智慧教室模型研究：建设与应用

1.SMART概念模型

SMART概念模型由黄荣怀等提出。SMART概念模型从五个方面呈现了智慧教室的“智慧性”特征，包括内容呈现（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，如图1-2所示。

图1-2　智慧教室SMART概念模型（黄荣怀等）

内容呈现表征智慧教室的教学信息呈现能力，要求呈现内容清晰可见，呈现方式适合学习者的认知特点。内容呈现主要包括视觉呈现和听觉呈现。视觉呈现通过一定手段将信息呈现给教室内的学生，让他们方便、清楚地看见，例如通过多屏显示来降低认知负荷和提高学习者成绩。听觉呈现要求教室提供必要的声学设计，具有良好的听闻环境，保证课堂上师生间互动顺畅。

环境管理表征智慧教室的布局多样性和管理便利性。智慧教室中座位的布局不再一成不变，教师可根据课堂教学的需要动态改变教室布局，从而支持多种教学活动的开展。

资源获取表征智慧教室中资源获取能力和设备接入的便利程度，如智慧教室与课程中心有机整合，教师在课堂上可以方便地访问课程资源。

及时互动表征智慧教室支持教学互动及人机互动。教师通过智慧教室可以方便开展在线测试、电子签到、问卷调查等活动，学生可以通过手机等设备接入智慧教室，分享作品，实现师生、生生互动交流。智慧教室可以记录课堂数据，通过学习分析等技术，对教学活动进行监控与个性化辅导。

情境感知表征智慧教室对物理环境和学习行为的感知能力。智慧教室通过各种传感器，实时检测教室内的噪声、光线、温度、气味等数据，自动调节窗帘、灯光、空调等相关设备，从而将教室内声、光、温、气调节到适宜学习的状态。

2.智慧教室的I-SMART模型

聂风华等从系统组成的角度构建了智慧教室的I-SMART模型。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，将六大系统关键字的首字母提取出来，缩写为I-SMART，如图1-3所示。

图1-3　智慧教室的I-SMART模型（聂风华等）(www.xing528.com)

基础设施子系统包括物理空间、桌椅装置、供电配电、通风空调、灯光照明等子系统，是智慧教室建设的基础硬件设施；网络感知系统包括网络接入、射频识别、人体识别等子系统，实现各种设备相连并进行信息交换；可视管理系统包括中控、监控等子系统，实现智慧教室中软硬件装备、运行能耗、教室现场实时监控、智能化分析；增强现实系统包括交互演示、视频会议、穿戴设备等子系统，实现教学信息的智慧化呈现、异地同步互动教学、物理环境与虚拟环境的无缝融合；实时记录系统包括课程录播、电子学档、课堂应答等子系统，支持教学全过程持久化与智慧化，辅助教师教学决策和学生自主学习；泛在技术系统包括云端服务和移动终端等子系统，将云端的海量教育资源和教育应用服务，以及移动终端与智慧教室融为一体。

模型中的六大系统缺一不可，但具体到六大系统所包含的诸多子系统，在智慧教室实际工程建设项目中可以根据需求和经费的情况有所取舍。

3.智慧教室的构建模型

智慧教室的构建模型一般采用层次结构来描述，分为基础设施层、网络层、服务层、应用层等。张凯等从智慧教室的构建角度给出了智慧教室的系统模型是比较有代表性的模型，如图1-4所示。

图1-4　智慧教室的系统模型（张凯等）

基础设施层：主要由教室的物理空间、活动桌椅、讲桌、供配电、照明、新风、空调等构成，为教学提供必要的物理平台。教室装修总体效果要美观、大方、实用、和谐，室内空间要布局合理、简洁明快，课桌椅要符合人体工程学设计、方便自由组合，供配电要安全可靠，灯光布光要均匀、健康节能。

教学设备层：教学设备层为核心业务层，为各种教学活动的开展提供环境保障。主要包括显示系统、控制系统、扩音系统、录播系统、终端设备、传感器等，并可根据学科特点、实际需求和资金情况，合理选择装备。

网络层：提供多种网络连接方式，确保上下层之间实现安全、可靠、无障碍的信息传输，使信息空间与物理空间进行无缝对接，使学习资源的获取、师生的交流更为便捷。

服务层：运用云计算、大数据、物联网、数据挖掘等信息技术，为应用层的智慧教学、智慧资源、智慧管理提供信息化、智能化公共支撑环境和综合服务体系，主要包括身份认证、数据库服务、计算与存储、数据挖掘、虚拟桌面和直播录播等服务。

应用层：依托服务层提供全面的支持、服务和保障，将与智慧教室业务相关的教学系统整合成统一门户和统一身份认证的教学应用云平台，实现信息数据的统一管理、资源与服务的按需分配。

此外，信息标准化体系和信息安全与运行维护体系有利于保障整个智慧教室的建设、运营及管控。