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教室設(shè)計范文第1篇

關(guān)鍵詞 座位；秧田式；編排

自從17世紀班級授課制被確立并逐漸成為學校教育主導性的教學組織形式以來，在教室座位安排方式上就長期存在著方式過于單一的問題。如同班級授課制的主導性地位一樣，秧田式座位安排方式仍舊在中小學課堂中占據(jù)主導性地位。在我國，由于班級規(guī)模過大，教師大多采取秧田式座位安排方式編排教室座位。隨著時代的進步，新課程改革的推進，這種座位排列方式的弊端日益凸顯：如不利于學生主體地位的體現(xiàn)，不利于教育過程的公平，不利于師生之間進行有效的交流等。針對其弊端，可以對這種傳統(tǒng)的座位排列方式進行微調(diào)。此外，也可以結(jié)合學校、班級和教學情境的具體情況，靈活采用其他座位編排方式。

一、按照民主原則和互補原則進行座位安排

民主原則，是指每個學生都有選擇座位的自由，但這并不意味著由學生隨意選擇或者集體商定座位安排的規(guī)則，而是先讓學生說出對某個座位的意愿，教師綜合考慮各種因素如學生的高矮、視力和聽力情況、學習成績、性格特征等之后，再與其同桌及鄰桌商討后做出決定。需要注意的是，教師最好不要公開聚集相關(guān)學生共同商討，否則難以把握學生之間真實的人際關(guān)系，從而影響決斷的民主性和合理性。

所謂互補原則，是指根據(jù)學生成績的優(yōu)差、學科愛好的差異、自制力的強弱、合作能力的高低等因素進行座位編排，使得同伴之間的個性達到一定程度的互補。這種互補不是指學生隨意尋找關(guān)系要好的同伴，而是教師引導下的互補。

二、基于系統(tǒng)觀原則進行編排

學生的思維方式、學習能力及個性特征有很大的差異，在進行座位編排時要注意不同學生之間的協(xié)調(diào)與搭配，致力于把班集體構(gòu)建成一個有強大凝聚力的良性系統(tǒng)，從而使每個學生都能最大程度地發(fā)揮自身的主觀能動性，調(diào)動起學習和生活的積極性。當然，這建立在教師對每位學生深入了解地基礎(chǔ)上。比如，在性別方面，男女生在思維方式方面具有互補性，男生在邏輯思維和空間想象能力方面占優(yōu)勢，而女生在言語能力和記憶能力方面占優(yōu)勢。這種互補性有利于男女生的思維相互影響，取長補短，共同進步。在學習能力方面，成績較差者與成績優(yōu)秀的學生進行合作，能夠得到他們有效的幫助，從而提高學習積極性，成績優(yōu)秀的學生也能夠在這個過程中更加牢固的掌握知識，這同時也有利于同學之間合作態(tài)度的養(yǎng)成。在個性特征方面，沉思型和沖動型的學生坐在一起，二者之間的性格能夠相互彌補，從而更好地改進自己性格中的不足之處。

三、根據(jù)學生的生理和心理特征進行編排

座位的適合與否取決于學生的個體生理和心理特征是否與教學環(huán)境獲得最佳配合。如若二者達到最佳匹配，將有助于減少學生在學習中效率低下的行為活動，有利于建立和諧的師生和同伴關(guān)系，也有利于學生積極健康的生活和學習。比如，喜歡獨立思考而且成績優(yōu)異的學生適合坐在后排或兩側(cè)，這樣他們受教師的影響就會相對減小，能有更多的空間進行獨立思考；而對于注意力不集中的學生，則適合被安置在前排，因為前排是活躍地帶，教師的關(guān)注較多，有助于這類學生集中精力聽講；對于生性敏感的學生，他們則適合坐在靠墻的位置，這樣容易獲得安全感。

四、根據(jù)課堂管理需要對個別學生進行安排

在課堂教學中，教師要調(diào)動學生學習的積極性，培養(yǎng)學生豐富的想象力和創(chuàng)造力，需要營造輕松愉快的課堂氛圍，對課堂教學進行科學合理的設(shè)置和管理，座位編排也是其中需要考慮的因素之一。每一個班級中都會有一些擾亂課堂紀律、不聽管教的學生，如果教師不能有效地進行管理，這些學生不但自己不認真學習，而且會影響其他同學甚至整個班級課堂教學的有序進行。教師在對這些學生進行座位編排時，要深思熟慮后對其進行安排，切莫傷害學生的自尊心。比如把其中某些學生安排在教室前方的座位，以便教師時刻觀察他們的行為，及時采取有效的措施進行管理。

五、根據(jù)教學情境靈活采用不同的座位排列方式

前蘇聯(lián)教育學家季亞琴科曾長期致力于集體教學的理論探索和實驗研究，提出了寶貴的集體教學思想。他認為，在集體教學中，不同的座位安排方式對學生的態(tài)度、課堂行為、情感交流以及整個教育活動都將產(chǎn)生不同的影響。因此，他主張根據(jù)教學內(nèi)容、教學目標和教學情景的變化，發(fā)揮不同座位模式的特點，靈活、科學地安排學生座位。當今世界各國中小學主要的座位安排方式有秧田式、圓形排列，馬蹄式、小組式、論壇式及會議式等。每種座位模式都有其不可替代的優(yōu)點，但同時又有其自身的局限性，不存在一種普適性的座位排列模式，每種座位模式都有其獨特的適用范圍，這就需要教師視具體情況靈活選擇最為恰當?shù)淖慌帕蟹绞?。比如，在需要大班上課，集體講授教學內(nèi)容時，可以采用秧田式座位安排方式，這樣能夠提高教學效率。在需要課堂討論時，可以采用圓形排列、會議式排列或小組式排列，這樣能最大限度地促進學生之間的相互交往和相互影響，加強學生之間的關(guān)系，促進小組活動。在設(shè)置作業(yè)課時，可以采用小組式排列法，這樣有利于學生之間進行有效地交流和合作。

因此，教師在選擇和設(shè)計座位安排方式時，要綜合考慮各種因素，靈活安排，而不是設(shè)計成一成不變的秧田式。

參考文獻：

教室設(shè)計范文第2篇

關(guān)鍵詞： 排課系統(tǒng) 輔助功能 教室安排算法 教師安排方式 數(shù)據(jù)庫

一、關(guān)于網(wǎng)絡環(huán)境下高校教室安排與管理系統(tǒng)

自動排課系統(tǒng)是教育信息化的一項重要內(nèi)容。特別是高校自動排課系統(tǒng)，由于約束條件繁多、教學資源要求復雜，涉及上課時間、教室、教師、學生，目前，自動排課系統(tǒng)很難達到由計算機自動排出課表，需要一定程度的人工輔助完成自動排課。通常情況下，自動排課系統(tǒng)分為課程的時間安排子系統(tǒng)和教室安排子系統(tǒng)兩個部分。課程的時間安排子系統(tǒng)完成課程的上課時間安排任務，教室安排子系統(tǒng)完成課程的教室分配任務。

本文描述了網(wǎng)絡環(huán)境下高校教室安排與管理系統(tǒng)（Classroom Allocation and Management System，CAMS）中的教室安排算法。目前，高校教育具有一些新的特點，如招生人數(shù)不斷增加、課程種類繁多、教學資源緊張、教學計劃頻繁變動，人工安排容易出現(xiàn)錯誤和教室沖突現(xiàn)象。大多數(shù)高校也已經(jīng)廣泛實行選課制，進行網(wǎng)上選課，但是自動排課系統(tǒng)的功能仍不完善。CAMS正是為了解決這些問題而提出的，它能為已經(jīng)確定上課時間的課程合理地分配教室，提高課程安排的靈活性和高效性，實現(xiàn)自動化的教室管理。

同時，目前很多高校分布多個校區(qū)，這給自動排課系統(tǒng)提出了特殊的要求。本文實現(xiàn)了一種網(wǎng)絡環(huán)境下的高校自動排課系統(tǒng)中教室安排功能。

二、CAMS中的教室安排算法設(shè)計

1.CAMS系統(tǒng)總體設(shè)計

自動排課系統(tǒng)由四大模塊構(gòu)成，分別是輸入模塊、排課模塊、查看模塊和打印模塊，自動排課系統(tǒng)運行體系圖（如圖1所示）。

圖1

（1）輸入模塊

輸入模塊包括輸入教師信息、班級信息、教室信息、課程信息、制訂開課計劃、綁定合上班等信息。其中，教師信息寫入數(shù)據(jù)庫的教師信息表中，班級信息寫入班級信息表中，教室信息寫入教室信息表中，課程信息寫入課程信息表中，開課計劃寫入教學計劃表中，綁定合上班信息寫入總課程表中。

（2）排課模塊

排課模塊是自動排課系統(tǒng)的核心部分，分為自動排時間子模塊和自動排教室子模塊。此模塊主要是應用一系列規(guī)則、約束條件進行排課。

（3）查看模塊

可按照班級、教室、系、教師和總課程表查看各科課程表。

（4）打印模塊

可按班級、教室、系、教師和總課程表打印課程表。

2.CAMS中的教室安排算法設(shè)計

教室安排算法是CAMS的核心，算法設(shè)計的優(yōu)劣影響教室安排結(jié)果的合理性和系統(tǒng)運行效率的高低。

（1）CAMS中教室安排算法的設(shè)計圖（圖2）

圖2

（2）CAMS中教室安排算法描述

①對課程信息表分類

（1）算法中四類教室安排方式

根據(jù)選課人數(shù)和教室容量的排序方式，算法中存在四類不同的教室安排方式，如表1所示四類教室安排方式。

表1 算法中四類教室安排方式

第Ⅰ類安排方式先安排選課人數(shù)少的課程，從待安排課程的教室集合中搜索第一個符合要求的教室。第Ⅱ類安排方式先安排選課人數(shù)多的課程，同樣從待安排課程的教室集合中搜索到第一個滿足條件的教室。兩類安排方式的教室集合中按教室容量升序排列。第Ⅲ類安排方式先安排選課人數(shù)少的課程，從待安排課程的教室集合中搜索第一個不滿足條件的教室，將前一個教室安排到該課程。第Ⅳ類安排方式先安排選課人數(shù)多的教室，搜索方法和第Ⅰ類，第Ⅱ類相同。兩類安排方式的教室集合中按教室容量降序排列。

（2）四類安排方式的合理性比較和效率分析

表（2）中的數(shù)據(jù)是根據(jù)某高校中一學院2006—2007年下學期課表安排所選出的數(shù)據(jù)。

①課程上課時間沖突不明顯情況下合理性和效率分析

第Ⅰ、Ⅱ兩類教室安排方式合理性比較理想，安排過程中需要比較的次數(shù)多，算法效率低；第Ⅳ類教室安排方式結(jié)果中容易出現(xiàn)選課人數(shù)少的課程安排到大容量教室，造成教室資源浪費，需要比較的次數(shù)多，合理性和算法效率都不理想。

②課程上課時間相互沖突情況下合理性比較和效率分析

對Ⅰ、Ⅱ兩類教室安排方式比較和分析。從合理性角度分析，對已安排課程，第Ⅰ類安排結(jié)果中教室平均利用率為64.1%，第Ⅱ類安排結(jié)果中教室平均利用率為75.1%（如表2教室利用率），第Ⅱ類合理性優(yōu)于第Ⅰ類；對于未安排課程，第Ⅰ類安排結(jié)果中未安排課程選課人數(shù)多，人工安排困難，而第Ⅱ類教室安排方式的結(jié)果中未安排課程選課人數(shù)相對較少，容易人工安排，第Ⅱ類優(yōu)于第Ⅰ類；第Ⅱ類教室安排方式缺點是容易出現(xiàn)選課人數(shù)少的課程安排到大容量教室的現(xiàn)象（如表2安排結(jié)果）。從算法效率角度（比較次數(shù)）分析，兩類安排方式比較次數(shù)相差較少（如表2比較次數(shù)），都需要比較22次，算法效率相同。

表2 課程上課時間相互沖突下四類安排方式結(jié)果比較和效果分析

第Ⅰ、Ⅲ兩類教室安排方式比較和分析。從合理性角度分析，兩類安排方式的教室利用率均為64.1%（如表2教室利用率），利用率低；未安排教室的課程選課人數(shù)多，合理性較差。從算法效率角度（比較次數(shù)）分析，第Ⅰ類需要比較22次，第Ⅲ類需要比較21次，比較次數(shù)增多（如表2比較次數(shù)），算法效率降低，第Ⅲ類安排方式優(yōu)于第Ⅰ類。

第Ⅱ、Ⅳ兩類教室安排方式比較和分析。從合理性角度分析，對于平均利用率，第Ⅱ類安排方式結(jié)果中教室平均利用率未75.1%，第Ⅳ類教室平均利用率為72.7%，平均利用率相當；對于每個教室利用率，第Ⅱ類教室利用率波動范圍大，第Ⅳ類波動較小，第Ⅳ類合理性優(yōu)于第Ⅱ類。從算效率角度（比較次數(shù)）分析，第Ⅳ類比較25次，第Ⅱ類比較22次，比較次數(shù)增多（如表2比較次數(shù)），算法效率降低，第Ⅱ類優(yōu)于第Ⅳ類。

從合理性角度分析，第Ⅳ類教室平均利用率高，每個教室利用率穩(wěn)定，合理性較好；第Ⅰ、Ⅲ兩類合理性最差；第Ⅱ類教室平均利用率高，缺點表現(xiàn)為選課人數(shù)少的課程容易安排到大容量教室，每個教室利用率波動范圍大，合理性劣于第Ⅳ類。從算法效率角度分析，第Ⅰ類算法效率高；第Ⅳ類效率較低[14][15]。

（3）CAMS中教室安排算法的安排方式選擇

通常情況下，選擇第Ⅰ類或第Ⅱ類作為教室安排方式比較理想；第Ⅲ類教室安排方式比較次數(shù)多，算法效率低；第Ⅳ類教室安排方式容易造成教室資源沖突和浪費。

CAMS中針對實際選課數(shù)據(jù)和教室資源數(shù)據(jù)情況，選擇第Ⅱ類作為教室安排方式，安排結(jié)果中未安排課程的選課人數(shù)少，人工安排和處理容易實現(xiàn)。

4.系統(tǒng)算法的實現(xiàn)

（1）程序的設(shè)計及實現(xiàn)

由于CAMS系統(tǒng)還存在一些缺陷，因此，需要建立一個算法，才能使這個系統(tǒng)更加完善。首先，給出運用LINDO軟件編寫所需要的一些數(shù)據(jù)。本程序的編寫是根據(jù)線性規(guī)劃的數(shù)學模型進行編寫的。

表三 待排的課程

表四 待排的教室

應用LINDO軟件，對已經(jīng)安排好上課時間的課程進行教室安排，其主要因素有2個，即教室容量RONG和上課人數(shù)R。其目標函數(shù)是使該時刻教室的利用率達到最優(yōu)。這就類似于線形規(guī)劃中的指派問題。下表是一些數(shù)據(jù)準備：

其中，x1～x81是按照以行為順序定義的變量。

上表字體加粗部分即為教室達到最佳利用率的高校排課。

5.結(jié)論

自動排課系統(tǒng)一直是高校教務管理中難以解決的問題，涉及整數(shù)規(guī)劃、圖論、分支定界技術(shù)及模擬退化法等方法和技術(shù)，國內(nèi)外很多研究人員仍在從事這方面的研究工作。

本文設(shè)計和實現(xiàn)了網(wǎng)絡環(huán)境下高校自動排課系統(tǒng)中的教室安排算法，對算法中四種不同類型教室安排方式的合理性和運行效率進行了比較和分析。CAMS已經(jīng)在某些高校的教學實踐中發(fā)揮了重要的作用。

教室設(shè)計范文第3篇

關(guān)鍵詞：多媒體教室　光環(huán)境　人工照明　自然光

中圖分類號：TU8

文獻標識碼：A

文章編號：1007-3973（2012）003-114-02

隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，多媒體輔助教學的優(yōu)勢與作用愈發(fā)凸顯。運用多媒體技術(shù)，教師突破了傳統(tǒng)教學的限制，課堂上可以給學生提供豐富多彩的圖文聲像等信息，使很多復雜的問題直觀形象的表達出來，增強了學生的感性認識，使學習變得容易了很多。同時多媒體教學還可以激發(fā)學生的學習興趣以及求知欲，提高了學生的學習效率和老師的教學質(zhì)量。因此無論是各大高校還是中小學都在推廣多媒體教學，大力建設(shè)多媒體教室。但在當前多媒體教室的設(shè)計和使用中還存在著很多問題，其中多媒體教室的光環(huán)境問題尤為突出。

多媒體教室與傳統(tǒng)教室相比對光環(huán)境的要求有一定的不同。多媒體教室的光環(huán)境要求既要滿足閱讀、書寫等傳統(tǒng)教室的光環(huán)境要求的同時又要保證多媒體屏幕的清晰度，使學生可以看清屏幕上的內(nèi)容。因此多媒體教室的光環(huán)境應該是屏幕所在區(qū)域相對較暗，而學生所在區(qū)域相對較亮，滿足基本的閱讀書寫要求。但在現(xiàn)實中，為了保證大屏幕的清晰度，多媒體教室一般采用窗簾將窗外的光線擋住，并且室內(nèi)的燈也是關(guān)著的，這就造成整個教室除了屏幕是亮的以外其他區(qū)域都是暗的。老師無法看清教案以及學生的情況，學生也無法看清課本的內(nèi)容，更無法記筆記，更嚴重的是學生在這樣的環(huán)境中待的時間久了，很容易造成眼疲勞，影響視力。因此，必須大力改善多媒體教室的光環(huán)境，使多媒體教室既能在提高教學質(zhì)量與效率方面發(fā)揮出應有的功效，又不影響學生的健康發(fā)展。

為了改善多媒體教室的光環(huán)境，滿足正常使用要求，在多媒體教室的光學設(shè)計中我們可以采取以下措施。

1 合理設(shè)計人工照明，改善局部亮度

在遮擋了室外光線的前提下，多媒體教室的大屏幕達到了足夠的清晰度。這時可以考慮采用人工輔助照明適當提高教室其他區(qū)域的亮度，滿足學生閱讀書寫的需要。一般情況下可以采用半間接型燈具，將人工光源射向屏幕一側(cè)的光線遮住，使燈光盡可能的照向?qū)W生區(qū)域，達到屏幕一側(cè)較暗，學生所在區(qū)域較亮的目的。如果黑板和老師的講桌也需要適當?shù)牧炼?，同樣可以采取這種措施。在這里要注意選用的光源的亮度要低于屏幕的亮度，同時還要充分考慮光線與學生視角的關(guān)系，避免眩光出現(xiàn)。如果教室已有線路條件允許的話，盡量把燈具布置在教室的左邊，以免在書寫時，手遮擋住光線，產(chǎn)生陰影，影響書寫。采用人工照明的方式可以改善多媒體教室的光環(huán)境，基本上達到了學生既能看清屏幕的內(nèi)容又不影響正常閱讀書寫的要求，但是這種措施也并不是沒有缺陷。因為采用人工照明需要消耗大量的電力資源，尤其是天空晴朗的時候，窗外陽光明媚，窗內(nèi)卻要“燈火通明”，無形中浪費了大量的電力資源，這與我們國家所提倡的節(jié)能減排的號召相違背。

2 充分利用自然光，節(jié)約能源

在多媒體教室的使用過程中，無論窗外天氣情況如何，一般都要拉上窗簾，通過人工照明進行教學活動，對于電力資源的浪費十分嚴重。如果在夏季，長時間的人工光源發(fā)熱還會提高教室的溫度，為了降溫又要多浪費更多能源?，F(xiàn)在很多學校教育經(jīng)費本來就有限，因此若在白天可以充分利用自然光源解決教室的采光問題，則可以節(jié)約大量的電力資源，響應國家節(jié)能減排的要求，又能減少經(jīng)費開支，可謂是一舉數(shù)得。

為了達到充分利用自然光，節(jié)能減排，又滿足多媒體教室對光線的要求的目的，我們可以從減弱自然光線進入室內(nèi)的強度，進入教室的光線盡量不影響多媒體屏幕區(qū)域的亮度等方面采取措施。例如我們可以采用淺色的窗簾，使進入教室的光線的強度減弱達到既能滿足閱讀書寫的要求，又不至于把屏幕區(qū)域照的太亮的目的。或者是把靠近多媒體屏幕的窗戶用厚窗簾把光線完全遮擋，后面的窗戶適當?shù)牧舨糠址钦趽鯀^(qū)域，少量光線可以進入，使進入教室的光線對屏幕區(qū)域的影響盡量減小。同時還應該把靠近屏幕一側(cè)的內(nèi)墻上的門和窗的玻璃用東西遮住，盡量減少光線進入。此外如果一棟教學樓中在陽面一側(cè)有很多多媒體教室，可以考慮在陽面一側(cè)窗戶上安裝遮陽板，這樣既能起到減弱光線進入室內(nèi)強度的目的，又增加了教學樓的立面效果。采用這些措施可以在一定程度上改善多媒體教室的光環(huán)境，但由于自然光的進入，難免對屏幕的清晰度產(chǎn)生影響，但綜合考慮還是利大于弊，因此在現(xiàn)實中我們應該充分利用自然光來改善多媒體教室的光環(huán)境。

對于計劃建設(shè)的多媒體教室，在建筑的設(shè)計階段就應當充分考慮利用自然光滿足多媒體教室所需要的光環(huán)境?，F(xiàn)在大多數(shù)教學樓都采用內(nèi)廊式，因此在設(shè)計布局時，應該盡量將多媒體教室設(shè)置在陰面。從采光穩(wěn)定和避免直射陽光的角度來看，窗口最好朝北，這樣無論用不用多媒體設(shè)備，在上課時間內(nèi)都可以保證無直射光進入教室，光線穩(wěn)定柔和。同時可以留出更多的陽面空間安排自習室、辦公室等人員停留時間較長的房間，充分利用太陽熱能，使這些空間在冬季采暖期時更容易達到舒適溫度，減少熱能的消耗，達到節(jié)能的目的。當多媒體教室必須要設(shè)置在陽面時，可以設(shè)計成懸挑樓板與突出橫墻相結(jié)合的方式形成遮陽板，即達到了綜合遮陽的目的，又豐富了建筑的立面造型。在設(shè)計多媒體教室外形時我們也可以打破原有教室的矩形模式，將安放多媒體屏幕的局部墻體凸出去，這樣就相當于多媒體屏幕凹進了墻內(nèi)，利用兩側(cè)的橫墻來遮擋自然光，達到屏幕區(qū)域較暗的目的。在多媒體教室門窗的設(shè)計安排時要注意，無論是外墻的窗戶還是內(nèi)廊側(cè)的高窗都應該選擇遠離未來安裝多媒體屏幕的一側(cè)設(shè)置，同時靠近屏幕一側(cè)的門上不要有玻璃，盡量使多媒體屏幕一側(cè)的亮度最低。如果條件允許的話可以利用磨砂玻璃表面粗糙，使光線產(chǎn)生漫反射，透光而不透視，可以使室內(nèi)光線柔和而不刺目，在多媒體教室的窗戶上安裝磨砂玻璃，進一步減弱室外光線進入室內(nèi)的強度，同時磨砂玻璃阻擋了室外的風景，可以使學生免受外界事物的干擾。在多媒體教室裝修時要注意最好安裝自動窗簾，這樣在上課過程中如果學生不需要觀看屏幕，老師可以通過窗簾的遙控器及時拉開窗簾，使教室明亮。不像以前那樣需要靠近窗戶的學生拉窗簾，打擾學生學習。如果是面積特別大的多媒體教室，最好把它設(shè)計在頂層，這樣無論是結(jié)構(gòu)處理還是光環(huán)境設(shè)計，都比較靈活、簡單。

在多媒體教室中充分利用自然光的目的不僅僅是因為可以節(jié)能減排，更重要的是相對于人造光，人們更習慣自然光。人們從出生開始接觸最多的就是自然光，自然光對于學生的身心健康發(fā)展意義重大。因此在多媒體教室的光環(huán)境的處理與選擇中，盡管利用自然光的方式還存在著缺點，但應該充分考慮利用自然光。

3 人工照明與自然采光的科學搭配

無論是人工輔助照明的方式還是利用自然光的方式在多媒體教室光環(huán)境的處理上都有自己的優(yōu)勢與不足。人工輔助照明的方式可以使多媒體教室達到屏幕清晰其他區(qū)域滿足閱讀、書寫的基本要求，但是浪費能源；利用自然光的方式，雖然節(jié)約了能源但是不可避免的削弱了多媒體屏幕的清晰度。因此在多媒體教室的使用過程中兩種方式要科學研究，合理搭配，使多媒體教室的光環(huán)境既能滿足使用要求，又能節(jié)約能源。

4 教師制作課件時要“黑白分明”

教室設(shè)計范文第4篇

1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

對被測物來說，物聯(lián)網(wǎng)具有全面感知能力。物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)涵蓋了信息處理的全過程，該過程包括從信息的獲取、傳輸、處理、存儲到應用。首先基于RFID射頻識別和傳感器等技術(shù)可以完成信息的獲取，RFID射頻識別可以對采集物體隨時隨地的進行信息的識別，傳感器技術(shù)可以對采集物體進行信息的感知；通過通信網(wǎng)絡，可以完成接入網(wǎng)絡物體信息的傳輸，包括發(fā)送信息，傳輸和接收信息；利用智能計算技術(shù)可以完成對感知數(shù)據(jù)和信息的處理，最終實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)被測物的智能化控制。

1.2物聯(lián)網(wǎng)組成

一般來說，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由三部分組成[5]。首先是RFID系統(tǒng)，這是一種射頻識別系統(tǒng)，這種自動識別技術(shù)是非接觸式的，通過射頻信號可以對目標對象進行自動識別，從而完成對物品的快速追蹤以及數(shù)據(jù)的快速交換。該系統(tǒng)由三部分組成，包括標簽、閱讀器以及天線。其次是中間件Savant系統(tǒng)，該系統(tǒng)處在解讀器和互聯(lián)網(wǎng)之間，是一種數(shù)據(jù)挖掘工具，具有數(shù)據(jù)的捕獲、傳送和監(jiān)控功能，其主要任務是對數(shù)據(jù)進行校對、負責協(xié)調(diào)解讀器、對數(shù)據(jù)進行存儲和傳送以及對任務的管理。第三部分即是互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

1.3物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)

在物聯(lián)網(wǎng)中，可以簡單的把其網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)劃分為三個層次，分別為感知層、網(wǎng)絡層和應用層[6]。物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的最下層為感知層，該層是物聯(lián)網(wǎng)信息的源頭，在該層，利用各種傳感設(shè)備以及智能嵌入設(shè)備可以完成對現(xiàn)實世界中各種信息的全面立體感知；網(wǎng)絡層就是要完成各種網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)的連接，完成信息的存儲、融合以及遠距離傳輸；應用層主要完成服務的發(fā)現(xiàn)并把服務進行呈現(xiàn)，也即是完成數(shù)據(jù)的挖掘工作，并對應用進行決策。

2多媒體教室

2.1多媒體教室的教學設(shè)備

目前建設(shè)的多媒體教室中，其教學設(shè)備較完善，首先是中央控制系統(tǒng)，其他教學設(shè)備都連接在該控制系統(tǒng)上，包括多媒體計算機（臺式電腦或者筆記本電腦）、投影機、電動窗簾、電動幕布、攝像頭、燈光、音響設(shè)備以及實物展臺和環(huán)境設(shè)備等。在多媒體教室中，對中央控制器的管理多采用內(nèi)置網(wǎng)絡，通過每間多媒體教室中的攝像頭和傳感器等設(shè)施，與網(wǎng)絡進行連接就可以遠程監(jiān)控控制設(shè)備以及受控設(shè)備，甚至是對這些設(shè)備的管理與維護，達到高效使用和管理多媒體教室的目的。

2.2多媒體教室的基本架構(gòu)

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中開始廣泛的關(guān)注和應用傳感器技術(shù)，通過傳感器技術(shù)可以構(gòu)成連接物理世界和數(shù)字世界的無線傳感器網(wǎng)絡[7]。在多媒體教室的設(shè)計中，物聯(lián)網(wǎng)的基本架構(gòu)分為三個層次，這三個層次的內(nèi)容列于表1。由表可見，物聯(lián)網(wǎng)的三個層次分別為應用層、網(wǎng)絡層以及感知層，在感知層中就是多媒體教室多使用的各種設(shè)備及技術(shù)，這些設(shè)備和技術(shù)往往有體積小、能耗低以及性價比高的特點。在應用層中，多校區(qū)的多媒體教學系統(tǒng)設(shè)備較多，而且具有連接復雜的特點，在對設(shè)備進行連接時需要較強的技術(shù)性，系統(tǒng)的利用率通常較高，在這種情況下多采用云計算的技術(shù)進行應用層的架構(gòu)。由于云計算采用虛擬化的技術(shù)對各種資源進行計算、存儲和服務，而且在軟硬件資源方面都支持用戶共享，所以傳統(tǒng)的分散資源可以通過云計算整合為可統(tǒng)一調(diào)度的虛擬資源，該虛擬資源還可以按需使用，所以在進行多校區(qū)的多媒體教室建設(shè)時云計算技術(shù)的使用可以節(jié)約資源，使教學環(huán)境最優(yōu)化。一般而言，云計算都是虛擬化的，其規(guī)模都比較大，通用性較強，擴展性較高，可靠性強，而且成本低廉。采用智能計算技術(shù)的這些特點應用層可以實現(xiàn)對多媒體教室的管理，包括采集、處理數(shù)據(jù)以及對數(shù)據(jù)的存儲和共享，最終實現(xiàn)信息的智能交互，并把各種參數(shù)、實時的數(shù)據(jù)等信息通過總控制室的顯示屏顯示出來，對多媒體教室的終端教學設(shè)備進行實時的遠程監(jiān)控與控制，能實現(xiàn)多媒體教室教學設(shè)備故障的精確表述，并及時的對故障實行遠程的實時處理，及時的對教師操作多媒體教學設(shè)備進行遠程協(xié)助。在網(wǎng)絡層中，首先要選擇適合的通信協(xié)議進行安全可靠的把獲取的感知信息進行傳輸。從目前來看，全球通用的協(xié)議族是TCP/IP協(xié)議，該協(xié)議族中網(wǎng)絡層的核心協(xié)議是IP，現(xiàn)在在應用中多采用IPv4協(xié)議，但是現(xiàn)在IPv4地址已經(jīng)分配完畢，資源的嚴重消耗極易導致網(wǎng)絡的癱瘓，與物聯(lián)網(wǎng)對地址的大量需求相悖離，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于IPv4的優(yōu)化IPv6應運而生，IPv6地址空間豐富，安全性能較高，端到端的互聯(lián)互通可以得到實現(xiàn)，IPv6的這些優(yōu)點在校園網(wǎng)絡建設(shè)中可以得到充分的發(fā)揮。IPv6把人機之間的對話擴展到任何事物之間均可對話，服務對象從人類擴展到硬件設(shè)備，真正意義上成為無時無處不在的寬帶網(wǎng)。目前在大多數(shù)高校中，使用的多為無線校園網(wǎng)，添加了IPv6協(xié)議之后，用戶即可對IPv6資源進行訪問，為多媒體教室的建設(shè)提供強有力的支持。現(xiàn)有的通信網(wǎng)連接的是多媒體教室的總控制室的電話、監(jiān)控計算機以及各分校區(qū)的管理多媒體的技術(shù)人員的電話，通過完備的通信網(wǎng)絡，可以方便管理人員對多媒體的設(shè)備運行情況進行實時監(jiān)控，一旦出現(xiàn)故障可以及時聯(lián)系技術(shù)人員進行故障的排除。無線校園網(wǎng)和通信網(wǎng)的融合，可以實時的對多媒體教室教學設(shè)備信息進行傳輸與交互。在校園信息化建設(shè)中基于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計多媒體教室的感知層時，分為以下四部分：首先在每個校區(qū)都要設(shè)置多媒體教室機柜，并均在機柜中進行RFID系統(tǒng)的安裝，通過射頻IC卡可以確認使用者的身份，身份確認之后就可以獲得多媒體教學設(shè)備的使用權(quán)限；其次，在多媒體教室中要安裝攝像頭，對教學過程中多媒體設(shè)備的運行狀態(tài)進行實時采集，方便管理人員實時快捷的發(fā)現(xiàn)并解決問題；再次，還要在多媒體教室中安裝檢測傳感器，為教學設(shè)備的遠程控制提供感知信息；最后，為確保一些貴重的教學設(shè)備的安全性，要安裝無線防盜報警系統(tǒng)。在多媒體感知層中，既有身份認證，又有對教學情況的實時監(jiān)控，還可以對設(shè)備運行情況進行自動檢測，還添加了設(shè)備的安全管理，使教學設(shè)備的運行維護水平得到進一步提高。

3物聯(lián)網(wǎng)對多媒體教室的影響

3.1物聯(lián)網(wǎng)對多媒體教室應用與監(jiān)控的影響

基于物聯(lián)網(wǎng)的多媒體教室實現(xiàn)了對多校區(qū)多媒體教室的集中控制，可以實現(xiàn)對多媒體教室的遠程控制和監(jiān)控，實現(xiàn)了多媒體教室應用和管理的簡捷化。而且操控軟件界面友好，以集中控制為主，使操作更加簡便。通過局域網(wǎng)可以實現(xiàn)多校區(qū)多媒體教室與遠程管理系統(tǒng)之間的無縫連接，方便主控室對每個多媒體教室的實時監(jiān)控，有效的保證了設(shè)備利用率。

3.2物聯(lián)網(wǎng)對多媒體教室維護與服務的影響

在傳統(tǒng)的多媒體教室管理和維護中，對管理人員的要求很高，不僅要求很強的技術(shù)性，還需要加班加點進行設(shè)備的排查以及故障的排除。物聯(lián)網(wǎng)改變了這一模式，能夠幫助技術(shù)人員及時的發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。傳統(tǒng)的多媒體管理中，管理者多為被動式服務，報修方式為電話報修。物聯(lián)網(wǎng)的使用之后，管理者變?yōu)橹鲃臃眨瑘笮薹绞揭厕D(zhuǎn)變?yōu)橐绘I網(wǎng)絡報修，對設(shè)備安全隱患問題起到了明顯的緩解作用。

3.3物聯(lián)網(wǎng)對多媒體教室管理人員的影響

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動下，高校的多媒體教室管理人員不管在服務內(nèi)容還是在管理方式上都有了很大的變化。日常監(jiān)管和設(shè)備的維護都在取代傳統(tǒng)的工作模式逐漸走向智能化，管理人員的壓力得到大大減輕。但是對管理人員的素質(zhì)提出了更高層次的要求。

4結(jié)論

教室設(shè)計范文第5篇

關(guān)鍵詞： 有線通信 無線通信 ARM ZigBee 時間同步

1.教室消息廣播系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1與選題相關(guān)的國內(nèi)外研究和發(fā)展概況

在傳統(tǒng)的方法上，學?？剖夜芾聿块T或者教室等需要將信息告知課室內(nèi)或課室門內(nèi)外的人員（學生、教師等），使用的、更新、刪改等方法大概可分為幾種：

對于非實時信息（通知，非緊急消息等）：①通過人力，將信息使用某種（書寫等）方式在不可移動物體（黑板等）上（更新），或者移除之;②先通過人力將信息使用某種（書寫、印刷等）方式在可移動的物體（紙、木板）等上面，再通過人力將帶有信息的物體從信息處安放在課室內(nèi)或外以（更新），或者移除之。

對于實時信息/亞實時信息（時間、緊急消息等）：①用人力傳遞：以人為消息載體載體，以人聲或者黑板等為源，通過人將消息傳遞，以、更新、刪改;②用廣播傳遞：以人為消息載體載體，以廣播等為源，通過廣播將消息傳遞，以、更新、刪改。

以上傳統(tǒng)課室信息方法缺點分別有：①耗費人力，信息不易修改;②信息不可視化，教室內(nèi)有聲音接受盲點，信息時所有課室不能有噪音，否則影響信息接收質(zhì)量。

傳統(tǒng)的方法上，課室時間同步使用的方法通常有：①無時間同步：依賴教師或?qū)W生自身攜帶時間同步設(shè)備（手表、手機、手提電腦等）;②通過人力定時向課室傳遞最新時間;③用聲音同步時間：全校布置一個獲每棟樓布置一個大功率聲音產(chǎn)生裝置，通過鐘聲、鈴聲等同步時間;④使用掛鐘同步：課室內(nèi)懸掛一個時鐘（石英鐘、電子鐘，電腦時鐘）以實現(xiàn)時間同步。

以上傳統(tǒng)課室信息方法缺點分別有：①不同教學樓，不同課室，不同室內(nèi)人員無統(tǒng)一時間同步源;②耗費人力，僅同一課室時間同步;③不同樓層因聲音信號衰減無法收到時間同步信號或者不同教學樓時鐘信號不一;④不同教學樓，不同課室時間不同步。

LED信息顯示屏、有線網(wǎng)絡技術(shù)，無線網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展為本畢業(yè)設(shè)計的課室內(nèi)LED信息系統(tǒng)鋪下良好基礎(chǔ)，本課題擬解決傳統(tǒng)課室信息方法的缺點，最終實現(xiàn)跨教學樓、跨課室、跨室內(nèi)人員的時間同步，教學信息內(nèi)容接收一致，信息接收時間一致，可用于對課室的教學信息、應急事件（災害等）信息的實時，上下課時間同步，考試時間同步等功能。

1.2小結(jié)

目前國內(nèi)電子時鐘市場處在一個生產(chǎn)公司居多，研發(fā)公司占少數(shù)的階段。

幾乎每個電子公司都有涉及電子時鐘的生產(chǎn)工作，但是專門研發(fā)電子時鐘系統(tǒng)的公司并不多，因此市場上尚未有大批量的多功能的電子時鐘系統(tǒng)的出現(xiàn)?？紤]到中國市場的特殊性（山寨產(chǎn)品較多），一旦市場上出現(xiàn)較鮮見的科技產(chǎn)品，不用多久便會大范圍地出現(xiàn)這種產(chǎn)品，因此電子時鐘市場具有一定的風險。

就目前的市場而言，仍有大量的用戶在使用傳統(tǒng)的電子時鐘，對多功能的電子時鐘系統(tǒng)還沒有全面的認識，因此在本產(chǎn)品投入生產(chǎn)時必須大力宣傳，增強人們對新一代電子時鐘系統(tǒng)的認識。

事實上，近年來一些新一代的電子時鐘系統(tǒng)已經(jīng)開始一步一步“入駐”越來越多的高校，價格上已可以被現(xiàn)在的消費者接受，用戶完全可以根據(jù)自己的需要和喜好選擇安裝不同功能的電子時鐘系統(tǒng)，以滿足自己的各種需求。

電子時鐘作為一種顯示時間的工具，是許多場所不可缺少的重要設(shè)備之一，在世界各地得到廣泛的應用。傳統(tǒng)的電子時鐘只是單純地顯示時間，而且各個時鐘無法完成彼此之間的互相同步校準時間的功能，對人們的工作生活造成嚴重的影響。

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對時間精確的要求越來越高，功能單一化的產(chǎn)品的市場越來越小，開始逐步被淘汰。然而，國內(nèi)市場尚未有大批量的多功能電子時鐘產(chǎn)品的出現(xiàn)，大多數(shù)為功能不一的，不可同步校準時間的電子時鐘。為此，有必要開拓一塊屬于多功能電子時鐘產(chǎn)品滿足市場需求。

2.系統(tǒng)方案設(shè)計與論證

2.1 顯示屏方案

根據(jù)應用場合的不同，顯示屏的方案可以有多種：數(shù)碼管，1602液晶顯示屏，中小塊液晶顯示屏幕，LED點陣顯示屏（16X32）。數(shù)碼管功能簡單，易于實現(xiàn)，亮度較好，成本低廉;缺點是：無法顯示文字，可拓展性差。靜態(tài)LED文字顯示功能較簡單，易于實現(xiàn)，亮度較好，成本較低廉，可顯示固定字符、漢字;缺點是：文字只能固定，不能重配置。動態(tài)LED顯示的液晶顯示屏功能復雜，使用通用接口，亮度較好，成本較低廉，可顯示固定字符、漢字;缺點是：文字只能固定，不能重配置。LED點陣屏功能較復雜，使用特定控制HUB08、HUB10接口，亮度很好，可視距離長，成本一般，可顯示固定獲不固定字符、漢字;缺點是：控制較不易。

由于顯示屏用于時間和動態(tài)文字，單純數(shù)碼管和靜態(tài)LED只能顯示有限數(shù)字、字符、文字，而不能個性化設(shè)置文字內(nèi)容，具有功能十分局限。另外，LCD/LED液晶顯示屏耗能大，亮度較暗，安裝在課室內(nèi)顯示時間、文字信息等。因此，LED點陣屏是本項目的最佳方案選擇。

2.2 下位機方案

下位機由有線通信、無線通信、按鍵，顯示，音頻輸出、蜂鳴器等模塊組成，下位機系統(tǒng)主要模塊如圖1所示：

2.3 上位機方案

本系統(tǒng)上位機系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成，X86-Windows上位機和ARM-Linux上位機。X86-Windows上位機運行Win32應用程序，調(diào)用靜態(tài)庫，可在Windows2000，WinXP，Win7操作系統(tǒng)下運行， 上位機采用VB6.0和VC++6.0混合編程開發(fā)的軟件進行應用層功能的控制。ARM-Linux上位機采用現(xiàn)成ARM開發(fā)套件進行開發(fā)，需要進行Uboot的移植，Linux操作系統(tǒng)移植，文件系統(tǒng)移植，字符設(shè)備驅(qū)動，網(wǎng)絡設(shè)備驅(qū)動等功能。

2.4 有線通信方案

如圖2是有線通信模塊的拓撲圖：

2.5 無線通信方案

ZigBee無線通信網(wǎng)絡協(xié)議基于IEEE802.15.4協(xié)議，中文名為“紫蜂”。它的特點是距離近、功耗低、速率低，支持雙工通信。它工作在ISM的2.4GHz頻段上，傳輸速率為20kb/s-250kb/s，傳輸距離最近10m，最遠達75m。除此之外，它還有數(shù)據(jù)完整性檢查，AES-128加密算法協(xié)議簡單、成本低、時延短、網(wǎng)絡容量大等優(yōu)點。所以本系統(tǒng)無線通信部分采用性價比較高的ZigBee通信方式。但與一般采用電池供電的系統(tǒng)不同，本系統(tǒng)采用市電供電。原因是下位機處于教室內(nèi)，有穩(wěn)定供電的市電電源。圖3是無線通信方式下系統(tǒng)拓撲圖：

3.結(jié)語

本文章的教室消息廣播系統(tǒng)方案，從技術(shù)角度闡述了實施的可行性。理論上能應用于小學、中學、大學等智能化多媒體課室的時鐘同步，時鐘播報，具有廣泛的應用性。

參考文獻：

[1]諸昌鈴.LED顯示屏系統(tǒng)原理及工程技術(shù)[M].成都：電子科技大學出版社，2000.

[2]曹振華.LED顯示屏組裝與調(diào)試全攻略[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.