智慧教室建設與應用思考

孫進康　張學平　趙劍

[摘 要]在分析當前院校智慧教室建設現狀的基礎上，根據智慧教學的要求，對智慧教室的內涵和特征進行了分析梳理，研究闡述了智慧教室的功能建設要求，闡明了智慧教室應用建設的幾種模式，并對智慧教室建設與應用問題進行了詳細思考，給出了相應的建議和要求。

[關鍵詞]智慧教學;智慧教室;建設與應用

[中圖分類號] G647[文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2019）04-0025-03

近年來，智慧教室建設已在很多院校逐步展開，部分院校結合教學改革與試點已進行了局部應用，并取得了一定的成效。但多數院校仍在研究探索和試點中，由于教育觀念跟不上技術的發展，對智慧教學的理念和需求還缺乏深入的理解和認識，配套的措施和應用機制尚未建立，對智慧教室的建設與應用還存在一些模糊的認識，迫切需要對智慧教室建設與應用的相關問題進行研究與梳理，以便規范指導智慧教室的建設與應用。

一、智慧教室的內涵與特征要求

（一）智慧教學的基本要求

智慧教室是智慧教學的主要支撐環境，其建設應用取決于智慧教學的特征需求。智慧教學可概括為以滿足學習者的學習需要、激發學習者的創新潛能為目標，以現代先進教育理念為指導，依托新一代信息技術所構建的智能化教學手段和環境，運用豐富便捷的教學資源和靈活適用的教學方法而開展的個性化、交互化、協同化的教與學活動[1]。智慧教學的核心是對教與學環境和教與學模式進行創新變革。其基本要求必須體現現代先進的教育思想和理念，落實以學生為中心的教育觀，改變傳統教育教學過程，建立以“教為主導，學為主體”的教學結構，實施課內與課外有機結合、線上與線下相互融合的混合式教學模式，實現教與學的雙向乃至多向互動;同時基于大數據技術，聚合學習過程和教學管理數據，開展學情分析和學習診斷，精準評估教學效果，提供個性化學習服務等[2]。

（二）智慧教室的內涵梳理

智慧教室是新一代信息技術與教育教學深度融合的產物，它是一種能感知學習情境，識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄教學過程和測評學習成果，以促進學習者有效學習的活動空間[3]。智慧教室建設必須利用新一代信息技術，支持先進教育理念和多種創新教學模式，能夠突破課堂教學的時空界限，將線下實體課堂教學與線上虛擬課堂教學緊密結合，實現教與學的多向互動。同時，必須利用物聯網、大數據和人工智能等技術，對教學全過程各要素的行為和狀態數據進行匯聚分析，為教學評價、個性化學習和管理決策提供支持服務。智慧教室與多媒體教室的最大區別是教學時空全面拓展，教學交互更加方便，教學分析、診斷、評價更加數據化，課堂教學與在線教學高度融合，全面支持多種教學模式的創新應用。

（三）智慧教室的特征要求

1.支持全過程、全方位智能感知。基于智能傳感器，對教學及其管理活動的全過程行為與狀態進行感知，便于教學過程大數據的采集，以便為教學過程分析、診斷、評價、管理、決策提供依據。2.支持不同設備和平臺的異構通訊。確保教學活動中相互連接與集成的不同的設備、系統或平臺可以異構通訊，實現無縫連接，數據共享。3.支持多種網絡環境的無縫移動。網絡全覆蓋，能夠基于校園有線、無線網絡或其他通信網絡，確保課內課外結合、虛實結合，無縫切換，多終端隨時隨地訪問。4.支持線下和線上教學的高度融合。建立在線互動教學平臺和資源系統，拓展教學時空，為多種教學模式創新應用提供支持。5.支持人機、人人和多屏多終端間的全向交互，能夠多方位、多角度、多渠道、多種媒體形式呈現教學內容。交互不僅只是通過鍵盤、鼠標、觸摸屏等，還可以通過語言、手勢、眼神、動作進行自然交互，實現多屏多終端、師生之間、生生之間隨時隨地的互動交流，以促進深層學習的發生。6.支持多任務驅動。學習環境能夠理解用戶的行為和意圖，主動提供交流和服務。7.支持可視化操作與管理。運行過程、設備狀態、數據操作、統計分析等直觀呈現。8.支持環境與設備的智能管控。各種教學設備、環境設備的使用管理實現智能管控，預知維護，包括智能控制、診斷、分析、調節和調度等。9.支持自適應、個性化服務。按照用戶喜好，用戶的學習偏好和學習需求，個性化推送學習資源、信息和服務等。

二、智慧教室功能建設要求

智慧教室建設應包括物理環境和虛擬環境兩部分。物理環境指實體的教室空間及其信息化的教學設備設施等，它是實體課堂教學的基礎，但僅依托物理環境還開展不了智慧教學，還必須有相配套的虛擬環境。虛擬環境指虛擬教室空間，它是實體教室的延伸與拓展，師生在此環境下可開展各種形式的在線教學，實現交流互動，開展基于數據分析的教學反饋與評價。智慧教室功能系統建設要求如下。

1.多媒體顯示與播放系統。支持教學內容的全方位、多角度多媒體呈現，便于教學內容與過程的全媒體顯示與播放。其中包括計算機、投影儀、顯示大屏、音視頻播放設備等。

2.多屏多終端交互系統。支持實體課堂互動教學，實現多種教學終端無縫連接、教學內容多屏任意切換，教學活動多向交互等需求。

3.課堂教學錄播系統。支持課堂教學常態化自動錄播，具有微課等精品資源錄制和日常教研觀摩、巡課、督導、直播、點播等功能。

4.智能感知與數據采集系統。支持對教師、學生、教學設備、環境和教學全過程場景的實時感知與捕捉，自動對教與學行為和設備狀態進行識別與記錄，為學習分析、診斷與服務和智能管控與決策等提供數據。

5.教室環境監控系統。支持對教室環境及其設備，如溫度、亮度、空調、電扇、燈光等的智能監控，以及教室安防監控與管理。

6.教室設備智能管控系統。支持對教室多媒體設備和環境設備的智能化控制與管理，包括本地一鍵控制、遠程集群控制、運行狀態監控等。支持設備故障或異常狀態報修、設備使用與維護信息推送、運維記錄智能管理與統計等。