智慧教室對高校教學(xué)模式的影響研究

宋玲

武警指揮學(xué)院 天津 300250

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的興起和快速發(fā)展，教育進入智能化時代，智能教育是信息時代教育教學(xué)的新方向，也成為教育教學(xué)改革和發(fā)展的支撐和保障。目前各大院校的建設(shè)普遍處于數(shù)字化校園階段，已遠不能滿足目前的發(fā)展要求，迫切需要從“數(shù)字校園”向“智慧校園”轉(zhuǎn)型，教室作為最典型、最核心的教學(xué)環(huán)境，對培養(yǎng)學(xué)生的信息化素養(yǎng)有著不可替代的作用，在這種發(fā)展趨勢下，智慧教室應(yīng)運而生。

1 智慧教室的概念及特征

1.1 智慧教室的概念

智慧教室也叫智能教室、未來教室。智慧教室沒有統(tǒng)一的概念定義，從不同的角度出發(fā)有不同的觀點。北京師范大學(xué)黃榮懷教授等學(xué)者提出SMART模型，認為智慧教室是一種能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源獲取、促進課堂交互開展，具有情境感知和環(huán)境管理功能的典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境[1]。學(xué)者聶風(fēng)華等認為智慧教室是為教學(xué)活動提供人性化、智能化的互動空間和軟硬件設(shè)備的總和。國外的觀點早期較多關(guān)注智慧教室的技術(shù)和裝備效能，2008年以來則側(cè)重于學(xué)習(xí)環(huán)境和智慧教室的功能：智慧教室是一個完全整合的交互系統(tǒng)；是一個擁有計算機、投影儀、網(wǎng)絡(luò)接入且能夠調(diào)節(jié)光照和控制視頻流、能有效利用技術(shù)激發(fā)學(xué)生主動性與參與性的教室。

總結(jié)以上觀點，筆者認為：智慧教室是一個借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)等構(gòu)建起來的，獲取、辨析、存儲和共享信息資源，人性化、智能化呈現(xiàn)教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生主動性與參與性，具有實時交互探索、情境感知、環(huán)境管理和評估功能的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.2 智慧教室的特征

2018年，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會公布的《智慧校園總體框架》中，對智能教學(xué)環(huán)境做了明確規(guī)范：集智能化感知、智能化控制、智能化管理、智能化互動反饋、智能化數(shù)據(jù)分析、智能化視窗等功能于一體的，用以支持教學(xué)、科研活動的現(xiàn)實空間環(huán)境或虛擬空間環(huán)境[2]。智慧教室主要體現(xiàn)出以下特征：

1.2.1 智慧性：智慧教室區(qū)別于傳統(tǒng)多媒體教室的最大之處在于其“智慧性”[3]。智慧教室實際上是一個融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等先進信息技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)空間，可以智能化分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，對學(xué)習(xí)者實現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展性評價。

1.2.2 交互性：智慧教室在信息技術(shù)的支持下，實現(xiàn)了師生交互、生生交互以及人機的自然交互，相應(yīng)的教學(xué)平臺、智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)和沉浸式教學(xué)設(shè)備為教學(xué)活動提供了更加自然和便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.2.3 混合性：智慧教室可以將數(shù)字學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)面授有機結(jié)合，實現(xiàn)多種教與學(xué)活動的混合、虛擬課堂與現(xiàn)實課堂的混合。

1.2.4 開放性：主要是教學(xué)方式的開放、教學(xué)環(huán)境的開放和教學(xué)資源的開放。傳統(tǒng)的教學(xué)是“一對多”的教學(xué)模式，講臺、座位提前固定好，學(xué)習(xí)者知識的獲取局限于課堂和紙質(zhì)教材，而智慧教室中的座位是靈活多變的，可以根據(jù)授課需要靈活組成不同形狀（比如圓形、馬蹄形），通過泛在網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，獲取到海量資源。交互式白板的使用，能即時、方便的引入多種類型的數(shù)字化信息資源，并可隨時對多媒體材料進行編輯組織、展示和控制，使教學(xué)過程中數(shù)字化資源的呈現(xiàn)更加靈活。

2 智慧教室對高校教學(xué)模式的影響

教學(xué)模式是指“在一定教育思想、理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的，適用于某種教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源支持下的，比較穩(wěn)定的教與學(xué)活動進程和結(jié)構(gòu)形式”[4]。

智慧教室的發(fā)展促使高校教師對教學(xué)方式進行改革和創(chuàng)新，對高校教師在智能學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)能力提出了更高要求，不能僅僅認為智慧教育就是用智慧的技術(shù)手段開展教育。首先要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改革授課方式，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)用具進行教學(xué)活動的設(shè)計；其次要提升自身的信息化素養(yǎng)及信息化設(shè)備應(yīng)用水平，提高對智慧教室所提供的教學(xué)可能性的認識水平。

2.1 基于大數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)個性化教學(xué)模式

基于大數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)個性化教學(xué)模式是智慧教學(xué)的必然趨勢。智能教室的智能終端可以支持師生和學(xué)習(xí)平臺之間的各種互動活動，智能手機、電子書包等便捷數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備的充分利用，可以提高數(shù)據(jù)信息采集的效率、質(zhì)量，拓展數(shù)據(jù)涉及的范圍，教師通過對課前信息、課上信息、課后信息的全過程采集、處理，實現(xiàn)對學(xué)情的精準(zhǔn)把握，從而制定科學(xué)合理的教學(xué)方案，確保教學(xué)活動能夠順利進行。同時，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣都會被記錄在學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，教師可根據(jù)課堂統(tǒng)計分析掌握學(xué)生的基礎(chǔ)水平和學(xué)習(xí)狀況，將學(xué)習(xí)空間和分層教學(xué)策略結(jié)合起來，及時進行教學(xué)策略調(diào)整，推送差異化的學(xué)習(xí)資源，因材施教，精準(zhǔn)教學(xué)。這要求開展智慧教學(xué)的教師能夠讀懂?dāng)?shù)據(jù)分析，正確理解數(shù)據(jù)的含義，并能從數(shù)據(jù)中得出正確的結(jié)論。

要想落實個性化精準(zhǔn)教學(xué)模式，必須提升教師的數(shù)據(jù)意識，增強教師的數(shù)據(jù)處理能力。要以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，有針對性地為教師提供模擬訓(xùn)練模塊，使其能夠在日常工作中實現(xiàn)對教學(xué)方案的模擬練習(xí)，從而確保課程教學(xué)的順利進行。

2.2 科學(xué)性、教學(xué)性和技術(shù)性統(tǒng)一的互動探究式教學(xué)模式

筆者認為，探究式教學(xué)模式中教學(xué)的操作步驟有創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考、自主學(xué)習(xí)與自主探究、協(xié)作交流和總結(jié)提高5個步驟[5]，比傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式更尊重學(xué)習(xí)者的主體作用。智慧教室環(huán)境下，教師首先要確定合理有效的教學(xué)項目或目標(biāo)，綜合運用智慧學(xué)習(xí)平臺、信息處理工具和仿真試驗環(huán)境等為學(xué)生提供進行實時交互的手段和方法，分析問題，深度思考，在相互協(xié)作討論中完成知識的建構(gòu)，形成探究方案。智慧教室配備的活動課桌椅及多屏顯示功能可以同時展示多個小組的探究成果，方便不同觀點的對比、相互補充和評估。在智慧教室中，師生可以在物聯(lián)網(wǎng)、云計算等多種前沿技術(shù)和各種智能終端設(shè)備的支持下實現(xiàn)互動協(xié)作，促進合作學(xué)習(xí)，在共同學(xué)習(xí)的過程中發(fā)揮各自的認知特點，相互討論交流。學(xué)生在緊密溝通與協(xié)調(diào)合作的過程中實現(xiàn)對知識的建構(gòu)，學(xué)生在教學(xué)活動中處于主體位置，教學(xué)活動中的每個人都全程參與學(xué)習(xí)活動，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團隊合作能力。

師生互動是智慧教室中發(fā)生頻率較高的教學(xué)行為。教師與學(xué)生的互動主要圍繞課前任務(wù)完成情況、課中討論情況、課后作業(yè)情況展開。學(xué)生可以隨時與教師溝通，將自己的想法發(fā)送到屏幕上進行探討。教學(xué)平臺可以根據(jù)教師、學(xué)生的互動數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析挖掘，從而滿足學(xué)生教育的共性需求和個性化需求，促使學(xué)生有效學(xué)習(xí)的達成。

2.3 與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法對于學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)不足，“課前學(xué)習(xí) + 課堂探究”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和綜合素質(zhì)的有效途徑 。翻轉(zhuǎn)課堂沒有統(tǒng)一的定義，它的實質(zhì)是在技術(shù)的支持下，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時間，從傳統(tǒng)課堂的“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”。即學(xué)員用20%的時間通過教學(xué)視頻及其他信息獲取手段在教室外對所學(xué)內(nèi)容進行了解，再用80%的時間依據(jù)自身對所學(xué)內(nèi)容的了解情況與教師合作，在教室內(nèi)進行有針對性的探討和研究，最后，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果進行評價。在翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)過程中，教師和學(xué)生之間是一種平等協(xié)作式的互動模式，教師從單純的知識灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和指導(dǎo)者，根據(jù)學(xué)生課前反饋的情況擬定課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)習(xí)任務(wù)，教師以個別輔導(dǎo)、點評、提問等活動為主，學(xué)生則從知識的全盤接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R傳授的合作者，以討論、解決、展示、分享等活動作為課堂活動的主要形式。

智慧教室的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以為翻轉(zhuǎn)課堂提供基礎(chǔ)的技術(shù)支持。方便快捷的線上模式，能夠使學(xué)生迅速獲取網(wǎng)絡(luò)資源；專業(yè)設(shè)計的多功能互動教學(xué)平臺或教學(xué)系統(tǒng)有利于教師和學(xué)生的現(xiàn)場互動，可以實現(xiàn)連接的各終端間的交互；智慧教室同時具有強大的數(shù)據(jù)分析和匯總功能，方便教學(xué)效果的實時反饋，能夠詳細記錄學(xué)生在課堂教學(xué)中的狀態(tài)、參與互動的次數(shù)等數(shù)據(jù)。通過專業(yè)的統(tǒng)計分析軟件將這些數(shù)據(jù)進行匯總分析，教師可以及時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題調(diào)整教學(xué)方案，為教學(xué)決策和教學(xué)評價提供參考，從而取得更好的教學(xué)效果。

2.4 沉浸式情境教學(xué)模式

沉浸式教學(xué)模式主要是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)，模擬實際存在的人或物體并獲得身臨其境的感官體驗。虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)的是一種完全虛擬的圖像，而增強現(xiàn)實技術(shù)是一種基于現(xiàn)實環(huán)境的疊加數(shù)字圖像，目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實世界并進行互動。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，智慧教室可以通過技術(shù)設(shè)備把虛擬現(xiàn)實技術(shù)和增強現(xiàn)實技術(shù)完善的應(yīng)用到課堂中，可根據(jù)課題研究的不同任務(wù)需要，構(gòu)建不同的高仿真、高沉浸、高互動的虛實融合實訓(xùn)環(huán)境，為學(xué)生提供體驗式、沉浸式的學(xué)習(xí)體驗，使學(xué)生“身臨其境”的完成實踐實訓(xùn)課程。

學(xué)者劉勉、張際平通過分析虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實的特點及運用在智慧課堂教學(xué)中的可能性，結(jié)合通用模型ADDIE，構(gòu)建起基于智慧教室環(huán)境的“虛擬現(xiàn)實+增強現(xiàn)實”教學(xué)設(shè)計模型。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行實踐教學(xué)，在獨立的虛擬現(xiàn)實體驗區(qū)中布置可供虛擬現(xiàn)實教學(xué)的體驗設(shè)備（比如可穿戴設(shè)備），幫助學(xué)員強化實踐認知；采用增強現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)理論教學(xué)，利用智慧教室多屏循環(huán)技術(shù)與學(xué)生端PAD聯(lián)動的優(yōu)勢，促進學(xué)生的理論認知建構(gòu)。最后，整合理論認知和實踐認知獲取程度，得出學(xué)習(xí)者對于本課程的綜合認知獲取情況。

智慧教室的出現(xiàn)和應(yīng)用，也對高校教師的信息素養(yǎng)提出了更高的要求。很大一部分教師僅把智慧教室看成增加了智能技術(shù)的“多媒體教室”，沒有形成新的、可在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下實施的教學(xué)模式。要區(qū)分智慧教室與傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的不同，接受相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，形成智慧教育新觀念，才能更好地利用這種新型教室進行教學(xué)改革，讓教師能夠施展高成效的教學(xué)方法，讓學(xué)習(xí)者能獲得適宜的個性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

智能學(xué)習(xí)環(huán)境催生了新的教學(xué)模式，也帶來了學(xué)生學(xué)習(xí)模式的多樣化,學(xué)生應(yīng)及時更新學(xué)習(xí)理念，轉(zhuǎn)變已有的學(xué)習(xí)模式，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，從機械學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為探究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時間從課上延伸到課下，地點從教室內(nèi)延伸到教室外，建立持續(xù)性的學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)模式。