教育科学出版社《群体智能》（订购）

　　智慧教室是什么？

　　智慧教室是能够方便对教室所有设备及环境进行智能控制和操作，有利于师生无缝接入资源并开展教与学活动，能适应包括远程教学在内的多种学习方式，以自然的人机交互为特征的，依靠移动通信、云计算、物联网、大数据等技术的增强型教室。

　　智慧教室是一种完美契合群体智能的智能教育应用场景。智慧教室中的所有可控传感设备（视频监控等）、展示设备（幻灯机、显示屏等）以及参与教学的人员都可以被抽象为智能体，所以可把智慧教室看作一个具有几十个甚至上百个智能体的多智能体系统。基于此系统，一系列多智能体人工智能算法便有了“用武之地”，并且可以基于智慧教室数字孪生仿真系统，有针对性地设置智慧教室的感知、控制、反馈等应用任务，建立更高效的智慧教室辅助系统和平台。

　　智慧教室能带来什么？

　　智慧教室能够在以下方面带来变革。一是基于数据的教学。传统课堂主要依靠教师的个人教学经验来判断学生的学习行为和做出教学决策，智慧教室则是根据学生学习行为大数据挖掘与分析来调整教学策略，通过直观的数据了解学生的知识掌握水平，在课堂教学中生成了基于证据的教育新形态。二是高效的教学。利用现代信息技术打造智慧学习环境，用大数据构建高效课堂，大大提高了课堂教学效率，如通过情境感知、数据挖掘等方法可以预知学习者潜在的学习需求。在智慧教室中学习者通过资源订阅和智能推送的方式第一时间获取最新的学习资源，实现了教与学的立体沟通与交流。三是个性化学习。通过课前预习测评分析和课中随堂测验即时分析，准确把握每个学习者掌握知识的状况，实现对学生的个性化学习能力的评估，使教师对每一位学生的认知更清晰，从而有针对性地制定教学方案和辅导策略，推送个性化的学习资料，制作针对个人的“微课”，真正实现以学生为中心的“一对一”的个性化教学。四是合作探究的学习方式。依据知识构建的需要，智慧教室采取小组协商讨论、合作探究的学习方式，协作群组服务能够帮助有相同学习需求和兴趣的学习者自动形成学习共同体，就某个问题开展深入的互动交流，有利于实现对所学知识的意义建构。五是动态开放的课堂。“动态生成”是新课改提倡的一个重要理念。课堂本质上是一个动态开放的系统，随着移动互联网等新兴信息技术在课堂教学中的应用，课堂系统超越了时空限制。智慧教室不是忠实地、封闭地传递和接受知识，而是鼓励课堂创新与开放，鼓励生成，积极为学生主动创新、发展智慧提供有利条件。六是教学机智的课堂。课堂教学是千变万化的，再好的预设方案也不能预见课堂上可能出现的所有情况。智慧教室要求教师有随机应变的能力，能根据教学进程中出现的新情况，基于动态学习数据分析和即时反馈，采取机智性行动，及时调整课前的教学设计，优化和改进课堂教学进程。

　　智慧教室由什么组成？

　　智慧教室主要由以下九个系统组成。一是教学系统。教学系统由内置电子白板功能的触控投影一体机、功放、音箱、无线麦克风、拾音器、问答器和配套控制软件构成。使用内置电子白板功能的触控投影一体机代替了传统的黑板，实现无尘教学，保障师生的健康。师生可在投影界面上操作电脑。每个桌位上配置问答器，实现师生交互式课堂教学。二是LED显示系统。LED显示系统由LED面板拼接而成，安装在教室黑板顶部，用于显示课程名称、专业班级、任课教师、到课率和教室内各传感器采集的环境数据。三是人员考勤系统。人员考勤系统由射频识别考勤机、考勤卡和配套控制软件构成。在教室前后门各安装一个射频识别考勤机，采用射频识别标签（如校园一卡通）对学生进行考勤统计，对进入教室的人员进行身份识别，对合法用户进行考勤统计，对非法用户进行警告。同时可对考勤情况进行远程监控、统计以及存档打印等。四是资产管理系统。资产管理系统由特高频射频识别读卡器、纸质标签、抗金属标签和配套控制软件构成。在教室前后门各安装一个特高频读卡器，对教室内的实验仪器、设备等资产出入教室进行监控与管理，对未授权用户把教室内资产带出教室进行警告，方便设备管理人员对教室设备的统一管理。五是灯光控制系统。灯光控制系统由灯光控制器、光照传感器、人体传感器、窗帘控制系统和配套控制软件构成。通过人体传感器来判断教室内对应位置是否有人，此位置无人，则灯光控制系统及窗帘控制系统处于关闭状态；反之，处于工作状态。六是空调控制系统。空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成。通过温湿度传感器监测室内温湿度，当室内温湿度高于最高阈限值时自动开启空调，当室内温湿度低于最低阈限值时自动关闭空调，实现室内温湿度的自动控制。七是门窗监视系统。门窗监视系统由窗户门磁模块及配套软件组成。窗户门磁模块用于检测门和窗户的开关状态，并将状态信息及时上传至服务器。同时设置敏感时段，实施对门和窗户的自动监视和报警。八是通风换气系统。通风换气系统由抽风机和配套监控软件构成。九是视频监控系统。视频监控系统由无线摄像头和配套监控软件构成。视频监控系统可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。在教室前后门口各安装一个无线摄像头监控人员出入和资产出入库的情况，在教室内安装一个无线摄像头监控教室内部实时情况，所采集的影像经远端射频单元传送至终端管理电脑，提供实时的监控数据。

　　本文内容摘编自《群体智能》，教育科学出版社2021年10月出版。

来源：教育科学出版社