高校智慧教室建设现状及其在医学教学中的应用

杨子豪，张兆南，葛 煦

(空军军医大学教研保障中心，陕西 西安 710032)

随着互联网、物联网、大数据等新兴信息技术的发展，技术与教学的融合也更为深入，高校教室功能的发展突飞猛进，逐步从传统的多媒体教室功能走向智慧教室。2012年教育部颁发的《教育信息化十年发展规划》以及2018年发布的《智慧校园总体框架》(GB/T36342-2018)中，均明确提出信息技术要与教学相融合，建设智能化教学环境。结合相关文件的颁发和信息技术的不断完善，智慧教室也开始快速发展，随着对智慧教室的普遍关注，有关智慧教室的研究也日趋增多，并逐步完善,各类适应智慧教室的教学方法也应运而生，如翻转课堂、混合学习、线上线下融合同步教学,从内部为智慧教室的落地提供了有利支撑。本研究拟通过阅读相关文献，对高校智慧教室建设现状及其在医学教学中的应用进行总结，并就智慧教室发展中存在的问题提出相应的建议。

1 高校智慧教室的建设现状

1.1 智慧教室的概念

智慧教室的概念最早由RESCIGNO[1]于1998年提出，他在关于教学的研究中将借助电子计算机构建起来的促进学生学习知识的智慧学习空间称为“Smart Classroom”，也就是现在所说的智慧教室，也称未来教室。国外对于智慧教室的定义，早期更偏向于通过智慧教室的硬件设施或其所应用技术方法的不同来界定，随着智慧教室相关技术的成熟，研究的方向也更多侧重于智慧教室的教学手段，但至今尚未形成统一的结论。

我国学者也对智慧教室的概念进行了论述和总结，陈卫东等[2]认为智慧教室是利用智能空间的技术，实现人机互动的“增强型课堂”。高文泽[3]、刘青松[4]根据智慧教室不同的配置水平，将其划分为高端形态智慧教室和简易型智慧教室两个层次。黄荣怀等[5]对智慧教室作出如下定义：“智慧教室是具有情感感知和环境管理功能的新型教室，通过优化教学内容的呈现方式和教学资源的获取手段，帮助教师更好地开展教学活动以及提高学生的学习效果。”

北京市高等教育学会2021年对国内外已有的研究进行了统合，对智慧教室作出如下定义：智慧教室是基于物联网、云计算、大数据以及泛在网络等信息技术，能全面感知物理环境，识别学习者个性化特征和学习情境，提供无缝互通的网络通信，具备环境管理功能，有效支持多样化教学活动的开展及教学过程分析、评价、智能决策的智能化教学空间。

综上所述，本文认为智慧教室是对智慧学习环境的物化，是传统多媒体和网络教室的高端形态，借助人工智能、人机交互以及云计算等技术构建起来的新型教室，整合了线下物理和线上数字空间，通过各类智能装备辅助教学内容的呈现、便利学习资源的获取、促进课堂交互的开展，实现情境感知和环境管理功能的新型教室。

1.2 智慧教室的建设标准

自2012年起，国内高校陆续开启了智慧教室建设项目。据相关数据显示，国内重点高校基本都完成了智慧教室的建设，其中国内39所“985工程”高校已全部建成智慧教室，94%的“211工程”高校也完成了智慧教室的建设。刘宸等[6]统计了西安交通大学的智慧教室建设情况，截至2017年西安交通大学已经拥有近400间不同类型的智慧教室。

智慧教室是智慧校园的重要部分，智慧校园的相关标准也给智慧教室的建设提供了很多参考。很多国家都推行了本国的智慧校园建设标准，其中英国、印度、马来西亚等国家的相关研究成果颇丰，如马来西亚教育部“智慧学校计划”中出台的《马来西亚智慧学校资格标准》和英国的《BECTA智慧学校自查框架》都是较为成熟的智慧校园建设标准。我国也于2018年出台了智慧校园建设的相关标准，其中《智慧校园总体框架》(GB/T 36342-2018)从管理、教学、培训、建设等多个角度，较为全面地规范了智慧校园的建设标准，也为智慧教室建设提供了参考。

国外早期对于智慧教室的建设标准大多从设备配备即硬件环境入手，RESCIGNO[1]于1980年建立了最早的智慧教室模型，他在传统教室的基础上，嵌入个人电脑、交互式光盘视频节目、闭路电视、VHS程序、本地区域网络和电话调制解调器，这也成为早期智慧教室建设参考的一个主要标准。MOLNAR[7]根据学习空间设计原则，提出标准智慧教室建设应能达到以下效果：在所提供功能方面具有移动性、家庭氛围感、良好学习环境、最新多媒体教学工具等特征；在环境方面具有灵活的空间布局、动态课桌椅组合、丰富的色彩变化、多显示屏空间等特点。2009年CHRISTINE等[8]联合美国国家教育技术董事协会和美国Title董事协会撰写了《学校技术工具资源指南》(AResourceGuideIdentifyingTechnologyToolsforSchools)，这也成为智慧教室最早的正式标准之一。2010年美国制订了《洛杉矶社区学院学区视音频智慧教室信息技术标准》(LACCDAVSmartClassroomInformationTechnologyStandards)，对智慧教室的建设标准进行细化，是最早由公立单位制定的智慧教室建设标准。在有了明确的智慧教室建立标准后，各国也涌现出一批较为成功的案例，如苹果公司的明日教室、麦吉尔大学的智能教室以及斯坦福大学的IROOM等优质智慧教室。

国内早期的标准大多从智慧教室能够达到而传统多媒体教室不能达到的某些效果着手。黄荣怀等[9]认为标准的智慧教室应达到内容呈现(Showing)、环境管理(Manageable)、资源获取 (Accessible)、即时互动(Real-time Interactive)、情景感知(Testing)五项要求，即SMART模型理论。2021年，北京市高等教育学会参照《智慧校园总体框架》(GB/T 36342-2018)、《多媒体教学环境设计要求》(GB/T 36447-2018)、《学校课桌椅功能尺寸及技术要求》(B/T 3976-2014)等规范性文件，制定了高等学校智慧教室建设的总体框架的团体标准——《高等学校智慧教室建设技术要求》(T/BAHE-202001)。该标准提出智慧教室的建设应秉承“统筹、集约、绿色、发展、开放、共享、安全”的原则，根据实际情况按需建设，对于高等院校智慧教室的总体框架应包括：基础设施、数据服务、支撑平台、业务应用、应用终端、技术规范与保障体系、网络和信息安全体系。

2 智慧教室的教学模式

随着智慧教室的研究逐渐成熟，其研究方向也向开发智慧教室的教学模式发展。越来越多适合智慧教室的高效率教学模式被提出并不断完善，其中混合式教学和翻转课堂被探讨得最多。

2.1 混合式教学

混合式教学是指将线上和线下教学相融合，结合在线教学和传统授课两者的优势，通过信息技术构建资源交流共享平台，打破时间和空间的限制，充分发挥学生的主观能动性，由浅入深地开展学习，在实现共同学习基础上的个性化学习。

国外对混合式教学的研究起步较早，主要从技术环境、教学活动以及教学阶段设计三个角度探索混合式教学的教学模式。DRISCOLL[10]认为混合式教学是通过融合各类数字技术，在线下教学的基础上运用各种形势的教学技术，采用多种教学方式，用具体的技术落实具体的工作任务，以此促进学生获得良好的学习效果。HUGHES[11]给大学生设计了一系列混合式学习课程，结果发现成绩标准分数在班级后20.0%的学生在混合式学习中获得了显著的正向促进作用，极大提高了他们的学习效率和学习效果。KAVITHA等[12]对混合式教学效果影响因素进行分析，认为良好的教室环境、高质量内容丰富的课程、简单易用的学习工具以及学生对待混合式教学的心态、接受程度及其本身的能力，均能提高混合式教学的实施效果。JENNIFER[13]认为混合式教学是为了达到最佳的学习效果，将一个完整的学习过程分解成不同的模块，然后选择最适合该模块的教学呈现方式，以此达到高质量的教学效果。

国内对智慧教室教学模式的探索也是从混合式教学开始的，何克抗[14]认为混合式教学有机整合了线上教学与面对面教学，黎加厚[15]认为混合式教学将教学内容、模式、方法、技术、媒体、策略等要素进行组合，既发挥教师的主导作用，又充分体现学生的主体性。

2.2 翻转课堂教学

翻转课堂是指打破传统的学生课上学习、课下作业的一种教学模式，其主要学习形式为学生课下学习，课上巩固，具体表现为学生携带自己的设备，课上集中讨论、交流、合作解决问题。

翻转课堂理念最早可以追溯到19世纪早期的西点军校，通过课前学生阅读教师发放的资料，课上开展批判性思考和小组间协作解决问题的方式提升学习效果。这种新教学形式已经初具翻转课堂的基本理念。之后，LAGE等[16]在美国迈阿密大学首次提出了“颠倒课堂”的新教学模式，目的是为了应对不同学习风格的学习者，具体做法是将传统教学课堂上教师讲授的内容移到课下，让学生通过观看视频等方式自主学习，而把传统教学中学生课下需要完成的内容移到课上，在老师的指导或同伴的协助下共同完成。综上所述，翻转课堂是对传统教学的一种翻转，是对传统教学中知识传授和知识内化两个阶段的颠倒。

3 智慧教室在医学教学上的应用

在实际应用中，智慧教室常出现被大班教学侵占的现象，导致智慧教室资源的浪费。任文轩等[17]认为智慧教室并非适合一切科目的教学模式，需要对智慧教室进行合理排课。黄蓉[18]对比了不同学科下教师使用智慧教室教学的行为差异，结果显示文科、人文社科等学科的教师行为和学生反馈时间要显著高于理工学科，研究认为不同学科的特色和教师教学风格导致智慧教室的教学效果产生差异。

3.1 医学教学特点及其对智慧教学的需求

吕兆丰[19]梳理了目前医学教育所面临的重大挑战，认为医学学科融合了科学和人文的属性，除了需要记忆大量的理论知识，更强调形象思维和能力培养，具有鲜明的行业特征。张兆金等[20]认为医学学科的内容综合性较强，知识总量多且繁杂，医学教育方面需要较强的实践操作性。

王丹[21]就医科大学本科课程进行分析，和其他课程相比，医学教学不但要求学生掌握大量的理论知识，更要求学生能够在实践中掌握。长时间的知识灌输，必然会使学生失去学习兴趣，所以需要在课堂中进行互动交流，提高学生的学习兴趣。同时，医学课程内容具有综合性高、逻辑性强的特点，学生不但要记忆掌握所学的知识，还要能够在实际场景中灵活运用，而智慧教室的出现满足了医学生对实践操作、主动探索、知识识记等实际需求。

3.2 智慧教室教学模式在医学教学中的应用

智慧教室实现了医学教学课内无线投屏和多屏互动，学生可使用移动端进行线上互动和答疑，还可以通过教学实训以及虚拟仿真等教学系统与实验设备进行交互，从而替代真实的操作，实现了教学互动形式的创新。

SEVINDK[22]以健康学院学员为研究对象，认为智慧教室为医学生提供了绝佳的学习环境，对学生学业成绩有正向作用。DATTA等[23]对比了医学生在讲座式和智慧教室教学模式下的交互效果，结果显示智慧教室组有51个参与事件，而常规组仅有25个，且智慧教室组交互教学的测试分数要高出8%～10%，差异有显著统计学意义(P<0.001)，在8～12周之后结果更显著，高出15%～18%。

赵尔扬等[24]对比了口腔基础医学教学“互动式”智慧教学法和传统教学法，认为智慧教室的“互动式”教学法解决了口腔基础教学中抽象、微观、理论性强、晦涩难懂、易混淆的形态学教学难题。陈瑞平[25]于2022年对护理学采用翻转课堂教学进行了探索，发现翻转课堂可以帮助学生进行个性化学习，有效提升学生的护理学习与培训体验。杜萍[26]将线上线下教学模式应用到医学伦理学教学中，发现课堂讲授中更多地运用案例分析和角色假设的方法，再配合线上丰富的案例资源，以及可以实时讨论、辩论的共同学习体，能够显著提升自我学习效果。

不难看出，智慧教室的出现为医学教育的互动提供了更多的形式，为医学高校教学质量的提升提供了新的方法手段。

4 高校智慧教室建设与管理中存在的问题

当前国内智慧教室的发展整体向好，但仍然存在不足，如没有发挥学生的主观能动性，还是采用传统“老师教学生学”的灌输式教学模式，以及智慧教室的功能尚未充分发挥等问题。

吕延祥[27]认为临床医学院智慧教室虽然提供的功能类型多样、内容众多，但是仍然存在很多弊端：其一，过度强调技术的重要性，忽视了人的主体价值；其二，教学平台与学科关联性较差，尚未根据特定学科要求进行针对性的定位；其三，尚未考虑学生的实际需求，教学平台与学生匹配度较低，学生的参与感不强，实践能力不足。

在物理环境方面，GUNTHA等[28]对智慧教室的系统通信进行了分析，对智慧教室环境下教学过程中可能出现的问题进行了整理和罗列，包括“无法听到和看到远程参与者”等状况，并将这些问题可能产生的原因分为两大类(人类、设备)共32个错误原因。同时他还在研究中对控制中心的特点进行了阐述，并基于这些特点提出了在智慧教室使用中出现音频问题的相应解决方法。

王欣然等[29]以南京工业大学师生为研究对象，从教学氛围、教学过程、教学结果3个维度分别对智慧教室的使用情况进行了调研，研究表明师生对智慧教室模型的使用意向很高，在师生关系和课堂氛围上也得到很好的效果，但在加强学生深度学习方面存在一定的缺陷。问卷调查的结果显示，从教师层面来看，70.0%的教师认为智慧教室的教学可以拉近师生之间的关系，提高学生对课程的兴趣程度，20.0%的教师认为智慧教室的教学可以提高学生的作业质量和学习成绩，10.0%的教师认为智慧教学不能达到深度学习的效果；从学生层面来看，70.1%的学生相对于传统教学模式，更倾向于智慧教室的教学模式，认为智慧教室的教学模式可以活跃课堂氛围，亲近师生间关系，但也有近30.0%的学生表现出对智慧教室教学模型不关心或不喜欢，且在教学效果方面，超过半数的学生认为有所欠缺。

王建等[30]认为以下问题可能导致智慧教室使用效果不理想：第一，智慧教室规模小且数量少，学生们感到拥挤，进而影响了上课效果。第二，教师操作智慧教室设备不熟练。第三，教室设备设置不合理。如智慧教室四周都有屏幕但必要性不高，而且用于授课的主屏幕太小。第四，智慧教室理念认知程度不深，部分师生潜意识存在抵触心理，拒绝正确使用智慧教室。第五，师生对智慧教室使用情况的评价与反馈存在障碍。

任文轩等[17]认为智慧教室并非适合一切科目的教学模式。在智慧教室课程安排上应当有所区分，根据课程的实际需求，优先安排对教室功能要求较高、有讨论合作需求的课程，以解决智慧教室资源有限的问题。

林鑫磊[31]认为建设者、管理者、使用者3类人员关于智慧教室的需求不统一。建设者主要从经济利益的角度出发，为谋求最大的经济收入，往往脱离实际需求，为智慧教室配备各种功能，在实际教学中不但会造成冗余，还会影响教师的正常教学；管理者主要从可视化、便于管理的角度出发，以设备维修为例，需要教师扫描二维码填写相应的信息才能完成报修，虽然实现了报修数据的可视化、可留存，但此类工作也额外增加了教师的工作量；实际使用者的需求主要从教学效果出发，希望通过尽可能少的操作来达到便捷高效传播知识的效果。所以，在智慧教室的建设中急需解决三者需求不统一的痛点。

沈萍萍等[32]对高校智慧教室的用途进行分析，认为智慧教室的后勤管理应达到以下标准：教学环境安全舒适、教学设备维护方便、日常考勤简单易查、教学互动效果良好等。

5 对高校智慧教室建设的建议

为规范高校智慧教室建设，提高智慧教室的教学效能，满足师生的需求，本文整合相关文献，提出如下几点建议。

5.1 细化高校(医学高校)智慧教室建设标准

国内高校大多已经建设或正在建设智慧教室，但建设中所参照的标准不尽相同，导致在实际应用中智慧教室常出现资源浪费或功能不足等现象。我们认为，根据智慧教室面对的不同场景，可以将智慧教室分为大班秧苗式、中班讨论式和小班精品式3种不同的模式。建设大班秧苗式的智慧教室只需在原有基础上加上电子白板、录播点播等扩展功能即可，既能提升教学效果，又能最大程度节约智慧教室的建设成本；而中班讨论式和小班精品式则是在大班秧苗式的基础上增加更多功能性软硬设施，如增设独立的学生端应答设备等，以达到相应的教学效果。尤其是以医学专业为主的高校，不同专业科目的差异较大，更应区分建立不同标准的智慧教室模型。

5.2 完善培训内容，提高师生对智慧教室的认识

应注重认知培训。现在对于智慧教室的培训，往往着重于教师对智慧教室使用技能的培训，而忽略了认知层面的培训，导致教师缺乏积极性，不愿意使用智慧教室。注重学生培训。学生对智慧教室的教学模式缺乏了解，没有课前预习的意识，课堂依旧依赖教师的主导，无法充分发挥自身的主观能动性，导致课上无法讨论和互动，教学效果差。对于医学类的学员，更需要培养他们的实践和操作能力，充分发挥学生的自主探索能力。所以培训应当兼顾教师与学生、技能与认知两个方面，塑造教师会教、学生会学、教师愿教、学生想学的局面。

5.3 探索合理化的管理方式

人员管理上，强化管理人员的责任，重新定位管理角色，提升服务质量；教室维护上，畅通师生的反馈渠道，及时收集反馈数据，发现、整改问题；课程安排上，以有需求、要讨论、多合作的课程为核心，让有需要的班级、课程、师生优先使用。

5.4 要打通使用者、管理者、建设者三方沟通渠道

想要智慧教室良性向好发展，就需要改变以往建设者先建、使用者再用、管理者最后保障的顺序。管理保障单位需要发挥主观能动性，成为教师和承建商之间的桥梁，充分收集教师的意见，再根据单位的实际需要向建设方提出构建要求，并实时接受师生的意见，及时联系承建商对设备进行相应的调整和升级。同时整合智慧教室软硬件系统，真正发挥智慧教室的教学效能。