《智慧校园总体框架》的教学环境建设研究

刘志雄 罗肖辉

摘  要 随着教育信息化2.0时代的到来，高等学校应用云计算、大数据、物联网等新兴技术加强教学环境建设，提升教学质量。按照《智慧校园总体框架》标准的规范要求，通过对学校教学环境现状的分析，应用“独立部署智慧教学环境总体架构”模型，提出智慧教学环境建设思路，实现教学环境智能化、个性化、联动性的效果，为教学模式创新、教学质量提高等提供有力支撑。

关键词 智慧校园;教学环境;教学资源;智慧教学

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）20-0001-03

Abstract In the age of Educational Informatization 2.0， cloud com-puting， Big Data and IOI technologies have been applied to trans-form learning environment in higher educational institutions for the purpose of improving studentslearning performances. Based on Smart Campus Overall Framework， this paper analyzes the status quo of the learning environment in these institutions and proposes a new approach for smart campus design， called “Independent Deploy-ment Smart Campus Overall Framework”， to build a more intelligent， individualized， and interactive learning environment， and to offer more solid support for fostering teaching innovations and improving teaching quality.

Key words smart campus; learning environment; learning resources; smart teaching

1 引言

2018年，教育部發布《教育信息化2.0行动计划》，指出以云计算、大数据、物联网等新兴技术为基础，开展在教学中深层次的、创新性的融合应用，实现教育模式创新，进一步提升教学质量。因此，需要通过构建智能化、个性化的教学环境，才能更好地为教学服务。2018年，国家标准GB/T 36342—2018《智慧校园总体框架》发布[1]，它是高校智慧校园建设的指导性文件，而智慧教学环境是智慧校园建设发展的重要组成部分。本文按照“独立部署智慧教学环境总体架构”的规范要求，构建智慧化的教学环境，为教学模式创新和人才培养提供有力的支撑。

2 教学环境现状分析

经过多年的信息化建设和发展，学校教学环境具备一定的基础，校园网络已覆盖教学楼，学校建有多媒体教室、语音室、录播室等各类型教学空间，网络教学、移动学习处在起步阶段，但实现智慧化教学与应用仍有较大的距离。首先，教学空间缺少基础的网络环境，如移动网络、物联网等，不能完全支持智能管控;部分多媒体教室缺少智能化设备，不能获取各种设备的工作状态，不能进行集中管控，未具备环境智能感知的功能，不能智能调节环境的舒适度。其次，教学资源平台尚未完善，数据质量有待提升，信息交互不够，没有进行统一认证与数据交换，存在信息孤岛，信息不能及时共享，数据利用率低。再次，教学数据分析利用不够，没有对教学行为数据进行深层次挖掘，对数据资源开发和利用还不够，很难形成教学和管理上的决策支持。最后，信息安全保障体系建设不够完善，学校虽然建立了相关的信息化安全操作指引和安全责任机制，但安全意识和技术技能仍未能够得到最佳落实，网络教学的应用仍然存在网络安全风险。

因此，在大力推动智慧校园建设的同时，应按照“独立部署智慧教学环境总体架构”标准要求，加强智慧教学环境建设，构建完善的智慧教学环境，满足智慧教学和管理的需要，促进教学质量的提高。

3 智慧教学环境建设概述

智慧教学环境的内涵  智慧教学环境是以信息技术为基础，满足学习者个性化学习需要的学习空间，促进教学理念、教学方法、教学模式、学生评价等教育内在因素的变革，激发学生学习积极性，培养学生利用信息技术手段进行个性化学习、自主学习、协助学习。同时，为教师教育科研提供信息化环境，提高教师信息化技术应用能力，促进教师个人发展[2]。智慧教学环境可以是若干个物理的教学空间，可以是传统课堂延伸的虚拟空间，也可以是两者相结合的混合空间。它不仅仅是教学空间，更作为承载教学创新的载体参与教学活动，以学生的学习为中心，提高学生主动学习、探究性学习的能力，培养学生全面发展[3]。

建设原则

1）统筹规划，分步实施。参照相关标准，制订详细规划，根据实际情况分步实施，并保证不同项目之间的兼容性。

2）整体推进，突出重点。按照学校统一规划，实施重点建设项目，以点带面，以成效促建设，不断总结和推广运用。

3）坚持应用驱动、需求导向。立足智慧教学、智慧管理服务主流业务需求，解决教学环境的实际问题，实施持续改进，建立为教学服务的理念。

4）立足前瞻性，持续发展。智慧教学环境建设要考虑教育教学发展需求以及技术革新等因素，在满足现有需求的基础上，注重产品兼容性和先进性，实现教学平台之间的无缝对接，以及满足系统的扩展应用和升级需要。

4 智慧教学环境构建思路

智慧教学环境是智慧校园建设的重要建设内容之一，按照《智慧校园总体框架》规范要求，应用“独立部署智慧教学环境总体架构”的系统架构（图1），从基础设施层、支撑平台层、应用平台层和终端接入层四个层面进行规划设计和全面建设。教学空间根据实际使用要求，可以分三级模型分步建设，即基础型、拓展型、高级型，满足不同教学应用场景的需要。同时，为保障教学环境、教学应用和数据的安全等，需要打造智能化、一体化的信息安全体系。

基础设施层建设  基础设施是智慧教学环境必须具备的基础条件，为智慧教学、教学管理、教学资源建设等上层应用提供支持，包括移动網、物联网、服务器、存储资源等设施[4]。首先，加强无线网络覆盖，如4G、5G或是Wi-Fi 6的应用，使移动教学和学习成为可能，为师生提供随时随地碎片化学习的环境;其次，建设完善的物联网，建设智能感知系统，安装智能管理和控制设备，如智能门锁、物联网关、智能电控系统等，实现对门禁、灯光、窗帘、多媒体设备等智能化管理和控制;最后，需要配备足够数量的高性能服务器和存储空间、满足系统运行需要的硬件资源，保证教学平台以及管理系统的正常使用。

支撑平台层建设  首先，运用云计算技术、虚拟技术，将分散的计算资源、存储资源、网络资源等实现按需服务的云化模式，提升资源的利用率和管理效率，为智慧校园的教学、管理服务提供可靠的、灵活的、安全的资源环境。其次，共享数据中心是实现系统数据共享、提供决策支持的重要平台，通过采集不同系统异构的数据，进行数据集中存储和处理，应用灵活的接口访问技术，提供各系统之间的数据共享服务，保证数据的完整性和实时性。数据交换工具是针对不同业务系统的异构数据库中的数据，通过抽取、清洗、转换、同步等处理方法，集中存储到核心数据库中，提升数据的质量，更好地为数据的查询和访问服务。最后，建设统一认证平台，实现基于各类业务系统的单点登录服务，以及登录访问与身份认证的集中管理、统一授权，并对操作行为进行安全审计。

应用平台层建设  应用信息技术营造智慧教学环境，逐步实施智能空间建设与升级，包括多媒体教室、智慧教室、实验（实训）室等建设与升级。同时，为满足教学活动的管理与应用需要，加强网络教学平台、教学大数据应用等方面建设与应用。

多媒体教室升级，按照统筹规划、分步实施的原则，对现有多媒体教室进行整体改造和升级，增加智能门禁、智能中控等设备，提升多媒体教室智能化管理和控制的能力，不断完善物联网感知功能，全方位打造智能教室。建立教学辅助支持系统，包含考勤、电子班牌、网上预约等功能，通过与学校的教务系统、数据中心、一卡通等服务系统对接，实现对教务工作的智能服务，提高资源的利用率，更好地为教学服务。

智慧教室建设是智慧教学环境的核心内容[5]，利用物联网实现万物互联，即“人—人”“人—物”“物—物”进行信息交互的系统，可以采集教室的温度、湿度等环境信息，教师可以调节，提高教室环境的舒适度。利用录播系统，进行远程双向教学，实现课堂的延伸。通过各类智能装备辅助教学内容呈现，便利进行学习资源获取，促进互动式、合作探究、个性化、开放式的教学，结合大数据平台的应用，采集学生的学习反馈，形成互动，有利于调动学生学习的积极性，提高教学质量。

实验室信息化应用，在建设中探索运用云桌面技术改善现有的桌面教学环境，优化教学资源，保障桌面教学环境的管理和维护，提高实验室利用率和管理水平。在实验室管理中加强信息化的应用，建设实验室管理系统，实现对实验项目、实验记录、实验室预约等管理，将实验室管理系统与学校库存系统、教务系统及报修系统等应用系统对接，实现以实验室为核心的全方位管理，消除信息孤岛和应用孤岛，建立校级统一信息系统。另外，开展虚拟仿真实验平台建设，可以更好地为实验教学服务，改变传统教学固化时间、场地的限制，师生受益面大，有利于全面提升教学质量，培养适应社会需求的高素质人才。

在线教学平台建设，深化“互联网+教育”内涵，建设本地化教学平台与云端教学平台相结合的智慧学习平台，构建多平台和多工具融合的智慧教学环境，推进线上与线下结合的教学应用。教学平台可实现课程门户建设、课程内容建设、在线学习、在线考试、在线讨论与答疑、移动学习、移动教学大数据分析等关键功能。教师可以引进优质资源，运用简易的课程建设管理工具轻松建课，减轻教学压力，充分发挥积极性和创造性。同时能充分激发和培养学生的自主学习意识，注重学思结合，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学，帮助学生学会学习，并激发学生的好奇心，培养学生的兴趣爱好，营造独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境[6]。

教学大数据应用，以数据驱动为基础，解决当前的数据孤岛问题，运用教学大数据平台采集各种各样的教学行为数据，对教师教学行为和学生学习行为建立大数据分析模型，生成可视化的数据展示。探索教学大数据在教学效果质量评价、学生学习行为评价、学生学习过程干预、个性化学习等方面应用[7]，构造良好的学习生态体系，促进教学质量提升，助力学生成长。

终端应用  为便于师生对教学资源的管理和利用，通过学校统一认证系统，加强对用户的统一认证和授权管理，实现不同用户对各类资源访问控制的管理。同时，为满足多终端的接入需求，如浏览器、APP、微信等，开发兼容性强、灵活高效获取信息资源的平台，使用户获得更好的学习体验。

信息安全体系建设是智慧教学正常开展的重要保障  构建安全可靠的教学环境应从物理安全、网络安全、主机安全、应用安全和数据安全等层面加以防护，以保障智慧教学系统及平台的安全与稳定。依照国家网络安全法的要求，建立网络教学平台、教学支撑平台等系统的信息安全等级保护制度，提升应急处置能力和网络信息安全整体水平。完善网络教学平台和数据的安全防护技术手段，建设行为审计、漏洞扫描等平台，坚持重要数据的备份制度，加强平台运行及数据的监控，构建信息网络安全的智能感知，实现安全技术的联动性和一体化[8]。

5 结束语

智慧教学环境是智慧校园建设发展的重要组成部分，本文按照“独立部署的智慧教学环境总体架构”模型，从基础设施层、支撑平台层、应用平台层、应用终端接入层以及信息安全体系建设等方面进行系统论述，以实现教学环境智能化、个性化、联动性的效果，更好地为智慧教学服务，促进学校教育教学水平的不断提升。

参考文献

[1]高静.高校智慧校园框架研究[J].中国管理信息化，2019（1）：168-169.

[2]朱轩，崔晓慧.智慧教学环境下高职院校精准教学模式的设计研究[J].常州信息职业技术学院学报，2018（3）：32-35.

[3]邱茜茜.基于云课堂的数控加工技术混合式教学模式设计[J].教书育人（高教论坛），2018（36）：90-92.

[4]王世锋.从数字化校园到智慧校园建设的思考与探索[J].计算机时代，2019（5）：97-99，104.

[5]崔亚强，甘启宏，王春艳.高校智慧教学环境的建设和运行机制思考”：以四川大学为例[J].现代教育技术，2020（3），95-100.

[6]徐金海，任志瑜.发现教育理论建构与实践路径[J].教育理论与实践，2018（34）：3-7.

[7]王克平，肖源.高校智慧校园的构建与研究[J].实验室研究与探索，2019（7）：252-257.

[8]刘海龙，张刚刚.浅谈智慧校园总体框架网络安全风险评估的运用[J].网络安全技术与应用，2020（5）：97-99.