基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室設(shè)計與實現(xiàn)

西藏民族大學(xué)信息工程學(xué)院 黨紅恩 孫海霞 趙爾平

基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室設(shè)計與實現(xiàn)

西藏民族大學(xué)信息工程學(xué)院 黨紅恩 孫海霞 趙爾平

智慧教室是融合了云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)，著重構(gòu)建以互動為核心，極力為師生提供個性化服務(wù)和智能化管理的一種新型教學(xué)模式。基于互聯(lián)網(wǎng)的智慧教室實現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂（多媒體課堂）無法實現(xiàn)的很多功能。本文通過“互聯(lián)網(wǎng)+課堂教學(xué)”、“翻轉(zhuǎn)課堂”、“體驗式教學(xué)”和“智慧推動教學(xué)創(chuàng)新”等模塊提出了智慧教室在功能設(shè)計上的優(yōu)越性，使得智慧教室能更好地為現(xiàn)代教育服務(wù)。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智慧教室；設(shè)計；實現(xiàn)

云計算、物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)時代的到來，給各行各業(yè)帶來了巨大的變化。傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)方式已經(jīng)無法滿足新時期教育工作的需要。“互聯(lián)網(wǎng)+”浪潮下的教學(xué)方式改革促生了智慧教室的出現(xiàn)。

一、智慧教室概述

智慧教室最早是由羅納德·雷西尼奧在1988年提出的Smart-Classroom。受當(dāng)時理論發(fā)展制約和技術(shù)的不成熟，并未引起社會關(guān)注。2008年隨著“智慧地球”概念的提出，英美學(xué)者開始了對智慧教室的研究。受美國政府支持，智慧教室很快在美國取得階段性成果。世界各國因教育理念不同和技術(shù)條件的差異，對智慧教室的設(shè)計和應(yīng)用也不盡相同。英國雷丁大學(xué)更加注重智慧教室中的學(xué)生交互行為；美國亞利桑那州立大學(xué)更加強調(diào)情境感知和小組合作交流學(xué)習(xí)。我國還大多停留在智慧教室設(shè)計理念和教學(xué)模式的創(chuàng)新，缺乏深入研究。

智慧教室是一種新型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，是在物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)推動下的教室信息化建設(shè)新形態(tài)。一套完整的智慧教室包含了錄播管理系統(tǒng)、遠程互動系統(tǒng)、教務(wù)支持系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源系統(tǒng)、環(huán)境感知系統(tǒng)等多個系統(tǒng)。從應(yīng)用層次來看，可以分為基本功能型。如教師上傳課件、供學(xué)生線上線下學(xué)習(xí)；提供考勤系統(tǒng)，提供交互學(xué)習(xí)功能等。還有就是擴展功能型。如座椅可以感知學(xué)生的身體狀態(tài)而及時自動調(diào)整；傳感器可以感知學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)和情感變化，進而給教師發(fā)出信號，方便老師及時了解上課效果。

智慧教室，是教學(xué)技術(shù)應(yīng)用到教育理念的變革，是從技術(shù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋到知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，到實現(xiàn)全面學(xué)習(xí)，提高師生生命質(zhì)量的新形態(tài)。通過技術(shù)支撐與物聯(lián)網(wǎng)下徹底顛覆傳統(tǒng)教室的物理環(huán)境，教與學(xué)模式的轉(zhuǎn)變將成為可能。智慧教室將先進智能技術(shù)融入課堂之中，實現(xiàn)對傳統(tǒng)課堂的改造和革新。

智慧教室中，學(xué)生們可以享受到便捷而人性化的教學(xué)功能，體驗“互動、翻轉(zhuǎn)課堂”的魅力，它足以滿足師生們對創(chuàng)新課堂的全部想象。智慧教室是推進信息技術(shù)與教育教學(xué)融合發(fā)展，利用信息化平臺，通過電腦終端，實現(xiàn)教師與學(xué)生在課堂上更好的互動交流，進一步提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教育信息化水平。

二、基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室設(shè)計與實現(xiàn)

（一）形成“互聯(lián)網(wǎng)+課堂教學(xué)”的課堂教學(xué)特色

互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)，是互聯(lián)網(wǎng)時代教育教學(xué)創(chuàng)新模式的必然選擇，是現(xiàn)代教育面臨的挑戰(zhàn)與戰(zhàn)略選擇，更是智慧教室在新生態(tài)環(huán)境下的角色與使命。大數(shù)據(jù)時代，如何正確和全面的應(yīng)用好互聯(lián)網(wǎng)空間轉(zhuǎn)變?yōu)橹腔劢淌医虒W(xué)方式是發(fā)掘和發(fā)展的方向。如何充分發(fā)揮移動終端（IPAD、手機）在現(xiàn)代教育過程中的作用，是每個教育者必須要思考的新問題。

大學(xué)時代，由于大學(xué)生的身心趨近成熟，需要的知識儲備更加豐富，加之先進的物聯(lián)網(wǎng)感知系統(tǒng)，應(yīng)該是沒有問題的。面對中小學(xué)教學(xué)，由于孩子的視力、身體等各方面發(fā)育還不成熟，管理者和指導(dǎo)老師還是要適度開展。“連接就是學(xué)習(xí)”的學(xué)習(xí)模式，給學(xué)生們提供了更加豐富的想象力和活躍的課堂氛圍，老師和同學(xué)們一起感受情境教學(xué)帶來的巨大魅力，全新的學(xué)習(xí)體驗讓師生都收益匪淺。

（二）翻轉(zhuǎn)課堂激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力

傳統(tǒng)的教學(xué)還是強調(diào)老師“講”和學(xué)生“聽”的能力。而智慧教室則把學(xué)習(xí)的重心交給學(xué)生，更加強調(diào)交互和協(xié)作學(xué)習(xí)。在智慧教室模式中，老師可以多方位地講演授課，與同學(xué)們進行更多互動和眼神交流。老師講演結(jié)束后，同學(xué)們輕松轉(zhuǎn)動課桌和椅子，就形成了小組討論的模式。智慧教室配備多塊玻璃黑板和小白板，供小組學(xué)生推算演繹、交流探討，并隨時記錄交流學(xué)習(xí)過程中的收獲和體會。老師最后開通智慧課堂的互動系統(tǒng)，對每一小組的討論結(jié)果進行分析，并同參考答案進行比對，使學(xué)生們體會到了交流學(xué)習(xí)的魅力，認識到了同學(xué)們各自知識的差異。智慧教室還能對教學(xué)效果進行監(jiān)測，形成直觀的學(xué)習(xí)效果數(shù)據(jù)報表。。

（三）游戲化、體驗式提升學(xué)習(xí)效果

游戲化教學(xué)和體驗式教學(xué)，給學(xué)生帶來了巨大的學(xué)習(xí)興趣。使得學(xué)生由原來的被動學(xué)習(xí)改為主動學(xué)習(xí)，由原來的過程式記憶學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)現(xiàn)型學(xué)習(xí)；由原來的機械式學(xué)習(xí)變?yōu)榛邮健Ⅲw驗式學(xué)習(xí)。不同的知識點被貫穿在不同的游戲環(huán)節(jié)中，學(xué)生在輕松愉悅過程中的完成了教學(xué)任務(wù)。而這種學(xué)習(xí)效果是以前的填鴨式教學(xué)無法比擬的。

老師精心設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容，在情境學(xué)習(xí)過程中完成，讓同學(xué)們感受到了知識的魅力。課后如果還有問題，同學(xué)們還可以觀看老師放在共享空間中的微課視頻，甚至是上課過程中視頻錄像。

（四）以智慧推動課堂教學(xué)創(chuàng)新

智慧教室里，老師利用電子白板演示課件，學(xué)生用答題設(shè)備對問題做出自己的選擇。整節(jié)課上，每個學(xué)生操作的每個步驟都會被系統(tǒng)記錄下來，后臺可以進行精確分析，為每個學(xué)生生成一份教學(xué)效果診斷書。課前、課上、課后三位一體，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性、主動性。智能傳感器還能采集到每位學(xué)生的心率、大腦活動頻率等身體特征，進而分析出同學(xué)們的學(xué)習(xí)狀態(tài)、疲勞程度和情感變化，結(jié)合腦科學(xué)、人體工程學(xué)等因素，客觀的評價出教學(xué)效果。智能設(shè)備能夠隨時調(diào)控室內(nèi)各類裝置，空調(diào)、燈光、多媒體等，打造一個明亮、舒適、應(yīng)用便捷的上課環(huán)境。智慧教室能調(diào)動孩子的自主學(xué)習(xí)積極性，IPAD課堂讓學(xué)習(xí)變得不再那么枯燥，學(xué)生很喜歡這種課堂形式，每周都在盼望著這堂課，提高了學(xué)習(xí)效率，認為智慧教室時尚又實用。

三、小結(jié)

智慧教室作為一種新型的教育教學(xué)模式，必將引領(lǐng)未來教育的趨勢。智慧教室為學(xué)生們服務(wù)，為學(xué)習(xí)交流而存在，是為每一位學(xué)生能獲得更好的成才成長環(huán)境而不斷努力付出的結(jié)果。智慧教室作為現(xiàn)代創(chuàng)新教學(xué)的陣地，其設(shè)計要在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，始終秉持服務(wù)教學(xué)、應(yīng)用為主的基本理念，致力于改變教和學(xué)的方法，不斷拓展學(xué)生的思維能力，進一步提升教學(xué)效果。高等教育只有將智慧教室、情景實訓(xùn)室、企業(yè)實習(xí)基地融于學(xué)習(xí)過程，才能在老師踐行“工匠精神”的過程中，不斷培養(yǎng)學(xué)生的“工匠精神”，更好地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。讓基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧教室的設(shè)計與實現(xiàn)為學(xué)生的成長與成才發(fā)揮出更大效能。現(xiàn)階段我國智慧教室建設(shè)主要停留在硬件配置和設(shè)計方面，同時也缺乏明確的評價指標體系，要真正實現(xiàn)“智慧”功能，我們還要花更多的時間研究和實踐。

[1]胡蓉．思維可視化技術(shù)在智慧教室教學(xué)中優(yōu)勢探討[J]．軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)),2016(05)：44-46．

[2]李康康,趙鑫碩,陳琳．我國智慧教室的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]．現(xiàn)代教育技術(shù),2016(07)：25-30．

[3]陳林．智慧教室應(yīng)用與建設(shè)研究[J]．軟件工程,2016,(09)：17-19．

[4]徐春林．一種基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的高校智慧教室設(shè)計[J]．淮海工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,(04)：21-24．

[5]楊秀森．烙印“互聯(lián)網(wǎng)+”,中慶推智能多媒體教室[J]．中國電化教育,2015,(10)：140．

黨紅恩（1978－），男，陜西合陽人，碩士，講師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)、云計算等。