基于課堂教學(xué)改革為導(dǎo)向的高校智慧教室建設(shè)探析
——以東華理工大學(xué)為例

繆玉周， 周書民， 高金賀， 李 鵬， 馮蓮花

(東華理工大學(xué) 教務(wù)處，江西 南昌 330013)

在2019年全國教育工作會議上，教育部原部長陳寶生指出：“要發(fā)揮課堂的主渠道作用，打造高效課堂?！盵1]深化人才培養(yǎng)模式改革，提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力都離不開課堂教學(xué)?！督逃畔⒒?.0行動計劃》指出：以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為基礎(chǔ)，依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動新技術(shù)支持下的教育模式變革和生態(tài)重構(gòu)[2]。因此，將先進的技術(shù)與教室建設(shè)深度融合從而打造利于學(xué)生主動學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)的智慧教室，是提升深化課堂教學(xué)改革的必然選擇。

1 智慧教室現(xiàn)狀

1.1 智慧教室概念

智慧教學(xué)環(huán)境是信息時代發(fā)展到一定程度的產(chǎn)物，它是進行教與學(xué)活動的場所。基于多元視角的理論基礎(chǔ)，將智慧教學(xué)環(huán)境融入先進的信息技術(shù)，由單一物理環(huán)境擴展到虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，可為師生提供豐富的學(xué)習(xí)資源，實現(xiàn)提高教學(xué)全過程效果的目標。智慧教室是智慧教學(xué)環(huán)境的具體體現(xiàn)。智慧教室概念最早為Rescigno在1988年提出的“Smart-Classroom”。智慧教室是體現(xiàn)智慧教育的實體空間，是在傳統(tǒng)教室基礎(chǔ)上更新?lián)Q代的最新形態(tài)。智慧教室運用了現(xiàn)代化手段，整合了信息技術(shù)和空間環(huán)境，并融入了新教學(xué)方式，可以提高教師的課堂教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。

1.2 智慧教室建設(shè)現(xiàn)狀

目前，在教育管理部門和各高校的推動下，我國高校智慧教室的建設(shè)在數(shù)量、類型、環(huán)境、設(shè)計等方面已經(jīng)取得一定成效。例如，四川大學(xué)2014年開始建設(shè)智慧教學(xué)環(huán)境示范區(qū)，截至2019年10月，四川大學(xué)已經(jīng)建設(shè)完成了500余間多類型智慧教室[3]；廈門大學(xué)在分批次建成百余間智慧教室的基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗、改變管理與運行的不足[4]；西安交通大學(xué)從實用性、先進性、可靠性、擴展性等建設(shè)原則出發(fā)，已經(jīng)建成394間類型多樣的智慧教室[5]；華中師范大學(xué)采用將物理、資源、交互空間相互融合的智慧教室建設(shè)模式，目前已建成60余間智慧教室[6]；中國礦業(yè)大學(xué)從室內(nèi)空間設(shè)計和軟硬件環(huán)境設(shè)計兩個方面，設(shè)計和建成了多間智慧教室[7]。

1.3 智慧教室特征

1.3.1 智慧教室空間特征

智慧教室的室內(nèi)空間擺脫了傳統(tǒng)物理條件的限制，改變了以講為主的傳統(tǒng)教室空間設(shè)計,并通過信息技術(shù)與各類應(yīng)用、數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)多屏演示、遠程協(xié)作，滿足了師生之間、生生之間以及人與設(shè)備之間高效便捷的互動。智慧教室可以靈活組織課堂形式，支持不同類型的教學(xué)模式。智慧教室根據(jù)師生生理和心理內(nèi)在特點和規(guī)律，在硬件上如吊頂、燈光、墻面、地板、窗簾等盡可能做到舒適協(xié)調(diào)。智慧教室把傳統(tǒng)教室的固定桌椅改成可拼接、可自由移動且符合人體工程學(xué)的活動桌椅，配置可移動、可升降的講臺，以滿足不同身高教師的需求，十分有利于課堂互動教學(xué)。此外，為方便師生便捷獲取教學(xué)資源，智慧教室做到有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，快捷的網(wǎng)絡(luò)條件搭配教學(xué)軟件，可以完整記錄教學(xué)全過程并可以同步產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)課堂教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源。

1.3.2 智慧教室教學(xué)特征

在傳統(tǒng)課堂中，學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教學(xué)決策更多依賴教師個人經(jīng)驗。智慧教室可以通過學(xué)生的行為和各類教學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，從而更直觀、全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于及時調(diào)整教學(xué)方法。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，課堂教學(xué)內(nèi)容主要依靠教師提前備課，存在無法及時有效地根據(jù)課堂上學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行科學(xué)調(diào)整的弊端。但教師利用智慧教室的設(shè)備可以根據(jù)教學(xué)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，優(yōu)化備課內(nèi)容和課堂教學(xué)內(nèi)容。此外，教師利用智慧教室具有的現(xiàn)代化數(shù)據(jù)分析功能，能夠?qū)?shù)據(jù)進行分析和挖掘，發(fā)現(xiàn)學(xué)生感興趣的內(nèi)容和學(xué)習(xí)需求，進而運用教學(xué)平臺進行互動式教學(xué)，讓教學(xué)變得更加高效?？傊腔劢淌也粌H支持傳統(tǒng)講授式教學(xué)，還支持混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂、跨校區(qū)實時互動課堂等新型教學(xué)模式，基于智慧教室的教學(xué)活動可以貫穿課前、課中、課后全過程。

1.3.3 智慧教室管理特征

智慧教室管控系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)對單間智慧教室的設(shè)備、軟件、空調(diào)、燈光等進行智能管理和運行維護，還可以管控整棟教學(xué)樓所有智慧教室。智慧教室管理工作人員可以通過管控系統(tǒng)完成合理調(diào)配教室、教學(xué)平臺統(tǒng)一升級、教學(xué)現(xiàn)場監(jiān)控、考場巡視、線上教學(xué)督導(dǎo)等日常管理。例如，一方面通過采集、分析智慧教室教學(xué)平臺以及教學(xué)行為等相關(guān)大數(shù)據(jù)，管理者可以準確掌握師生教與學(xué)的情況，從而達到智能教學(xué)過程分析與診斷的效果；另一方面通過分析智慧教室管控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，管理者可以獲取智慧教室利用率、教學(xué)設(shè)備的使用率以及設(shè)備故障率等情況，進而為其提供評價參考和決策依據(jù)。

2 智慧教室建設(shè)案例

2.1 建設(shè)思路

在智慧校園總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，智慧教室建設(shè)思路主要遵循頂層規(guī)劃、分步實施的原則，將智慧教室建設(shè)分為兩個系統(tǒng)和一個中心，即智慧管理系統(tǒng)、智慧教學(xué)系統(tǒng)和教學(xué)管理指揮展示中心。智慧教室利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，構(gòu)建出舒適、智能、支持多種教學(xué)模式、留存所有教學(xué)數(shù)據(jù)、可以持續(xù)改進的智慧教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)智慧管理與智慧決策。智慧管理主要體現(xiàn)在對教室相關(guān)設(shè)備、系統(tǒng)進行統(tǒng)一智能管理和運行維護。智慧決策就是將管理、教學(xué)過程中積累的數(shù)據(jù)進行收集、清理、建模分析，深入發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的各種有效數(shù)據(jù)，為領(lǐng)導(dǎo)層的決策提供實際依據(jù)。

通過智慧教室推動課堂教學(xué)改革是東華理工大學(xué)智慧教室建設(shè)思路的核心，具體表現(xiàn)為：以教學(xué)環(huán)境設(shè)計和空間環(huán)境設(shè)計兩個方面為主導(dǎo)，其中教學(xué)環(huán)境設(shè)計由改革授課方式和留存教學(xué)資源兩部分構(gòu)成，空間環(huán)境設(shè)計由教室內(nèi)部空間和教學(xué)樓公共空間組成，建設(shè)思路如圖1所示。

2.1.1 教學(xué)環(huán)境設(shè)計

教學(xué)環(huán)境設(shè)計包含改革授課方式和留存教學(xué)資源兩個方面。首先，在教學(xué)環(huán)境設(shè)計方面，通過智慧教室的使用能夠改變教師授課方式，實現(xiàn)課堂教學(xué)模式的變革。其次，在留存教學(xué)資源方面，建立起智慧教學(xué)平臺能夠留存教師授課記錄，并將其作為課程資源。這些資源一方面有利于教師總結(jié)講課時的不足，改進教學(xué)方法；另一方面，有助于學(xué)校管理者考察教師講課質(zhì)量并為后續(xù)決策提供數(shù)據(jù)支撐；最重要的是，學(xué)校可以通過智慧教室里留下的講課資源篩選出優(yōu)質(zhì)課程，建立起自己的教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫。

2.1.2 空間環(huán)境設(shè)計

空間環(huán)境設(shè)計包括教室內(nèi)空間環(huán)境設(shè)計和教學(xué)樓公共空間環(huán)境設(shè)計兩部分。教室內(nèi)空間環(huán)境設(shè)計包含可移動組合式的桌椅、交互式電子白板、玻璃白板、多塊電子顯示屏、擴音設(shè)備等。教學(xué)樓公共空間環(huán)境設(shè)計主要由智慧班牌系統(tǒng)、交互式走廊、開放式研討場所等部分組成?；趦?nèi)外兩個空間的打造，教師和學(xué)生不僅可以在智慧教室中完成互動式教學(xué)和學(xué)習(xí)，還可以在教學(xué)樓公共區(qū)域隨時隨地探討、交流，真正實現(xiàn)師生走入教學(xué)樓時已處于智慧教育環(huán)境中。

2.2 建設(shè)案例

自2016年開始，東華理工大學(xué)一直致力于優(yōu)化教學(xué)環(huán)境來推動課堂教學(xué)改革。截至目前，東華理工大學(xué)已完成智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)，主要包括36間多類型的智慧教室、互動式走廊、教學(xué)樓內(nèi)開放式研討場所等，實現(xiàn)了課堂教學(xué)與信息技術(shù)的深度融合，為課堂教學(xué)改革提供了環(huán)境支撐。

2.2.1 互動型智慧教室

互動型智慧教室除了配備可移動、可拼接、多類型符合人體工程學(xué)活動的桌椅，還配有人機交互式顯示設(shè)備和互動系統(tǒng)。教師可以根據(jù)不同類型的教學(xué)需要，自由組合桌椅，從而滿足師生互動、生生互動以及教學(xué)資源互動的需要。

2.2.2 研討型智慧教室

研討型智慧教室注重教學(xué)研討，從教學(xué)系統(tǒng)、硬件設(shè)備、桌椅布局等方面來支持教學(xué)模式的不同需求，利用多顯示屏組成的視覺展示系統(tǒng)向教室內(nèi)各學(xué)習(xí)小組同步顯示教師授課界面。研討型智慧教室通過與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)軟件配合，可開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)、PBL教學(xué)、小組討論教學(xué)等多種模式教學(xué)。

2.2.3 錄播型智慧教室

錄播型智慧教室是在其他類型智慧教室的基礎(chǔ)上，在教室前后墻壁增加了可自動捕捉畫面的攝像頭。教師只需要在主控臺點擊“錄制”按鈕，即可輕松完成課程錄制，全程無須其他操作，錄制完成后，外接存儲設(shè)備即可將錄制視頻導(dǎo)出。與傳統(tǒng)錄課方式相比，整個流程便捷高效且大幅降低了錄制成本。隨著線上教學(xué)的需求日益增長和逐漸普及，錄播型智慧教室必將發(fā)揮越來越重要的作用。

2.2.4 公共空間環(huán)境

公共空間環(huán)境的建設(shè)主要體現(xiàn)在：有效利用教學(xué)樓內(nèi)公共空間，如在教學(xué)樓的過道、大廳等區(qū)域配備白板、桌椅、無線網(wǎng)絡(luò)、觸摸一體機；將公共空間打造成書吧、小型研討室等場所，可以打破時間和空間的限制，創(chuàng)造出溫馨、人性化的互動交流學(xué)習(xí)空間，讓師生在教學(xué)樓公共空間也可以隨時隨地交流與分享。

2.2.5 后臺管理中心

智慧教室后臺管理中心，一方面可以無縫對接學(xué)校的教室視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程巡課、聽課等功能；另一方面，后臺管理中心的大屏幕可以實時顯示教師講課后產(chǎn)生的教學(xué)大數(shù)據(jù)。這些大數(shù)據(jù)在促進教師課堂教學(xué)質(zhì)量提高的同時，也為管理者提供了決策依據(jù)。

3 高校智慧教室的應(yīng)用展望

智慧教室作為教室的最新形態(tài)，其優(yōu)勢是明顯的，但在發(fā)展歷程中不可避免地會存在一些問題。因此，如何引導(dǎo)教師充分使用智慧教室、如何讓智慧教室管理者更好管理智慧教室以及如何利用智慧教室助力教師課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型從而推動課堂教學(xué)改革，是高校建設(shè)智慧教室需要思考的問題。

3.1 優(yōu)化智慧教室使用體驗

操作簡單、設(shè)備穩(wěn)定、系統(tǒng)成熟以及體驗友好是教師是否愿意持續(xù)使用智慧教室的基礎(chǔ)，也是智慧教學(xué)環(huán)境發(fā)揮價值的必要條件。一方面，高校應(yīng)在充分總結(jié)國內(nèi)外智慧教室建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，調(diào)研高校一線教師教學(xué)需求，有針對性地升級硬件設(shè)備和優(yōu)化平臺系統(tǒng)，以不斷提升智慧教室的可操作性、便捷性和穩(wěn)定性。另一方面，高校應(yīng)簡化智慧教室開關(guān)機流程，持續(xù)優(yōu)化軟硬件的融合程度，如學(xué)習(xí)通、雨課堂等平臺軟件與智慧教室的融合以及基于智慧教室與慕課、翻轉(zhuǎn)課堂的完善優(yōu)化[8]。此外，高校在智慧教室大面積投入使用后，可以委派專業(yè)技術(shù)人員在校進行智慧教室的運行和維護，以方便及時解決教師在使用智慧教室過程中出現(xiàn)的各類問題；同時，建立教師反饋使用問題的專門渠道，以便逐漸改進對智慧教室的升級與管理。

3.2 提升教師教學(xué)轉(zhuǎn)型能力

目前，個別高校教師存在教學(xué)理念陳舊、課堂教學(xué)活動設(shè)計落后等問題。充分發(fā)揮智慧教室的價值是提升教師教學(xué)轉(zhuǎn)型能力的有效手段。因此，高校僅僅培訓(xùn)教師如何使用智慧教室是遠遠不夠的，還應(yīng)培訓(xùn)教師在智慧教學(xué)環(huán)境下課堂教學(xué)如何轉(zhuǎn)型、課堂教學(xué)活動如何設(shè)計、課堂教學(xué)過程如何組織、互動式教學(xué)如何開展等，以引導(dǎo)教師樹立“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，掌握混合式教學(xué)技巧，提升智慧教學(xué)能力[9]。另外，高校教務(wù)處應(yīng)該積極舉辦基于智慧教室的不同學(xué)科的優(yōu)秀教學(xué)案例分享活動，這樣不僅可以提升教師運用智慧教室進行課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型的能力，還可以為不同學(xué)科教師基于智慧教室開展課堂教學(xué)改革提供參考。

3.3 積極推進課堂教學(xué)改革

當前，國內(nèi)高校普遍存在“重科研、輕教學(xué)”的問題，造成這一現(xiàn)象的原因，除了教師教學(xué)質(zhì)量考核本身難以量化以外，這與當前高校對教師的考核和評價機制有關(guān)。比如，唯論文是從，教師職稱評定、崗位聘任等都離不開論文這桿秤。因此，高校在教師職稱晉升和績效獎勵中應(yīng)該向教學(xué)傾斜，轉(zhuǎn)變教師考核機制和評價方式，從而提高教師主動參與課堂教學(xué)改革的積極性。同時，高校在建設(shè)智慧教室的同時，還應(yīng)引導(dǎo)教師在教學(xué)上多花時間與精力，持續(xù)推進課堂教學(xué)改革[10]。