智慧教學環境的建設與應用研究

王玨

摘要：隨著智慧教育理念和新技術的不斷深入，智慧教學環境建設已不僅僅是簡單的購置一些多媒體設備，而是充分利用大數據、物聯網、人工智能等新一代信息技術打造智慧課堂環境[1]。作者結合自身實踐經驗，通過對智慧教室建設的實踐與思考，提出新形勢下智慧教室建設的新路徑，以期為同類院校建設提供參考依據和實踐指導。

關鍵詞：智慧教學;智慧教室;教學設備;智能化

中圖分類號：TP399? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）01-0185-02

1 背景

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》中提出力爭到2020年，將校園信息化作為教育信息化的重要內容，采用先進的信息技術來構建現代化的教育教學環境，實現人與校園，人與信息系統，校園實體與信息系統三個方面的融合，從而改進教學方式、促進科學研究、提高管理效率、提升服務水平。課堂教學是學校教育最重要的環節，是實施教育任務的主陣地，也是教育信息化的重點內容，課堂教學也能最能反映出教師教學能力和學生學習效果。在各院校智慧教室普遍建設的背景下，建設一個什么樣的智慧教室？如何利用智慧教室引領教學與管理的全面升級成為當前各大院校落地教育信息化應用創新任務的重要難題[2]。

2 學校多媒體教室現狀分析

我校教室內多媒體設備大都采用投影儀、幕布和內置電腦的組成，由于設備沒有統一的管理平臺，教師操作比較煩瑣，日常運維難度較大，維修保障服務的及時性不夠。同時，學校對于課堂的教學質量管理模式比較單一，無法及時全面的掌握課堂教學的情況。

3 建設規劃

3.1 建設目標

新一代智慧教室將集多媒體教學、可視化教學質量管理、智慧課堂、網絡教學資源、多媒體設備網絡化管理于一體[3]。智慧教室以教學環境建設為基礎、以教學過程性評價為手段，全面促進教師專業發展，提高教學質量。創新課堂互動模式，豐富網絡教學資源，不斷提升師生教育教學體驗、創新教學管理方法，變革課堂教學內容，構建基于大數據的信息化課堂教學模式。

（1）建設人性化、智能化的教學環境

通過教室講臺內多媒體設備中控管理系統實現一鍵上下課，讓教師能專注于自己的教學，而不是將時間花費在操控設備之間。同時，學校運維保障部門可實時對教室設備的使用情況進行監控，及時處理發生的問題，提高運維效率。

（2）實現課堂教學的精細化管理

利用教室內的常態化錄播設備實現各級部門對全校教師隨機進行聽課，可在學校教學服務中心或個人電腦上實時聽課或查看教學錄像并填寫評價信息，實現課堂聽課與網絡聽課雙軌運作，有效提高學校聽課的數量，量的倍增將促進教學水平質的變化。

（3）以評價為業務核心，建立教學質量管理閉環

以常態化教學環境下的網上巡課評課管理體系為基礎，匯聚形成學校資源建設和成長體系。整合教師課程內容，搭建課堂移動學習環境，形成學生課前預習、課中練習、課后復習的學習管理與學習評價體系，為教學質量監控提供基礎數據支撐。

（4）建設創新型智慧教學空間

智慧教室利用先進的云計算、大數據、移動互聯等技術手段，解決當前教學過程中互動問題。可以通過移動終端實現師生間的交互、分組討論、移動考勤、設備報修、移動學習、云評價等功能。具備動態學習數據的采集和即時分析功能，實現了教與學的立體溝通與交流，使傳統課堂發生了結構性變革，實現無邊界課堂[4]。

3.2 建設任務

江蘇省無錫交通高等職業技術學校的智慧教室改造項目主要滿足普通教室小班化教學的實際需要，重點解決課堂教學互動、多媒體教學、教學全景錄播、可視化教學質量管理與評價、教學設備網絡化管理等問題。智慧教室通過對教室內的環境及環境處理、多媒體設備的智能化感知和交互實現智慧教室的課上、課下的聯通融合和業務的同步。主要包括以下系統：

（1）互動課堂系統

課堂互動系統是學校教學體系中的重要組成部分，具備錄播、無線投屏、考勤、電子綠板、課堂答題、分組討論、雙板教學、教師評學、學生評教等基本功能，為師生構建暢通的課堂交互渠道。

課堂互動系統能夠綜合學生考勤、分組互動、多媒體教學、課堂答題、彈幕、學生評教等大數據信息，自動統計分析各班級、學生學習質量，分析老師知識點教學質量，通過大數據分析形成有效的質量報表。基于課堂互動系統實現老師線上備課，學生課前進行課程電子教材預習、課中師生互動教學、課后課程輔導復習等功能，為老師和學生提供了一種高效的“教”與“學”模式。

（2）智慧教室智能管理系統

智慧教室智能管理系統主要體現人性化、智能化的設備集中控制，突出教室的用戶體驗。采用物聯網技術、國際標準控制協議、通用接口，可對智慧教室各類信息化設備高度整合，具有高擴展性，實現智能化控制、智能化推送、智能化管理。主要包括以下重要功能：

①智能控制

實現智慧教室內所有設備的一鍵控制或模式控制，達到整個系統的可靠性;同時還提供所有設備的細節控制，并且滿足師生使用上的方便，使教師無須培訓就可以控制教室內的所有設備。

②IC卡（或人臉識別）管理

將學校教務系統與校園一卡通（或人臉識別）系統的數據進行對接，可按照要求通過課表可為任課教師設置智能鑰匙，上課時可直接使用教師IC卡（或人臉識別）打開多媒體教室的設備。可記錄各智慧教室開啟時間等信息，以便于對教室多媒體設備使用進行管理。上課時，只要將卡放置在讀卡器上驗證通過后，系統解鎖，控制面板可操作，自動啟動多媒體系統，進入教學模式。下課時，將卡從讀卡器上取出后系統鎖定，面板無法操作，如果超過預設時間內無合法卡重新放置在讀卡器上，多媒體系統自動關閉。

③智能顯示

整合電子班牌、信息發布、物聯網環境采集于一體，采用BS架構，WEB方式完成智慧教室智能信息的顯示。可對內容設計、發布、管理等功能操作。教室顯示終端根據教室狀態自動變換顯示內容，如上課時顯示課程名稱，主講人等;考試時顯示教室號，考試名稱，考號范圍等，平時可以用來顯示宣傳海報，通知公告、教室環境溫濕度等。

（3）全景錄播

全景錄播是以高清視頻為數據采集和場景分析的基礎，具備多視角巡課、毫秒級響應、自動整理課程體系、大規模視頻并發、壓縮等特性。結合我校實際情況，全景錄播功能應具備在線巡課、視頻點播、推薦視頻、隨堂評價幾大功能模塊。

①在線巡課

在線巡課可根據課表、地理位置、課程開展巡課，支持根據教室、課程、老師等關鍵字搜索相關課程進行巡課。巡課過程中應可對教室全景攝像機進行調節拉近拉遠、聚焦、變倍等操作，支持對攝像機推拉搖移的操作，便于更加直觀的巡課。全景錄播系統應支持至少三畫面的錄播，包括學生學習畫面、教師教學畫面、多媒體課件畫面。

②視頻點播

教室課堂錄制的視頻自動按照課程體系整理歸類，便于直觀的點播想要觀看的課程，可根據學期、月、周或者自定義日期選擇相關課程點播;支持搜索關鍵字點播視頻。優質視頻可推送至推薦視頻，供老師和學生點播學習。

③隨堂評價

可對相關的課程進行在線督導評課，通過權限分配，指定督導老師進行課程評價。督導老師可根據各種自定義的評分項，對老師上課過程進行打分評價。督導評課支持配置評課表，支持實時評課，支持優秀課程的推薦等基本功能。

4 結論（Conclusion）

教學環境的建設，對于課堂教學改革起著不可或缺的支撐作用。目前，我校智慧教室改造項目已完成一期建設，初步構建起了支撐日常教學、課堂視頻資源管理、督導評價、設備運維網絡化管理于一體的智慧教學環境，實現學生自主學習、教師能潛心教學、管理人員精準服務[5]。隨著新興技術的不斷發展，我們將進一步總結智慧教學環境建設中的經驗，為學校智慧校園建設提供助力。

參考文獻：

[1] 黎生，余淇，田建林.高校智能教室建設初探——以四川大學“智慧教學環境”建設為例[J].中國信息技術教育，2020（4）.

[2] 李風燕，張婧.智慧教室方案設計概述[J].中國教育技術裝備，2019（16）.

[3] 程月.獨立學院教育信息化工程建設探究[J].中國管理信息化，2015（20）.

[4] 孫曙輝，劉邦奇.基于動態學習數據分析的智慧課堂模式[J].中國教育信息化，2015（22）.

[5] 余泰，李莉，趙欣.基于教育大數據的高校智慧教學環境構建[J].實驗室研究與探索，2020（7）.

【通聯編輯：朱寶貴】