2020-06-01 中国教育网络
互联网的飞速发展，引起知识获取方式的重大变革，尤其是在互联网、移动互联网下成长的新生代大学生，已习惯在互联网上快速、甚至系统地获取知识和技能，这使得传统课堂“系统性”、“讲授式”的授课模式，无法再吸引学生的目光，急需对教学模式进行改革以适应新的要求和变化。
教学模式的改革，离不开基础教学环境的支持。目前大学中95%左右的教室，仍是多媒体（电脑+投影机+无线麦）加粉笔的黑板板书。
近两年，随着国家建设“双一流”大学的战略推进，资金投入不断加大，教学基础设施更新升级陆续展开。在本次建设浪潮中，智慧教室建设已经成为高校基础环境改善的重点建设内容。
现状及问题
智慧教室极大地改善了教学环境，实现教室环境（光照、温度、湿度、新风等）的智能化管控、教学设备（中控设备、录播设备、扩声功放、物联环控、视频调度、无线投屏等）的集中式管控，为课堂教学提供更加优质的基础环境。
更重要的是，智慧教室提供一个全新的教学场域，为教学模式改革提供基础环境，使得课堂教学从过去“满堂灌”转向“教讨结合”、“互动教学”、“翻转课堂”，从知识传授转向能力传递，实现教学场景（授课模式、小组讨论模式、小组分享模式、教师点评模式）的自由切换、教学过程（视频、声音、板书、课件等）的常态录制、教学方式（录播、直播、远程互动等）的多种组合、教学过程的远程可视化巡视等功能。
智慧教室的建设，提升了教学环境的智能化和教学场景的多样性，也为教学模式改革提供了创新实验场所，但同时也带来教师操作和后台管理复杂等新问题。
基础教学环境更新升级的同时，也带来新的问题和痛点。
新建的智慧教室无法接入现有的多媒体教室管理平台，同时由于多种因素，学校无法全部采购同一厂商的智慧教室设备。
因此，学校每改造升级一批教室，就需要部署一套新的教室后台管控系统。
由于各厂家设备与后台系统的差异性和互不兼容，在教室日常的管理和使用过程中，带来了以下诸多问题：
1.同等教学功能在不同教室、不同厂商之间实现差异性较大。
2.各厂商提供的教室现场端操作界面的不一致，造成老师学习和使用上的诸多不便，教师的学习成本高，使用效果不好。
3.各厂商提供了多套教室管理平台，为教室管理人员在管理和使用过程中造成诸多不便，教学服务保障的服务压力大。
4.智慧教室建设没有标准规范，目前只能跟着硬件厂商或者集成商提供的方案走，定制化特色需求与校级标准化建设的实现难度大，导致智慧教室建得越多，问题越多。
5.软件随着硬件走，数据随着软件走。硬件厂商、集成商不能按需开发，项目建成、功能实现后，系统性应用提升的协同开发难度大，教学信息化行业的积累式发展动力不足。
6.厂商之间的硬件产品无法互联互通，导致各自的应用无法协同、数据无法共享，掣肘大数据时代下的教育信息化发展。
“软硬分离”的解决思路
采用“软硬分离”思路，开发跨多个硬件厂商的教室集中管控平台，打通教室各厂商硬件设备，铺设教学信息基础通路。
教室管控平台（如图1所示）是教室环境与设备的集中控制平台，基于物联网、视频编解码、流媒体等技术，一体化管理和控制教学楼及教室中各家厂商的各类设备,实现对教学楼、教室中基础设施（门禁、灯光、空调、窗帘、时钟、监控摄像头等）、教学设备（中控、投影仪、幕布、智慧黑板、互动大屏、视频切换矩阵、无线投屏设备、录播主机、音响、麦克风等）的集中一体化管理和控制。
利用物联网以及设备在线运行诊断维护技术，实现对每个教室的使用状态、环境信息、教室的设备状态做到全方位的远程掌控，同时收集设备运行状态参数为后期维护与领导决策提供可备查的依据。
实现教室设备的智能化管理，用信息化引领教育理念和教育模式的创新，对大学教学改革将起到支撑与引领作用。
利用3D建模、AR/VR等技术，实现教室全景的展现，可进行缩放、平移、旋转的操作，展现教室全貌。在教室场景中，通过设备上方提供浮动标签功能，可查看环境指标和设备状态。高仿真设备模型，可实时反映设备的状态，包括使用状态、异常状态等。
建成后的平台，可以达到以下的效果：
1.为师生提供更能适合于教与学的教室。
2.智能设施设备状态感知、实现智能化的管控、告警。
3.统一各类型教室现场操作界面，使教师能快速上手、降低教师学习成本。统一各类型教室后台管理系统，降低教室管理和维护的复杂性。
4.通过统一的教室管控平台软件，打通各厂商硬件平台，降低对硬件厂商的依赖，保持管控标准化和设备多样化的平衡。
5.提供便捷的教学巡查、教学观摩功能，帮助督导、各级领导可随时随地地了解教学效果，分析教学问题，改进教学模式，让教学更自然、更顺手，更好地开展教学革新。全方位、无感知、即时的教与学过程数据分析，辅助教师、教学管理者做出科学的教学决策，有针对性地优化教学环节和教学内容。
6.教室管控集中、统一后，为上层教学应用和资源利用提供了开放的、无差别的底层运行环境，可以支撑持续的教学模式探索及创新。
7.基于建成的教室管控平台，可以建设一批有专业化用途的智慧教室、云机房。
可建设面向某些特定专业方向的学生机房和云计算教室，采购专业设备和平台系统，提供教师教学，以及学生学习、研究、创业创新使用。
同时，在这些专业机房中，可同该领域一流、顶级公司合作，为学生实习、实训提供项目和机会。
“要想富，先修路”，教学基础环境通路形成，上层教学应用才会互联互通和逐渐丰富。
通过跨多厂商硬件的教室集中管控平台，解决了高校教室信息化的痛点问题，并在教室信息化建设中抓住关键环节、打通关键通路，使得学校在上层教学应用系统的建设中打下良好基础。
在教室管控平台的基础上，可以设计和研发后续的课中互动教学系统、课前课后的在线学习平台、集中统一的教学资源平台、综合多维度的教学分析评估系统等教学核心应用产品，形成深入到教学过程中的、功能覆盖完整的教学应用系统。
本文结合武汉大学“双一流”建设经验，站在向师生提供一体化、综合性、基础性教学服务的角度，以云计算、物联网、人工智能等技术为基础，协助实现基础教学服务中涉及的教室集中管控完整性设计。
该方案不再受制于某个厂商，而是将多个厂商的多个教学设备通过统一的平台一次性打通，变成一个整体系统，面向师生提供便捷完整的、一致的、协同一体化的教学基础环境服务。
未来，随着信息化程度的深化, 需要不断对方案进行调整和完善。通过持续不断的建设、改进和优化, 以满足最新教学管理与服务需要。
（本文刊载于《中国教育网络》杂志2019年度 高等教育信息化专刊，作者：武汉大学教育技术与教学服务中心 姚中喜 ）
