高等院校智慧教室建設(shè)與實(shí)踐

李恒　喬旭

摘要：智慧教室誕生于信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，在促進(jìn)高校教學(xué)改革中擔(dān)任了重要角色。本文結(jié)合中國(guó)海洋大學(xué)案例，從智慧教室的系統(tǒng)組成、建設(shè)成效、存在問(wèn)題等方面進(jìn)行了探討，并對(duì)其發(fā)展提出建議，旨在加快推動(dòng)教育技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高等院校;智慧教室;建設(shè);實(shí)踐

一、緒論

2019年，在中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》等政策性指導(dǎo)意見(jiàn)中，特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)加快信息化時(shí)代教育變革，積極建設(shè)智能化校園，統(tǒng)籌建設(shè)一體化教學(xué)、管理與服務(wù)平臺(tái)，加快推進(jìn)智慧教育創(chuàng)新發(fā)展。

智慧教室將信息手段融入教育教學(xué)活動(dòng)，是信息化教學(xué)和未來(lái)教室的一種重要形式，利用智慧教室推動(dòng)教學(xué)改革，使課堂教學(xué)變得更有效率。在智能課程模式下，學(xué)生可以在自主思考，獲得多方面的知識(shí)文化。可見(jiàn)智慧教室能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的信息化，可以推動(dòng)教育教學(xué)發(fā)展得更加高效，是教育現(xiàn)代化建設(shè)的重要嘗試。

二、智慧教室的系統(tǒng)組成

目前，中國(guó)海洋大學(xué)智慧教室的建設(shè)主要由一體機(jī)或觸控投影機(jī)、音響系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)部分教學(xué)系統(tǒng)，以及智能考勤系統(tǒng)、校內(nèi)翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)、錄播系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)巡課評(píng)課系統(tǒng)組成，滿足日常教學(xué)智慧化的需求。有小部分教室添加了遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)的功能，滿足跨校區(qū)教學(xué)以及不同學(xué)校間的互動(dòng)教學(xué)需求，為促進(jìn)名師、好課資源共享提供了技術(shù)支撐。為滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，在智慧教室的基礎(chǔ)功能中，添加虛擬仿真的軟硬件設(shè)備，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新時(shí)代需求，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的沉浸式體驗(yàn)。除了在普通教室及實(shí)驗(yàn)教室中的應(yīng)用，中國(guó)海洋大學(xué)還將智慧教室融合到計(jì)算機(jī)機(jī)房中，打造了研討型機(jī)房，改善了計(jì)算機(jī)教學(xué)的環(huán)境，增強(qiáng)了計(jì)算機(jī)教學(xué)的互動(dòng)交流。

以下，對(duì)智慧教室組成的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。

（一）基礎(chǔ)部分教學(xué)系統(tǒng)

由研討式桌椅、教師使用的一體機(jī)或觸控投影機(jī)、教師講臺(tái)、無(wú)塵黑板或白板、音響系統(tǒng)、控制軟件等構(gòu)成。使用研討式桌椅，便于學(xué)生根據(jù)上課模式、人數(shù)自由組合搭配，方便學(xué)生互動(dòng)討論。使用一體機(jī)等顯示設(shè)備配合無(wú)塵書(shū)寫(xiě)板使用，使教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)方式更加生動(dòng)，同時(shí)也有利于保護(hù)師生的健康。學(xué)生一體機(jī)可以用來(lái)小組討論，同學(xué)們可以將手機(jī)或交互平板教學(xué)軟件中的資料投屏到一體機(jī)上，也可以直接在一體機(jī)上制作內(nèi)容，學(xué)生一體機(jī)上的內(nèi)容也可以共享到教師一體機(jī)，便于教師在全班進(jìn)行分享、講解。

（二）智能考勤系統(tǒng)

教師通過(guò)軟件發(fā)布簽到，設(shè)置簽到時(shí)間及簽到地理范圍，避免出現(xiàn)代簽問(wèn)題。

（三）校內(nèi)翻轉(zhuǎn)課堂平臺(tái)

教室利用平臺(tái)，通過(guò)線上線下結(jié)合的教學(xué)方式，促進(jìn)教學(xué)方式方法改革，提升教學(xué)效率。學(xué)生利用平臺(tái)學(xué)習(xí)，打破時(shí)間、空間限制，實(shí)現(xiàn)彈性自主學(xué)習(xí)。學(xué)校管理者可以通過(guò)教學(xué)大數(shù)據(jù)功能實(shí)時(shí)監(jiān)管教學(xué)情況。教師可以在課前準(zhǔn)備好學(xué)習(xí)素材，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課中通過(guò)小組討論等方式豐富課堂教學(xué)，課后通過(guò)項(xiàng)目式作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、模擬實(shí)訓(xùn)等形式完成教學(xué)過(guò)程。以任務(wù)為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式有利于循序漸進(jìn)的推進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，從淺入深、從易到難的逐步完成課程安排，使學(xué)生更高效地掌握知識(shí)。按照教學(xué)計(jì)劃，發(fā)送學(xué)習(xí)通知任務(wù)給學(xué)生，要求他們?cè)诰€學(xué)習(xí)，并督促學(xué)生按時(shí)完成。教師可以在教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行分組，例如隨機(jī)分組、自由分組、指定分組等，方便教師組織研討教學(xué)。教師為各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)布置項(xiàng)目作業(yè)，階段性檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施情況，各項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間互閱互批作業(yè)，互相學(xué)習(xí)提高。項(xiàng)目實(shí)踐評(píng)價(jià)結(jié)果可以納入課程教學(xué)最終成績(jī)?cè)u(píng)定，多維度評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)。

（四）錄播系統(tǒng)

錄播系統(tǒng)，通常分為常態(tài)化錄播和精品錄播。常態(tài)化錄播系統(tǒng)具備操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，因此在智慧教室中使用居多。在教室教學(xué)一體機(jī)、推拉黑（白）板、電子講臺(tái)的基礎(chǔ)上，老師和學(xué)生不需要佩戴任何設(shè)備，即可自動(dòng)完成教師授課、學(xué)生場(chǎng)景、教學(xué)課件三個(gè)場(chǎng)景的錄制，錄制課程自動(dòng)上傳信息平臺(tái)。課程資源的重復(fù)利用，提高了其使用效率。

（五）遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)

系統(tǒng)通常分為教室間、教室對(duì)平臺(tái)兩類。教室間的遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)多校區(qū)、多學(xué)校的課堂互動(dòng)。學(xué)校間教室遠(yuǎn)程互動(dòng)共享，打破了空間的限制，促進(jìn)了多校師生的交流。例如，中國(guó)海洋大學(xué)通過(guò)在線慕課與遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)結(jié)合的方式，向全國(guó)高校共享《海洋的前世今生》《人類與海洋》《走進(jìn)魚(yú)類世界》《水產(chǎn)動(dòng)物遺傳育種學(xué)》《海洋工程地質(zhì)》等課程，普及海洋科學(xué)知識(shí)。2018年在教育部高教司發(fā)出“慕課西行”的號(hào)召后，中國(guó)海洋大學(xué)積極響應(yīng)，利用遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，采用“同步課堂”教學(xué)方式與新疆的喀什大學(xué)開(kāi)展了直播互動(dòng)教學(xué)，成為全國(guó)第一批“探索慕課援疆新方法、新形式”的重點(diǎn)高校之一。教室對(duì)平臺(tái)類型的遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，如哈佛大學(xué)的HBX Live未來(lái)教室，授課教師利用教室中的數(shù)字屏幕教學(xué)，與60名學(xué)生同時(shí)遠(yuǎn)程互動(dòng)，學(xué)生可以通過(guò)電腦或手機(jī)參與課堂互動(dòng)與提問(wèn)，教授可以實(shí)時(shí)回答問(wèn)題（馬曉棠，2015）。

（六）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、設(shè)備、流程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，學(xué)生融入其中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，為將來(lái)實(shí)際操作做準(zhǔn)備。對(duì)學(xué)生而言，可以避免實(shí)驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)受限和實(shí)驗(yàn)安全等問(wèn)題，并能更好通過(guò)三維視角觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備和結(jié)果;對(duì)學(xué)校而言，能很好的解決的實(shí)驗(yàn)成本高、場(chǎng)地有限、工位有限和安全管理等問(wèn)題。目前，中國(guó)海洋大學(xué)已建成2個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、15個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，通過(guò)自主研發(fā)、聯(lián)合攻關(guān)、持續(xù)投入等方式，利用虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體交互、Web、3D可視化等信息化技術(shù)，涵蓋海洋、水產(chǎn)等多學(xué)科，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化、高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，充分整合線上線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源并共享（鄭小東等，2019）。

（七）網(wǎng)絡(luò)巡課評(píng)課系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)巡課評(píng)課系統(tǒng)作為信息化時(shí)代的課堂觀察、記錄、點(diǎn)評(píng)工具，是教學(xué)管理精細(xì)化發(fā)展的趨勢(shì)，可以大幅提升教學(xué)督導(dǎo)效率，避免現(xiàn)場(chǎng)巡課給師生上課帶來(lái)的干擾，也能夠做到長(zhǎng)期巡查、監(jiān)督課堂真實(shí)教學(xué)情況，更高效率的實(shí)現(xiàn)學(xué)校以督導(dǎo)促改進(jìn)的目的。

（八）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)

綜合利用物聯(lián)網(wǎng)、傳感器以及自動(dòng)控制等技術(shù)，建立安全、綠色、智能化的教室環(huán)境。

三、智慧教室實(shí)踐成效

目前，智慧教室在全國(guó)高校中較為普及，各高校根據(jù)自身需求，建設(shè)形式多樣的智慧教室。智慧教室的投入使用，改善了教學(xué)環(huán)境，提升了教學(xué)效率。智慧教室通過(guò)高校教學(xué)實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)，證實(shí)了其對(duì)信息化教學(xué)改革的顯著作用。

當(dāng)代大學(xué)生是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的原住民，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深深融入到他們的生活中，利用信息化手段開(kāi)展教學(xué)，更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣。智慧教室的使用，促進(jìn)了教師由知識(shí)灌輸者到教學(xué)流程、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)者角色的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了學(xué)生由被動(dòng)式學(xué)習(xí)到主動(dòng)式學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變。在提高教學(xué)效率方面，以課前點(diǎn)名為例，針對(duì)人數(shù)較多的班級(jí)，教師點(diǎn)名通常會(huì)消耗5～10分鐘的時(shí)間，對(duì)于1學(xué)時(shí)50分鐘的課堂來(lái)說(shuō)，時(shí)間甚是珍貴，利用智慧教室信息技術(shù)手段，通過(guò)APP、無(wú)感考勤系統(tǒng)簽到，提升了教學(xué)效率。智慧教室軟硬件結(jié)合，信息化手段貫穿教學(xué)整個(gè)流程，豐富了教學(xué)方式方法及教學(xué)內(nèi)容，全程教學(xué)數(shù)據(jù)展現(xiàn)，使教師及同學(xué)能夠更直觀的了解教學(xué)情況。以教學(xué)手段更加靈活多樣為例，在傳統(tǒng)課堂中，有的學(xué)生因?yàn)楦鞣N原因，不愿在課堂中回答問(wèn)題、提問(wèn)，智慧教室的利用，學(xué)生可以利用自己的終端發(fā)言，提升了學(xué)生的參與率。教師將自己準(zhǔn)備的資料，包含慕課、視頻、幻燈片、文本等發(fā)布給學(xué)生，學(xué)生可以在課前預(yù)習(xí)，便于課中師生開(kāi)展互動(dòng)討論，教師將各種問(wèn)答、搶答等題目提前設(shè)置好，課中發(fā)送給學(xué)生，讓學(xué)生參與到互動(dòng)教學(xué)中來(lái)。

四、智慧教室存在的問(wèn)題

智慧教室在使用過(guò)程中凸顯了優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在一些不足。（1）教學(xué)理念不配套。智慧教室投入使用是為了更好的服務(wù)智慧教學(xué)，但最終目的并非僅僅將教室改造成智慧化，而是達(dá)到教學(xué)的智慧化。然而目前有些教師的教學(xué)觀念沒(méi)有隨之改變，教學(xué)思路和方法“原地踏步”，仍然停留在傳統(tǒng)課堂模式上，難以發(fā)揮智慧教室的真正作用。（2）設(shè)備操控不夠簡(jiǎn)易。智慧教室往往集成多項(xiàng)功能，但是不同的功能由不同的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，不僅增加了建設(shè)成本，還使得操作變復(fù)雜，師生面對(duì)控制面板經(jīng)常眼花繚亂，不僅難以提高教學(xué)效率，更有甚者會(huì)造成教學(xué)事故。（3）支撐體系不完善。智慧教室里包含了大量的信息化設(shè)備，對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求較高，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境跟不上，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法連接，內(nèi)容無(wú)法傳輸?shù)葐?wèn)題，造成設(shè)備使用效果衰減，并且隨之帶來(lái)的維護(hù)人員成本、設(shè)備成本增加。

五、智慧教室建設(shè)的建議

（1）學(xué)校主管部門(mén)強(qiáng)化引導(dǎo)。教師教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變、教學(xué)方法的改變還需要教學(xué)主管部門(mén)的政策引導(dǎo)，需要通過(guò)組織大量的教師發(fā)展活動(dòng)來(lái)推動(dòng)。在教師發(fā)展活動(dòng)中，僅僅講解軟硬件的使用是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，更應(yīng)該注重對(duì)教學(xué)理念、教學(xué)方法的分享。（2）優(yōu)化系統(tǒng)集成功能。支撐智慧教室的各類設(shè)備只是配合教師完成教學(xué)的工具，應(yīng)優(yōu)先使用系統(tǒng)功能集成率較高的終端，最大限度的將設(shè)備操控簡(jiǎn)易化、智慧化。智慧教室的建設(shè)應(yīng)該因校制宜，充分考慮實(shí)際教學(xué)需求，實(shí)現(xiàn)教學(xué)場(chǎng)景的一鍵實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)功能手機(jī)端遙控即可操作，這樣既可以節(jié)約成本、避免重復(fù)投資，又可以避免因?yàn)樵O(shè)備操作復(fù)雜而無(wú)法配合教學(xué)的情況出現(xiàn)。（3）注重支撐體系建設(shè)。隨著智慧教室的功能愈加豐富，高清無(wú)延遲直播、高清視頻播放、VR教學(xué)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求越來(lái)越高。學(xué)校網(wǎng)信中心應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，利用光纖專線、5G技術(shù)等信息化手段，優(yōu)先確保智慧教室的功能正常發(fā)揮。同時(shí)，智慧教室設(shè)備的采購(gòu)，可多采用經(jīng)久耐用型設(shè)備，可以減少后期維護(hù)的人工成本及設(shè)備成本。

智慧教室是結(jié)合國(guó)家“互聯(lián)網(wǎng)+”大數(shù)據(jù)、新一代人工智能的產(chǎn)物，通過(guò)智慧教室的全面應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了教育理念的更新、教學(xué)方法的革新、教學(xué)體系的創(chuàng)新，信息技術(shù)助力教育，使我國(guó)教育水平不斷邁向新高峰。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬曉棠.哈佛大學(xué)虛擬課堂充滿未來(lái)感，無(wú)課桌椅只有熒幕.中國(guó)日?qǐng)?bào)，20150902.

[2]鄭小東，溫海深，黃六一，薛瑩，張英杰.“雙一流”背景下的水產(chǎn)科學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)[J].高等農(nóng)業(yè)教育，2019（05）：6064.

基金項(xiàng)目：2020年教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（202002 247001，202002046018），山東省本科教改重點(diǎn)項(xiàng)目（2018B15）

作者簡(jiǎn)介：李恒（1980—），男，山東青島人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理、信息化建設(shè)。