我國智慧教室的現狀及發展*

李康康 趙鑫碩 陳 琳

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我國智慧教室的現狀及發展*

李康康 趙鑫碩 陳 琳[通訊作者]

（江蘇師范大學江蘇省教育信息化工程技術研究中心，江蘇徐州 221116）

智慧教室是智慧教育發展的基礎，是“互聯網+”教室的新形式。為整體把握我國智慧教室的現狀，文章從智慧教室的人群定位、應用技術、教室特征、設計理念以及配套的教學模式等方面分析了智慧教室的現狀，提出了智慧教室的戰略轉移、縱深發展等策略，并展望了下一代智慧教室——智慧研創室的發展，以期為我國創新型人才的培養和智慧教育的發展提供借鑒。

智慧教育；智慧教室；互聯網+教室；智慧研創室

2015年舉辦的中國國際智慧教育展覽會及全國教育信息化應用展覽，展示了高校和公司的一系列教育信息化最新研發成果（包含校園信息化平臺和系統、智慧校園解決方案、教學小工具以及智慧教室等），為我國教育信息化的發展提供了展示、交流、合作的平臺；而智慧教室的解決方案，更是吸引了大量參會者的駐足與體驗。腦科學、人體工程學、學習分析學的不斷發展，加上時代對教室重構的訴求，使得智慧教室的研究與應用成為了智慧教育研究的重要方向之一。智慧教室作為一種典型的智慧學習環境，是學校信息化發展到一定階段的內在訴求，是當今智慧學習時代的必然選擇[1]。智慧教室是指為教學活動提供智慧應用服務的教室空間及其軟硬件裝備的總和，它是在物聯網、云計算、大數據等新興信息技術推動下的教室信息化建設的新形態[2]。目前，我國智慧教室的研究正處于初級階段。本研究將從智慧教室的人群定位、應用技術、教室特征、設計理念以及配套的教學模式等方面，深入分析我國智慧教室的發展現狀，探討其不足之處，并就智慧教室的優化提出建議。

一 研究設計

本研究以CNKI中“智慧教室”、“智慧課堂”、“未來教室”、“未來課堂”、“智慧學習環境”為關鍵詞，檢索時間設為2008年1月1日～2016年4月30日，選取在教育技術業內較有影響力的期刊（如《電化教育研究》、《中國電化教育》、《現代教育技術》、《開放教育研究》、《遠程教育雜志》、《中小學信息技術教育》、《中國信息技術教育》等）上發表的論文、在2015年中國國際智慧教育展覽會和全國教育信息化應用展覽中收集的相關智慧教室資料為研究依據，最終篩選出95篇論文、20本智慧教室宣傳冊和17份從互聯網篩選出的有代表性的智慧教室解決方案作為研究的基本資料。在通讀所有資料的基礎上，本研究將涉及智慧教室的適用人群、應用技術、教室特征、設計原則以及相應教學模式的關鍵詞進行分類統計，統計工具為Excel 2010，最終以圖表的形式展現目前我國智慧教室研究的共性和異性，并分析其不足。

二 統計結果與分析

1 人群定位分析

2015年中國國際智慧教育展覽會、全國教育信息化應用展覽以及從互聯網篩選出的智慧教室解決方案所面向的客戶群體主要是中小學。目前參與研究智慧教室的高校較少，但高校智慧教室的人群定位范圍較廣。而智慧教室解決方案主要面向中小學，原因在于：①目前我國每個班級的中小學生人數相對較多，對于新環境的渴求尤其濃烈；②目前我國中小學還是以成績為導向，而信息技術能充分利用名校和名師的教學資源提高學生的學習成績，這也推動了智慧教室在中小學的應用；③中小學知識相對簡單，便于軟件研發人員進行開發，產品也容易推廣和應用。因此，我國智慧教室更多地是針對中小學，而缺乏對本科生、研究生群體的關注。

2 應用技術分析

智慧教室應用技術統計如圖1所示，可以看出：在軟件技術方面，物聯網、云計算、多屏顯示技術、學習分析等在智慧教室中應用廣泛。當前，我國數字化教育面臨信息系統維護、數據與資源共享、科學管理與決策、技術與教學深層次整合等方面的諸多瓶頸，而物聯網、大數據、云計算等技術的發展為我國數字化教育的轉型升級提供了重要機遇。泛在學習環境的構建，為泛在學習的成功實施提供基礎和保障[3]。在智能環境控制技術方面，智慧教室就是更多地基于泛在化環境，從光、溫度、色彩和濕度的角度保證環境的舒適。技術的發展為記錄和分析學生的行為提供了數據的保證，但同時也需注意不要過多地糾結于技術和設備的提升，而忽略了教師的使用能力和學校的承受能力。為防止濫用智慧教室技術，胡衛星等[4]提出智能教室構建應以實際教學需求的滿足為出發點，結合設備資源的性價比、使用難易程度、師生教與學策略、應用范圍等多種因素綜合考慮。

圖1 智慧教室應用技術統計

3 教室特征分析

智慧教室特征統計如圖2所示。智慧教室具有互動性、方便性、感知性、安全性、清晰性、開放性、生態性以及先進性等特征：互動性是指人與人、人與技術、人與環境、人與資源、技術與技術等維度的互動[5]；方便性是指技術的使用門檻低，便于教師的使用和管理人員的維護；感知性是從物理環境和虛擬環境兩個方面進行感知，如要求硬件設備能感知室內溫度、亮度、濕度以及空氣質量的變化，甚至能感知學習者的坐姿調整、身體狀態以及聽課狀態，以及時做出智能化的調整，虛擬環境則通過記錄學生的網絡行為痕跡，來分析學習者的學習狀態和情感變化；安全性主要指智慧教室的保護措施和網絡環境的安全措施，要求不能對學生的身體健康造成危害，需凈化網絡環境，保護學生的隱私；清晰性是指在內容呈現方面利于視覺和聽力接收，能有效地排除環境干擾，降低認知負荷；開放性是指基礎軟硬件設備相關接口符合國際標準和工業標準，允許不同系統平臺與智慧教室互聯互通；生態性是指與學習者息息相關的軟件應用隨學習需求變化，可進行動態的調整；先進性既指設備的先進，能快速、高效地調整教室的環境，不能帶來新的噪音污染和環境污染，也指軟件平臺和教學理念的先進，能結合腦科學、人體工程學、學習分析學和學習科學對學生的學習偏好進行準確分析。如中慶集團的智慧教室解決方案，圍繞“資源云平臺、班班通、人人通”打造了一個以“教學服務”和“教研服務”為核心的教學生態環境，并以中慶教育云為核心，連接錄播、交互式多媒體觸摸一體機、教學終端、數字視頻展臺等教學系統，實現課中智慧教學和課外交互相關聯[6]。

圖2 智慧教室特征統計

圖3 智慧教室教學模式統計

4 設計理念分析

智慧教室的設計大多遵循“以人為本”、“以學生為中心”的理念。信息時代的學習本質表現出三個方面的轉變：一是學習者在學習過程中的地位由被動轉變為主動；二是學習過程由以記憶為主的知識掌握轉變為以發現為主的知識建構；三是知識的習得由個人的、機械的記憶轉變為社會的、互動的、體驗的過程[7]。信息時代的學習環境要適應這些轉變，使“以人為本”和“以學生為中心”的理念貫徹于智慧教室的設計之中。如未來課堂就從用戶體驗的角度體現了以學習者為中心的設計理念，其用戶體驗包括環境體驗、活動體驗、情感體驗、思考體驗和關聯體驗等五個方面[8]。

5 教學模式分析

智慧教室教學模式統計如圖3所示。由該圖統計數據可知，應用于智慧教室的教學模式大多有翻轉課堂模式、小組協作型、自主探究型、講授型、游戲化教學模式、體驗式學習模式、虛實結合—遠程協同模式[9]等。雖然教學模式的種類繁多，但每一種教學模式的應用并不持久，難以形成持續有效的實驗數據。教學模式的選擇不在多與新，而在于是否適合科學地根據人才培養的目標、學科類型、學生接受能力等進行不斷的調整。教學模式既是影響教學成功的關鍵，也是影響智慧教室未來發展的關鍵，每一種教學模式的選擇都將對教學效果產生深刻的影響。

三 基于智慧教室現狀的思考

綜上所述，智慧教室是以學生為中心，充分利用現代信息技術的優勢記錄、分析學生學習行為的虛擬空間和現實空間的結合。目前，我國智慧教室的發展呈現出總體欣欣向榮、個別特色發展的局面，但智慧教室的發展仍以教師的教授為主導，沒能充分發揮學生的主觀能動性，也沒能充分地培養學生的創新能力。因此，從我國的具體國情出發，本研究就智慧教室的未來發展提出了以下三個建議：

1 戰略轉移

智慧教室仍然是教室，也就是說，智慧教室仍是以“教”為中心的學習空間——這顯然與高度信息化時代創新人才的培養不符。李克強總理在《2015年中央政府工作報告》中，強調要“推動大眾創業、萬眾創新”，“個人和企業要勇于創業創新，全社會要厚植創業創新文化”。《中共中央國務院關于實施科技規劃綱要增強自主創新能力的決定》則指出，到2020年使我國進入創新型國家行列。創新型國家離不開創新型人才，而這種為未來所需的創新型人才應是具有國際競爭力的智慧型人才。基于此，學生需積極改變知識接受者的角色，并緊緊圍繞創新創造進一步深化進而內化自己的知識，將其轉化為有意義的、高效率的創新創造，真正實現“知、行、創”的統一。同時，智慧學習環境的設計也應緊跟時代發展的步伐，以創新人才的培養為目標和核心，構建創新型智慧學習環境。

目前，智慧教室大多應用于中小學。中小學雖有易于管理、評價和推廣的優勢，但其存在的不足也很明顯：①我國中小學生的考核仍以成績為主導，這樣不利于智慧教室創新能力培養實驗的持續進行，而且中小學大多采用演示型教學模式，這不利于多種教學模式的開展；②中小學生的學習主要處于知識積累的階段，采用自主探究型教學并不適合年齡過小的學生；③最為重要的是，智慧教室作為新型科技的集合體，必然用到平板電腦或電子書包等數碼產品，家長會因此而擔心學生視力受損或沉迷于電子產品，這將成為智慧教室發展的一大阻力。

基于以上思考，本研究認為應將智慧教室從以“教”為中心轉移到以“創新能力培養”為中心、將智慧教室設計和應用的對象從中小學生轉移到大學生（含本科生和研究生）。這是因為，大學生具有以下優勢：①大學生的身體發育基本定型，視力穩定，并且大部分擁有智能手機和筆記本電腦，這就為智慧教室的發展提供了身體和設備上的保證，并降低了智慧教室的設備購買成本。②大學生正是意氣風發之時，他們探索世界、展現自我的激情比較濃烈；相對于中小學生來說，他們的時間更寬裕、考核環境更寬松，這就保障了智慧教室創新能力培養實驗的持續性。③大學生已經接受了12年的說教式教育，因此他們更迫切地希望能在教師的幫助下采取自主探索或小組合作的方式學習新知識，這就為智慧教室教學模式的多樣化實驗提供了保障。

2 縱深發展戰略

（1）數據統籌整合

信息技術的發展為智慧學習提供了強有力的支撐，但與學生學習息息相關的應用卻相對獨立，應用產生的數據也沒有共享，因此不能顯示學生學習的全貌。智慧教室的云服務應將體現學生不同能力的應用進行統籌整合，建立云服務中心和數據交換平臺。如此，學生可通過無線網絡使用云服務中心的所有資源，而使用生成的數據可通過數據交換平臺，將基礎數據和學習數據進行有效的分類和整合，從而全方位地展示學生的學習狀況。云服務中心的每一項與學習相關的應用需要不斷地進化，緊緊圍繞學習習慣、學習風格、學習意志力、創新能力等方面記錄、分析數據，最終形成全方位的學習數據統計分析量表。

（2）全面量化自我

目前，智慧教室軟件的應用存在豐富但不深入的現象，如2015年中國國際智慧教育展覽會及全國教育信息化應用展覽展出的大多為中小學知識呈現、作業提交、判斷正誤、統計分析錯題、資源推送等相關的應用，而這些遠不能被稱為智慧。真正的智慧應是全面量化自我，即能根據用戶終端的遺留痕跡收集數據并形成統計分析。而數據的構成不能僅僅停留在學生的基本信息、考試成績、評優評獎、課程互動等層面，還應借助文本分析、語音分析、學習分析、情感分析等技術，收集學習風格、情緒狀態、研究能力、創新能力、活動參與度、團隊關系等深層次影響學習者學習和創造的數據。

（3）融入學科發展

智慧教室的研究還需與具體的學科相結合，并依據學科的特點、性質及未來發展方向，以創新人才培養為核心，探討不同學科背景下創新人才培養的教學模式，從人才培養、評價機制、教學方式上重新建構教學環境，在設計、收集、分析三個過程中緊緊圍繞創新能力數據的建設，以推動智慧教室的發展。

3 重構評價機制

科學合理的評價機制是智慧教室建設的重要參考指標，而智慧教室創新人才培養理念的發展使得評價機制的重構變得迫切。智慧教室的評價機制應充分結合數據挖掘、學習分析、內容分析等技術，與發展性評價有機融合；通過數字化學習發展性評價系統采集和存儲數據，達到評價多樣化和個性化的效果[10]；圍繞學生的核心素養制定評價標準，在信息素養、創新創造能力、批判性思維、解決問題的能力、溝通交流合作的能力、團隊合作能力等方面重新構建。

四 智慧教室的未來發展

智慧教室的未來發展與創新人才的培養息息相關。那么，應注重培養創新人才的哪些能力呢？為了提升綜合國力，一些國家結合本國國情，繪制了世紀公民關鍵能力框架，要求本國公民具備批判性思考與問題解決能力、有效溝通能力、團隊合作能力、創新能力和信息技術運用能力。其中，信息技術運用能力是指能有效地運用信息技術進行學習或解決問題[11]。陳琳[12]認為，在信息技術迅猛發展的未來，教育的人才培養應向第五大支柱發展，即由學會認知（Learning to Know）、學會做事（Learning to Do）、學會合作（Learning to Together）、學會生存（Learning to Be）向學會創造（Learning to Create）轉變。可見，未來的智慧教室應重點培養有國際競爭力的創新人才。

從時代發展及未來人才的需求不難看出，下一代智慧教室應是智慧研創室。智慧研創室指基于物聯網、云計算、大數據等新型信息技術，構建旨在培養學生創新能力和研究能力的新型學習環境。在智慧研創室中，學習內容智慧化呈現，學習資源泛在化獲取，生生和師生的交互立體多樣，現實學習空間與網絡學習空間相互融通，學生主體作用和教師主導作用能充分發揮，情境自動感知環境可實現智能化管理，學習過程與創新創造活動全程記錄并作為教育大數據供學習分析評價時用，最為重要的是創新創造活動的開展[13]。智慧研創室區別于智慧教室的一大核心，是以“教”為中心向“創新培養”的核心理念轉變，從教室形態、教學模式、評價機制等多方面對教室進行重構，從而實現科研能力和創新能力的提升。

智慧研創室在網絡學習資源建設方面主要以深度學習內容為主，建設系統化的優質資源網絡，從而促進學生的深層次閱讀[14]。在智慧學習活動中充分激發學生主動創新的精神，不能只停留在教知識的層面，而要圍繞任務、項目、競賽等，采取自主研究型和小組協作型的學習方式，積極嘗試研創教育模式[15]，運用智慧型學習評價，逐步使學生達到“知、行、創”的統一。

參考文獻：

[1]黃榮懷,胡永斌,楊俊峰,等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究,2012,(2):22-27.

[2]聶風華,鐘曉流,宋述強.智慧教室:概念特征、系統模型與建設案例[J].現代教育技術,2013,(7):5-8.

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[5]陳衛東,葉新東,秦嘉悅,等.未來課堂——高互動學習空間[J].中國電化教育,2011,(8):6-13.

[6]中慶集團.煙臺市芝罘區智慧教室方案普及應用[OL].

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[10]李振超,陳琳,鄭旭東.大數據理念下的發展性學習評價系統設計研究[J].現代教育技術,2015,(6):108-114.

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[12]陳琳.智慧教育創新實踐的價值研究[J].中國電化教育,2015,(4):15-19.

[13]陳琳,陳耀華,張虹等.教育信息化走向智慧教育論[J].現代教育技術,2015,(12):12-18.

[14]陳琳,李凡,王嘉,等.促進深層學習的網絡學習資源建設研究[J].電化教育研究,2011,(12):69-75.

[15]陳琳,陳耀華,鄭旭東等.智慧教育中國引領[J].電化教育研究,2015,(4):23-26.

編輯：小米

Status and Development of Smart Classroom in China

LI Kang-kang ZHAO Xin-shuo CHEN Lin[Corresponding Author]

Smart classroom is the basis for the development of wisdom education and the new form of “Internet +” classroom. In order to understand the overall development situation of smart classroom in our country, this paper analysed the current status of wisdom classroom from the aspects of target users, application technology, characteristics of the classroom, design concept, and corresponding teaching pattern. The strategic transfer and depth development strategy in the development of wisdom classroom were also proposed. Finally, the next generation smart classroom——wisdom innovation learning space, provided reference for the cultivation of innovative talents and the development of wisdom education.

wisdom education; smart classroom; Internet + classroom; wisdom innovation learning space

G40-057

A

1009—8097（2016）07—0025—06

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.07.004

本文為國家社科基金教育學國家一般課題“促進學習方式轉變的信息化學習環境研究”（項目編號：BCA120025）、江蘇高校哲學社會科學重點研究基地重大項目“信息時代智慧教育理論體系建構研究”(項目編號：2015JDXM020)的階段性研究成果。

李康康，在讀碩士，研究方向為智慧教育理論、智慧學習環境理論，郵箱為15252081617@163.com。

2016年1月3日