新時代教育信息化建設的探索與實踐

李浩

（陸軍軍醫(yī)大學教育技術學教研室，重慶 400038）

一、研究背景及意義

隨著信息技術的飛速發(fā)展，教學手段的不斷改革，原有的教學模式面臨著新的挑戰(zhàn)[3]。為了適應新形勢“科教興國”的需要，堅持教育為本，高等學校的教學管理、教學手段、教學運用必須改革。通過進行信息化建設，使教學模式從傳統的“填鴨式教學”逐步向新時期“互動教學”的轉變，所以高校建成數字化校園是信息化建設的重中之重。為此本文致力于教學改革和翻轉課堂的實現，切實提高育人質量，探索新時期高校信息化建設情況以及具體的實踐策略，為建成數字化校園及智慧教學環(huán)境建設貢獻力量[4]。

二、傳統教學與信息化教學相比較存在的問題

傳統教學以教師教學為主；以教師為中心，以課堂為中心，以教材為中心，實行的是“填鴨式教學”的方式。信息化教學是新時期教育的方式，是依托信息化設備、各種軟件及平臺使教學中師生之間實現交往、互動。實行的是“互動式教學”的方式。在這個過程中教師與學生是平等的，將自己的思考、經驗和知識進行了分享，交流情感、體驗與觀念，豐富了教學內容，因此達到共享、共識、共進，實現教學相長和共同發(fā)展[5]。傳統教學與信息化教學相比較存在以下問題：

①傳統教學重知識傳授而忽視能力培養(yǎng)：傳統教學是老師講課為主，學生被動接受，學生每天坐在教室里接受理論知識的傳授，忽視了學生的能力培養(yǎng)。

②傳統教學重講輕練：傳統教學主要以課堂為中心，注重理論知識學習；課堂上以傳授知識為主，只會紙上談兵，缺少實踐練習。

③傳統教學重“教”輕“學”：傳統教學對教學過程中的每個步驟的安排設計主要從老師“教”的視角考慮。在課堂上，教師在講臺上教，學生在座位上學，教學就是教師對學生豎向的“培養(yǎng)”活動，實行的是“傳授-接受模式”，忽視了師生之間的互動。

三、信息化教學的優(yōu)勢

①信息化教學重能力培養(yǎng)：信息化教學主導“以生為本”，以學生為主，以素質教育為主，積極調動學生的主動性，培養(yǎng)學生的自主學習意識，自主思考意識，自行解決問題的意識。

②信息化教學重實際訓練：學習不僅讓老師講授知識，而且培養(yǎng)學生的動手能力，建立了許多仿真實驗室，讓學生在保證人身安全的情況下做很多的仿真實驗，采集許許多多真實數據，在實踐中出真知。

③信息化教學“教”“學”互動：信息化教學是師生互教互學，彼此將形成一個真正的“學習共同體”。教師由教學中的主角轉向“平等中的首席”，由傳統的知識傳授轉向現代的學生發(fā)展的促進者。在這個共同體中，形成教師式的學生和學生式的教師。對教學而言，意味著人人參與，意味著平等對話，意味著合作性意義建構，是一種人與人之間平等的精神交流。

四、以信息化手段改善和優(yōu)化傳統教學的對策和建議

信息化建設在于保證學校當前的教學、科研和管理，更在于支撐大學治理的現代化，支持大學遠景目標實現挑戰(zhàn)。信息化建設可以在校園安全、招生招聘、人才培養(yǎng)、教學手段、教師發(fā)展、教育評價等多個緯度中體現出來。信息化的數字化建設使工作可以安排量化，每天的工作任務以及工作監(jiān)督都可以進行查看和分析。新時期信息化建設是一項綜合性工程，包括許多板塊，它的整體性和協調性是非常重要的。建議在信息化建設中應如下建設：

（一）建成教務管理系統

教務管理系統是一個學校圍繞教學開發(fā)的教務系統平臺。教務管理系統具有招生管理、學生信息管理、教師信息管理、班級信息管理、課程信息管理、成績信息管理等服務功能。它所具備的功能，主要以解決學校日常教務管理中的難點為核心，幫助學校提高教務管理效率，減少管理成本。

通過教務管理系統的建設，合理調整教室數量和類型，豐富高校教室的組成類型，結合排課系統及教室信息發(fā)布系統的教室預約功能，將大班教學和小班教學合理分配，不再固定教室，合理地利用教學資源，達到物超所值。

（二）建成教學互動系統

通過信息化建設，將傳統教學環(huán)境全面提升為數字化錄播型多媒體教學環(huán)境和互動型多媒體教學環(huán)境，為小班課教學、分組式教學、探究式教學、翻轉課堂等新興的教學模式提供環(huán)境舒適、設備完善的互動智能教學環(huán)境，為大學教學改革提供平臺支撐。

通過錄播系統及智慧教學平臺，形成“線上+線下”教學無縫連接，將傳統多媒體教室的師生交互轉變?yōu)槎嘈螒B(tài)的交互教學模式，提供以學生為中心的課堂教學形態(tài)，使學生學習資源極大豐富，增強學生的學習興趣，使教師授課水平得到提升，并提升了教學質量。

建立課堂教學互動支持環(huán)境和課堂教學質量分析系統，利用教學互動平臺中的實時評教、評學功能，通過自定義評價體系和指標的形式，與教務系統中的教學考評模塊一起共同提升大學教學評價水平。

1.實現課堂互動教學

支持在線學習；多終端互動；支持多種布題模式；支持多屏互動教學；支持課堂表現、討論、分組學習、分組管理和小組文件管理情況統計；支持隨堂測試等。

2.實現學習測評

支持個人作業(yè)與評價(教師布置個人作業(yè)，個人作業(yè)以個人為單位提交)；支持教師評分和學生互評；支持評價時直接調用評分量表；支持班級測試和分組測試，支持電腦操作，老師可查看學生提交的各項作業(yè)詳情；客觀題系統自動評閱，主觀題老師評閱，老師可在電腦端批閱并支持寫相應評語；教師可查看課程內每個學生的學習成績；支持學習情況分析（統計總覽、完成度分析、人員訪問統計及學習互動統計）。

3.實現教學互動APP或微信小程序

學生登錄平臺后可建立自己的在線學習空間，可查詢電子課表，結合課表可預約探究學習空間，具備選課功能；學生可以在手機、平板電腦及筆記本電腦上進行課程學習、互動答題及隨堂測試，可直接查看答題結果及錯誤解析；針對學生的具體情況，匯聚學生所學的所有課程；學生的學習數據經過數據分析后，根據學生的具體情況，實現個性化的資源和信息的推送。

（三）建成集中管控系統

集中管控系統為教室管理單位提供風險預警和維護指導，提高維護效率，能第一時間了解設備設施的工作狀況和設備指標參數，更好地保障日常教學的正常運行。

1.建成智慧教學環(huán)境管理控制中心

實現全部教室，在監(jiān)控中心通過大屏、電視、電腦對各教室實時工作狀態(tài)、歷史數據進行集中監(jiān)控和分析，包括3D環(huán)境數據、設備運行狀態(tài)、考勤數據、當前課程信息、能耗數據、教學評估數據、課堂交互數據、學生課堂關注度數據、實時影音、錄播等數據資源。

2.實現教室集中控制

教室內可將環(huán)境感知、攝像頭、人臉識別等感知系統，及燈光、空調、新風、電腦、一體機、音箱等設備進行硬件物理接口及軟件協議接口進行融合，對接教務、研究生、統一身份認證、教學資源平臺、錄播等系統進行相關能力融合，實現本地一體機和遠程實時監(jiān)測與按權限級別的智能化控制系統，利用軟件定義能力進行操作界面風格、模式、流程及內容的按需定制和能力擴充。

3.運用物聯網管理

物聯網系統由智能示教控制系統、智能燈光控制系統、智能窗簾控制系統、智能安防控制系統、智能監(jiān)控控制系統、智能空調控制系統、智能門禁控制系統、溫濕度、光照度感應系統等智能控制系統。學生學習環(huán)境中各種因素如光線、溫濕度、空氣質量等，這些因素對人的身心健康都有著重要的影響。采用高端控制芯片和傳感器，感知采集溫濕度、光線、噪聲、空氣質量等指標，結合理論和實驗研究，利用深度學習和增強學習算法，發(fā)現微環(huán)境與學生間的關系，形成動態(tài)管控模型，主動調節(jié)微環(huán)境參數。比如調節(jié)不同色溫、不同亮度，使學生保持最健康，效率最高的最佳狀態(tài)。再對各種傳感器的數據進行采集、分析后，可以實時得出當前學生所處環(huán)境的健康狀態(tài)，并控制系統內的智能設備進行有效的環(huán)境改善，從而達到優(yōu)良的學習環(huán)境。學生保持最健康，效率最高的最佳狀態(tài)。再對各種傳感器的數據進行采集、分析后，可以實時得出當前學生所處環(huán)境的健康狀態(tài)，并控制系統內的智能設備進行有效的環(huán)境改善，從而達到優(yōu)良的學習環(huán)境。

（四）建立數據分析系統

數據分析系統建成后，能抓取存儲教學過程的數據，研究學生在學習過程中的座位位置、精神集中度、教師授課水平等因素對學生的學習情況的影響，分析相關指標，獲取學生的學習行為規(guī)律，并根據分析結果進行指導和建議。

1.實行課堂狀態(tài)分析

通過人臉識別技術實現課堂教學質量評估，可以同時完成對50人以上多種微表情識別分析；支持全時數據分析能力，課堂上以時間為坐標軸的表情走勢；支持對人員視圖的專注度、活躍度等識別來進行大數據分析，根據教學評估體系標準，來實現課堂質量的評估；支持視頻方式對多人同時進行圖像采集和特征提取，形成課堂教學質量評估數據，包括開心、悲傷、恐懼、驚訝、無表情等表情；支持智能人臉信息檢索能力；支持全校遠程集中監(jiān)控能力；支持數據分析能力，根據教室、時間進行課堂學生關注度統計及排行；提供自動報告能力，每晚自動生成PDF版的各教室學生課堂專注數據；提供通過手機進行全域全時各教室狀態(tài)查詢能力。

2.進行統計分析

支持統計顯示各院系的課程創(chuàng)建情況；支持統計每個院系的訪問統計（訪問量、訪客數）和教學統計（每個課程的教師數、學生數、章節(jié)數、各類學習互動數）；支持任選多個院系以柱狀圖形式對比統計；支持統計顯示每個課程創(chuàng)建情況；支持任選多個課程以柱狀圖形式對比統計；支持查看課程內各個教師和學生的教學和學習情況數據和對比；支持管理員查看機構訪問統計；支持以曲線圖展示訪問量和訪客數；支持實時統計新增用戶數、新增課程數、加入課程數、視頻觀看數、課程總數、人員總數等信息。

3.實現課堂及教學評價

隨堂評價和課終評價相結合，評價地點不受教室的限制，可通過移動端、移動網絡進行評價；支持督導評教、領導評價、同行評教、學員評教、教師自評、教員評學等模塊；系統自動統計教員對評價結果的響應度，統計教學質量改進情況；教員對督導結果亦可提出反饋，與督導專家進行線上答疑交流；對評教分數較低的預警，提示督導專家進行督導；對應參與但未參與評教評學的角色推送提示評教通知；未評價名單反饋管理員；學員或班級可申請督導專家進課堂指導學習，督導專家與學員線上答疑交流；支持可設置全校統一的評價模板；支持學生在PC和APP端可以查看一門課程下的所有課程評價問卷信息和自己提交的所有評價歷史。

4.運用AI行為管理(教學行為智能評估系統)

利用人工智能技術實現教室監(jiān)控分析功能，診斷教學行為，讓課堂問題可視化、清晰化。對學生在人工智能環(huán)境下的所有行為進行分析，學習的專注度，位置前后、教師授課狀態(tài)進行分析與學生學習成績的關聯性，學生行為的肢體、動作的分析與暴力傾向的關聯性。

（五）在數字化校園實行統一身份認證

為避免數據孤島情況（系統間不互通）影響大學信息化建設整體工作的推進，所有軟件系統（基礎平臺、課程平臺、教學互動平臺、資源中心、教室信息發(fā)布系統）和軟硬一體化系統（錄播系統、物聯系統、教室集控系統）必須使學校的所有平臺整合。通過統一身份認證，將信息化建設所采集的數據進行整合，大學各部門各人員只要賦予一定權限，就能調取所需數據，減少收集信息的重復和優(yōu)化了信息的統一性。

五、結束語

新時代要站在世界強國前列就必須要依靠高層次人才和高精尖科學技術，而科技的發(fā)展首先要依托信息化的建設。人才的培養(yǎng)主要依托高校的建設，高校的信息化建設則成了發(fā)展科技和培養(yǎng)人才過程中不可或缺的重要手段?？傊瑸榇_保教學、科研和社會服務三大功能的有效發(fā)揮，就需要加強高校信息化的建設[6]。