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最重要的一环，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:

　　u 学生卡与智能座椅ぷ考勤功能;

　　u 问题互动功能;

　　u 理ω解度调查功能;

　　u 快速测试统计功能;

　　u 提供WEB接口，网络查询教室使用情况等功能;

　　u 教师其他自定义选择功能;

　　u 教室环境监测功能;

　　u 智能教学资源管理功能;

　　u 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、准确的考勤卐功能，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①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活地编辑组织、展Ψ 示和控制，它使得数字化资源的呈示更灵活，也解决了过去多媒体投影系统环境下，使用课件和幻灯讲稿教学材料结构高】度固化的问题。

　　2、交互式电子白板能实现板书内容即时存储。写画在白板上的任何文字、图形或插入的任何图片都可以被保存至硬盘或移动存储设备，供下节课、下学年或在其他班级使用，或与其他教师共享;也可以以电子格式或打印出来分发给学生，供课后温习或作为复习资料。

　　3、交互白板技术使得以前◎色彩单调，教学呈现仅止于手写文字和手绘图形的黑板变得五彩缤纷，既可如以往一样自由板书，又可展示、编辑数字化的图片、视频，这将有利于提高学生学习兴趣，让教学更加富有成效。

　　4、交互白板应用使行教学过程中对计算机的操作访问更加方便，白板系统与】网络、与其它计算机应用程序互补，促使师生共同运用计算机作为认知和探索发现的工具，这必将构建学生新的认识和解决问题的思维方式。

　　5、提供远程授课功能，老师可突破时空限制，根据实际情况进行多班同时授课、录像授课等等，也可以召开视频大会，有效的保证学校有关精神的下达㊣。

　　2.6云计算后台系统

　　为了提供给每◤个教室强大的计算与存储资源，满足教学可能需要多种大型软件运行，智能教室整体架构使用云计算运行模式。通过虚拟平台用户使用智能教室后台统一的网络资源、计算资源、数据库资源、硬件资源、存储资源等，与在自己的本地计算机上使用的感觉是一样的，相当于是在操作自己的计算机█，这样教室就可以使用价格相对低廉的瘦电子白板系统，有效减少建设成本，云计算中利用虚拟化技术可大大降低维护智能教室成本和提高智能教室资源的利用率。

　　三、智能教室维护与管理说明

　　编制智能教室用户指南(教师版)、智能教室用户指南(学员版)、智能教室用户指南(网络管理员版)。其内容结合学校情况ㄨ，为学生和教师提供该系统的学习指南，特别是教师版中包括上位机软件使用手册，网络管理员版提供云计算系统维护，数据维护，用户管理等相关方面的使用知识。

　　四、智能教室实施

　　实施智能教室，不是买一个硬件设备或者买一个软件装上就可以完成的，而是需要一个完善的←方法论来指导我们的每一步。如果没有一个方法论的指引而盲目地建智能教室，可能会对学校或企业做毫无用处的投资，无法利用好智能教室的价值。一个好的方法论才是打开智能教室建设大门的金钥匙吗，下图智能教室的实施方法论。

　　1、进行需求分析。对用户的智能教室路线图进行细致的了解，对用户的教学现状进行综合研究和讨论，查找需求中能够利用与改进系统特点的地方。这一步完●成之后，应该可以明确如何部署系统以及实施步骤。

　　2、对智能教室的整体方案进行选择和设计。包括采用什么样的硬件平台、操作系统平台、应用软件、智能教室使用流程、系统安全设计和智能教室培训流程等。在这一步结束后，应该可以得到智能教室的实施方案，方案¤中各种软硬件、服务的组成，以及实施计划。

　　3、智能教室的实施。根据智能教室逐步地将硬件、软件等计算资源部署到位。全面管理，建立服务系统等。

　　4、 智能教室的运营。智能教室提供的服务一定是安全和稳定的，在这个过程中需要保证服务的可用性，并且需要不断挖掘用户的新需求，不断完善智能教室中的服务产品。

　　(1)工程执行流程图: