以課堂教學(xué)變革為導(dǎo)向的高校智慧教室建設(shè)

謝火木 劉傳堯 劉李春

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以課堂教學(xué)變革為導(dǎo)向的高校智慧教室建設(shè)

謝火木 劉傳堯 劉李春

（廈門大學(xué) 現(xiàn)代教育技術(shù)與實踐訓(xùn)練中心，福建廈門 361005）

信息技術(shù)的快速發(fā)展，為智慧教室建設(shè)與課堂教學(xué)改革提供了可能與機會。近年來，高校積極對智慧教室開展研究與實踐，并形成了各式各樣的建設(shè)案例，同時也存在誤區(qū)。廈門大學(xué)結(jié)合智慧教室建設(shè)與應(yīng)用的經(jīng)驗，提出從無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、交互式電子白板、課堂任意分組、互動教學(xué)系統(tǒng)、多終端支持、智能管理、實時應(yīng)答系統(tǒng)、課堂大數(shù)據(jù)分析等八個維度實現(xiàn)智慧教室核心功能，通過建設(shè)智慧教室，倒逼課堂革命。

智慧教室；課堂革命；教學(xué)改革

引言

信息通信技術(shù)的迅猛發(fā)展使得知識傳播跨越了時空界限，學(xué)生獲得知識的渠道發(fā)生重大改變，學(xué)習(xí)方式呈現(xiàn)多元化、個性化的特點。但是，課堂教學(xué)仍然以教師的教為主，教學(xué)方式?jīng)]有變，即以“灌輸”為主，互動性、啟發(fā)式、探究性的教學(xué)偏少。課堂教學(xué)現(xiàn)狀不盡如人意，對高校來說是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。課堂是教育的主戰(zhàn)場。2017年9月8日，陳寶生部長發(fā)出“課堂革命”的改革號角[1]。深化人才培養(yǎng)模式改革，提高教育教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，離不開課堂。當(dāng)課堂教學(xué)沒有質(zhì)量時，一切教育目標(biāo)和追求都可能成為一句空話。從現(xiàn)實課堂的問題出發(fā)，課堂教學(xué)改革是高校教育改革的核心。

一 智慧教室建設(shè)誤區(qū)

教室是課堂教學(xué)活動實施的主要場所，傳統(tǒng)教室的教學(xué)模式對高校教學(xué)改革與教學(xué)質(zhì)量的提高曾起過非常重要的作用。但是，在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的背景下，傳統(tǒng)教學(xué)的弊端逐步顯現(xiàn)出來，已無法滿足當(dāng)代信息化教學(xué)的需求。智慧教室是時代發(fā)展的產(chǎn)物，為課堂教學(xué)改革提供了諸多可能。政府、企業(yè)和眾多高校根據(jù)自己的理解，對智慧教室開展了有益的探索與研究，并形成了各式各樣的建設(shè)案例。就智慧教室表現(xiàn)形式而言，國內(nèi)外對于智慧教室的認(rèn)識存在較大差異。如20世紀(jì)80、90年代，國外尤其是美國的大多數(shù)高校，普遍認(rèn)為智慧教室主要包括多媒體教室或有交互式白板、虛擬現(xiàn)實等設(shè)備的教室。2001年以來，清華大學(xué)智慧教室便是依靠智能交互空間技術(shù)來增強真實的教學(xué)環(huán)境[2]，使接受遠程教育的學(xué)生能同步參與到教學(xué)中，獲得相同的學(xué)習(xí)體驗。2008年，自IBM公司提出“智慧地球”的概念以來，國內(nèi)外高校對于智慧教室的建設(shè)開始關(guān)注課堂如何更好地建立開放式、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

目前，國內(nèi)高校建設(shè)的智慧教室逐步投入到教學(xué)，有的側(cè)重于實現(xiàn)課堂的光、聲、溫度等環(huán)境智能化管理與教學(xué)設(shè)備的一鍵式操作，以及智能黑板、課堂錄播、遠程教學(xué)等功能；有的側(cè)重于實現(xiàn)教室遠程集中控制。雖然這些教室設(shè)備先進、功能多樣，從關(guān)注教室的信息技術(shù)裝備到更多地關(guān)注學(xué)習(xí)環(huán)境的情境感知和環(huán)境管理等，但是忽視了以人為本的理念，未能實現(xiàn)有效的教學(xué)互動，無法滿足課堂教學(xué)革命的需求。

二 智慧教室的功能

改變傳統(tǒng)的教室，構(gòu)建一種新型的學(xué)習(xí)環(huán)境是推動教學(xué)方式變革的基礎(chǔ)，智慧教室為此提供了可能。智慧教室并不是一種具體的物理形態(tài)，它是相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代教室而言的，隨著現(xiàn)代教育理念和技術(shù)進步而不斷發(fā)展[3]。智慧教室包括但不僅限于硬件、設(shè)備設(shè)施、軟件系統(tǒng)、應(yīng)用技術(shù)等方面的建構(gòu)，也包括教學(xué)策略與活動的運用和開展[4]。

智慧教室建設(shè)的理念是課堂教學(xué)的全面互動，要強調(diào)由“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”、由“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的面對面教學(xué)模式到以在線學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)與混合式教學(xué)等形式為特征的信息化教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。合作學(xué)習(xí)、混合式教學(xué)是智慧教育的新趨勢，也是較為有效的模式，讓學(xué)生的多樣性以及個體的差異性得以重視，使“以人為本”的教育理念得以實現(xiàn)[5]。

智慧教室通過教學(xué)策略的實施與活動的開展，功能上主要強調(diào)課堂上師生教學(xué)內(nèi)容的即時呈現(xiàn)，課堂學(xué)習(xí)資源與教學(xué)資源的方便獲取，師生及生生之間的交互過程。如在分組討論教學(xué)中，當(dāng)有學(xué)生需要展示討論結(jié)果時，教師通過功能模塊把學(xué)生終端設(shè)備上的討論結(jié)果展示在教室的大屏幕上，便于師生展示和快捷獲取信息。

智慧教室建設(shè)要將最新的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)技術(shù)等作為工具和手段滲透到學(xué)科中，融入課堂教學(xué)，變革傳統(tǒng)教育的知識存儲、傳播和提取方式。通過無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、交互式電子白板、課堂任意分組、互動教學(xué)系統(tǒng)、多終端支持、智能管理、實時應(yīng)答系統(tǒng)、課堂大數(shù)據(jù)分析八個維度，構(gòu)建智慧教室系統(tǒng)總體框架，實現(xiàn)智慧教室的核心功能，如圖1所示。

圖1 智慧教室系統(tǒng)總體框架圖

1 無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是智慧教室的基礎(chǔ)。校園無線網(wǎng)絡(luò)可以使課堂上的所有無線終端方便地連接，并提供終端之間的全面互聯(lián)、互通、互動。在教學(xué)過程中，無線互動在教室內(nèi)部進行，無需借助云端軟件和服務(wù)，教室以外的網(wǎng)絡(luò)在斷網(wǎng)情況下也能確保正常教學(xué)和互動教學(xué)系統(tǒng)穩(wěn)定運行。課堂互動過程還要考慮教室內(nèi)部數(shù)據(jù)的交換效率，在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上每間教室的WiFi ID相對獨立。

2 交互式電子白板

課堂是教師與學(xué)生進行知識傳遞與內(nèi)化、情感交流以及能力提升的場所，通過交互式電子白板可以更好地展示教學(xué)成果。電子白板良好的視覺效果可以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動機，提高學(xué)生在學(xué)習(xí)活動過程中的參與度，增加課程的交互性與創(chuàng)造性，使教師在教學(xué)過程中為學(xué)生提供良好的情境支持、學(xué)習(xí)協(xié)作和交流的機會，從而幫助學(xué)生更好地完成知識的自我建構(gòu)。

3 課堂任意分組

課堂分組討論是研究型、討論型教學(xué)的基本教學(xué)模式，教師可以根據(jù)課程自由地設(shè)定分組數(shù)量，學(xué)生按照教師要求選擇加入分組；同時，不同教室學(xué)生邏輯上相對獨立，學(xué)生進入課堂后可以通過輸入課堂的一個隨機碼或是掃描本課堂的二維碼進入課堂，以防止臨近課堂的學(xué)生互相干擾。

4 互動教學(xué)系統(tǒng)

連入課堂的所有終端能全方位地進行交互，具體來說，能實現(xiàn)教師端的PC或筆記本電腦的屏幕內(nèi)容在教師的控制下隨時推送到每一個學(xué)生終端；學(xué)生在課堂上也可以隨時發(fā)起屏幕分享申請，由教師同意確認(rèn)后將其屏幕內(nèi)容分享到教室大屏幕，同時根據(jù)需要也可以推送到所有學(xué)生終端；對于分組教學(xué)的模式，學(xué)生可自由加入各討論小組，教師可以將組內(nèi)任意學(xué)生終端屏幕內(nèi)容推送到其它小組學(xué)生的終端上，也可選擇任意小組的分享內(nèi)容分享到大屏幕上。

5 多終端支持

課堂互動過程是通過在教學(xué)終端上安裝APP來實現(xiàn)，教學(xué)終端可支持Windows、Mac OS、iOS和Android等目前常用操作系統(tǒng)的平板、手機、筆記本電腦等設(shè)備。同時，移動終端軟件安裝方便，特別是手機端無需Root即可安裝且為免費下載，所有平臺的APP還支持在教室本地下載安裝。

6 智能管理

相對于普通的多媒體教室，智慧教室配備了一套智能管理系統(tǒng)，在考慮管理便捷的同時，還考慮教師使用的便捷。智能管理主要包括控制教室內(nèi)部所有設(shè)備的電源開關(guān)、可即時調(diào)整擴聲、話筒音量、對小組所有屏幕的音視頻信號進行自由切換、兼容對接校園一卡通IC卡管理系統(tǒng)，進行教師身份認(rèn)證、查看教師使用設(shè)備情況、與控制中心進行無縫對接實現(xiàn)遠程控制與協(xié)助、內(nèi)置IP電話實現(xiàn)遠程呼叫等。當(dāng)設(shè)備長時間無輸入信號時，中控系統(tǒng)可使其自動轉(zhuǎn)入待機狀態(tài)，還能根據(jù)需要對設(shè)備進行定時、定期開關(guān)電源啟動設(shè)備。

7 實時應(yīng)答系統(tǒng)

課堂教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)是課堂互動過程極為有效的工具，對學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)熱情、學(xué)生對知識的理解和掌握情況、學(xué)生建構(gòu)新知識后的成就感都會產(chǎn)生積極的影響。作為教學(xué)輔助工具，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與性，對教師而言，適時針對不同的專業(yè)、不同的學(xué)生實施個性化教學(xué)。教師在課前準(zhǔn)備好問題，在課中即時出題，通過應(yīng)答系統(tǒng)隨時了解每個學(xué)生對知識點的掌握程度，以便教師及時調(diào)整教學(xué)方法與內(nèi)容；同時，還可隨時進行教學(xué)效果評價。

8 課堂大數(shù)據(jù)分析

大數(shù)據(jù)是信息技術(shù)的產(chǎn)物，智慧教室不僅為教學(xué)提供了一個教與學(xué)的平臺，同時還詳細(xì)記錄了教與學(xué)的行為過程。這些行為過程隱含了大量的教學(xué)行為信息，通過數(shù)據(jù)進行表征。通過案例分析、內(nèi)容分析、統(tǒng)計歸納等方法深入研究、剖析這些數(shù)據(jù)，不僅可為教師教學(xué)過程提供參考，以及時糾正教學(xué)方法，還能為學(xué)校的教學(xué)管理提供科學(xué)的依據(jù)。

三 智慧教室案例分析

2016年，廈門大學(xué)啟動智慧教室建設(shè)項目。在推進智慧教室建設(shè)的過程中，廈門大學(xué)以更大的移動性、靈活性和智能化，來支持新的教學(xué)形式，通過教學(xué)設(shè)備設(shè)施的現(xiàn)代化倒逼教學(xué)改革。截止到2017年底已經(jīng)分3批共建設(shè)完成51間智慧教室，并在建設(shè)過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，改進不足，充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，實現(xiàn)學(xué)生的主體地位，促進教學(xué)模式由教向?qū)W轉(zhuǎn)變。總體上，自投入使用以來，智慧教室排課量多，廣受師生歡迎，并獲得了業(yè)界的廣泛好評。

在空間布局上，傳統(tǒng)教室原有的講臺被“夷為平地”，創(chuàng)新的教室設(shè)計使得交流更加順暢、“平等”，打破了教學(xué)溝通的壁壘。一些造型奇特的課桌“全面上線”，安上滾輪，課桌能夠任意移動，不僅符合人體工程學(xué)原理，也為師生提供了輕松舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，只要進行簡單的拼接，還可以“變形”成可供討論用的各種形狀，便于在課堂上開展分組教學(xué)，支持學(xué)生就不同的觀點進行互動，實現(xiàn)小組的團隊學(xué)習(xí)。

在課堂互動時，平板、手機、筆記本等終端通過WiFi均可實現(xiàn)接入。學(xué)習(xí)過程與成果能夠便捷地在不同終端之間展示與分享。教師既可以在課前準(zhǔn)備好問題，也可以在課中即時出題，通過課堂無線應(yīng)答系統(tǒng)隨時了解每個學(xué)生對知識點的掌握程度，還可以隨時進行教學(xué)效果評價。

傳統(tǒng)教室中的多媒體投影機、幕布消失了，變成了智能黑板。教師可以在上面實現(xiàn)編輯、標(biāo)注等功能，并可實時保存，這讓教師授課、講評不再局限于講臺。在上課過程中，學(xué)生可以通過手機、平板的掃一掃功能對教師發(fā)起的投票進行表決。

區(qū)別于傳統(tǒng)的點名，電子簽到使得點名不再浪費寶貴的課堂時間。教師可以隨時在課堂上生成二維碼，學(xué)生掃描即可完成簽到。管理員可遠程控制教室所有設(shè)備，教學(xué)管理人員、督導(dǎo)組老師可遠程實時查看課堂教學(xué)情況。

四 幾點思考

國內(nèi)對智慧教室的建設(shè)缺乏全面實驗[6]。高校或相關(guān)企業(yè)對智慧教室進行探索，但是未形成較為明確統(tǒng)一的建設(shè)規(guī)范。教室中各種數(shù)字化設(shè)備日趨豐富、相互獨立，使得教師掌握各種設(shè)備的操作、各種設(shè)備互聯(lián)及功能協(xié)調(diào)等方面存在困難，增加了教師和現(xiàn)代教育技術(shù)工作人員的負(fù)擔(dān)，不利于設(shè)備在教室中靈活便捷地運用[7]。對于智慧教室的功能定位與技術(shù)支持，需要系統(tǒng)的設(shè)計和清晰的認(rèn)識，從硬件上倒逼課堂革命，提升教學(xué)質(zhì)量。智慧教室建設(shè)最直接的出發(fā)點就是轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，優(yōu)化教學(xué)效果，創(chuàng)建一個信息技術(shù)支持下的新型教室環(huán)境。

1 與混合式教學(xué)改革相結(jié)合

智慧教室是師生之間和學(xué)生與學(xué)生之間互教互學(xué)的場所，有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立分析、反思、解決問題的能力與創(chuàng)新性思維。因此，高校應(yīng)開展基于智慧教室的混合式教學(xué)改革，立項教學(xué)改革研究項目。有針對性地指導(dǎo)教學(xué)改革研究立項項目，參加基于智慧教室的混合式教學(xué)培訓(xùn)活動，跟蹤項目實施進展情況，對通過專家審核達到預(yù)期目標(biāo)的項目予以工作量獎勵，以推動教師利用智慧教室，不斷改進教學(xué)效果。

2 與在線開放課程建設(shè)相結(jié)合

為促進智慧教室倒逼課堂教學(xué)改革，高校除了思考如何建設(shè)智慧教室，還應(yīng)在在線開放課程上發(fā)力，研究制定相關(guān)管理、評估與激勵政策，為在線開放課程提供相應(yīng)的制度保障，實施“所有課程上網(wǎng)工程”，建設(shè)在線開放課程，促進智慧教室更好地應(yīng)用。同時，以智慧教室為載體，組織教師開展在線開放課程的培訓(xùn)與交流活動，提升教師智慧教室的應(yīng)用水平。

3 與大數(shù)據(jù)技術(shù)相結(jié)合

師生在使用智慧教室的過程中，生成了海量的數(shù)據(jù)，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)來分析教師與學(xué)生的課堂行為：①可促進教師改進教學(xué)；②便于教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為進行大數(shù)據(jù)分析，如測試題的完成時間、錯誤率等數(shù)據(jù)，了解學(xué)生個體差異，實現(xiàn)因材施教。同時，學(xué)校可以將大數(shù)據(jù)與日常管理工作結(jié)合，通過數(shù)據(jù)挖掘分析，對教學(xué)過程進行監(jiān)控、評價、督導(dǎo)，為學(xué)校管理提供決策。

4 與現(xiàn)有教學(xué)管理系統(tǒng)相結(jié)合

通過云平臺和服務(wù)，自由接入智慧教室中的集中控制系統(tǒng)、互動系統(tǒng)、云存儲系統(tǒng)等，對教學(xué)資源與教學(xué)過程提供統(tǒng)一的入口，實現(xiàn)資源共享、教學(xué)互動。與一卡通IC卡實行統(tǒng)一身份認(rèn)證，數(shù)據(jù)同步，實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合，降低建設(shè)成本。

[1]陳寶生.努力辦好人民滿意的教育[OL].

[2]谷洪亮,史元春,徐光祐.智能教室支持普適計算的無線網(wǎng)絡(luò)方案的問題、挑戰(zhàn)和解決探討[J].小型微型計算機系統(tǒng),2005,(3):367-370.

[3]宋衛(wèi)華.未來教室的構(gòu)建及應(yīng)用探討[J].中國信息技術(shù)教育,2011,(Z2):123-126.

[4]劉李春,王庭觀.智慧教室的系統(tǒng)模型與特征探析[J].中國教育信息化,2017,(21):56-60.

[5]黃榮懷.智慧教育的三重境界:從環(huán)境、模式到體制[J].現(xiàn)代遠程教育研究,2014,(6):3-11.

[6]張亞珍,張寶輝,韓云霞.國內(nèi)外智慧教室研究評論及展望[J].開放教育研究,2014,(1):81-91.

[7]普旭.我國中小學(xué)智慧教室建設(shè)規(guī)范初探[D].武漢:華中師范大學(xué),2013:4-5.

The Construction of University Smart Classroom Guided by Classroom Teaching Reform

XIE Huo-mu LIU Chuan-yao LIU Li-chun

The rapid development of information technology has provided opportunities for the construction of smart classroom and the reform of classroom teaching. In recent years, the sduty and practice of smart classrrom have been actively carried out in colleges and universities, and a variety of construction cases have been formed. However, during the construction process, some misunderstandings also occured. Combining the construction and application experience of smart classroom, Xiamen University proposed that the core functions of smart classroom could be realized from the eight dimensions of wireless network environment, interactive whiteboard, classroom arbitrary grouping, interactive teaching system, multi-terminal support, intelligent management, real-time response system and classroom big data analysis. Finally, it was expected to activate classroom revolution through the construction of smart classrrom.

smart classroom; classroom revolution; teaching reform

G40-057

A

1009—8097（2018）10—0076—05

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.10.011

謝火木，五級職員，碩士，研究方向為高校教育管理、教育技術(shù)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，郵箱為hmxie@xmu.edu.cn。

2018年4月30日

編輯：小西