智慧教育即教育信息化,是指在教育领域(教育管理、教育教学和教育科研)全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程。其技术特点是依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术所打造的数字化、网络化、多媒体化、物联化、智能化、感知化、泛在化的新型教育形态和教育模式。基本特征是开放、共享、交互、协作、泛在。以教育信息化促进教育现代化,用信息技术改变传统模式。
智慧教育是一个比智慧校园和智慧课堂更为宏大的命题,可以理解为一个智慧教育系统,包括现代化的教育制度、现代化的教师制度、信息化一代的学生、智慧学习环境及智慧教学模式五大要素,而其中,智慧教学模式是整个智慧教育系统的核心组成。
智慧教育是顶层设计,除了基础环境的构建,还包括制度、教师、学生等多层面的集合。智慧校园及智慧教室是智慧教育中最重要一环,也是最为具象化的建设环节。
而智慧课堂,则是智慧教育、智慧校园及智慧教室的直观体现,是一种智慧教学模式。
智慧教室既已搭建成一个物联网的应用场景,那学生在里面学习相关课程也可以方便进行一些列实验课程:
1、人员考勤系统
高频RFID应用实验;人员考勤系统设计实验
2、资产管理系统
特高频RFID应用实验;货物盘点系统设计实验
3、智慧照明系统
物联网智慧灯光控制系统应用实验;物联网智慧灯光控制系统开发实训
4、视频监控系统
物联网视频监控应用实训;物联网视频监控系统开发实训
5、空调控制系统
实验室空调控制系统应用实训;物联网空调控制系统开发实训
6、嵌入式实验
温湿度传感器数据采集实验;光照度数据数据采集实验;温湿度传感器数据通信实验;光照度数据通信实验
智慧教室的“情境感知”是指,能实时检测室内的噪声、光线、温度、气味等参数,并根据预设的理想参数,自动调节相关设备;能够获取学习者的位置、姿势、 *** 作、情感等方面的数据,以便能分析学生的学习需求,提供适应性支持。
智慧教室概念的提出最早可追溯到1988年由Rescigno提出的“Smart-Classroom”。是指“以学习者为中心”为基本理念。作为一种典型的智慧学习环境,是在物联网、云计算、大数据等新兴信息技术推动下应运而生的。
情境感知是智慧性体现的五个维度之一。主要表征智慧教室对物理环境和学习行为的感知能力。对内的空气、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。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。
体现智慧性的其他几个维度分别为,内容呈现,环境管理,资源获取,及时交互。内容呈现主要表征智慧教室的教学信息呈现能力。环境管理主要表征智慧教室场景布局的多样性和管理的便捷性。资源获取主要表征资源获取的能力和设备接入的便利程度。及时交互主要表征智慧教室支持教学互动及人机互动的能力。
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。现行的教学过程中,传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题。签到过程中,使用纸张签到,效率低且存在代签现象,结果不便于教师统计;提问互动环节和课堂小测试的环节中,教师给出简单选择后,学生举手或者口头回答,不能获得准确的统计数据,教师只能根据大体情况来判断是否进行教学,没有准确的数据,更不能考虑后期的数据挖掘和数据统计工作。传统的教学方式已经不适应现代化教学的需要,基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统在逐步的推广运用。智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段,给教育行业带来了新的机遇 。
智慧课堂是以“互联网+”的思维方式和大数据、云计算等新一代信息技术打造的智能、高效的课堂。其实质,是基于动态学习数据分析和“云、网、端”的运用,实现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化,创设有利于协作交流和意义建构的学习环境,通过智慧的教与学,促进全体学生实现符合个性化成长规律的智慧发展。
课程支持教与学方式的灵活多变,支持丰富的学习体验,利于交流、协作和共享,更是如何灵活运用技术来支持学习过程、增强学习效果。
特征评价
基于动态学习数据分析,智慧课堂从依赖于存在教师头脑中的教学经验转向依赖于对海量教学数据的分析。用于分析的数据大部分来自LMS、CMS和学生档案库等数据库,也有些来自于学生个人的非正式知识管理系统(如个人主页、博客、微博等)。采用现代化的分析工具和分析方法对数据进行加工、挖掘和分析,据此进行教学决策,依靠数据精准地掌握学情和调整教学策略。
智慧课堂教学中采取动态伴随式学习评价,即贯穿课堂教学全过程的学习诊断与评价,并可根据需求实时反馈评价结果,包括课前预习测评和反馈、课堂实时检测评价和即时反馈、课后作业评价和跟踪反馈,从而实现了即时、动态的诊断分析和评价信息反馈,重构形成性教学评价体系。
在教学资源的载体形式上是多样化的,包括电子文档、、影视、语音、PPT等多种样式的资源;在资源推送方式上也是多样的,既包括自动推送、人工推送等方式,也可以采取自主订阅学习资源,满足学习者富有个性的多样化学习需要。
随着智慧城市建设加快,以及国家对教育的重视,智慧校园、智慧教室的打造即将在各城市相继落地,重点解决传统校园、教室管理中出现的各类实际问题。
校园、教室管理常见状况及问题
在以往的校园管理及教室设备使用当中,往往存在以下几个问题:
(1)设备繁多,难以统一实现智能感知、控制管理;
(2)手动按键下拉投影幕布、开关灯、空调温度调节、排风扇开关等 *** 作太过繁琐,既浪费实际授课时间,教室上课体验大打折扣;
(3)各类设备使用情况及能耗没有清晰的数据可查及分析,不利于节能改进。
顺舟智能根据教室场景实际需求,推出智慧教室物联网方案,致力于实现教室场景的智慧化升级。
智慧教室物联网方案
顺舟智能基于Zigbee技术优势,Zigbee30网关及内嵌Zigbee模块,可实现对教室场景下的灯光、风扇、空调、窗帘、电教设备、智能门锁等电器设备实现智能化管控,节省人员管理成本,提高设备管理效率,同时为师生打造智慧化的教学/学习体验。
1、情景模式
情景策略为一组动作的集合, *** 作简单、高效。如早上开始一天的学习时段,空调、排风扇到点自动提前开启,改善教室内空气环境;学生进入教室时,门禁打开,音乐播放;老师上课时,投影打开,投影幕布下放,讲台灯光关闭或调暗等。通过场景开关和系统配置,一键进入预设的场景模式。如“上课场景”、“下课场景”、“多媒体场景”、“电教场景”等,可个性化定制。
2、智能门禁系统
智能门禁支持管理员便捷录入人员进出记录,实时掌握门禁状态及告警信息。此外,智能门禁系统结合人脸识别功能,有效保障学校教室安防、安全。
3、教室设备管理系统
设备实时状态显示:设备工作状态(如灯光开还是关)、设备故障显示(开关是否故障)可实时在线显示。 设备单独控制功能:各设备可以通过设备管理系统进行控制和管理,受控设备包括:空调,投影控制器,电脑,日光灯,窗帘、能源、环境设备、专业设备、门禁门锁等。
4、智慧环境监测系统
教室环境监测及调节。通过温湿度传感器、空气质量传感器等实现教室温湿度、空气质量等实时监测,环境数据实时回传至服务器、云平台,通过策略部署、设备联动,开启新风、加湿器、风扇等设备,调节教室环境。实现教室环境智能化管控,确保教学环境处于舒适状态。
5、智慧节能系统
通过物联网平台可远程调控、开关教室设备,设定情景模式、自定义时段进行设备开启关闭 *** 作,避免非教学时段设备长期开启、空转。同时,平台可进行能耗数据展示分析,清楚了解各区域、各类型设备用电情况,实现节能减排。
6、智慧用电安全系统
教室内部智能开关、智能插座、温控面板等均嵌入Zigbee模块,可以远程查询空气开关线路电压、漏电电流、线路功率、线路电流、开关状态等用电数据,同时设置漏电保护功能自动检测,以及区域内所有用电线路开关远程集控管理,自由分组设置定时开关等。
智慧教室物联网方案优势
1、设备覆盖面广、部署方便
支持教室内绝大部分可管理设备,包含了多媒体、空调、开关、能效插座、灯光、窗帘、环境监控、安防、电力等数十种物联网传感器和控制器。方案采用ZigBee无线协议,避免了传统的布线难题,通过简单的升级改造即可快速完成物联网硬件环境的部署,降低了硬件部署成本和施工难度,极大加快了部署速度。
2、智能化、便捷化使用
可灵活定制物联网场景和定时策略,实现设备的批量、定时自动控制。可根据温湿度、光感强度实现智能自动调节。
3、电能节能减排
实时探测关键能耗设备的电能消耗,实现能耗信息透明化,实现能耗的科学管理。
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