教室里的“新面孔”

智慧教室依托人工智能技术及产品，通过提供数字化电子教材，有效提高教学效率、学生参与度和课后教研分析能力，完成教室环境与教学方式的双升级。

☆黑板

“同学，请把萝卜分别‘拉入’盐水和清水中，再对其进行称重，……”在云南省下关第一中学的一节生物课上，教师用智慧课堂系统随机邀请一位同学上台“做实验”。与以往的实验操作不同的是，这个植物细胞的吸水和失水实验是在黑板上用小程序模拟进行的。

图1 在黑板上“做实验”(图/开屏新闻客户端)

互动黑板采用电容触控技术，将传统的手写黑板与多媒体设备结合，可在手写板书与多媒体应用操作之间轻松切换，是实现师生互动的工具。将教师从讲台“解放”出来，不仅能优化授课模式，还能激发学生的学习热情，达到事半功倍的效果。

在华东理工大学的教室里，传统的黑板被两块触控一体机液晶屏组成的双屏媒体展示系统取代。该系统可在同一时间分别展示两种不同的内容，比如可同时展示PPT 内容前后页，还能让PPT 页面与视频相互联动，提高了课堂教学效果。

此外，纳米黑板、激光投影等被注入高科技的黑板，打破了课堂教学信息的“时空束缚”。教师无须花费过多的时间在板书上，而是需要提前准备大量与教学相关的优质素材，让课堂向学生与知识的交互转换。

☆照明

有时候，一闪一闪的并不是小星星，而是教室里那接触不良的日光灯。

如今，智能照明系统将无眩光、显指高、无频闪的护眼照明贯穿于课堂之中，可精准调控光照强度、光源色温等，实现健康、舒适、环保等多维度的综合平衡。

图2 与照明控制系统结合的自动升降窗帘（图/东南大学微信公众号）

照明控制系统还能根据场景将教室灯光调节成板书、投影、自习、考试、课间等模式，实现全方位无死角照明。再搭配自动升降窗帘，能有效改善学习环境的舒适度。

☆声控

试想一下，当同学们正沉浸在老师精彩的案例分析中，走道路过的同学一句忘我的吟唱打断了课堂的节奏，甚至引起哄堂大笑；当老师的嗓音状况欠佳时，关键知识点的讲解声在耳旁“若隐若现”；……这些困扰，吸音墙和拾扩音系统都能帮你解决。

为减少噪声对课堂的影响，东南大学在教室墙面上搭建了可吸音降噪的吸音板，为学生营造更安静的学习环境。西安理工大学的教室里还配备了拾扩音系统，它能将收集到的授课声音进行扩展，打造高品质的扩声课堂。

图3 木质吸音墙面（图/东南大学微信公众号）

图4 拾扩音系统（图/西安理工大学微信公众号）

☆行为管理

高中生平均每天8节课，约320分钟，坚持专注听课的时间有多长？全班同学的平均专注度是多少？课堂专注度与成绩有着怎样的关系？同学们每天在学校的学习状态如何？……这些疑问都能在智慧课堂行为管理系统中找到答案。

通过在教室里安装的一个组合摄像头，智慧课堂行为管理系统能捕捉学生的面部表情和动作，再进行大数据分析，最终计算出课堂实时考勤数据、课堂专注度偏离分析、课堂行为记录数据以及课堂表情数据，及时反馈学生的学习情况。

图5 智慧课堂行为管理系统记录的数据（图/杭州第十一中学官方网站）

该系统不仅可实现“无感点名”、课堂行为记录、课堂表情记录、专注度偏离分析，还可将学生的课堂行为和学习成绩进行对比分析，找出课堂关注度与学生成绩的关系。它将学生的课堂行为与教师的教学情况进行匹配，再用课堂行为数据指导教师的教学行为。

这套管理系统可改善教师在大班授课时管理凭感觉、不精准的情况，有效提高授课的针对性，促进学生在学习中和教师在教学中的反思，提高教学效果。

此外，集人脸识别、课表查询、公告发布等功能于一体的智能班牌，让你每一堂课都仪式感满满；符合人体工学设计的可移动桌椅使传统教学与小组讨论切换自如；可根据授课者的需求调整高度的一键式升降式讲桌，时刻将人文关怀传递；环境感知与监测平台联动空气质量监测仪与新风系统，可实现全天候智能控制教室内的微环境；……师生有了更好的教与学的体验。

图6 左为科技感十足的走廊，右为可移动课座椅（图/西南民族大学微信公众号）

你对实验室的印象是否还停留在用试管配制试剂、用显微镜看细胞、用手术刀解剖小青蛙？又或是老师将几种物质混合后，冒出一缕青烟……

在科技高度发达的今天，让我们走进高端实验室，探索“新花样”，掌握新技能。

实验室里的“新花样”

生物实验室

现代化的生物实验室配备众多先进的多媒体和高端实验仪器设备，如大容量全自动高压蒸汽灭菌锅、超净工作台、互动显微镜、PCR 仪等。

交互式光学显微镜也是现代化生物实验室的重要设备之一。它不仅能观察各种细胞的结构，观察细胞在不同环境以及不同时期的变化，还可让师生通过互动平板分享观察到的影像。

图7 北京师范大学附属中学朱正威教育研究室使用的交互式光学显微镜（图/《北京日报》）

有些学校还将生物实验室细分为微生物实验室和生物科创实验室。湖南师范大学附属中学的微生物实验室配备了超净工作台和高压蒸汽灭菌锅，在这里，学生可以真实地体验无菌操作，分离、培养自己制作发酵的果酒、果醋中的酵母菌和醋酸菌。

在生物科创实验室，学生可以提取DNA，使用PCR 仪扩增DNA 序列、分离蛋白质甚至鉴定蛋白质的分子量，从定性实验踏入定量实验的殿堂。

知识小贴士

全国首个海洋生物基因编辑科普实验室在山东省青岛第九中学正式落成并投入教学使用。平台采用获得2020 年诺贝尔化学奖的CRISPR基因编辑技术，引进了华大智造具有自主知识产权的基因测序仪，合作首创了生物育才课程，旨在帮助青少年有机会接触海洋生物基因编辑前沿技术，深入了解测序技术和生物信息学，通过兴趣导向解锁海洋生命奥秘。

化学实验室

你知道“大象牙膏”实验中蕴含着怎样的科学奥秘吗？点水成“冰”、鲜花变色的科学原理又是什么？……你的好奇心或许都能在化学实验室里得到满足。

在现代化的化学实验室里，你能看到琳琅满目的器材设备——晶莹剔透的玻璃仪器、酸碱度pH 计、晶体模型和导电率仪等。此外，还有各种光怪陆离的矿物晶体，从司空见惯的碳酸钙到鲜少接触的钠沸石等。

成都新世纪外国语学校的化学实验室还配备可移动、可360°旋转、可控制风速的悬挂式外向新风通风系统，覆盖了实验台的每个角落。教师还可对每个操控台上的水、电、气进行操控，保障学生实验过程中的安全。类似的化学实验室也出现在了安徽省淮北市第一中学、湖南师范大学附属中学等学校。

图8 安徽省淮北市第一中学新型实验室（图/淮北市教育局官方网站）

知识小贴士

都说“生化不分家”，生物、化学这两门学科在知识和技能上有很多相似、相通之处。一些学校设立的生化实验室配备数控恒温水浴锅和光照培养箱，有了这台设备，学生可利用化学试剂进行生物实验，比如探究酶的性质等。

物理实验室

在2022 年北京冬奥会期间，湖南师范大学附属中学的同学们收到了物理老师赠送的冰墩墩和雪容融玩偶，还有的同学收到了声控、光控、压力等传感器玩具。这些玩偶或玩具都是用该校物理实验室中的激光切割机和3D 打印机制作而成的。而这些还只是现代化物理实验功能的一部分。

图9 湖南师范大学附属中学物理实验中的部分实验器材（图/《潇湘晨报》）

现代化物理实验室还可细分为趣味物理实验室和物理数字化实验室。在趣味物理实验室，学生可开展浮沉子、简易电动机、光学隧道、牛顿摆、希罗喷泉和水火箭等趣味实验。物理数字化实验室配备光电门、位移传感器、电流传感器、电压传感器等数字化仪器，开设了探究加速度与力、质量的关系、探究平抛运动、探究向心力影响因素等分组实验，学生可利用数字化仪器更快、更准确地测量相关物理量。

你的教室里还出现了哪些高科技？欢迎分享给我们。