地方本科院校智慧教学的关键问题思考*

余 钢 郭衍超

(湖北理工学院，湖北 黄石 435003)

前言

我国高等教育信息化经过20多年的发展，网络、数据处理能力等基础设施和装备条件得到了极大的改善，学生借助网络开展学习、交流已经逐渐成为常态，信息技术与教育教学正在高度融合，并逐渐走向智慧教育[1]。2018年4月教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》中要求，开展“智慧教育创新发展行动”，以人工智能、大数据、物联网等新兴技术为基础，加快建设智慧教室、智能实验室等智能学习空间，构建智慧学习支持环境，开展智慧教育探索与实践，推动教育理念与模式革新，加快面向5G等下一代网络的高校智能学习体系建设[2]。2018年6月教育部部长陈宝生《在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话》中指出，高校要将现代信息技术深度融入教育教学，打造智慧学习环境，重塑教育教学形态[3]。

智慧教育的核心是智慧教学的应用，目前智慧教学在高校中已经逐渐推广开来。然而智慧教学需要在软硬件建设上大量投入，地方本科院校在资金有限和信息化基础发展相对薄弱的情况下，在智慧教学环境的建设、智慧教学的应用等方面还存在着诸多难题，比如：如何选择适合自己的智慧教育发展道路？智慧教室的建设策略是什么？如何开展和推进智慧教学？等等。

一、高校智慧教育的发展内涵

“智慧+”教育是世界智慧化浪潮的衍生产物。美国IBM公司2008年提出“智慧地球”(Smart Planet)的概念，其典型特征为3I，即物联化、互联化、智能化，通过广泛应用新一代物联网、互联网、大数据等技术，来帮助人类社会在工作、生活等各方面更加便捷、高效、智能[4]。“智慧+”逐渐在各行各业中得到广泛应用，产生了诸如智慧银行、智慧电力等新兴行业模式，“智慧+”高等教育也逐渐在高校中开始应用。

IBM公司认为智慧教育的五个关键要素包括：以学生为中心、实时统计与分析、集成化的管理、多样化的互动式体验、共享资源[5]。钟绍春等认为，智慧教育是在现代信息技术条件下，学生能够主动学习、自定义学习，养成系统性、创新性思维能力；教师通过动态观察学生的学习状况，合理指导学生；教学管理者能够实时监控教学全过程，并合理整合配置教育资源等[6]。何克抗认为，课堂教学变革的关键在信息技术与课程的深层次整合。而评判信息技术与课程的深层次整合有三个基本属性：即信息化教学环境的构建，以自主、探究、合作为特征的新型教与学方式，以生为主的课堂教学结构[7]。

根据教育部的相关要求，现阶段智慧教育在高校的实施目标，应是通过智慧教学来实现教育教学变革，以“课堂革命”的推动，实现高等教育变革与创新。从定义和内涵来看，智慧教育是“互联网+教育”的延伸，属于教育信息化发展的高级阶段。随着大数据的兴起，智慧教育收集的大量教育教学数据，将支撑智慧教育向教育大数据时代发展。当前，高校智慧教育包括智慧教学环境、智慧教学方法、具有智慧教学理念的教师、可有效完成智慧学习的学生、丰富的教学资源等要素。

1)智慧教学环境：包括物理空间+虚拟空间。物理空间包括智慧校园、智慧教室、智慧实验室等，虚拟空间包括网络学习平台、虚拟仿真实验室等。目前智慧教室是高校可以实现的技术较为成熟的典型智慧教学环境，也是建设重点。智慧教室的功能包括：自动调节教室的温度、照明、色彩等；可实现定制信息推送和资源共享；可提供激发学生潜力和提高学习效果的丰富的智慧教学工具；支持各类自然、友好的人机、生生、师生交互方式；支持线上线下相结合的泛在式学习；支持个性化学习等[8]。

2)智慧教学方法：在智慧教育理念下，教师在开展教学活动时，应让学习者能够高效学习，获得沉浸式、自然的、持续的、个人定制式的学习体验[9]。而要达到上述效果，教学方法要从以教师为中心的讲授型向以学生为中心的研究性、创造性教学转变，开展能够结合智慧教学环境优势的教学模式及方法，如翻转式、协作式、探究式、讨论式等[10]。

3)智慧教学相关软件：包括设备管控、教学管理、课堂互动管理、数据采集及分析、智慧教学工具、学习工具等软件。这些软件能够管理智慧教室硬件等设备；支持课前、课中、课后的全流程教学管理；满足实时督导、师生评议的教学质量管理需要。随着物联网技术的介入，教学相关数据急剧膨胀，科学合理运用大数据及数据挖掘技术，可在教育教学中运用关联分析、数据预测、决策、智能评价等，从而有效提高管理效率、帮助教师因材施教、学生开展个性化学习，因此教育教学大数据分析软件也应该是智慧教学软件中的重要一环。

4)学生：被称为“网上原住民”的新一代大学生有着与以前不同的学习特点：日常学习、生活与互联网和智能终端联系紧密；人际交流主要通过网络工具和新媒体；与知识记忆相比，更愿意通过网络搜索找到问题答案等[11]。互联网提供了丰富的在线学习资源和泛在的学习条件，为学生提供了学习多样性的可能，也使得个人学习差异化更加明显。针对学生新的学习特点，教师教学时应能做出针对性的改变。

5)教师：智慧教学对教师提出了更高的要求，包括理念要求、技术要求和方法要求。智慧教育是一次伟大变革，教师要勇于打破旧有教育思维的桎梏，以学生为中心，用创新、数字思维来迎接新的教育时代。实践证明，增强教师的信息技术能力可以增强学生的学习投入程度[12]。教师应不断提高信息技术素养，熟练使用智慧教学软硬件设备，采用适合的智慧教学方法，切实提高教学效果。

6)教学资源： 高校应该尽可能提供或帮助教师建设丰富的教学资源，在满足线上、线下双线教学需要的同时，帮助学生更好地开展自主学习。教学资源可以分为指导类资源，包括教学大纲、教学指导书、PPT课件、教学微视频、实验操作演示视频等；考核类资源，包括自测题库、作业库、考试题库等；辅助类资源，包括案例库、演示动画或视频、参考书籍或论文、教师答疑集、工具软件、学生优秀成果等。

近几年，全国高校在智慧教育上的投入不断加大，如四川大学投入2亿元，将80%教室改造成了智慧教室[13]。和重点本科院校相比，地方本科院校在信息化基础方面相对薄弱，甚至部分学校的智慧校园正在建设或尚未建设，能够在教学信息化投入的资金相当有限，地方本科院校选择与重点院校不同的智慧教育发展道路是必然的。地方本科院校智慧教育应从改变教学环境出发，借助人工智能、大数据、物联网、VR、AR等现代信息技术，结合新的教育教学模式和方法，以学生为中心，通过教学数据的采集、分析来帮助教学管理者、教师持续改进，不断培养出更高素质的应用型人才。

地方本科院校实现完全意义和全要素的智慧教育比重点本科院校需要更长的路径，现阶段的发展目标应该是：结合自身的财力量力而行，以最小的投入，搭建出基本智慧教学环境；教学人员树立智慧教育观念；全面推广智慧教学方法；全体学生养成主动、个性化学习的学习方法，在较短的时间内初步形成智慧教学体系。

二、地方本科院校智慧教学的几个关键性问题

湖北理工学院是一所新建地方本科院校，近年来，积极探索智慧教育教学体系建设，形成了自己的一条地方本科智慧教育发展道路。下面通过总结湖北理工学院在智慧教学的一些做法，来谈一谈地方本科院校智慧教学实现的几个关键性问题。

(一)地方本科院校的智慧教育发展理念

为了在预算相对有限的情况下，既能搭建起智慧教学体系，又可以保持各阶段建设的延续性，湖北理工学院确定了以下的智慧教育发展理念。

1.全面性

即智慧教学系统覆盖面要广，在所有教学场地都能开展智慧教学活动，既包括新建的智慧教室、智慧实验室，也应能覆盖传统教室、实验室、实训场所等。只有全面的收集教学数据，才能为教育大数据的应用提供数据基础。智慧教学环境的建设还要能统筹学校现有教育信息化设施，包括网络教学平台、智慧教室、实训实验室以及教学资源平台。而且应能贯穿备课、预习、课前测试、教学互动、协作、指导、评估等教学各个环节。

2.经济性

通过反复权衡，制定性价比佳的建设方案，最大限度地利用好有限的资金。为保证能够为师生提供足够数量的智慧教室，硬件主要采用最小组合来配置，智慧教学以软件为主来实现。

3.可扩充性

由于资金限制，地方本科院校的智慧教室建设只能是分期、分批建设，但建设方案应充分考虑系统的扩展问题，并预留相应的接口。一些优先购置的核心设备，如管控平台等，要为后期建设留下足够的余量。

4.强交互性

智慧教学是助力地方高校推进“课堂革命”的利器，能够让课堂动起来、活起来，可实现各种类型的师生、生生交互，如研讨辩论、生讲生评、平行互动、边做边评等，来提升教学效果。因此实现良好的交互性，应是智慧教学系统的建设重点。

5.以“人”为中心

针对一些高校过于强调硬件、技术的重要性，湖北理工学院始终把智慧教学系统是为“人”服务的，作为工作的出发点。功能需求始终围绕教师、学生这两个主体，系统建设充分支持教师为主导、学生为中心的教学理念。

(二)地方本科院校的智慧教室建设方案

智慧教学环境和相应的配套软件系统建设是智慧教学的实现基础。而高校智慧教学环境的主要投入是智慧教室的设备采购以及装修。根据功能、配置、装修材质的不同，智慧教室的成本差异性较大，低配置的智慧教室成本约在10万～20万元，高配置的智慧教室在50万～100万元之间。湖北理工学院采用了以软件为主的智慧教室整体解决方案，最大限度减少资金投入：以支持基础智慧教学的智慧教学工具覆盖全校教学场所；建设完善的智慧教学软件支持体系；智慧教室的硬件以低配置(较少的硬件组合，下同)为主，来满足教室的数量要求。

1.以软件实现方式为主的整体方案

一是在配置必要的硬件情况下，部署完善的设备管控及教学管理软件体系，结合智慧教学工具，采用以软件为主的方式来实现智慧教学；二是为降低成本，不使用不成熟、有争议、或是成本过高的硬件产品，如环境感知、动作识别、情绪识别等，以及存在较大争议的人脸识别技术等[14]。

2.智慧教室建设以低配置为主

一般认为，智慧教室应具备的主要功能，包括内容呈现、环境管理、资源获取、实时互动、情景感知[15]。从教学实践和优先级来看，地方本科院校智慧教室应优先实现多层次、多形式的学习内容展示，让学生可以获取各种学习资源，并能够实现深层次的师生、生生互动。至于环境管理和情景感知目前技术不够成熟，造价相对较高，可以暂时不作为重点。采用较少的硬件组合的智慧教室就可以满足要求。

湖北理工学院采用了以低配为主的智慧教室混合配置建设方案：以高配置为辅，少量建设；适量建设中等配置的智慧教室；大量的以低配置为主。高档配置的智慧教室包含目前比较完整的功能及硬件，采用高档装修，可以作为探索性教学使用，也可用于公开课、精品课录制等；低档配置，仅包括可以实现互动教学的基础硬件、互动桌椅、基础装修等；中等配置，在低档配置基础上增加高清录播系统，用于需要录制视频的部分课程。

3.完整的智慧教学支持软件

湖北理工学院在智慧教学系统建设的第一阶段，就将智慧教学支持软件体系放在重要位置，目前体系已趋完整，包括在线教学管理系统、课堂互动教学系统、教育教学大数据分析系统、移动学习工具、智慧教学工具等。

在线教学管理系统的功能有：教师课程创建及备课、作业布置、学生管理、直播教学、视频录制等，支持嵌入视频、PPT、电子图书、试题测验等资源。学生在线预习、自测和小组讨论等。

课堂互动教学系统支持多种教学互动场景、教学模式，如探究式、启发式、讨论式等，并同时支持多种教学终端(电子白板、智能平板、智能手机、PC、笔记本电脑等)。支持互动大屏与学生、教师的智能设备间的互动，如学生投屏、弹幕；教师随堂测试等。

教育教学大数据分析系统可以进行数据采集、展示、评估及大数据分析。除了支持学生在线学习效果、课堂教学情况、教学效果等分析和展示之外，还能采集智慧教学数据，结合高校原有的教学、在线学习、学生行为轨迹等数据，综合开展大数据分析，进行预测、关联分析等应用，可实现学生个性化指导、学业预警、教学质量分析等。

智慧教学工具，是智慧教学最简单的实现方式，教师、学生可以通过微信小程序或手机APP，开展各种课堂互动，如签到、点名、练习、问卷、弹幕、讨论、资料共享等，教师还可以实时掌握学生课堂学习状态、答题情况分析等。可以在不需要教室改造、添加新硬件情况下，开展基础智慧教学。湖北理工学院采用智慧教学工具+智能终端实现智慧教学的全覆盖，不需要大量投入，也不完全依赖于智慧教室，就可以让所有教师在任意的教学场地，包括传统教室、实验室、实训场地等，使用智慧教学工具来开展教学活动。

(三)智慧教学的实现方式

智慧软硬件平台的建成并不能等于智慧教育的立即实现。在有些高校，不少教师在智慧教室仍然以“满堂灌”的传统教学方式来授课。智慧教学对传统教学模式改变应该是全方位的，不仅知识的表现形式发生了改变，而且改变了知识的获取方式和学习方式。智慧教学具有强交互性，并具有灵活性和沉浸式的特点[16]。

地方本科院校，尤其是新建地方本科院校，以培养应用型人才为主要任务，因此其教学具有以下特点：

1)应能解决现实工作中的真实场景与复杂问题；

2)实践类课程比重较大，教学中应用案例、项目较多；

3)在教学内容和形式上，需要经常展示图片、视频、设计图纸等；

4)应能体现工程认证的理念：成果导向、持续改进、以学生为中心。

湖北理工学院全面推行智慧教学模式，切实推进“课堂革命”，结合应用型人才培养特点，大力推进翻转式、协作式、探究式等智慧教学模式，在教学形式上，强调把以师为主转变为“教师导学”+“以生为主”+“师生、生生合作研讨”；并依据埃德加·戴尔学习金字塔成效理论，要求教师在智慧教学中积极应用知识保留可达到50%以上，最高可达到90%的教学形式[17]，如分组讨论、操作实践、生讲生评等，收到了良好的教学效果。

(四)智慧教学的推进方式

结合湖北理工学院的过往实践，我们认为智慧教学在地方本科院校的推进可从以下方面入手：

1)邀请有智慧教学、智慧教室使用经验的专家、教师来开设讲座，让教学管理人员和教师学习智慧教育教学理念，并通过技术、教学培训和示范公开课程等提高教师的智慧教学能力。

2)全面推广智慧教学、学习工具。通过应用，让教师能够在最短的时间里，熟悉智慧教学的相关概念和基础教学方法，让学生能够熟悉并习惯智慧学习方法。

3)推出一系列行之有效的激励、配套措施，如建立《湖北理工学院“翻转课堂”建设标准》等新模式教学标准；在教研项目中投入专项资金来鼓励教师创新教法；提高智慧教学工作系数来奖励教师开展新模式教学等。

4)将智慧教育的推进和课堂革命以及“金课”建设充分结合起来，将采用智慧教学效果好、在智慧教室开展教学成果显著的一批课程打造成校级“金课”，并优先向省级、国家级推荐。

5)在智慧教室的使用上，采用渐进策略。先在试点课程中设置智慧教学环节，根据智慧教室的使用特点，抽出少量课时改造为智慧教学方式。这样做的好处，一是在初期，智慧教室数量较少时，可以让更多的教师来体验智慧教室的教学效果；二是可以减少教师的课程准备难度和时间。

6)组织教师共同研讨课程模板，形成新的教学模式。为教师提供一揽子解决方案和教学资源，包括教学设计、配套教材、教学资源(含教学设计、问题、作业、音视频等)、教学案例等，切实减轻教师的负担。

三、展望和总结

智慧教学的应用须始终以“人”为核心，需要地方本科院校广大师生员工共同参与，达成共识，构建起智慧教学体系：教师适应新的变化，形成并应用新的教学模式和方法；学生养成新的学习习惯，形成自主、个性化的学习方法；教学管理人员构建智慧教学管理体系，形成行之有效的管理方法。目前智慧教学在我国地方本科院校中的重视程度显著增加，资金投入不断加大，而且在实现方案上正在与人工智能、大数据等新技术相结合。随着地方本科院校智慧教学环境逐渐形成，借助新的教学方法，师生在教与学中将有可能迸发出更多的创新火花，更好地体会到教与学的乐趣，为地方应用型人才培养注入新的活力。