“互聯(lián)網(wǎng)+教育”下智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)探究

張小吉，王心輝

（臨夏現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院，甘肅 臨夏 731100）

《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》提出了“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)”，指出要開展以學(xué)習(xí)者為中心的智能化教學(xué)支持環(huán)境建設(shè)與應(yīng)用。在智慧教育背景下，高校如何以教育教學(xué)改革理念為導(dǎo)向，推進(jìn)智能技術(shù)與教學(xué)融合創(chuàng)新，結(jié)合校本特色構(gòu)建新型智能化教學(xué)環(huán)境，推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法的改革，成為高校技術(shù)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。引入智慧教育理念，讓師生在智慧教學(xué)環(huán)境中，利用優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源進(jìn)行教與學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)教師教學(xué)水平提升和學(xué)生素養(yǎng)的提高。教室是實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的主陣地，教學(xué)環(huán)境及教學(xué)輔助工具、軟件直接影響教師教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)組織、教學(xué)實(shí)施、評(píng)價(jià)反饋和學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在“智慧教育”新形態(tài)下，智慧教室的建設(shè)有力促進(jìn)教學(xué)環(huán)境舒適化、人性化，促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)多樣化、智能化，促進(jìn)師生互動(dòng)便捷化、有效化。

一、教學(xué)環(huán)境的發(fā)展

教學(xué)信息化是高校信息化建設(shè)工作的落腳點(diǎn)，也是學(xué)校信息化建設(shè)的核心任務(wù)。教學(xué)環(huán)境的變化與社會(huì)發(fā)展、教育信息化進(jìn)程息息相關(guān)，隨著新的教育理念、教學(xué)方式不斷應(yīng)用到教學(xué)中，對(duì)教師的“教”、學(xué)生的“學(xué)”，以及教育管理服務(wù)影響深遠(yuǎn)。

（一）教學(xué)空間環(huán)境的改變

從早期的黑板、粉筆、講臺(tái)、桌椅簡(jiǎn)單布置為一個(gè)傳統(tǒng)、簡(jiǎn)單、封閉的教學(xué)環(huán)境，教師扮演“廣播”，學(xué)生被動(dòng)接受教師的聲音、肢體比畫動(dòng)作信息；到后來(lái)教室里搭載電子白板、投影儀等多媒體設(shè)備，教學(xué)過(guò)程中呈現(xiàn)聲音、圖片、視頻等多媒體信息；再到現(xiàn)在智慧教室、智慧實(shí)訓(xùn)室、智慧場(chǎng)館等逐步應(yīng)用，配置智慧黑板、智能的電子白板、智能教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)、智能教學(xué)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、智能音響監(jiān)控等，利用海量?jī)?yōu)質(zhì)的教學(xué)資源、建立了一個(gè)開放、互動(dòng)、多樣、智能的新型教學(xué)環(huán)境。

（二）教學(xué)活動(dòng)的改變

大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)與教育深度融合，對(duì)教學(xué)產(chǎn)生了深刻的變革。從圍繞以教師為中心到以學(xué)生為中心，從單一講授到啟發(fā)式、探究式、參與式、體驗(yàn)式教學(xué)方法運(yùn)用，教師從傳道授業(yè)解惑者，變成一個(gè)引導(dǎo)者、合作者、促進(jìn)者，教學(xué)的內(nèi)容豐富多彩，教學(xué)的方式靈活多變，引導(dǎo)學(xué)生知善明理，培養(yǎng)高尚的道德情操，提高團(tuán)隊(duì)協(xié)作和職業(yè)能力。

課堂學(xué)習(xí)不再是學(xué)生學(xué)習(xí)的主陣地，借助移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)設(shè)備，學(xué)生隨時(shí)隨地都能開始學(xué)習(xí)，社會(huì)提倡的在線學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)成為常態(tài)。學(xué)生對(duì)新鮮事物興趣濃厚，會(huì)更多地提出“為什么是這樣”“事物之間關(guān)系是什么”等問(wèn)題，學(xué)習(xí)知識(shí)內(nèi)容互有關(guān)聯(lián)、循序漸進(jìn)，更加注重學(xué)習(xí)導(dǎo)向性。

（三）社會(huì)關(guān)注的變化

教育主管部門高度重視教育事業(yè)，投入大量資金支持學(xué)校辦學(xué)，以項(xiàng)目建設(shè)為抓手，以深化教學(xué)改革、加強(qiáng)教師隊(duì)伍、為校企合作為重點(diǎn)，大力改善學(xué)?；A(chǔ)設(shè)施，提升辦學(xué)質(zhì)量，極大地改善了教育教學(xué)環(huán)境，告別了危舊房時(shí)代，建起了嶄新明亮的教室，配齊配強(qiáng)教師隊(duì)伍，拓展校企合作、產(chǎn)教融合的廣度和深度，每個(gè)項(xiàng)目都有信息化建設(shè)，建設(shè)多媒體教室、錄播教室、智慧教室、創(chuàng)客空間、雙創(chuàng)中心。

二、智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)現(xiàn)狀

為促進(jìn)教學(xué)改革與信息技術(shù)的高度融合，智慧教室具有起點(diǎn)低、需求廣、見效快、易建設(shè)等特點(diǎn)，成為大多數(shù)院校推進(jìn)教育信息化立項(xiàng)規(guī)劃及當(dāng)前建設(shè)的一項(xiàng)主要內(nèi)容，智慧校園設(shè)計(jì)包括基礎(chǔ)設(shè)施、教學(xué)、環(huán)境、管理、服務(wù)等建設(shè)內(nèi)容，結(jié)合實(shí)際需求對(duì)建設(shè)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)規(guī)劃。西安交通大學(xué)構(gòu)建了包括基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)感知、學(xué)習(xí)資源重復(fù)利用平臺(tái)、電子考勤、教務(wù)督導(dǎo)、IP 語(yǔ)音對(duì)講和電子班牌的智慧教室。上海交通大學(xué)構(gòu)建了功能涵蓋智能控制、無(wú)線投屏、答題分享、遠(yuǎn)程交互、記憶白板、云錄播、在線督導(dǎo)、考勤系統(tǒng)的智慧教室。華中師范大學(xué)智慧教室由智能化教學(xué)設(shè)施、多樣化空間環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境管理、云端一體化教學(xué)平臺(tái)、資源生成系統(tǒng)、學(xué)習(xí)行為采集分析系統(tǒng)、交互空間建設(shè)等組成。四川大學(xué)以課堂教學(xué)改革為導(dǎo)向構(gòu)建智慧教學(xué)環(huán)境，包括多類型互動(dòng)教室、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)、環(huán)境信息服務(wù)及公共空間建設(shè)。以智慧教室為代表的智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)，看似形勢(shì)緊迫、任務(wù)簡(jiǎn)單，卻也是提高教學(xué)環(huán)境最直接、最有效的方式，在建設(shè)中存在的問(wèn)題也值得反思，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.智慧教室建設(shè)刻不容緩。教育信息化發(fā)展、“三教”改革、提倡終身學(xué)習(xí)理念促進(jìn)了智慧教育、智慧學(xué)習(xí)、智慧環(huán)境等發(fā)展，建設(shè)智慧教室成為學(xué)校打造智慧教育環(huán)境、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的重要手段，也是運(yùn)用先進(jìn)教學(xué)方法、改變教學(xué)方式以實(shí)施信息化教學(xué)重要途徑。

2.智慧教室建設(shè)沒有做到與智慧校園統(tǒng)籌規(guī)劃、同步建設(shè)。整體上看，智慧教室的建設(shè)先于智慧校園建設(shè)，很多院校把智慧教室的建設(shè)作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目，沒有把智慧教室放到打造智慧校園、智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)內(nèi)容層面統(tǒng)籌規(guī)劃、整體建設(shè)。單獨(dú)從智慧教室建設(shè)所需基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)條件滿足與否進(jìn)行建設(shè)，很少考慮教學(xué)資源、數(shù)據(jù)中心、安全維護(hù)等因素，將會(huì)給教學(xué)數(shù)據(jù)融合管理、平臺(tái)兼容性等帶來(lái)麻煩。

3.智慧教室功能發(fā)揮不明顯。一是建設(shè)層次低。學(xué)校由于是從投資少、易操作、能駕馭的角度設(shè)計(jì)智慧教室，建設(shè)的大多是多媒體教室的加強(qiáng)版或是智慧教室的試用版，只能滿足低層次的智慧教學(xué)。教學(xué)環(huán)境的搭建滿足不了智慧教學(xué)環(huán)境的要求，在進(jìn)行師生互動(dòng)、生生互動(dòng)環(huán)節(jié)時(shí)，通常是圍桌討論、問(wèn)答咨詢的形式，互動(dòng)平臺(tái)搭建得不完備，教學(xué)資源缺乏，教學(xué)有效數(shù)據(jù)難以采集分析，教學(xué)活動(dòng)反饋、決策智能程度有限，與智慧教育要求還有差距。二是師生信息素養(yǎng)有待提高。智慧教學(xué)環(huán)境對(duì)師生信息素養(yǎng)要求較高，智慧教學(xué)環(huán)境搭建完成后，當(dāng)師生置身于其中，需要感知智慧信息要素、熟悉智慧環(huán)境設(shè)施、運(yùn)用智慧環(huán)境，與教學(xué)實(shí)訓(xùn)有力結(jié)合，作為發(fā)揮智慧教學(xué)環(huán)境的主導(dǎo)者，師生共同發(fā)力才能豐富教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)質(zhì)量。

三、智慧教學(xué)環(huán)境的建構(gòu)

（一）智慧教學(xué)環(huán)境的內(nèi)涵

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》智慧教學(xué)環(huán)境（smart instructional environment）是集智能化感知、智能化控制、智能化管理、智能化互動(dòng)反饋、智能化數(shù)據(jù)分析、智能化視窗等功能于一體的用以支持教學(xué)、科研活動(dòng)的現(xiàn)實(shí)空間環(huán)境或虛擬空間環(huán)境。智慧教學(xué)環(huán)境是以教育教學(xué)改革理念為指導(dǎo)，以充分支持智慧教學(xué)和激勵(lì)教與學(xué)雙向創(chuàng)新為根本目的，綜合運(yùn)用教育學(xué)、心理學(xué)、空間設(shè)計(jì)學(xué)、人體工程學(xué)等多學(xué)科知識(shí)打造的開放、友好、互動(dòng)、多樣、智能的新型教學(xué)環(huán)境。

（二）智慧教學(xué)環(huán)境的類型

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》標(biāo)準(zhǔn)文件將智慧教學(xué)環(huán)境分為基礎(chǔ)型、拓展型、高級(jí)型3 類，并明確了建設(shè)的方向與原則，學(xué)校按照所需遞級(jí)建設(shè)具備常規(guī)教學(xué)活動(dòng)、遠(yuǎn)程教學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和分析決策的功能智慧教學(xué)環(huán)境。

（三）智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)原則

以需求為第一出發(fā)點(diǎn)，建設(shè)的核心就是提供全方位、方便快捷的服務(wù)。

1.統(tǒng)籌規(guī)劃，高起點(diǎn)建設(shè)，處理好縱向與橫向的關(guān)系。參照智慧校園建設(shè)相關(guān)規(guī)劃、標(biāo)準(zhǔn)和要求，制定建設(shè)規(guī)劃。統(tǒng)一規(guī)劃智慧教學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用平臺(tái)層、應(yīng)用終端四個(gè)層面與智慧校園總體架構(gòu)建設(shè)。智慧教學(xué)環(huán)境位于應(yīng)用平臺(tái)層，在建設(shè)過(guò)程中，還需考慮智慧教學(xué)資源、智慧校園管理、智慧校園服務(wù)的擴(kuò)展性和兼容性。采用的各類軟硬件設(shè)備應(yīng)具備先進(jìn)性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展等特點(diǎn)。

2.立足實(shí)際，確定好當(dāng)前重點(diǎn)任務(wù)與未來(lái)持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。因地域、學(xué)校發(fā)展不同，各校應(yīng)按照教學(xué)需要科學(xué)合理確定當(dāng)前智慧教學(xué)環(huán)境類型實(shí)施建設(shè)，在滿足基礎(chǔ)需求的同時(shí)突出重點(diǎn)任務(wù)，解決實(shí)際問(wèn)題，服務(wù)教學(xué)、服務(wù)師生。隨著未來(lái)教學(xué)需求的變化和技術(shù)的不斷發(fā)展，做到產(chǎn)品能更新?lián)Q代，各項(xiàng)功能服務(wù)能擴(kuò)展，各類平臺(tái)可以兼容對(duì)接。智慧教學(xué)環(huán)境所使用的系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性并適度超前。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展十分迅速，應(yīng)用需求的多樣化和提供服務(wù)的智能化，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源（包括速度、容量、網(wǎng)絡(luò)）及各類智慧管理系統(tǒng)的要求會(huì)更高。為達(dá)到信息安全的要求，建設(shè)時(shí)各部分應(yīng)保證物理層面安全、網(wǎng)絡(luò)層面安全、數(shù)據(jù)的安全。

（四）智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)目標(biāo)

1.建設(shè)智能化的教學(xué)環(huán)境。以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿技術(shù)為支撐，以數(shù)字平臺(tái)（管理中心、服務(wù)中心、應(yīng)用中心）為保障，利用信息化服務(wù)，打造“一課一空間、班班有特點(diǎn)、人人有特色”的校園教學(xué)環(huán)境。通過(guò)智慧教學(xué)模型、智慧教室、智慧教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新型教學(xué)理念，師生認(rèn)知一致的智慧教學(xué)環(huán)境。

2.建立高效的管理體系。聚焦智慧教學(xué)的實(shí)際需求，通過(guò)引入數(shù)字化、智能化、智慧化應(yīng)用提升管理和教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)以人為本的體驗(yàn)式管理和教學(xué)服務(wù)。建設(shè)校園數(shù)字孿生體系，在智慧教學(xué)、智慧管理、智慧服務(wù)等系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，應(yīng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息標(biāo)準(zhǔn)，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)認(rèn)證平臺(tái)和綜合運(yùn)營(yíng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境一致性和多樣性，為智慧教學(xué)提供便捷的智慧場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)運(yùn)營(yíng)一張圖、教育資源一張圖、師生畫像一張圖。

3.建設(shè)創(chuàng)新型教學(xué)空間。以打造高水平、骨干、示范學(xué)校為目標(biāo)，以打造高水平優(yōu)質(zhì)專業(yè)、省級(jí)實(shí)訓(xùn)室為抓手，建設(shè)一批名師工作室、技藝技能傳承創(chuàng)新工作室、民間藝人工作室、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承人工作室、創(chuàng)客中心、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心、產(chǎn)業(yè)園、產(chǎn)業(yè)基地等，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、具備跨越自身專業(yè)藩籬的高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供教學(xué)空間。

（五）建設(shè)框架

智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)分為智慧教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施、智慧教學(xué)環(huán)境、智慧教學(xué)活動(dòng)三個(gè)方面，其框架如表1所示。

表1 智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)框架

1.智慧教學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。調(diào)研學(xué)生、教師對(duì)教育教學(xué)環(huán)境需求，掌握建設(shè)各類教學(xué)空間教學(xué)環(huán)境的基礎(chǔ)，明確學(xué)校校園網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能層次，思考實(shí)現(xiàn)智慧化教學(xué)環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)存在問(wèn)題及建設(shè)目標(biāo)。例如基于開放式、智能化、互動(dòng)性、集中控制的智慧教室具有智慧黑板、操作臺(tái)、中央控制系統(tǒng)、物聯(lián)設(shè)備等，搭建自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，配備教學(xué)資源庫(kù)供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并可實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)。

2.智慧教學(xué)環(huán)境。做到智慧教室、智慧實(shí)訓(xùn)室等環(huán)境氛圍的智慧化，做好智慧黑板、智慧機(jī)器人、智慧手機(jī)等媒體應(yīng)用的智慧化，做好云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器人等技術(shù)的智慧化，做好課程、課堂等資源的智慧化，做好教學(xué)、學(xué)習(xí)、研究等方法的智慧化。新型的教學(xué)環(huán)境和虛擬的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生對(duì)知識(shí)和生產(chǎn)之間聯(lián)系的認(rèn)識(shí)廣泛而深刻，互相接觸、互相交往、互相啟發(fā)、互相討論、互相幫助，從而更好地開發(fā)學(xué)生的潛能，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。針對(duì)實(shí)訓(xùn)空間資源、技能實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備等資源與設(shè)備設(shè)施，采用現(xiàn)代化的手段加以科學(xué)管理和有效重組，以數(shù)據(jù)采集、分析、利用為手段，打通實(shí)訓(xùn)中心從建筑設(shè)計(jì)、功能規(guī)劃、一體化智能管理到實(shí)訓(xùn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)考核、校企合作的全生命周期的信息化管理過(guò)程。

3.智慧教學(xué)活動(dòng)。小組討論、協(xié)作學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)等新型場(chǎng)景學(xué)習(xí)，課前、課堂、課后教學(xué)過(guò)程中師生互動(dòng)，教學(xué)質(zhì)量可管理、監(jiān)測(cè)及評(píng)價(jià)。例如在協(xié)作式教學(xué)中，學(xué)生以小組形式進(jìn)行學(xué)習(xí)或訓(xùn)練，小組之間文字共享、語(yǔ)音互通、學(xué)生互評(píng)，教師可加入各小組中，對(duì)學(xué)生答疑解惑、指導(dǎo)點(diǎn)評(píng)，做到系統(tǒng)測(cè)試、智慧反饋，協(xié)作完成任務(wù)。

四、智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)對(duì)策

（一）建設(shè)一個(gè)虛擬環(huán)境與實(shí)體環(huán)境融合的智慧環(huán)境

學(xué)習(xí)場(chǎng)地（教室、實(shí)訓(xùn)室、圖書館、智慧場(chǎng)館等）、學(xué)習(xí)形式（課堂學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、體驗(yàn)學(xué)習(xí)、社區(qū)學(xué)習(xí)等）的變化和發(fā)展，虛實(shí)交融的學(xué)習(xí)環(huán)境將是校園的常態(tài)，是一種虛實(shí)結(jié)合的復(fù)合體。虛擬教學(xué)環(huán)境是真實(shí)教學(xué)環(huán)境的補(bǔ)充和豐富，共同組成一個(gè)多樣化、智能的體驗(yàn)環(huán)境。

（二）建設(shè)一個(gè)自適應(yīng)教學(xué)與教學(xué)管理系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接的智慧環(huán)境

生活和學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的大量信息和數(shù)據(jù)，比如校園社交數(shù)據(jù)、檢索數(shù)據(jù)、評(píng)價(jià)反饋數(shù)據(jù)、信息瀏覽數(shù)據(jù)等能集中反映學(xué)生真實(shí)的價(jià)值觀和興趣點(diǎn)。這些基于過(guò)程的數(shù)據(jù)將作為教學(xué)的重要依據(jù)，并最終成為基于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)能力的信任而非分?jǐn)?shù)，成為就業(yè)基于個(gè)人素質(zhì)、工作態(tài)度和實(shí)踐經(jīng)歷的信任而不是文憑。

（三）智慧教學(xué)管理系統(tǒng)將不斷進(jìn)化、日益聰明

大數(shù)據(jù)能幫助教師更好地了解更“真實(shí)”的學(xué)生和教育實(shí)際，智慧教室是智慧校園的“大腦神經(jīng)末梢”，應(yīng)打通各個(gè)學(xué)科教室教學(xué)的應(yīng)用數(shù)據(jù)、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著智慧校園建設(shè)步伐的不斷加快，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)愈發(fā)普及，智慧教學(xué)系統(tǒng)、智慧管理系統(tǒng)、智慧服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用于學(xué)校教學(xué)、管理、服務(wù)中，教育信息化加速促進(jìn)深化教育改革、教育評(píng)價(jià)改革，教學(xué)方式、內(nèi)容發(fā)生了很大變化，在開放、互動(dòng)、智能、多樣的智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)中提供了思路和助推。