在技術(shù)設(shè)計方面智慧教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

曹瑞青

摘要：如何在有效的教學(xué)時間高效地完成教學(xué)任務(wù)已經(jīng)成為教師教學(xué)追求的目標(biāo)。在智慧教室中進行教學(xué)能更好地輔助教師達到教學(xué)目標(biāo)，因而智慧教室的建設(shè)越來越受重視。建設(shè)智慧教室的目的是提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。文章首先指出了傳統(tǒng)教室的不足，然后概括了智慧教室的概念和智慧教室建設(shè)理念，并在此基礎(chǔ)上提出智慧教室在技術(shù)設(shè)計方面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：技術(shù)設(shè)計；智慧教室；建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：G434 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）29-0263-03

1 問題的提出

教學(xué)是學(xué)生獲取系統(tǒng)知識的主要途徑。教學(xué)發(fā)生的主要場所是教室，學(xué)生在教室中完成一系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，從而提高自己的知識技能。由于每節(jié)課的時間是固定的，教師如何在固定的教學(xué)時間完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生如何在固定的學(xué)習(xí)時間系統(tǒng)地掌握知識呢？現(xiàn)如今在傳統(tǒng)教室中進行的教學(xué)存在許多需要改進的地方，如課堂考勤、課堂互動、課堂測試，每一個環(huán)節(jié)都會占用一定的教學(xué)時間，從而導(dǎo)致教學(xué)時間的利用效率不高。在課堂考勤中，簽到結(jié)果統(tǒng)計不方便，不但加大了教師的工作量，而且無法直接呈現(xiàn)簽到結(jié)果。在課堂互動中，只有個別學(xué)生參與其中，教師只能估計整體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為支撐，結(jié)果往往產(chǎn)生偏差。在課堂測試中，教師無法實時獲得全體學(xué)生的測試結(jié)果，也就無法實時、有針對、準(zhǔn)確地對每一個學(xué)生進行的強化訓(xùn)練，也就無法達到鞏固課堂知識的目標(biāo)。智慧教室的提出正好解決了教師在傳統(tǒng)教室進行教學(xué)所遇到的問題。

2 智慧教室的概念

研究者從不同的角度對智慧教室進行了定義。文章借鑒程敏關(guān)于智慧教室定義中所提出的新興信息技術(shù)作為智慧教室的基礎(chǔ)；[1]張亞珍等關(guān)于智慧教室定義中所提出的學(xué)習(xí)模；[2]王玉龍等關(guān)于智慧教室定義中所提出的個性化學(xué)習(xí)方案以及人與環(huán)境的高效互動；[3] 以及聶風(fēng)華等關(guān)于智慧教室定義中所提出智慧教室的目標(biāo)作為定義的基礎(chǔ)。[4]文章認為智慧教室是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和泛在網(wǎng)絡(luò)等新興信息技術(shù)，能夠支持學(xué)習(xí)者的混合學(xué)習(xí)，支持教師組織和開展混合學(xué)習(xí)，提供個性化師生服務(wù)、進行智能化管理、實現(xiàn)多元化交互教學(xué)的一種自適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。建設(shè)智慧教室的最終目標(biāo)是完善教學(xué)，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。

3 智慧教室建設(shè)理念

信息時代學(xué)習(xí)的本質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在三方面：一是學(xué)生由被動地接受知識轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥墨@取知識；二是學(xué)生由機械的記憶知識轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的知識建構(gòu)；三是學(xué)生對于知識的學(xué)習(xí)由個人化轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?，學(xué)習(xí)過程更注重學(xué)生的互動。[5]因此，信息時代學(xué)習(xí)的環(huán)境要適應(yīng)學(xué)習(xí)本質(zhì)的轉(zhuǎn)變，使“以人為本”和“以學(xué)習(xí)者為中心”的設(shè)計理念貫穿于智慧教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之中。

通過對信息時代學(xué)習(xí)本質(zhì)的轉(zhuǎn)變和學(xué)習(xí)環(huán)境要轉(zhuǎn)變以適應(yīng)學(xué)習(xí)的要求，文章認為智慧教室的建設(shè)理念應(yīng)該包括注重用戶體驗、綠色環(huán)保、體現(xiàn)個性化、體現(xiàn)互動性、體現(xiàn)實時性。

3.1注重用戶體驗

用戶的體驗效果表現(xiàn)在兩方面一是對物理環(huán)境的體驗，二是對技術(shù)設(shè)計的體驗。首先在提高用戶對物理環(huán)境的體驗方面可以通過對室內(nèi)采光照明、溫度和濕度的智能控制來實現(xiàn)，保證智慧教室物理環(huán)境的舒適性，其次，在提高用戶對技術(shù)設(shè)計的體驗上，可以通過采用圖形化設(shè)計理念，體現(xiàn)人性化，力求用戶界面的簡潔性和易用性。

3.2綠色環(huán)保

在注重用戶體驗體驗的前提下，應(yīng)該具有環(huán)保意識，如在室內(nèi)采光照明方面，以自然光源作為室內(nèi)的基本光源，室內(nèi)設(shè)備在無人狀態(tài)下呈現(xiàn)自動休眠狀態(tài)，上課時也可實現(xiàn)智能開啟，避免對設(shè)備進行違規(guī)操作延長設(shè)備的使用壽命。

3.3體現(xiàn)個性化

個性化可以體現(xiàn)在云桌面、身份管理和數(shù)據(jù)采集三個方面。例如，云桌面是教師的專屬桌面有自己永久的存儲空間以及個性化的保存，教師可以在任何時間、任何地點和任何設(shè)備登錄自己的工號和密碼對自己的專屬桌面進行操作。身份管理則是為了限制用戶的操作，如身份可以設(shè)置為教師、學(xué)生或管理人員，不同身份的人所能進行的操作不同，以此來避免錯誤操作所帶來的損失。數(shù)據(jù)的采集是對學(xué)生課堂信息的采集，通過數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)對學(xué)生進行科學(xué)性和準(zhǔn)確性的評價，從而進行針對學(xué)生的個性化特征進行教學(xué)。

3.4體現(xiàn)互動性

學(xué)習(xí)本質(zhì)的社會化主要通過智慧教室的互動性來體現(xiàn)，互動性包括課堂上師生的互動，生生的互動，人機的互動。師生互動體現(xiàn)在課堂教學(xué)中教師可以關(guān)注到每一個學(xué)生，而不是依據(jù)少數(shù)學(xué)生的表現(xiàn)來猜測全體學(xué)生對知識點的掌握情況。生生互動體現(xiàn)在課堂上交流更為方便，如多屏投影，小組討論是可以把一人的想法呈現(xiàn)在小組內(nèi)其他成員的電腦屏幕上。人機互動體現(xiàn)在用戶界面簡單、實用。

3.5體現(xiàn)實時性

智慧教室的實時性包括數(shù)據(jù)采集的實時性和教師可以隨時修改制作自己的課件保存到自己的云桌面上。首先數(shù)據(jù)采集的實時性體現(xiàn)在教室可以及時獲取學(xué)生隨堂測驗的結(jié)果，對學(xué)生進行強化教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師修改制作課件的實時性體現(xiàn)在課堂上臨時發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)難點和臨時開啟的課堂互動，可以隨時保存到自己的云桌面?zhèn)浞?，也可以保存到教學(xué)資源庫以供學(xué)生查看和其他教師觀摩。

4 智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

文章借鑒了姜毅提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的建立一套云教育資源管理平臺和建立先進的多媒體設(shè)備管理系統(tǒng)；[6]司海峰等提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)輔助系統(tǒng)（包括課程錄播系統(tǒng)和教學(xué)資源庫）；[7]程敏提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)服務(wù)環(huán)境（包括課程錄播系統(tǒng)和學(xué)生自動考勤）；[8]胡永斌對馬丁·路德金小學(xué)智慧教室的空間布局設(shè)計、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計的概括，提到的室內(nèi)環(huán)境中的采光照明和控制系統(tǒng)中的室內(nèi)微氣候控制系統(tǒng)；[9]朱燕提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的云錄播系統(tǒng)和云課堂系統(tǒng)；[10]張亮提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)輔助系統(tǒng)（包括備課管理子系統(tǒng)和教學(xué)資源管理子系統(tǒng)）、智慧中控總控平臺子系統(tǒng)、云錄播課程管理平臺子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢分析與刷卡考勤子系統(tǒng)、云錄播、云桌面。[11]

根據(jù)程敏在智慧教室的設(shè)計與構(gòu)建一文中分析所得智慧教室的建設(shè)應(yīng)從空間設(shè)計和技術(shù)設(shè)計兩方面入手，構(gòu)建一個各構(gòu)成要素（ 技術(shù)、環(huán)境、人、資源和方法等） 和諧共存的教與學(xué)環(huán)境，由于前人已經(jīng)對智慧教室的空間設(shè)計做出來較為詳細的論述，因此文章僅對智慧教室的技術(shù)設(shè)計進行總結(jié)歸納。[8]基于以上研究者提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，文章在技術(shù)設(shè)計方面對智慧教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行歸納，包括四個子系統(tǒng)，分別為：教學(xué)輔助子系統(tǒng)、室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)、智慧中控總控子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)，如圖1所示。

4.1教學(xué)輔助子系統(tǒng)

教學(xué)輔助子系統(tǒng)主要用于課下教師的備課、課下學(xué)生的預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)以及課上關(guān)課堂考勤、課堂互動、課堂測試等各種數(shù)據(jù)的記錄。該系統(tǒng)主要包括云課堂、云桌面和身份管理及考勤系統(tǒng)。

4.1.1云課堂

云課堂是教學(xué)輔助子系統(tǒng)中的最重要的一部分，教師備課上課以及學(xué)生學(xué)習(xí)等一系列活動都依賴云課堂中的備課系統(tǒng)、教學(xué)資源庫、課堂信息采集、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和云錄播。

4.1.1.1備課系統(tǒng)

教師在備課系統(tǒng)中可以對已經(jīng)講授的課程內(nèi)容進行總結(jié)，也可以對下節(jié)課的授課內(nèi)容進行規(guī)劃。備課系統(tǒng)使得教師的所有工作數(shù)據(jù)都云端化，提高了教師的工作效率。

4.1.1.2教學(xué)資源庫

教學(xué)資源庫是備課系統(tǒng)的基礎(chǔ)，教師可以在備課系統(tǒng)中借助教學(xué)資源庫中的資源，可以參考其他教師的備課內(nèi)容，同時避免其他教師在教學(xué)中遇到的問題節(jié)約備課時間。

4.1.1.3課堂信息采集

課堂信息采集主要用于對教學(xué)過程進行記錄，便于學(xué)生自學(xué)或回看，也方便教師進行教學(xué)自查及總結(jié)。課堂采集的信息主要用于對學(xué)生進行過程性評價，方便對學(xué)生進行學(xué)習(xí)分析，以確定教師后續(xù)對教學(xué)的改進。所采集的課堂信息也可用于其他教師的備課參考。

4.1.1.4云錄播

云錄播主要實現(xiàn)了對教室中授課情況的實時在線錄制。課堂信息采集主要是通過云錄播進行的。同時云錄播方便了學(xué)生的遠程在線學(xué)習(xí)，并進行實時有效的互動，也方便了督導(dǎo)人員對課堂的監(jiān)督。

4.1.2云桌面

云桌面代替了傳統(tǒng)的個人電腦，每一個教師都有一個專屬云桌面，通過工號和密碼登錄。云桌面為教師的教學(xué)提供了方便，教師可以隨時隨地在任何設(shè)備上登錄專屬云桌面進行備課、查看學(xué)生學(xué)習(xí)情況、查看課堂信息采集結(jié)果。

4.1.3身份管理及考勤系統(tǒng)

身份管理主要是限制對設(shè)備所進行的操作，以避免不必要操作所帶來的損失。身份包括教師、學(xué)生和管理人員，不同身份的人進入智慧教室自動開啟不同操作。考勤包括學(xué)生、教師的考勤，將所得數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)，方便教師分析學(xué)生的成績與考勤的關(guān)系，方便教師對學(xué)生進行總結(jié)性評價，以及方便學(xué)校對教師的考勤進行查看。

4.2室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)

室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)包括采光照明、通風(fēng)換氣和溫度濕度三部分。通過室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)對物理環(huán)境進行有效控制，保證了智慧教室環(huán)境的易用性和舒適性。使室內(nèi)的照度保持在150Lx～200Lx，溫度常年保持在 18℃左右，相對濕度保持在 50%～60%。[9]

4.2.1采光照明

良好的照度是開展教學(xué)的基本條件。本著綠色環(huán)保的目的教室采用自然光作為室內(nèi)的基本光源。采光照明系統(tǒng)通過亮度傳感器、燈光控制器、窗簾控制系統(tǒng)來控制燈光照明及室內(nèi)窗簾處于打開或關(guān)閉狀態(tài)，使室內(nèi)的照度保持在150Lx～200Lx。

4.2.2通風(fēng)換氣

通風(fēng)換氣系統(tǒng)保證了智慧教室內(nèi)環(huán)境的舒適性。通風(fēng)換氣系統(tǒng)通過空氣傳感器監(jiān)測室內(nèi)二氧化碳濃度，并對比預(yù)設(shè)閾值，以決定是否自動開啟排風(fēng)扇進行通風(fēng)換氣。

4.2.3溫度濕度

溫度濕度系統(tǒng)通過溫濕度傳感器監(jiān)測室內(nèi)溫度和濕度，通過監(jiān)測結(jié)果和預(yù)設(shè)閾值的對比，由空調(diào)電源控制器來決定空調(diào)的制冷和制熱，以及是否需要除濕，使室內(nèi)溫度常年保持在 18℃左右，相對濕度保持在 50%～60%。

4.3智慧中控總控子系統(tǒng)

智慧中控總控子系統(tǒng)可以實現(xiàn)對設(shè)備的集中管理和控制。為了方便教室管理人員的工作，智慧中控總控子系統(tǒng)控制管理界面應(yīng)采用圖形化設(shè)計理念，體現(xiàn)人性化，減輕工作人員負擔(dān)，同時提高工作效率。

4.4數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)為支撐，記錄教師在智慧課堂中進行授課所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，對記錄結(jié)果進行多角度分析，為提高教師的教學(xué)水平、學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及管理人員的管理提供精確的數(shù)據(jù)依據(jù)，降低不全面統(tǒng)計帶來的誤差。

5 總結(jié)

文章在前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上總結(jié)出了智慧教室的概念和建設(shè)理念，并在此基礎(chǔ)上對智慧教室在技術(shù)設(shè)計方面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進行了整理。需要說明的是智慧教室在給教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及管理人員進行管理等方面帶來了便利，但關(guān)于教師利用智慧教室進行教學(xué)的教學(xué)效果還需要進行一個長期的數(shù)據(jù)積累分析。教師利用智慧教室進行教學(xué)之前要進行專業(yè)的培訓(xùn)，并在此基礎(chǔ)上對以后的教學(xué)方向進行整體規(guī)劃，以避免利用高級科技進行低級學(xué)習(xí)。

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【通聯(lián)編輯：光文玲】