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智能教室解决方案

一、智能教室需求分析

         在学校、教育机构与企业培训中，课堂教学环节是学生接受系统教育重要的一环，做好教学互动环节，是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，公共图书资源、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，致使代签现象严重，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。在校学生的日常学习中，经常要在课余时间使用自习室，查询教室使用情况，很多情况下只能一层一层的找教室，及其不便。 而现有智能系统中，多以电子白板为主，对于教室中的其他设备，很少做到智能连接，智能教室需要提高教室中的物联度，以此提高学生、教师、教室的互联度。

      智能教室旨在解决上述问题，通过多种技术与后台系统配合，实现如下功能:

• 学生卡与智能座椅考勤功能；
• 问题互动功能；
• 理解度调查功能；
• 快速测试统计功能；
• 提供WEB接口，网络查询教室使用情况等功能；
• 教师其他自定义选择功能；
• 教室环境监测功能；
• 智能教学资源管理功能；
• 云计算统一计算存储功能；

         学生卡与智能座椅考勤功能解决课堂考勤慢，学生代签严重的现象。学生将学生卡放置在学生终端上，终端识别学生卡ID，同时坐在座椅上，通过座椅感应器感应是否有人，通过传输功能将两个信息传输至教师机，并在软件中显示结果，具有显示学生具体信息的功能。以此达到快速、准确的考勤功能，将更多的课堂时间交给师生，并提高学生的出勤率。

         问题互动功能。教师将问题的几种可能答案，输入系统中，学生可以通过学生终端的按键选择自己支持的观点，教师通过问题互动功能调查学生对于问题的主要

看法，进行针对性的讲解。

        理解度调查功能。该功能中，学生通过学生终端对于教师刚刚讲解的问题进行理解度评级，教师可以自定义评级种类，例如三类或五类。

        快速测试统计功能。教师首先预设选择题，与选择题答案，学生终端上显示题号，学生通过终端上的按键选择答案，当测试完成后，学生提交答案，系统将自动给出成绩，并将测试的结果与统计显示在教师机的终端上。

        提供WEB接口，网络查询教室使用情况功能。每个教室的终端系统收集到学生卡数据后，将数据通过网络系统转化为XML格式发送到需要教室情况的其他系统。

        教师其他自定义功能。该功能为提高教师教学互动的自由度，教师可以自定义选择项目，更具实际需要，实现更多的功能。

        教室环境监测功能通过桌椅上的环境传感器，感知教室的环境信息，例如光照度是否符合学生上课要求等等，也可通过连接智能光控系统，自动调整教室内灯光。

        智能教学资源管理功能。通过使用射频标签和智能货架，管理各个教室中的教学资源，做到教学资源的科学管理、充分使用等等。

       云计算统一计算存储功能是指多个教室系统通过统一的计算池、存储池、网络池资源，节省建设费用、减少运维费用，。提高系统功能。

二、智能教室总体设计

       根据上述系统功能分析，系统设计分为两个部分，分别为学生终端、智能桌椅考勤系统、智能教学资源管理系统、显示系统、系统软件、云计算后台系统。下图为推荐智能教室的平面布局及效果图。

2.1学生终端

        学生终端由输入、显示、RFID识别、无线传输功能组成。示意图如下所示。

        该终端内包括13.56Mhz RFID读写器及天线、输入输出设备、WIFI无线传输模块，使用13.56Mhz RFID是因为我国广大公司或学校的员工卡或学生卡大部分是该类型的RFID卡，便于系统的推广。学生打开终端，将学生卡放在终端上后，终端自动识别卡的ID号，并通过WIFI模块发送数据到教室的处理子系统。

        当学生需要选择时，如下图中，红圈所示，可以提供前后左右选择功能，a到j的10个选择共功能了；绿圈所示为数据发送功能，当学生确认选择后，按下该键进行数据发送；篮圈为电源开关。此外，屏幕显示中有信号强度信息与电量信息。

         终端可为固定式或可移动式，供电方式为高效锂电池供电，对于需要固定的教室，每个桌位上固定一个学员终端，对于有可能进行分组讨论，需要灵活使用的场所，使用可移动终端。

2.2智能桌椅考勤系统

智能教室中包含智能化桌椅考勤系统，与学生终端相配合，让学生通过坐在座位上这一过程完成签到考勤过程，学生在学习过程中充分体会身边物联网技术带来的便利，教师也可从繁杂的签到活动中解脱出来，更好的关注课程本身，为学生提供更好的教学。

另外，考勤系统还能够提供智能教室中的环境信息、

该系统的功能：

1、与学生终端配合教室学生签到功能。

2、教室环境监控功能。

下图为学生终端与智能桌椅考勤系统完成考勤功能流程图

2.3智能教学资源管理系统

       教室中存有若干个智能货架，上面配有多个超高频RFID天线，实现自动扫描货架内存放的货物信息，教室用智能架用来检测并智能管理架中存放的带有标签的图书和相关仪器，系统通过信息化手段管理图书等相关教学资源。

2.4系统软件

       该软件将系统的功能用逐个实现，显示在教师的电脑中，结果多利用图像形式表示，配合有相关的数据分析，教师可根据选择情况进行判断教学情况。下图为教师设定单选时的画面。

下图为考勤功能图

2.5显示系统

       显示系统承担教室内的信息显示功能，本方案中使用带有WIFI功能的交互白板技术的显示平台。

        系统集成交互式白板，其目的在于教师可通过交互式白板的WIFI、显示计算存储一体的，可以快速生成统计数据，饼状图

显示系统使用交互式白板技术的优势是有：

1、使用交互白板技术能即时方便灵活地引人多种类型的数字化信息资源，并可对多媒体材料进行灵