基于课堂教学改革为导向的高校智慧教室建设探析——以东华理工大学为例

缪玉周， 周书民， 高金贺， 李 鹏， 冯莲花

(东华理工大学 教务处，江西 南昌 330013)

在2019年全国教育工作会议上，教育部原部长陈宝生指出：“要发挥课堂的主渠道作用，打造高效课堂。”[1]深化人才培养模式改革，提高教育教学质量，培养学生的创新精神和实践能力都离不开课堂教学。《教育信息化2.0行动计划》指出：以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下的教育模式变革和生态重构[2]。因此，将先进的技术与教室建设深度融合从而打造利于学生主动学习和个性化学习的智慧教室，是提升深化课堂教学改革的必然选择。

1 智慧教室现状

1.1 智慧教室概念

智慧教学环境是信息时代发展到一定程度的产物，它是进行教与学活动的场所。基于多元视角的理论基础，将智慧教学环境融入先进的信息技术，由单一物理环境扩展到虚拟网络环境，可为师生提供丰富的学习资源，实现提高教学全过程效果的目标。智慧教室是智慧教学环境的具体体现。智慧教室概念最早为Rescigno在1988年提出的“Smart-Classroom”。智慧教室是体现智慧教育的实体空间，是在传统教室基础上更新换代的最新形态。智慧教室运用了现代化手段，整合了信息技术和空间环境，并融入了新教学方式，可以提高教师的课堂教学效率和学生的学习能力。

1.2 智慧教室建设现状

目前，在教育管理部门和各高校的推动下，我国高校智慧教室的建设在数量、类型、环境、设计等方面已经取得一定成效。例如，四川大学2014年开始建设智慧教学环境示范区，截至2019年10月，四川大学已经建设完成了500余间多类型智慧教室[3]；厦门大学在分批次建成百余间智慧教室的基础上，不断总结建设经验、改变管理与运行的不足[4]；西安交通大学从实用性、先进性、可靠性、扩展性等建设原则出发，已经建成394间类型多样的智慧教室[5]；华中师范大学采用将物理、资源、交互空间相互融合的智慧教室建设模式，目前已建成60余间智慧教室[6]；中国矿业大学从室内空间设计和软硬件环境设计两个方面，设计和建成了多间智慧教室[7]。

1.3 智慧教室特征

1.3.1 智慧教室空间特征

智慧教室的室内空间摆脱了传统物理条件的限制，改变了以讲为主的传统教室空间设计,并通过信息技术与各类应用、数据整合，实现多屏演示、远程协作，满足了师生之间、生生之间以及人与设备之间高效便捷的互动。智慧教室可以灵活组织课堂形式，支持不同类型的教学模式。智慧教室根据师生生理和心理内在特点和规律，在硬件上如吊顶、灯光、墙面、地板、窗帘等尽可能做到舒适协调。智慧教室把传统教室的固定桌椅改成可拼接、可自由移动且符合人体工程学的活动桌椅，配置可移动、可升降的讲台，以满足不同身高教师的需求，十分有利于课堂互动教学。此外，为方便师生便捷获取教学资源，智慧教室做到有线网络和无线网络全覆盖，快捷的网络条件搭配教学软件，可以完整记录教学全过程并可以同步产生优质课堂教学网络资源。

1.3.2 智慧教室教学特征

在传统课堂中，学生学习情况和教学决策更多依赖教师个人经验。智慧教室可以通过学生的行为和各类教学数据统计分析，从而更直观、全面了解学生的学习情况，便于及时调整教学方法。在传统的教学模式中，课堂教学内容主要依靠教师提前备课，存在无法及时有效地根据课堂上学生的学习情况进行科学调整的弊端。但教师利用智慧教室的设备可以根据教学数据的分析结果，优化备课内容和课堂教学内容。此外，教师利用智慧教室具有的现代化数据分析功能，能够对数据进行分析和挖掘，发现学生感兴趣的内容和学习需求，进而运用教学平台进行互动式教学，让教学变得更加高效。总之，智慧教室不仅支持传统讲授式教学，还支持混合式教学、翻转课堂、跨校区实时互动课堂等新型教学模式，基于智慧教室的教学活动可以贯穿课前、课中、课后全过程。

1.3.3 智慧教室管理特征

智慧教室管控系统不仅可以实现对单间智慧教室的设备、软件、空调、灯光等进行智能管理和运行维护，还可以管控整栋教学楼所有智慧教室。智慧教室管理工作人员可以通过管控系统完成合理调配教室、教学平台统一升级、教学现场监控、考场巡视、线上教学督导等日常管理。例如，一方面通过采集、分析智慧教室教学平台以及教学行为等相关大数据，管理者可以准确掌握师生教与学的情况，从而达到智能教学过程分析与诊断的效果；另一方面通过分析智慧教室管控系统中的数据，管理者可以获取智慧教室利用率、教学设备的使用率以及设备故障率等情况，进而为其提供评价参考和决策依据。

2 智慧教室建设案例

2.1 建设思路

在智慧校园总体规划的基础上，智慧教室建设思路主要遵循顶层规划、分步实施的原则，将智慧教室建设分为两个系统和一个中心，即智慧管理系统、智慧教学系统和教学管理指挥展示中心。智慧教室利用物联网、云计算、移动互联、大数据等技术，构建出舒适、智能、支持多种教学模式、留存所有教学数据、可以持续改进的智慧教学环境，实现智慧管理与智慧决策。智慧管理主要体现在对教室相关设备、系统进行统一智能管理和运行维护。智慧决策就是将管理、教学过程中积累的数据进行收集、清理、建模分析，深入发现教学过程中的各种有效数据，为领导层的决策提供实际依据。

通过智慧教室推动课堂教学改革是东华理工大学智慧教室建设思路的核心，具体表现为：以教学环境设计和空间环境设计两个方面为主导，其中教学环境设计由改革授课方式和留存教学资源两部分构成，空间环境设计由教室内部空间和教学楼公共空间组成，建设思路如图1所示。

2.1.1 教学环境设计

教学环境设计包含改革授课方式和留存教学资源两个方面。首先，在教学环境设计方面，通过智慧教室的使用能够改变教师授课方式，实现课堂教学模式的变革。其次，在留存教学资源方面，建立起智慧教学平台能够留存教师授课记录，并将其作为课程资源。这些资源一方面有利于教师总结讲课时的不足，改进教学方法；另一方面，有助于学校管理者考察教师讲课质量并为后续决策提供数据支撑；最重要的是，学校可以通过智慧教室里留下的讲课资源筛选出优质课程，建立起自己的教学资源数据库。

2.1.2 空间环境设计

空间环境设计包括教室内空间环境设计和教学楼公共空间环境设计两部分。教室内空间环境设计包含可移动组合式的桌椅、交互式电子白板、玻璃白板、多块电子显示屏、扩音设备等。教学楼公共空间环境设计主要由智慧班牌系统、交互式走廊、开放式研讨场所等部分组成。基于内外两个空间的打造，教师和学生不仅可以在智慧教室中完成互动式教学和学习，还可以在教学楼公共区域随时随地探讨、交流，真正实现师生走入教学楼时已处于智慧教育环境中。

2.2 建设案例

自2016年开始，东华理工大学一直致力于优化教学环境来推动课堂教学改革。截至目前，东华理工大学已完成智慧教学环境建设，主要包括36间多类型的智慧教室、互动式走廊、教学楼内开放式研讨场所等，实现了课堂教学与信息技术的深度融合，为课堂教学改革提供了环境支撑。

2.2.1 互动型智慧教室

互动型智慧教室除了配备可移动、可拼接、多类型符合人体工程学活动的桌椅，还配有人机交互式显示设备和互动系统。教师可以根据不同类型的教学需要，自由组合桌椅，从而满足师生互动、生生互动以及教学资源互动的需要。

2.2.2 研讨型智慧教室

研讨型智慧教室注重教学研讨，从教学系统、硬件设备、桌椅布局等方面来支持教学模式的不同需求，利用多显示屏组成的视觉展示系统向教室内各学习小组同步显示教师授课界面。研讨型智慧教室通过与翻转课堂教学软件配合，可开展翻转课堂教学、PBL教学、小组讨论教学等多种模式教学。

2.2.3 录播型智慧教室

录播型智慧教室是在其他类型智慧教室的基础上，在教室前后墙壁增加了可自动捕捉画面的摄像头。教师只需要在主控台点击“录制”按钮，即可轻松完成课程录制，全程无须其他操作，录制完成后，外接存储设备即可将录制视频导出。与传统录课方式相比，整个流程便捷高效且大幅降低了录制成本。随着线上教学的需求日益增长和逐渐普及，录播型智慧教室必将发挥越来越重要的作用。

2.2.4 公共空间环境

公共空间环境的建设主要体现在：有效利用教学楼内公共空间，如在教学楼的过道、大厅等区域配备白板、桌椅、无线网络、触摸一体机；将公共空间打造成书吧、小型研讨室等场所，可以打破时间和空间的限制，创造出温馨、人性化的互动交流学习空间，让师生在教学楼公共空间也可以随时随地交流与分享。

2.2.5 后台管理中心

智慧教室后台管理中心，一方面可以无缝对接学校的教室视频监控系统，实现远程巡课、听课等功能；另一方面，后台管理中心的大屏幕可以实时显示教师讲课后产生的教学大数据。这些大数据在促进教师课堂教学质量提高的同时，也为管理者提供了决策依据。

3 高校智慧教室的应用展望

智慧教室作为教室的最新形态，其优势是明显的，但在发展历程中不可避免地会存在一些问题。因此，如何引导教师充分使用智慧教室、如何让智慧教室管理者更好管理智慧教室以及如何利用智慧教室助力教师课堂教学转型从而推动课堂教学改革，是高校建设智慧教室需要思考的问题。

3.1 优化智慧教室使用体验

操作简单、设备稳定、系统成熟以及体验友好是教师是否愿意持续使用智慧教室的基础，也是智慧教学环境发挥价值的必要条件。一方面，高校应在充分总结国内外智慧教室建设经验的基础上，调研高校一线教师教学需求，有针对性地升级硬件设备和优化平台系统，以不断提升智慧教室的可操作性、便捷性和稳定性。另一方面，高校应简化智慧教室开关机流程，持续优化软硬件的融合程度，如学习通、雨课堂等平台软件与智慧教室的融合以及基于智慧教室与慕课、翻转课堂的完善优化[8]。此外，高校在智慧教室大面积投入使用后，可以委派专业技术人员在校进行智慧教室的运行和维护，以方便及时解决教师在使用智慧教室过程中出现的各类问题；同时，建立教师反馈使用问题的专门渠道，以便逐渐改进对智慧教室的升级与管理。

3.2 提升教师教学转型能力

目前，个别高校教师存在教学理念陈旧、课堂教学活动设计落后等问题。充分发挥智慧教室的价值是提升教师教学转型能力的有效手段。因此，高校仅仅培训教师如何使用智慧教室是远远不够的，还应培训教师在智慧教学环境下课堂教学如何转型、课堂教学活动如何设计、课堂教学过程如何组织、互动式教学如何开展等，以引导教师树立“以学生为中心”的教学理念，掌握混合式教学技巧，提升智慧教学能力[9]。另外，高校教务处应该积极举办基于智慧教室的不同学科的优秀教学案例分享活动，这样不仅可以提升教师运用智慧教室进行课堂教学转型的能力，还可以为不同学科教师基于智慧教室开展课堂教学改革提供参考。

3.3 积极推进课堂教学改革

当前，国内高校普遍存在“重科研、轻教学”的问题，造成这一现象的原因，除了教师教学质量考核本身难以量化以外，这与当前高校对教师的考核和评价机制有关。比如，唯论文是从，教师职称评定、岗位聘任等都离不开论文这杆秤。因此，高校在教师职称晋升和绩效奖励中应该向教学倾斜，转变教师考核机制和评价方式，从而提高教师主动参与课堂教学改革的积极性。同时，高校在建设智慧教室的同时，还应引导教师在教学上多花时间与精力，持续推进课堂教学改革[10]。