高校智慧教學環(huán)境建設與應用面臨的問題及對策

王利巧 楊鵬

摘要：在人工智能、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術的支持下，以智慧教室為代表的智慧教學環(huán)境成為智慧教育的核心組成部分。本文首先闡述了智慧教學環(huán)境的內(nèi)涵，該部分從三個層次對智慧教學環(huán)境內(nèi)涵展開闡述，然后以H大學為例介紹了高校智慧教學環(huán)境的建設實踐與應用成效，分析了高校在智慧教學環(huán)境的建設和應用過程中存在的普遍性問題，最后基于存在的問題提出建設性的建議，以期為高校后期建設智慧教室和提升智慧教學環(huán)境的應用效果提供理論參考。

關鍵詞：高等學校;智慧教室;建設應用

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）14-0106-04

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等新一代信息技術的快速發(fā)展和廣泛應用，智慧教育的浪潮正全面展開，智慧教育環(huán)境也應運而生。為了落實國家教育戰(zhàn)略，國內(nèi)各高校紛紛建設了不同功能、形式多樣的以智慧教室為代表的智慧教學環(huán)境，在建設實踐中也取得了一定的成效，但由于高校教師教育理念的轉變、教學模式的轉型較慢，在智慧教學環(huán)境建設、應用方面還存在模糊認識，在管理運維方面還處在探索階段，因此有必要對高校智慧教學環(huán)境的建設與應用現(xiàn)狀進行研究與梳理，以使高校智慧教學環(huán)境的建設、應用與管理日益規(guī)范化。[1]

● 智慧教學環(huán)境內(nèi)涵

關于智慧教學環(huán)境概念的界定，國內(nèi)的研究文獻中目前尚沒有一個統(tǒng)一的論述。在相關領域文獻研究中，常用智慧教室、未來教室、智能教室等詞語描述智慧教學環(huán)境，北京師范大學的黃榮懷教授等學者認為智慧教室是一種教學內(nèi)容的優(yōu)化呈現(xiàn)、學習資源的便利獲取、課堂教學的深度互動、智慧的情景感知與檢測、教室環(huán)境管理的智能化。[2]筆者將智慧教學環(huán)境定義為是一個運用空間設計學、人體工程學、教育學、心理學等多學科知識打造的集開放、互動、友好、智能于一體的智慧化新型教學空間。智慧教學環(huán)境可分為三個層次來理解：第一層次是智慧教學的環(huán)境。智慧教學的環(huán)境基本特征為開放性、互動性、合作性、多樣性。智慧教學的環(huán)境是對常規(guī)智慧教學的基本支持，因此也被視為基礎型智慧教學環(huán)境。第二層次是智能的教學環(huán)境。[3]智能的教學環(huán)境基本特征為具備智能的教學系統(tǒng)、智能的互動系統(tǒng)、智能的管控系統(tǒng)、智能的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)以及智能的資源推送系統(tǒng)。國家標準《智慧校園總體框架》也給予了智能的教學環(huán)境定義，該定義表明：智能的教學環(huán)境是集智能化感知、智能化控制、智能化互動、智能化數(shù)據(jù)分析、智能化視窗功能于一體的智能的教學環(huán)境。該教學環(huán)境支持教學、科研活動的實體物理空間環(huán)境和虛擬空間環(huán)境，因此也被視為增強型智慧教學環(huán)境。第三個層次是虛實結合的智慧教學環(huán)境。該智慧教學環(huán)境的特征為基于5G網(wǎng)絡支持，利用5G通信技術對智慧教學空間進行拓展，打破教室教育邊界。

高校智慧教學環(huán)境建設與應用成效案例

在當前高校課堂教育改革的浪潮下，智慧教室的建設如火如荼，成功建設案例越來越多。下面，筆者以H大學為例詳細介紹智慧教學環(huán)境的建設實踐與應用成效。

1.H大學智慧教學環(huán)境建設案例

H大學于2016年構建了智慧化教學支撐環(huán)境，2017年開始投入使用。該教學支撐環(huán)境分為三個層次進行構建：第一層次是智慧化錄播環(huán)境的建設。智慧化錄播環(huán)境包括多功能全景演播室和廣播級錄播教室以及集控觀摩室。多功能全景演播室由藍箱區(qū)、實景區(qū)、訪談區(qū)三個區(qū)域組成，藍箱區(qū)采用虛擬演播室技術，運用計算機3D技術、視頻合成技術、摳像技術等，可以使最終合成的圖像達到專業(yè)級影像制作效果;實景區(qū)配備有實景大屏、播報臺等，主要用于實景教學或新聞播報類節(jié)目的錄制;訪談區(qū)配備有訪談桌椅及可觸控大屏，主要用于對話式教學或訪談類節(jié)目的錄制，多功能全景演播室的不同區(qū)域方便于不同教學形式及節(jié)目的錄制。廣播級錄播教室通過采用先進的流媒體及自動化控制技術，實時記錄教師教學講解視頻、音頻、手寫板書、授課計算機的VGA屏幕畫面、多媒體課件、學生問答視頻等信息，生成標準文件，同步可實現(xiàn)在校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)上的視頻直播，成為可實時直播、點播的學習資源，真實再現(xiàn)課堂教學的全過程。集控觀摩室配備錄播集成控制系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)、顯示大屏等，能夠?qū)崿F(xiàn)對多間教室進行定時自動錄制，在系統(tǒng)服務器端統(tǒng)一實現(xiàn)課件的錄制等相關操作，并實時生成視頻。主要實現(xiàn)錄播資源的存儲轉發(fā)、課程的遠程觀摩、視頻的后期制作等。第二層次是智慧化教學平臺，學校通過建設網(wǎng)絡教學綜合平臺、數(shù)字化教學資源中心、在線開放課程平臺、學習通移動端APP以及“我i科大”智慧校園平臺為各類課程、各類資源以及各類教學模式改革提供基本的網(wǎng)絡學習環(huán)境。第三層次是智慧化教學環(huán)境，分別為教學實訓教室、分組互動教室、多功能學習教室、研究探討教室。這四類教室由可自由組合移動的活動桌椅、觸控一體機、學生用一體機、投影儀、可移動白板等組成，通過變換桌椅的不同組合形式，可以開展分組、合作、共享、討論及探究式教學，支持MOOC、SPOC、翻轉課堂、混合教學以及教師實訓等多種教學形式的實施及錄制。[4]

2.H大學智慧教學環(huán)境應用成效

H大學智慧化錄播環(huán)境的建設為本校制作優(yōu)質(zhì)的校本資源提供平臺。自2017年以來，學校教師不僅在智慧教學環(huán)境下開展常規(guī)上課的課時數(shù)已達8000多個，同時，也積極錄制校本課程資源。然而筆者通過觀摩本校部分教師使用智慧教室上課的錄制視頻，了解到大部分教師使用智慧教室進行常規(guī)教學的課堂效果并不太理想，仍存在諸多問題如：課堂教學模式大多依然是以教師講授為主的課堂;項目式教學模式的應用只關注課中，而忽略課前學情分析和課后對項目實施的監(jiān)督與評價;教學互動行為深度不夠，信息技術應用與教學的整合應用層次較淺;討論課上小組成員分工不明確等。

高校智慧教學環(huán)境建設及應用存在的問題

1.建設需求不明確

智慧教室的使用對象是學校的教師和學生，但很多高校在建設智慧教室之前，未對本校師生進行使用需求調(diào)研，出現(xiàn)建設者和使用者的想法脫節(jié)，對智慧教學環(huán)境的建設只關注教室怎么“建”，而忽略師生“用”的需求，直接影響師生使用的體驗感。

2.智慧化程度不足

當前，很多高校的智慧教室建設都比較重視在物理環(huán)境和智能管控方面智能化建設，偏向智能家居環(huán)境的概念[5]，而忽略數(shù)據(jù)智能分析平臺的搭建。數(shù)據(jù)分析平臺是智慧教室最重要的核心智慧教學系統(tǒng)，數(shù)據(jù)智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)能夠根據(jù)學習者的學習大數(shù)據(jù)記錄、分析不同學生的學習特征，為后續(xù)的教學設計和個性化教學以及資源推送提供參考和依據(jù)。

3.缺乏運維管理數(shù)據(jù)分析

高校智慧教室設備的運維管理模式不規(guī)范，設備更新缺乏前瞻性，對智慧教室設備的維護主要靠人工巡檢，或者教師報修，運維模式被動，效率低，影響教師的使用。[6]

4.智慧教學模式設計技能偏弱

高校教師普遍存在重科研輕教研現(xiàn)象，課堂教學設計過于簡單，教學方法單一，對信息技術的應用仍然停留在淺層次水平，而且普遍存在對課堂教學過程中產(chǎn)生的教育數(shù)據(jù)缺乏分析應用現(xiàn)象。

5.輕視對教學數(shù)據(jù)的深層次應用

國內(nèi)高校對智慧教學環(huán)境的建設過于關注新型技術在物理空間建設的應用，輕視對學習者學習過程的記錄與數(shù)據(jù)分析，智慧教學環(huán)境下的課堂教學產(chǎn)生的大量有價值的數(shù)據(jù)沒有被利用[7]，自動錄制的教學視頻大多被閑置，很少用于教學分析，忽略了將智慧教室環(huán)境下常規(guī)教學的錄像數(shù)據(jù)轉變?yōu)橹腔劢逃龜?shù)據(jù)。

6.教學互動行為深度不足

智慧教室是可以實現(xiàn)課堂高效互動的智慧教學環(huán)境，智慧教學環(huán)境中的課堂互動應該更加多元化，大部分高校智慧教室課堂互動行為主要表現(xiàn)在教師講授、資源呈現(xiàn)、小組討論等方面，教學互動形式較單一，師生互動設計只體現(xiàn)在課堂環(huán)節(jié)，學生課堂學習積極性、互動參與度比較低，有效互動較少。

高校智慧教學環(huán)境建設與應用建議

智慧教學環(huán)境建設的核心是為了“用”，而且“用好”，“融合”的核心是用技術去創(chuàng)新教學，引領課堂教學革命。[8]如何讓學校中已建好的智慧教學環(huán)境在教育實踐中發(fā)揮出“智慧”的力量，功能不被閑置或誤用，這是智慧教育時代迫切需要解決的問題。

1.搭建數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)

智慧教室與普通多媒體教室的重要區(qū)別在于，教師可以應用智慧教室的數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)提供的教學大數(shù)據(jù)進行學情分析和學習診斷[9]，實現(xiàn)對每一位學生的學情進行客觀的精準分析與判斷，為教師教學決策提供科學依據(jù)。因此，高校在建設智慧教學環(huán)境時務必考慮到智能大數(shù)據(jù)分析平臺。[10]

2.建設以師生需求為導向的智慧教學環(huán)境

高校在建設智慧教學環(huán)境時常出現(xiàn)使用者與建設者交流斷層現(xiàn)象，智慧教學建設者或管理者不了解使用者的真正需求[11]，導致建成的智慧教學環(huán)境師生體驗度低，影響使用積極性。因此，高校在建設智慧教學環(huán)境之前，務必要對師生進行充分調(diào)研，分析師生對智慧教學環(huán)境的真正需求，并以此為導向，結合本校實際情況，進行多次論證建設智慧教學環(huán)境。例如，針對高校學科多、專業(yè)多，每個學科各有特色，不同學科的教學方法也都不一樣等情況，可以建設學科型、創(chuàng)客型、虛實混合型等多種類型的智慧教室，以滿足不同學科、不同專業(yè)、不同課型需求的智慧教室。

3.持續(xù)組織任課教師智慧教室使用方法培訓

雖然很多學校都會定期或不定期組織智慧教室使用方法培訓，但培訓形式常是理論培訓，效果不佳，導致教師操作時依然不熟練，同時，學校每年都會有不少新進教師，他們對智慧教學環(huán)境也許更陌生?；诖?，學?？蓮膬煞矫婕訌妼處煹呐嘤枺涸谂嘤杻?nèi)容方面，對智慧教室的概念、特征、功能、優(yōu)勢等進行全面介紹，從理論上讓教師對智慧教室有全面的認識。[12]在培訓形式方面，不但要有理論講解，還要有實操，用“做中學”的形式培訓[13]，為教師提供實際操作的機會，讓教師熟練智慧教室各種功能的操作。

4.加強智慧教室環(huán)境下教學設計的研訓

針對加強智慧教室環(huán)境下高校教師教學方法技能研訓，建議從以下三方面考慮：①研訓形式。學校定期組織任課教師參加智慧教育相關講座，或者邀請校內(nèi)教學名師定期組織智慧教學環(huán)境下教學設計經(jīng)驗交流，又或者以網(wǎng)課形式開展個性化學習。②研訓內(nèi)容。可以是現(xiàn)代大學的教學理念，也可以是互聯(lián)網(wǎng)時代大學的教學方法，還可以是教師在智慧教學環(huán)境下的教學地位和作用。③研訓方法。學科專業(yè)不同，教學方法也不一樣，因此，應根據(jù)教師的不同需求進行選擇性的培訓。

5.深化對教學數(shù)據(jù)科學分析與評價的理念

“靠數(shù)據(jù)說話”是智慧教室環(huán)境下課堂教學的重要指導思想，教學決策數(shù)據(jù)化是智慧教室環(huán)境下課堂教學重要的特征之一，教師對課堂教學數(shù)據(jù)采集分析應貫穿課前、課中、課后全過程，進行及時學習診斷與科學評價，充分利用智慧教室智能錄播的教學視頻數(shù)據(jù)資源挖掘分析，指導教師后續(xù)的教學決策，為學校教學質(zhì)量評估提供更準確的科學數(shù)據(jù)分析結果。

參考文獻：

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[13]蔣立兵，毛齊明，萬真，等.智慧教室促進高校課堂教學變革的績效研究——基于課堂教學行為的分析[J].中國電化教育，2018（06）：52-58.

基金項目：“高校教師對智慧教室的使用有效性調(diào)查研究——以河南科技大學為例”（項目編號：2021BK106）。