智慧教室構(gòu)建綜述

陳欣然

摘 要智慧教室是混合式教學(xué)模式改革中伴隨的學(xué)校學(xué)習(xí)環(huán)境變革的重要支撐，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，智慧教室的構(gòu)建從理論，到技術(shù)，到應(yīng)用都越來(lái)越成熟。本文從智慧教室的構(gòu)建原則、構(gòu)建內(nèi)容、構(gòu)建技術(shù)和未來(lái)研究趨勢(shì)等方面進(jìn)行了闡述，為學(xué)校，特別是高校構(gòu)建智慧教室提出了思路。

【關(guān)鍵詞】智慧教室 混合式教學(xué) 物聯(lián)網(wǎng) 云計(jì)算 大數(shù)據(jù)分析

在《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的指導(dǎo)下，我國(guó)教育界一直不斷探索推進(jìn)信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展的革命性影響，利用先進(jìn)的信息技術(shù)及相關(guān)設(shè)備，改善教學(xué)條件和方法，從學(xué)生創(chuàng)新思維提升、知識(shí)技能增強(qiáng)和綜合素質(zhì)提高等方面培養(yǎng)人才，都是當(dāng)代教育發(fā)展的重要目標(biāo)。在這個(gè)背景下，智慧教室建設(shè)成為越來(lái)越多學(xué)校討論的一個(gè)問(wèn)題，如何利用信息化理念和信息技術(shù)，打造高水平、高智能化和高實(shí)用性的教室，對(duì)學(xué)校的教學(xué)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化與重構(gòu)，從而提升教學(xué)效果，已經(jīng)成為了當(dāng)代教育技術(shù)研究的一個(gè)重點(diǎn)課題。

國(guó)外關(guān)于智慧教室的研究最早起源于1988年，由羅納德·雷西尼奧提出的“Smart-Classroom”（Rescigno，R.C，1988）。國(guó)外對(duì)智慧教室的早期研究多集中于智慧教室建設(shè)的技術(shù)、硬件設(shè)備的效能等問(wèn)題，近年來(lái)則從智慧教室的功能上進(jìn)行研究，并有多個(gè)實(shí)施案例。國(guó)內(nèi)對(duì)于智慧教室的研究則多集中于理論探討，實(shí)踐案例較少，而且實(shí)踐案例大多集中于中小學(xué)智慧教室的建設(shè)，很少涉足大學(xué)的智慧教室建設(shè)問(wèn)題。近年來(lái)，隨著“混合式教學(xué)”、“翻轉(zhuǎn)課堂”等教學(xué)模式在大學(xué)的應(yīng)用，筆者認(rèn)為，大學(xué)對(duì)智慧教室的需求比中小學(xué)更加迫切。本文從智慧教室的構(gòu)建原則、構(gòu)建內(nèi)容、構(gòu)建技術(shù)和未來(lái)研究趨勢(shì)等方面進(jìn)行了闡述，為學(xué)校，特別是高校構(gòu)建智慧教室提出了思路。

1 智慧教室構(gòu)建原則

當(dāng)年，羅納德·雷西尼奧提出的“Smart-Classroom”是一個(gè)在傳統(tǒng)教室嵌入個(gè)人電腦、交互式光盤(pán)視頻節(jié)目、閉路電視、VHS程序、衛(wèi)星鏈接、本地區(qū)域網(wǎng)絡(luò)和電話(huà)調(diào)至解調(diào)器的教室。隨著技術(shù)的發(fā)展，如今的智慧教室的含義已經(jīng)演變?yōu)閷?duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的一種界定，筆者認(rèn)為，智慧教室是借助云計(jì)算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能技術(shù)，建設(shè)的一種軟硬件結(jié)合的智慧學(xué)習(xí)空間，其核心是打造師生互動(dòng)教學(xué)環(huán)境，貫徹“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，推動(dòng)混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式改革，最終目的依然是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量。智慧教室不僅僅包括硬件環(huán)境的打造，也應(yīng)該包括學(xué)習(xí)資源的建設(shè)。

構(gòu)建智慧教室是當(dāng)代學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展的新訴求，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革的支撐條件。智慧教室的構(gòu)建應(yīng)該有機(jī)融合科學(xué)技術(shù)與教育發(fā)展，考慮以下構(gòu)建原則：

1.1 功能完整性

當(dāng)今的智慧教室涵蓋了普通授課、錄播直播、智能控制、多屏互動(dòng)、虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)、智能控制等多個(gè)功能。國(guó)內(nèi)智慧教室的研究總結(jié)出了SMART模型，即從內(nèi)容呈現(xiàn)（Showing）、環(huán)境管理（Manageable）、資源獲?。ˋccessible）、及時(shí)互動(dòng)（Real-time Interactive）、情境感知（Testing）等五個(gè)維度建設(shè)智慧教室。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范性

智慧教室會(huì)引入各種教學(xué)資源，計(jì)算機(jī)、平板、互動(dòng)一體機(jī)等各種教學(xué)設(shè)備需要無(wú)縫接入，這就要求智慧課室所有軟硬件產(chǎn)品均需要遵照國(guó)際或國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)考慮到智慧教室信息資源的充分共享，還應(yīng)考慮信息的安全性和隔離措施。

1.3 可管理性和可維護(hù)性

為了便于智慧教室的日常運(yùn)行維護(hù)和管理，在構(gòu)建時(shí)就應(yīng)該考慮到良好的可管理性和可維護(hù)性。智慧教室中的所有軟硬件系統(tǒng)必須具備安裝簡(jiǎn)便、調(diào)試簡(jiǎn)單、維護(hù)簡(jiǎn)單和使用簡(jiǎn)便的特性，最大程度的保證授課的使用效率，優(yōu)化教學(xué)效果。

2 智慧教室構(gòu)建內(nèi)容

智慧教室在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該圍繞教學(xué)服務(wù)、師生發(fā)展服務(wù)等方面，設(shè)計(jì)包括環(huán)境設(shè)計(jì)和功能模塊設(shè)計(jì)兩個(gè)方面。

2.1 環(huán)境設(shè)計(jì)

智慧教室在環(huán)境設(shè)計(jì)上要求充分考慮教師在課堂教學(xué)活動(dòng)中與學(xué)生的互動(dòng)環(huán)節(jié)，完美體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，給學(xué)生自主支配的課堂時(shí)間和空間，最大限度地激活學(xué)生的智慧、思維和潛能。因此，在環(huán)境設(shè)計(jì)中需要考慮活動(dòng)課桌椅以及環(huán)境智能控制兩個(gè)方面?；顒?dòng)的課桌椅可以根據(jù)教學(xué)需要隨時(shí)拼成常規(guī)教室或討論小組的研討教室形式，另外，還需要考慮多個(gè)研討小組同時(shí)研討時(shí)需要配置多個(gè)交互終端，如平板、觸摸式一體機(jī)或白板等設(shè)備，供每個(gè)研討小組各自瀏覽教學(xué)資源或開(kāi)展相應(yīng)的討論；在環(huán)境智能控制中，需要從課室的易管理性和易用性出發(fā)，從對(duì)課室所有軟硬件設(shè)備的集中管理、門(mén)禁系統(tǒng)的智能管控、教室環(huán)境的智能管控（包括空調(diào)、燈光、音量等的一鍵式管控）以及與身份認(rèn)證系統(tǒng)的對(duì)接等方面考慮。最終實(shí)現(xiàn)課室設(shè)備精細(xì)化控制，滿(mǎn)足高效、靈活、有序的課室設(shè)備集中管理，保證不同用戶(hù)有不同的設(shè)備控制權(quán)限，具備課室的多媒體設(shè)備控制授權(quán)。

2.2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.2.1 課程錄播系統(tǒng)

智慧教室需要實(shí)現(xiàn)課堂直播和教學(xué)過(guò)程錄播的功能，因此在設(shè)計(jì)時(shí)需要同時(shí)考慮直播和錄播兩種方式。在常規(guī)課室中，學(xué)生都是規(guī)則面對(duì)老師而坐，因此錄播和直播的實(shí)現(xiàn)方式均比較簡(jiǎn)單，在智慧教室中，學(xué)生的座位隨時(shí)都有可能調(diào)整，因此需要考慮多機(jī)位建設(shè)，在課室中建設(shè)多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)位，常態(tài)化錄制，可以完成課堂的全過(guò)程實(shí)況拍攝，無(wú)需人工投入即可直播和錄播。直播錄播模塊采用高清錄播系統(tǒng)，由視頻采集系統(tǒng)、音頻采集與處理系統(tǒng)、跟蹤系統(tǒng)和導(dǎo)播系統(tǒng)組成。建設(shè)時(shí)考慮采用圖像識(shí)別跟蹤技術(shù)，師生無(wú)須佩戴任何設(shè)備，可以按照授課邏輯自主對(duì)老師行為、學(xué)生行為、電腦畫(huà)面進(jìn)行跟蹤拍攝，并自動(dòng)制成優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻，真實(shí)記錄整個(gè)教學(xué)過(guò)程，給視頻觀看者置身真實(shí)授課現(xiàn)場(chǎng)的完美體驗(yàn)。

2.2.2 多屏互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)

為了滿(mǎn)足課堂小組研討式教學(xué)的需求，智慧教室需要構(gòu)建多屏互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。采用多臺(tái)觸摸式一體機(jī)，將教學(xué)內(nèi)容投放到多個(gè)教學(xué)屏幕上，使坐在不同方位、不同角度的學(xué)生能夠清晰地觀看到教學(xué)內(nèi)容；而在小組研討時(shí)，則每一臺(tái)觸摸式一體機(jī)針對(duì)一個(gè)小組，為小組內(nèi)部的討論和演示服務(wù)。

2.2.3 智慧教室軟件系統(tǒng)

智慧教室軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮各種新型教學(xué)模式的特點(diǎn)，特別是混合教學(xué)和小組討論式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，將課前、課中和課后的需求一體化考慮，建設(shè)智能備課系統(tǒng)、智能講課系統(tǒng)和電子書(shū)包系統(tǒng)等軟件系統(tǒng)，為智慧教室教與學(xué)提供服務(wù)。智能備課系統(tǒng)應(yīng)考慮動(dòng)態(tài)性、開(kāi)放型和靈活性的原則，改變傳統(tǒng)的備課系統(tǒng)中基于順序結(jié)構(gòu)的流程設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況實(shí)時(shí)調(diào)整授課順序，改變授課內(nèi)容，而且還可以在課前將學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)效果分發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生能在課前就獲得學(xué)習(xí)的資源并測(cè)試學(xué)習(xí)效果；在智能講課系統(tǒng)中，教師可以根據(jù)智能備課系統(tǒng)中獲得的學(xué)生自測(cè)的結(jié)果進(jìn)行智能化分組，根據(jù)不同組別學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，有針對(duì)性地發(fā)送不同層次的內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源，開(kāi)展個(gè)性化、差異化的教學(xué)。另外，通過(guò)智能講課系統(tǒng)，輔助多屏互動(dòng)教學(xué)設(shè)備，還可以隨時(shí)開(kāi)展各種小組討論，將討論過(guò)程記錄下來(lái)，形成新的課程記錄，并可以方便地進(jìn)行討論結(jié)果的展示或小組作業(yè)、作品的演示。第三，智能講課系統(tǒng)還需要提供各種虛擬教具及特效工具，為教師提高教學(xué)效率和提供情景式教學(xué)服務(wù)；電子書(shū)包集成了電子教材、同步課堂、電子作業(yè)、在線(xiàn)測(cè)驗(yàn)、電子筆記、輔導(dǎo)答疑、在線(xiàn)資源、虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景及協(xié)作工具等功能，可以作為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)工具，按需學(xué)習(xí)并能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地泛在學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。以上三者在設(shè)計(jì)時(shí)需要統(tǒng)一考慮，最好是能在一個(gè)大平臺(tái)中包括三個(gè)子系統(tǒng)。

2.2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

2016年被公認(rèn)為中國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展的元年，VR技術(shù)在全球的科研、教育、娛樂(lè)、建筑等各方面急速發(fā)展。在教育界，VR/AR技術(shù)能很好的解決教育資源供給與適應(yīng)性服務(wù)能力不足等問(wèn)題，在智慧教室的建設(shè)中融入VR/AR實(shí)訓(xùn)設(shè)備，將會(huì)大大提高課堂教學(xué)的效果，通過(guò)模擬實(shí)際世界，學(xué)生沉浸式學(xué)習(xí)，可以極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。目前，大部分智慧教室中的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用主要集中在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）的應(yīng)用中，將教材的內(nèi)容做成AR資源，學(xué)生利用平板或手機(jī)在課堂上觀看資源，進(jìn)行學(xué)習(xí)，這種模式適用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界直觀的認(rèn)知式學(xué)習(xí)；未來(lái)的課堂將會(huì)大量采用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和混合現(xiàn)實(shí)（MR）技術(shù)，將教學(xué)內(nèi)容虛擬化，學(xué)生通過(guò)頭盔、手柄等設(shè)備，在虛擬現(xiàn)實(shí)資源中進(jìn)行實(shí)操，掌握實(shí)際的技能，這種模式更適用于需要掌握實(shí)操技能的課程學(xué)習(xí)。

2.2.5 智慧教室中的AI應(yīng)用

近年來(lái)，阿爾法狗（AlphaGo）挑戰(zhàn)人類(lèi)職業(yè)圍棋選手不斷取得勝利，2017年更是戰(zhàn)勝了數(shù)十位知名圍棋高手，AI逐漸走入人們的視野。AI應(yīng)用于教育也在教育界引起了多方關(guān)注，AI在輔導(dǎo)孩子學(xué)習(xí)、批改作業(yè)等方面都在探索從感知層次、構(gòu)建知識(shí)層次到認(rèn)知層次的應(yīng)用。在智慧教室建設(shè)時(shí)，AI的應(yīng)用可以考慮從教育大數(shù)據(jù)、物聯(lián)感知、人機(jī)交互、生物特征識(shí)別、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等方面入手探索應(yīng)用。例如，可以研究從教室直播中抓取學(xué)生的臉部反映，從而判斷學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，從學(xué)生課堂上的隨堂測(cè)驗(yàn)中分析教師的授課效果，人機(jī)交互進(jìn)行課堂內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)，等等。

3 智慧教室構(gòu)建技術(shù)

智慧教室的建設(shè)與信息技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)，國(guó)內(nèi)外在研究智慧教室的建設(shè)時(shí)也大多以技術(shù)研究為重點(diǎn)，關(guān)注點(diǎn)大多在如何利用新興技術(shù)創(chuàng)建教與學(xué)的環(huán)境，促進(jìn)資源個(gè)性化呈現(xiàn)、教學(xué)交互多元化，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和相關(guān)技能的提高上。智慧教室用到的技術(shù)涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智能技術(shù)等一系列先進(jìn)的IT技術(shù)。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)在智慧教室構(gòu)建中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，達(dá)到智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為智慧教室的建設(shè)帶來(lái)了顛覆性的應(yīng)用，是智慧教室真正實(shí)現(xiàn)“智慧”兩字的基礎(chǔ)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)感知學(xué)生的課堂教學(xué)活動(dòng)狀態(tài)，實(shí)時(shí)記錄教學(xué)效果反饋，再進(jìn)行智能處理，最終通過(guò)教學(xué)資源平臺(tái)和移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)向教師和學(xué)生推動(dòng)有用的信息，以促進(jìn)教與學(xué)的提高。例如，可以在智慧教室中利用RFID系統(tǒng)，用射頻IC卡、手機(jī)、指紋、人臉等手段進(jìn)行身份識(shí)別，解決課堂考勤的問(wèn)題；通過(guò)教室里安裝的攝像頭，可以實(shí)時(shí)捕捉到學(xué)生移動(dòng)的軌跡和各種動(dòng)作，再輔以大數(shù)據(jù)分析，可以為教師的授課進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容提供指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)因材施教；還可以通過(guò)溫濕度傳感器或光敏儀等感知教室的溫濕度和光線(xiàn)，對(duì)教室內(nèi)的窗簾、燈光、空調(diào)等進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控，為師生營(yíng)造更加良好的教與學(xué)的環(huán)境，等等。

3.2 云計(jì)算在智慧教室構(gòu)建中的應(yīng)用

云計(jì)算是分布式計(jì)算、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，是近年來(lái)IT屆討論的熱點(diǎn)之一。云計(jì)算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用大多集中在數(shù)據(jù)中心建設(shè)和數(shù)字校園統(tǒng)一門(mén)戶(hù)建設(shè)中，應(yīng)用于智慧教室的研究還出于初級(jí)階段。在智慧教室建設(shè)中，云計(jì)算技術(shù)主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

3.2.1 “云”資源庫(kù)

憑借云計(jì)算“超大規(guī)?！薄ⅰ疤摂M化”、“高可靠性”等特點(diǎn)，在智慧教室建設(shè)中被大量使用的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、電子書(shū)包、電子教材等一系列教學(xué)資源平臺(tái)廣泛地被存儲(chǔ)在云平臺(tái)上。智慧教室中的電子化學(xué)習(xí)資源具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)類(lèi)型多等特點(diǎn)，利用云平臺(tái)，可以解決多種大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的問(wèn)題，同時(shí)解決了教學(xué)資源跨平臺(tái)訪(fǎng)問(wèn)、開(kāi)放性和共享性的問(wèn)題。

3.2.2 云桌面

傳統(tǒng)教室需要為師生上課配置PC機(jī)，存在著維護(hù)量大、數(shù)據(jù)安全性不高等問(wèn)題，智慧教室中采用瘦客戶(hù)端+顯示器的模式，所有的計(jì)算及資源均在云服務(wù)器上實(shí)現(xiàn)，每個(gè)師生只需按照各自的需要分配一個(gè)云桌面，作為終端顯示教師的課件、視頻等教學(xué)內(nèi)容。云桌面的引入一方面可以解決過(guò)去傳統(tǒng)教室電腦維護(hù)工作量繁重的問(wèn)題，維護(hù)人員只需要維護(hù)云服務(wù)器即可，不再需要維護(hù)單個(gè)PC機(jī)；另一方面也解決了數(shù)據(jù)安全性的問(wèn)題，傳統(tǒng)教室的數(shù)據(jù)依靠U盤(pán)傳遞，滋生了很多的病毒，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或被黑客入侵獲取等問(wèn)題，云桌面的數(shù)據(jù)全部都存儲(chǔ)在云服務(wù)器中，師生上課時(shí)只需要從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)，不再需要U盤(pán)等介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)，從而解決了數(shù)據(jù)安全性的問(wèn)題。第三方面，云桌面還可以解決多終端的問(wèn)題。云桌面可以讓師生通過(guò)任何設(shè)備終端（普通PC機(jī)、平板、手機(jī)等）登錄云服務(wù)器，使用自己的桌面資源，還可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)。

3.2.3 云錄播

智慧教室中重要的模塊之一就是直播錄播系統(tǒng)，傳統(tǒng)的錄播模式是采用分布式錄播解決方案，存在著價(jià)格昂貴、后期合成編輯繁瑣、一臺(tái)錄播主機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)位同時(shí)全自動(dòng)跟蹤攝像等問(wèn)題。云錄播可以實(shí)現(xiàn)集中錄制、分步錄制，并支持多每天設(shè)備集中控制的功能；在錄制過(guò)程中可以自動(dòng)同步實(shí)現(xiàn)采集+處理+合成，不再需要后期合成編輯，將錄播的工作量減到了極致；同時(shí)云錄播還解決了視頻傳輸和存儲(chǔ)的統(tǒng)一管理問(wèn)題。

3.3 大數(shù)據(jù)在智慧教室構(gòu)建中的應(yīng)用

大數(shù)據(jù)時(shí)代下的“智慧課堂”定義為：“以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為依據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)等新一代信息技術(shù)打造的智能、高效的課堂?！敝腔壅n堂的核心——智慧教室中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用還是主要體現(xiàn)在大數(shù)據(jù)的分析上，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以對(duì)課前學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、課堂學(xué)習(xí)行為、課后作業(yè)等進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容和資源的個(gè)性化推送，提高師生交流互動(dòng)的效率，為混合式教學(xué)模式提供依據(jù)。例如，在課前預(yù)習(xí)中，大數(shù)據(jù)分析可以憑借對(duì)學(xué)生自測(cè)情況的分析為教師提供課堂教學(xué)活動(dòng)軌跡的依據(jù)；在課堂教學(xué)中，教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行隨堂測(cè)試，大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以自動(dòng)實(shí)時(shí)分析出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并對(duì)教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的難易程度進(jìn)行分析，為教師后續(xù)教學(xué)進(jìn)度的調(diào)整提供依據(jù)；還有前文提到的通過(guò)攝像機(jī)自動(dòng)識(shí)別學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的行為，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，也可以甄別出學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和知識(shí)點(diǎn)的難易程度等；對(duì)于課后作業(yè)、討論等的大數(shù)據(jù)分析，則可以為個(gè)性化輔導(dǎo)和個(gè)性化學(xué)習(xí)提供有力佐證。

3.4 智能技術(shù)在智慧教室構(gòu)建中的應(yīng)用

近年來(lái)，人工智能在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用也被越來(lái)越多的學(xué)者所關(guān)注，目前大部分人工智能在智慧教育中的應(yīng)用集中在感知層次，例如人工智能輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、和用戶(hù)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的對(duì)話(huà)等。未來(lái)，人工智能在教育領(lǐng)域，特別是智慧教室建設(shè)中，將在構(gòu)建知識(shí)層次和認(rèn)知層次展開(kāi)研究，例如利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)功能實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)和個(gè)性化自主學(xué)習(xí)，通過(guò)行為、情緒、語(yǔ)言等感知結(jié)果構(gòu)建學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式，等等。可以預(yù)見(jiàn)，人工智能在智慧教室中的應(yīng)用將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 智慧教室構(gòu)建未來(lái)研究趨勢(shì)

隨著IT技術(shù)軟硬件的發(fā)展，智慧教室必將成為未來(lái)教育環(huán)境改革的趨勢(shì)，無(wú)論是在智慧教室構(gòu)建技術(shù)，還是在其應(yīng)用上，都將獲得突破，成為輔助現(xiàn)代教學(xué)模式改革的重要支撐。筆者認(rèn)為，未來(lái)智慧教室的研究趨勢(shì)將集中在以下方面：一是在理論上，將繼續(xù)探索智慧教室在混合式教學(xué)改革中的作用，從而促進(jìn)智慧教室軟硬件建設(shè)的發(fā)展，更好地為教育教學(xué)模式改革服務(wù)，更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。二是在智慧教室軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)上，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)4-5年，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)、可穿戴技術(shù)、人工智能技術(shù)、3D打印技術(shù)將在智慧教室的建設(shè)中成為主流技術(shù)，而云計(jì)算機(jī)技術(shù)可以輔助從單一的智慧教室向多間智慧教室的發(fā)展，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)則將成為評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的主要手段。三是在應(yīng)用上，目前智慧教室在中小學(xué)校成功應(yīng)用的案例較多，在高校還出于萌芽狀態(tài)，實(shí)際上，大學(xué)生更注重能力的培養(yǎng)，自主學(xué)習(xí)已經(jīng)成為習(xí)慣，混合式教學(xué)模式在大學(xué)更加容易成功，因此，智慧教室在高校的應(yīng)用落地將成為未來(lái)幾年的重中之重，越來(lái)越多的高校都將建成具有自己特色的智慧教室。四是在智慧教室的設(shè)計(jì)上，如何將腦科學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)結(jié)合，融合心理學(xué)、建筑學(xué)、人體工學(xué)、深度學(xué)習(xí)等科學(xué)，更好地促進(jìn)學(xué)生的全腦開(kāi)發(fā)將成為未來(lái)研究的重點(diǎn)。

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作者單位

廣東省廣州市第二中學(xué) 廣東省廣州市 510530