《智慧校園總體框架》的教學(xué)環(huán)境建設(shè)研究

劉志雄 羅肖輝

摘 ?要 隨著教育信息化2.0時(shí)代的到來，高等學(xué)校應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)加強(qiáng)教學(xué)環(huán)境建設(shè)，提升教學(xué)質(zhì)量。按照《智慧校園總體框架》標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范要求，通過對(duì)學(xué)校教學(xué)環(huán)境現(xiàn)狀的分析，應(yīng)用“獨(dú)立部署智慧教學(xué)環(huán)境總體架構(gòu)”模型，提出智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)思路，實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境智能化、個(gè)性化、聯(lián)動(dòng)性的效果，為教學(xué)模式創(chuàng)新、教學(xué)質(zhì)量提高等提供有力支撐。

關(guān)鍵詞 智慧校園;教學(xué)環(huán)境;教學(xué)資源;智慧教學(xué)

中圖分類號(hào)：G434 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）20-0001-03

Abstract In the age of Educational Informatization 2.0， cloud com-puting， Big Data and IOI technologies have been applied to trans-form learning environment in higher educational institutions for the purpose of improving studentslearning performances. Based on Smart Campus Overall Framework， this paper analyzes the status quo of the learning environment in these institutions and proposes a?new approach for smart campus design， called “Independent Deploy-ment Smart Campus Overall Framework”， to build a more intelligent，?individualized， and interactive learning environment， and to offer more solid support for fostering teaching innovations and improving teaching quality.

Key words smart campus; learning environment; learning resources;?smart teaching

1 引言

2018年，教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，指出以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)為基礎(chǔ)，開展在教學(xué)中深層次的、創(chuàng)新性的融合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教育模式創(chuàng)新，進(jìn)一步提升教學(xué)質(zhì)量。因此，需要通過構(gòu)建智能化、個(gè)性化的教學(xué)環(huán)境，才能更好地為教學(xué)服務(wù)。2018年，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36342—2018《智慧校園總體框架》發(fā)布[1]，它是高校智慧校園建設(shè)的指導(dǎo)性文件，而智慧教學(xué)環(huán)境是智慧校園建設(shè)發(fā)展的重要組成部分。本文按照“獨(dú)立部署智慧教學(xué)環(huán)境總體架構(gòu)”的規(guī)范要求，構(gòu)建智慧化的教學(xué)環(huán)境，為教學(xué)模式創(chuàng)新和人才培養(yǎng)提供有力的支撐。

2 教學(xué)環(huán)境現(xiàn)狀分析

經(jīng)過多年的信息化建設(shè)和發(fā)展，學(xué)校教學(xué)環(huán)境具備一定的基礎(chǔ)，校園網(wǎng)絡(luò)已覆蓋教學(xué)樓，學(xué)校建有多媒體教室、語音室、錄播室等各類型教學(xué)空間，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、移動(dòng)學(xué)習(xí)處在起步階段，但實(shí)現(xiàn)智慧化教學(xué)與應(yīng)用仍有較大的距離。首先，教學(xué)空間缺少基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等，不能完全支持智能管控;部分多媒體教室缺少智能化設(shè)備，不能獲取各種設(shè)備的工作狀態(tài)，不能進(jìn)行集中管控，未具備環(huán)境智能感知的功能，不能智能調(diào)節(jié)環(huán)境的舒適度。其次，教學(xué)資源平臺(tái)尚未完善，數(shù)據(jù)質(zhì)量有待提升，信息交互不夠，沒有進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證與數(shù)據(jù)交換，存在信息孤島，信息不能及時(shí)共享，數(shù)據(jù)利用率低。再次，教學(xué)數(shù)據(jù)分析利用不夠，沒有對(duì)教學(xué)行為數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次挖掘，對(duì)數(shù)據(jù)資源開發(fā)和利用還不夠，很難形成教學(xué)和管理上的決策支持。最后，信息安全保障體系建設(shè)不夠完善，學(xué)校雖然建立了相關(guān)的信息化安全操作指引和安全責(zé)任機(jī)制，但安全意識(shí)和技術(shù)技能仍未能夠得到最佳落實(shí)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的應(yīng)用仍然存在網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。

因此，在大力推動(dòng)智慧校園建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)按照“獨(dú)立部署智慧教學(xué)環(huán)境總體架構(gòu)”標(biāo)準(zhǔn)要求，加強(qiáng)智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)，構(gòu)建完善的智慧教學(xué)環(huán)境，滿足智慧教學(xué)和管理的需要，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

3 智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)概述

智慧教學(xué)環(huán)境的內(nèi)涵 ?智慧教學(xué)環(huán)境是以信息技術(shù)為基礎(chǔ)，滿足學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)需要的學(xué)習(xí)空間，促進(jìn)教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)模式、學(xué)生評(píng)價(jià)等教育內(nèi)在因素的變革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生利用信息技術(shù)手段進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)助學(xué)習(xí)。同時(shí)，為教師教育科研提供信息化環(huán)境，提高教師信息化技術(shù)應(yīng)用能力，促進(jìn)教師個(gè)人發(fā)展[2]。智慧教學(xué)環(huán)境可以是若干個(gè)物理的教學(xué)空間，可以是傳統(tǒng)課堂延伸的虛擬空間，也可以是兩者相結(jié)合的混合空間。它不僅僅是教學(xué)空間，更作為承載教學(xué)創(chuàng)新的載體參與教學(xué)活動(dòng)，以學(xué)生的學(xué)習(xí)為中心，提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生全面發(fā)展[3]。

建設(shè)原則

1）統(tǒng)籌規(guī)劃，分步實(shí)施。參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制訂詳細(xì)規(guī)劃，根據(jù)實(shí)際情況分步實(shí)施，并保證不同項(xiàng)目之間的兼容性。

2）整體推進(jìn)，突出重點(diǎn)。按照學(xué)校統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)施重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，以點(diǎn)帶面，以成效促建設(shè)，不斷總結(jié)和推廣運(yùn)用。

3）堅(jiān)持應(yīng)用驅(qū)動(dòng)、需求導(dǎo)向。立足智慧教學(xué)、智慧管理服務(wù)主流業(yè)務(wù)需求，解決教學(xué)環(huán)境的實(shí)際問題，實(shí)施持續(xù)改進(jìn)，建立為教學(xué)服務(wù)的理念。

4）立足前瞻性，持續(xù)發(fā)展。智慧教學(xué)環(huán)境建設(shè)要考慮教育教學(xué)發(fā)展需求以及技術(shù)革新等因素，在滿足現(xiàn)有需求的基礎(chǔ)上，注重產(chǎn)品兼容性和先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)平臺(tái)之間的無縫對(duì)接，以及滿足系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用和升級(jí)需要。

4 智慧教學(xué)環(huán)境構(gòu)建思路

智慧教學(xué)環(huán)境是智慧校園建設(shè)的重要建設(shè)內(nèi)容之一，按照《智慧校園總體框架》規(guī)范要求，應(yīng)用“獨(dú)立部署智慧教學(xué)環(huán)境總體架構(gòu)”的系統(tǒng)架構(gòu)（圖1），從基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用平臺(tái)層和終端接入層四個(gè)層面進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)和全面建設(shè)。教學(xué)空間根據(jù)實(shí)際使用要求，可以分三級(jí)模型分步建設(shè)，即基礎(chǔ)型、拓展型、高級(jí)型，滿足不同教學(xué)應(yīng)用場景的需要。同時(shí)，為保障教學(xué)環(huán)境、教學(xué)應(yīng)用和數(shù)據(jù)的安全等，需要打造智能化、一體化的信息安全體系。

基礎(chǔ)設(shè)施層建設(shè) ?基礎(chǔ)設(shè)施是智慧教學(xué)環(huán)境必須具備的基礎(chǔ)條件，為智慧教學(xué)、教學(xué)管理、教學(xué)資源建設(shè)等上層應(yīng)用提供支持，包括移動(dòng)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、服務(wù)器、存儲(chǔ)資源等設(shè)施[4]。首先，加強(qiáng)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋，如4G、5G或是Wi-Fi 6的應(yīng)用，使移動(dòng)教學(xué)和學(xué)習(xí)成為可能，為師生提供隨時(shí)隨地碎片化學(xué)習(xí)的環(huán)境;其次，建設(shè)完善的物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)智能感知系統(tǒng)，安裝智能管理和控制設(shè)備，如智能門鎖、物聯(lián)網(wǎng)關(guān)、智能電控系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)門禁、燈光、窗簾、多媒體設(shè)備等智能化管理和控制;最后，需要配備足夠數(shù)量的高性能服務(wù)器和存儲(chǔ)空間、滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要的硬件資源，保證教學(xué)平臺(tái)以及管理系統(tǒng)的正常使用。

支撐平臺(tái)層建設(shè) ?首先，運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)、虛擬技術(shù)，將分散的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、網(wǎng)絡(luò)資源等實(shí)現(xiàn)按需服務(wù)的云化模式，提升資源的利用率和管理效率，為智慧校園的教學(xué)、管理服務(wù)提供可靠的、靈活的、安全的資源環(huán)境。其次，共享數(shù)據(jù)中心是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享、提供決策支持的重要平臺(tái)，通過采集不同系統(tǒng)異構(gòu)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和處理，應(yīng)用靈活的接口訪問技術(shù)，提供各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，保證數(shù)據(jù)的完整性和實(shí)時(shí)性。數(shù)據(jù)交換工具是針對(duì)不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，通過抽取、清洗、轉(zhuǎn)換、同步等處理方法，集中存儲(chǔ)到核心數(shù)據(jù)庫中，提升數(shù)據(jù)的質(zhì)量，更好地為數(shù)據(jù)的查詢和訪問服務(wù)。最后，建設(shè)統(tǒng)一認(rèn)證平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基于各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)的單點(diǎn)登錄服務(wù)，以及登錄訪問與身份認(rèn)證的集中管理、統(tǒng)一授權(quán)，并對(duì)操作行為進(jìn)行安全審計(jì)。

應(yīng)用平臺(tái)層建設(shè) ?應(yīng)用信息技術(shù)營造智慧教學(xué)環(huán)境，逐步實(shí)施智能空間建設(shè)與升級(jí)，包括多媒體教室、智慧教室、實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）室等建設(shè)與升級(jí)。同時(shí)，為滿足教學(xué)活動(dòng)的管理與應(yīng)用需要，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)大數(shù)據(jù)應(yīng)用等方面建設(shè)與應(yīng)用。

多媒體教室升級(jí)，按照統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實(shí)施的原則，對(duì)現(xiàn)有多媒體教室進(jìn)行整體改造和升級(jí)，增加智能門禁、智能中控等設(shè)備，提升多媒體教室智能化管理和控制的能力，不斷完善物聯(lián)網(wǎng)感知功能，全方位打造智能教室。建立教學(xué)輔助支持系統(tǒng)，包含考勤、電子班牌、網(wǎng)上預(yù)約等功能，通過與學(xué)校的教務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、一卡通等服務(wù)系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)教務(wù)工作的智能服務(wù)，提高資源的利用率，更好地為教學(xué)服務(wù)。

智慧教室建設(shè)是智慧教學(xué)環(huán)境的核心內(nèi)容[5]，利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián)，即“人—人”“人—物”“物—物”進(jìn)行信息交互的系統(tǒng)，可以采集教室的溫度、濕度等環(huán)境信息，教師可以調(diào)節(jié)，提高教室環(huán)境的舒適度。利用錄播系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程雙向教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課堂的延伸。通過各類智能裝備輔助教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)，便利進(jìn)行學(xué)習(xí)資源獲取，促進(jìn)互動(dòng)式、合作探究、個(gè)性化、開放式的教學(xué)，結(jié)合大數(shù)據(jù)平臺(tái)的應(yīng)用，采集學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，形成互動(dòng)，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高教學(xué)質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)室信息化應(yīng)用，在建設(shè)中探索運(yùn)用云桌面技術(shù)改善現(xiàn)有的桌面教學(xué)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)資源，保障桌面教學(xué)環(huán)境的管理和維護(hù)，提高實(shí)驗(yàn)室利用率和管理水平。在實(shí)驗(yàn)室管理中加強(qiáng)信息化的應(yīng)用，建設(shè)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)記錄、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約等管理，將實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)與學(xué)校庫存系統(tǒng)、教務(wù)系統(tǒng)及報(bào)修系統(tǒng)等應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)以實(shí)驗(yàn)室為核心的全方位管理，消除信息孤島和應(yīng)用孤島，建立校級(jí)統(tǒng)一信息系統(tǒng)。另外，開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)，可以更好地為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，改變傳統(tǒng)教學(xué)固化時(shí)間、場地的限制，師生受益面大，有利于全面提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高素質(zhì)人才。

在線教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，深化“互聯(lián)網(wǎng)+教育”內(nèi)涵，建設(shè)本地化教學(xué)平臺(tái)與云端教學(xué)平臺(tái)相結(jié)合的智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)，構(gòu)建多平臺(tái)和多工具融合的智慧教學(xué)環(huán)境，推進(jìn)線上與線下結(jié)合的教學(xué)應(yīng)用。教學(xué)平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)課程門戶建設(shè)、課程內(nèi)容建設(shè)、在線學(xué)習(xí)、在線考試、在線討論與答疑、移動(dòng)學(xué)習(xí)、移動(dòng)教學(xué)大數(shù)據(jù)分析等關(guān)鍵功能。教師可以引進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源，運(yùn)用簡易的課程建設(shè)管理工具輕松建課，減輕教學(xué)壓力，充分發(fā)揮積極性和創(chuàng)造性。同時(shí)能充分激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，注重學(xué)思結(jié)合，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，并激發(fā)學(xué)生的好奇心，培養(yǎng)學(xué)生的興趣愛好，營造獨(dú)立思考、自由探索、勇于創(chuàng)新的良好環(huán)境[6]。

教學(xué)大數(shù)據(jù)應(yīng)用，以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)，解決當(dāng)前的數(shù)據(jù)孤島問題，運(yùn)用教學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)采集各種各樣的教學(xué)行為數(shù)據(jù)，對(duì)教師教學(xué)行為和學(xué)生學(xué)習(xí)行為建立大數(shù)據(jù)分析模型，生成可視化的數(shù)據(jù)展示。探索教學(xué)大數(shù)據(jù)在教學(xué)效果質(zhì)量評(píng)價(jià)、學(xué)生學(xué)習(xí)行為評(píng)價(jià)、學(xué)生學(xué)習(xí)過程干預(yù)、個(gè)性化學(xué)習(xí)等方面應(yīng)用[7]，構(gòu)造良好的學(xué)習(xí)生態(tài)體系，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提升，助力學(xué)生成長。

終端應(yīng)用 ?為便于師生對(duì)教學(xué)資源的管理和利用，通過學(xué)校統(tǒng)一認(rèn)證系統(tǒng)，加強(qiáng)對(duì)用戶的統(tǒng)一認(rèn)證和授權(quán)管理，實(shí)現(xiàn)不同用戶對(duì)各類資源訪問控制的管理。同時(shí)，為滿足多終端的接入需求，如瀏覽器、APP、微信等，開發(fā)兼容性強(qiáng)、靈活高效獲取信息資源的平臺(tái)，使用戶獲得更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

信息安全體系建設(shè)是智慧教學(xué)正常開展的重要保障 ?構(gòu)建安全可靠的教學(xué)環(huán)境應(yīng)從物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、應(yīng)用安全和數(shù)據(jù)安全等層面加以防護(hù)，以保障智慧教學(xué)系統(tǒng)及平臺(tái)的安全與穩(wěn)定。依照國家網(wǎng)絡(luò)安全法的要求，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、教學(xué)支撐平臺(tái)等系統(tǒng)的信息安全等級(jí)保護(hù)制度，提升應(yīng)急處置能力和網(wǎng)絡(luò)信息安全整體水平。完善網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)和數(shù)據(jù)的安全防護(hù)技術(shù)手段，建設(shè)行為審計(jì)、漏洞掃描等平臺(tái)，堅(jiān)持重要數(shù)據(jù)的備份制度，加強(qiáng)平臺(tái)運(yùn)行及數(shù)據(jù)的監(jiān)控，構(gòu)建信息網(wǎng)絡(luò)安全的智能感知，實(shí)現(xiàn)安全技術(shù)的聯(lián)動(dòng)性和一體化[8]。

5 結(jié)束語

智慧教學(xué)環(huán)境是智慧校園建設(shè)發(fā)展的重要組成部分，本文按照“獨(dú)立部署的智慧教學(xué)環(huán)境總體架構(gòu)”模型，從基礎(chǔ)設(shè)施層、支撐平臺(tái)層、應(yīng)用平臺(tái)層、應(yīng)用終端接入層以及信息安全體系建設(shè)等方面進(jìn)行系統(tǒng)論述，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)環(huán)境智能化、個(gè)性化、聯(lián)動(dòng)性的效果，更好地為智慧教學(xué)服務(wù)，促進(jìn)學(xué)校教育教學(xué)水平的不斷提升。

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