高校智慧教室功能改進思考

劉強強 劉恒霞 嚴家興

摘? 要 隨著新技術、新媒體的引入，以智慧教室為載體、以學生為主體的智慧課堂已經(jīng)得到高等學校的廣泛關注。針對高校智慧教室發(fā)展現(xiàn)狀，結合多年對智慧教室的建設和管理經(jīng)驗，對高等學校智慧教室的功能進行設計改進，以期為高校智慧教室建設提供有效參考。

關鍵詞 高校;智慧教室;外語教學軟件;學習空間;智慧教學;教學資源;微課;深度學習

中圖分類號：G434? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）02-0001-03

1 智慧教室的概念

羅納德·雷西尼奧在1988年提出的Smart-Classroom，

是較早涉及智慧教室的概念表述。2008年，隨著新一代信息技術的高度發(fā)展，IBM提出智慧地球概念后，智慧教室的定義有了根本性的變化，物聯(lián)網(wǎng)等技術與教育的協(xié)同發(fā)展成為研究焦點[1]。2012年，黃榮懷等提出智慧教室應是一種能優(yōu)化教學內容呈現(xiàn)、便利學習資源獲取、促進課堂交互開展、具有情境感知和環(huán)境管理功能的新型教室，并給出內容呈現(xiàn)（Showing）、教學管理（Manageable）、資源獲?。ˋccessible）、實時互動（Real-time Interaction）、

情境感知（Testing）五個維度的S.M.A.R.T概念模型[2]。

筆者認為，智慧教室應運用“互聯(lián)網(wǎng)+”的思維方式，借助人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、智能語音、云計算等新興技術，高度集成信息化教學設備，實現(xiàn)設備的智能管控;構建多形態(tài)的智慧學習場景，重塑課堂教學模式與方法，實現(xiàn)以學生為主體的個性化教學，促進學生個性化成長和智慧發(fā)展;匯聚教學全過程數(shù)據(jù)反饋，構建動態(tài)形成性評價體系，對教與學進行全方位精確評估，幫助師生提高教、學水平。

2 高校智慧教室發(fā)展現(xiàn)狀

教育部2018年4月發(fā)布的《教育信息化2.0行動計劃》中明確提出，要“持續(xù)推動信息技術與教育深度融合，促進教育信息化從融合應用向創(chuàng)新發(fā)展的高階演進，信息技術和智能技術深度融入教育全過程，推動改進教學、優(yōu)化管理、提升績效”[3]。

我國中小學生人數(shù)相對較多，學科相對集中，知識面較窄，統(tǒng)一性強，便于軟件研發(fā)人員進行開發(fā)，產品也容易推廣和應用。近年來，智慧教室在義務教育階段的實施已較為深入，各大教育設備供應商（包括科大訊飛、凌極、東信同邦等）都在積極探索和發(fā)售智慧教室的相關產品。隨著智慧地球、智慧城市的深入發(fā)展，作為信息技術和智能技術緊密結合的智慧教學目前已成為高等教育教學改革的風向標。隨著各類互聯(lián)網(wǎng)技術的跨越式發(fā)展，智慧教室的卓越功能也被越來越多地應用到高校課堂中。2012年起，國內高校開始加大對智慧課堂、智慧教室建設的探索，例

如：華東師范大學在閔行校區(qū)批量建成20間未來課堂教室，上海交通大學建設了各類不同空間規(guī)劃的智慧教室，四川大學建成多維度互動討論的智慧教室，海軍工程大學建立了“雙屏+多板+電子摩爾吧”的智慧教室。

現(xiàn)有的高校智慧教室基本能通過核心控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對不同類型教學空間內教學設備的全面管控，將講臺、智慧黑板、投影儀、幕布、功放音箱、燈光、窗簾、空調等設備通過云端進行遠程控制，達到場景式控制和可視化管理，實現(xiàn)對設備設施智能化運維，對設備狀態(tài)進行監(jiān)測，對設備故障進行預警、診斷，對設備資產使用等進行智能分析。智慧教室利用設備固化，節(jié)約了教師課前的準備時間，豐富了課堂教學形式和媒介，減少了環(huán)境因素對課堂效果的影響，增強了學生參與的體驗和效果，拓展了教學空間，提升了教學效率。但人機（或人人）交互、遠程教學、課堂資源再現(xiàn)、學情分析、科學化評估等高級別技術的發(fā)展和應用，還只是在慢慢地形成和完善中 [4]。

3 高校智慧教室的功能改進

智慧教室通過構建貫穿課前、課中、課后的高易用性、針對性強的輔助工具，幫助教師高效完成課堂教學、自由組合小組討論、互動交流等一系列教學實踐行為;同時搭建數(shù)據(jù)分析管理平臺，收集教師、學生在課前、課中、課后產生的各類數(shù)據(jù)信息，利用智能大數(shù)據(jù)分析反饋來加強教學秩序與教學效果監(jiān)督，為教學改進、管理決策提供科學依據(jù);借助課件下載、視頻點播、微課錄制等功能模塊實現(xiàn)對教學資源的高效整合，促進優(yōu)質資源共享[5]。

目前，市場上的智慧教室品類繁多，但并沒有完全契合高等教育教學實踐的產品。在高校實際使用過程中，大部分的智慧教室缺乏針對性的課程，種類繁多的設備堆積使操作流程更加煩瑣，加大了操作難度，消退了部分教師開展信息化教學的積極性。

作為外語教育技術專業(yè)人員，筆者參與了南京農業(yè)大學多個智慧教室的設計和建設，針對高校智慧教室的現(xiàn)存缺陷，結合多年來對智慧教室的建設、使用以及管理經(jīng)驗，提出如下智慧教室的功能改進措施。

技術需要與專業(yè)特色相互交融? 高等學校的智慧教室應立足于專業(yè)發(fā)展，專業(yè)設置不同，對于教育教學的實際需求也各不相同。以筆者所在的南京農業(yè)大學外國語學院為例，建設的智慧教室需構建以學生為中心的教學模式，能夠基本滿足大學外語教學中的交互需求，從而提高教學質量。外語教學包括聽、說、讀、寫、譯等多個部分，在傳統(tǒng)的語音實驗室中有專業(yè)的外語教學軟件（如課堂教學軟件、輔助翻譯軟件、口譯平臺等）來實現(xiàn)有針對性的教學與實踐任務，而目前的智慧教室還沒有發(fā)現(xiàn)能較好地集成外語教學軟件的產品和系統(tǒng)。如常用的外語課堂教學軟件有屏幕廣播的功能，利用有線網(wǎng)絡控制學生終端，傳輸大流量的音、視頻流，展示教學內容，完成教學任務，但智慧教室為無線網(wǎng)絡，目前還無法持續(xù)穩(wěn)定流暢地傳輸大流量內容。

智慧教室建設需要與高校不同專業(yè)的特色需求相結合，依據(jù)學科的培養(yǎng)特色、未來發(fā)展方向，設計不同的建設方案，個性化地定制相關系統(tǒng)軟件，以創(chuàng)新人才培養(yǎng)為核心，貫通教學全過程，構建新型教學模式，形成信息技術與專業(yè)課程的深度融合。

針對性的學習空間設計? 學習空間作為智慧教室中教、學活動的重要載體，起著無比重要的作用。隨著課堂教學越來越注重交互性，多種教學設備交叉使用，傳統(tǒng)的前面講臺、下面座位的學習空間已經(jīng)不能滿足新時期學生主動學習的需求，有針對性地進行學習環(huán)境重構，形成以學生為主體的教學方式，轉變成為一種必然需求。在新媒體聯(lián)盟地平線報告中，重新設計學習空間從2016年首次被作為中期趨勢提出，到2018年第三次提及，已經(jīng)由“中期內趨勢”變?yōu)椤岸唐趦融厔荨?。在國內，越來越多的大學開始在建設智慧教室時設計契合自身專業(yè)教學的學習空間，如上海交通大學就建成了具有不同空間規(guī)劃的智慧教室，包括U型空間、會議討論空間、分組討論空間等。

經(jīng)過長期調研，筆者發(fā)現(xiàn)，目前大部分的高校智慧教室學習空間還僅僅局限在桌椅擺放、拼合、調整，以及簡單的物聯(lián)控制上面，缺乏針對具體教學活動的空間設計。要創(chuàng)建合理、優(yōu)越的學習空間，智慧教室在建設過程中需要結合實際應用，借鑒相關模型和指標參考，如EDUCAUSE

官方發(fā)布的學習空間評定系統(tǒng)（Learning Space Rating Sys-

tem）、高校信息系統(tǒng)協(xié)會（Universities and Colleges Information Systems Association）創(chuàng)建的學習空間工具包等，建設適合自身專業(yè)發(fā)展的學習空間[6]。

強大的語音識別控制模塊? 智慧教室集成了大量的軟硬件設備，操作紛繁復雜，教師在使用過程中需要具有強大的信息技術應用能力。要把教師從復雜煩瑣的操作中解放出來，專注于以學生為主的課堂教學活動中，友好的語音識別、交互系統(tǒng)是必需的。隨著人機交互技術的不斷發(fā)展，語音識別技術日漸成熟，智能語音控制系統(tǒng)可以讓所有的操作變得簡單易行。借助智慧教室人機交互的語音轉換控制面板，教師通過語音發(fā)布操作指令，控制系統(tǒng)借助語音識別功能轉化成實際操作指令，打開各類設備，進行各種教學操作，將教師從各種設備中解放出來，直面學生，提高課堂教學效率。

從目前的發(fā)展來看，在安靜環(huán)境下基于深度學習的語音識別技術已經(jīng)達到實用化水平，但在一些特殊環(huán)境下，比如噪聲干擾較強的情況下，語音識別系統(tǒng)的性能依然沒有達到實用化的要求[7]。隨著人工智能的整體發(fā)展，未來語音識別技術將日益成熟，能夠實現(xiàn)在智慧教室控制系統(tǒng)中的深度應用，促進信息技術與教育教學的深度融合?？梢詴诚?，在不久的將來的智慧教室內，教師無須利用鼠標等外設設備，直接通過語音發(fā)號施令，打開環(huán)境控制系統(tǒng)、打開PPT、組織小組討論等，徹底簡化操作流程，解放自己的雙手，最終實現(xiàn)真正意義上的智慧教學。

簡易、方便的無線投屏功能? 傳統(tǒng)的多媒體教室把教師束縛在講臺上，通過操作電腦、實物展臺等設備來實現(xiàn)教學內容的呈現(xiàn)。而智慧教室中的無線交互則給教師帶來革命性的變化，徹底拓展了教師的課堂教學活動空間。但是目前大部分智慧教室所使用的無線投屏技術除了要借助Wi-Fi連接，還需要用到各類投屏軟件，以實現(xiàn)各類設備與觸摸一體機的無線連接。對于大部分教師來講，連接Wi-Fi

是基本操作，沒有什么難度，但是要求他們去安裝相關的投屏軟件，再進行內容投屏，則操作煩瑣、難度增大，難免降低他們的使用興趣。因此，智慧教室需要兼容支持Mira-

cast、AirPlay等各類傳輸協(xié)議，無須在客戶端安裝任何投屏軟件，就能實現(xiàn)各類移動終端流暢投屏顯示，簡化操作。

資源云共享? 現(xiàn)有的智慧教室基本都能實現(xiàn)音視頻采集，教師微課錄制，課程資源、素材的存儲功能，但是海量的教學資源如何能對師生進行全方位、跨越時空限制的展示，還需要系統(tǒng)平臺的優(yōu)化處理。要保證資源的云端共享，需要開發(fā)有效的智慧教室云端管理系統(tǒng)，利用系統(tǒng)的制作、轉換和管理功能，形成優(yōu)質的顆?；虒W資源。平臺可以為學生提供文獻資源、課件、素材在線瀏覽或下載服務，為教師提供在線制作、編輯、發(fā)布課件和錄制微課視頻等服務。同時提供視頻資源點播服務，幫助學生進行課外深度學習，提升專項技能、查漏補缺。數(shù)字化學習資源最大的特點就是共享性，平臺應結合智慧教室的大數(shù)據(jù)分析功能，根據(jù)學生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)反饋、過程評價，向學生推送相關的適配資源，讓學生在海量的資源中方便地獲取所需要的教學資源。

4 結語

智慧教學的落腳點在課堂，構建網(wǎng)絡化、智能化、泛在化的智慧學習環(huán)境，精準掌握學情及個體差異，進行個性化教學，重構課堂內外交流互動模式，打破傳統(tǒng)教育填鴨式的單一教學模式，能很大程度上提高課堂教學效率以及整體教學質量。高等學校智慧教室的構建應以學校自身的軟硬件條件為基礎，結合教育教學的課堂改革實際目標、投入產出的性價比、智能設備使用難易程度、智慧教學環(huán)境的適用范疇等多種因素進行綜合考慮，選擇與新興技術發(fā)展潮流相吻合的、成熟的產品，避免各類硬件、技術的簡單堆砌[8]。打造易用、適教的智慧教室，是高等學校在智慧教學發(fā)展中需要關注的新課題。

參考文獻

[1]張亞珍，張寶輝，韓云霞.國內外智慧教室研究評論及展望[J].開放教育研究，2014（2）：81-91.

[2]黃榮懷，胡永斌，楊俊峰.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012（2）：22-27.

[3]教育信息化2.0行動計劃[EB/OL].[2018-04-13].http：//

www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_

334188.html.

[4]張琦.打造智能教室嘗試未來課堂：信息技術應用于教學的實踐探索[J].現(xiàn)代基礎教育研究，2015（1）：184-188.

[5]夏圣，邵啟祥，許化溪.芻議科學文獻在免疫學多媒體理論教學中的應用[J].中國免疫學雜志，2011（10）：945-946，954.

[6]李艷，姚佳佳.高等教育技術應用的熱點與趨勢：《地平線報告》（2018高教版）及十年回顧[J].開放教育研究，

2018（6）：12-28.

[7]戴禮榮，張仕良，黃智穎.基于深度學習的語音識別技術現(xiàn)狀與展望[J].數(shù)據(jù)采集與處理，2017（2）：221-231

[8]胡衛(wèi)星，田建林.智能教室系統(tǒng)的構建與應用模式研究[J].中國電化教育，2011（9）：127-132.