高教智能教室建設(shè)初探

黎生 余淇 田建林

摘要：伴隨大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息技術(shù)的下沉應(yīng)用，高校智能教室的科學(xué)建設(shè)成為亟待解決的重要問(wèn)題之一。作者結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)智能教室建設(shè)的實(shí)踐與思考，提出新形勢(shì)下智能教室建設(shè)的新路徑，以期為同類院校建設(shè)提供參考依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：智能教室;建設(shè);探索

中圖分類號(hào)：G434? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 論文編號(hào)：1674-2117（2020）15/16-0182-03

● 概論

為培養(yǎng)面向未來(lái)的創(chuàng)新人才，筆者所在高校啟動(dòng)了“探究式-小班化”課堂教學(xué)改革計(jì)劃，希望課堂教學(xué)改革能夠撬動(dòng)全方位人才培養(yǎng)改革。從2010年起，學(xué)校全面開(kāi)展以“啟發(fā)式講授、互動(dòng)式交流、探究式討論”為特征的高水平“探究式-小班化”課堂教學(xué)改革，改變了“期末一考定成績(jī)”的做法，強(qiáng)化了教學(xué)過(guò)程評(píng)價(jià)、實(shí)施非標(biāo)準(zhǔn)答案考試、改革“優(yōu)秀”考核標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)行動(dòng)態(tài)及格線等改革舉措，促使學(xué)生真學(xué)，真想，真領(lǐng)會(huì)。然而，經(jīng)過(guò)實(shí)踐筆者發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境制約著教學(xué)模式的創(chuàng)新及人才的培養(yǎng)。例如，以教為中心的傳統(tǒng)教室，聯(lián)排固定桌椅、設(shè)備單一，學(xué)生被動(dòng)聽(tīng)講，教學(xué)沉悶、乏味;保守封閉的教學(xué)環(huán)境限制了學(xué)生的小組互動(dòng)、討論，無(wú)法實(shí)時(shí)溝通、缺失現(xiàn)場(chǎng)情境感受，不利于培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和拓展國(guó)際視野?；诖耍碌慕逃砟詈魡净?dòng)探究式、自主開(kāi)放性智能教室建設(shè)，以此促進(jìn)學(xué)生批判性思維和國(guó)際視野的培養(yǎng)。

● 智能教室建設(shè)理念

智能教室在建設(shè)過(guò)程中，整體采用“以人為中心”的設(shè)計(jì)理念，即按照以學(xué)習(xí)者為主體的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行改造，要照顧到各種感官體驗(yàn)的要求，為教學(xué)提供無(wú)限可能，具體涉及“人與環(huán)境”的和諧、室內(nèi)物理因素的考量以及教室功能的需求。同時(shí)，要求學(xué)習(xí)空間具有可重構(gòu)性與無(wú)限延伸性，即智能教室滿足多種教學(xué)過(guò)程，它的設(shè)計(jì)必須能夠適用于多種不同類型的教學(xué)場(chǎng)所。例如，固定桌椅改為活動(dòng)桌椅，打破束縛，能夠根據(jù)不同的教學(xué)類型進(jìn)行重組。通過(guò)可移動(dòng)或升降的隔斷，實(shí)現(xiàn)不同類型學(xué)習(xí)空間的呈現(xiàn)，滿足各種學(xué)習(xí)過(guò)程需要。另外，智能教室應(yīng)具有高科技的智能技術(shù)與教學(xué)裝備[1]，即要求網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)、智能教學(xué)行為分析系統(tǒng)、各種交互式設(shè)備等成為標(biāo)配;教學(xué)資源便捷獲取，師生將不同資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)混合式互動(dòng)教學(xué);根據(jù)課程特點(diǎn)，充分運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)和裝備，建設(shè)不同類型教學(xué)環(huán)境，滿足不同需求。

● 智能教室建設(shè)類型

智能教室的建設(shè)，以需求為導(dǎo)向，根據(jù)學(xué)科需求以及功能特點(diǎn)，分為六大式十小類進(jìn)行建設(shè)，具體如下頁(yè)圖所示。

1.小組協(xié)助式智能教室

該類型智能教室在物理結(jié)構(gòu)上打破了傳統(tǒng)教室格局——去掉講臺(tái)，講桌置于教室中央，可移動(dòng)、可拼接活動(dòng)桌椅。在硬件上，也與傳統(tǒng)多媒體教室不同，除一臺(tái)主機(jī)外，教室的不同方位還配置了三臺(tái)交互式觸摸一體機(jī)，配合軟件設(shè)置可隨意切換“集中授課”和“分組研討”兩種模式：集中授課時(shí)，多屏模式便于不同方位的學(xué)生就近觀看教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到沉浸式體驗(yàn);分組研討時(shí)，實(shí)時(shí)將學(xué)生自帶設(shè)備里的圖片、文件分享到一體機(jī)上，便于同組學(xué)生開(kāi)展組內(nèi)研討交流。該類型教室通過(guò)空間和設(shè)備上的改變，模糊了教師和學(xué)生之間“主導(dǎo)—從屬”關(guān)系的界限，在心理上消除了“教師主導(dǎo)、學(xué)生從屬”的思維，雙方平等探討，學(xué)生更加積極參與課堂。同時(shí)該類型教室也為探究式教學(xué)模式的開(kāi)展提供了良好的物理環(huán)境。

2.深度演示式智能教室

深度演示式智能教室與傳統(tǒng)多媒體教室的顯示設(shè)備不同，該類型教室具有特殊設(shè)計(jì)的投影大屏，通過(guò)融合技術(shù)配合多視窗演示系統(tǒng)，通過(guò)同一個(gè)屏幕同時(shí)對(duì)多個(gè)教學(xué)資源進(jìn)行展示、對(duì)比，實(shí)現(xiàn)高難度、復(fù)雜問(wèn)題的全方位和多維度演示，使教學(xué)內(nèi)容更加形象生動(dòng)，教學(xué)手段更加豐富，最重要的是加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握。

3.互動(dòng)反饋式智能教室

互動(dòng)反饋式智能教室是在傳統(tǒng)多媒體教室基礎(chǔ)上，部署教室專屬局域網(wǎng)，采用教室PC端與云平臺(tái)相結(jié)合的方式連通綜合教務(wù)系統(tǒng)，整合課前、課中、課后，實(shí)現(xiàn)線上線下一體化教學(xué)。課前，通過(guò)云平臺(tái)推送學(xué)習(xí)資料，檢驗(yàn)學(xué)生預(yù)習(xí)情況;課中，利用教室局域網(wǎng)和APP通過(guò)簽到、答題、提問(wèn)、資料傳輸、分組教學(xué)等功能實(shí)現(xiàn)師生實(shí)時(shí)互動(dòng);課后，教師第一時(shí)間發(fā)布課后作業(yè)，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。所有教學(xué)過(guò)程數(shù)據(jù)均被記錄在后臺(tái)，為過(guò)程性評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。該類教室最大的特點(diǎn)就是手機(jī)成為師生互動(dòng)的工具，真正實(shí)現(xiàn)了師生之間的1：1互動(dòng)，讓每個(gè)學(xué)生擁有平等互動(dòng)的機(jī)會(huì)。通過(guò)即時(shí)互動(dòng)，維持學(xué)生的大腦興奮度，保持學(xué)習(xí)的熱情和積極性，同時(shí)有利于實(shí)施全過(guò)程考核，收集教學(xué)過(guò)程大數(shù)據(jù)，便于開(kāi)展個(gè)性化學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

4.跨區(qū)域協(xié)助式智能教室

跨區(qū)域協(xié)助式智能教室在傳統(tǒng)多媒體教室基礎(chǔ)上，通過(guò)搭建直播課環(huán)境，配合遠(yuǎn)程互動(dòng)軟件，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)音視頻傳輸、課程直播、雙向互動(dòng)，使得跨空間式的互動(dòng)教學(xué)成為現(xiàn)實(shí)。師生可以參與不同校區(qū)、不同學(xué)校、不同國(guó)家的實(shí)時(shí)互動(dòng)教學(xué)，讓學(xué)生共享校際、國(guó)際優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)一室之內(nèi)，盡享天下課堂。

5.操作指導(dǎo)式智能教室

操作指導(dǎo)式智能教室體現(xiàn)在“教室+機(jī)房”的融合上，教室內(nèi)配備高性能教師機(jī)和以小組為單位的多臺(tái)學(xué)生機(jī)，通過(guò)教學(xué)互動(dòng)軟件為師生提供靈活多樣的互動(dòng)教學(xué)模式。除了近距離更好地展示教師的講授內(nèi)容，它也可以將教學(xué)的主動(dòng)權(quán)交到學(xué)生手中，把學(xué)生的操作結(jié)果放大投影到教室大屏，通過(guò)教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生討論提高學(xué)習(xí)成效。該類教室打破了傳統(tǒng)教室的限制，為廣義的學(xué)習(xí)提供可能，人人都可以成為課堂的主角。這種類型的教室，更好地滿足了設(shè)計(jì)類課程的需求，深受來(lái)自藝術(shù)、建筑、計(jì)算機(jī)、軟件、機(jī)械制造、水利水電等專業(yè)教師的歡迎。

6.智能研討報(bào)告式教室

智能研討報(bào)告式教室在桌椅設(shè)計(jì)上采用隔排轉(zhuǎn)椅方式，即前排座位可以180度旋轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)形成討論組，方便學(xué)生積極參與、協(xié)同創(chuàng)新、頭腦風(fēng)暴。在技術(shù)功能上實(shí)現(xiàn)多屏投影、遠(yuǎn)程互動(dòng)與高清錄播功能。在智能管理上開(kāi)展物聯(lián)感知，即通過(guò)講臺(tái)上的多功能控制面板實(shí)現(xiàn)智能感知與控制，控制窗簾、照明的開(kāi)關(guān)，空調(diào)調(diào)節(jié)溫度。同時(shí)，座椅后排安裝了“電力軌道”，學(xué)生購(gòu)買一個(gè)軌道插座即可用電，方便快捷，安全高效，插座還分插頭式與USB接口式，可以滿足學(xué)生的各種需求。

除了上述六種講授類型的智能教室外，筆者所在高校還建設(shè)了專用研討智能教室和公共交流空間，方便學(xué)生研討。專用研討智能教室采用玻璃隔斷的方式，將教室劃分為多個(gè)討論區(qū)域，各區(qū)域間相互隔音，學(xué)生既可以獨(dú)立開(kāi)展小組討論，避免干擾，又互相可視，營(yíng)造相互激勵(lì)、積極探索的良好氛圍。公共交流空間則是將教學(xué)樓的走廊、大廳等空閑區(qū)域合理利用，設(shè)置無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、書(shū)寫(xiě)白板、可移動(dòng)座椅等設(shè)施，營(yíng)造溫馨、安寧、舒適、多邊互動(dòng)的教學(xué)環(huán)境，讓師生在課余也有隨時(shí)隨地交流探討的場(chǎng)所。

● 智能教室建設(shè)存在的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

智能教室的建設(shè)雖然大大滿足了不同教師的教學(xué)需求，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，一定程度上實(shí)現(xiàn)了“坐到前排來(lái)、把頭抬起來(lái)、提出問(wèn)題來(lái)”，激發(fā)了學(xué)生的思維，但也存在一些問(wèn)題。首先，新興信息技術(shù)應(yīng)用不夠，特別是在信息化智能技術(shù)如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等方面應(yīng)用不夠，無(wú)法實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的過(guò)程分析。其次，教學(xué)環(huán)境智能感知不全面。目前，智能教室對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還處在最初級(jí)的基本環(huán)境感知方面，有初步的燈光、溫度、濕度等智能感知，但仍缺乏對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的深入應(yīng)用，如對(duì)學(xué)習(xí)者特征的自動(dòng)識(shí)別等。[2]除此之外，智能教室建設(shè)功能單一且成本較高，較大程度上依賴學(xué)校專款，對(duì)于經(jīng)費(fèi)較弱的學(xué)校來(lái)說(shuō)，成本略高。

眾所周知，智能教室的一大重要功能是通過(guò)學(xué)習(xí)分析技術(shù)來(lái)理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程及學(xué)習(xí)環(huán)境[3]，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)資源的精準(zhǔn)推送，以便支持更高層次的適應(yīng)性教學(xué)和個(gè)性化學(xué)習(xí)。相信不久的將來(lái)智能教室可以深度挖掘教學(xué)數(shù)據(jù)，利用教學(xué)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，構(gòu)建完善的學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為模型，形成科學(xué)的學(xué)習(xí)情況報(bào)表，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)資源推送，從而促進(jìn)教育個(gè)性化的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3]何克抗.21世紀(jì)以來(lái)的新興信息技術(shù)對(duì)各級(jí)各類教育深化改革的重大影響[J].電化教育研究，2019（03）.

作者簡(jiǎn)介：黎生，四川大學(xué)信息化建設(shè)與管理辦公室副主任，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù);余淇，四川大學(xué)信息化建設(shè)與管理辦公室資源科科長(zhǎng)、工程師，研究方向?yàn)榻逃夹g(shù);田建林，四川大學(xué)信息化建設(shè)與管理辦公室任職，研究方向?yàn)橹腔劢逃龑W(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建、智慧教學(xué)法、高校信息化教學(xué)平臺(tái)有效性研究等。

基金項(xiàng)目：2020年四川大學(xué)黨政管理服務(wù)研究項(xiàng)目“大數(shù)據(jù)下高校智慧教學(xué)平臺(tái)建設(shè)探討”;四川省高等學(xué)校人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地·四川省教育信息化應(yīng)用與發(fā)展研究中心項(xiàng)目“智能教室建設(shè)路徑探析與效果實(shí)證研究”（JYXX19-002）階段性成果。