智慧教室对高校教学模式的影响研究

宋玲

武警指挥学院 天津 300250

引言

随着物联网、云计算、大数据、人工智能、5G等新一代信息技术的兴起和快速发展，教育进入智能化时代，智能教育是信息时代教育教学的新方向，也成为教育教学改革和发展的支撑和保障。目前各大院校的建设普遍处于数字化校园阶段，已远不能满足目前的发展要求，迫切需要从“数字校园”向“智慧校园”转型，教室作为最典型、最核心的教学环境，对培养学生的信息化素养有着不可替代的作用，在这种发展趋势下，智慧教室应运而生。

1 智慧教室的概念及特征

1.1 智慧教室的概念

智慧教室也叫智能教室、未来教室。智慧教室没有统一的概念定义，从不同的角度出发有不同的观点。北京师范大学黄荣怀教授等学者提出SMART模型，认为智慧教室是一种能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展，具有情境感知和环境管理功能的典型的智慧学习环境[1]。学者聂风华等认为智慧教室是为教学活动提供人性化、智能化的互动空间和软硬件设备的总和。国外的观点早期较多关注智慧教室的技术和装备效能，2008年以来则侧重于学习环境和智慧教室的功能：智慧教室是一个完全整合的交互系统；是一个拥有计算机、投影仪、网络接入且能够调节光照和控制视频流、能有效利用技术激发学生主动性与参与性的教室。

总结以上观点，笔者认为：智慧教室是一个借助物联网技术、云计算技术、大数据和智能技术等构建起来的，获取、辨析、存储和共享信息资源，人性化、智能化呈现教学活动，激发学生主动性与参与性，具有实时交互探索、情境感知、环境管理和评估功能的智慧学习环境。

1.2 智慧教室的特征

2018年，国家标准化管理委员会公布的《智慧校园总体框架》中，对智能教学环境做了明确规范：集智能化感知、智能化控制、智能化管理、智能化互动反馈、智能化数据分析、智能化视窗等功能于一体的，用以支持教学、科研活动的现实空间环境或虚拟空间环境[2]。智慧教室主要体现出以下特征：

1.2.1 智慧性：智慧教室区别于传统多媒体教室的最大之处在于其“智慧性”[3]。智慧教室实际上是一个融合了物联网、大数据、云计算、人工智能等先进信息技术的智慧学习空间，可以智能化分析学习者的学习轨迹，对学习者实现科学的发展性评价。

1.2.2 交互性：智慧教室在信息技术的支持下，实现了师生交互、生生交互以及人机的自然交互，相应的教学平台、智能学习系统和沉浸式教学设备为教学活动提供了更加自然和便捷的学习环境。

1.2.3 混合性：智慧教室可以将数字学习与传统面授有机结合，实现多种教与学活动的混合、虚拟课堂与现实课堂的混合。

1.2.4 开放性：主要是教学方式的开放、教学环境的开放和教学资源的开放。传统的教学是“一对多”的教学模式，讲台、座位提前固定好，学习者知识的获取局限于课堂和纸质教材，而智慧教室中的座位是灵活多变的，可以根据授课需要灵活组成不同形状（比如圆形、马蹄形），通过泛在网络等技术手段，获取到海量资源。交互式白板的使用，能即时、方便的引入多种类型的数字化信息资源，并可随时对多媒体材料进行编辑组织、展示和控制，使教学过程中数字化资源的呈现更加灵活。

2 智慧教室对高校教学模式的影响

教学模式是指“在一定教育思想、理论和学习理论指导下的，适用于某种教学环境和教学资源支持下的，比较稳定的教与学活动进程和结构形式”[4]。

智慧教室的发展促使高校教师对教学方式进行改革和创新，对高校教师在智能学习环境下的教学能力提出了更高要求，不能仅仅认为智慧教育就是用智慧的技术手段开展教育。首先要转变教学理念，改革授课方式，根据教学目的和教学用具进行教学活动的设计；其次要提升自身的信息化素养及信息化设备应用水平，提高对智慧教室所提供的教学可能性的认识水平。

2.1 基于大数据分析的精准教学个性化教学模式

基于大数据分析的精准教学个性化教学模式是智慧教学的必然趋势。智能教室的智能终端可以支持师生和学习平台之间的各种互动活动，智能手机、电子书包等便捷数据采集终端设备的充分利用，可以提高数据信息采集的效率、质量，拓展数据涉及的范围，教师通过对课前信息、课上信息、课后信息的全过程采集、处理，实现对学情的精准把握，从而制定科学合理的教学方案，确保教学活动能够顺利进行。同时，学生的学习行为和习惯都会被记录在学习系统中，教师可根据课堂统计分析掌握学生的基础水平和学习状况，将学习空间和分层教学策略结合起来，及时进行教学策略调整，推送差异化的学习资源，因材施教，精准教学。这要求开展智慧教学的教师能够读懂数据分析，正确理解数据的含义，并能从数据中得出正确的结论。

要想落实个性化精准教学模式，必须提升教师的数据意识，增强教师的数据处理能力。要以大数据技术为基础，有针对性地为教师提供模拟训练模块，使其能够在日常工作中实现对教学方案的模拟练习，从而确保课程教学的顺利进行。

2.2 科学性、教学性和技术性统一的互动探究式教学模式

笔者认为，探究式教学模式中教学的操作步骤有创设情境、启发思考、自主学习与自主探究、协作交流和总结提高5个步骤[5]，比传统课堂教学模式更尊重学习者的主体作用。智慧教室环境下，教师首先要确定合理有效的教学项目或目标，综合运用智慧学习平台、信息处理工具和仿真试验环境等为学生提供进行实时交互的手段和方法，分析问题，深度思考，在相互协作讨论中完成知识的建构，形成探究方案。智慧教室配备的活动课桌椅及多屏显示功能可以同时展示多个小组的探究成果，方便不同观点的对比、相互补充和评估。在智慧教室中，师生可以在物联网、云计算等多种前沿技术和各种智能终端设备的支持下实现互动协作，促进合作学习，在共同学习的过程中发挥各自的认知特点，相互讨论交流。学生在紧密沟通与协调合作的过程中实现对知识的建构，学生在教学活动中处于主体位置，教学活动中的每个人都全程参与学习活动，从而提高学生的自主学习能力和团队合作能力。

师生互动是智慧教室中发生频率较高的教学行为。教师与学生的互动主要围绕课前任务完成情况、课中讨论情况、课后作业情况展开。学生可以随时与教师沟通，将自己的想法发送到屏幕上进行探讨。教学平台可以根据教师、学生的互动数据进行数据分析挖掘，从而满足学生教育的共性需求和个性化需求，促使学生有效学习的达成。

2.3 与翻转课堂相结合的教学模式

传统的课堂教学方法对于学生实践能力和综合素质培养不足，“课前学习 + 课堂探究”的翻转课堂教学模式，是培养学生实践能力和综合素质的有效途径 。翻转课堂没有统一的定义，它的实质是在技术的支持下，重新调整课堂内外的时间，从传统课堂的“先教后学”转变为“先学后教”。即学员用20%的时间通过教学视频及其他信息获取手段在教室外对所学内容进行了解，再用80%的时间依据自身对所学内容的了解情况与教师合作，在教室内进行有针对性的探讨和研究，最后，教师对学生的学习过程和结果进行评价。在翻转课堂学习过程中，教师和学生之间是一种平等协作式的互动模式，教师从单纯的知识灌输者转变为学生学习的引导者和指导者，根据学生课前反馈的情况拟定课堂学习目标及学习任务，教师以个别辅导、点评、提问等活动为主，学生则从知识的全盘接受者转变为知识传授的合作者，以讨论、解决、展示、分享等活动作为课堂活动的主要形式。

智慧教室的网络环境可以为翻转课堂提供基础的技术支持。方便快捷的线上模式，能够使学生迅速获取网络资源；专业设计的多功能互动教学平台或教学系统有利于教师和学生的现场互动，可以实现连接的各终端间的交互；智慧教室同时具有强大的数据分析和汇总功能，方便教学效果的实时反馈，能够详细记录学生在课堂教学中的状态、参与互动的次数等数据。通过专业的统计分析软件将这些数据进行汇总分析，教师可以及时了解学生的学习状况，根据发现的问题调整教学方案，为教学决策和教学评价提供参考，从而取得更好的教学效果。

2.4 沉浸式情境教学模式

沉浸式教学模式主要是利用虚拟现实技术和增强现实技术，模拟实际存在的人或物体并获得身临其境的感官体验。虚拟现实技术呈现的是一种完全虚拟的图像，而增强现实技术是一种基于现实环境的叠加数字图像，目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。目前，虚拟现实技术和增强现实技术已广泛地应用于各个领域，智慧教室可以通过技术设备把虚拟现实技术和增强现实技术完善的应用到课堂中，可根据课题研究的不同任务需要，构建不同的高仿真、高沉浸、高互动的虚实融合实训环境，为学生提供体验式、沉浸式的学习体验，使学生“身临其境”的完成实践实训课程。

学者刘勉、张际平通过分析虚拟现实与增强现实的特点及运用在智慧课堂教学中的可能性，结合通用模型ADDIE，构建起基于智慧教室环境的“虚拟现实+增强现实”教学设计模型。采用虚拟现实技术进行实践教学，在独立的虚拟现实体验区中布置可供虚拟现实教学的体验设备（比如可穿戴设备），帮助学员强化实践认知；采用增强现实技术实现理论教学，利用智慧教室多屏循环技术与学生端PAD联动的优势，促进学生的理论认知建构。最后，整合理论认知和实践认知获取程度，得出学习者对于本课程的综合认知获取情况。

智慧教室的出现和应用，也对高校教师的信息素养提出了更高的要求。很大一部分教师仅把智慧教室看成增加了智能技术的“多媒体教室”，没有形成新的、可在智慧学习环境下实施的教学模式。要区分智慧教室与传统教学环境的不同，接受相关技术培训，形成智慧教育新观念，才能更好地利用这种新型教室进行教学改革，让教师能够施展高成效的教学方法，让学习者能获得适宜的个性化学习服务。

智能学习环境催生了新的教学模式，也带来了学生学习模式的多样化,学生应及时更新学习理念，转变已有的学习模式，从被动学习转为主动学习，从机械学习转为探究发现学习，学习时间从课上延伸到课下，地点从教室内延伸到教室外，建立持续性的学习理念和学习模式。