高校智慧教學環境建設與應用面臨的問題及對策

王利巧 楊鵬

摘要：在人工智能、大數據、移動互聯等技術的支持下，以智慧教室為代表的智慧教學環境成為智慧教育的核心組成部分。本文首先闡述了智慧教學環境的內涵，該部分從三個層次對智慧教學環境內涵展開闡述，然后以H大學為例介紹了高校智慧教學環境的建設實踐與應用成效，分析了高校在智慧教學環境的建設和應用過程中存在的普遍性問題，最后基于存在的問題提出建設性的建議，以期為高校后期建設智慧教室和提升智慧教學環境的應用效果提供理論參考。

關鍵詞：高等學校;智慧教室;建設應用

中圖分類號：G434? 文獻標識碼：A? 論文編號：1674-2117（2022）14-0106-04

引言

隨著物聯網、大數據、人工智能、云計算等新一代信息技術的快速發展和廣泛應用，智慧教育的浪潮正全面展開，智慧教育環境也應運而生。為了落實國家教育戰略，國內各高校紛紛建設了不同功能、形式多樣的以智慧教室為代表的智慧教學環境，在建設實踐中也取得了一定的成效，但由于高校教師教育理念的轉變、教學模式的轉型較慢，在智慧教學環境建設、應用方面還存在模糊認識，在管理運維方面還處在探索階段，因此有必要對高校智慧教學環境的建設與應用現狀進行研究與梳理，以使高校智慧教學環境的建設、應用與管理日益規范化。[1]

● 智慧教學環境內涵

關于智慧教學環境概念的界定，國內的研究文獻中目前尚沒有一個統一的論述。在相關領域文獻研究中，常用智慧教室、未來教室、智能教室等詞語描述智慧教學環境，北京師范大學的黃榮懷教授等學者認為智慧教室是一種教學內容的優化呈現、學習資源的便利獲取、課堂教學的深度互動、智慧的情景感知與檢測、教室環境管理的智能化。[2]筆者將智慧教學環境定義為是一個運用空間設計學、人體工程學、教育學、心理學等多學科知識打造的集開放、互動、友好、智能于一體的智慧化新型教學空間。智慧教學環境可分為三個層次來理解：第一層次是智慧教學的環境。智慧教學的環境基本特征為開放性、互動性、合作性、多樣性。智慧教學的環境是對常規智慧教學的基本支持，因此也被視為基礎型智慧教學環境。第二層次是智能的教學環境。[3]智能的教學環境基本特征為具備智能的教學系統、智能的互動系統、智能的管控系統、智能的數據分析系統以及智能的資源推送系統。國家標準《智慧校園總體框架》也給予了智能的教學環境定義，該定義表明：智能的教學環境是集智能化感知、智能化控制、智能化互動、智能化數據分析、智能化視窗功能于一體的智能的教學環境。該教學環境支持教學、科研活動的實體物理空間環境和虛擬空間環境，因此也被視為增強型智慧教學環境。第三個層次是虛實結合的智慧教學環境。該智慧教學環境的特征為基于5G網絡支持，利用5G通信技術對智慧教學空間進行拓展，打破教室教育邊界。

高校智慧教學環境建設與應用成效案例

在當前高校課堂教育改革的浪潮下，智慧教室的建設如火如荼，成功建設案例越來越多。下面，筆者以H大學為例詳細介紹智慧教學環境的建設實踐與應用成效。

1.H大學智慧教學環境建設案例

H大學于2016年構建了智慧化教學支撐環境，2017年開始投入使用。該教學支撐環境分為三個層次進行構建：第一層次是智慧化錄播環境的建設。智慧化錄播環境包括多功能全景演播室和廣播級錄播教室以及集控觀摩室。多功能全景演播室由藍箱區、實景區、訪談區三個區域組成，藍箱區采用虛擬演播室技術，運用計算機3D技術、視頻合成技術、摳像技術等，可以使最終合成的圖像達到專業級影像制作效果;實景區配備有實景大屏、播報臺等，主要用于實景教學或新聞播報類節目的錄制;訪談區配備有訪談桌椅及可觸控大屏，主要用于對話式教學或訪談類節目的錄制，多功能全景演播室的不同區域方便于不同教學形式及節目的錄制。廣播級錄播教室通過采用先進的流媒體及自動化控制技術，實時記錄教師教學講解視頻、音頻、手寫板書、授課計算機的VGA屏幕畫面、多媒體課件、學生問答視頻等信息，生成標準文件，同步可實現在校園網或互聯網上的視頻直播，成為可實時直播、點播的學習資源，真實再現課堂教學的全過程。集控觀摩室配備錄播集成控制系統、存儲系統、顯示大屏等，能夠實現對多間教室進行定時自動錄制，在系統服務器端統一實現課件的錄制等相關操作，并實時生成視頻。主要實現錄播資源的存儲轉發、課程的遠程觀摩、視頻的后期制作等。第二層次是智慧化教學平臺，學校通過建設網絡教學綜合平臺、數字化教學資源中心、在線開放課程平臺、學習通移動端APP以及“我i科大”智慧校園平臺為各類課程、各類資源以及各類教學模式改革提供基本的網絡學習環境。第三層次是智慧化教學環境，分別為教學實訓教室、分組互動教室、多功能學習教室、研究探討教室。這四類教室由可自由組合移動的活動桌椅、觸控一體機、學生用一體機、投影儀、可移動白板等組成，通過變換桌椅的不同組合形式，可以開展分組、合作、共享、討論及探究式教學，支持MOOC、SPOC、翻轉課堂、混合教學以及教師實訓等多種教學形式的實施及錄制。[4]

2.H大學智慧教學環境應用成效

H大學智慧化錄播環境的建設為本校制作優質的校本資源提供平臺。自2017年以來，學校教師不僅在智慧教學環境下開展常規上課的課時數已達8000多個，同時，也積極錄制校本課程資源。然而筆者通過觀摩本校部分教師使用智慧教室上課的錄制視頻，了解到大部分教師使用智慧教室進行常規教學的課堂效果并不太理想，仍存在諸多問題如：課堂教學模式大多依然是以教師講授為主的課堂;項目式教學模式的應用只關注課中，而忽略課前學情分析和課后對項目實施的監督與評價;教學互動行為深度不夠，信息技術應用與教學的整合應用層次較淺;討論課上小組成員分工不明確等。

高校智慧教學環境建設及應用存在的問題

1.建設需求不明確

智慧教室的使用對象是學校的教師和學生，但很多高校在建設智慧教室之前，未對本校師生進行使用需求調研，出現建設者和使用者的想法脫節，對智慧教學環境的建設只關注教室怎么“建”，而忽略師生“用”的需求，直接影響師生使用的體驗感。

2.智慧化程度不足

當前，很多高校的智慧教室建設都比較重視在物理環境和智能管控方面智能化建設，偏向智能家居環境的概念[5]，而忽略數據智能分析平臺的搭建。數據分析平臺是智慧教室最重要的核心智慧教學系統，數據智能數據分析系統能夠根據學習者的學習大數據記錄、分析不同學生的學習特征，為后續的教學設計和個性化教學以及資源推送提供參考和依據。

3.缺乏運維管理數據分析

高校智慧教室設備的運維管理模式不規范，設備更新缺乏前瞻性，對智慧教室設備的維護主要靠人工巡檢，或者教師報修，運維模式被動，效率低，影響教師的使用。[6]

4.智慧教學模式設計技能偏弱

高校教師普遍存在重科研輕教研現象，課堂教學設計過于簡單，教學方法單一，對信息技術的應用仍然停留在淺層次水平，而且普遍存在對課堂教學過程中產生的教育數據缺乏分析應用現象。

5.輕視對教學數據的深層次應用

國內高校對智慧教學環境的建設過于關注新型技術在物理空間建設的應用，輕視對學習者學習過程的記錄與數據分析，智慧教學環境下的課堂教學產生的大量有價值的數據沒有被利用[7]，自動錄制的教學視頻大多被閑置，很少用于教學分析，忽略了將智慧教室環境下常規教學的錄像數據轉變為智慧教育數據。

6.教學互動行為深度不足

智慧教室是可以實現課堂高效互動的智慧教學環境，智慧教學環境中的課堂互動應該更加多元化，大部分高校智慧教室課堂互動行為主要表現在教師講授、資源呈現、小組討論等方面，教學互動形式較單一，師生互動設計只體現在課堂環節，學生課堂學習積極性、互動參與度比較低，有效互動較少。

高校智慧教學環境建設與應用建議

智慧教學環境建設的核心是為了“用”，而且“用好”，“融合”的核心是用技術去創新教學，引領課堂教學革命。[8]如何讓學校中已建好的智慧教學環境在教育實踐中發揮出“智慧”的力量，功能不被閑置或誤用，這是智慧教育時代迫切需要解決的問題。

1.搭建數據采集與分析系統

智慧教室與普通多媒體教室的重要區別在于，教師可以應用智慧教室的數據智能分析系統提供的教學大數據進行學情分析和學習診斷[9]，實現對每一位學生的學情進行客觀的精準分析與判斷，為教師教學決策提供科學依據。因此，高校在建設智慧教學環境時務必考慮到智能大數據分析平臺。[10]

2.建設以師生需求為導向的智慧教學環境

高校在建設智慧教學環境時常出現使用者與建設者交流斷層現象，智慧教學建設者或管理者不了解使用者的真正需求[11]，導致建成的智慧教學環境師生體驗度低，影響使用積極性。因此，高校在建設智慧教學環境之前，務必要對師生進行充分調研，分析師生對智慧教學環境的真正需求，并以此為導向，結合本校實際情況，進行多次論證建設智慧教學環境。例如，針對高校學科多、專業多，每個學科各有特色，不同學科的教學方法也都不一樣等情況，可以建設學科型、創客型、虛實混合型等多種類型的智慧教室，以滿足不同學科、不同專業、不同課型需求的智慧教室。

3.持續組織任課教師智慧教室使用方法培訓

雖然很多學校都會定期或不定期組織智慧教室使用方法培訓，但培訓形式常是理論培訓，效果不佳，導致教師操作時依然不熟練，同時，學校每年都會有不少新進教師，他們對智慧教學環境也許更陌生。基于此，學校可從兩方面加強對教師的培訓：在培訓內容方面，對智慧教室的概念、特征、功能、優勢等進行全面介紹，從理論上讓教師對智慧教室有全面的認識。[12]在培訓形式方面，不但要有理論講解，還要有實操，用“做中學”的形式培訓[13]，為教師提供實際操作的機會，讓教師熟練智慧教室各種功能的操作。

4.加強智慧教室環境下教學設計的研訓

針對加強智慧教室環境下高校教師教學方法技能研訓，建議從以下三方面考慮：①研訓形式。學校定期組織任課教師參加智慧教育相關講座，或者邀請校內教學名師定期組織智慧教學環境下教學設計經驗交流，又或者以網課形式開展個性化學習。②研訓內容。可以是現代大學的教學理念，也可以是互聯網時代大學的教學方法，還可以是教師在智慧教學環境下的教學地位和作用。③研訓方法。學科專業不同，教學方法也不一樣，因此，應根據教師的不同需求進行選擇性的培訓。

5.深化對教學數據科學分析與評價的理念

“靠數據說話”是智慧教室環境下課堂教學的重要指導思想，教學決策數據化是智慧教室環境下課堂教學重要的特征之一，教師對課堂教學數據采集分析應貫穿課前、課中、課后全過程，進行及時學習診斷與科學評價，充分利用智慧教室智能錄播的教學視頻數據資源挖掘分析，指導教師后續的教學決策，為學校教學質量評估提供更準確的科學數據分析結果。

參考文獻：

[1]孫進康，張學平，趙劍.智慧教室建設與應用思考[J].大學教育，2019（04）：25-27.

[2]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念與特征[J].開放教育研究，2012，18（02）：22-27.

[3][10]張晶主編.智慧教學環境能力點深度解析[M].長春：東北師范大學出版社，2021.

[4]王利巧，李姍姍.智慧學習環境的建設與應用研究——以河南科技大學“智慧教學環境”為例[J].中國信息技術教育，2019（07）：110-111.

[5]李霞，徐宙.智慧教室建設面臨的問題及其對策[J].教學與管理（中學版），2012（34）：18-20.

[6]魏林，華康民.基于數據分析的高校數字化教室運維管控模式應用研究[J].中國教育信息化，2021（23）：68-71.

[7]李雪嬌，沈鍵，朱斌峰.學習分析技術在智慧教室中的應用探索[J].教學研究，2021（04）：24-30.

[8]劉三女牙，黃濤，張慧芳，等.智慧教學環境下的教學模式與方法[J].武漢：華中師范大學出版社，2017，8.

[9]孫進康，張學平，趙劍.智慧教室建設與應用思考[J].大學教育，2019（04）：25-27.

[11]陳周閱.智慧教室建設問題與建議思考[J].教育教學論壇，2021（03）：286-287.

[12]毛齊明，蔣立兵，侯敬奇.高校教師應用智慧教室的有效性調查研究——以H大學為例[J]現代教育技術，2018（10）：49-55.

[13]蔣立兵，毛齊明，萬真，等.智慧教室促進高校課堂教學變革的績效研究——基于課堂教學行為的分析[J].中國電化教育，2018（06）：52-58.

基金項目：“高校教師對智慧教室的使用有效性調查研究——以河南科技大學為例”（項目編號：2021BK106）。