智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)與案例研究

江婕　徐德坤

摘要：隨著我國(guó)教育改革和信息化的不斷推進(jìn)和發(fā)展，如何將傳統(tǒng)的智慧課堂學(xué)習(xí)教育的理念融入到教育之中，已經(jīng)具有很強(qiáng)的理論研究和實(shí)踐意義。本文簡(jiǎn)述了智慧課堂學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展背景、概念、特征，并對(duì)如何創(chuàng)設(shè)構(gòu)建良好的智慧課堂和學(xué)習(xí)環(huán)境的方法提出了見(jiàn)解，希望能引發(fā)一定思考。

關(guān)鍵詞：智慧課堂;智慧學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)環(huán)境

中圖分類(lèi)號(hào)：G434? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?論文編號(hào)：1674-2117（2020）23-0085-04

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境作為一個(gè)概念被廣泛地提出并持續(xù)發(fā)展下來(lái)，這實(shí)際上是社會(huì)發(fā)展在教育上的體現(xiàn)。伴隨著信息科技的迅猛發(fā)展以及大范圍的高科技的廣泛使用，多媒體技術(shù)與現(xiàn)代課堂教學(xué)的交互不斷發(fā)展和加深，不斷產(chǎn)生和涌現(xiàn)出新的教育理念和教學(xué)方式，以及不斷發(fā)生變化的教學(xué)模式。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以有效地幫助教師準(zhǔn)確掌握和分析學(xué)生的考試分?jǐn)?shù)、學(xué)習(xí)行為等信息，從而為學(xué)生學(xué)習(xí)和職業(yè)規(guī)劃做出引導(dǎo)。大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來(lái)的不僅僅是學(xué)習(xí)和教育方式的巨大變革，教師的教學(xué)方式也會(huì)隨之發(fā)生巨大變化，利用智慧的大數(shù)據(jù)技術(shù)帶動(dòng)教育和教學(xué)的變革和發(fā)展已經(jīng)成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

● 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念

智慧化的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)環(huán)境是一種典型的對(duì)智慧學(xué)習(xí)空間和環(huán)境的擬物化，它在本質(zhì)上是傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教室和數(shù)字多媒體的一種自然結(jié)合體，是一種借助互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段構(gòu)建和發(fā)展起來(lái)的新型智能化學(xué)習(xí)空間和環(huán)境，是一種高級(jí)的形式。它的具體應(yīng)用范圍包括各種數(shù)字學(xué)習(xí)空間以及物理學(xué)習(xí)空間，它通過(guò)各種各樣的數(shù)字智能學(xué)習(xí)裝備可以輔助課堂教學(xué)，促進(jìn)課堂交互和活動(dòng)的開(kāi)展，便于學(xué)習(xí)環(huán)境信息資源的獲取、對(duì)情境的感知和對(duì)環(huán)境管理功能的新型人性化學(xué)習(xí)信息空間的構(gòu)建。

● 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的特征

1.可行性與實(shí)用性

設(shè)計(jì)一個(gè)智慧教育學(xué)習(xí)平臺(tái)應(yīng)用環(huán)境，首先要考慮的問(wèn)題是該智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用是否可行、需要考慮所使用的關(guān)鍵技術(shù)有哪些、設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出來(lái)的智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)功能是否實(shí)用、用戶(hù)在注冊(cè)或登錄智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)后能不能直接使用該智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)的系統(tǒng)獲取學(xué)習(xí)資源以及實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)學(xué)習(xí)等平臺(tái)應(yīng)用功能，同時(shí)，還要設(shè)計(jì)出能夠?yàn)楦髦行W(xué)教師、在校學(xué)生以及家長(zhǎng)提供友好交互的平臺(tái)使用界面。

2.先進(jìn)性與科學(xué)性

先進(jìn)的學(xué)習(xí)平臺(tái)設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)是，滿(mǎn)足智慧城市系統(tǒng)學(xué)習(xí)應(yīng)用環(huán)境的基本性能要求，利用先進(jìn)成熟的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、科學(xué)的設(shè)計(jì)方法使系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)能夠具有良好的系統(tǒng)性能和運(yùn)行穩(wěn)定性，以更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的多樣化需求。

3.綜合性與整體性

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)是為了給教師和在校學(xué)生以及家長(zhǎng)提供學(xué)習(xí)服務(wù)，因此，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的整體設(shè)計(jì)需要從不同的思維角度和層面考慮，需要充分考慮家長(zhǎng)對(duì)數(shù)據(jù)和信息的使用需求，以及師生的互動(dòng)需要，這樣才能設(shè)計(jì)出比較完善高效的智慧學(xué)習(xí)的環(huán)境。

4.易操作性

設(shè)計(jì)出來(lái)的學(xué)習(xí)和智慧教育環(huán)境要容易操作，太復(fù)雜可能會(huì)影響學(xué)習(xí)和智慧教學(xué)以及其互動(dòng)的效果，影響師生的學(xué)習(xí)和智慧教學(xué)的效果和進(jìn)度，因此，設(shè)計(jì)時(shí)一定要嚴(yán)格遵循易實(shí)用和可操作性的原則。

5.可擴(kuò)展性

一個(gè)良好的新型智慧系統(tǒng)學(xué)習(xí)平臺(tái)要在設(shè)計(jì)上具備良好的可擴(kuò)展性，關(guān)鍵的因素就是設(shè)計(jì)人員要按照實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和部署，并對(duì)動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)資源的可重構(gòu)性、智慧管控以及自動(dòng)管理和部署及時(shí)等問(wèn)題予以解決，要以云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及虛擬化技術(shù)、人工智能技術(shù)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)工程、并行計(jì)算和智能云數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠具有良好可擴(kuò)展性的新型智慧學(xué)習(xí)平臺(tái)。

6.安全性

安全性是良好的智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境必須考慮和具備的，要對(duì)平臺(tái)不同用戶(hù)的個(gè)人信息權(quán)限和安全性進(jìn)行明確的界定和區(qū)分，確保不會(huì)造成平臺(tái)和用戶(hù)的沖突，做好安全數(shù)據(jù)的防護(hù)，以有效防止病毒以及對(duì)黑客的惡意侵入和攻擊，對(duì)重要的數(shù)據(jù)和信息要進(jìn)行嚴(yán)格的加密和安全認(rèn)證，嚴(yán)格保證重要的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息的完整性、安全性，使智慧教育的云端服務(wù)平臺(tái)具有良好的網(wǎng)絡(luò)安全性。

● 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境案例

1.智慧圖書(shū)館

智慧圖書(shū)館是指通過(guò)更加智慧的圖書(shū)館創(chuàng)設(shè)和管理方法，利用最先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為圖書(shū)館建立的一種新的交互方式，以便提高其交互性、靈活性、明確性和更快的響應(yīng)速度，進(jìn)而更好地達(dá)到對(duì)借閱者的綜合管理要求。智慧圖書(shū)館是三維空間中的物理信息空間、數(shù)字信息空間和現(xiàn)代人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的立體的完美結(jié)合，虛擬現(xiàn)實(shí)加互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等都是它的出發(fā)點(diǎn)和核心技術(shù)。

以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)的智慧高校圖書(shū)館建設(shè)為例，智慧高校圖書(shū)館通過(guò)舉辦和組織各種學(xué)術(shù)活動(dòng)，創(chuàng)新交流的方式和環(huán)境，在一定程度上有效促進(jìn)高校專(zhuān)業(yè)知識(shí)的傳播。智慧圖書(shū)館主要包括第三方學(xué)術(shù)空間、數(shù)字學(xué)術(shù)空間、共享空間、創(chuàng)客研究空間等主流的研究服務(wù)方向。智慧圖書(shū)館的服務(wù)理念是通過(guò)整合自身的圖書(shū)館資源（包括電子、紙本、網(wǎng)絡(luò)資源）、技術(shù)、人力和活動(dòng)場(chǎng)地，為廣大用戶(hù)和讀者提供一種全方位、個(gè)性化、人性化的智慧閱讀服務(wù)，旨在培育和促進(jìn)廣大讀者自主參與學(xué)習(xí)，激發(fā)廣大讀者的學(xué)習(xí)靈感，樹(shù)立其創(chuàng)新發(fā)展思想，這也是我國(guó)圖書(shū)館教學(xué)改革與現(xiàn)代化發(fā)展的大戰(zhàn)略方向。一般情況下，智慧圖書(shū)館可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有信息技術(shù)水平之下對(duì)信息資源的全面認(rèn)知，并且實(shí)現(xiàn)沒(méi)有錯(cuò)誤的、安全可靠的信息傳遞。

2.智慧課堂

智慧型知識(shí)課堂的教學(xué)是一類(lèi)特殊的高效教育課堂，關(guān)于教育和智慧型知識(shí)課堂的概念和含義，不同的教育視角有不同的定義和理解。對(duì)教育和智慧型知識(shí)課堂信息化概念的定義總體上來(lái)說(shuō)具有基于知識(shí)教育和智慧課堂信息化兩種教育視角的含義。早期人們涉及的教育和智慧型知識(shí)課堂的概念基本上被認(rèn)為是基于知識(shí)教育信息化視角的，直到2015年初才有了明確的智慧教育課堂的概念和定義。所謂的智慧課堂就是以傳統(tǒng)建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)模式理論教育實(shí)踐為基礎(chǔ)和依據(jù)，利用大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)端和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)和新一代的信息技術(shù)打造的一個(gè)智能、高效的教學(xué)課堂。構(gòu)成智慧課堂的關(guān)鍵要素包括智能學(xué)習(xí)資源、教師、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、智能教育輔助工具、線(xiàn)上社區(qū)、教學(xué)管理者六大部分。

以中國(guó)華東交通大學(xué)的國(guó)家級(jí)智慧型精品教室建設(shè)為例，該校目前已經(jīng)建設(shè)有128間國(guó)家級(jí)智慧型精品教室，助推了小班化教學(xué)、探究式教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、智能化教學(xué)。其中最高端的5間國(guó)家級(jí)精品智慧教室被譽(yù)為智慧教室的“樣板間”，它們通過(guò)各類(lèi)傳感器和智能教學(xué)裝備可以輔助課堂教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)，便于學(xué)習(xí)信息資源的獲取，促進(jìn)了課堂交互的開(kāi)展，精品班級(jí)智慧教室的所有教學(xué)功能都得到了最大程度的優(yōu)化升級(jí)。5間“智慧教室”給中國(guó)高校師生的課堂帶來(lái)前所未有的新奇體驗(yàn)，是現(xiàn)代信息技術(shù)與中國(guó)傳統(tǒng)課堂碰撞融合的革命性產(chǎn)物，為中國(guó)高校課堂信息技術(shù)教育的改革創(chuàng)新發(fā)展提供了現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的支撐。智慧教室里配有多部高清攝像頭，可自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤學(xué)生和教師上課的情況，對(duì)教師和學(xué)生講授課程內(nèi)容的全過(guò)程進(jìn)行了實(shí)時(shí)錄制，方便學(xué)生線(xiàn)下重溫課程內(nèi)容。每間智慧沙龍教室還分別配有電子黑板、白色的烤漆板和玻璃墻壁，供教師與學(xué)生進(jìn)行推算演繹、交流探討，并隨時(shí)為學(xué)生記錄下迸發(fā)的教學(xué)靈感。沙龍教室的設(shè)計(jì)使教師可以多方位地現(xiàn)場(chǎng)授課，可以與學(xué)生進(jìn)行更多的互動(dòng)和交流。四臺(tái)移動(dòng)式智能觸控教學(xué)一體機(jī)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)盲區(qū)分組互動(dòng)學(xué)習(xí)?！斑h(yuǎn)程交互”“無(wú)線(xiàn)投屏”“自動(dòng)錄播”等一系列黑科技裝備給學(xué)生們帶來(lái)了豐富的課堂體驗(yàn)。

● 智慧課堂的創(chuàng)設(shè)

有效地傳授教學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)與以訓(xùn)練學(xué)習(xí)為核心的思維是智慧課堂學(xué)習(xí)的主要組成部分。在智慧課堂中，硬件設(shè)備有智能網(wǎng)絡(luò)教學(xué)攝像頭、智能課堂黑板、多媒體軟件等。通過(guò)智慧課堂云層管理系統(tǒng)提供的自動(dòng)化云計(jì)算服務(wù)與大數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)提供的自動(dòng)化學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)資源，為智慧課堂教師提供云服務(wù)，保障了學(xué)生的正常課堂生活與學(xué)習(xí)。智慧課堂的空間設(shè)計(jì)要充分考慮課堂空間的靈活性設(shè)計(jì)與要求?？傮w來(lái)說(shuō)智慧課堂的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包含以下幾個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)。

1.網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)智慧課堂建立的重要基礎(chǔ)，因其設(shè)計(jì)過(guò)程需要在光纖網(wǎng)絡(luò)上獲取各種教學(xué)資源，同時(shí)設(shè)計(jì)過(guò)程需要將光纖網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)發(fā)送至學(xué)習(xí)管理中心、數(shù)據(jù)中心，所以需要千兆以上的光纖網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)鏈路，且為學(xué)習(xí)中心專(zhuān)用。為了有效避免大量的資源和數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)發(fā)，可以通過(guò)智慧課堂集成學(xué)習(xí)中心的控制器解決網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的擁堵，設(shè)立樓層學(xué)習(xí)中心服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)。由于智慧課堂集成中心控制端各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊間與智慧課堂信號(hào)中心的連接線(xiàn)路均采用即插即用的方式，在服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)容易進(jìn)行檢修和及時(shí)更換。

2.系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧課堂最大的特點(diǎn)之一是課堂內(nèi)部結(jié)構(gòu)舒適合理、功能強(qiáng)大、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全方位覆蓋、溫濕度自動(dòng)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)等。

在智慧課堂中，投影空間的尺寸不宜過(guò)大或過(guò)小，根據(jù)現(xiàn)代信息傳播科學(xué)理論，最佳的電視幕布尺寸是100寸、4∶3的比例，最佳投影與視覺(jué)的距離是8米左右，結(jié)合實(shí)際情況，教室里最好安排7～9排的課桌，教室的課桌周邊需要使用吸音的裝置，教室的地板也最好使用吸音的地板，以達(dá)到最佳視聽(tīng)效果。

3.軟件系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

要想更好地為普通高校師生和初學(xué)者提供更全面的軟件應(yīng)用服務(wù)，需要充分發(fā)揮學(xué)校軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施的重要支撐作用，切實(shí)提高和促進(jìn)課堂教學(xué)效果和質(zhì)量，同時(shí)，智慧課堂的軟件設(shè)施和環(huán)境的布置也非常重要。目前，對(duì)軟件的合理應(yīng)用更多地受到師生的重視和關(guān)注，現(xiàn)今高校都是采用統(tǒng)一認(rèn)證的系統(tǒng)，不僅有效打通了不同認(rèn)證模塊間的統(tǒng)一認(rèn)證屏障，給高校師生的學(xué)習(xí)帶來(lái)了便利，而且大大節(jié)省了不同認(rèn)證模塊間的統(tǒng)一認(rèn)證的重復(fù)開(kāi)發(fā)。具體如上頁(yè)所示。

● 結(jié)束語(yǔ)

智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境是信息化教育領(lǐng)域未來(lái)變革與發(fā)展的戰(zhàn)略性趨勢(shì)與發(fā)展潮流，智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境必然給未來(lái)信息化教育的持續(xù)發(fā)展與變革帶來(lái)巨大的社會(huì)影響。如何通過(guò)設(shè)計(jì)與實(shí)施構(gòu)建一個(gè)高效的、可以進(jìn)行智慧學(xué)習(xí)的環(huán)境（學(xué)生可以在這種智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下輕松地進(jìn)行高效的學(xué)習(xí)與活動(dòng)，教師也可以在這種智慧學(xué)習(xí)的環(huán)境中輕松靈活地進(jìn)行教學(xué)），一直以來(lái)都是教學(xué)與研究人員探索的重要課題，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的研究與實(shí)踐探索的道路還很長(zhǎng)，還需致力于現(xiàn)代信息科學(xué)技術(shù)與教育的研究者們繼續(xù)努力探索與實(shí)踐。

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作者簡(jiǎn)介：江婕（1982—），女，江西萬(wàn)年人，江西科技師范大學(xué)教育學(xué)院碩士生導(dǎo)師，副教授;徐德坤（1995—），男，山東濰坊人，江西科技師范大學(xué)教育學(xué)院在讀碩士。

基金項(xiàng)目：江西省2020省級(jí)教科規(guī)劃課題“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的深度交互價(jià)值探析及模型建構(gòu)的實(shí)證研究”（編號(hào)：20YB129）。