高教智能教室建設初探

黎生 余淇 田建林

摘要：伴隨大數據、物聯網、人工智能等信息技術的下沉應用，高校智能教室的科學建設成為亟待解決的重要問題之一。作者結合自身經驗，通過對智能教室建設的實踐與思考，提出新形勢下智能教室建設的新路徑，以期為同類院校建設提供參考依據和實踐指導。

關鍵詞：智能教室;建設;探索

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2020）15/16-0182-03

● 概論

為培養面向未來的創新人才，筆者所在高校啟動了“探究式-小班化”課堂教學改革計劃，希望課堂教學改革能夠撬動全方位人才培養改革。從2010年起，學校全面開展以“啟發式講授、互動式交流、探究式討論”為特征的高水平“探究式-小班化”課堂教學改革，改變了“期末一考定成績”的做法，強化了教學過程評價、實施非標準答案考試、改革“優秀”考核標準、實行動態及格線等改革舉措，促使學生真學，真想，真領會。然而，經過實踐筆者發現，傳統的教學環境制約著教學模式的創新及人才的培養。例如，以教為中心的傳統教室，聯排固定桌椅、設備單一，學生被動聽講，教學沉悶、乏味;保守封閉的教學環境限制了學生的小組互動、討論，無法實時溝通、缺失現場情境感受，不利于培養學生的批判性思維和拓展國際視野。基于此，新的教育理念呼喚互動探究式、自主開放性智能教室建設，以此促進學生批判性思維和國際視野的培養。

● 智能教室建設理念

智能教室在建設過程中，整體采用“以人為中心”的設計理念，即按照以學習者為主體的設計理念進行改造，要照顧到各種感官體驗的要求，為教學提供無限可能，具體涉及“人與環境”的和諧、室內物理因素的考量以及教室功能的需求。同時，要求學習空間具有可重構性與無限延伸性，即智能教室滿足多種教學過程，它的設計必須能夠適用于多種不同類型的教學場所。例如，固定桌椅改為活動桌椅，打破束縛，能夠根據不同的教學類型進行重組。通過可移動或升降的隔斷，實現不同類型學習空間的呈現，滿足各種學習過程需要。另外，智能教室應具有高科技的智能技術與教學裝備[1]，即要求網絡、云服務、智能教學行為分析系統、各種交互式設備等成為標配;教學資源便捷獲取，師生將不同資源進行整合，實現混合式互動教學;根據課程特點，充分運用先進技術和裝備，建設不同類型教學環境，滿足不同需求。

● 智能教室建設類型

智能教室的建設，以需求為導向，根據學科需求以及功能特點，分為六大式十小類進行建設，具體如下頁圖所示。

1.小組協助式智能教室

該類型智能教室在物理結構上打破了傳統教室格局——去掉講臺，講桌置于教室中央，可移動、可拼接活動桌椅。在硬件上，也與傳統多媒體教室不同，除一臺主機外，教室的不同方位還配置了三臺交互式觸摸一體機，配合軟件設置可隨意切換“集中授課”和“分組研討”兩種模式：集中授課時，多屏模式便于不同方位的學生就近觀看教學內容，達到沉浸式體驗;分組研討時，實時將學生自帶設備里的圖片、文件分享到一體機上，便于同組學生開展組內研討交流。該類型教室通過空間和設備上的改變，模糊了教師和學生之間“主導—從屬”關系的界限，在心理上消除了“教師主導、學生從屬”的思維，雙方平等探討，學生更加積極參與課堂。同時該類型教室也為探究式教學模式的開展提供了良好的物理環境。

2.深度演示式智能教室

深度演示式智能教室與傳統多媒體教室的顯示設備不同，該類型教室具有特殊設計的投影大屏，通過融合技術配合多視窗演示系統，通過同一個屏幕同時對多個教學資源進行展示、對比，實現高難度、復雜問題的全方位和多維度演示，使教學內容更加形象生動，教學手段更加豐富，最重要的是加深學生對知識的理解和掌握。

3.互動反饋式智能教室

互動反饋式智能教室是在傳統多媒體教室基礎上，部署教室專屬局域網，采用教室PC端與云平臺相結合的方式連通綜合教務系統，整合課前、課中、課后，實現線上線下一體化教學。課前，通過云平臺推送學習資料，檢驗學生預習情況;課中，利用教室局域網和APP通過簽到、答題、提問、資料傳輸、分組教學等功能實現師生實時互動;課后，教師第一時間發布課后作業，檢驗學習效果。所有教學過程數據均被記錄在后臺，為過程性評價提供數據支撐。該類教室最大的特點就是手機成為師生互動的工具，真正實現了師生之間的1：1互動，讓每個學生擁有平等互動的機會。通過即時互動，維持學生的大腦興奮度，保持學習的熱情和積極性，同時有利于實施全過程考核，收集教學過程大數據，便于開展個性化學習指導。

4.跨區域協助式智能教室

跨區域協助式智能教室在傳統多媒體教室基礎上，通過搭建直播課環境，配合遠程互動軟件，實現遠程實時音視頻傳輸、課程直播、雙向互動，使得跨空間式的互動教學成為現實。師生可以參與不同校區、不同學校、不同國家的實時互動教學，讓學生共享校際、國際優質教學資源，實現一室之內，盡享天下課堂。

5.操作指導式智能教室

操作指導式智能教室體現在“教室+機房”的融合上，教室內配備高性能教師機和以小組為單位的多臺學生機，通過教學互動軟件為師生提供靈活多樣的互動教學模式。除了近距離更好地展示教師的講授內容，它也可以將教學的主動權交到學生手中，把學生的操作結果放大投影到教室大屏，通過教師點評、學生討論提高學習成效。該類教室打破了傳統教室的限制，為廣義的學習提供可能，人人都可以成為課堂的主角。這種類型的教室，更好地滿足了設計類課程的需求，深受來自藝術、建筑、計算機、軟件、機械制造、水利水電等專業教師的歡迎。

6.智能研討報告式教室

智能研討報告式教室在桌椅設計上采用隔排轉椅方式，即前排座位可以180度旋轉，實時形成討論組，方便學生積極參與、協同創新、頭腦風暴。在技術功能上實現多屏投影、遠程互動與高清錄播功能。在智能管理上開展物聯感知，即通過講臺上的多功能控制面板實現智能感知與控制，控制窗簾、照明的開關，空調調節溫度。同時，座椅后排安裝了“電力軌道”，學生購買一個軌道插座即可用電，方便快捷，安全高效，插座還分插頭式與USB接口式，可以滿足學生的各種需求。

除了上述六種講授類型的智能教室外，筆者所在高校還建設了專用研討智能教室和公共交流空間，方便學生研討。專用研討智能教室采用玻璃隔斷的方式，將教室劃分為多個討論區域，各區域間相互隔音，學生既可以獨立開展小組討論，避免干擾，又互相可視，營造相互激勵、積極探索的良好氛圍。公共交流空間則是將教學樓的走廊、大廳等空閑區域合理利用，設置無線網絡、書寫白板、可移動座椅等設施，營造溫馨、安寧、舒適、多邊互動的教學環境，讓師生在課余也有隨時隨地交流探討的場所。

● 智能教室建設存在的問題及發展趨勢

智能教室的建設雖然大大滿足了不同教師的教學需求，極大地調動了學生的學習積極性，一定程度上實現了“坐到前排來、把頭抬起來、提出問題來”，激發了學生的思維，但也存在一些問題。首先，新興信息技術應用不夠，特別是在信息化智能技術如大數據、物聯網、云計算、人工智能等方面應用不夠，無法實現教與學的過程分析。其次，教學環境智能感知不全面。目前，智能教室對物聯網技術的應用還處在最初級的基本環境感知方面，有初步的燈光、溫度、濕度等智能感知，但仍缺乏對物聯網的深入應用，如對學習者特征的自動識別等。[2]除此之外，智能教室建設功能單一且成本較高，較大程度上依賴學校專款，對于經費較弱的學校來說，成本略高。

眾所周知，智能教室的一大重要功能是通過學習分析技術來理解和優化學習過程及學習環境[3]，從而實現個性化學習內容與學習資源的精準推送，以便支持更高層次的適應性教學和個性化學習。相信不久的將來智能教室可以深度挖掘教學數據，利用教學中產生的海量數據，構建完善的學習者學習行為模型，形成科學的學習情況報表，實現個性化學習資源推送，從而促進教育個性化的發展。

參考文獻：

[1]賀占魁，黃濤.高校智慧教室的建設理念模式與應用展望[J].現代教育技術，2018（28）：54-60.

[2]崔亞強，余淇，馮鳥東.論高等院校智慧教學環境中“智慧”的缺失[J].中國教育信息化，2017（13）：72-74.

[3]何克抗.21世紀以來的新興信息技術對各級各類教育深化改革的重大影響[J].電化教育研究，2019（03）.

作者簡介：黎生，四川大學信息化建設與管理辦公室副主任，研究方向為教育技術;余淇，四川大學信息化建設與管理辦公室資源科科長、工程師，研究方向為教育技術;田建林，四川大學信息化建設與管理辦公室任職，研究方向為智慧教育學習環境構建、智慧教學法、高校信息化教學平臺有效性研究等。

基金項目：2020年四川大學黨政管理服務研究項目“大數據下高校智慧教學平臺建設探討”;四川省高等學校人文社會科學重點研究基地·四川省教育信息化應用與發展研究中心項目“智能教室建設路徑探析與效果實證研究”（JYXX19-002）階段性成果。