点并取得了一定的进展,试点学校的数字化教学装备及模式也得到了更新。

考虑到听众的接受程度,香港和台湾的专家讲得都比较浅显,主要介绍了硬件终端的情况,较少涉及软件平台,其实,要全方位超越传统的教学模式,构建一个互动教学系统显得非常重要。因为不同的学校,硬件配置可能差不多,主要的差距是在软件平台建设上。

以下城区的施强网校项目为例:他们的智慧教育平台界面,打通了电脑、电子白板和平板电脑等三大终端,可以线上进行数百人的名师课堂教学。平台界面是一块网络黑板,在三大终端中都可以调用,左上角展示摄像头中教师教态,包含录制的声音。左下角是在线学生的状态,对学生可以在线点名及锁定学生机或平板电脑屏幕防止学生开小差,学生有问题可以随时网上举手。教师上课时网络黑板界面中可以随时调入已经上传到服务器并自动转换格式的课件等资源,也可以直接在平板电脑上板书并体现到网络黑板上并进行多页保存,还可以调用画笔等工具或通过搜索得到各类图形、试题库、字典等资源。教师还可以把网络黑板上展示的课堂重点部分操作过程及教师的教态和声音录制成微课,还可以调用黑板上的试题集并自动或手动进行作业批改、统计和点评。学生利用平板电脑可以将上课时老师的板书、课件展示及标注拍照或截屏存笔记,方便课后复习,对有疑问的地方可以在线与教师交流。

(三)课后―方便多方协作助推教育

学生智慧的生成要经历知识经验的准备、积累、酝酿、顿悟的过程,所以课后的复习和交流也很重要。需要构建一个互动教学系统,学生可以在课后随时调用课件、微课视频、拍照和截屏的笔记等进行复习并完成作业,也可以有针对性地调用下一课老师的教学案或备课笔记来进行课前预习。

同时,学生课后的回家作业,无论是读、写、听、说,老师和家长既能远程“监控”,又能对孩子进行实时辅导。甚至老师明天的授课内容,家长今天就能提前知晓,方便多方协作助推教育。

四、数字化智慧课堂构建的功能需求

俗话说:授人以鱼不如授人以渔,从智慧课堂的特征和理念出发,我们可以认识到培育智慧课堂的重点是“转识成智”。数字技术的发展,为智慧课堂的构建提供了良好的基础,智慧课堂的物理架构设计是在无线网络环境支持下,由多屏交互系统、无线反馈系统、平板电脑、远程教学系统、课堂实录系统等部分构成。数字化智慧课堂在功能需求上应充分利用技术手段,调动课堂各要素的作用,促进人的认知、技能和情感的学习与发展,其大致有以下功能需求:一是配有电子白板,能将教师或学生端的平板电脑内容通过投影机投影到电子白板上。配置网络统计和分析软件,能对学生答题的情况进行统计分析。二是具备智能化交互的功能,配备高清交互设备,能实现远程控制、远程音视频交互、远程视频会议和网络直播点评等功能。三是能够全程智能录播,教师走动或学生回答问题时的场景能智能跟踪录像。支持电子白板中演示界面内容的录制,电子白板及平板电脑中书写、演示的内容均能记录下来,可录制多画面授课场景最终自动生成一个视频文件。四是拥有网络或本校提供的泛在的教学资源,包括电子书包、有声课本、错题云等。

以上功能并不要求全部都有,有些学校仅仅只是搭建了一个数字化的平台,通过多屏交互系统,也能很好地实现数字化智慧课堂的构建,只需要有以下基本功能:一是电子白板与平板电脑的智能交互与分析系统,支持随时随地任意组成虚拟学习小组,进行协作学习。二是智能课堂实录系统(具备微课视频录播、复习点评等功能)。

以上数字化智慧课堂的构建中,硬件主要是电脑、电子白板和平板电脑三样,软件主要是支持这三大终端的安装在服务器上的智慧课堂互动教学系统的建设。相比之下,软件的功能需求要远大于硬件,可以有许多个性化的设计,例如:动画有声课本的设计,既可满足教学内容的实际需求,又可增强教学内容的生动性、趣味性和交互性,极大提升教学效果。普通话、英语评测功能,能有效解决学校长期以来难以开展口语教学和测试的难题,能全方面提升学生的语言综合应用能力。手写板书实时朗读功能可以使教师写板书时“即写即读”,减轻教师工作量。语音搜索功能可以免除教师使用软件和课件时的繁琐操作,只需一句语音指令,软件便自动为教师调用相应功能和资源,大大提高使用终端的效率,节省课堂宝贵的时间。

五、如何构建基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统

构建数字化智慧课堂,需要构建互动教学系统,才能实现“转识成智”。下面就以杭州市大成实验学校为例,介绍一下学校是如何构建基于“数字化教学案”(是广义的数字化教学案,包括课件、试题、微课视频等各类资源)的智慧课堂互动教学系统的。

(一)总体思路

通过实践研究,参考MOOC(幕课,即互联网大规模在线开放课程)成功的经验,建立起一个适合九年一贯学校本土化的“类幕课平台”,为学校的智慧课堂教学提供强有力的平台支撑和技术保障,为教师的数字化成长提供极大的空间,并力争让来自五湖四海,有着明显不同的教育背景、知识基础的孩子,跨越数字鸿沟,提高课堂教育教学效能,推进教育均衡发展。

(二)预期目标

一是实现课堂教学过程数字化,实现课堂教学实时互动反馈。二是实现学生评价体系数字化,形成完整的学生成长电子档案袋。三是打造多维立体的家校沟通新模式,形成家校合力,共同促进学生和学校的可持续发展。四是实现数字教学资源的积累,为教师、学生、家长提供个性化、指向性的服务,提高教育教学质量和效能。五是逐步提升教师的数字化教学能力,提高学生的信息素养,提升家长、社会的数字化意识。

(三)具体内容

开发建设“一中心、四平台”,构建基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统。

“一中心”即信息存储智能处理中心,可以将现有的教学案分年级、学科、章节、课时进行存储、并方便地在平台中进行编辑、导出、打印和管理。建设教学资源库,提供包含中小学主要学科的全部课件、试题、微课视频,并实现教学资源按年级、学科、章节、课时等方式的管理、检索、上传和存储。开发管理平台软件,建立用户管理机制,实现资源和信息的智能化处理。“一中心”是构建基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统的基础。

“四平台”包括课堂教学、教师应用、学生应用、家长助力四个平台。

课堂教学平台,是构建基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统的核心,它包含“学情调查、目标问题、交流展示、学能监测、拓展提高、反思评价”六个功能模块。能够实现对前期学生错题云和当前学情调查情况的智能处理并给出教学建议;能够随时调用信息存储智能处理中心中的教学案(包括课件、试题、微课视频)等资源,帮助教师备课磨课,同时能够检索题库自动或手动组卷,根据作业情况建立错题云,实现对每次作业及每道题的数据分析;能够利用开发的专用电子白板软件,实现随意书写、随意作图和微课的自动录制;能够让师生通过平台进行主、客观问题和学生综合素质评语的交互反馈,并通过直观统计图表显现。

教师应用平台主要包括PC端教师备课和平板电脑端教师授课(网页版和安卓版)两大功能。网页版能实现基于学情调查等六个模块的备课,能实现文档的格式转换并打印,能对权限下教学资源按年级、学科、章节、课时等多种方式进行管理;能完成班级管理和学生分组管理;能完成题库的检索、组卷和上传以及对错题云的教师端查看和处理等功能。安卓版能让老师在授课时对试题进行手写批改和交互反馈,并查看每次作业及每道题的数据分析。

学生应用平台的网页版可以查看每门学科每次作业及每道题的答题情况并订正;可以查看学生个人错题云;也可以观看微课视频多次学习。安卓版除以上功能外,还可以在课堂上实现问题的接收、查看、手写答题、提交和即时反馈等功能。

家长助力平台也包括网页版和安卓版两部分。主要用来查看自己孩子每门学科每次作业及每道题的答题情况,并与班主任、学科教师、学校管理层、社区实时沟通反馈,共同促进孩子的成长。

数字化教学不再“遥不可及”,智慧课堂也“不再是梦”。目前,大成实验学校基于“数字化教学案”的智慧课堂互动教学系统正在招标建设过程中,其中课件、试题、微课视频等教学资源已经比较完善,教师开展“数字化教学案”备课、上课的热情也很高,已有一定的基础。等2014年暑假智慧课堂互动教学系统建成并投入使用后,将极大地提升课堂教学效果、丰富课堂教学资源、调动师生家长的应用积极性。下城区教育技术中心将根据学校使用的情况,适时将该校的经验向全区、全市推广。

今后,大成实验学校将在完善平台和资源建设的基础上,进一步丰富智慧课堂互动教学系统的功能,比如课前的教师网络集体备课磨课、课中的错题云数据库、课后的学生电子书包等模块。进一步完善云平台和云资源,运用电子书包开展“智慧课堂”教学。进一步推动数字化校园建设的创新,开展个性化教学,迎接教育信息化的新挑战,促进学校教学模式的新变革。

参考文献:

[1]沈俊卿.让初中信息技术课堂成为智慧课堂[J].教学创新・理科园地,2012(54)

[2]崔婧.智慧教学新模式.智慧城市专题,2013:86.

[3]陈卫东,叶新东,张际平.未来课堂的互动形式与特性研究[J].课程与教学,2011,():9197.

智慧教室方案范文5

关键词:物联网;智慧农业;实训平台;行业实训

中图分类号:TP39;TN915.5 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2017)06-0-03

0 引 言

物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分,《物联网“十二五”发展规划》[1]圈定了10大领域重点示范工程,智能农业便是其中之一。据工信部统计,智能农业在其领域五年内需要的人才约为1 000万。从产业需求看,物联网人才[2]总体可分为研究型人才和工程应用型人才两类。

研究型人才主要为研究生层次或研究型高校所培养的毕业生,是各类“研究型企业”或“高新企业”的研发部、研究院所急需的人才。在高等院校和科研院所物联网研究型人才培养方面,偏重于研究型和创新型,具有跨学科复合型特点。工程应用型人才主要为各类高职学校或信息类本科学院毕业生,以从事物联网系统设计、产品开发、物联网项目实施等为主,以系统设计、产品开发、工程项目策划与实施为主的企业,更应注重工程应用技术能力的培养,加强工程实践的实际训练,突出技术应用能力、培养创新能力。

随着近几年大量物联网应用系统开发完成,开始转向系统的实施与维护过程,物联网应用型人才的占比已赶上甚至超过了研发型人才需求。巨大的市场潜力,广阔的行业发展前景,急待提高的人员素质,为职业学校办好此朝阳专业建立信心和决心。很多高职院校抓住此良好环境和契机,建设好该新兴专业,物联网实训室应用平台是保障此专业能较好完成教学效果的前提和必要条件。

1 物联网智慧农业实训室平台的需求分析

1.1 实训室建设意义

从教学方面来说,应培养从事物联网领域的系统设计、系统分析与系统开发的高技能人才。培养合理的知识结构,具备扎实的物联网理论与实践知识,并具备在物联网领域跟踪新知识、新技术的能力及较强的物联网应用能力。通过理论课程的教学并结合实训室的实验,让学生、学员亲自动手,接触各种实训室设备。最终实现能让学生独立构架各种物联网应用系统的目的。通过理论与实践相结合,感知体验与动手结合、方案设计与实际验证结合来提高动手能力,积累实践经验,进一步提高学生水平。

从科研方面[3]来说,物联网技术是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮,是一个全新的技术领域,包含RFID射频技术、有线传感技术、无线传感技术、数据交换与网络异构、终端管理等关键技术。实训室物联网设备通过射频识别等设备与互联网连接,实现智能化识别和管理,通过建设物联网实训室为教师提供物联网应用研究的科研平台,通过实训室设备促进教师与科研人员进行更好的科研研究。

1.2 实训室的建设特点

物联网实训室设计以技术全面化、业务典型化、应用教学化三个方面为指导思想进行建设。

1.2.1 技术全面化

主要解决技术知识层面的问题,实训室引入物联网龙头企业工业化产品体系,融合产业发展趋势,设计模式吻合教学实训体系。实训室不仅可以全面支持物联网培训认证所要求掌握的技术,还全面涵盖了物联网专业的基础课和专业课[4],如物联网概论、信号与系统、计算机网络、现代通信网、传感器原理、嵌入式系统设计、无线通信原理、无线传感器网络、近距无线传输技术、二维条码技术、数据采集与处理、物联网安全技术、物联网组网技术等均可在此完成并创新拓展。

1.2.2 业务典型化

主要解决应用和就业层面的问题。众多教育集团公司将多年成功的商业模式及成熟的行业应用如车联网系统、智能家居、智慧农业等转化为典型的业务场景以用于支撑物联网行业应用实训,使学生在实训的同时了解、融入真实的行业产业应用。

1.2.3 应用教学化

应用数字化的主要目的在于解决培养和定位问题,通过物联网实训平台、行业应用实验箱、实训墙、行业应用实训场景等多种形态、多种应用的实验实训设备以及物联网技术体验中心实现理论与实践的结合,感知体验与动手的结合、方案设计与实际验证的结合。

1.3 实训室的建设目标

通过建立实训室,建设一个教、学、研、培训认证统一的实训平台,集教学、实训、培训认证功能于一体,围绕物联网主题,同时兼顾当前IT流行技术的发展趋势,注重各种技术之间的融合c灵活应用,既可满足日常教学要求,又注重项目实训及创新试验,各设备之间还可以灵活组合。学员不仅可通过实训室里的相关设备掌握物联培训认证所要求的所有技术,还可以基于各种模块,按照自身需求进行独特设计,融合各种技术进行创新试验及项目实训。建设一个完整的物联网实训室,进行各种无线传感器网络、智能视频技术等教学实验,模拟典型智慧校园、智能追溯等实际应用。通过实训培养物联网方面的高技能技术人才。学生、学员可就业于与物联网相关的企业,从事与物联网相关的工作。

物联网专业实训室的建设,应在物联网的识别、感知、通讯传输、组网技术以及数据分析方面,衍生至物联网整个产业链,以专业建设、人才培养、物联网核心课程教学、提高学生实训水平为目标,建立一个完整的、基础的实训架构体系。实训室的建设需满足以下基本要求:

(1)满足农业院校物联网专业的人才培养规范和教学基本要求;

(2)能够支撑学校相关专业课程教学;

(3)能够支撑学校物联网教学实训,实现物联网各知识点的实训;

(4)能够满足物联网产业综合创新的实训,如智慧城市、智能家居等。

2 智慧农业实训室应用平台

典型物联网应用实训平台[5](智慧农业套件)以选取具有典型意义的物联网智慧农业设备为基础,结合可灵活部署的移动实训台。学生可通过应用平台实训产品的训练进一步了解各种农业物联网技术典型应用,进行模拟训练;从实训产品中学习传感器、WSN及嵌入式知识。通过丰富多彩的智慧农业物联网实验案例及体验,激发学生的想象力,充分调动学生的积极性,并提供多样化的集知识性和趣味性于一体的超强用户体验。让学生可以在实训室中看到农业物联网行业的现状,培养学生的动手设计能力,帮助他们成为具有特色能力的专业技术人才。

2.1 实训室平面图

物联网智慧农业实训室平面设计图如图1所示。具置可按实地重新规划,根据教室实地情况,使用20+1套典型物联网应用实训平台进行教学,可以满足对20~40学生进行教学。此外,结合农业院校特色,新建一个农产品温室大棚,充分体现了智慧农业套件由浅入深,由理论到实践的循序渐进过程,丰富实训课程设计,并将其应用于实践生活中。

2.2 系统结构

物联网智慧农业实训平台属于移动实训系列产品,主要由物联网网关、工控平板、数/模采集器等11个物联网典型部件构成。其中移动实训台、物联网网关、安卓工控平板是核心部件,采集器使用四输入模拟采集器和数字量采集器,有继电器I和继电器II,传感器包括光照传感器、温湿度传感器、人体红外开关,通过风扇I和风扇II完成。

2.3 平台实现流程

智慧农业套件实训平台通过网关连接到公共网云平台,构成了基于感知层基础的物联网云平台。具体数据流转流程[6]如下所示:

(1)通过四模输入量采集器采集光照、温湿度传感器数据,通过ADAM-4150采集人体红外传感器数据;

(2)模拟输入量采集器通过ZigBee传输协议将数据传到网关,ADAM-4150通过串口将数据传至网关;

(3)网关通过TCP/IP协议将数据传输至云平台或者工控平板进行数据逻辑处理;

(4)云平台或工控平板形成控制指令,并通过TCP/IP协议传给网关;

(5)网关通过串口将指令传给ADAM-4150;

(6)ADAM-4150给继电器输出指令,控制风扇的开闭。

3 核心部件功能介绍

3.1 网关功能介绍

物联网网关作为系统设备域的重要部件[7],集成物联网核心采集器、控制器,通过ZigBee协议、Modbus协议等采集、解析数据,具有透传、控制命令下发等功能,可将数据实时显示于网关显示屏。网管功能截图如图2所示。具有采集光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器数据的功能并进行显示,还可手动下发指令,打开风扇,将采集的数据传输给工控平板或云平台,同时工控平板或云平台通过网关可下达对继电器的开关指令。基于这些功能,农业套件平台网关具有以下特点:

(1)LCD显示功能,可同时显示6路传感器数据;

(2)本地声光报警功能,具备超温、断电报警功能;

(3)通过WiFi/GPRS/以太网传输可将温湿度数据实时传送至后台;

(4)内置后备电池,断电后可继续工作2小时;

(5)支持断线储存功能,最大支持5 000条记录。

3.2 工控平板功能介绍

工控平板是智慧农业套件的数据处理核心,通过对网关传输数据的逻辑处理,可自动下发控制指令。对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据进行逻辑处理,自动生成控制指令;对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据案例进行开发并展示;对网关下达继电器开关指令,或通过串口对ADAM-4150下达控制指令。基于这些功能,工控平板具有以下特点:

(1)支持通过网关连接和通过串口与采集器直接连接两种数据采集方式;

(2)显示内容丰富,界面友好;

(3)多通道数据传输,支持WiFi、串口、RJ45等多种数据传输方式;

(4)可旋转支架。

3.3 云平_功能介绍

物联网云服务平台[8]以云计算架构实现系统的云平台管理,包含用户管理、数据存储、逻辑处理,设备管理、配置,资源管理、配置等功能,如图3所示。支持多个网关、传感器、执行器等物联网设备动态接入和管理;对光照传感器、温湿度传感器、人体红外传感器的数据进行存储;可远程手动或自动下达控制指令;BS架构可实现远程管理、监控;提供了丰富灵活的API接口,可通过API接口获取数据,组建具有逻辑功能的各种应用场景。

4 结 语

物联网智慧农业实训平台以移动型实训台为硬件支撑平台,所有部件可灵活调配,紧跟教学进度,可按需组合,平台系统安装部署灵活,方便教学,支持四种数据传输模式,学生可自由组合,了解学习数据传输的原理,掌握数据传输的方式和知识。平台的农业套件主要包括ZigBee无线组网相关的传感器、继电器等多种物联网设备,通过配套的智能农业应用实训及理论课程教学,让学生动手进行安装调试,接触物联网技术在短距离传输领域的真实使用,最终实现感知体验与动手相结合、方案设计与实际验证相结合的目的,提高学生的实践动手能力。

参考文献

[1]工业和信息化部.关于印发《物联网“十二五”发展规划》的通知[R].2011.

[2]蒋建伟.物联网工程专业实践教学体系与规范解读[R].教育部计算机科学与技术教学指导分委员会物联网工程专业教学研究专家组,2011.

[3]物联网实训室建设方案[DB/OL].上海左岸星慧电子科技有限公司,2013.

[4]福建新大陆电脑股份有限公司.福建信息职业技术学院物联网关键技术实训室建设方案[R].2012.

[5]物联网智慧农业实验室建设解决方案[DB/OL].CK365中国测控网.

[6]谢杨.基于云计算的现代农业物联网监控系统[D].成都:西南交通大学,2015.

智慧教室方案范文6

关键词:高校信息化;智慧校园;物联网;云计算;大数据

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)35-0158-03

根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》要求:教育信息化纳入国家信息化发展整体战略,充分利用优质资源和先进技术,整合现有资源,构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。根据教育部的《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》中大力推进职业院校数字校园建设,构建继续教育公共服务平台,整合信息资源,建设信息化公共支撑环境等的具体内容。根据《教育部关于办好开放大学的意见》的要求:运用现代信息技术发展新成果,聚集优质教育资源,丰富教育教学手段,创新人才培养模式,改革管理体制和运行机制,探索具有中国特色、体现时代特征的开放大学办学模式,满足全民学习、终身学习需要,建设学习型社会。把握《贵州省十三五规划》大好机遇:加快发展大数据产业,实施“互联网+”行动,促进数据资源开放共享。顺应贵阳市智慧城市工程的建设。结合贵州省各个高校信息化建设的现状:网络基础设施薄弱,安全保障体系不完善;信息化技术水平相对较低;各个服务系统相对独立,没有完善的共享与自动化机制。结合国内高校信息化建设的先进经验。贵州各大高校都在纷纷力争打造基于大数据、云计算和物联网的校园信息化建设,加快“数字化校园”或者“智慧校园”的实现。本文以作者所在的单位贵州广播电视大学(贵州职业技术学院)力争在“十三五”打造基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”为例,谈谈当前高校信息化建设的一些设想与方法。

1 基础知识简介

物联网(Internet of Things,IoT)作为一种新兴网络技术和产业模式[1,2],在业界受到广泛关注。从国际电信联盟(ITU)在信息社会世界峰会上的《互联网报告2005:物联网》中可以总结出物联网所体现的两层基本涵义:(1)目前的三大网络,包括互联网(Internet)、电信网、广播电视网是物联网实现和发展的基础,物联网是在三网基础上的延伸和扩展;(2)用户应用终端从人与人之间的信息交互与通信扩展到了人与物、物与物、物与人之间的沟通连接。因此,物联网技术能够使物体变得更加智能化。从目前的发展形势看,最有可能率先获得智能连接功能的物体包括家居设备、电网设备、物流设备、医疗设备以及农业设备,并基于此实现人类与自然环境的系统融合[3~5]。

IBM 公司于 2007 年底宣布了云计算计划[6],云计算的概念出现在大众面前。所谓云计算,简单地说就是以虚拟化技术为基础,以网络为载体,以用户为主体为其提供基础架构、平台、软件等服务为形式,整合大规模可扩展的计算、存储、数据、应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算服务模式[7]。 虚拟化为云计算实现提供了很好技术支撑,而云计算可以看作是虚拟化技术应用的成果。在过去的几年里,已经出现了众多云计算研究开发小组,如谷歌( Google) 、IBM、微软( Microsoft) 、亚马逊 ( Amazon) 、EMC、SUN、HP、VMware、Sales-force、Alisoft、华为、百度、阿里巴巴、中国电信等知名 IT 企业纷纷推出云计算解决方案。

大数据(big data),指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合,是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力来适应海量、高增长率和多样化的信息资产。在维克托・迈尔舍恩伯格及肯尼斯・库克耶编写的《大数据时代》中大数据指不用随机分析法(抽样调查)这样捷径,而采用所有数据进行分析处理。大数据的5V特点(IBM提出):Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(价值)、Veracity(真实性)。[8]

智慧校园主要依托上述三大技术,国内外已经具有很多成功例子。

加利福尼亚大学有10个分校以及5个医疗中心,同时还管理着美国能源部的一些实验室。校区过于分散,迫切需要一个先进的决策系统来了解各方面信息,及时做出正确决策。加利福尼亚大学将整个校园看做是一统一、集成的生态环境,将所有数据进行整合和实时展现,对历史数据进行挖掘、分析,提炼出关键信息,进行趋势预测,为决策提供科学化的依据。这套决策系统以网络和物联网为基础,实时了解各核心业务的动态,实现各个系统间的数据相互共享和协同,最终,将提取出有价值的信息进行分析,并在“校长仪表盘”上以图表形式直观的展现。例如,在对学生的精细化管理和服务上通过实时获取学生信息,设定学生在校园内48小时内更新无状态则报警。所展现的数据包括科研基本信息、教学状态信息、业务管理信息、IT运维信息、学校财务信息、安防监控信息等覆盖学校生活各个方面的整体状况。校区及医疗中心的总体情况都会通过仪表盘应用显示到校长面前,校长能够实时了解校园安全、校园运转、风险分析、财务情况等信息。

北卡罗莱纳州立大学是一所拥有超过30000名学生和近8100名教职工,在工程、科学技术和教学方面的教学与研究都居世界领先地位的综合性大学。随着学校的发展壮大,师生对能提供学术计算的资源的需求也越来越大,校方想通过云计算平台,高效管理这些相关资源。因此学校将资源进行整合,成立了虚拟计算机实验室Virtual Computing Lab( VCL ),建立云计算系统平台。用户可以及时或者预约的方式通过该系统获取自己需要的资源和解决方案。学生能通过网络接受免费的教学材料、应用软件、在线存储等。该系统的建立降低了75%的软件许可成本,每个应用系统服务的人数也提高了150%,另外,计算资源在科研、教学和管理间的转移更加灵活,学校服务器和计算机实验室的利用率也提高了,师生满意度大幅提升。

浙江大学智慧校园以通信网和云计算为基础,搭建智慧应用平台,总共有几十种应用系统服务于校园的管理和设施,学校内的各个方面都包含其中。他们的规划完全按照中国电信浙江省分公司的方案分成了智慧应用、智慧平台、云计算和通信网四个部分。其中智慧应用分成了智慧校园的管理和设施两个部分,服务于学校的教研、设备、日常生活、公共交通等各个领域。

南京邮电大学贯彻的是以物联网为基础的智慧校园的建设思路,利用先进的信息技术,建设各种先进应用服务系统作为载体,并将教研、学校管理和校园生活融为一体、构建出一个新型智慧化大环境,快速、准确地将校园中的各业务过程中的相关信息反馈给人们,学校制度和管理的创新和改进,需要各应用系统提供综合的数据分析,为业务流程的管理、改进和再造提供数据技术,实现并促进信息化教育、科学化决策和规范化管理的科学发展。集成各应用系统从而使校园的信息得到共享,破除了信息孤岛,推进教研、学校管理、校园生活、后勤服务向智慧化发展。

总之,智慧校园建设主要有三个方面的核心特征:根据识别用户角色,为每个人提供可定制的个性化服务,在一个统一的全面感知环境和综合信息平台上获取所需的服务;集成学校各个应用系统,实现信息互联,系统协同,打破信息孤岛;学校的大协同信息平台不仅实现校内的协同工作和信息共享,还为学校和外部环境的沟通提供接口。

2 智慧校园的架构设计

从上面智慧校园实现的成功案例中,一般 “智慧校园”是一个包含大数据、云计算和物联网等新一代技术的综合体。首先,把传感器嵌入和装备到校园里的教室、图书馆、食堂、实验室、会议室和宿舍楼等地方的终端设备上,使其形成的物联网与互联网相联,实现校园生活与物理系统的整合;而后将教学系统、学习系统、管理系统、办公系统等众多软件系统平台整合并融人“校园云”;最终,将“校园云”、物联网、互联网整合起来,建立“大数据平台”,实现数据共享,实现大规模数据实时抓取,深度分析计算,形成更有效的决策依据。基于大数据、云计算和物联网的“智慧校园”体系结构如图1所示。

为了更好地实现上面描述的“智慧校园”,一般建设重点主要包括四个方面:

(1)各种通信网络与通信平台的集成。研究电信网络、WLAN、互联网、教育资源网和物联网高速融合通信,实现整个校园网络覆盖。研究集成高清视频、语音、数据和流媒体的IP统一通信,研究语音通信能力、短信通信能力、微信通信能力和视频通信能力的通信集成平台。实现低成本、高安全、高清晰、高稳定、可重复、可扩充的校园信息通信和数据流通,促进应用集成、系统融合和数据共享,全面高效地支撑智慧校园的各种信息化建设和应用。

(2)各种异构系统的集成。研究现有各种异构应用系统的集成方法,实现统一操作和数据共享。由于之前大部分高校没有一个统一规划信息化建设的部门,由各个部门自己建设自己的应用系统,从而造成目前一个学校很多应用系统各自独立,不能互动和共享信息,形成一个一个信息孤岛。通过研究异构系统的集成方法,找出一种科学的,实用的办法,是学校智慧校园建设的一大难题。

(3)大数据云计算中心。研究大数据存储与分析的云架构,构建服务器集群和存储器集群,为各个系统提供统一的数据源,对大量结构化与非结构化形态的数据进行有效管理与分析,形成智慧教学、智慧管理和智慧生活。实现开放教育的科学教学质量评估体系,对教学全过程和学习效果的监测、评价和综合考核,为学历教育和非学历教育服务。

(4)云服务系统。研究云服务系统的开发与搭建,为教学、科研、管理和生活提供优质服务。对目前使用的在线学习系统、多媒体教学系统、虚拟实验室教学系统、计算服务系统、办公自动化系统、实验系统与考试系统等等改建为云端系统、让学生能利用各种设备完成学习,实现在校学生和社会学生随时学习、随处学习。

3 建设目标与要求

通过智慧校园的建设,一般要求达到如下目标:

(1)为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台,提供基于个人的个性化设计定制服务。

(2)提供对学校各项业务的整体智慧化解决方案规划,实现物物互联共享与协作的高效运行。

(3)为学校的建设提供现代信息技术保障,聚集丰富的优质教育资源,提供先进的学习条件,拥有完善的、科W的办学体系,基本满足多样化学习需求,为学习型社会提供重要支撑,为人力资源开发提供重要保障。

(4)为学校与外部环境提供一个共享与交流的借口,顺应贵州省大数据发展和贵阳市智慧城市建设。

(5)为学校培养大数据、云计算和物联网方面的人才提供实训平台。

为了完成上面提出的目标,一般在实施过程中要求:

(1)建设理念要先进,要充分利用好信息化发展的最新三大产物,发挥好信息化技术的最大优势;

(2)重点为高等教育服务,支撑贵州教育云的建设;

(3)紧密结合省与学校十三五规划的信息化建设内容;

(4)整体思考,一次规划,分期投入,分步建设,做到边建设,边利用,达到立竿见影的效果;

(5)要深入调研,摸清家底,实事求是,充分利用好现有资源,合理规划,节约成本,提供有效服务。

4实施内容规划

智慧校园的建设是一个庞大的系统工程,一般不是一下就能建起来的,没有一个科学的实施规划方案,往往会导致工程的失败。我们经过详细的考察与研究,提出了下面的实施规划方案。

总体建设思路:先骨干(骨干包括两网(校园有线网和无线网)、一心(数据中心)、一出口、两平台(一卡通平台和系统集成平台)),后枝叶(各种业务系统)

下面是我们学校具体的实施步骤:

第一步:

1.全光网改造;

2. 全无线覆盖;

3.出口带宽提速;

4.数据中心云迁移;

5.一卡通平台;

6.OA系统。

第二步:

系统集成平台;

图书馆信息化的升级,改造,系统集成与一卡通对接;

第三步:

教务系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;

后勤管理系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接。

第四步:

云桌面实验室与办公室的建设,系统集成与一卡通对接;

其它系统的升级,改造,系统集成与一卡通对接;

第五步:

建设大数据应用系统。

通过上面一步一步的完成,最终一个学校的智慧校园就给完成。

5 建设保障

智慧校园是一个让人兴奋,但又有很大风险的项目。因此必须要建立相应的保障体系,才能保证该项目能有效地完成。下面是我们研究后建设的保证体系。

学校成立信息化建设领导小组,成员包括学校校长和各个部门的主要领导,由校长任组长,一起把握和推进信息化建O;

学校成立信息化建设专家委员会,由校内和校外长期从事校园信息化建设的资深人员组成;

学校成立专门的信息化建设办公室,负责信息化建设的具体事项;

在整个建设期间,学校每年预留专门的建设金费,供信息化建设专用。

6 建设成果的推广

今天是云计算的大力发展时代,贵州三大电信运营商在贵阳的不同地方都建了超大的IDC。我们建设智慧校园应该充分利用这个条件,建设期间可以采用以租代建的方式,实现花小钱办大事。建设好的系统,可以通过IDC中的云架构,分享给其它高校使用,大大降低建设经费,提高系统的使用率。

7 结束语

智慧校园建设工程是一个庞大的工程,也是当前各个高校开展得热火朝天的项目。如何保证智慧校园建设成功,本文提出了一套严密的方法,供大家借鉴。

参考文献:

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