高校智慧教學環境設計與建設研究

張明熙 于純良 吳惠穎 叢方杰

摘要：本文首先對高校智慧教學環境的整體架構進行設計，將其分成教學基礎支撐層、教學硬件設施層、教學軟件資源層、教學活動應用層、決策支持分析層五個層次;其次，將高校智慧教學環境劃分為虛擬教學環境和物理教學環境;并在此基礎上，以煙臺大學智慧教學環境的建設為例介紹了智慧教學環境的相關建設內容。

關鍵詞：高校;智慧;架構設計;虛擬教學環境;物理教學環境

中圖分類號：G434 ?文獻標識碼：A ?論文編號：1674-2117（2020）20-0000-03

引言

教學信息化是高校信息化建設工作的落腳點，也是學校信息化建設的核心任務。[1]2019年印發的《中國教育現代化2035》的十大戰略任務中指出，要“統籌建設一體化智能化教學、管理與服務平臺”。在國家政策的推動下，智慧教學環境建設已成為高校教學資源投入的新方向，并成為高校信息化建設的重要內容。

如何滿足課堂教學改革需求，構建新型智能化教學環境，成為高校教育技術工作者關注的熱點。[2]基于這一背景筆者在對高校智慧教學環境的整體架構進行設計的基礎上，結合煙臺大學的發展規劃及人才培養目標，對高校智慧教學環境的建設進行了探索。

智慧教學環境整體架構的設計

智慧教學環境建設是高等教育教學改革系統工程的重要組成部分，從廣義上看，智慧教室的發展經歷了三個階段：第一代是本地集控的多媒體教室，主要依托于多媒體設備實現場景化展示教學內容;第二代是網絡群控的多媒體教室，實現了多媒體設備的集中可視化管控;隨著信息技術、智能技術與教育教學全過程的深度融入，第三代的智慧教室已經從教室空間演化為實體教學環境和泛在虛擬教學環境相結合的混合教學環境。筆者以PST框架為設計理念構建的智慧教學環境是以平臺為基礎、以資源為支撐、以學生為主體、以服務教學為核心的線上線下相結合的網絡化泛在學習環境，其五層的架構設計如下圖所示。

（1）教學基礎支撐層。主要包括三方面內容：①校園有線/無線網絡及公有/私有云等的基礎硬件支撐環境。建設時應綜合考慮平臺部署、課程錄播、移動教學應用等的需求，合理設計基礎網絡架構，建設學校私有云，實現校園有線和無線網絡的全覆蓋。②一卡通數據、教務數據及中心數據庫在內的標準化基礎數據支撐。③教學方法、教改研究、教學管理與服務以及教師教學能力等軟環境的建設，這些也是智慧教學環境構建的基礎支撐。

（2）教學硬件設施層。主要包括兩方面內容：①從建筑學、人體工程學、心理學等角度出發，基于不同教學模式設計的照明、桌椅、空調、黑板、窗簾等基礎物理環境，學習環境布局的合理性和環境的舒適度，能為教學提供可靠安全健康的空間環境;②基于云計算、物聯網、大數據、移動互聯等技術，整合傳統多媒體設備、智慧教學工具、物聯控制設備、錄播設備等的智慧教學硬件設施。

（3）教學軟件資源層。主要包括移動教學工具、錄播資源管理平臺、校內網絡教學平臺（SPOC）、校外優質課程資源平臺（MOOC）、智慧教學云平臺、教學設備可視化管控平臺等，共同構建覆蓋高校教學全周期的軟件支撐平臺，通過對各類教學資源在校內、校際間的優化整合，實現包括課前、課中、課后教學全過程的智慧化支撐與管理。

（4）教學活動應用層。信息技術正在改變傳統的高校教學模式，從“以教師為中心”向“以學生為中心”轉變，支持學生進行探究式、個性化、多元化的學習，因此教師應根據不同的學科特點采用不同的教學方式，利用智慧教學環境來重構教學過程。

（5）決策支持分析層。基于大數據分析技術，對學生的學習行為等進行記錄和分析，為教師提供多維的學情分析，提供課堂質量監督的全過程信息化服務，實時動態地進行教學質量過程性評價。決策支持分析層通常包括常態化督導系統、智慧大數據分析管理平臺、教學過程評價平臺等。

智慧教學環境的建設與應用案例

隨著信息技術與教育技術的不斷融合和創新，智慧教學環境已經發展成虛擬教學環境和物理教學環境相結合的混合教學環境。構建從設備到數據全面打通、從教學活動到教學評價全面融合、覆蓋教學全場景的智慧教學環境，已成為當前各高校教與學變革的主要手段。如何在有限投入的情況下提升、改造、優化現有的多媒體教室，是高校信息化教學環境建設必須面對的問題。[3]筆者認為，智慧教學環境的建設應結合學校的教育理念和學科特色，進行頂層設計，并逐步推進、分類實施，高校的智慧教學環境通常包括如下頁表所示的類型。

下面，筆者以煙臺大學為例呈現構建智慧學習支持環境的相關內容。

第一，基礎支撐環境的建設。為進一步加強“互聯網+”環境下信息化與教學改革的融合，保障教學信息化環境配套支持服務體系建設，在校園網絡建設方面，2018年學校對基礎有線管網進行了整體改造，陸續投入資金進行無線網絡建設，建成無縫覆蓋的校園無線網絡，實現了雙網融合統一管理。2018年，建立虛擬化云平臺，創建虛擬主機，教務、校園卡數據庫等重點系統都已部署在虛擬化平臺上。

第二，虛擬教學環境的建設。2013年，學校陸續引入優質課程資源。2016年引進新的網絡教學綜合平臺，立項支持建設校內在線課程。

第三，物理教學環境的建設。學校不斷改善課堂教學環境，2016年建成網絡中控教室，完成了第二代多媒體教室的升級改造。為配合混合式教學改革，建設了研討型互動教室;2018年投入使用的微課慕課創作室，為在線課程的制作提供了便捷路徑;沉浸式互動直播教室也投入使用。

結論

從智慧教室到智慧學習空間，智慧教學環境的建設已經成為信息技術與教育技術深度融合的前沿陣地。近年來，各高校的信息化建設正在從多媒體教室的建設向智慧教室的建設轉變、從示范性智慧型教室的建設向規模化智慧教學環境的建設轉變。智慧教學環境作為信息化、教學方法、空間環境設計相融合的具體呈現，是課前、課中、課后一體化的教學生態圈，為教師進行各種新型教學模式探索和教學改革提供了支撐。

參考文獻：

[1]張其亮，王愛春.高校教學信息化建設總體框架設計[J].中國教育信息化，2020（03）：19-22.

[2]張凱，楊再明.智慧教室的構建與應用研究——以中國礦業大學為例[J].現代教育技術，2018，28（10）：81-86.

[3]劉志文，錢震.“互聯網+”時代“準智慧”教室的設計與應用研究[J].現代教育技術， 2019，29（12）：68-74.

論文資助課題：教育部2018年產學合作協同育人項目（201801039097）“基于雨課堂的煙臺大學‘互聯網+黑板+移動終端教學改革探索”;2019年煙臺大學教學改革研究項目（jyxm2019052）“多校區教學支撐技術體系建設研究”。