智慧教室是為教學(xué)活動(dòng)提供智慧應(yīng)用服務(wù)的教室空間及其軟硬件裝備的總和。智慧教室是在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新興信息技術(shù)的推動(dòng)下，教室信息化建設(shè)的最新形態(tài)。立足教學(xué)活動(dòng)需求，提供智慧化的應(yīng)用服務(wù)是智慧教室的核心使命，達(dá)成最優(yōu)化的教學(xué)效果是智慧教室的終極目標(biāo)。運(yùn)用智慧技術(shù)，提供智慧服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智慧管理是智慧教室區(qū)別于以往多媒體教室和網(wǎng)絡(luò)化教室的主要特征。
智慧教室的“智慧性”涉及教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化呈現(xiàn)、學(xué)習(xí)資源的便利獲取、課堂教學(xué)的深度互動(dòng)、情境感知與檢測、教室布局與電氣管理等方面的內(nèi)容，可概括為基礎(chǔ)設(shè)施(infrastructure)、網(wǎng)絡(luò)感知(network Sensor)、可視管理(visual Manage-ment)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented reality)、實(shí)時(shí)記錄(real-time Recording)、泛在技術(shù)(ubiquitous Technology)六個(gè)維度。
教室是學(xué)生在校學(xué)習(xí)的主要場所，教室環(huán)境的質(zhì)量直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、健康成長和身心發(fā)展。社會(huì)信息化對于革新校園環(huán)境特別是教室環(huán)境的呼聲日益強(qiáng)烈，讓學(xué)生在“綠色、舒適、美觀、易用”的教室環(huán)境中體驗(yàn)樂趣、形成個(gè)性、陶冶情操成為社會(huì)的基本共識。新一代智慧型多媒體教學(xué)平臺的裝備及與之匹配的教學(xué)模式的研究是學(xué)校信息化發(fā)展到一定階段的內(nèi)在訴求，對于解困目前數(shù)字校園建設(shè)、消除多媒體教學(xué)面臨的困境、促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造力的提高以及變革信息時(shí)代學(xué)與教方式具有重要意義。
1. 體系架構(gòu)
新一代智慧型多媒體教學(xué)平臺綜合了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)和多媒體教學(xué)等先進(jìn)技術(shù)，通過高度集成的智慧講臺采集網(wǎng)絡(luò)感知系統(tǒng)(網(wǎng)絡(luò)接入、射頻識別、傳感器、人體識別等)的各種數(shù)據(jù)，智能化控制基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)（包括物理空間、電子班牌、供配電、通風(fēng)空調(diào)、燈光照明等），提供智能化的安全可靠、健康節(jié)能的教學(xué)環(huán)境；實(shí)現(xiàn)教室內(nèi)資產(chǎn)設(shè)備的可視化管理（包括中控、能耗、監(jiān)控、資產(chǎn)管理等），并基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化地分析，管理員可以通過可視化界面和固定或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)查看運(yùn)行狀況和進(jìn)行管理操作；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括電磁屏手寫輸入系統(tǒng)（原筆跡智慧講臺）、互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)等，大大增強(qiáng)了教學(xué)信息呈現(xiàn)能力；實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)包括自動(dòng)錄播、自動(dòng)考勤、電子學(xué)檔等；泛在技術(shù)系統(tǒng)包括云端服務(wù)和移動(dòng)終端等子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和環(huán)境融為一體。
2. 智慧講臺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
精密滑軌滑蓋
推拉式滑蓋內(nèi)裝精密滾珠滑軌，保護(hù)電磁屏。臺面承重15-20kg。配置電磁鎖。
超高頻RFID電磁鎖
講臺配置UHF RFID控制的電磁鎖。當(dāng)滑蓋門關(guān)閉到位，電磁鎖閉合。讀取到教師卡并驗(yàn)證通過，自動(dòng)釋放電磁鎖，打開滑蓋門。
可調(diào)節(jié)電磁屏
根據(jù)用戶的身高，可調(diào)節(jié)22寸電磁屏一體機(jī)的角度，使屏幕顯示達(dá)到最佳效果。
綜合控制系統(tǒng)面板
采用7寸電容屏，置于講臺的左邊，便于用戶操作，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上位于合理的放置位置。
智能散熱裝置
當(dāng)講臺內(nèi)環(huán)境溫度超過設(shè)定時(shí)，散熱風(fēng)扇自動(dòng)啟動(dòng)，冷卻到設(shè)定溫度以下時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)關(guān)閉。
多功能接口板
為臨時(shí)設(shè)備（如筆記本、展臺等）提供電源、網(wǎng)絡(luò)接口、A/V音視頻接口、VGA接口、麥克風(fēng)接口等。
內(nèi)置WiFi路由器和Zigbee協(xié)調(diào)器
與電子班牌等設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信更新數(shù)據(jù)、以及傳感器和執(zhí)行裝置的Zigbee無線組網(wǎng)。
不間斷電源
講臺關(guān)閉斷電后保持對RFID讀卡器等設(shè)備供電。
人性化的鼠標(biāo)及麥克風(fēng)
鼠標(biāo)位于使用者右側(cè)，符合使用習(xí)慣，麥克風(fēng)角度可調(diào)。滑蓋關(guān)閉時(shí)，麥克風(fēng)可收起，置于卡槽內(nèi)。
結(jié)構(gòu)材料
講臺外觀采用具有防磁防靜電功能的特殊鋼材，底部設(shè)置有活動(dòng)輪，模塊化設(shè)計(jì)易于安裝。
3. 基礎(chǔ)設(shè)施
包括物理空間、桌椅裝置、供配電、通風(fēng)空調(diào)、燈光照明、電子班牌、智慧講臺等子系統(tǒng)。布局合理的物理空間和符合人體工程學(xué)的課座椅構(gòu)成智慧教室的空間環(huán)境。安全可靠、健康節(jié)能的供配電、通風(fēng)空調(diào)窗簾和燈光是必備的設(shè)施條件。智慧型的電子班牌和講臺是智慧教室的典型特征。
電子班牌
顯示班級或教室信息、當(dāng)前日期和時(shí)間、以及由傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包含溫度、濕度、光照度、PM2.5、CO2濃度等。同時(shí)顯示當(dāng)前課堂所處的狀態(tài)，主要包含：課程名稱、任課教師姓名、授課時(shí)間等。電子班牌還是一個(gè)信息發(fā)布平臺，通過上位機(jī)軟件下發(fā)學(xué)校的一些重要通知，如簡訊、學(xué)校新聞、調(diào)課信息、尋物啟事等。
電子班牌通過上位機(jī)軟件還可設(shè)置考試模式，考試信息統(tǒng)一下發(fā)，無需采用傳統(tǒng)的方式為每個(gè)教室貼紙，為考試的組織實(shí)施提供便利。
電子班牌的顯示內(nèi)容通過上位機(jī)和WiFi實(shí)時(shí)傳輸和更新。
電子班牌主要技術(shù)參數(shù)：
1.屏幕對角線尺寸22”；
2.最大分辨率：1680×1050；亮度:300cd/m2;對比度:1000:1;
3.采用工業(yè)級面板、性能更穩(wěn)定，使用壽命長達(dá)60000小時(shí)以上，能7*24小時(shí)連續(xù)工作；
4.支持橫屏/豎屏播放，支持180度旋轉(zhuǎn)功能；
5.支持USB、SD卡、WiFi網(wǎng)絡(luò)播放和內(nèi)容更新。
環(huán)境控制
智能空調(diào)系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、智能窗簾系統(tǒng)、智能電源系統(tǒng)、智慧講臺系統(tǒng)
由不同傳感器采集的數(shù)據(jù)智能控制空調(diào)，燈光，窗簾及安防設(shè)備。當(dāng)傳感器采集的數(shù)據(jù)超出設(shè)定值時(shí)相應(yīng)的反饋設(shè)備開啟進(jìn)行調(diào)節(jié)。如溫度傳感器實(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，用戶設(shè)置溫度調(diào)節(jié)的上下限，選擇控制方式為手動(dòng)或自動(dòng)，當(dāng)處于自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，空調(diào)設(shè)備及傳感器設(shè)備將配合將溫度控制在用戶設(shè)定范圍內(nèi)。
4. 網(wǎng)絡(luò)感知
網(wǎng)絡(luò)感知系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)接入、射頻識別、無線傳感網(wǎng)、人體識別等子系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)接入既可以是有線的也可以是無線的。射頻識別(RFID)、人體識別系統(tǒng)(HRS)等傳感裝置，按約定的協(xié)議，把各種設(shè)備相連并進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)智能化識別和感知。
網(wǎng)絡(luò)接入：
有線網(wǎng)絡(luò)接入：智慧講臺與電子白板、視頻設(shè)備等通過有線網(wǎng)絡(luò)連接，并接入校園網(wǎng)。
無線WiFi接入：電子班牌以及平板電腦通過WiFi接入智慧講臺。
3G/4G接入：管理人員或家長可通過移動(dòng)通訊3G/4G網(wǎng)絡(luò)接入智慧講臺。
射頻識別：
人員卡射頻識別：通過超高頻讀卡器和人員卡對進(jìn)出教室的教室和學(xué)生進(jìn)行身份識別。
資產(chǎn)標(biāo)簽射頻識別：通過超高頻讀卡器和資產(chǎn)標(biāo)簽對進(jìn)出教室的設(shè)備進(jìn)行識別。
講臺自動(dòng)開閉：當(dāng)老師接近講臺時(shí)，講臺內(nèi)置的超高頻讀卡器感應(yīng)教師卡信息，自動(dòng)釋放滑蓋電磁鎖，接通電源，開啟講臺。
射頻識別主要技術(shù)參數(shù)：
工作頻率902～928MHz; 適用電子標(biāo)簽：UHF頻段專用電子標(biāo)簽和卡片；輸出功率: 最大30dBm（可調(diào)）；讀寫距離：讀取距離>100cm，寫入距離>10cm (與天線、電子標(biāo)簽及工作環(huán)境相關(guān)）；識別能力：具有防碰撞協(xié)議，具備多標(biāo)簽識別能力，通訊接口：RS232 串行通訊接口（3VTTL 電平），低功耗設(shè)計(jì)，單＋5V 電源供電。
傳感器：
溫濕度傳感器：測溫范圍：-20--85°C； 測溫精度：<±0.5°C；
測濕范圍：0—100%RH；測濕精度：<±3%RH（25°C時(shí)）；
響應(yīng)時(shí)間：小于1S； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
光照度傳感器：測量范圍：0—2000Lux；測量精度：±3%FS；
測量分辨率：1Lux； 響應(yīng)時(shí)間：小于2S；
穩(wěn)定性：≤±1%FS； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
CO2傳感器： 傳感器類型：紅外非擴(kuò)散式（NDIR）； 精度：±30ppm+3%當(dāng)前讀數(shù)；
量程：0-2000ppm； 響應(yīng)時(shí)間：小于2分鐘90%的變化；
穩(wěn)定性：小于2%變化； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
PM2.5傳感器：傳感器類型：粉塵顆粒物傳感器； 傳感器原理：光散射法；
測量范圍：0-600μg/m3； 測量精度：±10μg+5%當(dāng)前讀數(shù)；
顯示分辨率：0.1μg/m3； 輸出方式：RS485，Zigbee 2007；
人體識別：通過人體紅外傳感器探測教室內(nèi)是否有人，如果沒有人則自動(dòng)切斷全部電源，反之則接通電源，打開燈光。
5. 可視管理
可視管理系統(tǒng)包括智能資產(chǎn)管理、智能環(huán)境控制、多媒體中控、安防監(jiān)控和遠(yuǎn)程管理等子系統(tǒng)。智慧教室中軟硬件裝備、運(yùn)行能耗、教室現(xiàn)場等都可以被實(shí)時(shí)監(jiān)控，并基于大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化地分析，最終管理員可以通過可視化界面本地或遠(yuǎn)程查看運(yùn)行狀況和進(jìn)行管理操作。
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。對室內(nèi)的教學(xué)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)備管理人員對教室設(shè)備的統(tǒng)一管理。
綜合控制系統(tǒng)：整個(gè)教室（實(shí)驗(yàn)室、會(huì)議室）中的全部媒體設(shè)備和執(zhí)行裝置都由綜合控制系統(tǒng)集中管理智能化控制。它的最大的特點(diǎn)就是讓復(fù)雜繁瑣的操作過程簡單化，讓使用者在使用各種設(shè)備的過程中輕松、從容。主要包括多媒體教學(xué)設(shè)備的控制，室內(nèi)設(shè)備的控制（燈光，窗簾等），實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)設(shè)備的控制（各種實(shí)驗(yàn)箱等），綜合控制系統(tǒng)是整個(gè)智慧教室的核心和中樞。
綜合控制系統(tǒng)主要參數(shù)：
1.物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采用三星S5PV210處理器，1GB DDR RAM，512MB Nand Flash，配置7寸真彩高清多點(diǎn)電容觸摸屏；
2.板載支持WIFI、藍(lán)牙無線傳輸、WCDMA通訊模塊；
3.支持Zigbee自組網(wǎng)，自動(dòng)采集傳感器數(shù)據(jù)，智能控制窗簾、空調(diào)、燈光等設(shè)備，控制投影幕布升降、電子白板開關(guān)機(jī)等；
4.支持一鍵上下課功能，支持智能化電源管理；
5.內(nèi)置視頻音頻矩陣，支持4路VGA輸入、2路輸出，視頻切換,音頻切換，音量調(diào)節(jié)或靜音；
6.支持云終端遠(yuǎn)程控制與管理；
7.專業(yè)音響設(shè)備（含功率放大器，無線麥，鵝頸式麥克）；
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)。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)。
6. 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)包括電磁屏手寫輸入系統(tǒng)，多媒體教學(xué)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。電磁屏手寫輸入系統(tǒng)代表著智慧教室的教學(xué)信息呈現(xiàn)能力；多媒體教學(xué)系統(tǒng)具有良好用戶體驗(yàn)，有利于充分利用各種教學(xué)資源；遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)等子系統(tǒng)支持異地同步互動(dòng)教學(xué)。
電磁屏手寫輸入系統(tǒng)（原筆跡電磁屏一體機(jī)）：
采用觸摸屏手寫輸入，配合1024/2048級壓感無源電磁筆，通過投影機(jī)、投影幕、配套控制軟件進(jìn)行教學(xué)，教師在屏幕上進(jìn)行書寫更加方便、靈活，手感好且無滯后現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)真實(shí)的“原筆跡”教學(xué)。而且無源電磁筆還可替代鼠標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的教學(xué)互動(dòng)。
產(chǎn)品規(guī)格：
1. 對角尺寸21.5”顯示技術(shù)：NextVision真優(yōu)彩
2. 分辨率：1920×1080；亮度:300cd/m2;對比度:1000:1;
3.可視角度:水平 170°/垂直 160°;響應(yīng)時(shí)間:5ms;互動(dòng)類型:電磁感應(yīng);
4.電磁筆:無線無源技術(shù).2048級壓感
5.定位精度:±0.1mm(center), 最大偏差 ±0.4mm (if pen tilted);
6.背光類型:LED;使用壽命: 50000小時(shí);信號輸入:VGA x1 / HDMI 1.3 x1;
7.信號輸出:VGA x1;USB 通訊:USB x1;功耗(最大):48W Max
多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)：
多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)先進(jìn)的、功能強(qiáng)大、內(nèi)容豐富的多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。通過它結(jié)合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使教師和學(xué)習(xí)者之間的充分溝通和交互提供先進(jìn)的、方便的教學(xué)支撐平臺。多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)作為基于互聯(lián)網(wǎng)的一種新的教學(xué)方式，不完全沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)方式，必須是以學(xué)習(xí)者為中心，教師從知識的傳授者和教學(xué)的組織者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的幫助者和引導(dǎo)者的主控式教學(xué)方式。通過該互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，既要支持實(shí)時(shí)交互教學(xué)方式，也要支持非實(shí)時(shí)的課件教學(xué)方式；既要提供傳統(tǒng)的現(xiàn)場情景教學(xué)支撐環(huán)境，也要提供一個(gè)學(xué)習(xí)者主動(dòng)的、探索式學(xué)習(xí)的場所。多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在豐富教學(xué)模式的同時(shí)也調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性從而大大的提高了教學(xué)效率。
7. 實(shí)時(shí)記錄
實(shí)時(shí)記錄系統(tǒng)包括智能考勤、自動(dòng)錄播、課堂應(yīng)答等子系統(tǒng)。智能考勤子系統(tǒng)對進(jìn)入教室的人員進(jìn)行身份識別和考勤統(tǒng)計(jì)；自動(dòng)錄播子系統(tǒng)用于記錄教學(xué)全過程；課堂應(yīng)答子系統(tǒng)支持課堂教學(xué)的及時(shí)反饋、深度互動(dòng)。
智能考勤：
智能考勤系統(tǒng)由特高頻RFID考勤機(jī)、人員卡和配套控制軟件構(gòu)成。采用RFID標(biāo)簽（校園一卡通）對學(xué)生進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，對進(jìn)入教室的人員進(jìn)行身份識別，對合法用戶進(jìn)行考勤統(tǒng)計(jì)，對非法用戶進(jìn)行告警，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)以及存檔打印等功能。
智能考勤系統(tǒng)可提供三種解決方案：
1）針對智慧教室和智慧實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，采用超高頻RFID+人員卡方案；
2）針對智慧會(huì)議室應(yīng)用，采用智能手機(jī)+NFC方案；
3）針對中小學(xué)智慧教室應(yīng)用，采用平板電腦+WiFI方案。
自動(dòng)跟蹤錄播：
自動(dòng)跟蹤錄播系統(tǒng)采用H.264壓縮技術(shù)，可實(shí)時(shí)記錄并保存用戶在電腦桌面上的活動(dòng)和動(dòng)作，結(jié)合電磁屏一體機(jī)，可記錄包括內(nèi)容注釋、文檔、圖片、流媒體播放、網(wǎng)頁瀏覽等內(nèi)容，與自動(dòng)跟蹤攝像系統(tǒng)捕捉到的演講者畫面相結(jié)合，自動(dòng)生成標(biāo)準(zhǔn)格式文件，同時(shí)可上傳到指定的內(nèi)容管理系統(tǒng)網(wǎng)頁以及移動(dòng)多媒體設(shè)備上，供學(xué)生重復(fù)觀看學(xué)習(xí)。
8. 泛在技術(shù)
泛在技術(shù)系統(tǒng)包括云端服務(wù)和移動(dòng)終端等子系統(tǒng)。泛在技術(shù)強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)和環(huán)境融為一體。智慧教室的泛在技術(shù)既包括處于云端的海量教育資源和教育應(yīng)用服務(wù)，也包括本地的筆記本、平板電腦、智能手機(jī)等移動(dòng)終端。
遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)：在網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下通過網(wǎng)關(guān)設(shè)備對室內(nèi)的設(shè)備進(jìn)項(xiàng)管理。遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)的客戶端可以是固定PC也可以是移動(dòng)終端。
遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)：結(jié)合網(wǎng)絡(luò)、視頻、音頻技術(shù)具有實(shí)時(shí)性、互動(dòng)性的特點(diǎn)。該互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)傳輸圖像、聲音、電子文檔，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語音交流。實(shí)現(xiàn)課程課程管理，教學(xué)過程錄制，課件發(fā)布及下載等功能，遠(yuǎn)程聽眾如臨現(xiàn)場。
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