《智慧校園總體框架》的教學環境建設研究

劉志雄 羅肖輝

摘 ?要 隨著教育信息化2.0時代的到來，高等學校應用云計算、大數據、物聯網等新興技術加強教學環境建設，提升教學質量。按照《智慧校園總體框架》標準的規范要求，通過對學校教學環境現狀的分析，應用“獨立部署智慧教學環境總體架構”模型，提出智慧教學環境建設思路，實現教學環境智能化、個性化、聯動性的效果，為教學模式創新、教學質量提高等提供有力支撐。

關鍵詞 智慧校園;教學環境;教學資源;智慧教學

中圖分類號：G434 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）20-0001-03

Abstract In the age of Educational Informatization 2.0， cloud com-puting， Big Data and IOI technologies have been applied to trans-form learning environment in higher educational institutions for the purpose of improving studentslearning performances. Based on Smart Campus Overall Framework， this paper analyzes the status quo of the learning environment in these institutions and proposes a?new approach for smart campus design， called “Independent Deploy-ment Smart Campus Overall Framework”， to build a more intelligent，?individualized， and interactive learning environment， and to offer more solid support for fostering teaching innovations and improving teaching quality.

Key words smart campus; learning environment; learning resources;?smart teaching

1 引言

2018年，教育部發布《教育信息化2.0行動計劃》，指出以云計算、大數據、物聯網等新興技術為基礎，開展在教學中深層次的、創新性的融合應用，實現教育模式創新，進一步提升教學質量。因此，需要通過構建智能化、個性化的教學環境，才能更好地為教學服務。2018年，國家標準GB/T 36342—2018《智慧校園總體框架》發布[1]，它是高校智慧校園建設的指導性文件，而智慧教學環境是智慧校園建設發展的重要組成部分。本文按照“獨立部署智慧教學環境總體架構”的規范要求，構建智慧化的教學環境，為教學模式創新和人才培養提供有力的支撐。

2 教學環境現狀分析

經過多年的信息化建設和發展，學校教學環境具備一定的基礎，校園網絡已覆蓋教學樓，學校建有多媒體教室、語音室、錄播室等各類型教學空間，網絡教學、移動學習處在起步階段，但實現智慧化教學與應用仍有較大的距離。首先，教學空間缺少基礎的網絡環境，如移動網絡、物聯網等，不能完全支持智能管控;部分多媒體教室缺少智能化設備，不能獲取各種設備的工作狀態，不能進行集中管控，未具備環境智能感知的功能，不能智能調節環境的舒適度。其次，教學資源平臺尚未完善，數據質量有待提升，信息交互不夠，沒有進行統一認證與數據交換，存在信息孤島，信息不能及時共享，數據利用率低。再次，教學數據分析利用不夠，沒有對教學行為數據進行深層次挖掘，對數據資源開發和利用還不夠，很難形成教學和管理上的決策支持。最后，信息安全保障體系建設不夠完善，學校雖然建立了相關的信息化安全操作指引和安全責任機制，但安全意識和技術技能仍未能夠得到最佳落實，網絡教學的應用仍然存在網絡安全風險。

因此，在大力推動智慧校園建設的同時，應按照“獨立部署智慧教學環境總體架構”標準要求，加強智慧教學環境建設，構建完善的智慧教學環境，滿足智慧教學和管理的需要，促進教學質量的提高。

3 智慧教學環境建設概述

智慧教學環境的內涵 ?智慧教學環境是以信息技術為基礎，滿足學習者個性化學習需要的學習空間，促進教學理念、教學方法、教學模式、學生評價等教育內在因素的變革，激發學生學習積極性，培養學生利用信息技術手段進行個性化學習、自主學習、協助學習。同時，為教師教育科研提供信息化環境，提高教師信息化技術應用能力，促進教師個人發展[2]。智慧教學環境可以是若干個物理的教學空間，可以是傳統課堂延伸的虛擬空間，也可以是兩者相結合的混合空間。它不僅僅是教學空間，更作為承載教學創新的載體參與教學活動，以學生的學習為中心，提高學生主動學習、探究性學習的能力，培養學生全面發展[3]。

建設原則

1）統籌規劃，分步實施。參照相關標準，制訂詳細規劃，根據實際情況分步實施，并保證不同項目之間的兼容性。

2）整體推進，突出重點。按照學校統一規劃，實施重點建設項目，以點帶面，以成效促建設，不斷總結和推廣運用。

3）堅持應用驅動、需求導向。立足智慧教學、智慧管理服務主流業務需求，解決教學環境的實際問題，實施持續改進，建立為教學服務的理念。

4）立足前瞻性，持續發展。智慧教學環境建設要考慮教育教學發展需求以及技術革新等因素，在滿足現有需求的基礎上，注重產品兼容性和先進性，實現教學平臺之間的無縫對接，以及滿足系統的擴展應用和升級需要。

4 智慧教學環境構建思路

智慧教學環境是智慧校園建設的重要建設內容之一，按照《智慧校園總體框架》規范要求，應用“獨立部署智慧教學環境總體架構”的系統架構（圖1），從基礎設施層、支撐平臺層、應用平臺層和終端接入層四個層面進行規劃設計和全面建設。教學空間根據實際使用要求，可以分三級模型分步建設，即基礎型、拓展型、高級型，滿足不同教學應用場景的需要。同時，為保障教學環境、教學應用和數據的安全等，需要打造智能化、一體化的信息安全體系。

基礎設施層建設 ?基礎設施是智慧教學環境必須具備的基礎條件，為智慧教學、教學管理、教學資源建設等上層應用提供支持，包括移動網、物聯網、服務器、存儲資源等設施[4]。首先，加強無線網絡覆蓋，如4G、5G或是Wi-Fi 6的應用，使移動教學和學習成為可能，為師生提供隨時隨地碎片化學習的環境;其次，建設完善的物聯網，建設智能感知系統，安裝智能管理和控制設備，如智能門鎖、物聯網關、智能電控系統等，實現對門禁、燈光、窗簾、多媒體設備等智能化管理和控制;最后，需要配備足夠數量的高性能服務器和存儲空間、滿足系統運行需要的硬件資源，保證教學平臺以及管理系統的正常使用。

支撐平臺層建設 ?首先，運用云計算技術、虛擬技術，將分散的計算資源、存儲資源、網絡資源等實現按需服務的云化模式，提升資源的利用率和管理效率，為智慧校園的教學、管理服務提供可靠的、靈活的、安全的資源環境。其次，共享數據中心是實現系統數據共享、提供決策支持的重要平臺，通過采集不同系統異構的數據，進行數據集中存儲和處理，應用靈活的接口訪問技術，提供各系統之間的數據共享服務，保證數據的完整性和實時性。數據交換工具是針對不同業務系統的異構數據庫中的數據，通過抽取、清洗、轉換、同步等處理方法，集中存儲到核心數據庫中，提升數據的質量，更好地為數據的查詢和訪問服務。最后，建設統一認證平臺，實現基于各類業務系統的單點登錄服務，以及登錄訪問與身份認證的集中管理、統一授權，并對操作行為進行安全審計。

應用平臺層建設 ?應用信息技術營造智慧教學環境，逐步實施智能空間建設與升級，包括多媒體教室、智慧教室、實驗（實訓）室等建設與升級。同時，為滿足教學活動的管理與應用需要，加強網絡教學平臺、教學大數據應用等方面建設與應用。

多媒體教室升級，按照統籌規劃、分步實施的原則，對現有多媒體教室進行整體改造和升級，增加智能門禁、智能中控等設備，提升多媒體教室智能化管理和控制的能力，不斷完善物聯網感知功能，全方位打造智能教室。建立教學輔助支持系統，包含考勤、電子班牌、網上預約等功能，通過與學校的教務系統、數據中心、一卡通等服務系統對接，實現對教務工作的智能服務，提高資源的利用率，更好地為教學服務。

智慧教室建設是智慧教學環境的核心內容[5]，利用物聯網實現萬物互聯，即“人—人”“人—物”“物—物”進行信息交互的系統，可以采集教室的溫度、濕度等環境信息，教師可以調節，提高教室環境的舒適度。利用錄播系統，進行遠程雙向教學，實現課堂的延伸。通過各類智能裝備輔助教學內容呈現，便利進行學習資源獲取，促進互動式、合作探究、個性化、開放式的教學，結合大數據平臺的應用，采集學生的學習反饋，形成互動，有利于調動學生學習的積極性，提高教學質量。

實驗室信息化應用，在建設中探索運用云桌面技術改善現有的桌面教學環境，優化教學資源，保障桌面教學環境的管理和維護，提高實驗室利用率和管理水平。在實驗室管理中加強信息化的應用，建設實驗室管理系統，實現對實驗項目、實驗記錄、實驗室預約等管理，將實驗室管理系統與學校庫存系統、教務系統及報修系統等應用系統對接，實現以實驗室為核心的全方位管理，消除信息孤島和應用孤島，建立校級統一信息系統。另外，開展虛擬仿真實驗平臺建設，可以更好地為實驗教學服務，改變傳統教學固化時間、場地的限制，師生受益面大，有利于全面提升教學質量，培養適應社會需求的高素質人才。

在線教學平臺建設，深化“互聯網+教育”內涵，建設本地化教學平臺與云端教學平臺相結合的智慧學習平臺，構建多平臺和多工具融合的智慧教學環境，推進線上與線下結合的教學應用。教學平臺可實現課程門戶建設、課程內容建設、在線學習、在線考試、在線討論與答疑、移動學習、移動教學大數據分析等關鍵功能。教師可以引進優質資源，運用簡易的課程建設管理工具輕松建課，減輕教學壓力，充分發揮積極性和創造性。同時能充分激發和培養學生的自主學習意識，注重學思結合，倡導啟發式、探究式、討論式、參與式教學，幫助學生學會學習，并激發學生的好奇心，培養學生的興趣愛好，營造獨立思考、自由探索、勇于創新的良好環境[6]。

教學大數據應用，以數據驅動為基礎，解決當前的數據孤島問題，運用教學大數據平臺采集各種各樣的教學行為數據，對教師教學行為和學生學習行為建立大數據分析模型，生成可視化的數據展示。探索教學大數據在教學效果質量評價、學生學習行為評價、學生學習過程干預、個性化學習等方面應用[7]，構造良好的學習生態體系，促進教學質量提升，助力學生成長。

終端應用 ?為便于師生對教學資源的管理和利用，通過學校統一認證系統，加強對用戶的統一認證和授權管理，實現不同用戶對各類資源訪問控制的管理。同時，為滿足多終端的接入需求，如瀏覽器、APP、微信等，開發兼容性強、靈活高效獲取信息資源的平臺，使用戶獲得更好的學習體驗。

信息安全體系建設是智慧教學正常開展的重要保障 ?構建安全可靠的教學環境應從物理安全、網絡安全、主機安全、應用安全和數據安全等層面加以防護，以保障智慧教學系統及平臺的安全與穩定。依照國家網絡安全法的要求，建立網絡教學平臺、教學支撐平臺等系統的信息安全等級保護制度，提升應急處置能力和網絡信息安全整體水平。完善網絡教學平臺和數據的安全防護技術手段，建設行為審計、漏洞掃描等平臺，堅持重要數據的備份制度，加強平臺運行及數據的監控，構建信息網絡安全的智能感知，實現安全技術的聯動性和一體化[8]。

5 結束語

智慧教學環境是智慧校園建設發展的重要組成部分，本文按照“獨立部署的智慧教學環境總體架構”模型，從基礎設施層、支撐平臺層、應用平臺層、應用終端接入層以及信息安全體系建設等方面進行系統論述，以實現教學環境智能化、個性化、聯動性的效果，更好地為智慧教學服務，促進學校教育教學水平的不斷提升。

參考文獻

[1]高靜.高校智慧校園框架研究[J].中國管理信息化，2019（1）：168-169.

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[8]劉海龍，張剛剛.淺談智慧校園總體框架網絡安全風險評估的運用[J].網絡安全技術與應用，2020（5）：97-99.