面向智慧教室的智慧課堂APP設(shè)計(jì)

何杏宇 喬逸沛

摘 ?要： 面向智慧教室的智慧課堂APP是利用無線網(wǎng)絡(luò)、云端存儲、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，將移動端APP與智慧教室相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)新型教育方式，讓學(xué)習(xí)模式更具自主化、現(xiàn)代化，教學(xué)方法更加智能化、科技化。本論文設(shè)計(jì)的APP以“智慧教室”為核心，通過對教室硬件設(shè)施的控制，構(gòu)造舒適便捷的教學(xué)環(huán)境，可記錄智慧教室中課堂教學(xué)信息，并實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)資源的共享和檢索，使課上與課下緊密相連，以最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與教師的教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞： 智慧教室;智慧課堂;學(xué)習(xí)模式;教學(xué)方法

中圖分類號： G434 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.08.061

本文著錄格式：何杏宇，喬逸沛. 面向智慧教室的智慧課堂APP設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2020，41（08）：223-225

【Abstract】： To realize student-centered autonomous learning model and support intelligent teaching methods， this paper designs a smart class APP for intelligent classrooms， via combination and utilization of wireless networks， cloud storage， database and other technologies. This APP aims to service for intelligent classrooms， it can control the hardware facilities in the intelligent classrooms to construct a comfortable and convenient teaching environment， and also can record the teaching information in the smart classes to realize the sharing and retrieval of the curriculum teaching resources. This APP can improve both the learning and teaching efficiency， no matter in or out of the intelligent classrooms.

【Key words】： Smart class; Intelligent classrooms; Learning model; Teaching methods

0 ?引言

智慧教育作為新興的教育形式，因其具有強(qiáng)大的應(yīng)用潛能而被各界所關(guān)注[1]。其中，智慧課堂是智慧教育領(lǐng)域非常重要且熱門的關(guān)注點(diǎn)。智慧課堂體現(xiàn)的是在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式向信息化教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)調(diào)教學(xué)環(huán)境智能創(chuàng)建，是對傳統(tǒng)課堂機(jī)械式教學(xué)模式的變革[2]。為了支撐和實(shí)現(xiàn)智慧課堂，智慧教室技術(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生[3]。智慧教室是在教室物理環(huán)境的基礎(chǔ)上融合現(xiàn)代信息技術(shù)，通過感知與互動反饋、智能化控制管理、數(shù)據(jù)分析和可視化展示等手段，實(shí)現(xiàn)“學(xué)習(xí)”無所不在，網(wǎng)絡(luò)無縫接入和資源共享服務(wù)的現(xiàn)代化新型教室[4]?，F(xiàn)今各大高校都在對智慧教室進(jìn)行建設(shè)，并進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)改革。為了實(shí)現(xiàn)對智慧教室硬件設(shè)施的控制，并對智慧教室中的課堂教學(xué)信息進(jìn)行記錄和共享，有待設(shè)計(jì)出面向智慧教室的新型智慧課堂APP，以促進(jìn)課上和課下的無縫銜接。智慧課堂APP可以與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)接軌，方便打造課內(nèi)課外、隨時(shí)隨地教與學(xué)的新型教育教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，提高教師教學(xué)工作效，建立更加高效，更加完善的教學(xué)方式[5]。

為此，本文提出面向智慧教室的智慧課堂APP，該APP以“智慧教室”為核心，通過對教室硬件設(shè)施的控制，構(gòu)造舒適便捷的教學(xué)環(huán)境，可記錄智慧教室中的課堂教學(xué)信息，并實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)資源的共享和檢索，使課上與課下緊密相連，以最終提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與教師的教學(xué)效率。

1 ?面向智慧教室的智慧課堂APP功能設(shè)計(jì)

智慧教室是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和智能技術(shù)等構(gòu)建起來的新型教室，可通過各類智能裝備輔助教學(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，實(shí)現(xiàn)情境感知和環(huán)境管理功能[6]。本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP對智慧教室提供支持，可對智慧教室中硬件設(shè)施進(jìn)行控制，具有如下幾種功能：簽到、調(diào)節(jié)課桌椅、調(diào)節(jié)燈光、控制投影儀、當(dāng)作話筒、查找空教室及課表等，可使教學(xué)與學(xué)習(xí)更加便利。本文提出的智慧課堂APP還可以實(shí)現(xiàn)課堂信息記錄和教學(xué)資源的共享。例如教師上課時(shí)利用APP當(dāng)作話筒時(shí)記錄的音頻文件，可用于學(xué)生存留進(jìn)行課堂筆記的整理，課程教學(xué)中教師課堂提問和學(xué)生課堂互動的錄音可發(fā)布至論壇用于交流和資源共享。

2 ?面向智慧教室的智慧課堂APP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP分為教師和學(xué)生兩種賬戶，在登錄注冊的時(shí)候，會進(jìn)行學(xué)校、專業(yè)、姓名、學(xué)號或工號等的實(shí)名認(rèn)證。其中設(shè)置三種模塊分別為：課堂教學(xué)模塊、交流和資源共享模塊和智慧教室模塊，如圖1所示。

智慧教室模塊輔助于課堂教學(xué)模塊和交流和資源共享模塊，便于教學(xué)信息交互。例如，智慧教室模塊的簽到功能對課程教學(xué)模塊中教師的評分有影響，又例如課程教學(xué)模塊中教師課堂提問和學(xué)生課堂互動錄音可用于交流和資源共享模塊的信息發(fā)布。

2.1 ?智慧教室模塊

本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP具有對智慧教室的硬件控制功能，如圖2所示。為了滿足每個(gè)人身高體型各有不同的需求，本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP有調(diào)節(jié)課桌椅的功能，學(xué)生可根據(jù)自身情況手動調(diào)節(jié)課桌椅并用APP記錄，下次課前掃描二維碼，APP會自動調(diào)節(jié)無需再次手動調(diào)節(jié)。

智慧課堂APP也可用于調(diào)節(jié)燈光的強(qiáng)度和顏色，智慧教室一般采用的都是多模式智能燈，學(xué)生和教師均可根據(jù)室外光照強(qiáng)度、室內(nèi)昏暗程度，通過APP調(diào)節(jié)不同模式、不同亮度，營造適合學(xué)習(xí)的光照環(huán)境。

為了改善傳統(tǒng)通過控制器控制投影儀的方式投影效果不理想，影響學(xué)生上課的興趣和學(xué)習(xí)效率等問題。本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP具有直接調(diào)整智慧教室的新型投影儀的清晰度、大小、投影位置的功能，可高效率完成投影儀的調(diào)整。此外，教師可通過APP實(shí)現(xiàn)文件手機(jī)與投影儀同步，可避免出現(xiàn)文件格式不對無法完成投影或投影過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況。教師還可將視頻存儲到智慧課堂APP中，通過APP實(shí)現(xiàn)手機(jī)與投影儀視頻同步播放，可通過手機(jī)調(diào)節(jié)音量大小、視頻清晰度等。便利課堂教學(xué)，提高上課效率。

為了解決傳統(tǒng)的話筒會因使用不當(dāng)產(chǎn)生刺耳的噪音、影響教學(xué)的問題。本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP可當(dāng)作話筒與擴(kuò)音器相連，有擴(kuò)大音量、存留音頻文件、將音頻文件轉(zhuǎn)換成文本的功能。該功能不僅有效避免噪音問題，而且便利教學(xué)與學(xué)習(xí)。如果學(xué)生有需求，教師可將音頻文件通過APP發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生可根據(jù)自身需求通過APP將音頻文件轉(zhuǎn)為文本文件。在客觀條件允許的情況下，師生也可將該音頻文件通過APP上傳至交流和資源共享模塊里的論壇部分實(shí)現(xiàn)資源共享。

針對現(xiàn)今大學(xué)上課教室不固定、學(xué)生需不定期查看課表、通過截圖在手機(jī)相冊中查找課表不方便、課表更新后學(xué)生無法獲取最新信息的現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP的查詢課表功能包含上課地址、上課時(shí)間、任教教室等信息。學(xué)生可使用APP查詢實(shí)時(shí)課表信息，避免出現(xiàn)因此缺席的現(xiàn)象，影響課堂教學(xué)。為了滿足社團(tuán)活動、開班會、學(xué)生自習(xí)等都需要空教室的需求，本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP具有查詢空教室的功能，師生可根據(jù)APP查找空教室，但在使用前需對其進(jìn)行預(yù)約登記。

傳統(tǒng)簽到模式包括上課點(diǎn)名、姓名表簽到、軟件隨機(jī)查找簽到等。這些方法過程繁瑣且占用時(shí)間，本文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP在學(xué)生到達(dá)指定教室且手機(jī)與智慧教室的無線網(wǎng)連接后APP自動簽到，方便快捷效率高。教師亦可根據(jù)簽到情況對學(xué)生的平時(shí)成績進(jìn)行評定。

2.2 ?課程教學(xué)模塊

課堂教學(xué)模塊是兩種賬戶有區(qū)別的模塊，教師賬戶里有課前、課后、考試和評價(jià)四個(gè)單元，學(xué)生賬戶里有課前、課后、考試、記錄本、錯(cuò)題集、題庫六個(gè)單元。其中，在兩種賬戶中，課前、課后和考試三個(gè)單元根據(jù)教師和學(xué)生的特性不同，其功能也就不盡相同。

2.2.1 ?課前單元

在每周上課之前，教師通過所設(shè)計(jì)的APP發(fā)布上課所需品，如是否需要帶電腦、上課地點(diǎn)改變指定上課地點(diǎn)等，提醒學(xué)生做好準(zhǔn)備。教師也可發(fā)布重要知識點(diǎn)，讓學(xué)生有方向有目標(biāo)的預(yù)習(xí)，節(jié)約時(shí)間提高效率。教師亦可發(fā)布簡要課前預(yù)習(xí)題，學(xué)生完成并通過APP提交，可用來檢查預(yù)習(xí)情況，如圖3所示。

2.2.2 ?課后單元

每節(jié)課后，教師可通過本文所設(shè)計(jì)的APP發(fā)布教學(xué)PPT、教學(xué)視頻等教學(xué)資源，學(xué)生可下載后進(jìn)行復(fù)習(xí)、自主學(xué)習(xí)等，如果允許公開也可上傳分享至論壇用于交流和資源共享。為了解決現(xiàn)今用ftp或通過微信、QQ等社交應(yīng)用軟件上交時(shí)用網(wǎng)限制、文件格式限制等問題，教師可通過APP發(fā)布作業(yè)及作業(yè)要求，學(xué)生可通過APP接收作業(yè)，也可直接在APP上交電子版作業(yè)。學(xué)生也可通過該APP向教師提出問題，教師接收后可通過文本、語音、視頻等不同的方式回復(fù)，如圖4所示。

2.2.3 ?考試單元

期中期末考試前，教師可通過所設(shè)計(jì)的APP發(fā)布?xì)v年考試的題目和復(fù)習(xí)大綱，學(xué)生考試前可通過復(fù)習(xí)大綱及歷年的考試題目進(jìn)行系統(tǒng)有效率的復(fù)習(xí)，在復(fù)習(xí)過程中如若產(chǎn)生疑問可通過該APP向教師提出問題，教師及時(shí)做出回答，實(shí)現(xiàn)高效率復(fù)習(xí)。提出問題的時(shí)間僅限于每個(gè)老師各自的工作時(shí)間，教師可設(shè)置回答時(shí)間并告知學(xué)生，學(xué)生定點(diǎn)查看避免等待浪費(fèi)時(shí)間，如圖5所示。

2.2.4 ?其他模塊

教師賬戶中的評價(jià)模塊是需要教師對每個(gè)學(xué)生的作業(yè)及課堂表現(xiàn)有一個(gè)評價(jià)，教師可根據(jù)上課回答問題、簽到等各個(gè)方面對每堂課每個(gè)學(xué)生進(jìn)行評價(jià)。APP會對每堂課給每個(gè)學(xué)生一個(gè)默認(rèn)分?jǐn)?shù)，不用教師逐個(gè)評分。如若有特殊情況如某個(gè)學(xué)生遲到、早退、課堂紀(jì)律差或某個(gè)學(xué)生在上課時(shí)表現(xiàn)良好等，教師可對默認(rèn)分?jǐn)?shù)進(jìn)行修改，自行評定分?jǐn)?shù)，評定之后點(diǎn)擊提交即可保存。如若教師當(dāng)天并未完成評價(jià)，APP會給出提醒，如若教師仍未提交APP會直接存儲默認(rèn)分?jǐn)?shù)。

學(xué)生賬戶中的記錄本模塊可用來記錄一些重難點(diǎn)的知識點(diǎn)，或?qū)σ恍┮呻y知識進(jìn)行總結(jié)。錯(cuò)題集模塊用來對一些做錯(cuò)的題目或者一些學(xué)生認(rèn)為的難題進(jìn)行歸納，這兩個(gè)模塊由學(xué)生自主定義。題庫會根據(jù)記錄本和錯(cuò)題集里的記錄，提取關(guān)鍵字，自動從自身數(shù)據(jù)庫中針對性的生成套題或者小測試，學(xué)生可有選擇的進(jìn)行完成，幫助復(fù)習(xí)鞏固知識點(diǎn)。

2.3 ?交流和資源共享模塊

交流和資源共享模塊是兩種賬戶所共有的，分為論壇、教程和我的三部分，如圖6所示。

在論壇里設(shè)置有各種各樣的圈子，師生均可根據(jù)自己的喜好或需求建立或關(guān)注自己感興趣的圈子。在這些圈子里，師生可發(fā)表一些對重難點(diǎn)知識的看法、提出一些疑難問題、對某些問題提出自己的見解等。

在論壇里師生均可共享一些可以分享的教學(xué)資源，如教學(xué)視頻、教學(xué)PPT、輔導(dǎo)資料等，更加便利學(xué)習(xí)。

在教程模塊中APP的數(shù)據(jù)庫里會存有針對不同課程的教學(xué)視頻、文件、素材等教學(xué)資源，師生均可通過搜索查找自己所需要的資源。對于師生上傳的教學(xué)資源，APP也將會根據(jù)安全性、可靠性等方面進(jìn)行篩選，并將通過篩選的信息自動存儲在數(shù)據(jù)庫中，完成數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充。

我的模塊中包括賬戶設(shè)置、我的資源和我的收藏三部分。在賬戶設(shè)置中，可以設(shè)置自己的喜好、個(gè)人信息和頭像等。我的收藏中存有關(guān)注的圈子、在意的難題和注意的知識點(diǎn)等。我的資源用于存儲下載的文件、觀看過的視頻和上傳過的資源等一些教學(xué)資源，可更加便捷地找到之前查看過的文件、未看完的視頻和上傳過的資料等。

3 ?結(jié)束語

隨著移動產(chǎn)品的普及，面向智慧教室的智慧課堂APP利用無線網(wǎng)絡(luò)、云端存儲、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，將移動端APP與智慧教室相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)新型教育方式，讓學(xué)習(xí)模式更具自主化、現(xiàn)代化，教學(xué)方法更加智能化、科技化。本論文設(shè)計(jì)的智慧課堂APP以“智慧教室”為核心，以“教學(xué)”為中心，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與教師的教學(xué)效率，有效解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式單一、出勤率統(tǒng)計(jì)方式煩瑣、無法有效地利用教室設(shè)備、學(xué)生上課缺乏興趣等問題。在相比現(xiàn)今更加舒適的教室環(huán)境中，真正實(shí)現(xiàn)趣味教學(xué)興趣學(xué)習(xí)，真正做到現(xiàn)代化教學(xué)高效率學(xué)習(xí)。

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