智慧教室建设与应用思考

孙进康　张学平　赵剑

[摘 要]在分析当前院校智慧教室建设现状的基础上，根据智慧教学的要求，对智慧教室的内涵和特征进行了分析梳理，研究阐述了智慧教室的功能建设要求，阐明了智慧教室应用建设的几种模式，并对智慧教室建设与应用问题进行了详细思考，给出了相应的建议和要求。

[关键词]智慧教学;智慧教室;建设与应用

[中图分类号] G647[文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2019）04-0025-03

近年来，智慧教室建设已在很多院校逐步展开，部分院校结合教学改革与试点已进行了局部应用，并取得了一定的成效。但多数院校仍在研究探索和试点中，由于教育观念跟不上技术的发展，对智慧教学的理念和需求还缺乏深入的理解和认识，配套的措施和应用机制尚未建立，对智慧教室的建设与应用还存在一些模糊的认识，迫切需要对智慧教室建设与应用的相关问题进行研究与梳理，以便规范指导智慧教室的建设与应用。

一、智慧教室的内涵与特征要求

（一）智慧教学的基本要求

智慧教室是智慧教学的主要支撑环境，其建设应用取决于智慧教学的特征需求。智慧教学可概括为以满足学习者的学习需要、激发学习者的创新潜能为目标，以现代先进教育理念为指导，依托新一代信息技术所构建的智能化教学手段和环境，运用丰富便捷的教学资源和灵活适用的教学方法而开展的个性化、交互化、协同化的教与学活动[1]。智慧教学的核心是对教与学环境和教与学模式进行创新变革。其基本要求必须体现现代先进的教育思想和理念，落实以学生为中心的教育观，改变传统教育教学过程，建立以“教为主导，学为主体”的教学结构，实施课内与课外有机结合、线上与线下相互融合的混合式教学模式，实现教与学的双向乃至多向互动;同时基于大数据技术，聚合学习过程和教学管理数据，开展学情分析和学习诊断，精准评估教学效果，提供个性化学习服务等[2]。

（二）智慧教室的内涵梳理

智慧教室是新一代信息技术与教育教学深度融合的产物，它是一种能感知学习情境，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录教学过程和测评学习成果，以促进学习者有效学习的活动空间[3]。智慧教室建设必须利用新一代信息技术，支持先进教育理念和多种创新教学模式，能够突破课堂教学的时空界限，将线下实体课堂教学与线上虚拟课堂教学紧密结合，实现教与学的多向互动。同时，必须利用物联网、大数据和人工智能等技术，对教学全过程各要素的行为和状态数据进行汇聚分析，为教学评价、个性化学习和管理决策提供支持服务。智慧教室与多媒体教室的最大区别是教学时空全面拓展，教学交互更加方便，教学分析、诊断、评价更加数据化，课堂教学与在线教学高度融合，全面支持多种教学模式的创新应用。

（三）智慧教室的特征要求

1.支持全过程、全方位智能感知。基于智能传感器，对教学及其管理活动的全过程行为与状态进行感知，便于教学过程大数据的采集，以便为教学过程分析、诊断、评价、管理、决策提供依据。2.支持不同设备和平台的异构通讯。确保教学活动中相互连接与集成的不同的设备、系统或平台可以异构通讯，实现无缝连接，数据共享。3.支持多种网络环境的无缝移动。网络全覆盖，能够基于校园有线、无线网络或其他通信网络，确保课内课外结合、虚实结合，无缝切换，多终端随时随地访问。4.支持线下和线上教学的高度融合。建立在线互动教学平台和资源系统，拓展教学时空，为多种教学模式创新应用提供支持。5.支持人机、人人和多屏多终端间的全向交互，能够多方位、多角度、多渠道、多种媒体形式呈現教学内容。交互不仅只是通过键盘、鼠标、触摸屏等，还可以通过语言、手势、眼神、动作进行自然交互，实现多屏多终端、师生之间、生生之间随时随地的互动交流，以促进深层学习的发生。6.支持多任务驱动。学习环境能够理解用户的行为和意图，主动提供交流和服务。7.支持可视化操作与管理。运行过程、设备状态、数据操作、统计分析等直观呈现。8.支持环境与设备的智能管控。各种教学设备、环境设备的使用管理实现智能管控，预知维护，包括智能控制、诊断、分析、调节和调度等。9.支持自适应、个性化服务。按照用户喜好，用户的学习偏好和学习需求，个性化推送学习资源、信息和服务等。

二、智慧教室功能建设要求

智慧教室建设应包括物理环境和虚拟环境两部分。物理环境指实体的教室空间及其信息化的教学设备设施等，它是实体课堂教学的基础，但仅依托物理环境还开展不了智慧教学，还必须有相配套的虚拟环境。虚拟环境指虚拟教室空间，它是实体教室的延伸与拓展，师生在此环境下可开展各种形式的在线教学，实现交流互动，开展基于数据分析的教学反馈与评价。智慧教室功能系统建设要求如下。

1.多媒体显示与播放系统。支持教学内容的全方位、多角度多媒体呈现，便于教学内容与过程的全媒体显示与播放。其中包括计算机、投影仪、显示大屏、音视频播放设备等。

2.多屏多终端交互系统。支持实体课堂互动教学，实现多种教学终端无缝连接、教学内容多屏任意切换，教学活动多向交互等需求。

3.课堂教学录播系统。支持课堂教学常态化自动录播，具有微课等精品资源录制和日常教研观摩、巡课、督导、直播、点播等功能。

4.智能感知与数据采集系统。支持对教师、学生、教学设备、环境和教学全过程场景的实时感知与捕捉，自动对教与学行为和设备状态进行识别与记录，为学习分析、诊断与服务和智能管控与决策等提供数据。

5.教室环境监控系统。支持对教室环境及其设备，如温度、亮度、空调、电扇、灯光等的智能监控，以及教室安防监控与管理。

6.教室设备智能管控系统。支持对教室多媒体设备和环境设备的智能化控制与管理，包括本地一键控制、远程集群控制、运行状态监控等。支持设备故障或异常状态报修、设备使用与维护信息推送、运维记录智能管理与统计等。