在全面推进信息化教学的大背景下,学校的教室建设也在朝着特色化、内涵化以及智慧化的方向发展。智慧教室不仅是对教学设备的优化与升级,更重要的是通过设备来获取教育数据,以数据支撑教学变革。智慧教室系统具有数据处理、环境调控、分析决策、教学评估等功能,因此系统便捷性、稳定性、兼容性越强,系统的可用性也就越好。目前国内智慧教室系统解决方案的重心大多偏向于功能架构层面并且系统的融合度不高,这也导致了对教育数据的分析严重不足。不同设备开发语言、通信机制存在较大差异,导致子系统切换以及数据交流不畅。多种先进设备的联合使用导致系统操作便捷性较差。针对这些问题,在系统软件设计和教学评估应用两方面进行研究,研究内容主要包括以下几个方面:(1)软件设计上将智慧教室系统划分为三个子系统,即智能监控管理系统、智能录播系统以及课堂教学评估系统。系统软件操作页面采用简洁的设计风格,并结合TPC7062Hn型触摸屏研发的智能系统控制器实现设备智能调控,从而提高了系统的操作便捷性。在Visual Studio 2010平台上完成智能监控管理子系统的搭建,借助智能录播系统以及教学评估系统提供的C#开发API接口,完成三个子系统的融合,从而解决系统融合性较差的问题。(2)通过研究人脸识别算法、微表情识别算法以及教育心理学等知识,利用face++提供的API接口实现自定义算法,从而开发出教学评估系统。分析智慧教室色彩体系对教学的影响,根据心理学情绪理论设计一种专注度评价方法,从而得到抬头率、专注度等教学评估指标。教学评估系统的应用代表着教学研究进入数据分析阶段,在一定程度上解决了对教育数据分析不足的问题。(3)在智慧教室环境下进行实验,实验主要围绕智慧教室系统软件的功能和性能展开。通过采集的教学视频数据进行师生跟踪定位实验,多次实验的准确率均在91%以上,从而验证智能录播系统跟踪定位算法具有较好的有效性。将采集到的视频进行人脸识别准确性实验以及微表情识别准确性实验,两个实验的准确率均在82%-94%之间,因此算法的性能较好。在教学评估专注度实验中,通过对比系统给出的专注度分数与4位优秀老师给出的专注度分数平均值可以发现,两者分数波动类似且分差均在10分以内,系统准确率较高。实验结果表明:系统的稳定性强、准确率较高,在一定程度上解决了系统便捷性不足、兼容性较差的问题,也为教学评估的定量化提供了一个方向。