人工智能教室建设方案

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人工智能教室建设方案范文第1篇

关键词：物联网；智慧教室；监控；管理；架构

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0213-02

Study on Intelligent Classroom Monitoring and Management under Internet of Things

SHEN Ping-ping， WANG Bo， DAI Xu， LU Ying

（Suzhou Vocational University， School of Computer Engineering， Suzhou 215104， China）

Abstract： Technologies， such as sensor， wireless communication， database， Android etc.， were applied in classroom monitoring and management. The holistic framework and module design of intelligent classroom management system was analyzed. Practical application verified that this system has good efficiency in collection of classroom environment parameters， safety monitoring， intelligent control of facilities such as curtains， fans and lights， class attendance record， information inquiry via mobile phone， classroom interaction etc.

Key words：Internet of Things； intelligent classroom； monitoring； management； framework

国内各类院校教室主要提供的设备以照明设备、温控设备以及多媒体设备为主，这些设备的使用和管理大都处于粗放的全手工或半手工管理状态，造成一定程度的能源浪费和安全隐患。实际教学中，教师上课必须在教室管理员处获取教室多媒体设备的开关钥匙或IC智能卡，学生使用教室也必须进行实地搜，管理人员更无法查询教室的实时使用状态信息，无法对在该教室上课的学生进行出勤考核等，针对这些问题，课题通过物联网感知和控制技术，整合软硬件设备条件，希望可以实现教室智慧化高效管理的目的。

智慧教室，另外的名词是未来教室或智能教室，其英文名称为Smart Classroom， Future Classroom，Intelligent Classroom。智慧教室概念在国内有多种观点，聂风华等[1]认为智慧教室为教学活动提供智慧应用服务的教室空间及其软硬件装备，陈卫东等[2]认为智能教室是以自然的人机交互为特征，集成高科技软硬件设备，方便对教室的声、光、电等设备进行控制和操作，并能适应远程教学等多种学习方式的增强型教室，可以依靠智能空间技术实现。黄荣怀等[3]认为在传感技术、云计算技术、人工智能等技术充分发展的物联网信息时代，教室应具有情景感知和监控管理功能，能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展。通过参考文献从不同角度对智慧教室的特征阐述可以发现，国内外共同的研究趋势是关注利用新技术创建、创新教学环境，促进教学资源的个性化呈现、教学效果的多元化展示。智慧教室是教室信息化建设的必然成果，是一种典型的智慧学习环境[4]，课题以物联网技术为背景，阐述智慧教室建设的系统设计思路、系统框架体系。

1 智慧教室管理系统设计思路

教室发展经历了传统教室--电子教室--多媒体教室--数字教室--智慧教室的演变，智慧教室的发展经历了从单一设备智能化到设备控制智能化，最后到教学系统环境智能化这三个阶段[5]。由于每个学校的性质不同，学生的学情不同，因此在设计教室之前，还应考虑具体的实际背景，设计出适合的智慧教室方案和教学应用模式[6]。

以我们高职院校为例，假设教室比较多，教室除了日常上课以外，其余很多时间用于学生的自我学习。总体来说，课题研究的智慧教室管理系统主要实现两个方面的效果：一是教室环境参数感知和设备监控，二是利用移动终端进行交互查询，总之，智慧教室的设计应结合实际背景，应用智慧技术、提供有效的智慧服务、进行有效的智慧管理、最终实现智慧教学的思路[7]。

1.1 教学环境安全舒适

首先通过组建无线传感网，可以感知教室的环境信息，包括温度、湿度、光照度、烟雾等环境监测数据，当温度过高时，自动⒍空调；当光照过暗时，自动打开窗帘，当烟雾达到警戒值时立即报警。

1.2 教室设备方便维护

管理员可以通过管理系统可以远程查询教室设备的状态信息，比如远程监控教室的灯、空调等设备，假如发现教室内没有人员而设备仍开启时可以选择远程将其关闭。另外通过安装的摄像头，可以实现无人监考。

人工智能教室建设方案范文第2篇

关键词：5G时代；教师培训；专家教学；互联网

15G时代教师培训发展机遇

1．15G开启互联网发展新篇章

2019年6月6日，我国工信部向四大运营企业发放5G商用拍照，预示着我国5G网络建设和应用将进一步加速。2019年中国互联网大会的《中国“智能＋”社会发展指数报告2019》指出，目前，我国“智能＋”社会发展水平还处于初级阶段，数字化和网络化仍在快速发展，智能化初步应用，未来，数字化、网络化和智能化长期并存。5G通讯技术具有低延时性、高可靠性、高带宽、大连接等特性，它将给社会生活带来巨大变革，正如华为提出的基于5G技术构建“万物互联的智能世界”畅想所言，5G通讯技术将实现工业、医疗、交通、教育等领域融合，形成万物感知、万物互联和万物智能的未来。

1．25G时代教师培训新机遇

5G通信技术将给教育领域带来深刻变革，5G技术的普及和发展能够促进智慧教育、智能远程教育的应用发展，将对教师培训产生重要影响。中国移动通讯发表的《5G＋智慧教育白皮书》分析认为5G标准发展成熟要1－2年，5G教育网络成熟需要3－5年，而达到5G支持的教育模式变革则需5年以上。教师培训是教师继续教育获取新知识、提升行业技能和职业素养的重要途径，通过线上线下融合，实现跨时间、地域资源共享，促进教育资源均衡发展。5G时代，教师培训在授课方式、互动教学、协作学习等方面都会产生巨大影响。例如，5G通信技术的低延时性将极大程度上消解网络平台信息传输的延迟效应，实现真实情境再现，为情景化学习等远程参与式学习提供更有力支持。

25G网络的主要特征

5G是第五代移动通信技术的简称，是最新一代蜂窝移动通信技术。5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。

2．1高数据速率

早在2013年5月，韩国三星电子有限公司宣布，已成功开发第5代移动通信（5G）的核心技术，该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据。相比之下，第四代通讯技术服务的传输速率仅为75Mbps。2018年2月，华为在MWC2018大展上了首款3GPP标准5G商用芯片巴龙5G01和5G商用终端，支持全球Sub6GHz（低频）、mmWave（高频）等主流5G频段，理论上可实现最高2．3Gbps的数据下载速率。

2．2低延迟

5G通信技术是当前领先而可靠的网络技术，其空中接口时延水平在1ms左右，能够满足自动驾驶，远程医疗等实时应用。2019年1月，我国一名外科医生在福建省，利用5G网络操控约48公里以外的机械臂开展手术，成功切除了一只实验动物的肝脏，实现全球首例远程外科手术，手术中，视频成像、手术操作实施等几乎同步实时完成，延时只有0．1秒。基于5G网络低延迟特点，能够实现远程教育人机协同、智能操控等做到精确同步。

2．3广覆盖

5G网络能够实现超大网络容量，提供千亿设备的连接能力，满足物联网通信，实现万物感知、万物互联和万物智能。未来5G将通过超密集异构网络实现高数据流量，超密集异构网络功率和频谱效率高，扩大了网络覆盖范围，扩展了系统容量，增强了业务在不同接入技术和各覆盖层次间的灵活性。未来的无线网络将部署超过现有站点10倍以上的各种无线节点，在宏站覆盖区内，站点间距离将保持10m以内，并且支持在每1km2范围内为25000个用户提供服务。5G通讯技术的广覆盖特点将有效推动智慧城市、智能家居、远程医疗、智慧教室等领域的建设和发展。

35G对教师培训的变革

2018年4月教育部印发的《教育信息化2．0行动计划》指出，要加强教师信息素养，引导教师主动适应信息化、人工智能等新技术变革，启动“人工智能＋教师队伍建设行动”。2018年9月《教育部关于实施卓越教师培养计划2．0的意见》中指出，要推动人工智能、智慧学习环境等新技术与教师教育课程全方位融合，充分利用虚拟现实、增强现实和混合现实等，建设开发一批交互性、情境化的教师教育课程资源。在此背景下，信息技术与教师培训深度融合势在必行。教师培训的基本要素包括培训相关主体、学习环境、学习资源，其中培训相关主体主要为培训管理者、授课专家和参训者。从培训相关主体的视角出发，5G对教师培训的变革主要分为内外两个部分，外部的变革主要为学习环境的日益丰富和学习资源的更加多元，内部的变革主要为培训管理者培训理念和培训管理方式的转变，授课专家教学理念、教学方式的转变以及参训者学习方式的转变。内外的不断变革促使着教师培训向信息化、情境化、个性化方向不断推进。

3．1教师培训外部的变革

（1）学习环境日益丰富化。5G信息技术为当前教师培训开展过程中遇到的诸多问题提供有力的技术保障，有效打破当前网络技术壁垒，解决相关网络性能问题，满足VR、AR、远程直播等教学环境对数据传输的要求，实现高分辨率、多设备连接，实现情景同步再现、互动实时，达到虚拟和现实的有效结合，推动远程直播互动课堂、虚拟现实教学、触觉互联网等教学发展，为学习者创设一个更为自主、体验、合作与交流的贴近真实、多感官参与的学习环境，让学习者得到卓越的学习体验。当前环境下，知识付费行业内的直播，往往是通过音视频录播结合及时性的互动答疑来完成，在5G时代，高数据传输和低延时等特点将为用户带来更为流畅的体验，远程培训跟面对面学习交流信息传输速度几乎一致，借助物联网和虚拟现实技术能够实现师生实时有效互动，随时答疑，获得和真实面对面教学一样的学习体验，有效的突破了时间和地域的限制，极大降低了学习成本，这在以往的互联网时代是不可想象的。基于5G网络，结合VR／AR／XR技术，将创造以往教学中难以实现的高成本场景教育培训，例如物理、化学、生物等学科的实验操作教学场景，以及相关实践类技能类培训的模拟演练。实现触觉互联网，即通过通信技术远程控制实际或者虚拟的目标，实现远程技能交流，这将会创新教师教育培训中，例如美术、音乐等学科技能培训，为学习者带来全新的沉浸式、感触式学习体验。（2）学习资源更加多元化。学习资源是教师培训中不可或缺的要素之一，它在训前、训中、训后三个阶段都为教师培训的开展和延伸提供有力的支撑。当下，无论是面对面的线下交流，还是基于互联网技术的网络交流，都是基于视觉、听觉等感官通道，通过语言、文字、表情、手势、图片和视频等信息呈现方式实现信息的获取、传输和交换的。随着5G时代的到来，5G＋AI＋VR／AR技术深度融合应用，将使得学习资源不再仅仅是停留在文本、图片、音视频中的单一知识，学习资源更多时候将是一种将知识蕴含在不同情境下的沉浸式学习体验，更加生动而富有趣味，让参训者身临其境，充分调动参训者的视觉、听觉、触觉等多种感官，实现多模态学习与互动，充分发挥参训者的主体性，实现“做中学”。

3．2教师培训内部环境的变革

（1）专家教学趋向智能化。5G带来的网络可以称之为“超级高速公路”，信息更新、传输速度达到空前，信息呈现方式多样化，伴随着智能技术的渗透，将为教师培训带来诸多便利。同时，信息技术的高速发展，将会对教师原有知识和技能带来挑战。在5G时代，教师培训课堂不仅仅是单一的教师讲授，培训者还能够协同智能机器人等高科技成果，综合运用多元的学习环境实现情境教学，精准捕捉和分析参训者学习状态，实时优化教学过程，实现从一般教师向超级教师转变。（2）教师学习更加自主化。5G时代，学习将变得无处不在。依靠5G网络，我们可以不受电脑、流量的限制，随时随地学习各种培训课程，优秀的教育资源可以通过5G网络实现跨地域分享，无论是身处繁华的大城市还是偏僻的乡村，都能够通过5G网络享受顶级教育专家的教学指导，学习将变得更加自由。5G将使教师自我提升的外部环境阻碍将变得越来越小，教师参与培训的内驱力将更多来自于自身的需求，丰富的学习环境和多元的教学资源将不断激发教师自主学习的兴趣和积极性，先进的信息技术结合大数据将为每位教师制定个性化培训方案，教师学习将变得更加自主和个性。（3）培训管理走向信息化。5G信息技术将有效解决当前培训管理者在教师培训训前、训中、训后各项工作中遇到的若干问题。训前阶段，传统培训方案制定多是采用走访调研、网络问卷等方式获取教师培训需求，结合实际制定培训方案，传统方式费时费力，且获取的信息不一定准确。5G网络结合大数据等信息技术能够为培训管理者获取参训教师培训需求提供便利，分析和精准掌握每一位教师的培训需求，为制定科学合理的培训方案做支撑。训中阶段，培训管理者能够利用5G＋AI＋大数据技术实现实时跟踪掌握参训教师学习状态，及时反馈和优化培训方案，做好培训服务工作。训后阶段，通过对前期培训数据的综合分析可以了解每一个参训教师培训目标的完成情况，做到科学总结反思，为做好后续服务提供有力支持。

人工智能教室建设方案范文第3篇

【关键词】信息化；继续教育；质量建设

一、信息化浪潮与继续教育转型发展

（一）教育活动与信息技术融合发展，是当代继续教育发展的客观趋势

1965年法国教育家保罗朗格朗提出了终身教育理论，对现代教育特别是世界各国继续教育改革影响深远。①继续教育作为现代教育发展的重要形态，本身就是在教育活动与信息技术结合中起步的。最初形成的以视听技术运用为主要形式的广播电视教育等远程教育，就是运用信息技术开展学历补偿和职业后教育的形态。信息化浪潮的推进，带来了教育理念、教学方式和学习模式的巨大变革，极大地丰富了继续教育实践。进入21世纪，互联网飞速发展，尤其是大数据、网络社交、云计算等广泛应用，更加深刻地改变了人类固有的知识体系、学习方式和教育模式。新一轮信息化催生了各种信息技术在继续教育领域的广泛运用，信息化在其中的作用和价值更加显现出来，对继续教育思想与观念、管理模式、教学内容和方法产生了变革性推动。②可以说，继续教育与信息化有着天然的、内在的联系，借助信息技术促进继续教育发展，是一个规律性趋势。

（二）加强信息化应用是我国继续教育转型发展的必然要求

改革开放以来，我国高校继续教育适应经济社会发展应运而生，伴随现代化进程深入推进，充分发挥高校学科、人才优势，参与构建学习型社会和终身学习体系，取得了显著成就。进入新时期，高校继续教育发展面临着新的形势和挑战。在需求层面，国家重大战略和区域社会经济发展，如推进经济高质量发展以及“一带一路”等战略，需要高校继续教育提供充分的人才支撑。③在供给层面，学习型组织发展和多元类型教育融合，特别是企业大学的快速发展、职业教育集团的兴起，引发继续教育格局重组，以质量为导向的竞争日趋激烈。在政策层面，国家取消了普通高等院校成人学历教育脱产班，逐步缩减本科院校成人学历教育专科的招生。④高校继续教育由学历补偿性教育转向非学历的素质提升教育，需要更加注重人才培养质量。可以说，高校继续教育进入了从数量规模型向质量效益型转型的发展时期。应对这一转型发展，高校继续教育要抓住信息化发展机遇，充分利用信息技术推进继续教育模式创新，提升服务社会培养人才的能力。

（三）信息化为破解高校继续教育矛盾问题带来契机

近些年，我国高校继续教育在迅猛发展，一方面推动人才培养和社会进步，但另一方面也带来发展粗放、质量下滑的隐忧和风险。从人才培养看，我国高等院校继续教育学生数量庞大，但是忽视内涵建设，人才目标界定不清晰、培养定位不准，教学针对性不强，课程教材缺乏特性，特别是实践性不够，适应性师资力量薄弱；从办学机制看，一些高校继续教育机构办学力量不足，优质资源整合不够，特色不够鲜明,专业渠道狭窄，缺乏拓宽办学路子的能力。从办学管理上，监管能力不足，管不过来与管得过死问题同时存在。这些都严重影响了继续教育办学的质量与信誉。解决当前高校继续教育中存在的突出问题，在树立科学质量观、深化改革的同时，必须通过加强继续教育与信息技术的融合发展，对学习者、教师、学校等继续教育的参与者和教学办学各环节，进行模式再造和系统重塑。通过信息化提升发展质量，实现继续教育健康发展。

二、信息化推进继续教育高质量发展的着力点

当前，现代信息技术发展呈现多媒体化、网络化、数字化和智能化趋势。信息技术对继续教育实践的影响是全面的、深刻的、革命性的。随着信息化的深度发展，高校继续教育在内容、方法、模式以至对学习者、教育者、管理者的要求等方面，都发生了巨大变化。高校继续教育必须准确把握信息化技术的最新发展趋势，借助先进适用的技术、模式，形成解决方案，提高质量建设水平。

（一）移动网络、多媒体化支持下的泛在学习

20世纪90年代以来，随着信息技术对教育的不断渗透，多媒体和计算机网络等新技术被广泛应用于教育领域，推动了泛在学习兴起。泛在学习通过超链实现本地资源与远程资源的无缝链接，学习的内容空间得到了极大扩张；利用构件化技术，即时性更新教育内容，提供全面的教育在线服务，支持按需学习、适时学习、弹性学习，为学习者提供时时、处处在线学习的场景。泛在学习呈现出学习内容海量、优质资源共享共建、学习交互性强等特点。大规模在线开放课程“慕课”(MOOC，MassiveOpenOnlineCourses)，就是基于网络教育的泛在学习典型方式，其以现代信息和网络为技术支撑，搭建开放灵活、功能强大的教育网络平台，把优质资源输送到有需要的终端，实现人人可学、时时能学、处处易学。⑤美国高等教育界将MOOC比作教育史上的一场数字海啸，目前最有影响的美国的EdX、Udacity和Coursera三大MOOC平台注册人数已达上千万数量级。继续教育与泛在学习在学习机制上有内在契合性，值得充分借鉴运用其核心理念和技术解决方式。

（二）人工智能下的自主学习

“人工智能”(ArtificialIntelligence，AI)下的自主学习是1956年达特茅斯研讨会中提出的，当时指机器模拟人的智能。经过60年的发展，人工智能发展经历了计算智能、感知智能阶段，步入认知智能阶段，其内涵不断拓展，逐步聚焦于模拟、延伸和拓展人类智能的功能。近年来，一些国家已研发应用计算机智能辅助教学系统。一些高校设立自主在线学习平台，学习者通过平台进行选课、课程学习、课后测评等。这实际上是人工智能下的自主学习技术在继续教育活动中的运用。这种基于大数据的自主在线学习，可以根据数据对学生的学习情况进行评估，预测学生未来的学习表现并智能化推荐适合学习内容，让学习者能够从多元化的学习内容中进行自主选择，实现学习的个性化。⑥同时，通过将信息技术、视频、网络和智能化平台等因素综合起来，搭建多重交互、合作学习、资源共享的环境和情景，对学习者持续性诱导和激励，使其形成自我学习机制，可以激发和培养学习者的创新思维及实践能力。

（三）大数据推动下的智能教育教学管理

伴随着移动通讯、云计算、传感器、物联网等现代信息技术的快速发展，人类社会进入大数据产业化的时代，为改进继续教育办学机制及丰富教学内容提供了支持，对推动继续教育教与学的对接、管理以及市场开拓，都提供了智能化手段。一方面，通过教育大数据的运用，准确分析把握学习者的特点和类型，动态地改进调整教学方案和内容，可以增强教育的针对性和有效性。⑦另一方面，通过数据化应用，实现对继续教育要素的数据处理，可以及时、深度挖掘教育活动供给需求资源，实现市场需求分析、精准教育评价和办学需求调研、项目开发等教育决策科学化，提升教育管理的精准化。⑧

三、运用信息化提升继续教育质量的重点对策

信息化支撑继续教育质量建设具有综合性、过程性、渗透性，影响因素多元动态复杂，其中学习资源、教师、教学管理等因素至关重要。当前必须抓住主要问题，通过要素资源、平台、机制的整合再造，提升信息化应用水平，加强质量建设，提高高校继续教育质量。

（一）建立动态集约共享的课程资源体系

课程是教学活动的基本载体。只有课程有质量了，继续教育才可能有质量。要结合继续教育发展实际，利用多媒体技术，实现教学内容、网络课程、辅助资源的信息化，创建丰富的、分布式的教学资源库。可以发挥高校知识原创和学科优势，建立校内优质教育资源在继续教育与其他类型教育之间的分享平台，通过建立优质课程资源库、电子教室、微课等形式，促使本校优势教学资源向继续教育外溢。建设课程教学与应用服务有机结合的优质在线开放课程，利用信息技术提升教学水平、创新教学模式，利用翻转课堂、混合式教学等多种方式用好优质数字资源。同时，针对继续教育实践性强的特点，探索互联网条件下课程资源的共建共享，由高校与高校、企事业单位等共同建设，打造一批多元化、实用化、网络化的课程“超市”。鼓励通过与具备资质的企业合作、采用线上线下结合等方式，推动在线开放资源平台建设和移动教育应用软件研发，加快推动继续教育服务和学习方式的变革。

（二）推进适应性信息化教学模式、形式和方法创新

积极探索远程学习、网络学习、移动终端学习等新型教学模式的特点和规律，实现教学方法、手段的网络化，创建方便灵活的教学互动平台。利用云计算、移动互联、智能家居等新技术，实现教学和管理的移动化、多终端化，创建时时能学、处处可学的教学环境。要加快推进现代信息技术与教育教学深度融合，推进在线开放课程和虚拟仿真实验教学建设，以提升教师信息技术应用能力为着力点，加快用信息技术改造传统教学，提高教学水平。深入推进网络学习空间互通，形成线上线下有机结合的网络化泛在学习新模式。引导学校与教师依托网络学习空间记录学生学习过程，进行教学综合分析，创新教学管理方式。

（三）利用信息技术优化拓展教师资源

没有一流的师资队伍，就没有一流的继续教育。当前，一些高校继续教育缺乏充足的专业化教师，一些教师参加继续教育时间精力不够，校内整合资源不够，教师对信息化手段的运用能力也不够。高校继续教育务必重视师资资源建设，在加大培养和引进实践经验丰富的高素质教师同时，还应运用现代网络技术，拓展整合利用各方面教育资源，探索“名师课堂”“名校网络课堂”等信息化教师教研新模式，推广“虚拟教师”技术应用，运用虚拟化的名师、大师，丰富教育资源，激发学生的学习兴趣。信息化发展促进了教育方法和手段多样化，教师职能也发生了变化，除了传递知识、信息以外，更要注重引导学习者运用信息技术自主获取知识、运用知识、创造知识。因而要加强教师自身的继续教育，特别是通过培训，提高驾驭信息化的教学能力，为提升教学质量提供强有力的保障。

人工智能教室建设方案范文第4篇

1.长期趋势

未来五年乃至更长时间，推动基础教育采用技术的关键要素。

（1）推进创新文化

目前，学校已经被视为推动创新和创业的场所。这一趋势的焦点已经从理解培养创新思想的价值转变为寻找方法以便复制到不同的、独特的学习机构中去。过去一年的研究让我们能更好地了解学校是如何培育不同类型文化来促进改革的。其中推进这一改革进程的关键点是要求基础教育改变其现状，接受把失败作为学习过程中的重要组成部分。而将创业精神融入基础教育的行动也进一步承认，每一个伟大的想法都有开始的地方，学生和教育工作者们都可以配备需要的工具来激发真正的进步。为了跟上改革的步伐，学校必须严格评估课程，并改革评估方法来消除阻碍新思想发展的障碍。

（2）深度学习策略

在基础教育中，越来越多的人重视深度学习策略，威廉和弗洛拉・休利特基金会（William and Flora Hewlett Foundation）把它定义为在学生掌握学习内容的同时，培养其批判性思维、解决问题的能力以及协作学习和自主学习的能力。为了保持学习的积极性，学生们需要了解现实世界，以及新的知识和技能带给他们的影响。教学法将从被动学习转向主动学习，允许学生从新资讯中拓展思路，并学会怎样管控他们建立的主题活动。具体方法包括基于问题的学习、项目式学习、挑战式学习以及探究性W习等，这些方法都在鼓励学生创造性地解决问题和主动实施解决方案。

2.中期趋势

在未来三到五年内，推动基础教育采用技术的关键要素。

（1）对量化学习的日趋关注

人们越来越多地对量化学习这种新的评价方式感兴趣。这种方式需要教育工作者使用多种方法和工具来对学生在学业准备、学习过程、技能获取以及其他教育需求阶段，进行评估、量化和记录。由于社会和经济因素重新定义了当今职业所需人才的能力，学校必须重新思考如何去界定、测量和证明学生掌握的学科知识和软技能（如创造力和协作能力）。数据挖掘软件逐步融入到在线教育、移动学习和学习管理系统中，形成了新的学习环境。这类环境利用数据分析和可视化软件能多维度、便利地描绘学习的相关数据。在线上和混合课程中，数据可以展示出学生的行为是如何促进他们的进步以及影响学习效果的。

（2）重构学习空间

传统教育依赖于以教师为中心的教学方式，讲座是知识传递的主要来源。如今，人们正在拥抱以学生为中心的教学，这让学习者能更好地为未来职场做准备。同时，教室设计的新方法正在支持这种转变。此外，在建筑和空间规划方面的创新思维正在影响新学校基础设施的设计和建设，进而有可能对课堂实践和学生学习产生重大影响。

3.短期趋势

在未来一到两年内，推动基础教育采用技术的关键要素。

（1）编程素养

编程是指计算机能理解的一组规则，可以采用多种语言的形式，如HTML语言、JavaScript语言和PHP语言。许多教育工作者认为，编程是一种激发计算思维的方式，这项技能需要将计算机科学知识与创造力、问题解决能力深度结合起来。知名编程教学网站最近预测，到2020年，美国将有140万个计算机工作岗位，而只有40万计算机专业的学生来填补这一职位。为了更好地让学生从较小的年纪开始学习，越来越多的学校领导和专家正将编程嵌入到基础教育课程中来。世界各地的学校正在开设编程课，如让学生共同设计网站，开发教育游戏和APP，并通过建模和设计新产品来设计应对挑战的方案。

（2）增强STEAM学习

近年来，人们越来越重视加强科学、技术、工程和数学（STEM）课程的学习，因为这些学科被广泛视为促进创新和促进国家经济增长的动力。一些教育领导者认为，作为机构聚焦STEM学习的一种回应，有必要建立一个更加均衡的课程，如将艺术、设计和人文学科等整合到科学领域。这一概念促进了STEAM教育的产生，在这里，A代表“艺术+”。STEAM教育将这一定义扩展为一种基本理念，即所有学科都能且应该紧密地揉和在一起，以给学生提供一个如何把广泛的知识和技能在现实生活中相互联系的大图景。换句话说，技术的使用不仅是与推进科学和工程技术的进步有关。

阻碍基础教育采用技术的重要挑战

1.可解决的挑战

（1）实景学习体验

目前，带着学生接触现实问题和工作场景的实景学习体验在学校还没有普及。实景学习被看作一些重要教学策略的支撑，它有着巨大的潜能让学习者沉浸在获得终身学习技能的环境中学习。实景学习体验的方法包括职业培训、学徒制和某些科学调查。实景学习强调以元认知反映和自我意识作为基础的重要性。因而，越来越多的学校通过与更多的社区建立关系，与当地组织积极合作，让学习者可以体验到学校之外的未来生活和工作情境，并以此种方式来缩小学科知识与具体应用之间的差距。

（2）提高数字素养

技术使用的生产性和创新性是21世纪实践的重要特征，这对在工作场所和其他领域取得成功是至关重要的。数字素养超越了学习者所获得的孤立的技术技能，可使人产生对数字环境的更深理解，更能够直观地适应新环境，并与他人协作创建内容。因此，学校应致力于发展学生的数字公民权，确保其能够负起掌握和使用技术的责任，包括混合式、在线学习环境和其他场合中的在线交流的礼仪、数字权利和责任等。这类能力正在影响着课程设计、专业发展和面向学生的服务和资源。由于数字素养牵涉众多因素，学校领导面临的挑战是获得更多公共机构的认可，并支持所有的利益相关者发展这些能力。

2.有难度的挑战

（1）反思教师的角色

教师越来越多地被期望能熟练掌握多种基于技术的方法，并用其来传递内容、支持学习者以及进行评价。在有技术支持的课堂上，教师的主要责任从传递专业知识转变为构建学习环境，以帮助学生获得创造性探究能力和数字素养。教育者现在扮演着指导者和教练的角色，为学生提供机会，引导他们自主规划学习路径，进而将其培养成为有责任的全球化公民，并激励他们树立终身学习的习惯。这些不断变化的期望正在改变着教师们参与专业发展的方式方法，如更多地利用社交媒体和校内外的同行进行互动合作，并使用在线工具进行资源共享等。

（2）传授复杂思维

对于学习者来说，他们能够理解成长过程中的网络化世界和利用复杂思维学习都很重要。复杂思维学习就是学会如何使用抽象法和分解法处理复杂任务，以及如何将启发式推理运用到复杂问题上。独立掌握复杂思维方式往往难以在应用中奏效，只有掌握了沟通技巧，复杂思维的应用才有意义。事实上，高效率的领导者都是杰出的具有高水平社会智商的沟通者，他们有能力把不同的人连接起来，并利用技术进行协作和采用数据来支持他们的想法。这些都需要宏观的理解能力，以及相关的逻辑、数据和直觉意识。虽然复杂思维这一话题的某些方面，与设计思维类似或者完全相同。但本报告的目的是要把两者作为不同的概念来处理。“复杂思维”指的是理解事物复杂性的能力，这是一种利用系统化的工作思维来解决问题的能力，可以与“计算思维”互换概念。

3.严峻的挑战

（1）成就差距

成就差距指的是学生群体之间在学业表现上的差异，特指社会经济地位、种族、民族或性别所造成的各种差异性，而同行竞争压力、学生比较、消极印象以及考试偏见等因素加剧了这一挑战。学校使用多元化成功标准来定义学习期望，其中包括分数、标准化考试成绩和完成率等，这导致学生的表现在个人和团体层面产生比较。适应性学习和个性化学习技术在识别表现较差的学生和学生群体时所发挥的作用越发重要。它能帮助教育者和领导者了解影响因素，进而启用和扩展有针对性的干预方法和参与策略，以缩小成绩差距。

（2）领导变化后的创新的维持

维持长期成功是开发新项目时需要重点考虑的一个因素，尤其是资金和领导层等外部因素容易发生变化的情况下。然而，未雨绸缪并不总是能得到明确的实施，也不是目前学校的常态。为促使学生在学校的成功，所制定和实施的创新方法，需要来自领导及全体教职工的全身心投入。不幸的是，领导职位的空缺或过渡会导致项目延迟或阻碍项目的发展，从而不能有效地满足学生的需要。人员调整后的关键挑战是，学区或学校在没有舵手的情况下，也能提出有前途的方案，但各地区和学校必须要确定成功的战略，以便在转型的过程中能继续推进创新方法的实施。

基础教育中教育技术的重大发展

1.近期采用的技术

采用的时间：1年或1年以内。

（1）创客空间

21世纪的变化正在揭示：在一个快速发展的世界里，什么样的技能具有真正的适用价值。如何更新或改造教室才能满足未来的需要？这个问题的答案是通过创客空间，或者是提供工具和学习体验来帮助学生实现他们的想法。创客空间旨在吸引各个年龄段的学生，并基于开放的实验进行迭代和创造。在这种情况下，3D打印、机器人技术和基于网络应用的3D建模等工具可以让更多的学生接触到最前沿技术。支持者们认为教育创客空间最突出的优点是通过动手设计、构建和迭代提高学习者的创造力和高阶问题解决能力。

（2）机器人技术

机器人技术指的是机器人（是完成一系列任务的自动化的机器）的设计和应用。最初的机器人被安置到工厂的装配线中，以实现流水线生产和提高生产效率，如汽车的生产。如今，机器人进入采矿、军队和运输等领域，通过完成对人类来说不安全或单调的任务，改善了行业的运营。预计到2020年，全球机器人数量将翻一番，达到400万，这一转变预计将形成全球化的商业模式和经济模式。全球经济的增长越来越依赖机器人，尤其是在机器人更自动化、更安全、更廉价的情况下，工人们将受到怎样的影响，这是一场激烈的争论。现在，机器人项目关注的一项推广工作是将机器人技术和编程整合为跨学科的STEM学习活动，进而让学生成为21世纪更好的问题者。

2.中期采用的技术

采用的时间：2到3年。

（1）分析技术

今天，几乎所有通过互联网或商品消费服务进行的交互，都被有针对性地追踪、存储和使用，从而导致了大数据概念的产生，大数据指的是用大量的稻莘从炒蠹倚形以及各种人群的活动。现在，数据科学家和数据收集平台能够组织计算PB和EB量级的数据，从而分析和识别那些可能没有被发现的活动模式。如此庞大、多样化的复杂性的数据集所呈现的信息对于某项活动能否取得成功是至关重要的。在教育方面，数据挖掘已经开始针对性地用于处于危险中的学生、个性化学习和灵活创建成功路径等方面。如今，学校变得更加善于处理和解释大数据，从而可以做出更明确地反映学习者真正需要的决策。然而，同时也需要更好的工具来发掘更深入收集和分析数据的潜力。对于教师和学生来说，理解如何使用新的数据工具和培养分析技能（包括数据素养、计算思维和编程）是至关重要的。

（2）虚拟现实

虚拟现实指的是在计算机生成的环境中，模拟实际存在的人或物体并获得身临其境的感官体验。在基础阶段，此技术采用3D图像的形式，让用户通过鼠标和键盘进行人机交互操作。如今，此应用程序允许用户通过手势和触觉设备更真实地“感知”显示出来的物体，这些设备通过力的反馈提供触觉信息。到目前为止，尽管虚拟现实对学习有很重要的影响，但它还主要被用于军事训练。随着硬件的加速、CAD软件和3D显示技能的发展，虚拟现实技术正变得越来越主流，尤其是在电子游戏领域。今天，头戴式显示器的使用，使玩家进入更加逼真的游戏环境。相信，虚拟现实技术一定能使学习中的仿真场景更为真实。

3.远期采用的技术

采用的时间：4到5年。

（1）人工智能

在人工智能领域，人们正在利用计算机创造与人类功能更接近的智能机器。知识工程允许计算机模拟人类感知、学习和决策，这是基于对信息的类别、属性和各种集合之间关系的访问而获得的。神经网络是人工智能研究的另一个重要领域，通过语音识别和自然语言处理，其被证明对建立更为自然的用户界面极具价值，并使人类和机器的交互与人类彼此相互交流更加类似。通过设计，神经网络能模拟动物大脑的生物功能，以对特有的输入进行解释和作出反应，如语音和语调。随着基础技术的不断发展，人工智能利用在线学习、自适应学习软件以及仿真方式能够更直观地与学生互动，并具有更大的潜力。

人工智能教室建设方案范文第5篇

关键词：数字化校园；骨干高职院校；虚拟实验室

中图分类号：TP399文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）010-0229-03

作者简介：周芬芳（1978-），女，硕士，中州大学信息管理中心讲师，研究方向为教育信息化与计算机应用。

0引言

教育信息化是促进教育公平、创新人才培养模式、推进终身学习的重要手段。高职院校以自身发展的需要为根本，采用先进的信息技术来构建一个数字化的校园，扎实有效地推进教育信息化，对于强化教育教学质量、创新人才培养模式和提高社会服务能力等方面将取得明显进展。

目前，中州大学正处于省骨干高职院校建设项目院校的建设期，以数字化校园建设作为骨干高职院校建设项目的抓手，从网络基础、教学环境、教学资源库建设等多方面为强化教育教学质量、创新人才培养模式提供强有力的技术支持，推进骨干高职院校的建设发展。

1数字化校园

数字化校园的概念自1990年首次提出，到目前为止共经历了22年的发展。数字化校园是指以校园网为背景，在传统校园网基础上构建一个数字空间，利用现代信息网络技术将教学、科研、学科建设、管理、服务等活动移植到一个数字网络空间环境下，并在统一身份认证的基础上，实现高效、灵活的数字化信息管理模式，建设开放式共享性资源平台与多媒体资源库，最终构造起一个数字空间下的虚拟大学，实现教育过程的全面信息化。

高职院校数字校园的建设包括3个层面：基础网络设施、公共服务体系和业务应用层，其中，业务应用层包括教学应用、科研应用、管理应用等。2011年教育部科技发展中心组织了高等院校信息化建设与应用现状调查，调查对象中高职院校占总数的近1/3。调查结果显示，全国高等院校（包括高职院校）的数字化和网络化基础设施建设起点高，发展迅速，绝大多数已经建立或者正在计划建立覆盖全校的育资源管理平台。高校信息化应用系统已经涵盖到教学（占98.0%）、科研（占84.4%）、管理（占95.3%）等学校主要业务上。教育管理信息化正处于进一步完善“单个应用”，并同时向“数据互通”的阶段过渡。

2省级骨干高职院校建设项目

为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》和进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作，创新高等职业教育办学体制机制，深化教育教学改革，形成以国家示范高职院校为引领、国家骨干高职院校为带动、省级重点建设高职院校为支撑的发展格局，推动省内高等职业院校办出特色，河南省教育厅、财政厅2011年联合发出《关于开展河南省骨干高职院校建设项目申报的通知》，拟建设10所左右省级骨干高职院校，以提高质量为核心，优化专业结构，加强师资队伍建设，完善质量保障体系，提高人才培养质量和办学水平，推进合作办学、合作育人、合作就业、合作发展，增强办学活力，增强高职院校服务区域经济社会发展的能力，实现行业企业与高职院校相互促进，区域经济社会与高等职业教育和谐发展。申报评审中中州大学以总评第一名的优异成绩申报成功，评审中数字化校园建设部分的工作得到了评审专家的一致好评。

2010年，以中州大学为首建立了郑州高等职业教育集团，以职教集团作为校企高度融合的平台，整合高职院校教育资源和企业技术服务资源，实现优势互补，资源共享，提高学生的综合素质和职业技能。2012年初学校综合实训基地建设项目奠基，近期将建设实验、实训区，主要包括信息实训组团（软件学院）、工程实训组团、化工实训组团等和特殊教育培训区等项目，必将乘着骨干高职院校建设的东风，带动学校办学规模和办学水平的全面提升。

3中州大学数字校园建设状况

3.1校园网络基础及应用平台建设

1998年，中州大学被评为河南省高等学校数字化校园示范单位。目前，校园主干网已覆盖教学、实训及办公区域，主要楼宇使用光纤互联，信息点达6200个，初步建成了一个标准、稳定、共享的网络信息平台。网络主干为双核心热备份网络结构，网络层次为“接入-会聚-核心”结构，大大提升了网络运行的稳定性与效能。网络主干已具备万兆传输的扩展能力，现具有教育科研网、联通、移动3条光纤出口链路，刀片服务器、光纤磁盘阵列及各类存储设施约80TB空间，在存储空间上为校园教学资源库与数字图书馆的建设奠定良好的基础。上网链路/负载均衡、DHCP动态地址分配、实名认证、统一安全管理、上网行为监测、P2P流量整形、入侵保护与入侵检测、矩阵信息安全系统等网络信息服务，则为校园网络安全稳定的运行保驾护航。

学校校园网目前除了WWW服务、邮件系统、FTP服务、电子图书期刊外，还提供了精品课程资源平台、网络教学资源平台、在线互动语言教学系统、教务管理系统、学生工作管理系统、视频会议系统、OA办公系统等应用系统和服务。校园网已成为学校日常工作的支撑平台，也是教师和学生进行日常教学的常用平台和课外学习的有益补充。

其中，由中州大学自行研发的数字校园综合管理平台以应用为核心，以实用为设计原则，借鉴URP资源计划模式，紧密围绕学校的实际需求，整体规划，利用成熟的计算机技术、网络技术与数据库技术，通过科学合理的管理规范和通用的技术规范，构建统一的身份认证系统，统一用户管理、统一开发平台、统一数据库，基于统一的信息标准整合与集成各种信息资源，消灭了信息孤岛和应用孤岛，使各个职能部门实现管理信息化，实现不同职能部门之间的信息共享与业务联动，服务于学校教学管理。也使学生和教师的信息能有效沟通，为领导者更好地决策和管理提供了帮助。

3.2教学与实训公共设施现代化

3.2.1多媒体教室现代化

全校164个教室配备了配套多媒体教学设备，并接入校园网以满足教学需要。自2008年起逐步应用了网络中控型多媒体教室，有步骤有层次地更新和升级多媒体设备，为一线教师提供更人性化、更智能化的技术环境。学校语音教室也都从传统模拟式语音室升级为数字语音室，配备了数字语言学习平台，信息交互强，适合学生的合作与探究学习。自动录播系统为精品课程的建设和课程资源的录制、存储带来了便利。

网络中控多媒体教室的增多，也将多媒体教室的管理逐步从传统的人力管理方式向自动化与智能化结合的网络中控管理模式过渡，一个总控室就能管理60个左右的教室，节约了大量的人力资源。此外，还利用网控型教室配备的高清摄像头能旋转、摄像、录像和连接着校内局域网的特性，逐步推广教室在期末考试无人监考、督导听课、开放教室等方面的应用，将技术带来的潜在优势充分发挥到教学和管理中。

3.2.2一体化实训室与虚拟实验建设

针对多媒体教室与机房相对独立的情况，学校自2009年起陆续建立了近30个教—学—做一体化实训室，网络化教学与实训，实现了教师的教、学生的学和学生的做、以及教师的及时指导都在一个地方一个时间段内完成，提升了学生技能养成的效率和积极性。

对于学生需要在先进仪器设备上进行的实验实习，引入利用虚拟技术、仿真模拟技术、人工智能等信息技术开发的模拟仿真系统（实践训练平台）来训练学生的实践和操作技能，实现实训公共设施数字化。学校重点专业群的虚拟实验室有上海大众汽车有限公司——中州大学SCEP校企合作项目、3D虚拟景点导游实验室等等，为职业院校技能型人才的培养创造了有益环境。

在某些专业实训室内还配备了专业的虚拟仿真软件，如化工专业的化工合成氨仿真软件、旅游管理专业的3D虚拟景点导游软件、机电专业的数控仿真软件、会计电算化专业的仿真软件等等，这些虚拟仿真软件与实际岗位环境接近或一致，模拟岗位工作训练，使学生的专业技能在走出校门前就能得到培训，更好地培养学生的职业态度。虚拟仿真软件以其沉浸感和交互性大大提升学生的实验积极性，大大缩短了学生的实验时间，并且减少了学校的实验器材和损耗。

3.3未来建设目标及重点工作

3.3.1建设目标

以统一规划、软硬并重，为学校的跨越式发展提供一个安全高效的数字化环境为未来五年的建设目标，逐步完善以“一个基础平台+一个门户网站+N个应用系统”为核心的数字化校园，全面构建网络化、数字化、信息化、虚拟化的校园，为教学科研、人才培养、专业建设、社会服务等活动创建一个安全、高效的数字化运行环境，提升人才培养质量、管理水平和综合实力，使学校的信息化建设水平大幅提升。

3.3.2重点工作

（1）以西校区建设为契机，建设万兆校园主干网，逐步将IPV4过渡到IPV6协议下，完善无线网络的布局，实现各校区间的高速互联和统一管理；建设校园数据中心与硬件设施，采用服务器群云计算新技术，提升整个校园网的数据吞吐量及处理能力；实现海量信息处理、知识管理和数据挖掘分析，使分布各处的资源库之间可以进行资源互访和共享。

（2）进一步通过建设、完善和整合相关的应用信息系统，使学校的教学、科研、学生管理、行政管理工作全部移植到网络环境下，提高办公效率和办学水平。借助统一的教学信息管理网站，实现精品课程、实训基地、特色专业、骨干高职院校建设过程中信息的采集，帮助管理者和监管者对项目进行有效的监控、检查和评价。

（3）高职教育普遍面临的亟待加强和完善教学信息资源的建设。构建一个具备学习平台—课堂视频—电子教案—电子教材—实验环境的完善的教学资源体系，提供有利于人才培养的数字化学习服务，逐步实现从环境、资源到活动的数字化，逐步建立多个专业的虚拟实验室，最终实现教育过程的全面信息化，提高学校教学质量和管理水平。

（4）完善公共课程及重点专业群教学资源库。教学资源库将紧紧围绕课程教学目标与标准、专业课程体系、教学内容、实验实训、教学指导、学习评价等几个模块进行建设，优化整合10个重点建设专业群的共享型教学资源。实现教学资源的高效共享与集中管理，使教学从单一媒体向多种媒体转变，教学活动从信息的单向传递向双向交换转变，学生单独学习向合作学习转变。

（5）开展远程教育试点，建设一定规模的远程教育资源库，建设VOD点播系统，实现4A级的视/音频点播。通过远程教学平台，完成学校开设的继续教育课程及合作企业职工培训课程，同时为各类人员的继续教育和在职培训提供完善的远程教育教学技术支持服务和保障。

4建设数字化校园的保障措施

要保证数字化校园的持续与健康发展，就必须有强有力的政策支持和相关的制度、队伍、资金等保障措施，否则数字化校园的发展会遭遇很多非技术性的问题而停滞、延误。

众所周知，信息化建设的成果与学校领导的重视程度是息息相关的。学校领导如果具有较高的信息技术素质和信息化管理理念，将信息化建设做顶层设计和规划，制定有利于信息化建设发展的政策，将极大加快学校信息化的发展进程，使学校教育信息化之路越走越宽。

制度建设是数字化校园建设的基本保障，随着数字化校园建设的深入，相关的制度必须得到完善和执行。数字化校园建设是一项可持续发展的工程，需要有一支技术过硬、责任心强的人才队伍参与建设、维护和管理。大力加强“人才工程”建设，通过引入有信息化建设经验，具有硕士以上学位的技术人员，对现有信息化工作人员进行培训，对广大教师持续地进行信息技术的培训，把德才兼备的网络技术人员和网络管理人员充实到校园信息化建设中来，保证数字化校园建设的顺利进行。

在资金保障方面，按照统一规划、专账核算、专款专用的原则，统筹安排使用地方财政、合作企业投入和学校自筹的专项资金，切实保障配套资金足额及时到位，保证建设项目的如期顺利进行。加强数字化校园建设领导部门的自我监督和约束，严格执行建设方案，资金的管理和使用符合财务制度，避免国家财产资金受到损失，才能确保建设项目高质量地完成。

5结语

通过高水平数字化校园的建设，构建集教学、科研、服务、管理、生活为一体的数字化环境，积极推进高职教育的现代化发展，努力提高高职教育适应信息化和全球化的能力，全面提高学校在教育教学质量、创新人才培养模式、重点专业建设和社会服务等方面的能力，建设骨干高职院校，不仅使学校的管理水平上一个新的台阶，更能圆满地完成高职院校的特殊使命。

参考文献：

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[2]周芬芳.宋恩光以数字化校园建设助力高职院校人才培养——以中州大学为例[J].现代教育技术，2012（5）.

[3]教育部财政部印发关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作的通知[J].中国职业技术教育，2010（25）.

[4]张伟，朱平.信息化环境下高职教育跨越式发展创新研究[J].职业技术教育，2011（10）.