智慧教室系统模型及类型研究

（一）智慧教室的系统模型

智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面，可概括为内容呈现（showing）、环境管理（manageable）、资源获取（accessible）、及时互动（real-time interactive）、情境感知（testing）五个维度，简写为“S.M.A.R.T.”。这五个维度正好体现了智慧教室的特征，可称为“SMART”概念模型。

在“SMART”概念模型中，“环境管理”（M）和“情境感知”（T）两个维度是智慧教室装备的共性要求。“环境管理”维度要求智慧教室能够实现对所有设备、系统、资源的监控和管理。“情境感知”维度包括两个方面：一是对室内的空气、温度、光线、声音、颜色、气味等参数的监控，为“环境管理”提供依据；二是利用课堂录播系统记录教学过程，利用手持设备记录交互过程、监测学习结果，从而完成对学习过程的跟踪。

“SMART”概念模型的侧重点在于呈现智慧教室的“智慧性”特征，在该模型中，智慧教室由基础设施（infrastructure）、网络感知（network sensor）、可视管理（visual management）、增强现实（augmented reality）、实时记录（real-time recording）、泛在技术（ubiquitous technology）六大系统组成。

基础设施系统包括物理空间、桌椅装置、供电配电、通风空调、灯光照明等子系统。布局合理的物理空间和符合人体工程学的桌椅构成了智慧教室的空间环境。安全可靠、健康节能的供电配电、通风空调和灯光照明系统也是必备的设施条件。

网络感知系统包括网络接入、射频识别、人体识别等子系统。网络接入既可以是有线的也可以是无线的。射频识别、人体识别系统（HRS）等传感装置，按约定的协议，将各种设备连接起来并进行信息交换，实现智能化识别和感知。

可视管理系统包括监控、中控、能耗等子系统。智慧教室中软硬件装备、运行能耗、教室现场等都可以被实时监控，并基于大数据进行智能化分析，最终管理员可以通过可视化界面查看运行状况、进行管理操作。

增强现实系统包括交互演示、视频会议、穿戴设备等子系统。交互演示子系统代表着智慧教室的教学信息呈现能力。视频会议子系统支持异地同步互动教学。穿戴设备子系统会使物理环境与虚拟环境的无缝融合更为便捷。

实时记录系统包括课程录播、电子学档、课堂应答等子系统。课程录播子系统用于记录教学全过程。电子学档子系统为教师教学决策和学生自主学习提供有效数据支持。课堂应答子系统支持课堂教学的及时反馈、深度互动。

泛在技术系统包括云端服务和移动终端等子系统。泛在技术强调信息技术和环境融为一体。智慧教室中的泛在技术既包括处于云端的海量教育资源和教育应用服务，也包括本地的笔记本电脑、平板电脑、智能手机等移动终端。(www.xing528.com)

（二）智慧教室的类型

现有的智慧教室建设，根据不同的分类标准，有如下的分类方法。

（1）按照“SMART”模型，从内容呈现、资源获取和及时交互三个维度可以将现有的智慧教室分成“高清晰”型、“深体验”型和“强交互”型三种。

（2）按照智能教室实现的技术条件，现有的智慧教室可以分为以下三类。

第一类是基于硬件技术的智慧教室。国外许多大学和国内的一些教育信息化装备企业将这类配有多媒体计算机、计算机网络、液晶投影、AV系统视频展示台、扩音系统等设备的多媒体教室称为智能教室，如University of Alberta、University of California、Mahatma Gandhi University等。

第二类是基于软件技术的智能教室。这种类型的智能教室主要是借助于网络实现的、基于软件形成的虚拟智能教室，能够实现对学习者的学习支持，提供多种学习资源和学习形式、群体交流与合作手段等，如Classroom 2000、NASA（美国国家航空航天局）的未来教室计划等。

第三类则是综合了前两者的优点，既重视硬件技术的支撑，又借助于软件系统对硬件技术进行智能的集成控制，并对学习者的学习进行智能的跟踪和记录，还能实现现实教室与虚拟教室（面向远程学习者）之间的信息互通及群体间的互动。如加拿大多伦多大学的智能教室项目、我国清华大学智能远程教室项目、Northwestern University的智能教室项目和华中师范大学教育信息工程中心的混合现实智能教室项目等。

（3）按实现功能类型划分，智能教室可以分为基本智能教室、交互智能教室和双向视频智能教室。基本智能教室（essential smart classroom）也就是我们所理解的多媒体教室，由计算机、数据投影仪、集成控制面板、扩音系统等组成。交互智能教室（interactive smart classroom）除具备基本智能教室的功能特征外，还提供师生、生生以及学生与学习资源之间的交互。双向视频智能教室（two-way video smart classroom）除拥有基本智能教室的所有特征外，还添加了电视摄像机和话筒，便于进行远程教学。

除上述三种分类方式外，还有按照智能教室的硬件配置及适用的空间来进行划分的，如：美国Clarion University of Pennsylvania将智能教室分为基本智能教室、教学工作站（teaching station）、科学实验室或有限空间（science labs or limited space areas）、专用智能教室（dedicated smart classroom）、大型场地／礼堂（large venue/auditoria）和便携移动教室六种；北科罗拉多大学（University of Northern Colorado）将智能教室分为触屏控制智能教室、按钮控制高技术教室、移动平台教室、投影教室和智能移动教室。