智慧教室建設現狀及發展方向

摘 要：近年來，國家進一步加強對教育信息化的投入力度，教育信息化發展進入全面滲透、跨界融合、加速創新、引領發展的新階段，打破傳統教室的現有格局，建設友好、高效、智能的智慧教室，成為教育行業和教育產業領域關注的熱點。當前，智慧教室建設處于認識碰撞期，從商業利益出發的各種有關智慧教室建設定義、思路和構想充斥著教育界，制約了智慧教室建設的健康有序發展。認清當前的機遇和困境，抓住內涵和本質，建立系統建設思維，科學設計框架，為智慧教室建設尋求一條健康發展之路。

關鍵詞：智慧教室；體系架構；實現路徑；功能展望

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）12-0135-03

The Present Situation and Development Direction of Intelligent Classroom Construction

YIN Bin

（Education and Security Office，Political College of National Defence University PLA China，Shanghai 201703，China）

Abstract：In recent years，the state has further strengthened its investment in education informatization，and the development of education informatization has entered a new stage of comprehensive penetration，cross-border integration，accelerated innovation and led development. It has become a hot topic in the field of education industry to break the existing pattern of traditional classrooms and build friendly，efficient and intelligent classrooms. At present，the construction of smart classroom is in the period of cognitive collision. The definitions，ideas and concepts of the construction of smart classroom based on commercial interests are full of educational circles，which restrict the healthy and orderly development of the construction of smart classroom. Recognize the current opportunities and difficulties，seize the connotation and essence，establish a systematic construction thinking，scientific design framework，for the construction of intelligent classroom to find a healthy way to develop.

Keywords：smart classroom；system structure；realization path；function prospect

0 引 言

智慧教室以物聯網為基礎，將大數據、云計算、人工智能新型信息技術融入到教育環境當中，將傳統教育硬件進行了升級和突破，實現了學習空間的重新構建，使學生和教師都得到了新的教學體驗。

智慧教室研究最早可追溯到1988年羅納德·雷西尼奧提出的“Smart-Classroom”。2008年IBM“智慧地球”的三大要素：物聯化、互聯化、智能化被提出。物聯網與互聯網全面整合，實現協同發展。在智慧地球大背景下，關于智慧教育的核心陣地——智慧教室的研究引起廣泛關注，如何建立開放式學習環境和智慧學習環境廣受關注。

“十二五”時期以來，國家進一步加強教育投入力度，教育信息化發展進入全面滲透、跨界融合、加速創新、引領發展的新階段，信息技術在教學領域的創新代際周期大幅縮短，創新活力、集聚效應和應用潛能裂變式釋放，教學改革創新活動持續深入，打破傳統教室帶來的僵化教學關系，創建友好、高效、智能的教學環境，成為當下教育產業領域的熱點。

1 智慧教室發展建設面臨的機遇和困境

1.1 智慧教室發展遇到千載難逢的好機遇

（1）國家政策支持創造優渥環境。智慧教室作為教育信息化發展的產物，受到國家政策強力支持和關注。國家出臺2010-2020年中長期教育改革和發展規劃綱要以及教育信息化“十三五”規劃，著力構建智慧教學環境，為智慧教室發展提供了基本遵循；教育部2018年工作要點和各地教育信息化三年行動計劃（2018-2020），為智慧教室建設指明了方向，提供了強有力的政策和經費支持。

（2）產業需求旺盛鑄就藍海市場。教育部《2017年全國教育事業發展統計公報》顯示，2017年，全國共有中小學校21.89萬所，在校生1.45億人；有普通高等學校231所，在學規模達3779萬人。海量的教學條件迭代升級需求催生出廣闊健康的市場前景，智慧教室軟硬件建設市場迸發發出前所未有的機遇。

（3）教學改革呼喚新型教室形態。隨著教學改革的不斷深入，反轉課堂、研討教學、案例教學等教學模式不斷探索和拓展，對組訓方式、互動手段、信息獲取提出了更高的要求，傳統教室形態和功能難以滿足日益提高的教學改革和管理創新的要求，需要智慧高效的教學手段支撐。

（4）信息手段高速迭代發展提供有力技術支持。近年來，大數據、物聯網、云計算、虛擬現實、語音識別以及人工智能等技術得到了巨大發展，這些在商業活動中產生并發展起來的技術手段，快速向教育信息化領域滲透，依托其產生的教育信息化單品不斷涌現，智慧教室依托的上下游產業和前后端技術日臻成熟。

1.2 智慧教室建設面臨的困境

（1）標準上煙囪林立，廠家各行其是。智慧教室尚無國家和行業規范，2018年7月出臺的國家標準《智慧校園建設框架》中對智慧教學環境建設進行了勾勒，但對智慧教室體系架構、要素內容和判斷標準并沒有明確界定，部分產業內知名公司爭相發布智慧教室解決方案和建設標準，也都是從商業利益出發，科學性和規范性無從談起，智慧教室在設計標準上仍處于煙囪林立狀態。

（2）認知上魚龍混雜，概念炒作橫行。當前教育行業和市場中，把富媒體技術、語音反饋、感應識別等技術的運用當做智慧教室的現象還比較普遍，不少集成了前沿信息技術手段的教學設備、設施單品都被冠以智慧的名義，除了集成度更高、功能更加多樣外，尚無智慧的影子，市場和學校在智慧教室的核心內容“數據”建設上缺少“打通最后一環”的勇氣和耐心，拼命給傳統教室披上高科技的外衣，但仍然無法改變其本質屬性。

（3）功能上舍本逐末，重管理輕教學。各高校和公司的智慧教室功能設計和建設上，普遍存在將人員管理、設備控制、環境調試等管理功能作為重點，兼顧課堂互動、發言提問和課后評估等簡單教學應用，雖然某種程度上提高了教學的便捷性，優化了教師、學生和管理者的體驗，但仍無法解決教學中存在的難點和痛點，在對課程中的數據推送、案例支持和信息保障上更是無所作為。

（4）實施上急功近利，重實體輕數據。智慧教室是學校教學體系的重要組成部分，是彰顯辦學特色、衡量辦學實力的重要標志，是突出的政績工程。從這個層面上看，不少學校愿意在看得見的“顯績”上下功夫，對智慧教室的核心“數據”建設這種耗時耗力的工程投入甚少，有的學校動輒提出一年內建成十幾甚至幾十間智慧教室，但最后也僅僅是又一批普通的多媒體教室而已。

2 智慧教室“智”在何處

2.1 “智”在數據處理上

智慧教學資源不同于簡單的大數據，是通過算法和整合對教學內容經過篩選后的一種支持性信息，雖然它的建設已經超出了教室建設范疇的本身，但卻是智慧教室建設的靈魂，是智慧和智能之間不可逾越的鴻溝。同時，也是對智慧教室的衡量標準，對數據運用得越充分，智慧等級越高。其中的數據建設包括收集積累和篩選甄別，智慧教室應當在教學資源調用、選擇、提供、展示、處理等方面對教學給予更高的支持。

2.2 “智”在環境調控上

智慧的環境調控是智慧教室最直接的展現形態和最基本的功能要求，對教室燈光照度、投影機亮度、教室溫度等環境要素，按照有利于教學的原則，根據教學需要和人體生理需要實現自動調試，讓教與學始終處于一種穩定而又舒適的環境中，促進教學效果的提升。

2.3 “智”在分析決策上

通過對教學和管理活動中的數據進行采集、歸納和分析，實現對教學效果、設備使用情況、教室使用頻率等情況的評估，按照類比、對照等關系，根據教學和管理的需要，為決策者提供以大數據為背景的決策參考，為教學和管理活動提供助力，是智慧教室最重要的表現形式。

2.4 “智”在教學支持上

對教師，為備課提供數據、案例和專業資料支持，為授課提供隨機信息幫助，促進其教案水平、授課技巧和教學效果提高；對學生，為自主學習提供信息庫、試題庫、結果評判等，實現學習效果及時驗證、實驗結果及時顯現等。

3 智慧教室體系架構

智慧教室的建設是一個綜合性、復雜性和積累性的工程，其建設基礎和運行維護依賴整個學校的信息化基礎設施、網絡安全防護體系和信息化運維服務，在此基礎上構建各類應用服務平臺，平臺數據上傳匯總后經過大數據挖掘、分析和推送，對使用人群提供信息幫助和支持，輔助完成教學和管理的各項任務。其基本架構設想如圖1所示。

4 智慧教室建設的實現路徑

智慧教室通過信息技術手段為傳統教室賦能，使之在數據的支持下，具備類人化分析、決策和輔助能力，是教室發展到高級階段的必然產物。這種發展是在人為的設計和影響下進行，因此，做好頂層設計、拆解建設任務、設計階段性目標、完善分工協同，智慧教室是可以完成的。

4.1 筑牢支撐保障層基礎，固強補弱

多年來，支撐保障層的建設是各院校的信息化建設的主要投入方向，都有著良好的基礎，網絡聯通全域覆蓋，園區網達到萬兆主干、千兆園區、百兆桌面的聯通速率，中心機房先進現代，安全防護體系牢固，運維保障隊伍健全，為智慧教室建設打下了良好的底層基礎。

4.2 厘清服務平臺層需求，數據庫建設是核心

智慧教室建設有標準但沒有模板，除基本功能外，學校應當根據自身的教學需求制定特色建設內容。在服務平臺層建設中，特色功能選擇上要貼近本院校教學和管理現實需求，按照系統化思路，區分教學和管理兩大功能，厘清建設需求，合理設置建設項目，按照模塊化的思維，統一數據接口，同步實施，確保所有數據庫最終成為相互聯通、互相耦合的緊密整體；要牢牢把握住數據庫建設的核心地位，宏觀上明確標準規范和體系結構，中觀上根據培訓任務設置好建設方向，微觀上細分建設內容，大量引進精品公共平臺數據庫，全力培育自建學科專業數據庫，以學科專業數據庫建設為重點，按照自下而上的步驟，根據課程內容、學科方向等小微切口設置內容方向，逐步完成內容體系構建，同時加強數據標引、分類、語義注釋等工作，打牢數據篩選和調用的基礎性工作。

4.3 強化大數據層，算法是龍頭、推送是關鍵

應用平臺層產生的各類數據，在大數據層通過技術手段完成匯聚和多樣化分類，實現對元數據的統一精準管理；通過引用數據挖掘引擎和數據分析系統等人工智能算法平臺，實現數據的精準選取，在及時高效的反饋平臺幫助下，實現數據的推送和呈現，完成特定數據內容從海量元數據資源中精準識別、高效選擇、精準推送、友好呈現。

4.4 建立智慧應用層的反饋機制，打造智慧教室自學習和自生長模式

通過泛在AI技術的幫助，提高智慧教室的自學習和自適應能力，對用戶的操作使用習慣、課程數據調閱頻率、學習狀態的最優環境等分析，提高對不同教師、各類課程和各種組訓方式的識別和個性化保障能力，達到建用并舉，以用促建的良性循環。

5 智慧教室功能展望

智慧教室的建設依賴于高度發達的信息技術，也將隨著信息技術手段的迭代更新不斷進步，具備豐富知識容量和聰明決策機制的教室，將帶來教學領域新的變革。

5.1 教學資源智慧匹配

根據課程內容和課堂教學進度實時匹配案例、數據，通過便捷交互手段迅速完成特定內容選取，通過友好直觀的方式迅速呈現，為課堂教學、實驗教學和自主學習提供高效精準的信息服務。

5.2 教學情境智慧感知

在物聯網和傳感技術的幫助下，對教師和學生教學過程中行為、語言和座位布局等進行分析，自動判斷組訓方式，提供適應特定場景下的環境適配和信息保障。

5.3 教學數據智慧分析

對海量元數據資源的整合分析，根據信息調用的頻度、教學的偏好和設備調用的次數等各類因素，為管理者、教師和學生提供特定的數據分析，優化教學和管理進行支持。

5.4 教學設備智慧管理

按教學計劃啟停設備、按使用時間設置保養任務、根據使用環境判斷應用狀態、智能分析使用偏好，大幅降低管理的人工成本，大幅提高保障效益，提供更加人性化的應用服務。

5.5 教學環境智慧調控

對教室的自然環境信息進行精準采集，根據教學需求維持溫度、濕度、照度、氧含量，用最快速、穩定的手段帶來無感化調控，打造沉浸式高效率的教學環境。

5.6 教學效果智慧評估

具備主動評價、綜合比對、智能分析等功能，將教師和學生的行為數據進行比對，對教學模式和教學效果進行分析，幫助教師和學生找到不同課程內容最優教學組訓方式。

參考文獻：

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作者簡介：殷斌（1982.03-），男，漢族，河南新鄭人，助教，碩士研究生。研究方向：教育信息化建設。