深度學(xué)習(xí)視域下高校智慧教室功能優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

卜彩麗 高欣玉 陳軍

摘 要：智慧教育已成為當(dāng)前高等教育中一種新的教學(xué)形態(tài)和教學(xué)追求。智慧教室作為智慧教育的重要實(shí)施載體，其功能和效果在教學(xué)實(shí)踐中還有諸多不盡如人意之處。而深度學(xué)習(xí)理論既與智慧人才要求具有契合之處，又能對(duì)高校智慧教室的教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)過程與教學(xué)評(píng)價(jià)提出新要求，這些要求則可以作為優(yōu)化和改進(jìn)智慧教室功能框架的理論基礎(chǔ)。 文章從深度學(xué)習(xí)理論的視角出發(fā)，在對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)高校智慧教室功能的不足之處和國(guó)外智慧教室功能借鑒進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上提出深度學(xué)習(xí)優(yōu)化后的智慧教室“虛實(shí)結(jié)合”的空間構(gòu)成，涵蓋資源利用層、應(yīng)用服務(wù)層、社區(qū)交互層、反饋評(píng)價(jià)層和大數(shù)據(jù)層五個(gè)層面的功能框架。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí);高校;智慧教室;功能設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：2096-0069（2020）05-0025-06

收稿日期：2020-06-22

基金項(xiàng)目：2019年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃省級(jí)項(xiàng)目“深度學(xué)習(xí)視域下高校智慧教室功能設(shè)計(jì)研究”（201910476063）、“提升職前教師信息化教學(xué)素養(yǎng)的課程設(shè)計(jì)與開發(fā)研究：基于深度學(xué)習(xí)的視角”（201910476025）

作者簡(jiǎn)介：卜彩麗（1980— ），女，河南蘭考人，副教授，博士，研究方向?yàn)樯疃葘W(xué)習(xí)、信息化教學(xué)設(shè)計(jì);高欣玉（2000— ），女，河南新鄉(xiāng)人，本科生;陳軍（1998— ），女，河南焦作人，本科生;曹婉迎（1996— ），女，河南駐馬店人，本科生。

一、問題的提出

智慧教育在國(guó)際上受到的關(guān)注度越來越高，而作為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境之一的智慧教室也受到了廣泛關(guān)注。張亞珍等人認(rèn)為現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外智慧教室教學(xué)功能主要是從技術(shù)的角度進(jìn)行分析，對(duì)于智慧教室功能的研究較少[1]，這些功能對(duì)于教學(xué)的實(shí)質(zhì)性影響則有待進(jìn)一步研究。祝智庭等人認(rèn)為深度學(xué)習(xí)能力與智慧人才能力高度契合，深度學(xué)習(xí)可以作為智慧教育的核心支柱[2]。而智慧教室作為實(shí)現(xiàn)智慧教育的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，則需要在功能上助力深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。因此，如何利用深度學(xué)習(xí)理論優(yōu)化智慧教室的功能總體框架，實(shí)現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的深度學(xué)習(xí)，是本研究的主要目的。

二、高校智慧教室功能現(xiàn)狀分析與借鑒

（一）國(guó)內(nèi)高校智慧教室功能現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)高校智慧教室建設(shè)大都基于黃榮懷提出的SMART模型[3]或根據(jù)高校自身建設(shè)需求提出建設(shè)方案，功能框架缺乏可推廣性，且國(guó)內(nèi)高校對(duì)智慧教室功能的認(rèn)識(shí)不同，概念炒作多于實(shí)際教學(xué)意義，智慧教室核心的高交互、大數(shù)據(jù)等功能并未真正發(fā)生作用。在實(shí)際功能設(shè)計(jì)上，高校智慧教室建設(shè)重管理、輕教學(xué)[4]，并未充分發(fā)揮智慧教室的教學(xué)功能。

（二）國(guó)內(nèi)高校智慧教室功能現(xiàn)存問題

當(dāng)前國(guó)內(nèi)智慧教室功能及應(yīng)用現(xiàn)狀暴露出智慧教室功能教學(xué)支撐度低的問題，主要體現(xiàn)在以下四個(gè)層面。

1. 資源層面

資源缺乏整合，信息質(zhì)量無法保證。當(dāng)前高校智慧教室沒有建立共享平臺(tái)，資源缺乏整合，泥沙俱下，易產(chǎn)生信息垃圾或碎片化信息，造成淺層學(xué)習(xí)。

2. 服務(wù)層面

功能間的關(guān)聯(lián)性不足，教學(xué)服務(wù)力度不夠。各功能之間缺乏智慧關(guān)聯(lián)，無法支持必要的課堂信息捕捉與分析評(píng)價(jià)，無法為教學(xué)活動(dòng)提供足夠的支持。

3. 評(píng)價(jià)層面

評(píng)價(jià)方式淺層，信度低。當(dāng)前高校智慧教室大都仍采用傳統(tǒng)方式（如問卷調(diào)查、教師打分等形式）對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)的完整性和評(píng)價(jià)過程的連貫性不夠，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的深度評(píng)價(jià)。

4. 大數(shù)據(jù)層面

數(shù)據(jù)浪費(fèi)，整合力度不足。當(dāng)前高校智慧教室對(duì)課堂教學(xué)信息采集不及時(shí)、不全面，且挖掘、整合方式不夠合理，無法準(zhǔn)確記錄課堂教學(xué)行為。

從整體上講，目前國(guó)內(nèi)高校智慧教室的功能已經(jīng)足夠豐富，但對(duì)教學(xué)的智慧支持力度還不夠，使得智慧教室功能的實(shí)際效能大打折扣。

（三）國(guó)外高校智慧教室功能的優(yōu)點(diǎn)借鑒

從20世紀(jì)80年代以來國(guó)際上對(duì)智慧教室的研究歷程來看，國(guó)外學(xué)者對(duì)智慧教室功能的理解經(jīng)歷了利用技術(shù)改善物理學(xué)習(xí)環(huán)境到從教與學(xué)的功能出發(fā)，體現(xiàn)教室的“智慧性”的變化[5]。這種轉(zhuǎn)變也為本研究提供了一定的借鑒。

1. 新興技術(shù)的積極引進(jìn)

美國(guó)教育部在《國(guó)家教育技術(shù)規(guī)劃2010》中指出，教育生產(chǎn)力的顯著提高需要利用技術(shù)支持根本的結(jié)構(gòu)性變革[6]。21世紀(jì)以來科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展，技術(shù)進(jìn)入教育領(lǐng)域成為教育改革的重要途徑，因而智慧教室功能的設(shè)計(jì)也應(yīng)適時(shí)添加具有時(shí)代性與新興性的科學(xué)技術(shù)。

2. 關(guān)注技術(shù)的教育價(jià)值

任何科學(xué)技術(shù)進(jìn)入教育領(lǐng)域的起因和結(jié)果都應(yīng)是促進(jìn)教學(xué)更好地發(fā)生，因而在新興技術(shù)不斷出現(xiàn)的當(dāng)今，不能只關(guān)注科學(xué)技術(shù)的教育準(zhǔn)入，更應(yīng)挖掘技術(shù)背后的教育價(jià)值。技術(shù)的堆砌無法創(chuàng)建真正智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)在合理的框架內(nèi)選取與使用教學(xué)所需要的技術(shù)，讓技術(shù)真正支持教學(xué)，而不是成為影響正常教學(xué)的障礙物。

3. 關(guān)注師生自身的智能

教育技術(shù)的焦點(diǎn)已經(jīng)適當(dāng)?shù)貜娜斯ぶ悄苻D(zhuǎn)向了放大教師和學(xué)生的智能[7]。智慧教室作為促進(jìn)教學(xué)行為更好發(fā)生的一種智慧學(xué)習(xí)空間，仍然需要教師的教學(xué)智慧和學(xué)生的學(xué)習(xí)智慧，甚至智慧教室的產(chǎn)生與發(fā)展不僅要求教師的角色轉(zhuǎn)變、學(xué)生主體性的突出，更要求師生自身教與學(xué)的智慧的提升。

4. 技術(shù)發(fā)展應(yīng)伴隨著有效的教學(xué)策略和方法

智慧教室如果僅被視為一種技術(shù)的發(fā)展，那么它將不會(huì)像人們期望的那樣有用。相反，智慧教室的技術(shù)方面應(yīng)該伴隨著有效的教學(xué)策略和方法。教學(xué)環(huán)境的轉(zhuǎn)變，相應(yīng)地也應(yīng)帶來教學(xué)策略與方式的轉(zhuǎn)變，否則這種轉(zhuǎn)變將會(huì)是無效的。

國(guó)際視野中的智慧教室從最初的重視技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)樵陉P(guān)注新興技術(shù)的引進(jìn)的同時(shí)，也更為關(guān)注技術(shù)對(duì)師生、對(duì)教學(xué)的實(shí)際影響，更關(guān)注智慧教室內(nèi)教與學(xué)的行為，這種變化趨勢(shì)也為國(guó)內(nèi)高校智慧教室功能設(shè)計(jì)研究提供了一定的借鑒之處。

通過分析面向深度學(xué)習(xí)的智慧教室的功能建設(shè)總體框架，在吸收國(guó)內(nèi)外智慧教室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)并考慮國(guó)內(nèi)高校學(xué)生深度學(xué)習(xí)特征和深度學(xué)習(xí)條件的基礎(chǔ)上，本研究設(shè)計(jì)了面向深度學(xué)習(xí)的智慧教室的功能模型。該功能模型旨在打造以大數(shù)據(jù)為鏈接的集資源、服務(wù)、交互和評(píng)價(jià)于一體的創(chuàng)新型智慧教室。

1. 資源利用層

資源利用層是面向深度學(xué)習(xí)智慧教室的第一個(gè)基礎(chǔ)功能，主要包括四大功能。①資源獲取功能：教師可借助電子或?qū)嶓w資源進(jìn)行備課工作，便捷獲取教學(xué)資料，選取適配的教學(xué)策略;學(xué)生可自主獲取學(xué)習(xí)資源進(jìn)行主動(dòng)性學(xué)習(xí)。②資源推送功能：系統(tǒng)根據(jù)課程內(nèi)容與實(shí)時(shí)教學(xué)進(jìn)度，利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行資源篩選和重組，為教學(xué)活動(dòng)提供精準(zhǔn)的信息資源，師生之間也可相互推送，也允許師生對(duì)資源內(nèi)容進(jìn)行編輯，以提高資源的利用率和適配度。③資源共享功能：師生之間、生生之間可共享筆記、同屏播放資源。④資源上傳功能：學(xué)生們可以上傳個(gè)人學(xué)習(xí)筆記以及教師的電子板書，進(jìn)行討論與交流;上課形成的教學(xué)視頻也可在教師審核后上傳云端;另外，師生也可直接對(duì)獲取到的資源進(jìn)行收藏與標(biāo)記，上傳到個(gè)人學(xué)習(xí)空間，創(chuàng)建個(gè)人學(xué)習(xí)足跡。

2. 應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層是面向深度學(xué)習(xí)智慧教室的第二個(gè)基礎(chǔ)功能，主要是為深度學(xué)習(xí)提供教學(xué)支持，輔助教學(xué)管理。管理端主要針對(duì)教學(xué)管理工作，管理人員可通過應(yīng)用服務(wù)層進(jìn)行分類管理。師生端主要針對(duì)課堂教學(xué)，可根據(jù)實(shí)際教學(xué)需要使用所需系統(tǒng)。教學(xué)輔助功能可輔助教師智能備課，在課堂上為教師提供所需虛擬教具，并根據(jù)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況智能調(diào)整教學(xué)內(nèi)容或進(jìn)度;視頻會(huì)議功能可以遠(yuǎn)程互動(dòng)，提高學(xué)生的社會(huì)性經(jīng)驗(yàn);錄播課程可記錄整個(gè)教學(xué)過程，形成優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源;電子書包功能可為學(xué)生呈現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，可作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的工具;虛擬現(xiàn)實(shí)功能是基于全息投影、AR和VR等技術(shù)，為情境化學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等提供技術(shù)支持;智能感知功能可以感受學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)、評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)情況以及課堂教學(xué)預(yù)期效果;自適應(yīng)功能能夠采集課堂教學(xué)過程中的信息數(shù)據(jù)，根據(jù)師生的教學(xué)過程的動(dòng)態(tài)變化，預(yù)測(cè)教學(xué)效果，為教學(xué)提供更加科學(xué)化的決策方式。另外，服務(wù)應(yīng)用層也可對(duì)教室環(huán)境進(jìn)行指揮控制，助力網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與設(shè)備維護(hù)工作。

3. 社區(qū)交互層

社區(qū)交互層是面向深度學(xué)習(xí)智慧教室的第三個(gè)基礎(chǔ)功能，主要包括保障良好的教學(xué)交互與建立學(xué)習(xí)社群功能。高交互是實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的重要條件。教學(xué)交互借助無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自適應(yīng)交互系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)、師生、生生、師師、遠(yuǎn)程等多主體的良性交互。建立社群的目標(biāo)是借助移動(dòng)設(shè)備，構(gòu)建貫穿學(xué)習(xí)者、家庭、教師、社會(huì)和其他人的多主體交互網(wǎng)絡(luò)，包括學(xué)生交流社群、教師交流社群和社會(huì)交流社群等。

4. 反饋評(píng)價(jià)層

反饋評(píng)價(jià)層是面向深度學(xué)習(xí)智慧教室特色部分，主要功能是進(jìn)行課堂反饋與課后評(píng)價(jià)，并建立學(xué)生成長(zhǎng)檔案與教師成長(zhǎng)檔案。反饋評(píng)價(jià)層依據(jù)大數(shù)據(jù)采集課堂教學(xué)信息，及時(shí)評(píng)量學(xué)生深度學(xué)習(xí)情況，匯聚反饋數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生問題，幫助教師實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)決策，并進(jìn)行即時(shí)教學(xué)補(bǔ)救。課后生成深度學(xué)習(xí)教學(xué)診斷報(bào)告，幫助教師關(guān)注學(xué)生的深度學(xué)習(xí)情況，進(jìn)行個(gè)性化課后教學(xué)補(bǔ)救。這種教學(xué)補(bǔ)救可將診斷報(bào)告推送給學(xué)生個(gè)人，讓學(xué)生自主進(jìn)行學(xué)習(xí)補(bǔ)救，幫助深度學(xué)習(xí)更好實(shí)現(xiàn)。反饋評(píng)價(jià)層還能結(jié)合過程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)，生成學(xué)生成長(zhǎng)檔案與教師成長(zhǎng)檔案，評(píng)估深度學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)情況。

5. 大數(shù)據(jù)層

大數(shù)據(jù)層是面向深度學(xué)習(xí)智慧教室的核心部分，主要功能是大數(shù)據(jù)分析與大數(shù)據(jù)管理。大數(shù)據(jù)層重點(diǎn)關(guān)注智慧教室功能的整體性與效能性，串聯(lián)并整合其他四個(gè)層面的數(shù)據(jù)信息。在大數(shù)據(jù)分析功能中，大數(shù)據(jù)層可進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖掘，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，在教學(xué)過程中適時(shí)進(jìn)行推送教學(xué)資源或問題反饋，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)問題為教師提供科學(xué)性的教學(xué)決策，預(yù)測(cè)深度學(xué)習(xí)效果。大數(shù)據(jù)管理則是對(duì)人員、資源和管理等數(shù)據(jù)進(jìn)行分類管理，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，為教學(xué)過程的不斷發(fā)生提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

以大數(shù)據(jù)空間為核心的“虛實(shí)結(jié)合”的智慧教室涵蓋了深度學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、教學(xué)過程支持、良性教學(xué)交互、過程性評(píng)價(jià)等功能，這些功能為師生的大數(shù)據(jù)提供來源，并應(yīng)用大數(shù)據(jù)優(yōu)化教學(xué)決策，提高深度教學(xué)質(zhì)量。各子模塊相互關(guān)聯(lián)、共生協(xié)調(diào)，為實(shí)現(xiàn)智慧教室內(nèi)的深度學(xué)習(xí)提供所需的智慧支持。

五、結(jié)論

本研究在深度學(xué)習(xí)視域下探討智慧教室的功能設(shè)計(jì)，以期為實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)創(chuàng)造智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了教育技術(shù)與教育理論的有效融合?，F(xiàn)有的智慧教室建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，將技術(shù)引入課堂固然重要，但一味地追求新興技術(shù)的“堆砌”是舍本逐末的行為。面向深度學(xué)習(xí)的智慧教室功能設(shè)計(jì)是對(duì)智慧教室建設(shè)目標(biāo)的一種具體化，使得其功能更具效能性和整體性。當(dāng)然，本研究主要圍繞面向深度學(xué)習(xí)的智慧教室功能設(shè)計(jì)，但這種創(chuàng)新型智慧教室對(duì)深度教學(xué)的具體影響，還有待更多的教學(xué)實(shí)踐研究。

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（責(zé)任編輯 孫興麗）

Abstract： Smart education has become a new teaching form and teaching pursuit of present college education.As an important implementation carrier of smart education，smart classrooms function and effect have many disadvantages in the teaching practices.However，the theory of deep learning not only accords with the requirements of smart talents，but puts forward new requirements to college smart classrooms teaching ideas，teaching contents，teaching methods，teaching process and teaching evaluation，and these requirements can serve as the theoretical basis for optimizing and improving smart classrooms functional framework.Based on the analysis and summary of the deficiencies of present national college smart classrooms functions and the drawing lessons of smart classroom functions from abroad，this paper，from the perspective of deep learning，has put forward the smart classrooms space composition of“combination of virtuality and reality”，including five levelsfunctional framework，namely，resource utilization level，service application level，community interaction level，feedback and evaluation level，and big data level.

Key words： deep learning;college;smart classroom;functional design