高等教育中智慧教室建设

杨 龙

（江苏师范大学，江苏 徐州 221009）

0 引言

随着教育信息化的进一步推进，物联网、人工智能（AI）、云计算和大数据挖掘等技术的不断发展和成熟[1]，近些年我国的教育信息化建设发展迅速，一场围绕教室改造的运动正在兴起。在这背后是新一轮的教学改革，是课堂形态正在从“以教为主”到“以学为主”发生转变，即从传统的讲座式教学模式到探究式教学模式的进化[2]。这一课堂形态的转变，必然要求我们对高校现行教室结构的重新构建，营造适合师生教学学习的新时代教室环境。高校教育现行的教室多为传统的多媒体教室，是师生教学学习最主要且直接的场所，在当下教育信息化形成的智慧教育的浪潮下，对现行多媒体教室进行升级改造甚至是推倒重建，正是目前教学环境所面临的新挑战[3]。传统的多媒体课堂及其装备已经无法再满足当前教育发展的需求，借助新兴科学信息技术构建智慧教室和课堂必将成为未来智慧教育的核心组成部分。

1 概念界定

教室是讲授、传播知识和学习知识的重要场所，随着社会科学技术的不断进步，教室的形态布局也不断发生变化，总体经历了“传统教室—电子教室—多媒体教室—多媒体网络教室—智慧教室”五个发展阶段[4]。传统教室不存在任何电子元素，一间屋一张黑板一支粉笔。随着电子信息技术及设备的发展和创造，相关电子及声像设备进入传统课堂，形成电子教室。电子信息技术的不断发展，产生多媒体计算机技术，该技术应用到教育领域中形成多媒体教室，多媒体教室与互联网融合形成网络化的多媒体教室[5]。进入21世纪，随着信息技术的迅速发展、技术手段和方式的日新月异，在传统多媒体教室的基础上提出了智慧教室的概念。

智慧教室是通过对传统多媒体教室植入先进的数字信息化设备，来实现探究式教学模式的进化，在课堂教学中全面提高师生互动的有效性。智慧教室可以根据教师不同的教学内容来构建不同的课堂教学环境，包括网络线上互动教学、线下教室资源互动教学。线下教室安装有多个高清大尺寸显示屏、音频及高清视频自动跟踪采集、智能导播及管控、学生考勤等系统来实现不同课程的录制及后期精品课程的制作。课堂外通过资源集中管理平台在局域网、互联网上将教室内的所有教学场景直播，为远端用户提供在线实时学习的平台。

2 智慧教室的运作方式及特性

智慧教室是实现探究式教学模式进化的主要环境载体，一间完整的智慧教室，通常集合多个子系统，比如录播系统、课堂管理系统、电子书包、环境控制、远程互动等[6]。传统的录播系统，我们并不陌生，它定位在课程录制，因此在智慧教室中仅仅是一个简单的应用，而智慧录播系统则完全不一样，它不仅能完成课程制作，还能够实现课堂行为的采集与大数据分析，从而可以与课堂管理、电子书包、远程互动等系统一同贯穿于课前、课中、课后，为教学提供大量的分析数据信息，是整个智慧教室中非常重要的一个环节。

具体来说，在课前通过录播系统可以制作微课，教师利用微课可以完成备课，也可以让同学通过观看微课完成课程预习。课中录播系统将完成课程制作，录播系统不仅能完成常规教室、多功能厅、会议室、礼堂等环境下课程，还能够深度匹配智慧教室中的探究式教学模式，把智慧教室中的探究、互动的过程表达出来[6]。接下来，录播系统通过摄像机信号采集，配合图像分析与语音识别功能，完成教师和学生的课堂行为数据采集，这些信息将被积累成教学大数据。课后通过高效编辑，可以产生优质的课程节目。课堂行为大数据和教学节目在学校云平台上展现出来，一方面，为学生提供泛在学习服务，帮助同学课后复习。另一方面，为教师呈现出可视化的数据分析结果，帮助教师完成教研反思、学情分析，同时为学校管理者提供教学评价数据和优质校本资源。总的来说，主要体现处以下4个方面的特性：

（1）互动性。互动是课堂的核心要素，教师期望与学生能有更多的互动。智慧课堂上的互动体现在教师、学生、数字信息设备等方面之间的互动，这种互动是多维度的，无缝互融。智慧教室的先进性恰恰是体现在其互动性上，具备了各个要素之间互动的基础，才可以使彼此之间发生联系。

（2）感知性。感知性包括物理感知和虚拟系统感知两个方面。物理感知主要基于先进的数字信息化设备，例如课堂教学学习过程中，通过音视频引发师生在情绪上的共鸣；虚拟系统感知主要基于大数据挖掘等技术，通过各类教学学习平台收集到的数据信息，分析教师教学及学生学习过程中的感知情况，最终做到物理感知和虚拟系统感知的一致性。

（3）开放性。开放性是指各类先进的信息化设备端口是开放的，可以实现多屏互动技术，将手机、平板、电脑等屏幕内容实时投射到教学大屏中展示，支持通过手机移动终端遥控教学屏幕。通过各个系统之间的有效互通，进一步发挥智慧教室的便利性。

（4）易用性。数字信息化设备具有手机式的操控体验，通过简单的手势操作就可以实现文件的打开、缩放、翻页、切换动画、滚屏、漫游等操作，软件简单易学，几乎不用学习就可以快速上手，大大降低了师生学习设备的认知负荷。

3 智慧教室的教学优势

高校教育教学改革通过课堂教授来实现，课堂是培养学生能力和提高学生素养的核心，抓好课堂建设是提升教学质量的关键。很多学校都开始尝试启发式、讨论式、探究式的教学方式，以此提升学生参与课堂学习的主动性和积极性。美国国家科学院通过大量调研，得到这样的结论：采用探究式教学方式的学生在考试中的成绩相比通过讲座方式学习的学生提高了6%。而在科学，工程和数学方面，探究式教学则将学生的平均成绩提高了半个等级。

之所以会有这样明显的差异，可以通过对比讲座式教学模式和探究式教学模式两种模式得到答案。首先，常规教室里桌椅位置相对固定，学生和学生之间相对独立，没有交流，学习氛围僵化。而根据最新的情境学习理论，团队协作时学习效率最高，在智慧教室中桌椅是可以根据课堂教学需求灵活拼接，因此，有利于学生相互之间临时组成学习小组共同讨论学习[7]。其次，讲座式的教学过程通常是以教师为中心，学生只能被动听讲，不利于培养学生的探索和创新的能力。而探究式教学则以学生为中心，老师扮演指引者的角色，鼓励学生主动探索。最后，讲座式的教学过程中，师生之间缺乏有效互动，仅靠点名提问，无法覆盖大部分学生，老师无法收集全面的学生反馈。而智慧课堂中，老师经常要走下讲台，同各个学习小组互动，共同完成教学任务。因此，由于讲座式教学模式的课堂效率低，因此容易让学生进入课上掌握差、课后再补课的怪圈。而探究型的教学模式则提供了一个高效自主学习平台，帮助提升学生的综合素养。

通过建立智慧教室，可以为老师和学生提供简单、高效的互动教学平台。教师实现了轻松备课、巡视教学，教学活动不再仅限于三尺讲台。学生通过互动平台愉快地参与课堂教学，多种形式实时互动，即时反馈。一方面大大提升学生的学习兴趣，另一方面也有利于教师通过有效的数据挖掘和科学的知识管理分析学生的个性化特征。

4 总结与展望

智慧教室开创了全新的教学资源管理体系，借助互联网的优势，实现了教育手段和方法的现代化，推动了优秀教育资源的应用于共享。数字信息教学资源体系的建设，大大提高了师生运用先进信息技术的水平，更新了教学理念，改进了教学方法，促进教学效果不断提高。未来高等教育中，应重视智慧课堂的教学方式，加强智慧教室建设，开创众多一流课程。