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案例分享丨高校智慧教室建设思路

2025-08-25 中国教育网络

　　智慧教室是一种新型教育教学空间，是多媒体和网络教室的高端形态，是借助物联网技术、云计算技术和智能技术等构建起来的新型教室。智慧教室旨在为教学活动提供人性化、智能化的互动空间，通过物理空间与数字空间的结合、本地与远程的结合，改善人与学习环境的关系，在学习空间实现人与环境的自然交互，促进个性化学习、开放式学习和泛在学习。

　　国内高校智慧教室建设普遍应用了物联控制、远程互动、多屏演示、互动教学、课堂录播等技术，但存在重管理、轻教学、师生参与度不高等问题。

建设目标

　　北京师范大学高度重视智慧教室的建设和应用，在学校“十三五”发展规划中提出了“加大智慧教室建设力度”的任务，开展全校教育教学大讨论（2020年），先后出台《推进教学信息化工作方案》《“互联网+教育”改革创新行动计划》等专项方案，明确智慧教室、教室智能技术装备等方面的工作要求，以打造新型教学空间，推进数字转型、智能升级。

　　智慧教室设计充分考虑与学科、专科课程教学的紧密结合，以用促建，支撑教师教育、师范生培养等实习实践。综合应用5G、人工智能等技术，打造以跨校区协同教学、远程互动、虚拟现实、元宇宙等为特色的智慧教室；利用物联网、大数据等技术，通过集控中心统一对各个教室进行远程管控、运维、升级等，并可对接课表，通过课表进行联动，更好地服务教学。具体建设目标包括：

　　1.融合5G、全息融合、虚拟现实、大数据、物联管控等技术，建设研讨型智慧教室、沉浸式线上线下混合教学智慧教室、AR全息智慧教室、VR思政智慧教室、理科类智慧教室、混合型虚实录播智慧教室等六种类型智慧教室。

　　2.每间智慧教室可独立使用，亦可互联互通，融合使用。

　　3.沉浸式以及AR全息智慧教室等，扩展融合数字人后，利用文本驱动等技术可与元宇宙接轨。

　　4.配备集控中心管理系统，可通过管控中心进行统一管理、运维、发布，并可对接课表系统等，实现集控管理。

智慧教室类型与设计

　　研讨型智慧教室

图1 研讨型智慧教室效果图

　　研讨型智慧教室的重点是“互动教学” 环节，做好师生互动、生生互动、团队互动，因此研讨型智慧教室建设的核心是教学互动，实现教师、小组、学生三者之间的教学互动，并通过录播系统实现教学过程的全场景记录，利用大数据统计分析进行学情分析。在课前通过备课系统发放任务，让学生充分利用有效资源进行预习，教师可以在后台进行数据跟踪，分析学生的预习效果。课中实现互动教学，教师通过智能平板与学生的平板电脑互动教学，实现双向互动、一键投屏、锁屏等功能，让学生参与测试、问答、抢答等环节，检测学习的吸收程度。课后生成课程质量报告，使教师更加了解学生的课堂参与程度和学习情况，形成的视频、课件和教案等资源也可用于后续的课程评价等。课后还支持探究式、分组研讨等新型教学模式，师生可以在平台空间继续讨论。

　　研讨型智慧教室的最大难点是降低设备使用难度，使授课教师便捷无感知地开展研讨型互动教学。整个教学场景涉及多种教学设备的辅助，包括教师电容双拼智慧黑板、小组触控屏、互动教学软件系统、录播系统、智慧讲台等。然而教师多为非信息化专业人员，且设备操作不是上课重点。

　　针对这一问题，在设计中引入了智慧讲台，该设备作为整个教室的关键节点，操作方便。同时，在互动教学环节引入智课管理系统，针对投屏以及分组教学采用图形可视化管理，降低使用难度，一键调用，实现建—管—用—评的流程化应用。教师只要会用触屏手机，即可按照常规教学习惯开展智能教学。

　　研讨型智慧教室通过大屏端、小组端、教师端和学生端实现了集教学互动、多屏互动、教学管理为一体的高度集成化学习环境。支持多小组多屏幕互动、多设备接入、分小组记录等多种应用场景，适用于小班教学、开放式预约课程、研讨协作类课程教学，同时也适用于翻转课堂式、讲授型以及远程互动等教学模式。

　　沉浸式线上线下混合教学智慧教室

图2 沉浸式智慧教室效果图

　　沉浸式线上线下混合教学智慧教室以教师为核心，打造沉浸式线上线下混合授课环境，让教师与线上学生看得清、听得准。它适用于一校多址授课、多校联合授课、远程教育、面试、商学院MBA授课、集团校师资共享授课和教师远程培训等。

　　沉浸式线上线下混合教学智慧教室具备授课模式、互动教学两大功能应用，应用模式一键选择，支持与课表无缝衔接。通过物联系统实现所有设备的一键开启、关闭，并可与课表对接，实现无人值守、主动运维。教师端配备智慧讲台、互联黑板、触摸大屏，三者皆可书写触控、同步呈现课件及板书内容。

　　教学过程配套沉浸式混合教学系统、沉浸式大屏展示系统、互动教学中控系统、AI识别分析系统，无缝对接腾讯会议、钉钉、Zoom等，实现线上、线下、混合教学模式一键选择，互动过程实现了独立视窗、以声定位、交互视窗标识、学生提问动态呈现，配合AI识别分析系统完成脸部表情识别、行为分析、智能跟踪、智能导播、语音指令识别等功能，营造沉浸式教学环境。

　　全息互动智慧教室

图3 全息互动智慧教室效果图

　　全息互动智慧教室支持真实等比立体视觉还原、虚拟与现实互动交流、全信息三维显示、异地实时全息交互，适用于通识类课程、素养类课程，也适用于讲授型教学及常规线上线下教学等。

　　教室具备授课模式、互动教学、全息课堂三大功能应用，以全息互动教学系统为依托，开展远程互动教学，为学生们呈现出逼真的全息教学内容信息，提供更新颖、更直观、更生动的学习方式，同时支持师生双向视频互动，为多校区教学提供更加便捷、高效、逼真的交互方式。

　　全息互动教学系统配套AI智能识别技术完成课件信息自动提取、教师全息影像自动融合、动作识别，有效解决常规全息智慧教学课件处理繁杂、交互困难问题，实现教师无感知全息影像授课。教师无需针对全息教学系统改变正常备课和课件制作方式。AI服务端可分析教师的动作，转化为控制指令，控制课件信息呈现。

　　混合型虚实录播智慧教室

图4 混合型虚实录播智慧教室效果图

　　混合型虚实录播智慧教室通过虚拟合成应用，可满足情景教学类课程、慕课、微课、在线直播课的场景化教学应用。

　　教室具备授课模式、互动教学、虚实演播模式三大功能应用，配备虚实演播系统，在满足慕课、微课录制的同时，承载了作为全息智慧教室内容生产端的重要责任，实现将教师信号、课件信号经过处理融合后，传输至全息互动智慧教室。满足智慧教室正常授课，也适用于虚拟抠像类节目直播以及互动式教学。

　　VR思政智慧教室

图5 VR思政智慧教室效果图

　　VR思政智慧教室配套VR思政教学管理系统及资源，适用于思政类沉浸式课程授课应用，同时也适用于讲授型、远程互动教学类课程教学。

　　教室具备授课模式、互动教学、VR思政课堂三大功能应用，所有应用模式一键选择。VR思政智慧教室在具备智慧教室正常授课的功能基础上，配备全景式VR思政实践教学系统，系统配套革命旧址专题、纪念馆和博物馆专题、历史人物故居专题、习近平新时代中国特色社会主义思想专题等符合思政教学需求的红色体验场景资源，让学生“足不出户”学习红色故事、领会红色精神、传承红色基因，方便思政教师开展实践课堂教学。

　　同时，引入多功能的VR智能教学设备和VR终端，实现课堂互动、教学资源投放、学生即时反馈、教学数据可视化、精品思政资源制作、实践考察模拟等功能，真正做到整合思政课理论教学与实践教学，全面覆盖课前、课中、课后的全部工作流程，实现思政教学与日常课堂的有效融合应用。

　　理科类智慧教室

图6 理科类智慧教室效果图

　　理科类智慧教室适用于讲授型及理科书写类授课，几乎可以涵盖全学科教学应用，以及远程互动教学类教学场景。教室具备授课模式、互动教学两大功能应用，利用互联黑板板书提取功能结合智慧讲台书写，实时将板书笔记、授课课件、授课过程批注呈现在投影及教室后端同步大屏上。

物联管理系统

图7 物联管控系统

　　物联网管控系统提供从端到集控中心的物联管控解决方案，通过开放的物联协议，将智慧教室各品类设备统一管理，并具备基础管控能力，提升能源管理水平，帮助学校设备管理者解决多品类设备无法统一管理、设备异常影响教学、信息化水平无法衡量等问题，优化教学空间环境，打造“低碳高效”的数字化绿色校园。

　　围绕“物联管理系统”，对教室内信息化设备、照明、空调、窗帘等基础设备进行全面的智能化升级改造，使这些设备能够接入管理平台，作为一个网络节点被感知、管理。学校通过平台进行环境数据的采集、各类设备的综合监控管理，形成一个涵盖教室内多品类设备的一体化管理平台，实现了对教学空间环境的优化，对设备管理效率的提升，以及对于节能策略的数据化决策。

　　系统详细记录了设备使用信息和故障信息等，并进行统计分析，为教务管理提供量化数据。以图视化的方式显示本教室设备的状态，包括电脑、投影仪、投影幕、功放、灯光、风扇、空调、窗帘等，并实现了远程控制。教室环境控制包括教室温度、教室亮度、空气质量等的监控与调节，通过对教室环境的全自动控制，可大大减轻管理人员的工作负担并减少能源的损耗。

　　北京师范大学高度重视信息化建设工作，学校智慧教室建设显著提升了学校信息化教学技术水平、信息化教育管理能力和智能运维服务质量。智慧教室的建设为解决当前智慧校园建设中的难题、突破多媒体教学发展瓶颈提供了有效路径，同时为培养学生创新能力、推动信息时代教育教学方式变革提供了科学指导与实践支撑。

　　来源：《中国教育网络》2025年6月刊

　　作者：鲁学亮、孙秋瑞（北京师范大学信息化建设办公室）

　　责编：余秀

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