高校智慧教室功能改进思考

刘强强 刘恒霞 严家兴

摘  要 随着新技术、新媒体的引入，以智慧教室为载体、以学生为主体的智慧课堂已经得到高等学校的广泛关注。针对高校智慧教室發展现状，结合多年对智慧教室的建设和管理经验，对高等学校智慧教室的功能进行设计改进，以期为高校智慧教室建设提供有效参考。

关键词 高校;智慧教室;外语教学软件;学习空间;智慧教学;教学资源;微课;深度学习

中图分类号：G434    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）02-0001-03

1 智慧教室的概念

罗纳德·雷西尼奥在1988年提出的Smart-Classroom，

是较早涉及智慧教室的概念表述。2008年，随着新一代信息技术的高度发展，IBM提出智慧地球概念后，智慧教室的定义有了根本性的变化，物联网等技术与教育的协同发展成为研究焦点[1]。2012年，黄荣怀等提出智慧教室应是一种能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展、具有情境感知和环境管理功能的新型教室，并给出内容呈现（Showing）、教学管理（Manageable）、资源获取（Accessible）、实时互动（Real-time Interaction）、

情境感知（Testing）五个维度的S.M.A.R.T概念模型[2]。

笔者认为，智慧教室应运用“互联网+”的思维方式，借助人工智能、大数据、物联网、智能语音、云计算等新兴技术，高度集成信息化教学设备，实现设备的智能管控;构建多形态的智慧学习场景，重塑课堂教学模式与方法，实现以学生为主体的个性化教学，促进学生个性化成长和智慧发展;汇聚教学全过程数据反馈，构建动态形成性评价体系，对教与学进行全方位精确评估，帮助师生提高教、学水平。

2 高校智慧教室发展现状

教育部2018年4月发布的《教育信息化2.0行动计划》中明确提出，要“持续推动信息技术与教育深度融合，促进教育信息化从融合应用向创新发展的高阶演进，信息技术和智能技术深度融入教育全过程，推动改进教学、优化管理、提升绩效”[3]。

我国中小学生人数相对较多，学科相对集中，知识面较窄，统一性强，便于软件研发人员进行开发，产品也容易推广和应用。近年来，智慧教室在义务教育阶段的实施已较为深入，各大教育设备供应商（包括科大讯飞、凌极、东信同邦等）都在积极探索和发售智慧教室的相关产品。随着智慧地球、智慧城市的深入发展，作为信息技术和智能技术紧密结合的智慧教学目前已成为高等教育教学改革的风向标。随着各类互联网技术的跨越式发展，智慧教室的卓越功能也被越来越多地应用到高校课堂中。2012年起，国内高校开始加大对智慧课堂、智慧教室建设的探索，例

如：华东师范大学在闵行校区批量建成20间未来课堂教室，上海交通大学建设了各类不同空间规划的智慧教室，四川大学建成多维度互动讨论的智慧教室，海军工程大学建立了“双屏+多板+电子摩尔吧”的智慧教室。

现有的高校智慧教室基本能通过核心控制系统，实现对不同类型教学空间内教学设备的全面管控，将讲台、智慧黑板、投影仪、幕布、功放音箱、灯光、窗帘、空调等设备通过云端进行远程控制，达到场景式控制和可视化管理，实现对设备设施智能化运维，对设备状态进行监测，对设备故障进行预警、诊断，对设备资产使用等进行智能分析。智慧教室利用设备固化，节约了教师课前的准备时间，丰富了课堂教学形式和媒介，减少了环境因素对课堂效果的影响，增强了学生参与的体验和效果，拓展了教学空间，提升了教学效率。但人机（或人人）交互、远程教学、课堂资源再现、学情分析、科学化评估等高级别技术的发展和应用，还只是在慢慢地形成和完善中 [4]。

3 高校智慧教室的功能改进

智慧教室通过构建贯穿课前、课中、课后的高易用性、针对性强的辅助工具，帮助教师高效完成课堂教学、自由组合小组讨论、互动交流等一系列教学实践行为;同时搭建数据分析管理平台，收集教师、学生在课前、课中、课后产生的各类数据信息，利用智能大数据分析反馈来加强教学秩序与教学效果监督，为教学改进、管理决策提供科学依据;借助课件下载、视频点播、微课录制等功能模块实现对教学资源的高效整合，促进优质资源共享[5]。

目前，市场上的智慧教室品类繁多，但并没有完全契合高等教育教学实践的产品。在高校实际使用过程中，大部分的智慧教室缺乏针对性的课程，种类繁多的设备堆积使操作流程更加烦琐，加大了操作难度，消退了部分教师开展信息化教学的积极性。

作为外语教育技术专业人员，笔者参与了南京农业大学多个智慧教室的设计和建设，针对高校智慧教室的现存缺陷，结合多年来对智慧教室的建设、使用以及管理经验，提出如下智慧教室的功能改进措施。

技术需要与专业特色相互交融  高等学校的智慧教室应立足于专业发展，专业设置不同，对于教育教学的实际需求也各不相同。以笔者所在的南京农业大学外国语学院为例，建设的智慧教室需构建以学生为中心的教学模式，能够基本满足大学外语教学中的交互需求，从而提高教学质量。外语教学包括听、说、读、写、译等多个部分，在传统的语音实验室中有专业的外语教学软件（如课堂教学软件、辅助翻译软件、口译平台等）来实现有针对性的教学与实践任务，而目前的智慧教室还没有发现能较好地集成外语教学软件的产品和系统。如常用的外语课堂教学软件有屏幕广播的功能，利用有线网络控制学生终端，传输大流量的音、视频流，展示教学内容，完成教学任务，但智慧教室为无线网络，目前还无法持续稳定流畅地传输大流量内容。

智慧教室建设需要与高校不同专业的特色需求相结合，依据学科的培养特色、未来发展方向，设计不同的建设方案，个性化地定制相关系统软件，以创新人才培养为核心，贯通教学全过程，构建新型教学模式，形成信息技术与专业课程的深度融合。

针对性的学习空间设计  学习空间作为智慧教室中教、学活动的重要载体，起着无比重要的作用。随着课堂教学越来越注重交互性，多种教学设备交叉使用，传统的前面讲台、下面座位的学习空间已经不能满足新时期学生主动学习的需求，有针对性地进行学习环境重构，形成以学生为主体的教学方式，转变成为一种必然需求。在新媒体联盟地平线报告中，重新设计学习空间从2016年首次被作为中期趋势提出，到2018年第三次提及，已经由“中期内趋势”变为“短期内趋势”。在国内，越来越多的大学开始在建设智慧教室时设计契合自身专业教学的学习空间，如上海交通大学就建成了具有不同空间规划的智慧教室，包括U型空间、会议讨论空间、分组讨论空间等。

经过长期调研，笔者发现，目前大部分的高校智慧教室学习空间还仅仅局限在桌椅摆放、拼合、调整，以及简单的物联控制上面，缺乏针对具体教学活动的空间设计。要创建合理、优越的学习空间，智慧教室在建设过程中需要结合实际应用，借鉴相关模型和指标参考，如EDUCAUSE

官方发布的学习空间评定系统（Learning Space Rating Sys-

tem）、高校信息系统协会（Universities and Colleges Information Systems Association）创建的学习空间工具包等，建设适合自身专业发展的学习空间[6]。

强大的语音识别控制模块  智慧教室集成了大量的软硬件设备，操作纷繁复杂，教师在使用过程中需要具有强大的信息技术应用能力。要把教师从复杂烦琐的操作中解放出来，专注于以学生为主的课堂教学活动中，友好的语音识别、交互系统是必需的。随着人机交互技术的不断发展，语音识别技术日渐成熟，智能语音控制系统可以让所有的操作变得简单易行。借助智慧教室人机交互的语音转换控制面板，教师通过语音发布操作指令，控制系统借助语音识别功能转化成实际操作指令，打开各类设备，进行各种教学操作，将教师从各种设备中解放出来，直面学生，提高课堂教学效率。

从目前的发展来看，在安静环境下基于深度学习的语音识别技术已经达到实用化水平，但在一些特殊环境下，比如噪声干扰较强的情况下，语音识别系统的性能依然没有达到实用化的要求[7]。随着人工智能的整体发展，未来语音识别技术将日益成熟，能够实现在智慧教室控制系统中的深度应用，促进信息技术与教育教学的深度融合。可以畅想，在不久的将来的智慧教室内，教师无须利用鼠标等外设设备，直接通过语音发号施令，打开环境控制系统、打开PPT、组织小组讨论等，彻底简化操作流程，解放自己的双手，最终实现真正意义上的智慧教学。

简易、方便的无线投屏功能  传统的多媒体教室把教师束缚在讲台上，通过操作电脑、实物展台等设备来实现教学内容的呈现。而智慧教室中的无线交互则给教师带来革命性的变化，彻底拓展了教师的课堂教学活动空间。但是目前大部分智慧教室所使用的无线投屏技术除了要借助Wi-Fi连接，还需要用到各类投屏软件，以实现各类设备与触摸一体机的无线连接。对于大部分教师来讲，连接Wi-Fi

是基本操作，没有什么难度，但是要求他们去安装相关的投屏软件，再进行内容投屏，则操作烦琐、难度增大，难免降低他们的使用兴趣。因此，智慧教室需要兼容支持Mira-

cast、AirPlay等各类传输协议，无须在客户端安装任何投屏软件，就能实现各类移动终端流畅投屏显示，简化操作。

资源云共享  现有的智慧教室基本都能实现音视频采集，教师微课录制，课程资源、素材的存储功能，但是海量的教学资源如何能对师生进行全方位、跨越时空限制的展示，还需要系统平台的优化处理。要保证资源的云端共享，需要开发有效的智慧教室云端管理系统，利用系统的制作、转换和管理功能，形成优质的颗粒化教学资源。平台可以为学生提供文献资源、课件、素材在线浏览或下载服务，为教师提供在线制作、编辑、发布课件和录制微课视频等服务。同时提供视频资源点播服务，帮助学生进行课外深度学习，提升专项技能、查漏补缺。数字化学习资源最大的特点就是共享性，平台应结合智慧教室的大数据分析功能，根据学生的课堂表现、作业反馈、过程评价，向学生推送相关的适配资源，让学生在海量的资源中方便地获取所需要的教学资源。

4 結语

智慧教学的落脚点在课堂，构建网络化、智能化、泛在化的智慧学习环境，精准掌握学情及个体差异，进行个性化教学，重构课堂内外交流互动模式，打破传统教育填鸭式的单一教学模式，能很大程度上提高课堂教学效率以及整体教学质量。高等学校智慧教室的构建应以学校自身的软硬件条件为基础，结合教育教学的课堂改革实际目标、投入产出的性价比、智能设备使用难易程度、智慧教学环境的适用范畴等多种因素进行综合考虑，选择与新兴技术发展潮流相吻合的、成熟的产品，避免各类硬件、技术的简单堆砌[8]。打造易用、适教的智慧教室，是高等学校在智慧教学发展中需要关注的新课题。

参考文献

[1]张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望[J].开放教育研究，2014（2）：81-91.

[2]黄荣怀，胡永斌，杨俊峰.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012（2）：22-27.

[3]教育信息化2.0行动计划[EB/OL].[2018-04-13].http：//

www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_

334188.html.

[4]张琦.打造智能教室尝试未来课堂：信息技术应用于教学的实践探索[J].现代基础教育研究，2015（1）：184-188.

[5]夏圣，邵启祥，许化溪.刍议科学文献在免疫学多媒体理论教学中的应用[J].中国免疫学杂志，2011（10）：945-946，954.

[6]李艳，姚佳佳.高等教育技术应用的热点与趋势：《地平线报告》（2018高教版）及十年回顾[J].开放教育研究，

2018（6）：12-28.

[7]戴礼荣，张仕良，黄智颖.基于深度学习的语音识别技术现状与展望[J].数据采集与处理，2017（2）：221-231

[8]胡卫星，田建林.智能教室系统的构建与应用模式研究[J].中国电化教育，2011（9）：127-132.