教育信息化時(shí)代高職院校智慧教室架構(gòu)探究*

劉琳

浙江舟山群島新區(qū)旅游與健康職業(yè)學(xué)院圖書信息中心 浙江舟山 316111

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展，一大批新型技術(shù)正在改變著教育模式，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能等技術(shù)使教育更加智能化。自教育部印發(fā)《教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃》[1]以來，各大高校加快了教育信息化建設(shè)步伐，朝著“三全兩高一大”發(fā)展目標(biāo)大步前進(jìn)。高職院校如何科學(xué)、合理、規(guī)范地構(gòu)建智慧教室任重道遠(yuǎn)。

我國最早建設(shè)“智慧課堂”的是2010年上海市虹口區(qū)推出的“電子書包”項(xiàng)目[2]，這種課堂被稱為“智慧的課堂”。黃榮懷等[3]提出了智慧教室（smart classroom）的SMART 五個(gè)維度；劉邦奇[4]提出了智慧課堂1.0——“云—網(wǎng)—端”信息化平臺(tái)、智慧課堂2.0——“技術(shù)平臺(tái)+教學(xué)體系”以及智慧課堂3.0——“云—臺(tái)—端”智能化服務(wù)平臺(tái)，并在“云—臺(tái)—端”智能化服務(wù)平臺(tái)構(gòu)建了智能化的課堂教學(xué)服務(wù)環(huán)境，提供資源服務(wù)、互動(dòng)服務(wù)和教學(xué)工具模型。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，以某高職院校為例探討服務(wù)型專業(yè)高職院校智慧教室建設(shè)的架構(gòu)。

1 本課題研究過程

1.1 調(diào)查目的

本研究通過問卷、面對(duì)面訪談及實(shí)時(shí)課堂觀察進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析，了解筆者所在學(xué)校智慧教室建設(shè)和使用的現(xiàn)狀，為構(gòu)建滿足服務(wù)型高職院校需求的智慧教室提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1.2 調(diào)查對(duì)象

本研究以學(xué)校商務(wù)學(xué)院、旅游學(xué)院、健康學(xué)院的師生為研究對(duì)象，從中選取在校的電商班、酒店管理班、護(hù)理班的學(xué)生共計(jì)300 名和專業(yè)課教師15 名及信息中心、教務(wù)處負(fù)責(zé)智慧教室管理維護(hù)工作的教師3 名作為調(diào)查對(duì)象。

1.3 調(diào)查工具

對(duì)于學(xué)生，本研究主要采用問卷法，問卷名稱是“智慧教室使用情況調(diào)查問卷”，發(fā)放300 份，有效回收298 份；對(duì)于15 名專業(yè)課程教師，本研究采用深度訪談法，制作訪談提綱“關(guān)于我校智慧教室使用情況的訪談提綱”；對(duì)于3 名智慧教室維護(hù)管理者，本研究采用深度訪談法，制作訪談提綱“關(guān)于我校智慧教室維護(hù)管理者訪談提綱”；對(duì)于課堂觀察制作“課堂觀察量表”，共進(jìn)行課堂觀察10 次。

2 問卷、訪談提綱及課堂觀察量表編制

2.1 教師訪談維度的操作性定義

筆者通過文獻(xiàn)綜述法、內(nèi)容分析法等對(duì)智慧教室在國內(nèi)外應(yīng)用及研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，總結(jié)出教師訪談的5 個(gè)維度：硬件設(shè)施及環(huán)境（第一維度）、課堂管理（第二維度）、數(shù)字資源共享（第三維度）、教學(xué)模式（第四維度）、遠(yuǎn)程互動(dòng)（第五維度）。通過這5 個(gè)維度主要了解了教師對(duì)于智慧教室教學(xué)應(yīng)用意識(shí)和行為、影響智慧教室應(yīng)用的主要因素、滿意度及對(duì)智慧教室的期望等方面的內(nèi)容。

2.1.1 硬件設(shè)施及環(huán)境

智能環(huán)境是指智能課堂環(huán)境中構(gòu)建集成環(huán)境，可以控制交互式課堂的智能環(huán)境，并根據(jù)教師的需要自動(dòng)調(diào)節(jié)課堂內(nèi)的光、電、聲、溫等。具體操作性測量指標(biāo)如下：智慧教室的硬件資源是否齊全（投影、話筒等）；設(shè)備是否一鍵開關(guān)機(jī)；智慧教室中是否能夠調(diào)節(jié)光線、溫度等；智慧教室中桌椅、講臺(tái)是否可以按照課程需求調(diào)節(jié)位置；多媒體教室開展教學(xué)過程中，是否遇到教學(xué)設(shè)備故障等。

2.1.2 課堂管理

課堂管理是教師上課前中后對(duì)整個(gè)課堂秩序及課程資源的管理。具體操作性測量指標(biāo)如下。

您是自愿申請(qǐng)使用智慧教室的嗎？出于什么原因選擇智慧教室開展教學(xué)呢？是否有課前簽到管理系統(tǒng)？您是如何使用智慧教室開展教學(xué)（課前、課中、課后）？您在智慧教室中可以實(shí)現(xiàn)哪些教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)？能否分享一個(gè)記憶深刻的例子（困難、便利、效果）？

2.1.3 數(shù)字資源共享

數(shù)字資源共享主要指課前、課中、課后與課程相關(guān)的資料、視頻可以保存并作為數(shù)字資源分享。具體操作性測量指標(biāo)如下。

智慧教室中是否可以分享下載相關(guān)的電子資源？是否有錄播設(shè)備及實(shí)時(shí)保存板書的設(shè)備進(jìn)行課程資源的保存分享？您希望數(shù)字資源有哪些？

2.1.4 教學(xué)模式

教學(xué)模式是教學(xué)的組織形式。具體操作性測量指標(biāo)如下。

在智慧教室中教學(xué)模式是什么？在我?，F(xiàn)有的智慧教室中是否能實(shí)現(xiàn)您的教學(xué)設(shè)計(jì)？您使用智慧教室后的感受如何？達(dá)到您使用前的期望效果了嗎？哪些未達(dá)到？在使用過程中，作哪些改進(jìn)讓您更滿意，請(qǐng)您給出一些建議。

2.1.5 遠(yuǎn)程教學(xué)互動(dòng)

遠(yuǎn)程教學(xué)互動(dòng)主要是為異地的師生的理論及實(shí)踐課程提供支持。具體操作性測量指標(biāo)如下。

您在教學(xué)中是否會(huì)用到遠(yuǎn)程互動(dòng)功能？您希望遠(yuǎn)程互動(dòng)功能除聯(lián)通之外還有什么功能可以實(shí)現(xiàn)？

2.2 學(xué)生問卷維度的操作性定義

學(xué)生問卷設(shè)計(jì)4 個(gè)維度：智能環(huán)境（第一維度）、智能教學(xué)組織形式（第二維度）、互動(dòng)教學(xué)服務(wù)（第三維度）、數(shù)字資源服務(wù)（第四維度）。

2.2.1 智能環(huán)境維度

此維度與教師訪談中的硬件設(shè)施設(shè)備維度相似，調(diào)查內(nèi)容基本一致，旨在通過學(xué)生的視角了解智能環(huán)境建設(shè)的現(xiàn)狀需求。

2.2.2 智能教學(xué)組織形式

智能教學(xué)組織形式主要是指在智慧教室背景下，教師和學(xué)生要改變課程組織形式，根據(jù)自身理論和實(shí)踐課程的需要充分利用智慧教室的功能組織教學(xué)。具體操作性測量指標(biāo)如下。

智慧教室中課程的類型；是否可以增進(jìn)課堂互動(dòng)，活躍課堂氣氛；是否能夠提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)投入。

2.2.3 互動(dòng)教學(xué)服務(wù)

互動(dòng)教學(xué)服務(wù)主要是指利用智慧教室的功能輔助課程互動(dòng)，使課程更生動(dòng)，增強(qiáng)學(xué)生的參與感。具體操作性測量指標(biāo)如下。

智慧教室是否增強(qiáng)了師生之間的互動(dòng)；智慧教室中使用最多的功能是什么；多屏內(nèi)容呈現(xiàn)方式效果如何；互動(dòng)教學(xué)功能是否使學(xué)生更主動(dòng)參與課堂等。

2.2.4 數(shù)字資源服務(wù)

數(shù)字資源服務(wù)主要指課前、課中、課后與課程相關(guān)的資料、視頻可以保存并作為數(shù)字資源分享給學(xué)生使用。具體操作性測量指標(biāo)如下。

智慧教室中是否有可以分享下載相關(guān)的電子資源；是否有錄播設(shè)備及實(shí)時(shí)保存板書的設(shè)備進(jìn)行課程資源的保存分享；您希望數(shù)字資源有哪些等。

2.3 管理維護(hù)者訪談提綱

在多媒體設(shè)備使用過程中主要有哪些故障；哪些故障出現(xiàn)的次數(shù)最多；維護(hù)的難易程度怎么樣；故障是如何發(fā)現(xiàn)的；是否為師生進(jìn)行過設(shè)備使用方面的培訓(xùn)等。

2.4 課堂觀察量表

課堂觀察是站在第三視野觀察，用不同的觀察點(diǎn)和觀察視角多方位進(jìn)行評(píng)估。課堂觀察記錄旨在調(diào)查學(xué)校智慧教室環(huán)境中日常教學(xué)過程中師生行為特征表現(xiàn)，即教室功能教學(xué)特征和功能應(yīng)用情況，了解學(xué)校智慧教室中的教學(xué)形式，剖析課堂教學(xué)環(huán)境下應(yīng)用智慧教室的主要問題，從教學(xué)的角度出發(fā)，完善智慧教室構(gòu)建模型。

課堂觀察記錄表的觀測指標(biāo)：李葆萍[5]設(shè)計(jì)了智慧教室課堂觀察編碼工具，該編碼工具分為學(xué)習(xí)情緒、教師活動(dòng)、學(xué)生活動(dòng)和技術(shù)應(yīng)用4 個(gè)維度。其中學(xué)習(xí)情緒的考察分為消極情感、中立情感和積極情感3 個(gè)維度；教師活動(dòng)方面和學(xué)生活動(dòng)方面，依據(jù)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)程將教師活動(dòng)分為講授、組織、輔導(dǎo)、測試、反饋5 個(gè)次級(jí)維度，將學(xué)生活動(dòng)分為聽課、合作學(xué)習(xí)、自主探究、提問、應(yīng)答、自測、評(píng)價(jià)、展示8 個(gè)維度，加入軟硬件技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)定多級(jí)指標(biāo)。

本課題新增了教師情緒，在智慧教室的使用中教師對(duì)于智慧教室的態(tài)度情緒也是智慧教室使用過程中的重要因素，教師情緒分為消極情緒、中立情緒和積極情緒3 個(gè)維度。

3 高職院校智慧教室應(yīng)用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析

3.1 教師視角

大部分受訪教師對(duì)智慧教室給予了積極評(píng)價(jià)。他們認(rèn)為智慧教室空間布局靈活能夠支持多種教學(xué)設(shè)計(jì)，有助于課堂活動(dòng)的順利開展。在智慧課堂中，大多數(shù)教師縮短了教學(xué)時(shí)間，采用了更多的教學(xué)模式，如任務(wù)型課堂、協(xié)作型課堂、項(xiàng)目型課堂和逆向課堂等。根據(jù)教學(xué)需要，將學(xué)生分成小組進(jìn)行專題討論、頭腦風(fēng)暴、角色扮演、海報(bào)制作、辯論等活動(dòng)?？梢苿?dòng)桌椅使教學(xué)組織更加靈活多樣。沒有屏蔽和分區(qū)，學(xué)生更喜歡直接的無障礙的交流。教師可以與學(xué)生保持密切聯(lián)系，以便于監(jiān)督和指導(dǎo)。這與筆者的課堂觀察基本一致。

但也有教師提出建議認(rèn)為智慧教室使用中故障率高，一旦有問題，設(shè)計(jì)的課程無法保質(zhì)保量完成，這與對(duì)智慧教室管理維護(hù)人員的調(diào)查一致。智慧教室需要完善遠(yuǎn)程視頻功能，尤其是近幾年受疫情影響，很多校企合作課程或者外聘的企業(yè)講師無法來現(xiàn)場授課，需要遠(yuǎn)程視頻功能的保障。智慧教室系統(tǒng)需要完善數(shù)字資源存取功能，比如課程錄制，實(shí)施課程視頻保存下載等功能，以便師生課后查閱，也可以做成視頻素材保存使用。

3.2 學(xué)生視角

許多學(xué)生認(rèn)為，使用智慧教室可以改善課堂互動(dòng)，活躍課堂氣氛，增加學(xué)習(xí)興趣和投入。他們認(rèn)為智慧教室能很好地服務(wù)同學(xué)、服務(wù)課堂；老師設(shè)計(jì)的課程更有趣，學(xué)生的參與度更高；此外，空間相對(duì)開放，大家討論起來更加自由輕松，氛圍真的比傳統(tǒng)教室好很多。這與筆者的課堂觀察結(jié)果一致。

3.3 管理維護(hù)者視角

在對(duì)管理維護(hù)者進(jìn)行訪談時(shí)，管理維護(hù)者認(rèn)為智慧教室存在一定的管理困難：首先，現(xiàn)在智慧教室品種繁多，管理起來不方便；其次，同一間智慧教室的設(shè)備品牌很多，在兼容性方面會(huì)有一定的問題，這也是故障率高的原因；再次，智慧教室還是以教師在使用中故障報(bào)修為主，從報(bào)修到維修好時(shí)間不好掌握，耽誤師生上課；最后，智慧教室需要一個(gè)統(tǒng)一的管理平臺(tái)集中管理維護(hù)，這樣可以在師生上課前完成故障排除工作，保障師生更高效的教學(xué)活動(dòng)。筆者在課堂觀察時(shí)也發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障問題，基本與管理維護(hù)者的說法一致。

4 高職院校智慧教室架構(gòu)設(shè)計(jì)

智慧教室建設(shè)分為硬件建設(shè)和軟件建設(shè)。將硬件設(shè)備如中控、多屏顯示、無線投影、課堂教學(xué)錄播、高清視頻互動(dòng)教學(xué)等與軟件相配合才能達(dá)到完美的建設(shè)效果。硬件和軟件均由智慧教室管理平臺(tái)進(jìn)行可視化監(jiān)控，滿足維護(hù)管理工作人員需求，可在可視化平臺(tái)直觀進(jìn)行設(shè)備故障確定，及時(shí)維護(hù)，如圖1所示。

圖1 智慧教室架構(gòu)拓?fù)鋱D

4.1 硬件部分

多媒體控制中心是智慧教室的核心設(shè)備，對(duì)教室建設(shè)過程中多品牌、多系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行有效整合，大大降低了設(shè)備故障率。作為智慧研討型教室，學(xué)生進(jìn)行分組研討，每組分配一臺(tái)一體機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)有線和無線投屏功能，教師可以根據(jù)實(shí)際授課需要轉(zhuǎn)換授課模式、小組討論模式、小組展示模式；擴(kuò)音系統(tǒng)正確配置音頻功率放大器的音調(diào)和功率，以確保語音清晰度、音量平衡以及基于教室實(shí)際大小和類型的音量適當(dāng)性；高清錄播設(shè)備實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)錄制課程的功能，配置兩個(gè)高清攝像頭，分為前后兩個(gè)，一個(gè)實(shí)時(shí)跟蹤教師位置，一個(gè)錄制學(xué)生活動(dòng)，既可以為師生提供高清課程視頻，又可以為教學(xué)活動(dòng)提供視頻資料；高清視頻設(shè)備的引進(jìn)使遠(yuǎn)程教學(xué)互動(dòng)成為現(xiàn)實(shí)，高職院校的校企合作很緊密。在特殊情況下，學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)踐和企業(yè)教師的專家授課等活動(dòng)無法在線下完成，視頻會(huì)議系統(tǒng)為校企合作及專家授課帶來的新的方式，可以保障學(xué)生的正常實(shí)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)的順利進(jìn)行。

4.2 軟件部分

多媒體中控管理軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，使中控、教室電腦（一體機(jī)）、音視頻矩陣等設(shè)備功能更加集中，更便于師生操作；教學(xué)管理軟件，分為學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中學(xué)習(xí)資源管理系統(tǒng)主要包括多媒體課件、教學(xué)案例、試題試卷、媒體素材和電子文獻(xiàn)資料等共享資源。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)主要用于錄播數(shù)據(jù)、軟件服務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、各類人員上傳的數(shù)據(jù)（如學(xué)習(xí)、討論、交流等）和基礎(chǔ)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)（如維護(hù)管理、監(jiān)控錄像、教務(wù)數(shù)據(jù)等）的存儲(chǔ)和管理；錄播管理系統(tǒng)是與錄播管理硬件設(shè)備相匹配的軟件系統(tǒng)，它不僅支持自動(dòng)和標(biāo)準(zhǔn)化的高分辨率視頻和音頻采集和錄制，還支持多屏幕錄制，根據(jù)高職教育的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)資源共享和教學(xué)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)資源與教學(xué)的結(jié)合和資源的有效利用；無線投影系統(tǒng)支持教師和學(xué)生在屏幕上無線傳輸筆記本電腦、手機(jī)、平板電腦和其他設(shè)備的內(nèi)容，使他們能夠靈活、交互式地進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)管理系統(tǒng)分為教育管理系統(tǒng)和交互式教學(xué)系統(tǒng)。教育管理系統(tǒng)通過云中心平臺(tái)與學(xué)校教務(wù)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、學(xué)校身份認(rèn)證系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)師生智能考勤、電子日程智能推送等智能化教育管理服務(wù)。交互式教學(xué)系統(tǒng)處理實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)和教學(xué)過程記錄，如各種形式的實(shí)時(shí)課堂互動(dòng)、課堂表現(xiàn)記錄、各種教科書參考表、作業(yè)測試反饋、預(yù)覽反饋、實(shí)時(shí)課堂反饋、出勤記錄等，解決了作業(yè)布置、收集、查重、批改、分享和講評(píng)等管理問題和在線話題討論、師生私信等課堂時(shí)空延伸的即時(shí)交流問題；高清視頻系統(tǒng)使用信息技術(shù)手段打破了時(shí)空限制，充分利用高質(zhì)量的教育資源，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立實(shí)時(shí)互動(dòng)視頻教學(xué)模式，為特殊情況下服務(wù)型高職院校教師教研培訓(xùn)及學(xué)生的實(shí)習(xí)培訓(xùn)提供技術(shù)支撐。