“互聯網+教育” 下智慧教學環境的建設探究

張小吉 王心輝

摘? 要：隨著現代信息技術的發展，智慧校園、智慧教育、智慧學習成為教育研究的熱點話題，而智慧教學環境是高校教育教學改革的關鍵。為促進教與學的創新發展，打造智能、多樣、開放的智慧教學環境成為當務之急。文章梳理了教學環境的發展，深層剖析了智慧教學環境的概念，分析了智慧教學環境的建設現狀，提出了智慧環境的建設原則、建設目標以及建設框架的建設策略，提出了虛擬與現實相結合、自適應教學與教學管理系統的無縫對接、日益智能化的智慧教學環境，以期為后續智慧教學環境的研究和建設提供借鑒。

關鍵詞：互聯網+教育;智慧教育;智慧教學環境

中圖分類號：TP399? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）16-0034-04

《教育信息化2.0行動計劃》提出了“智慧教育創新發展行動”，指出要開展以學習者為中心的智能化教學支持環境建設與應用[1]。在智慧教育背景下，高校如何以教育教學改革理念為導向，推進智能技術與教學融合創新，結合校本特色構建新型智能化教學環境，推動人才培養模式、教學方法的改革，成為高校技術工作者關注的熱點[2]。引入智慧教育理念，讓師生在智慧教學環境中，利用優質教學資源進行教與學活動，促進教師教學水平提升和學生素養的提高。教室是實施教學活動的主陣地，教學環境及教學輔助工具、軟件直接影響教師教學設計、教學組織、教學實施、評價反饋和學生學習效果。在“智慧教育”新形態下，智慧教室的建設有力促進教學環境舒適化、人性化，促進教學活動多樣化、智能化，促進師生互動便捷化、有效化。

一、教學環境的發展

教學信息化是高校信息化建設工作的落腳點，也是學校信息化建設的核心任務[3]。教學環境的變化與社會發展、教育信息化進程息息相關，隨著新的教育理念、教學方式不斷應用到教學中，對教師的“教”、學生的“學”，以及教育管理服務影響深遠。

（一）教學空間環境的改變

從早期的黑板、粉筆、講臺、桌椅簡單布置為一個傳統、簡單、封閉的教學環境，教師扮演“廣播”，學生被動接受教師的聲音、肢體比畫動作信息;到后來教室里搭載電子白板、投影儀等多媒體設備，教學過程中呈現聲音、圖片、視頻等多媒體信息;再到現在智慧教室、智慧實訓室、智慧場館等逐步應用，配置智慧黑板、智能的電子白板、智能教學互動平臺、智能教學實時監測、智能音響監控等，利用海量優質的教學資源、建立了一個開放、互動、多樣、智能的新型教學環境。

（二）教學活動的改變

大數據、人工智能等新技術與教育深度融合，對教學產生了深刻的變革。從圍繞以教師為中心到以學生為中心，從單一講授到啟發式、探究式、參與式、體驗式教學方法運用，教師從傳道授業解惑者，變成一個引導者、合作者、促進者，教學的內容豐富多彩，教學的方式靈活多變，引導學生知善明理，培養高尚的道德情操，提高團隊協作和職業能力。

課堂學習不再是學生學習的主陣地，借助移動網絡、移動設備，學生隨時隨地都能開始學習，社會提倡的在線學習、泛在學習、實時學習、終身學習成為常態。學生對新鮮事物興趣濃厚，會更多地提出“為什么是這樣”“事物之間關系是什么”等問題，學習知識內容互有關聯、循序漸進，更加注重學習導向性。

（三）社會關注的變化

教育主管部門高度重視教育事業，投入大量資金支持學校辦學，以項目建設為抓手，以深化教學改革、加強教師隊伍、為校企合作為重點，大力改善學校基礎設施，提升辦學質量，極大地改善了教育教學環境，告別了危舊房時代，建起了嶄新明亮的教室，配齊配強教師隊伍，拓展校企合作、產教融合的廣度和深度，每個項目都有信息化建設，建設多媒體教室、錄播教室、智慧教室、創客空間、雙創中心。

二、智慧教學環境建設現狀

為促進教學改革與信息技術的高度融合，智慧教室具有起點低、需求廣、見效快、易建設等特點，成為大多數院校推進教育信息化立項規劃及當前建設的一項主要內容，智慧校園設計包括基礎設施、教學、環境、管理、服務等建設內容，結合實際需求對建設內容進行重點設計規劃。西安交通大學構建了包括基礎設施、基礎網絡、網絡感知、學習資源重復利用平臺、電子考勤、教務督導、IP語音對講和電子班牌的智慧教室[4]。上海交通大學構建了功能涵蓋智能控制、無線投屏、答題分享、遠程交互、記憶白板、云錄播、在線督導、考勤系統的智慧教室[5]。華中師范大學智慧教室由智能化教學設施、多樣化空間環境、物聯網環境管理、云端一體化教學平臺、資源生成系統、學習行為采集分析系統、交互空間建設等組成[6]。四川大學以課堂教學改革為導向構建智慧教學環境，包括多類型互動教室、環境智能控制系統、教學互動系統、環境信息服務及公共空間建設[7]。以智慧教室為代表的智慧教學環境建設，看似形勢緊迫、任務簡單，卻也是提高教學環境最直接、最有效的方式，在建設中存在的問題也值得反思，主要表現在以下幾個方面：

1. 智慧教室建設刻不容緩。教育信息化發展、“三教”改革、提倡終身學習理念促進了智慧教育、智慧學習、智慧環境等發展，建設智慧教室成為學校打造智慧教育環境、智慧學習環境的重要手段，也是運用先進教學方法、改變教學方式以實施信息化教學重要途徑。

2. 智慧教室建設沒有做到與智慧校園統籌規劃、同步建設。整體上看，智慧教室的建設先于智慧校園建設，很多院校把智慧教室的建設作為一個獨立的項目，沒有把智慧教室放到打造智慧校園、智慧教學環境建設內容層面統籌規劃、整體建設。單獨從智慧教室建設所需基礎網絡條件滿足與否進行建設，很少考慮教學資源、數據中心、安全維護等因素，將會給教學數據融合管理、平臺兼容性等帶來麻煩。

3. 智慧教室功能發揮不明顯。一是建設層次低。學校由于是從投資少、易操作、能駕馭的角度設計智慧教室，建設的大多是多媒體教室的加強版或是智慧教室的試用版，只能滿足低層次的智慧教學。教學環境的搭建滿足不了智慧教學環境的要求，在進行師生互動、生生互動環節時，通常是圍桌討論、問答咨詢的形式，互動平臺搭建得不完備，教學資源缺乏，教學有效數據難以采集分析，教學活動反饋、決策智能程度有限，與智慧教育要求還有差距。二是師生信息素養有待提高。智慧教學環境對師生信息素養要求較高，智慧教學環境搭建完成后，當師生置身于其中，需要感知智慧信息要素、熟悉智慧環境設施、運用智慧環境，與教學實訓有力結合，作為發揮智慧教學環境的主導者，師生共同發力才能豐富教學活動，提高教學質量。

三、智慧教學環境的建構

（一）智慧教學環境的內涵

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》智慧教學環境（smart instructional environment）是集智能化感知、智能化控制、智能化管理、智能化互動反饋、智能化數據分析、智能化視窗等功能于一體的用以支持教學、科研活動的現實空間環境或虛擬空間環境[8]。智慧教學環境是以教育教學改革理念為指導，以充分支持智慧教學和激勵教與學雙向創新為根本目的，綜合運用教育學、心理學、空間設計學、人體工程學等多學科知識打造的開放、友好、互動、多樣、智能的新型教學環境。

（二）智慧教學環境的類型

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》標準文件將智慧教學環境分為基礎型、拓展型、高級型3類[8]，并明確了建設的方向與原則，學校按照所需遞級建設具備常規教學活動、遠程教學、虛擬現實與增強現實和分析決策的功能智慧教學環境。

（三）智慧教學環境的建設原則

以需求為第一出發點，建設的核心就是提供全方位、方便快捷的服務。

1. 統籌規劃，高起點建設，處理好縱向與橫向的關系。參照智慧校園建設相關規劃、標準和要求，制定建設規劃。統一規劃智慧教學環境基礎設施層、支撐平臺層、應用平臺層、應用終端四個層面與智慧校園總體架構建設。智慧教學環境位于應用平臺層，在建設過程中，還需考慮智慧教學資源、智慧校園管理、智慧校園服務的擴展性和兼容性。采用的各類軟硬件設備應具備先進性、實用性、經濟性、可擴展等特點。

2. 立足實際，確定好當前重點任務與未來持續發展目標。因地域、學校發展不同，各校應按照教學需要科學合理確定當前智慧教學環境類型實施建設，在滿足基礎需求的同時突出重點任務，解決實際問題，服務教學、服務師生。隨著未來教學需求的變化和技術的不斷發展，做到產品能更新換代，各項功能服務能擴展，各類平臺可以兼容對接。智慧教學環境所使用的系統具有可擴展性并適度超前。由于計算機技術發展十分迅速，應用需求的多樣化和提供服務的智能化，對計算機系統資源（包括速度、容量、網絡）及各類智慧管理系統的要求會更高。為達到信息安全的要求，建設時各部分應保證物理層面安全、網絡層面安全、數據的安全。

（四）智慧教學環境的建設目標

1. 建設智能化的教學環境。以大數據、云計算、物聯網、人工智能等前沿技術為支撐，以數字平臺（管理中心、服務中心、應用中心）為保障，利用信息化服務，打造“一課一空間、班班有特點、人人有特色”的校園教學環境。通過智慧教學模型、智慧教室、智慧教學系統實現新型教學理念，師生認知一致的智慧教學環境。

2. 建立高效的管理體系。聚焦智慧教學的實際需求，通過引入數字化、智能化、智慧化應用提升管理和教學效率，實現以人為本的體驗式管理和教學服務。建設校園數字孿生體系，在智慧教學、智慧管理、智慧服務等系統建設時，應建立統一的數據信息標準，建立統一數據認證平臺和綜合運營管理平臺，實現虛擬環境一致性和多樣性，為智慧教學提供便捷的智慧場景，實現基礎運營一張圖、教育資源一張圖、師生畫像一張圖。

3. 建設創新型教學空間。以打造高水平、骨干、示范學校為目標，以打造高水平優質專業、省級實訓室為抓手，建設一批名師工作室、技藝技能傳承創新工作室、民間藝人工作室、非物質文化遺產傳承人工作室、創客中心、創新創業中心、產業園、產業基地等，為培養具備創新創業能力、具備跨越自身專業藩籬的高端創新創業人才提供教學空間。

（五）建設框架

智慧教學環境的建設分為智慧教學基礎設施、智慧教學環境、智慧教學活動三個方面，其框架如表1所示。

1. 智慧教學環境基礎設施建設。調研學生、教師對教育教學環境需求，掌握建設各類教學空間教學環境的基礎，明確學校校園網絡建設情況、無線網絡覆蓋情況、網絡設備功能層次，思考實現智慧化教學環境基礎設施建設存在問題及建設目標。例如基于開放式、智能化、互動性、集中控制的智慧教室具有智慧黑板、操作臺、中央控制系統、物聯設備等，搭建自主學習平臺，配備教學資源庫供學生自主學習，并可實時反饋數據。

2. 智慧教學環境。做到智慧教室、智慧實訓室等環境氛圍的智慧化，做好智慧黑板、智慧機器人、智慧手機等媒體應用的智慧化，做好云計算、大數據、物聯網、人工智能、機器人等技術的智慧化，做好課程、課堂等資源的智慧化，做好教學、學習、研究等方法的智慧化。新型的教學環境和虛擬的教學環境，讓學生對知識和生產之間聯系的認識廣泛而深刻，互相接觸、互相交往、互相啟發、互相討論、互相幫助，從而更好地開發學生的潛能，促進學生的個性化發展。針對實訓空間資源、技能實訓教學資源、實訓儀器設備等資源與設備設施，采用現代化的手段加以科學管理和有效重組，以數據采集、分析、利用為手段，打通實訓中心從建筑設計、功能規劃、一體化智能管理到實訓教學、實訓考核、校企合作的全生命周期的信息化管理過程。

3. 智慧教學活動。小組討論、協作學習、泛在學習等新型場景學習，課前、課堂、課后教學過程中師生互動，教學質量可管理、監測及評價。例如在協作式教學中，學生以小組形式進行學習或訓練，小組之間文字共享、語音互通、學生互評，教師可加入各小組中，對學生答疑解惑、指導點評，做到系統測試、智慧反饋，協作完成任務。

四、智慧教學環境的建設對策

（一）建設一個虛擬環境與實體環境融合的智慧環境

學習場地（教室、實訓室、圖書館、智慧場館等）、學習形式（課堂學習、網絡學習、體驗學習、社區學習等）的變化和發展，虛實交融的學習環境將是校園的常態，是一種虛實結合的復合體。虛擬教學環境是真實教學環境的補充和豐富，共同組成一個多樣化、智能的體驗環境。

（二）建設一個自適應教學與教學管理系統的無縫對接的智慧環境

生活和學習中出現的大量信息和數據，比如校園社交數據、檢索數據、評價反饋數據、信息瀏覽數據等能集中反映學生真實的價值觀和興趣點。這些基于過程的數據將作為教學的重要依據，并最終成為基于對學生學習興趣和學習能力的信任而非分數，成為就業基于個人素質、工作態度和實踐經歷的信任而不是文憑。

（三）智慧教學管理系統將不斷進化、日益聰明

大數據能幫助教師更好地了解更“真實”的學生和教育實際，智慧教室是智慧校園的“大腦神經末梢”，應打通各個學科教室教學的應用數據、運營數據。

五、結語

隨著智慧校園建設步伐的不斷加快，大數據、人工智能、物聯網等技術愈發普及，智慧教學系統、智慧管理系統、智慧服務系統應用于學校教學、管理、服務中，教育信息化加速促進深化教育改革、教育評價改革，教學方式、內容發生了很大變化，在開放、互動、智能、多樣的智慧教學環境建設中提供了思路和助推。

參考文獻：

[1] 教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知[J]. 中華人民共和國教育部公報，2018（04）：118-125.

[2] 張凱，楊再明. 智慧教室的構建與應用研究——以中國礦業大學為例[J]. 現代教育技術，2018，28（10）：81-86.

[3] 張其亮，王愛春. 高校教學信息化建設總體框架設計[J]. 中國教育信息化，2020（03）：19-22.

[4] 劉宸，李國棟，張哲，等. 高校智慧教室的構建與研究——以西安交通大學為例[J]. 現代教育技術，2018，28（10）：70-75.

[5] 胡沛然，李遠亮，周毅，等. 人工智能時代高校教育技術中心的功能定位——以上海交通大學教育技術中心為例[J]. 現代教育技術，2018，28（11）：67-72.

[6] 金智勇，張立龍. 智慧教室“三位一體”模型構建及實踐探索——以華中師范大學為例[J]. 現代教育技術，2019，29（04）：75-81.

[7] 崔亞，甘啟宏，王春艷. 高校智慧教學環境的建設和運行機制思考——以四川大學為例[J]. 現代教育技術，2020，30（03）：95-100.

[8] 智慧校園總體框架[S]. 北京：中國標準出版社，2018.