互聯網時代智慧教室建設研究與探索

摘 ?要：隨著“云計算、大數據、物聯網、移動計算、虛擬仿真技術、3D打印”等新技術不斷涌現，現代經濟社會各行業加快信息化建設步伐，社會整體信息化程度不斷加深，同時，信息技術對高校教育的革命性影響也日趨明顯，高校自身的信息化水平已經成為衡量高等院校教學和科研綜合實力的重要指標?，F在，高校越來越重視信息化建設工作，學校信息化建設主要包括：信息管理水平、信息服務范圍和服務能力。智慧教室是現代信息技術與高校教育融合的必然產物，其頂層設計是信息技術在高校教育中的應用創新和集成創新。文章探討對于解困目前智慧教室建設的諸多問題、消除多媒體教學面臨的困境、促進學生創新能力的提高，以及變革信息時代教與學的方式具有重要意義。

關鍵詞：互聯網;信息化;智慧教室;研究與建設

中圖分類號：G647 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）18-0055-04

Abstract： With the continuous emergence of new technologies such as "cloud computing， big data， Internet of things， mobile computing， virtual simulation technology， 3D printing" and other new technologies， the pace of informatization construction in various economic and social sectors has been accelerated， and the overall informatization level of society has been deepened. At the same time， the revolutionary impact of information technology on college education is becoming increasingly obvious. The informatization level of colleges and universities has become a measure of colleges and universities At present， colleges and universities pay more and more attention to the information construction， which mainly includes information management level， information service scope and service ability. Smart classroom is the inevitable product of the integration of modern information technology and university education， and its top-level design is the application and integration innovation of information technology in university education. This paper is of great significance to solve the problems in the construction of smart classroom， eliminate the difficulties faced by multimedia teaching， and promote the improvement of students' innovation ability and change the teaching and learning methods in the information age.

Keywords： internet; informatization; smart classroom; research and construction

一、智慧教室發展現狀

20世紀80年代以來，結合信息化技術智慧教室建設發展迅速，智慧教室既是物聯網、云計算等新一代信息技術與現代教室相結合的代名詞，也是現代教室發展模式轉型升級的結果。智慧教室建設不僅可實現教室環境的溫度、濕度、空調、CO2、通風等進行智能控制，同時可對光照度與燈光、投影機的使用與幕布/窗簾/照明等教學環境進行監測，更可基于動態學習數據分析和“云+端”的運用，實現教學環境自動化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化，構建大數據時代的信息化課堂教學模式。由此可見智慧教室的發展，可滿足當前及未來十年內教育發展的進步，推動高校人才培養模式的發展規劃，能夠引領未來高校教學模式、教學方法與教育內容。

基于OBE 理念的《本科專業人才培養方案》施行，教育教學改革正在各大高校如火如荼地進行?；谶@種理念，提倡以預期學習產出為中心，組織、實施和評價教育的全新教學結構模式，強調教育的主動性和參與性，培養學生的綜合能力、解決實際問題能力和創新能力?，F代教育始終堅持以學生為中心、以成果為導向，引導人才培養方案持續改進。智慧教室能推動高?，F行的教學方式，發生了根本的轉變，由課堂“教師中心型”轉向“上下聯動型”，集中授課轉向小班教學。因此，各高校都在努力建設互動式、智能化、開放型、多樣性的智慧教室，以實現教學空間與教育理念、模式和教學方法、教學管理的雙向促進。

二、智慧教室建設目標

智慧教室建設總體目標：基于互聯網技術的現代教育技術和教學平臺管理手段，將多媒體教室升級為集互聯網技術、網絡化教學、智能化教學管理、教學平臺建設等為一體的新型智慧教室。通過智慧教室建設，推動高校智慧教學體系的發展。

（一）主動的學習環境

隨著信息化技術的不斷發展，新型的多媒體教學設備升級必將為師生帶來更加良好的體驗，為教學提供良好的設備支撐。傳統的教學過于注重專業知識的系統性和連貫性，以教師為主體的“一言堂”教學方式依然盛行，“教、學、做”未能充分合一，學生思維被約束，參與欲望沒有被充分激發，主動思維、創造性思維得不到有效訓練，逆向思維就更談不上，而思維的主動性、創造性甚至逆向性，是學生創新創業意識和行為的必備條件。在信息時代，教學需要調整教學重心、轉變教學手段，將完整的授課和實踐過程與教學資源相結合，大力開發在線網絡資源，突出教師的引導者角色，注重學生的個性化培養，提高學生學習的主動性與積極性。因此，智慧教室實現了教學觀念、教學方法的轉變和提升，實現師生教與學的充分互動和同步，實現更主動化的教學環境，解決教學工作中的課堂形式、教學觀念、教學工具的利用的現實需求。

（二）多元的教學模式

1. 多元化授課：從教師角度而言，它不再是單向地由教師將掌握的知識傳遞給學生作為唯一的渠道，而是以學生自主探究學習為主，教師的作用為輔。從學生角度而言，則將傳統的被動式學習轉變為主動學習，以任務（項目）為主導，在教師的輔助下，學生可以相互協同，自主進行某個項目的學習的過程。學生通過自我探索、團隊合作、學習、實踐，自主尋找問題解決途徑和解決方案，從而達到教學的目的。融入信息技術的智能教室是打破傳統課堂教學這種單一授課模式的最好方式，現在采用大數據、線上、課堂、線下、虛擬仿真等的授課模式是多元化教學模式的體現。

2. 在進行廣泛調研的基礎上構建多元化的學習成果，并建立細化的學習成果與課程體系的支撐關系，同時把學習成果指標點落實為具體的課程目標，確定該課程的教學內容與教學方法，改革課程考核方式，最后進行達成度評價，推進課程持續改進，實現多元化教學模式的閉循環。

（三）精準的教學內容評估

對教師的教學督導工作仍然停留在原始階段，評估體系不夠完善，評估手段匱乏，評估結果具有一定的局限性，智慧教室的建設提供了更多的教學督導形式，實現專業評估。

三、智慧教室建設方案實施

根據智慧教室的建設目標，我們建立了智慧教室的三層模型，把智慧教室分成三部分來進行建設，見圖1。

（一）智慧教室基礎設施建設

智慧教室深入教學應用場景，更好地整合了教學空間、環境設備，契合教學應用讓教學管理更簡單，其提倡“高效便捷、使用方便”的思路，為教學管理者、教師、學生提供易掌握、有效果及簡單的應用體驗，讓教學設備功能操作更符合場景，設備運行更穩定流暢。智慧教室基礎設施建設包括了空間設計、教學應用功能、相關支撐軟硬件等。在智慧教室空間設計中應做到：1. 區域組合構思，討論桌組合形成傳統公共授課模式。8塊一體機屏幕置于桌椅后方或者兩側，推送學生討論內容，同時與教師一體機屏幕互相推送內容，形成學生構思相互比較，教師講解場景全過程視頻實時錄播的教學模式。2. 布線及燈光、音響構思。室內設置一套多媒體音響，控制單元放在控制室，室內照明采用LED光源，根據場景的不同色溫及顏色均可產生變化，起到渲染場景的作用。室內視頻走線要采用可變組合，屏與屏之間內容要可以互相推送。所有走線采用鍍鋅線槽，從防靜電地板下走，便于維護變動。3. 室內裝修，地面鋪設防靜電地板。窗簾采用加厚麻布窗簾，智能控制電動軌道，窗簾起到吸聲降噪的效果。

在智慧教室基礎設備建設中應包括多媒體互動系統、智能集中控制系統、高清精品錄播系統、遠程教學等。教學應用功能由高清直錄播模塊、智能集中控制模塊、多媒體互動模塊組成，為課堂教學營造一個適合教學、讓師生都喜歡參與的教學空間環境。實現了多業務一站式極簡操控體驗，支持教學設備控制、環境設備控制、錄播設備控制、智慧投屏服務、跨屏教學互動等業務，見圖2。

（二）智慧教室教學體系建設

智慧教室教學體系的建立，根本性解決了在不同時間、不同地點、不同校區之間跨區在線學習上課的問題，實現遠程教學應用，擴大學生聽課范圍，實現優質教師資源最大化。如何加強多媒體教室的建設和管理工作，已成為高校智能教室教學體系建設技術中心的一項核心任務，旨在針對現階段教學體系建設中普遍存在的系統設計落后、管理分散和資源不能共享等弊端，在建設方面就必須結合本校多媒體教學及教育技術建設和管理實際，運用創新手段在多媒體教室的管理運行模式上進行探索，從而達到完善的智慧教室教學體系。具體建設方法如下：

1. 教學過程數據分析，輔助教學決策，改善教學質量：以課堂教學內容為核心，拓展上課情景和課后輔導的教學全場景，通過全方位、無感知、即時的教與學過程數據整理與分析，達到對教學管理者做出科學合理的教學決策，進而有針對性地改善教學內容，提升教學質量。

2. 讓教學評估工作更省心省力、接地氣。通過系統演算自動生成的教與學過程教學內容的相關數據分析報告，結合線上快捷的學生評教、教師互評、教學督導遠程評教，讓教學評估工作更全面、高效、及時、客觀（有據可依）。

3. 激活錄播價值，課程教學資源快速沉淀。幫助教師極簡、智能、零門檻地打造精品課程教學資源，通過智慧教室錄播一體化板塊，一鍵錄播功能，能快速構建學校的優質共享課程資源，形成線上線下結合的以專業課程體系為導向的校內專屬慕課平臺。

（三）智慧教室教學管理平臺建設

目前，在我國高等教育事業快速發展的進程中，教育的主管部門也面臨著日趨嚴格的監管壓力，高校對教學質量管理和教學質量的監控要求越來越高，如何對高校的教學資源、教學內容、教學過程、教學效果、教學反饋等進行量化管理和教學評價，合理配置教學資源、預測教學質量需求，調整優化教學內容和教學過程、客觀評價教學效果，是當前我國高校教學活動中普遍面臨的問題。

根據多所高校教學評估管理系統的規劃、建設和實施，結合多年教學數據建模和數學模型分析的豐富經驗，推出了領先的“教學質量管理平臺”是高校進一步推動教學管理的重要手段和方式。它能幫助學校建立一套先進的高水平、系統完整的教學質量管理和監控體系，既可以作為教學評估專家評估的工作平臺，又能成為學校日常教學質量管理、教學評價、監控督導的管理平臺，徹底地改變了高校傳統的教學質量管理模式，極大地推動高校教學質量管理事業，有力地支持學校教學質量管理的創新能力：

1. 配合上級評估：嚴格按照教育部評估標準體系進行配置，充分滿足學校迎接上級評估的工作需要，為學校迎接檢查、并順利通過評估奠定堅實的基礎。

2. 持續改進教學質量：作為日常教學質量管理的工作平臺，持續主動的監控督導教學資源配置及教學過程中存在的問題和缺陷，實質性提升學校教學管理質量和人才培養質量。

3. 充分展示教學成果。向社會各界包括考生、家長等展示學校獨具特色的教學成果、教學水平。

4. 為領導決策提供支持。依托平臺建設的教學質量數據中心，探索適合學校特色的教學評價模型，尋找教學質量問題的深層原因，為學校領導提供量化的教學管理決策依據。

5. 推動數字化校園建設。本平臺需要集成全校每個部門的綜合性數據，將會給學校信息化建設帶來新的契機，有效地推動數字化校園建設。

智慧教室綜合管理平臺是基于J2EE架構的一款純B/S結構的教學管理解決方案，實現了以教學策略管理為核心的網絡化綜合管控系統。管理平臺對教學設備管控、教學過程管理、人員管理，以及門禁考勤、視頻監控、常態化互動錄播、標準化考場、班級教學管理、課表管理、教學資料工作站管理、LCD通知管理、IP語音對講、公共廣播等系統進行統一管理來構建整個綜合管理平臺，平臺在運行中具有以下幾點優勢：

1. 弱項示警——促進學生全面發展

以促進學生全面發展為中心，根據學情分析的結果進行學生的弱項提醒和學習狀態警示，激勵學生自我管理、主動學習、提高效率，提升學生的自主學習能力。

2. 學習規律特點分析——協助教師優化教學

加強對學生學習認知和學習行為規律的研究，激發學生學習興趣和潛能，因課制宜選擇課堂教學方式方法，幫助教師由經驗教學走向精準教學，引導學生參與課堂、積極思考。

3. 學情診斷——輔助學校教學管理

通過學情分析診斷報告，強化高校建設高水平本科教育的主體責任，輔助學校結合實際進行合理的教學管理和科學決策，強化管理服務育人。

4. 課堂教學評估——完善教育評價機制

加快教師考核評價制度改革，根據課堂的師生互動、學生抬頭率、活躍度等學情分析報告，實現對教師育人能力和實踐能力的評價與考核，更加突出教學一線要求，加強高校教師教學中心建設。

5. 學生專業興趣分析——推進一流專業建設

利用學生在專業學科的知識重點、難點、學習興趣點的分析，結合高校學科專業特色和優勢，及時調整專業人才培養方案，定期更新教學大綱，適時修訂專業教材，科學構建課程體系，加強專業質量建設。

6. 學生個性情感分析——構建全方位協同育人機制

根據學生的學習興趣、個性、情感的分析，結合專業特點、行業需求，推動與相關部門合作為學生提供科學實踐、就業崗位推薦、實習過程管理、大學生“雙創”等服務，培養真正適應現代經濟社會發展需要的高素質人才。

四、結論

智慧教室主要具有兩方面的作用，面對教師：

1. 提供了易于應用新型教學模式的場域。為教師提供更適合教學探索和嘗試的硬件環節和軟件服務，快速方便地制定和設計線上、線下教學課程內容、開展教學活動，改變過往的陳舊教學方式，在全新的教學空間開展教學活動，使教學變成了一場全新的體驗，讓教學活動更有成效。

2. 教學工作更快捷高效。一鍵備課、豐富的課堂互動、在線布置和評判任務等，通過系統提供的這些功能，讓貫穿課前、課中、課后的教學活動開展更快捷輕松。

3. 快速沉淀精品課程。一鍵錄播幫助教師快速構建沉淀優質課程，輔助申報精品課程。

4. 智能物聯技術應用，讓管理更容易簡單。教學設備狀態即時反饋、故障即時告警，場景化控制和智能感應切換，讓教學更智能化，使管理維護降低到最小門檻，提升教學效率。

面對學生：

1. 全新智慧教室的學習環境及課堂教學師生互動體驗，讓學生學習更積極主動，從而更好地激發學生的學習潛力，拓展學生的學習知識面。

2. 有利于學生全方位的主動學習，讓課程內容學習更自由。在學習設備（手機、平板、筆記本電腦）的支持下，不受時間、空間的限制，可以隨時隨地、碎片化進行自主學習，讓學生自由掌控學習節奏。

3.及時準確的教學數據分析及教學和學習建議，有利于專業課程體系的建設、職業崗位引導及學習各環節引導，讓學生清晰了解課程學習方向和進度，讓課程學習目標更明確。

參考文獻：

[1]國務院.關于印發《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》的通知[EB/OL].[2010-7-29].http：//www.moe.edu.cn/.

[2]國務院.關于印發統籌推進世界一流大學和一流學科建設總體方案的通知[EB/OL].[2015-11-5].http：//www.gov.cn/.

[3]彭小建.高等教育新常態下虛擬仿真實驗教學中心建設探索[J].實驗技術與管理，2016（10）：237-240.

[4]李佐軍.地方高校虛擬仿真實驗教學中心的建設[J].教書育人（高教論壇），2017（12）：68-69.

[5]劉亞豐，余龍江.虛擬仿真實驗教學中心建設理念及發展模式探索[J].實驗室技術與管理，2016，4（33）：108-110+114.

[6]楊龍軍.基于云計算平臺的計算機硬件遠程實驗室實現[J].華中科技大學學報，2013，41（S2）：72-76.

[7]盛蘇英.創新實驗項目建設的實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（9）：107-109+184.

[8]盛蘇英.開放式虛實結合實驗教學探索與實踐[J].實驗科學與技術，2014，12（1）：98-101+104.

[9]陳潤，孫界平，琚生根，等.構建計算機虛擬實驗教學質量保障體系[J].實驗室技術與管理，2017，34（8）：107-110.

[10]李娟.高校設計藝術實驗室建設與管理研究[J].實驗科學與技術，2014，12（6）：206-209.

[11]梁曉寧.芻議高等藝術院校創新型教育模式的建立[J].中國高等教育，2009（21）：56-57.

[12]姚金水，劉建安，李梅.實驗中心向學生開放提高學生的實踐能力[J].實驗室研究與探索，2010，29（8）：73-74+139.

[13]施芝元，薛成龍.大學生創新性實驗計劃實踐的理念與思考[J].高等理科教育，2009（1）：63-67.

[14]李平，朱貽安，錢剛，等.大學生創新能力的培養和實踐[J].化工高等教育，2013（3）：8-10+22.

基金項目：廣西教育廳2019年度廣西高等教育本科教學改革工程項目“全沉浸式VR技術在地方高校藝術設計專業教學的改革與實踐”（編號：2019JGA191）

作者簡介：周屹（1976-），男，漢族，四川廣漢人，碩士研究生，副教授，碩士研究生導師，藝術學院副院長，中國工業設計協會會員，研究方向：工業設計、數字藝術設計。