教室论文范文

2022-05-08

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第一篇:教室论文范文

智慧教室建设与应用思考

[摘 要]在分析当前院校智慧教室建设现状的基础上,根据智慧教学的要求,对智慧教室的内涵和特征进行了分析梳理,研究阐述了智慧教室的功能建设要求,阐明了智慧教室应用建设的几种模式,并对智慧教室建设与应用问题进行了详细思考,给出了相应的建议和要求。

[关键词]智慧教学;智慧教室;建设与应用

近年来,智慧教室建设已在很多院校逐步展开,部分院校结合教学改革与试点已进行了局部应用,并取得了一定的成效。但多数院校仍在研究探索和试点中,由于教育观念跟不上技术的发展,对智慧教学的理念和需求还缺乏深入的理解和认识,配套的措施和应用机制尚未建立,对智慧教室的建设与应用还存在一些模糊的认识,迫切需要对智慧教室建设与应用的相关问题进行研究与梳理,以便规范指导智慧教室的建设与应用。

一、智慧教室的内涵与特征要求

(一)智慧教学的基本要求

智慧教室是智慧教学的主要支撑环境,其建设应用取决于智慧教学的特征需求。智慧教学可概括为以满足学习者的学习需要、激发学习者的创新潜能为目标,以现代先进教育理念为指导,依托新一代信息技术所构建的智能化教学手段和环境,运用丰富便捷的教学资源和灵活适用的教学方法而开展的个性化、交互化、协同化的教与学活动[1]。智慧教学的核心是对教与学环境和教与学模式进行创新变革。其基本要求必须体现现代先进的教育思想和理念,落实以学生为中心的教育观,改变传统教育教学过程,建立以“教为主导,学为主体”的教学结构,实施课内与课外有机结合、线上与线下相互融合的混合式教学模式,实现教与学的双向乃至多向互动;同时基于大数据技术,聚合学习过程和教学管理数据,开展学情分析和学习诊断,精准评估教学效果,提供个性化学习服务等[2]。

(二)智慧教室的内涵梳理

智慧教室是新一代信息技术与教育教学深度融合的产物,它是一种能感知学习情境,识别学习者特征,提供合适的学习资源与便利的互动工具,自动记录教学过程和测评学习成果,以促进学习者有效学习的活动空间[3]。智慧教室建设必须利用新一代信息技术,支持先进教育理念和多种创新教学模式,能够突破课堂教学的时空界限,将线下实体课堂教学与线上虚拟课堂教学紧密结合,实现教与学的多向互动。同时,必须利用物联网、大数据和人工智能等技术,对教学全过程各要素的行为和状态数据进行汇聚分析,为教学评价、个性化学习和管理决策提供支持服务。智慧教室与多媒体教室的最大区别是教学时空全面拓展,教学交互更加方便,教学分析、诊断、评价更加数据化,课堂教学与在线教学高度融合,全面支持多种教学模式的创新应用。

(三)智慧教室的特征要求

1.支持全过程、全方位智能感知。基于智能传感器,对教学及其管理活动的全过程行为与状态进行感知,便于教学过程大数据的采集,以便为教学过程分析、诊断、评价、管理、决策提供依据。2.支持不同设备和平台的异构通讯。确保教学活动中相互连接与集成的不同的设备、系统或平台可以异构通讯,实现无缝连接,数据共享。3.支持多种网络环境的无缝移动。网络全覆盖,能够基于校园有线、无线网络或其他通信网络,确保课内课外结合、虚实结合,无縫切换,多终端随时随地访问。4.支持线下和线上教学的高度融合。建立在线互动教学平台和资源系统,拓展教学时空,为多种教学模式创新应用提供支持。5.支持人机、人人和多屏多终端间的全向交互,能够多方位、多角度、多渠道、多种媒体形式呈现教学内容。交互不仅只是通过键盘、鼠标、触摸屏等,还可以通过语言、手势、眼神、动作进行自然交互,实现多屏多终端、师生之间、生生之间随时随地的互动交流,以促进深层学习的发生。6.支持多任务驱动。学习环境能够理解用户的行为和意图,主动提供交流和服务。7.支持可视化操作与管理。运行过程、设备状态、数据操作、统计分析等直观呈现。8.支持环境与设备的智能管控。各种教学设备、环境设备的使用管理实现智能管控,预知维护,包括智能控制、诊断、分析、调节和调度等。9.支持自适应、个性化服务。按照用户喜好,用户的学习偏好和学习需求,个性化推送学习资源、信息和服务等。

二、智慧教室功能建设要求

智慧教室建设应包括物理环境和虚拟环境两部分。物理环境指实体的教室空间及其信息化的教学设备设施等,它是实体课堂教学的基础,但仅依托物理环境还开展不了智慧教学,还必须有相配套的虚拟环境。虚拟环境指虚拟教室空间,它是实体教室的延伸与拓展,师生在此环境下可开展各种形式的在线教学,实现交流互动,开展基于数据分析的教学反馈与评价。智慧教室功能系统建设要求如下。

1.多媒体显示与播放系统。支持教学内容的全方位、多角度多媒体呈现,便于教学内容与过程的全媒体显示与播放。其中包括计算机、投影仪、显示大屏、音视频播放设备等。

2.多屏多终端交互系统。支持实体课堂互动教学,实现多种教学终端无缝连接、教学内容多屏任意切换,教学活动多向交互等需求。

3.课堂教学录播系统。支持课堂教学常态化自动录播,具有微课等精品资源录制和日常教研观摩、巡课、督导、直播、点播等功能。

4.智能感知与数据采集系统。支持对教师、学生、教学设备、环境和教学全过程场景的实时感知与捕捉,自动对教与学行为和设备状态进行识别与记录,为学习分析、诊断与服务和智能管控与决策等提供数据。

5.教室环境监控系统。支持对教室环境及其设备,如温度、亮度、空调、电扇、灯光等的智能监控,以及教室安防监控与管理。

6.教室设备智能管控系统。支持对教室多媒体设备和环境设备的智能化控制与管理,包括本地一键控制、远程集群控制、运行状态监控等。支持设备故障或异常状态报修、设备使用与维护信息推送、运维记录智能管理与统计等。

7.无线网络同屏系统。配置无线网络系统,满足多终端之间的无缝通讯以及同屏推送需要。

8.教学资源管理系统。支持数字教学资源的智能化检索、查询与应用,便于资源的上载与维护管理,能够根据教学特征和行为数据智能推送个性化的学习资源。

9.在线互动教学系统。支持在线课堂互动教学,具有教学设计与备课、资源上下载、网上课堂、自主学习、小组协作、讨论交流、在线作业、在线测评、教学评价、数据采集等功能。

10.课堂行为分析系统。支持采用人脸识别等技术对学生进行到课考勤,对课堂学生行为进行监控与分析,对课程选修和教学到课情况进行统计等。

11.教学大数据分析应用系统。支持学习者学习行为和特征数据采集,基于大数据建立学生学习分析与诊断系统,智能推送学习资源、工具和各种服务,及时进行教学信息反馈等。支持教学过程智能跟踪与信息采集,建立大数据和专家督导评价系统对教与学的效果进行可视化评价。

12.精准教学管理系统。借助于智能感知和数据挖掘分析等技术,实现教育运行状况的实时监控、过程督导和可视化管理。为管理人员和决策者提供及时、全面、准确的数据支持,从而提高教育管理与决策的科学性。

13.空间规划与桌椅配置。重视空间尺寸和环境色彩对于人的行为和情绪的影响,适应多种教学模式和教学场景的应用需要。

三、智慧教室应用类型

理想的课堂教学是每个教学班30~50人,这样教师既可开展集中讲授教学,也可开展分组协作教学,智慧教室建设标准可以统一,智慧教学也容易推广应用。但在实际教学中,院校对基础性课程,一般采用大合班的形式授课,教学班人数达到80~150人,课堂主要以讲授为主,在线协作学习很难进行。而对教学班人数在20人以下的研究生课程,课堂主要以探究学习为主,相应的教学环境设备配置就存在很大差异。因此,需要根据实际教学需要建设不同类型的智慧教室。针对上述三种课堂教学需要,可以将智慧教室建设分为三种基本类型,即讲授辅导型智慧教室、互动协作型智慧教室和探究研讨型智慧教室。

(一)讲授辅导型智慧教室

该类型主要针对基础性大课教学需要而建,以讲授辅导为主,适用于理论讲授、演示讲解、专题讲座、集中辅导等模式。但其又区别于现有的多媒体教室教学,该类智慧教室的建设,必须建立相应的线上教学环境,教学中要将课堂教学与在线教学融合为一体,增加在线教学的比重,如资源的在线呈现、移动终端的同屏使用、课后作业和预习复习要求等。可将课内教学向课前和课后延伸,增加翻转课堂的教学环节,课中讲授可根据课前学生学习情况自动反馈,有针对性地开展讲解。另外,除主讲外,助教主要进行在线辅导、作业批改等的线上教学工作。该类教室满足了以讲授为主的大课教学需要,缺点是由于人数多,课中教与学互动有限,难以开展分组讨论协作学习。

(二)互动协作型智慧教室

院校专业课程教学,人数在30~50人,特别适合在互动协作型智慧教室中开展教学。一般以协作教学模式为主,即以小组或团队的形式,组织学生协作完成某种既定的学习任务,主要方式包括讨论、辩论、竞争、协同、伙伴、角色扮演、小组评价、问题解决等[4]。教室桌椅可以灵活组合,多屏多终端全向互动,既可讲授演示、总结点评,也可分组协作、讨论交流,滿足了多种教学模式,特别是翻转课堂、案例教学、基于问题的教学等混合式教学模式的创新应用。但该类教室的使用对教师的信息技术素养要求非常高,尤其是教学设计、组织与控制能力等,需要建立相应的培训和应用管理机制。

(三)探究研讨型智慧教室

探究教学是指学生在教师的指导下,主动发现问题,以一种类似科学研究的方法对问题进行分析和研究,从而达到问题解决和知识获取的过程与活动。探究研讨型智慧教室以探究教学为主,特别适用于10人左右的高年级和研究生的小班化课程教学,教学方式主要有自主探究、合作探究、主题研讨等[4]。该型教室可以圆桌会议的形式布局,对网络要求较高,需要建立屏幕共享系统等。教师的主要工作是根据教学内容设计相关问题,参与并对探究学习进行指导、总结点评等。学生需要针对问题查阅资料,在自主探究的基础上,进行协作讨论,最后拟制出解决问题的方法。

三种类型的智慧教室在功能系统建设配置上有较大的差别,对空间规划和桌椅的配置也有不同的需求,在实际建设中应根据应用需求进行设计。

四、建设应用的几点思考

(一)立足学校教改需求,试点先行

智慧教室建设与应用不仅需要新一代信息技术的支撑,而且还涉及教育理念、教学模式、教学资源、师生信息素养等多种要素,其建设是一个复杂的系统工程,其中实体软硬件环境建设是基础,应用环境建设是关键。目前,一些院校在智慧教室建设中具有一定的盲目性,导致建成后成为摆设,应用效果无法体现。因此,应根据学校教学改革需要,先进行建设试点,在试点应用的基础上再推广。

(二)突出智慧教室软硬件建设的交互性和智能性

新一代信息技术和泛在网络的推广应用,为智慧教室的交互性和智能性提供了强大支撑,智慧教室与多媒体教室的最大区别就是交互性和智能性的显著增强。因此,在智慧教室软硬件建设时,要充分考虑多屏多终端、人机、人人以及人和环境等之间的全向交互,同时,要利用智能感知等技术,提高软硬件系统的智能性,通过“物”的智能和“人”的交流,促进教学的智慧化。

(三)同步进行线上互动教学系统建设

智慧教学是传统课堂教学和在线教学的融合运用,教学时空进一步拓展,教学交互更加广泛。智慧教室建设中除了传统多媒体交互环境外,需要配套建设基于泛在网络的在线互动教学系统,以满足线上教与学及其互动需要。如果没有建立在线互动教学系统和教学资源系统,智慧教室就只能当作普通多媒体教室使用。

(四)建立教学大数据采集与分析系统

智慧教学必须基于大数据技术,聚合学习过程和教学管理数据,开展学情分析和学习诊断,精准评估教学效果,提供个性化学习服务,支持精细化管理和科学决策。因此,在进行智慧教室建设时,必须基于智能感知技术,对教学过程及其环境设备和在线学习行为结果数据进行采集,同时建立相应的大数据分析系统,为教学决策提供依据。

(五)落实一切以应用为中心,操控简单、方便实用的建设理念

智慧教室建设应在广泛调研与论证的基础上,制定先进实用的技术方案,选用成熟的技术和产品,确保软硬件系统安全可靠、方便实用。一切从应用出发,充分考虑师生的操控行为,操作界面应尽量简单简洁,一目了然,软件系统操作应尽量提供必要的提示和选择,并且具有较高的容错和纠错能力,以便于师生好用、愿用、会用,真正用出效果来[5]。

(六)转变教学应用观念,提升师生信息素养

智慧教学需要现代教育理念和信息素养的支撑。基于智慧教室的教学不能采用传统的满堂灌的教学方法,也不能完全以教师为中心开展单一模式的教学,而要体现以学为中心、以学生为中心的教育思想,教师更多的是开展教学设计、进行教学指导,成为学生学习的帮助者、促进者。学生也要转变过去的依赖思想,要主动参与学习,开展自主个性化学习,从而真正使教与学动起来,实现教学相长。同时,智慧教室集信息化技术与设备于一体,如何操控设备与系统,如何配套进行教学资源与活动设计,如何开展多模式教学等,需要师生具有较高的信息素养,应让教师有计划分期分批进行培训与实践[6]。

(七)同步开展教学应用模式研究与培训

当前,智慧教室的建设与应用还处于探索试点阶段,环境建构的技术产品还不够成熟,教学模式的应用也在不断探索中,技术环境和教学实践需要不断磨合与完善,这样才能实现技术与教学的真正融合。因此,应在智慧教室建设的同时,加强基于智慧教室的教学模式与方法创新研究与实践,以智慧教学应用为中心,开展好智慧教室的建設与应用,避免出现环境建设与教学应用两张皮的问题。

(八)强化技术支持与服务

智慧教室建设集成了大量的软硬件设备和系统,这些设备和系统能否正常运行直接影响到智慧教学活动的开展。可见,智慧教室的技术支持和日常运维服务显得尤为重要。一方面,应采用技术手段,对设备系统的运行状态进行智能监测,发现异常及时报警报修;另一方面,应加强日常维护管理工作,随时保证教室设备系统运行的完好。再者,应加强设备系统使用的培训与服务工作,确保设备系统得到科学合理的使用。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 钟晓流,宋述强,胡敏,等.第四次教育革命视域中的智慧教育生态构建[J].远程教育杂志,2015(4):34-40.

[2] 杨现民,余胜泉.智慧教育体系架构与关键支撑技术[J].中国电化教育,2015(1):77-84.

[3] 黄荣怀,胡永斌,杨俊锋,等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究,2012(2):22-26.

[4] 钟志贤著.信息化教学模式[M].北京:北京师范大学出版社,2006.

[5] 朱婉平.智慧教室建设与应用的实践探究[J].教育信息技术,2014(12):21-23.

[6] 李春林,李文莉.以应用为导向的智慧教室建设研究[J].中国教育信息化,2018(9):23-25.

[责任编辑:陈 明]

作者:孙进康 张学平 赵剑

第二篇:未来教室什么样

VR(Virtual Reality,虚拟现实)在火遍科技、游戏、电影圈的同时,也走进了小学教室,出现在了上海高安路第一小学的“未来教室”。

带上专用的眼镜,用VR触控笔,虚拟全像图像可以从屏幕中“取出来”并使用触笔去操控。比如,学生在和一个虚拟心脏互动时,可以看到、听到、感觉到它在跳动。学生们还可以对此进行360 度观察,解剖其结构,更深入地了解内部运作。在讲到地球构造时,他们可以把地球模型一层层“剥离”开来,展示地壳、地核、地幔等,比3D电影更有身临其境之感。

这是高安路第一小学2016年2月新购入的教学设备,主要用于“未来教室”建设。

据《瞭望东方周刊》了解,上海市2016年在徐汇、普陀、杨浦区开展中小学“未来教室”的试点建设工作,其中高安路第一小学、华东师范大学附属小学、五角场小学成首批三所“未来教室”试点学校。

以互动取代单向教学“未来教室”是什么?

上海市教委相关负责人告诉《瞭望东方周刊》,“未来教室”是指打破传统教学模式和传统教室的时空限制,引进高科技手段,学校进行创新教育、学生进行创新活动的专用教室。

除上海外,目前,苏州、郑州、深圳等地都提出或者已建成“未来教室”。其中,苏州提出以2017年为时间下限,建成200个能优化教学内容、便于学习资源获取、促进课堂交互开展并具有情境感知、环境管理功能的未来教室。

深圳市南山区从2014年开始,两年共投入1000万元资金,启动未来教室建设。到目前为止,已有两批共25所学校开展未来教室建设。

本刊记者获悉,在三年时间里,上海市每年都将对试点提供一定的资金支持。

不同于郑州等地将“未来教室”放在高中试行,上海选择了小学,并且是“小三门”课程(即音乐、体育、美术)。上海市教委相关负责人解释说,这是因为小学的课业压力比较轻,希望能够先在科技、艺术、体育课程先进行试验。

上海理工大学管理学院教师刘虹说,原来一想到课堂,就是一个老师、一群学生、一块黑板、一根粉笔,后来即便开始使用PPT,但还是没有特别大的变化,单向性还是很明显。

刘虹告诉《瞭望东方周刊》,“未来教室”要把信息技术带入到课堂,增加课堂互动性,让学生成为学习的主人。

对于上海的三所试点学校来说,建设“未来教室”,在硬件上需要添置很多设备。3D打印机、电脑、投影、iPad等基本上是各个学校的标配。除此以外,每个学校会根据自己开设课程的需求,选择不同的设备。

在高安路第一小学,本刊记者看到,“未来教室”的房间被划分为多个区域,有主授课学习区,有设立工程台的制作区域,有查询资料的信息港,还有学生作品展示区,等等。

一门课多位老师“未来教室”的课程到底怎么上?

高安路第一小学校长滕平向《瞭望东方周刊》介绍,“未来教室”的课程不同于以往全部集中学习授课,学生既可以集中,也可以分散,根据不同项目组成合作小组,选择需要的区域进行学习或制作。

这一课程的开发设计也颠覆了以往“一个老师一门课”的做法,而是每次根据项目的需要,由多门课的老师分别来传授,并带领学生组建团队,完成学习任务。

高安路第一小学信息老师奚鋐宙告诉《瞭望东方周刊》,最初在教室布局的设计上,他们也经过了多次讨论。教室设计成分区,做到互不干扰,也是为了满足多位老师带领不同学习小组分开授课的需要。

目前,三所试点小学的未来课堂的主题各不相同,结合学校原有的办学特色。高安路一小与传统的特色“海模”结合,开设了“海洋之梦”的课程;五角场小学将“未来教室”定位为“科普+足球”;华东师范大学附属小学开设的是二十四节气课程。

高安路第一小学的“海洋之路”课程,学习了包括海洋环境、海洋资源、海洋文化、航海技术等多个主题。滕平告诉本刊记者,海洋环境因为涉及地理、生物知识,就需要生物老师讲解,航海传奇又涉及历史、文化,这时语文老师可能就要加入到其中。

该校的自然老师骆晨告诉《瞭望东方周刊》,“海洋之路”的课程涉及的知识面非常广,他们几个学科的老师都会一起备课。

在本刊记者采访骆晨的前几天,他和其他几位授课老师刚接受了相关培训。比如,怎么在课堂上使用VR技术才能呈现出最好的效果,以及如何教给学生使用这一软件等。

一定要好玩

五角场小学校长宋凤文认为,“未来教室”首先是要让孩子们觉得好玩有趣,然后才会实现未来教室所希望达成的目标。她坦言压力很大,怎么做到学生喜欢,又确实对学生有用并且用得上,符合大家心中未来教室的样子。

宋凤文对《瞭望东方周刊》说,五角场小学的“未来教室”基建规划他们都已经改了好几次。

五角场小学的特色就是足球,并且原本就有三本校本教材。“原有的校本教材的点是落在纯的足球上,这已经不能满足‘未来教室’的要求,我们一直在思考足球能给学生的思维带来什么,给学生的终身发展带来什么,我们也希望能有课程方面的专家引导我们设置课程的结构。”宋凤文说。

五角场小学的“未来教室”面积为160平方米,预计开设“足球文化印象”、“足球创想制作”、“足球运动探索”3个区域。

例如,在足球文化印象区,学生将通过桌上的平板电脑浏览和学习足球视频和知识。而在足球创想制作区,老师将鼓励学生,制作设计足球比赛用品,如口哨、足球、球鞋等,学生还有机会将这些创意用3D打印机制作出来。

在虚拟技术帮助下,学生可以在“足球运动探索”区体验传球、射门、守门等。

此外,学生带上定制的运动手环,到室外进行足球运动,运动带来的身体变化数据将实时分析并同步到平板设备上,老师则可以根据得到的数据指导学生进行更有针对性的运动。

在高安路第一小学的未来教室,本刊记者看到在成果展示区摆放着一排小手工作品。骆晨介绍,那是学生们制作的过滤装置,在海水的利用章节学习完成后,学生会自己尝试制作过滤器。老师提供给同学们砂石、活性炭、纸巾、塑料瓶等物品,学生分组完成从设计到做出成品,再到最后的效果验证的全过程。

好玩、有趣,在玩的过程中学习是上海“未来课堂”希望能够达到的目标,刘虹告诉本刊记者,“小朋友的很多小发明、小点子都是在玩的过程中想出来的,创造力是教不出来的”。

硬件只是支撑

未来教室究竟该是什么模样?人们对此有多种多样的设想。

美国苹果电脑公司20世纪80年代就推出了苹果未来教室的长远教育研究计划。在美国教育部和众多的教育研究部门的支持下,苹果公司联合了全美数千所中小学和大专院校以及大批的教育软件开发商,共同展开了大量的研究、开发和实践工作。

2007年,英国98%的中学和100%的小学拥有互动电子白板,英国开放大学作为世界上最成功的网上大学,已累计培养学生超过300万人。

韩国提出,2015年在全国中小学淘汰纸质课本,全部用电子课本替换,以平板电脑为主要形式的电子课本阅读器,以及个人学习终端等将成为未来韩国中小学生的装备。

从“未来教室”的硬件建设到软件配套,从教室的布局到课程的设置,接受本刊采访的几位校长都强调,“未来教室”一切都在摸索之中。

作为“未来教室”的第三方评估方,刘虹认为,“未来教室”不应该仅是一个项目,或者展示平台,或者多媒体教室,硬件只是一个支撑作用,重要的是要和学校教育、教学活动结合在一起,提升学生的综合素养。

作者:杨卓琦

第三篇:教室照明智能控制装置

摘要:教室作为学生汲取知识、教师传输知识课程的重要场所,能够满足学生的学习要求,教室照明系统十分关键。要想保证教室照明系统实现自动照明,就需要对传统教室照明系统进行改进,运用单片机技术对传统灯具进行有效控制,使其根据教室内部明亮变化自动调节亮度,在改进后也可以有效降低能源资源的消耗,保证资源节约。

关键词:教室;照明;智能控制装置

传统教室使用大量开关人工控制照明亮度,经常会出现忘记关灯的情况,造成大量电能资源浪费。部分教师在夜晚出行要摸黑寻找开关,对于年幼学生和年长教师具有极大威胁。灯泡长时间点亮会严重损坏灯具的使用寿命,也会造成资源的严重浪费。在教室灯光照明系统管理中,要根据实际要求来随意调节灯光照明系统。

一、工作原理

从节能的角度,在教室照明系统改进的过程中,要尽可能加强对照明灯的分区控制,通过这样的措施实现智能控制,可以随时检测出教室内是否有人员活动,又能够判断教室内的发光强度是否满足学生学习需求。智能照明控制系统主要结构包括红外线探测装置、照度计部分[1]。红外线探测装置可以通过红外线对人体进行测量探测范围在5m内视角为90°探测元件,在感受到红外辐射后会提高输出端输出高电平,当人员走出后输出低电平,快速判断是否有人员活动。利用斯密特触发器构成串并联电路,能够实现前置缓冲,增强驱动力,保证与红外探测元件逻辑一致。教室内的发光强度可以对内部的空间亮度进行准确判断,利用光电管探测区域内的光线,当光线较弱时光电输出高电平,通过放大器和比较器对信号进行筛选,并与非门输入端保持一致,实现智能化控制。在照明控制系统设计中,包括智能控制模块和维修模块两部分,而智能控制模块需要通过单片机,移动物体检测传感器进行控制,利用C语言对单片机进行控制,维修模块能够及时判断灯具损坏情况。如果出现损坏可以立即通知维修人员,维修人员对设备故障设备进行快速处理,增强照明系统的整体工作效率。

二、智能控制模块的设计

(一)移动物体检测装置

在移动物体检测中,需要利用红外线传感器对人员活动轨迹进行自动判断,传感器没有探测到移动物体时输出低电平,利用三极管导通控制单片机,打开LED灯。为了保证传感器在检测人员检修后单片机能够立即进行响应,必须要进行并联,保证探测无死角[2]。该系统使用基于RS485和CAN总线的分布式控制系统控制和管理校舍内的电气设备。整个系统由三级和两层网络组成,即教室控制级、地面控制级、主机级、CAN网和RS485网。教室控制等级和地板控制等级使用具有MCS-51-8051单片机作为中央处理器的控制系统。网络部分在教室的同一层使用以RS485标准构建的数据获取网络,地板和监视中心(主控制主机)之间的通信使用CAN网络。所有的教室控制器和地板控制器都必须建立在网络和通信平台上。系统使用计算机的串行端口和单片机的串行通信功能,使用RS485总线网络和CAN总线网络分别实现单片和单片。

(二)LED照明控制

在LED照明控制中,为了使设计更加科学优化,需要对环境发光强度检测之后,对移动物体检测灯具通常在夜晚工作。在照明控制装置设计中可以增加工控设计,保证高于夜晚的亮度值。照明控制装置要充分考虑学生学习和教室上课的需求,对于照明亮度要求比较高,要适量调整亮度。在LED照度范围内,可以将光照度调整到500sd左右。在控制电路设计中,楼道和教室内的环境各不相同,在照度设计中也存在明显差异,楼道临界值应该低于教室内的临界值,有效节约资源。通过对 LED照明强度的自动调整,单片机可以在判断人为移动时控制 LED照明开关的开启和降低。在教室智能照明控制系统维修模块设计中,如果长时间运行很容易导致用电设备损坏,通过构建检修模块能够在发生故障后立即对灯具进行检测,通过单片机向维修人员发出指令,在维修过程中只需切换工作维修模式,就能保证单片机处于维修状态,确保维修人员安全[3]。

三、教室照明控制系统的问题

(一)布局问题

教室内距离窗户远近各不相同,受日光强度的影响也各不相同,不在不同区域内需要安放控制该区域的三盏灯,相邻两区域的装置探测范围都有明显重叠,要保证在有人员活动区域中有足够的光强,当某一个同学单独处于某一区域,只有它周围的灯亮。处于区域重叠时至多有6~9盏灯亮。还有其他人员来到教室时可以选择其他区域,当没有人或者光的强度足够时则灯光立即熄灭,实现智能化控制,达到有效的节能效果。

(二)远红外探测装置的问题

在标准教室内部,如果红外装置没有得到合理控制,每一个装置都能够探测5m范围,造成大面积的重叠交叉,失去了智能控制的效果。为了增强教室内4个装置的覆盖范围,避免相互影响,需要在此装置中安装一定倾斜角度挡板来控制具体的作用范围,还要让两个区域的装置具有明显的交叉,确保人员能够在某一区域时只有此区域的灯光亮而处于两个区域中间时,两个区的中间同时减量,每一个区域接受光照角度不同,要合理优化照度计的设置,为了增强照度计工作准确,效果可以放置在太阳光和灯光无法直射的区域,保证照度计测试负责区域的散射光来提高区域光强的设计效果,最终满足学生的学习需要[4]。

结束语:

综上所述,在教室燈光照明设计中,不同类型的灯光照明控制系统功能比较复杂,对于教室的实用性并不高,要积极针对教室灯光照明智能控制系统进行全面分析,有效提高照明系统的智能化控制水平,重点解决在实际设计中的应用问题,有效节约教室成本管理,及时做好灯具维修,避免电能资源的无效浪费。

参考文献:

[1]阳佩良,杨春宇,梁树英.重庆高校教室冬季照明主观评价调查研究[J].灯与照明,2020,44(04):8-11.

[2]王贺,薛鹏,梁青璇,赵梦静,赵一凡.高校教室LED照明效果与不同场景光环境需求研究[J].照明工程学报,2020,31(06):106-112.

[3]宋涛.区域中小学教室照明整体提升工程实施方案的探索和研究[J].中国现代教育装备,2021(06):12-14+32.

[4]杨靖宇.2019年五台山风景名胜区中小学校教学环境卫生状况调查[J].中国药物与临床,2021,21(05):853-854.

普罗斯电器(中国)有限公司

作者:周芝霞

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