智慧教室建設(shè)與應(yīng)用思考

孫進(jìn)康　張學(xué)平　趙劍

[摘 要]在分析當(dāng)前院校智慧教室建設(shè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)智慧教學(xué)的要求，對智慧教室的內(nèi)涵和特征進(jìn)行了分析梳理，研究闡述了智慧教室的功能建設(shè)要求，闡明了智慧教室應(yīng)用建設(shè)的幾種模式，并對智慧教室建設(shè)與應(yīng)用問題進(jìn)行了詳細(xì)思考，給出了相應(yīng)的建議和要求。

[關(guān)鍵詞]智慧教學(xué);智慧教室;建設(shè)與應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] G647[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2019）04-0025-03

近年來，智慧教室建設(shè)已在很多院校逐步展開，部分院校結(jié)合教學(xué)改革與試點(diǎn)已進(jìn)行了局部應(yīng)用，并取得了一定的成效。但多數(shù)院校仍在研究探索和試點(diǎn)中，由于教育觀念跟不上技術(shù)的發(fā)展，對智慧教學(xué)的理念和需求還缺乏深入的理解和認(rèn)識(shí)，配套的措施和應(yīng)用機(jī)制尚未建立，對智慧教室的建設(shè)與應(yīng)用還存在一些模糊的認(rèn)識(shí)，迫切需要對智慧教室建設(shè)與應(yīng)用的相關(guān)問題進(jìn)行研究與梳理，以便規(guī)范指導(dǎo)智慧教室的建設(shè)與應(yīng)用。

一、智慧教室的內(nèi)涵與特征要求

（一）智慧教學(xué)的基本要求

智慧教室是智慧教學(xué)的主要支撐環(huán)境，其建設(shè)應(yīng)用取決于智慧教學(xué)的特征需求。智慧教學(xué)可概括為以滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需要、激發(fā)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新潛能為目標(biāo)，以現(xiàn)代先進(jìn)教育理念為指導(dǎo)，依托新一代信息技術(shù)所構(gòu)建的智能化教學(xué)手段和環(huán)境，運(yùn)用豐富便捷的教學(xué)資源和靈活適用的教學(xué)方法而開展的個(gè)性化、交互化、協(xié)同化的教與學(xué)活動(dòng)[1]。智慧教學(xué)的核心是對教與學(xué)環(huán)境和教與學(xué)模式進(jìn)行創(chuàng)新變革。其基本要求必須體現(xiàn)現(xiàn)代先進(jìn)的教育思想和理念，落實(shí)以學(xué)生為中心的教育觀，改變傳統(tǒng)教育教學(xué)過程，建立以“教為主導(dǎo)，學(xué)為主體”的教學(xué)結(jié)構(gòu)，實(shí)施課內(nèi)與課外有機(jī)結(jié)合、線上與線下相互融合的混合式教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的雙向乃至多向互動(dòng);同時(shí)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，聚合學(xué)習(xí)過程和教學(xué)管理數(shù)據(jù)，開展學(xué)情分析和學(xué)習(xí)診斷，精準(zhǔn)評(píng)估教學(xué)效果，提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)等[2]。

（二）智慧教室的內(nèi)涵梳理

智慧教室是新一代信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的產(chǎn)物，它是一種能感知學(xué)習(xí)情境，識(shí)別學(xué)習(xí)者特征，提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具，自動(dòng)記錄教學(xué)過程和測評(píng)學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的活動(dòng)空間[3]。智慧教室建設(shè)必須利用新一代信息技術(shù)，支持先進(jìn)教育理念和多種創(chuàng)新教學(xué)模式，能夠突破課堂教學(xué)的時(shí)空界限，將線下實(shí)體課堂教學(xué)與線上虛擬課堂教學(xué)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的多向互動(dòng)。同時(shí)，必須利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，對教學(xué)全過程各要素的行為和狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚分析，為教學(xué)評(píng)價(jià)、個(gè)性化學(xué)習(xí)和管理決策提供支持服務(wù)。智慧教室與多媒體教室的最大區(qū)別是教學(xué)時(shí)空全面拓展，教學(xué)交互更加方便，教學(xué)分析、診斷、評(píng)價(jià)更加數(shù)據(jù)化，課堂教學(xué)與在線教學(xué)高度融合，全面支持多種教學(xué)模式的創(chuàng)新應(yīng)用。

（三）智慧教室的特征要求

1.支持全過程、全方位智能感知?；谥悄軅鞲衅鳎瑢虒W(xué)及其管理活動(dòng)的全過程行為與狀態(tài)進(jìn)行感知，便于教學(xué)過程大數(shù)據(jù)的采集，以便為教學(xué)過程分析、診斷、評(píng)價(jià)、管理、決策提供依據(jù)。2.支持不同設(shè)備和平臺(tái)的異構(gòu)通訊。確保教學(xué)活動(dòng)中相互連接與集成的不同的設(shè)備、系統(tǒng)或平臺(tái)可以異構(gòu)通訊，實(shí)現(xiàn)無縫連接，數(shù)據(jù)共享。3.支持多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無縫移動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，能夠基于校園有線、無線網(wǎng)絡(luò)或其他通信網(wǎng)絡(luò)，確保課內(nèi)課外結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合，無縫切換，多終端隨時(shí)隨地訪問。4.支持線下和線上教學(xué)的高度融合。建立在線互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)和資源系統(tǒng)，拓展教學(xué)時(shí)空，為多種教學(xué)模式創(chuàng)新應(yīng)用提供支持。5.支持人機(jī)、人人和多屏多終端間的全向交互，能夠多方位、多角度、多渠道、多種媒體形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。交互不僅只是通過鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏等，還可以通過語言、手勢、眼神、動(dòng)作進(jìn)行自然交互，實(shí)現(xiàn)多屏多終端、師生之間、生生之間隨時(shí)隨地的互動(dòng)交流，以促進(jìn)深層學(xué)習(xí)的發(fā)生。6.支持多任務(wù)驅(qū)動(dòng)。學(xué)習(xí)環(huán)境能夠理解用戶的行為和意圖，主動(dòng)提供交流和服務(wù)。7.支持可視化操作與管理。運(yùn)行過程、設(shè)備狀態(tài)、數(shù)據(jù)操作、統(tǒng)計(jì)分析等直觀呈現(xiàn)。8.支持環(huán)境與設(shè)備的智能管控。各種教學(xué)設(shè)備、環(huán)境設(shè)備的使用管理實(shí)現(xiàn)智能管控，預(yù)知維護(hù)，包括智能控制、診斷、分析、調(diào)節(jié)和調(diào)度等。9.支持自適應(yīng)、個(gè)性化服務(wù)。按照用戶喜好，用戶的學(xué)習(xí)偏好和學(xué)習(xí)需求，個(gè)性化推送學(xué)習(xí)資源、信息和服務(wù)等。

二、智慧教室功能建設(shè)要求

智慧教室建設(shè)應(yīng)包括物理環(huán)境和虛擬環(huán)境兩部分。物理環(huán)境指實(shí)體的教室空間及其信息化的教學(xué)設(shè)備設(shè)施等，它是實(shí)體課堂教學(xué)的基礎(chǔ)，但僅依托物理環(huán)境還開展不了智慧教學(xué)，還必須有相配套的虛擬環(huán)境。虛擬環(huán)境指虛擬教室空間，它是實(shí)體教室的延伸與拓展，師生在此環(huán)境下可開展各種形式的在線教學(xué)，實(shí)現(xiàn)交流互動(dòng)，開展基于數(shù)據(jù)分析的教學(xué)反饋與評(píng)價(jià)。智慧教室功能系統(tǒng)建設(shè)要求如下。

1.多媒體顯示與播放系統(tǒng)。支持教學(xué)內(nèi)容的全方位、多角度多媒體呈現(xiàn)，便于教學(xué)內(nèi)容與過程的全媒體顯示與播放。其中包括計(jì)算機(jī)、投影儀、顯示大屏、音視頻播放設(shè)備等。

2.多屏多終端交互系統(tǒng)。支持實(shí)體課堂互動(dòng)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)多種教學(xué)終端無縫連接、教學(xué)內(nèi)容多屏任意切換，教學(xué)活動(dòng)多向交互等需求。

3.課堂教學(xué)錄播系統(tǒng)。支持課堂教學(xué)常態(tài)化自動(dòng)錄播，具有微課等精品資源錄制和日常教研觀摩、巡課、督導(dǎo)、直播、點(diǎn)播等功能。

4.智能感知與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。支持對教師、學(xué)生、教學(xué)設(shè)備、環(huán)境和教學(xué)全過程場景的實(shí)時(shí)感知與捕捉，自動(dòng)對教與學(xué)行為和設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別與記錄，為學(xué)習(xí)分析、診斷與服務(wù)和智能管控與決策等提供數(shù)據(jù)。

5.教室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。支持對教室環(huán)境及其設(shè)備，如溫度、亮度、空調(diào)、電扇、燈光等的智能監(jiān)控，以及教室安防監(jiān)控與管理。

6.教室設(shè)備智能管控系統(tǒng)。支持對教室多媒體設(shè)備和環(huán)境設(shè)備的智能化控制與管理，包括本地一鍵控制、遠(yuǎn)程集群控制、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控等。支持設(shè)備故障或異常狀態(tài)報(bào)修、設(shè)備使用與維護(hù)信息推送、運(yùn)維記錄智能管理與統(tǒng)計(jì)等。