高等教育中智慧教室建設(shè)

楊 龍

（江蘇師范大學(xué)，江蘇 徐州 221009）

0 引言

隨著教育信息化的進(jìn)一步推進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟[1]，近些年我國的教育信息化建設(shè)發(fā)展迅速，一場(chǎng)圍繞教室改造的運(yùn)動(dòng)正在興起。在這背后是新一輪的教學(xué)改革，是課堂形態(tài)正在從“以教為主”到“以學(xué)為主”發(fā)生轉(zhuǎn)變，即從傳統(tǒng)的講座式教學(xué)模式到探究式教學(xué)模式的進(jìn)化[2]。這一課堂形態(tài)的轉(zhuǎn)變，必然要求我們對(duì)高校現(xiàn)行教室結(jié)構(gòu)的重新構(gòu)建，營(yíng)造適合師生教學(xué)學(xué)習(xí)的新時(shí)代教室環(huán)境。高校教育現(xiàn)行的教室多為傳統(tǒng)的多媒體教室，是師生教學(xué)學(xué)習(xí)最主要且直接的場(chǎng)所，在當(dāng)下教育信息化形成的智慧教育的浪潮下，對(duì)現(xiàn)行多媒體教室進(jìn)行升級(jí)改造甚至是推倒重建，正是目前教學(xué)環(huán)境所面臨的新挑戰(zhàn)[3]。傳統(tǒng)的多媒體課堂及其裝備已經(jīng)無法再滿足當(dāng)前教育發(fā)展的需求，借助新興科學(xué)信息技術(shù)構(gòu)建智慧教室和課堂必將成為未來智慧教育的核心組成部分。

1 概念界定

教室是講授、傳播知識(shí)和學(xué)習(xí)知識(shí)的重要場(chǎng)所，隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，教室的形態(tài)布局也不斷發(fā)生變化，總體經(jīng)歷了“傳統(tǒng)教室—電子教室—多媒體教室—多媒體網(wǎng)絡(luò)教室—智慧教室”五個(gè)發(fā)展階段[4]。傳統(tǒng)教室不存在任何電子元素，一間屋一張黑板一支粉筆。隨著電子信息技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展和創(chuàng)造，相關(guān)電子及聲像設(shè)備進(jìn)入傳統(tǒng)課堂，形成電子教室。電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，產(chǎn)生多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用到教育領(lǐng)域中形成多媒體教室，多媒體教室與互聯(lián)網(wǎng)融合形成網(wǎng)絡(luò)化的多媒體教室[5]。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展、技術(shù)手段和方式的日新月異，在傳統(tǒng)多媒體教室的基礎(chǔ)上提出了智慧教室的概念。

智慧教室是通過對(duì)傳統(tǒng)多媒體教室植入先進(jìn)的數(shù)字信息化設(shè)備，來實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)模式的進(jìn)化，在課堂教學(xué)中全面提高師生互動(dòng)的有效性。智慧教室可以根據(jù)教師不同的教學(xué)內(nèi)容來構(gòu)建不同的課堂教學(xué)環(huán)境，包括網(wǎng)絡(luò)線上互動(dòng)教學(xué)、線下教室資源互動(dòng)教學(xué)。線下教室安裝有多個(gè)高清大尺寸顯示屏、音頻及高清視頻自動(dòng)跟蹤采集、智能導(dǎo)播及管控、學(xué)生考勤等系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)不同課程的錄制及后期精品課程的制作。課堂外通過資源集中管理平臺(tái)在局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上將教室內(nèi)的所有教學(xué)場(chǎng)景直播，為遠(yuǎn)端用戶提供在線實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)的平臺(tái)。

2 智慧教室的運(yùn)作方式及特性

智慧教室是實(shí)現(xiàn)探究式教學(xué)模式進(jìn)化的主要環(huán)境載體，一間完整的智慧教室，通常集合多個(gè)子系統(tǒng)，比如錄播系統(tǒng)、課堂管理系統(tǒng)、電子書包、環(huán)境控制、遠(yuǎn)程互動(dòng)等[6]。傳統(tǒng)的錄播系統(tǒng)，我們并不陌生，它定位在課程錄制，因此在智慧教室中僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用，而智慧錄播系統(tǒng)則完全不一樣，它不僅能完成課程制作，還能夠?qū)崿F(xiàn)課堂行為的采集與大數(shù)據(jù)分析，從而可以與課堂管理、電子書包、遠(yuǎn)程互動(dòng)等系統(tǒng)一同貫穿于課前、課中、課后，為教學(xué)提供大量的分析數(shù)據(jù)信息，是整個(gè)智慧教室中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

具體來說，在課前通過錄播系統(tǒng)可以制作微課，教師利用微課可以完成備課，也可以讓同學(xué)通過觀看微課完成課程預(yù)習(xí)。課中錄播系統(tǒng)將完成課程制作，錄播系統(tǒng)不僅能完成常規(guī)教室、多功能廳、會(huì)議室、禮堂等環(huán)境下課程，還能夠深度匹配智慧教室中的探究式教學(xué)模式，把智慧教室中的探究、互動(dòng)的過程表達(dá)出來[6]。接下來，錄播系統(tǒng)通過攝像機(jī)信號(hào)采集，配合圖像分析與語音識(shí)別功能，完成教師和學(xué)生的課堂行為數(shù)據(jù)采集，這些信息將被積累成教學(xué)大數(shù)據(jù)。課后通過高效編輯，可以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的課程節(jié)目。課堂行為大數(shù)據(jù)和教學(xué)節(jié)目在學(xué)校云平臺(tái)上展現(xiàn)出來，一方面，為學(xué)生提供泛在學(xué)習(xí)服務(wù)，幫助同學(xué)課后復(fù)習(xí)。另一方面，為教師呈現(xiàn)出可視化的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，幫助教師完成教研反思、學(xué)情分析，同時(shí)為學(xué)校管理者提供教學(xué)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和優(yōu)質(zhì)校本資源。總的來說，主要體現(xiàn)處以下4個(gè)方面的特性：

（1）互動(dòng)性?；?dòng)是課堂的核心要素，教師期望與學(xué)生能有更多的互動(dòng)。智慧課堂上的互動(dòng)體現(xiàn)在教師、學(xué)生、數(shù)字信息設(shè)備等方面之間的互動(dòng)，這種互動(dòng)是多維度的，無縫互融。智慧教室的先進(jìn)性恰恰是體現(xiàn)在其互動(dòng)性上，具備了各個(gè)要素之間互動(dòng)的基礎(chǔ)，才可以使彼此之間發(fā)生聯(lián)系。

（2）感知性。感知性包括物理感知和虛擬系統(tǒng)感知兩個(gè)方面。物理感知主要基于先進(jìn)的數(shù)字信息化設(shè)備，例如課堂教學(xué)學(xué)習(xí)過程中，通過音視頻引發(fā)師生在情緒上的共鳴；虛擬系統(tǒng)感知主要基于大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)，通過各類教學(xué)學(xué)習(xí)平臺(tái)收集到的數(shù)據(jù)信息，分析教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的感知情況，最終做到物理感知和虛擬系統(tǒng)感知的一致性。

（3）開放性。開放性是指各類先進(jìn)的信息化設(shè)備端口是開放的，可以實(shí)現(xiàn)多屏互動(dòng)技術(shù)，將手機(jī)、平板、電腦等屏幕內(nèi)容實(shí)時(shí)投射到教學(xué)大屏中展示，支持通過手機(jī)移動(dòng)終端遙控教學(xué)屏幕。通過各個(gè)系統(tǒng)之間的有效互通，進(jìn)一步發(fā)揮智慧教室的便利性。

（4）易用性。數(shù)字信息化設(shè)備具有手機(jī)式的操控體驗(yàn)，通過簡(jiǎn)單的手勢(shì)操作就可以實(shí)現(xiàn)文件的打開、縮放、翻頁、切換動(dòng)畫、滾屏、漫游等操作，軟件簡(jiǎn)單易學(xué)，幾乎不用學(xué)習(xí)就可以快速上手，大大降低了師生學(xué)習(xí)設(shè)備的認(rèn)知負(fù)荷。

3 智慧教室的教學(xué)優(yōu)勢(shì)

高校教育教學(xué)改革通過課堂教授來實(shí)現(xiàn)，課堂是培養(yǎng)學(xué)生能力和提高學(xué)生素養(yǎng)的核心，抓好課堂建設(shè)是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。很多學(xué)校都開始嘗試啟發(fā)式、討論式、探究式的教學(xué)方式，以此提升學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。美國國家科學(xué)院通過大量調(diào)研，得到這樣的結(jié)論：采用探究式教學(xué)方式的學(xué)生在考試中的成績(jī)相比通過講座方式學(xué)習(xí)的學(xué)生提高了6%。而在科學(xué)，工程和數(shù)學(xué)方面，探究式教學(xué)則將學(xué)生的平均成績(jī)提高了半個(gè)等級(jí)。

之所以會(huì)有這樣明顯的差異，可以通過對(duì)比講座式教學(xué)模式和探究式教學(xué)模式兩種模式得到答案。首先，常規(guī)教室里桌椅位置相對(duì)固定，學(xué)生和學(xué)生之間相對(duì)獨(dú)立，沒有交流，學(xué)習(xí)氛圍僵化。而根據(jù)最新的情境學(xué)習(xí)理論，團(tuán)隊(duì)協(xié)作時(shí)學(xué)習(xí)效率最高，在智慧教室中桌椅是可以根據(jù)課堂教學(xué)需求靈活拼接，因此，有利于學(xué)生相互之間臨時(shí)組成學(xué)習(xí)小組共同討論學(xué)習(xí)[7]。其次，講座式的教學(xué)過程通常是以教師為中心，學(xué)生只能被動(dòng)聽講，不利于培養(yǎng)學(xué)生的探索和創(chuàng)新的能力。而探究式教學(xué)則以學(xué)生為中心，老師扮演指引者的角色，鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)探索。最后，講座式的教學(xué)過程中，師生之間缺乏有效互動(dòng)，僅靠點(diǎn)名提問，無法覆蓋大部分學(xué)生，老師無法收集全面的學(xué)生反饋。而智慧課堂中，老師經(jīng)常要走下講臺(tái)，同各個(gè)學(xué)習(xí)小組互動(dòng)，共同完成教學(xué)任務(wù)。因此，由于講座式教學(xué)模式的課堂效率低，因此容易讓學(xué)生進(jìn)入課上掌握差、課后再補(bǔ)課的怪圈。而探究型的教學(xué)模式則提供了一個(gè)高效自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，幫助提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

通過建立智慧教室，可以為老師和學(xué)生提供簡(jiǎn)單、高效的互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)。教師實(shí)現(xiàn)了輕松備課、巡視教學(xué)，教學(xué)活動(dòng)不再僅限于三尺講臺(tái)。學(xué)生通過互動(dòng)平臺(tái)愉快地參與課堂教學(xué)，多種形式實(shí)時(shí)互動(dòng)，即時(shí)反饋。一方面大大提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也有利于教師通過有效的數(shù)據(jù)挖掘和科學(xué)的知識(shí)管理分析學(xué)生的個(gè)性化特征。

4 總結(jié)與展望

智慧教室開創(chuàng)了全新的教學(xué)資源管理體系，借助互聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了教育手段和方法的現(xiàn)代化，推動(dòng)了優(yōu)秀教育資源的應(yīng)用于共享。數(shù)字信息教學(xué)資源體系的建設(shè)，大大提高了師生運(yùn)用先進(jìn)信息技術(shù)的水平，更新了教學(xué)理念，改進(jìn)了教學(xué)方法，促進(jìn)教學(xué)效果不斷提高。未來高等教育中，應(yīng)重視智慧課堂的教學(xué)方式，加強(qiáng)智慧教室建設(shè)，開創(chuàng)眾多一流課程。