智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用模式分析

武嘉瑤　胡衛(wèi)星

摘? ?要：互聯(lián)網(wǎng)及信息技術(shù)的發(fā)展使教學(xué)模式發(fā)生了巨大的變革，在諸多教育信息技術(shù)中，智慧教學(xué)技術(shù)無(wú)疑是其中較為亮眼的技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新點(diǎn)之一。智慧互動(dòng)教學(xué)通過對(duì)流媒體、智能識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳輸和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的充分運(yùn)用，來(lái)推動(dòng)學(xué)校教育環(huán)境中的教學(xué)內(nèi)容展示、教學(xué)資源共享、設(shè)備互聯(lián)互動(dòng)、環(huán)境信息管理、教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)用等多方面發(fā)生深刻變革，增進(jìn)教師與學(xué)生的深度互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心、個(gè)性化和基于問題的學(xué)習(xí)。

關(guān)鍵詞：智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng);智慧教室;智慧教學(xué)

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2019）13-0057-03

美國(guó)的《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃》指出，教育生產(chǎn)力的顯著提高需要利用技術(shù)支持進(jìn)行結(jié)構(gòu)性變革。我國(guó)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》也強(qiáng)調(diào)，要將教育信息化作為教育系統(tǒng)變革的內(nèi)生力量。尤其是當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，為各級(jí)各類院校構(gòu)建智慧教室及開展智慧課堂互動(dòng)教學(xué)提供了技術(shù)保障。智慧互動(dòng)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，最大的特點(diǎn)是肯定了學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位，重點(diǎn)關(guān)注于學(xué)生發(fā)散性思維、創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提升?；ヂ?lián)網(wǎng)不僅放大了優(yōu)質(zhì)教育資源的功能和價(jià)值，也打破了區(qū)域、時(shí)間和師資等導(dǎo)致的教育壁壘，給學(xué)生提供了獲取更多知識(shí)的通道。因此，利用智慧互動(dòng)教學(xué)技術(shù)來(lái)改進(jìn)課堂互動(dòng)教學(xué)，是亟待我們解決的一項(xiàng)重要任務(wù)，具有廣闊的研究前景和發(fā)展?jié)摿Α?h3>一、智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

1.教學(xué)系統(tǒng)的演變

黑板因其簡(jiǎn)便易用，一直以來(lái)都是學(xué)校課堂教學(xué)中應(yīng)用時(shí)間最長(zhǎng)且使用最為廣泛的教學(xué)媒體之一。隨著人類社會(huì)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代，黑板顯示出越來(lái)越多的不適應(yīng)，尤其是無(wú)法滿足學(xué)校課堂數(shù)字化多媒體信息展示的需求，基于富媒體技術(shù)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)開始出現(xiàn)，采用多媒體課件展示和音視頻講解的示范課和公開課逐漸成為主流模式。但多媒體投影教學(xué)系統(tǒng)在使用過程中也出現(xiàn)了諸多不足，最為顯著的是教學(xué)演示過程中交互性的缺失，以至于多媒體教學(xué)被人戲稱為“電灌”。單向傳播的教學(xué)信息呈現(xiàn)往往會(huì)超出學(xué)生接受的最大限度，極易產(chǎn)生信息過載現(xiàn)象。因此，第三代交互白板課堂教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，交互白板教學(xué)系統(tǒng)很好地解決了傳統(tǒng)黑板和多媒體教學(xué)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，同時(shí)也形成了自己的鮮明特色——交互性強(qiáng)，基于交互白板的課程教學(xué)尤為注重教師和學(xué)生、學(xué)生和學(xué)生之間的強(qiáng)交互。目前，交互白板已經(jīng)成為學(xué)校課堂教學(xué)的基本標(biāo)準(zhǔn)配件之一。但對(duì)教學(xué)過程中學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析和個(gè)性化提供，成為新一輪課堂教學(xué)發(fā)展的新需求。基于此，第四代的智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)開始萌芽并正式產(chǎn)生。智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是在交互白板系統(tǒng)的基礎(chǔ)上將課堂互動(dòng)平臺(tái)、教育教學(xué)APP和教室整體軟硬件環(huán)境等緊密地聯(lián)系在一起，使智慧教學(xué)不僅僅作用于課堂上，而且也拓展到課堂外，貫穿于學(xué)生學(xué)習(xí)和生活的方方面面。通過上述課堂教學(xué)系統(tǒng)的演變過程可以看到，新教學(xué)技術(shù)總是伴隨著人們對(duì)課堂教學(xué)需求的新變化而生，課堂教學(xué)系統(tǒng)的演變實(shí)質(zhì)上就是人們課堂教學(xué)需求不斷提升和變革的過程。

2.智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的主要特征

智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，是集智慧教學(xué)、人員考勤、環(huán)境智慧調(diào)節(jié)、視頻監(jiān)控及遠(yuǎn)程控制等于一體的新型現(xiàn)代化教學(xué)系統(tǒng)。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分發(fā)展的信息時(shí)代，教室環(huán)境應(yīng)呈現(xiàn)一種能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源獲取、促進(jìn)課堂交互開展和高度現(xiàn)代化的新形態(tài)。與以往的教學(xué)系統(tǒng)項(xiàng)目相比，智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)具有鮮明的特征：

第一，便捷的教學(xué)內(nèi)容展示。智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)為教師提供了簡(jiǎn)潔高效的觸摸控制面板，可以方便地將教師授課內(nèi)容傳送到小組的顯示設(shè)備上，也可以有選擇地將某一組顯示設(shè)備上的學(xué)生討論內(nèi)容分享給其他小組，可以做到任意學(xué)生的終端內(nèi)容轉(zhuǎn)播給全班學(xué)生，從而可以便利地實(shí)現(xiàn)研討學(xué)習(xí)。多屏顯示能夠有效地提升學(xué)生的認(rèn)知掌握程度，有助于學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)課程的理解和關(guān)注，從而提高學(xué)習(xí)效果。

第二，信息資源實(shí)時(shí)共享。學(xué)生學(xué)習(xí)的相關(guān)課程和教學(xué)內(nèi)容可方便地投送到學(xué)習(xí)終端進(jìn)行分享。學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)備可以通過HDMI高清線或WiFi輸入到本組的音頻視頻顯示設(shè)備上，進(jìn)行交互討論和學(xué)習(xí)。教師的教學(xué)內(nèi)容可同時(shí)投屏到各個(gè)小組的連接設(shè)備上，學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)成果也可以傳送給其他小組和教師端。在一個(gè)同學(xué)回答完題目或操作演示時(shí)，其他同學(xué)可以通過屏幕實(shí)時(shí)收看，并可隨時(shí)提出問題，展開討論。

第三，生生之間物聯(lián)互動(dòng)。智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)提供了便捷的連接切換方式，這種連接方式無(wú)需在電腦設(shè)備上安裝驅(qū)動(dòng)軟件，即插即用，穩(wěn)定安全可靠，省卻無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接需花費(fèi)的時(shí)間及不穩(wěn)定因素。在教室中，每個(gè)學(xué)習(xí)小組都可安裝WiFi無(wú)線同屏設(shè)備的連接熱點(diǎn)，學(xué)生可以使用手機(jī)或PAD進(jìn)行交互學(xué)習(xí)，學(xué)生也可將自己的終端顯示內(nèi)容交互投送到特定的顯示設(shè)備上，尤其是可以很輕松地實(shí)現(xiàn)多人多屏同時(shí)投送到特定設(shè)備上進(jìn)行比較、討論和學(xué)習(xí)。

二、智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建

1.需求分析

首先是社會(huì)需求，隨著AI、VR/AR、云計(jì)算等智能信息技術(shù)的飛速發(fā)展，學(xué)生們的學(xué)習(xí)環(huán)境已經(jīng)開始實(shí)現(xiàn)由傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境到現(xiàn)代智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變。尤其是伴隨著應(yīng)用范圍增大和主體廣泛多元，一線課堂教學(xué)迫切需要構(gòu)建一個(gè)以學(xué)生和教師為主體，以智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為依托的教師智慧學(xué)習(xí)互動(dòng)平臺(tái)，來(lái)對(duì)學(xué)習(xí)資源進(jìn)行智能化和系統(tǒng)化的管理，提升學(xué)生和教師教育教學(xué)的針對(duì)性和有效性，從而促進(jìn)師生、生生之間的學(xué)習(xí)討論以及情感交流的多元融合，實(shí)現(xiàn)智慧資源的交互共享。其次是學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。作為“互聯(lián)網(wǎng)+”大背景下的新時(shí)代學(xué)生，熟練運(yùn)用電腦、手機(jī)、平板等電子產(chǎn)品是每個(gè)人必備的學(xué)習(xí)技能。學(xué)生渴望將這些設(shè)備運(yùn)用在學(xué)習(xí)生活中作為輔助其學(xué)習(xí)的工具。智慧互動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以幫助學(xué)生與教師及時(shí)溝通答疑，與同學(xué)們分享自己的作品并進(jìn)行線上評(píng)價(jià)。在線簽到、答題通關(guān)等任務(wù)也使學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與獨(dú)立思考的能力與日俱增。再次是教師教學(xué)的需求。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的教師迫切需要建構(gòu)一個(gè)學(xué)習(xí)交互式平臺(tái)，來(lái)提供豐富多元的資源庫(kù)，滿足教師教育教學(xué)需求，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的即時(shí)交互。教師渴望在智慧互動(dòng)平臺(tái)中，不斷提升自身的交互意識(shí)與能力，促進(jìn)專業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成和不斷發(fā)展。作為課堂的組織者，教師希望通過智慧互動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)化、模塊化的設(shè)計(jì)形成智慧管理，減少教師課堂管理的負(fù)擔(dān)。互動(dòng)平臺(tái)所提供的智慧評(píng)價(jià)，可以作為教師對(duì)于學(xué)生操行評(píng)定的重要依據(jù)，從而減輕教師的教學(xué)工作量。

2.系統(tǒng)模型

智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)（如圖1所示）能夠增進(jìn)教師與學(xué)生在教學(xué)過程中的深度互動(dòng)，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中解決問題的能力，同時(shí)也提升了學(xué)生的理解水平。教師可以通過這種互動(dòng)方式直觀了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況并調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。首先，智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)支持學(xué)生進(jìn)行線上簽到，通過掃描二維碼或直接登錄熱點(diǎn)輸入自己的學(xué)號(hào)進(jìn)行簽到。學(xué)生簽到后，教師的控制界面會(huì)實(shí)時(shí)顯示應(yīng)到人數(shù)和實(shí)到人數(shù)。節(jié)省點(diǎn)名時(shí)間，提高課堂效率。其次，教師可以進(jìn)行在線出題，客觀題和主觀題都可以快速傳送到每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)終端上。學(xué)生在設(shè)備上答題完畢之后，智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)可以匯總所有答案，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析并繪制相應(yīng)的表格。教師可以通過了解學(xué)生回答問題的情況來(lái)把握和調(diào)節(jié)教學(xué)進(jìn)度。與此同時(shí)，在課堂進(jìn)行中，教師也可以根據(jù)智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)上所提供的簽到統(tǒng)計(jì)名冊(cè)，進(jìn)行隨機(jī)點(diǎn)名或提問，學(xué)生也可通過手機(jī)或電腦將自己的問題及時(shí)發(fā)送到教師的客戶端進(jìn)行在線提問。最后，組內(nèi)或班內(nèi)的同學(xué)可以進(jìn)行互助解答。

智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)所支持的智慧互動(dòng)教室建成后，可有效提高課程的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。首先，電子實(shí)時(shí)投屏和在線互動(dòng)討論等高效的輔助教學(xué)手段針對(duì)采用項(xiàng)目制教學(xué)的學(xué)科，如計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子技術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)和醫(yī)學(xué)的模擬會(huì)診等等都有較大的幫助。其次，不僅局限于學(xué)校，對(duì)于新聞、影視、傳媒和財(cái)經(jīng)金融等行業(yè)的辦公室和會(huì)議室建設(shè)，智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)都有著良好的市場(chǎng)前景。

智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)所支持的智慧互動(dòng)教室布局具有多樣化和靈活性的特點(diǎn)，支持各類教學(xué)模式應(yīng)用的開展。首先，智慧教室所采用的桌椅運(yùn)用了人體工學(xué)設(shè)計(jì)理念，使學(xué)生獲得更加舒適的用戶體驗(yàn)，從而把更多精力放到學(xué)習(xí)和討論上來(lái)。其次，例如像色彩、燈光、溫度、空氣等等會(huì)直接影響教師與學(xué)生身心感知活動(dòng)的因素，智慧教室也可以進(jìn)行智能化集中管理。最后，對(duì)于課上教學(xué)用到的所有設(shè)備和教學(xué)輔助工具，如音頻視頻設(shè)備、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和教務(wù)系統(tǒng)等等，智慧教室也可以進(jìn)行集中管理（如圖2所示），為老師的教育教學(xué)提供了方便，為學(xué)生的學(xué)習(xí)討論也掃除了障礙。

三、智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用模式

智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的基本應(yīng)用模式如圖3所示。在課前，教師將下節(jié)課即將涉及的學(xué)習(xí)資料以及相關(guān)視頻微課上傳到智慧互動(dòng)教學(xué)APP班級(jí)平臺(tái)上，并布置相關(guān)的基礎(chǔ)練習(xí)。學(xué)生自行閱讀觀看完教學(xué)材料之后，完成老師布置的闖關(guān)任務(wù)，并將在完成練習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題上傳到班級(jí)討論區(qū)，與同學(xué)互動(dòng)討論。老師則可以發(fā)現(xiàn)大部分學(xué)生集中出現(xiàn)的問題，在新課上重點(diǎn)講解。

上課時(shí)，教師使用觸控一體機(jī)來(lái)呈現(xiàn)相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容，開展教學(xué)活動(dòng)。教學(xué)系統(tǒng)可以幫助老師進(jìn)行課堂點(diǎn)名簽到，學(xué)生在移動(dòng)端可以實(shí)時(shí)觀看老師講解的課件。在上課過程中可以通過交互系統(tǒng)隨時(shí)回答或提出問題。智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)會(huì)針對(duì)學(xué)生課中的各種學(xué)習(xí)行為為教師做出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析，如練習(xí)進(jìn)度、屏幕放映界面、做題的正確率與反應(yīng)速度等。教師就可以直觀地了解學(xué)生的問題都集中在哪里，并作出相應(yīng)解答。解答過程也會(huì)投屏到各個(gè)小組的學(xué)習(xí)終端上，教師講解結(jié)束之后，可以出類似的題目并通過系統(tǒng)隨機(jī)抽取學(xué)生來(lái)現(xiàn)場(chǎng)作答，學(xué)生做題的過程也可以通過多屏投送，展示給全班同學(xué)。

在課后，教師主要是通過智慧互動(dòng)APP來(lái)收集學(xué)生上交的作業(yè)，做出相應(yīng)的點(diǎn)評(píng)并反饋給學(xué)生。學(xué)生還可以通過平臺(tái)來(lái)瀏覽其他同學(xué)的作業(yè)完成情況，通過同學(xué)投票并綜合教師的意見，選出優(yōu)秀作業(yè)作為優(yōu)秀范例，發(fā)布到APP班級(jí)平臺(tái)上進(jìn)行展示。教師也可以將一些課上沒來(lái)得及講的學(xué)習(xí)資料，以及作為補(bǔ)充和拓寬知識(shí)面的資源分享到智慧互動(dòng)平臺(tái)上，學(xué)生可以自行下載觀看。

總之，智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)可以較好地體現(xiàn)“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的教學(xué)結(jié)構(gòu)，順應(yīng)教學(xué)改革的大趨勢(shì)。智慧教室改變了以往老師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式。學(xué)生可以根據(jù)教師的指導(dǎo)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)與合作討論，從而將“主體性”充分發(fā)展。智慧教學(xué)系統(tǒng)也改變了教師的工作狀態(tài)，為教師減輕了課下負(fù)擔(dān)，使其將更多的精力轉(zhuǎn)移到教學(xué)方法以及教學(xué)內(nèi)容的研究上，提高了教學(xué)的質(zhì)量與效率。由于搭建智慧互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的成本較高，對(duì)于教室環(huán)境、教師素質(zhì)、學(xué)生硬件設(shè)備以及班級(jí)規(guī)模等條件都有較高的要求，所以目前做到大規(guī)模普及是有一定難度的。

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（編輯：王曉明）