智慧教学环境的建设与应用研究

王珏

摘要：随着智慧教育理念和新技术的不断深入，智慧教学环境建设已不仅仅是简单的购置一些多媒体设备，而是充分利用大数据、物联网、人工智能等新一代信息技术打造智慧课堂环境[1]。作者结合自身实践经验，通过对智慧教室建设的实践与思考，提出新形势下智慧教室建设的新路径，以期为同类院校建设提供参考依据和实践指导。

关键词：智慧教学;智慧教室;教学设备;智能化

中图分类号：TP399        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）01-0185-02

1 背景

《国家中长期教育改革和发展规划纲要》中提出力争到2020年，将校园信息化作为教育信息化的重要内容，采用先进的信息技术来构建现代化的教育教学环境，实现人与校园，人与信息系统，校园实体与信息系统三个方面的融合，从而改进教学方式、促进科学研究、提高管理效率、提升服务水平。课堂教学是学校教育最重要的环节，是实施教育任务的主阵地，也是教育信息化的重点内容，课堂教学也能最能反映出教师教学能力和学生学习效果。在各院校智慧教室普遍建设的背景下，建设一个什么样的智慧教室？如何利用智慧教室引领教学与管理的全面升级成为当前各大院校落地教育信息化应用创新任务的重要难题[2]。

2 学校多媒体教室现状分析

我校教室内多媒体设备大都采用投影仪、幕布和内置电脑的组成，由于设备没有统一的管理平台，教师操作比较烦琐，日常运维难度较大，维修保障服务的及时性不够。同时，学校对于课堂的教学质量管理模式比较单一，无法及时全面的掌握课堂教学的情况。

3 建设规划

3.1 建设目标

新一代智慧教室将集多媒体教学、可视化教学质量管理、智慧课堂、网络教学资源、多媒体设备网络化管理于一体[3]。智慧教室以教学环境建设为基础、以教学过程性评价为手段，全面促进教师专业发展，提高教学质量。创新课堂互动模式，丰富网络教学资源，不断提升师生教育教学体验、创新教学管理方法，变革课堂教学内容，构建基于大数据的信息化课堂教学模式。

（1）建设人性化、智能化的教学环境

通过教室讲台内多媒体设备中控管理系统实现一键上下课，让教师能专注于自己的教学，而不是将时间花费在操控设备之间。同时，学校运维保障部门可实时对教室设备的使用情况进行监控，及时处理发生的问题，提高运维效率。

（2）实现课堂教学的精细化管理

利用教室内的常态化录播设备实现各级部门对全校教师随机进行听课，可在学校教学服务中心或个人电脑上实时听课或查看教学录像并填写评价信息，实现课堂听课与网络听课双轨运作，有效提高学校听课的数量，量的倍增将促进教学水平质的变化。

（3）以评价为业务核心，建立教学质量管理闭环

以常态化教学环境下的网上巡课评课管理体系为基础，汇聚形成学校资源建设和成长体系。整合教师课程内容，搭建课堂移动学习环境，形成学生课前预习、课中练习、课后复习的学习管理与学习评价体系，为教学质量监控提供基础数据支撑。

（4）建设创新型智慧教学空间

智慧教室利用先进的云计算、大数据、移动互联等技术手段，解决当前教学过程中互动问题。可以通过移动终端实现师生间的交互、分组讨论、移动考勤、设备报修、移动学习、云评价等功能。具备动态学习数据的采集和即时分析功能，实现了教与学的立体沟通与交流，使传统课堂发生了结构性变革，实现无边界课堂[4]。

3.2 建设任务

江苏省无锡交通高等職业技术学校的智慧教室改造项目主要满足普通教室小班化教学的实际需要，重点解决课堂教学互动、多媒体教学、教学全景录播、可视化教学质量管理与评价、教学设备网络化管理等问题。智慧教室通过对教室内的环境及环境处理、多媒体设备的智能化感知和交互实现智慧教室的课上、课下的联通融合和业务的同步。主要包括以下系统：

（1）互动课堂系统

课堂互动系统是学校教学体系中的重要组成部分，具备录播、无线投屏、考勤、电子绿板、课堂答题、分组讨论、双板教学、教师评学、学生评教等基本功能，为师生构建畅通的课堂交互渠道。

课堂互动系统能够综合学生考勤、分组互动、多媒体教学、课堂答题、弹幕、学生评教等大数据信息，自动统计分析各班级、学生学习质量，分析老师知识点教学质量，通过大数据分析形成有效的质量报表。基于课堂互动系统实现老师线上备课，学生课前进行课程电子教材预习、课中师生互动教学、课后课程辅导复习等功能，为老师和学生提供了一种高效的“教”与“学”模式。

（2）智慧教室智能管理系统

智慧教室智能管理系统主要体现人性化、智能化的设备集中控制，突出教室的用户体验。采用物联网技术、国际标准控制协议、通用接口，可对智慧教室各类信息化设备高度整合，具有高扩展性，实现智能化控制、智能化推送、智能化管理。主要包括以下重要功能：

①智能控制

实现智慧教室内所有设备的一键控制或模式控制，达到整个系统的可靠性;同时还提供所有设备的细节控制，并且满足师生使用上的方便，使教师无须培训就可以控制教室内的所有设备。

②IC卡（或人脸识别）管理

将学校教务系统与校园一卡通（或人脸识别）系统的数据进行对接，可按照要求通过课表可为任课教师设置智能钥匙，上课时可直接使用教师IC卡（或人脸识别）打开多媒体教室的设备。可记录各智慧教室开启时间等信息，以便于对教室多媒体设备使用进行管理。上课时，只要将卡放置在读卡器上验证通过后，系统解锁，控制面板可操作，自动启动多媒体系统，进入教学模式。下课时，将卡从读卡器上取出后系统锁定，面板无法操作，如果超过预设时间内无合法卡重新放置在读卡器上，多媒体系统自动关闭。

③智能显示

整合电子班牌、信息发布、物联网环境采集于一体，采用BS架构，WEB方式完成智慧教室智能信息的显示。可对内容设计、发布、管理等功能操作。教室显示终端根据教室状态自动变换显示内容，如上课时显示课程名称，主讲人等;考试时显示教室号，考试名称，考号范围等，平时可以用来显示宣传海报，通知公告、教室环境温湿度等。

（3）全景录播

全景录播是以高清视频为数据采集和场景分析的基础，具备多视角巡课、毫秒级响应、自动整理课程体系、大规模视频并发、压缩等特性。结合我校实际情况，全景录播功能应具备在线巡课、视频点播、推荐视频、随堂评价几大功能模块。

①在线巡课

在线巡课可根据课表、地理位置、课程开展巡课，支持根据教室、课程、老师等关键字搜索相关课程进行巡课。巡课过程中应可对教室全景摄像机进行调节拉近拉远、聚焦、变倍等操作，支持对摄像机推拉摇移的操作，便于更加直观的巡课。全景录播系统应支持至少三画面的录播，包括学生学习画面、教师教学画面、多媒体课件画面。

②视频点播

教室课堂录制的视频自动按照课程体系整理归类，便于直观的点播想要观看的课程，可根据学期、月、周或者自定义日期选择相关课程点播;支持搜索关键字点播视频。优质视频可推送至推荐视频，供老师和学生点播学习。

③随堂评价

可对相关的课程进行在线督导评课，通过权限分配，指定督导老师进行课程评价。督导老师可根据各种自定义的评分项，对老师上课过程进行打分评价。督导评课支持配置评课表，支持实时评课，支持优秀课程的推荐等基本功能。

4 结论（Conclusion）

教学环境的建设，对于课堂教学改革起着不可或缺的支撑作用。目前，我校智慧教室改造项目已完成一期建设，初步构建起了支撑日常教学、课堂视频资源管理、督导评价、设备运维网络化管理于一体的智慧教学环境，实现学生自主学习、教师能潜心教学、管理人员精准服务[5]。随着新兴技术的不断发展，我们将进一步总结智慧教学环境建设中的经验，为学校智慧校园建设提供助力。

参考文献：

[1] 黎生，余淇，田建林.高校智能教室建设初探——以四川大学“智慧教学环境”建设为例[J].中国信息技术教育，2020（4）.

[2] 李风燕，张婧.智慧教室方案设计概述[J].中国教育技术装备，2019（16）.

[3] 程月.独立学院教育信息化工程建设探究[J].中国管理信息化，2015（20）.

[4] 孙曙辉，刘邦奇.基于动态学习数据分析的智慧课堂模式[J].中国教育信息化，2015（22）.

[5] 余泰，李莉，赵欣.基于教育大数据的高校智慧教学环境构建[J].实验室研究与探索，2020（7）.

【通聯编辑：朱宝贵】