以課堂教學變革為導向的高校智慧教室建設

謝火木 劉傳堯 劉李春

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以課堂教學變革為導向的高校智慧教室建設

謝火木 劉傳堯 劉李春

（廈門大學 現代教育技術與實踐訓練中心，福建廈門 361005）

信息技術的快速發展，為智慧教室建設與課堂教學改革提供了可能與機會。近年來，高校積極對智慧教室開展研究與實踐，并形成了各式各樣的建設案例，同時也存在誤區。廈門大學結合智慧教室建設與應用的經驗，提出從無線網絡環境、交互式電子白板、課堂任意分組、互動教學系統、多終端支持、智能管理、實時應答系統、課堂大數據分析等八個維度實現智慧教室核心功能，通過建設智慧教室，倒逼課堂革命。

智慧教室；課堂革命；教學改革

引言

信息通信技術的迅猛發展使得知識傳播跨越了時空界限，學生獲得知識的渠道發生重大改變，學習方式呈現多元化、個性化的特點。但是，課堂教學仍然以教師的教為主，教學方式沒有變，即以“灌輸”為主，互動性、啟發式、探究性的教學偏少。課堂教學現狀不盡如人意，對高校來說是嚴峻的挑戰。課堂是教育的主戰場。2017年9月8日，陳寶生部長發出“課堂革命”的改革號角[1]。深化人才培養模式改革，提高教育教學質量，培養學生的創新精神和實踐能力，離不開課堂。當課堂教學沒有質量時，一切教育目標和追求都可能成為一句空話。從現實課堂的問題出發，課堂教學改革是高校教育改革的核心。

一 智慧教室建設誤區

教室是課堂教學活動實施的主要場所，傳統教室的教學模式對高校教學改革與教學質量的提高曾起過非常重要的作用。但是，在信息技術與教育教學深度融合的背景下，傳統教學的弊端逐步顯現出來，已無法滿足當代信息化教學的需求。智慧教室是時代發展的產物，為課堂教學改革提供了諸多可能。政府、企業和眾多高校根據自己的理解，對智慧教室開展了有益的探索與研究，并形成了各式各樣的建設案例。就智慧教室表現形式而言，國內外對于智慧教室的認識存在較大差異。如20世紀80、90年代，國外尤其是美國的大多數高校，普遍認為智慧教室主要包括多媒體教室或有交互式白板、虛擬現實等設備的教室。2001年以來，清華大學智慧教室便是依靠智能交互空間技術來增強真實的教學環境[2]，使接受遠程教育的學生能同步參與到教學中，獲得相同的學習體驗。2008年，自IBM公司提出“智慧地球”的概念以來，國內外高校對于智慧教室的建設開始關注課堂如何更好地建立開放式、智慧學習環境。

目前，國內高校建設的智慧教室逐步投入到教學，有的側重于實現課堂的光、聲、溫度等環境智能化管理與教學設備的一鍵式操作，以及智能黑板、課堂錄播、遠程教學等功能；有的側重于實現教室遠程集中控制。雖然這些教室設備先進、功能多樣，從關注教室的信息技術裝備到更多地關注學習環境的情境感知和環境管理等，但是忽視了以人為本的理念，未能實現有效的教學互動，無法滿足課堂教學革命的需求。

二 智慧教室的功能

改變傳統的教室，構建一種新型的學習環境是推動教學方式變革的基礎，智慧教室為此提供了可能。智慧教室并不是一種具體的物理形態，它是相對于傳統和現代教室而言的，隨著現代教育理念和技術進步而不斷發展[3]。智慧教室包括但不僅限于硬件、設備設施、軟件系統、應用技術等方面的建構，也包括教學策略與活動的運用和開展[4]。

智慧教室建設的理念是課堂教學的全面互動，要強調由“以教師為中心”向“以學生為中心”、由“以教為中心”向“以學為中心”轉變，從傳統的面對面教學模式到以在線學習、合作學習與混合式教學等形式為特征的信息化教學模式轉變。合作學習、混合式教學是智慧教育的新趨勢，也是較為有效的模式，讓學生的多樣性以及個體的差異性得以重視，使“以人為本”的教育理念得以實現[5]。

智慧教室通過教學策略的實施與活動的開展，功能上主要強調課堂上師生教學內容的即時呈現，課堂學習資源與教學資源的方便獲取，師生及生生之間的交互過程。如在分組討論教學中，當有學生需要展示討論結果時，教師通過功能模塊把學生終端設備上的討論結果展示在教室的大屏幕上，便于師生展示和快捷獲取信息。

智慧教室建設要將最新的計算機技術、網絡技術以及大數據技術等作為工具和手段滲透到學科中，融入課堂教學，變革傳統教育的知識存儲、傳播和提取方式。通過無線網絡環境、交互式電子白板、課堂任意分組、互動教學系統、多終端支持、智能管理、實時應答系統、課堂大數據分析八個維度，構建智慧教室系統總體框架，實現智慧教室的核心功能，如圖1所示。

圖1 智慧教室系統總體框架圖

1 無線網絡環境

無線網絡環境是智慧教室的基礎。校園無線網絡可以使課堂上的所有無線終端方便地連接，并提供終端之間的全面互聯、互通、互動。在教學過程中，無線互動在教室內部進行，無需借助云端軟件和服務，教室以外的網絡在斷網情況下也能確保正常教學和互動教學系統穩定運行。課堂互動過程還要考慮教室內部數據的交換效率，在拓撲結構上每間教室的WiFi ID相對獨立。

2 交互式電子白板

課堂是教師與學生進行知識傳遞與內化、情感交流以及能力提升的場所，通過交互式電子白板可以更好地展示教學成果。電子白板良好的視覺效果可以增強學生的學習興趣與動機，提高學生在學習活動過程中的參與度，增加課程的交互性與創造性，使教師在教學過程中為學生提供良好的情境支持、學習協作和交流的機會，從而幫助學生更好地完成知識的自我建構。

3 課堂任意分組

課堂分組討論是研究型、討論型教學的基本教學模式，教師可以根據課程自由地設定分組數量，學生按照教師要求選擇加入分組；同時，不同教室學生邏輯上相對獨立，學生進入課堂后可以通過輸入課堂的一個隨機碼或是掃描本課堂的二維碼進入課堂，以防止臨近課堂的學生互相干擾。

4 互動教學系統

連入課堂的所有終端能全方位地進行交互，具體來說，能實現教師端的PC或筆記本電腦的屏幕內容在教師的控制下隨時推送到每一個學生終端；學生在課堂上也可以隨時發起屏幕分享申請，由教師同意確認后將其屏幕內容分享到教室大屏幕，同時根據需要也可以推送到所有學生終端；對于分組教學的模式，學生可自由加入各討論小組，教師可以將組內任意學生終端屏幕內容推送到其它小組學生的終端上，也可選擇任意小組的分享內容分享到大屏幕上。

5 多終端支持

課堂互動過程是通過在教學終端上安裝APP來實現，教學終端可支持Windows、Mac OS、iOS和Android等目前常用操作系統的平板、手機、筆記本電腦等設備。同時，移動終端軟件安裝方便，特別是手機端無需Root即可安裝且為免費下載，所有平臺的APP還支持在教室本地下載安裝。

6 智能管理

相對于普通的多媒體教室，智慧教室配備了一套智能管理系統，在考慮管理便捷的同時，還考慮教師使用的便捷。智能管理主要包括控制教室內部所有設備的電源開關、可即時調整擴聲、話筒音量、對小組所有屏幕的音視頻信號進行自由切換、兼容對接校園一卡通IC卡管理系統，進行教師身份認證、查看教師使用設備情況、與控制中心進行無縫對接實現遠程控制與協助、內置IP電話實現遠程呼叫等。當設備長時間無輸入信號時，中控系統可使其自動轉入待機狀態，還能根據需要對設備進行定時、定期開關電源啟動設備。

7 實時應答系統

課堂教學應答系統是課堂互動過程極為有效的工具，對學生的課堂學習熱情、學生對知識的理解和掌握情況、學生建構新知識后的成就感都會產生積極的影響。作為教學輔助工具，可激發學生學習的積極性和參與性，對教師而言，適時針對不同的專業、不同的學生實施個性化教學。教師在課前準備好問題，在課中即時出題，通過應答系統隨時了解每個學生對知識點的掌握程度，以便教師及時調整教學方法與內容；同時，還可隨時進行教學效果評價。

8 課堂大數據分析

大數據是信息技術的產物，智慧教室不僅為教學提供了一個教與學的平臺，同時還詳細記錄了教與學的行為過程。這些行為過程隱含了大量的教學行為信息，通過數據進行表征。通過案例分析、內容分析、統計歸納等方法深入研究、剖析這些數據，不僅可為教師教學過程提供參考，以及時糾正教學方法，還能為學校的教學管理提供科學的依據。

三 智慧教室案例分析

2016年，廈門大學啟動智慧教室建設項目。在推進智慧教室建設的過程中，廈門大學以更大的移動性、靈活性和智能化，來支持新的教學形式，通過教學設備設施的現代化倒逼教學改革。截止到2017年底已經分3批共建設完成51間智慧教室，并在建設過程中不斷總結經驗，改進不足，充分發揮教師的主導作用，實現學生的主體地位，促進教學模式由教向學轉變?？傮w上，自投入使用以來，智慧教室排課量多，廣受師生歡迎，并獲得了業界的廣泛好評。

在空間布局上，傳統教室原有的講臺被“夷為平地”，創新的教室設計使得交流更加順暢、“平等”，打破了教學溝通的壁壘。一些造型奇特的課桌“全面上線”，安上滾輪，課桌能夠任意移動，不僅符合人體工程學原理，也為師生提供了輕松舒適的學習環境，只要進行簡單的拼接，還可以“變形”成可供討論用的各種形狀，便于在課堂上開展分組教學，支持學生就不同的觀點進行互動，實現小組的團隊學習。

在課堂互動時，平板、手機、筆記本等終端通過WiFi均可實現接入。學習過程與成果能夠便捷地在不同終端之間展示與分享。教師既可以在課前準備好問題，也可以在課中即時出題，通過課堂無線應答系統隨時了解每個學生對知識點的掌握程度，還可以隨時進行教學效果評價。

傳統教室中的多媒體投影機、幕布消失了，變成了智能黑板。教師可以在上面實現編輯、標注等功能，并可實時保存，這讓教師授課、講評不再局限于講臺。在上課過程中，學生可以通過手機、平板的掃一掃功能對教師發起的投票進行表決。

區別于傳統的點名，電子簽到使得點名不再浪費寶貴的課堂時間。教師可以隨時在課堂上生成二維碼，學生掃描即可完成簽到。管理員可遠程控制教室所有設備，教學管理人員、督導組老師可遠程實時查看課堂教學情況。

四 幾點思考

國內對智慧教室的建設缺乏全面實驗[6]。高?；蛳嚓P企業對智慧教室進行探索，但是未形成較為明確統一的建設規范。教室中各種數字化設備日趨豐富、相互獨立，使得教師掌握各種設備的操作、各種設備互聯及功能協調等方面存在困難，增加了教師和現代教育技術工作人員的負擔，不利于設備在教室中靈活便捷地運用[7]。對于智慧教室的功能定位與技術支持，需要系統的設計和清晰的認識，從硬件上倒逼課堂革命，提升教學質量。智慧教室建設最直接的出發點就是轉變教學方式，優化教學效果，創建一個信息技術支持下的新型教室環境。

1 與混合式教學改革相結合

智慧教室是師生之間和學生與學生之間互教互學的場所，有利于培養學生獨立分析、反思、解決問題的能力與創新性思維。因此，高校應開展基于智慧教室的混合式教學改革，立項教學改革研究項目。有針對性地指導教學改革研究立項項目，參加基于智慧教室的混合式教學培訓活動，跟蹤項目實施進展情況，對通過專家審核達到預期目標的項目予以工作量獎勵，以推動教師利用智慧教室，不斷改進教學效果。

2 與在線開放課程建設相結合

為促進智慧教室倒逼課堂教學改革，高校除了思考如何建設智慧教室，還應在在線開放課程上發力，研究制定相關管理、評估與激勵政策，為在線開放課程提供相應的制度保障，實施“所有課程上網工程”，建設在線開放課程，促進智慧教室更好地應用。同時，以智慧教室為載體，組織教師開展在線開放課程的培訓與交流活動，提升教師智慧教室的應用水平。

3 與大數據技術相結合

師生在使用智慧教室的過程中，生成了海量的數據，通過大數據分析技術來分析教師與學生的課堂行為：①可促進教師改進教學；②便于教師對學生的學習行為進行大數據分析，如測試題的完成時間、錯誤率等數據，了解學生個體差異，實現因材施教。同時，學?？梢詫⒋髷祿c日常管理工作結合，通過數據挖掘分析，對教學過程進行監控、評價、督導，為學校管理提供決策。

4 與現有教學管理系統相結合

通過云平臺和服務，自由接入智慧教室中的集中控制系統、互動系統、云存儲系統等，對教學資源與教學過程提供統一的入口，實現資源共享、教學互動。與一卡通IC卡實行統一身份認證，數據同步，實現數據整合，降低建設成本。

[1]陳寶生.努力辦好人民滿意的教育[OL].

[2]谷洪亮,史元春,徐光祐.智能教室支持普適計算的無線網絡方案的問題、挑戰和解決探討[J].小型微型計算機系統,2005,(3):367-370.

[3]宋衛華.未來教室的構建及應用探討[J].中國信息技術教育,2011,(Z2):123-126.

[4]劉李春,王庭觀.智慧教室的系統模型與特征探析[J].中國教育信息化,2017,(21):56-60.

[5]黃榮懷.智慧教育的三重境界:從環境、模式到體制[J].現代遠程教育研究,2014,(6):3-11.

[6]張亞珍,張寶輝,韓云霞.國內外智慧教室研究評論及展望[J].開放教育研究,2014,(1):81-91.

[7]普旭.我國中小學智慧教室建設規范初探[D].武漢:華中師范大學,2013:4-5.

The Construction of University Smart Classroom Guided by Classroom Teaching Reform

XIE Huo-mu LIU Chuan-yao LIU Li-chun

The rapid development of information technology has provided opportunities for the construction of smart classroom and the reform of classroom teaching. In recent years, the sduty and practice of smart classrrom have been actively carried out in colleges and universities, and a variety of construction cases have been formed. However, during the construction process, some misunderstandings also occured. Combining the construction and application experience of smart classroom, Xiamen University proposed that the core functions of smart classroom could be realized from the eight dimensions of wireless network environment, interactive whiteboard, classroom arbitrary grouping, interactive teaching system, multi-terminal support, intelligent management, real-time response system and classroom big data analysis. Finally, it was expected to activate classroom revolution through the construction of smart classrrom.

smart classroom; classroom revolution; teaching reform

G40-057

A

1009—8097（2018）10—0076—05

10.3969/j.issn.1009-8097.2018.10.011

謝火木，五級職員，碩士，研究方向為高校教育管理、教育技術、創新創業教育，郵箱為hmxie@xmu.edu.cn。

2018年4月30日

編輯：小西