互联网时代智慧教室建设研究与探索
摘 要：随着“云计算、大数据、物联网、移动计算、虚拟仿真技术、3D打印”等新技术不断涌现，现代经济社会各行业加快信息化建设步伐，社会整体信息化程度不断加深，同时，信息技术对高校教育的革命性影响也日趋明显，高校自身的信息化水平已经成为衡量高等院校教学和科研综合实力的重要指标。现在，高校越来越重视信息化建设工作，学校信息化建设主要包括：信息管理水平、信息服务范围和服务能力。智慧教室是现代信息技术与高校教育融合的必然产物，其顶层设计是信息技术在高校教育中的应用创新和集成创新。文章探讨对于解困目前智慧教室建設的诸多问题、消除多媒体教学面临的困境、促进学生创新能力的提高，以及变革信息时代教与学的方式具有重要意义。
关键词：互联网;信息化;智慧教室;研究与建设
中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：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、智慧教室发展现状
20世纪80年代以来，结合信息化技术智慧教室建设发展迅速，智慧教室既是物联网、云计算等新一代信息技术与现代教室相结合的代名词，也是现代教室发展模式转型升级的结果。智慧教室建设不仅可实现教室环境的温度、湿度、空调、CO2、通风等进行智能控制，同时可对光照度与灯光、投影机的使用与幕布/窗帘/照明等教学环境进行监测，更可基于动态学习数据分析和“云+端”的运用，实现教学环境自动化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化，构建大数据时代的信息化课堂教学模式。由此可见智慧教室的发展，可满足当前及未来十年内教育发展的进步，推动高校人才培养模式的发展规划，能够引领未来高校教学模式、教学方法与教育内容。
基于OBE 理念的《本科专业人才培养方案》施行，教育教学改革正在各大高校如火如荼地进行。基于这种理念，提倡以预期学习产出为中心，组织、实施和评价教育的全新教学结构模式，强调教育的主动性和参与性，培养学生的综合能力、解决实际问题能力和创新能力。现代教育始终坚持以学生为中心、以成果为导向，引导人才培养方案持续改进。智慧教室能推动高校现行的教学方式，发生了根本的转变，由课堂“教师中心型”转向“上下联动型”，集中授课转向小班教学。因此，各高校都在努力建设互动式、智能化、开放型、多样性的智慧教室，以实现教学空间与教育理念、模式和教学方法、教学管理的双向促进。
二、智慧教室建设目标
智慧教室建设总体目标：基于互联网技术的现代教育技术和教学平台管理手段，将多媒体教室升级为集互联网技术、网络化教学、智能化教学管理、教学平台建设等为一体的新型智慧教室。通过智慧教室建设，推动高校智慧教学体系的发展。
（一）主动的学习环境
随着信息化技术的不断发展，新型的多媒体教学设备升级必将为师生带来更加良好的体验，为教学提供良好的设备支撑。传统的教学过于注重专业知识的系统性和连贯性，以教师为主体的“一言堂”教学方式依然盛行，“教、学、做”未能充分合一，学生思维被约束，参与欲望没有被充分激发，主动思维、创造性思维得不到有效训练，逆向思维就更谈不上，而思维的主动性、创造性甚至逆向性，是学生创新创业意识和行为的必备条件。在信息时代，教学需要调整教学重心、转变教学手段，将完整的授课和实践过程与教学资源相结合，大力开发在线网络资源，突出教师的引导者角色，注重学生的个性化培养，提高学生学习的主动性与积极性。因此，智慧教室实现了教学观念、教学方法的转变和提升，实现师生教与学的充分互动和同步，实现更主动化的教学环境，解决教学工作中的课堂形式、教学观念、教学工具的利用的现实需求。
（二）多元的教学模式
1. 多元化授课：从教师角度而言，它不再是单向地由教师将掌握的知识传递给学生作为唯一的渠道，而是以学生自主探究学习为主，教师的作用为辅。从学生角度而言，则将传统的被动式学习转变为主动学习，以任务（项目）为主导，在教师的辅助下，学生可以相互协同，自主进行某个项目的学习的过程。学生通过自我探索、团队合作、学习、实践，自主寻找问题解决途径和解决方案，从而达到教学的目的。融入信息技术的智能教室是打破传统课堂教学这种单一授课模式的最好方式，现在采用大数据、线上、课堂、线下、虚拟仿真等的授课模式是多元化教学模式的体现。
2. 在进行广泛调研的基础上构建多元化的学习成果，并建立细化的学习成果与课程体系的支撑关系，同时把学习成果指标点落实为具体的课程目标，确定该课程的教学内容与教学方法，改革课程考核方式，最后进行达成度评价，推进课程持续改进，实现多元化教学模式的闭循环。
（三）精准的教学内容评估
对教师的教学督导工作仍然停留在原始阶段，评估体系不够完善，评估手段匮乏，评估结果具有一定的局限性，智慧教室的建设提供了更多的教学督导形式，实现专业评估。
三、智慧教室建设方案实施
根据智慧教室的建设目标，我们建立了智慧教室的三层模型，把智慧教室分成三部分来进行建设，见图1。
（一）智慧教室基础设施建设
智慧教室深入教学应用场景，更好地整合了教学空间、环境设备，契合教学应用让教学管理更简单，其提倡“高效便捷、使用方便”的思路，為教学管理者、教师、学生提供易掌握、有效果及简单的应用体验，让教学设备功能操作更符合场景，设备运行更稳定流畅。智慧教室基础设施建设包括了空间设计、教学应用功能、相关支撑软硬件等。在智慧教室空间设计中应做到：1. 区域组合构思，讨论桌组合形成传统公共授课模式。8块一体机屏幕置于桌椅后方或者两侧，推送学生讨论内容，同时与教师一体机屏幕互相推送内容，形成学生构思相互比较，教师讲解场景全过程视频实时录播的教学模式。2. 布线及灯光、音响构思。室内设置一套多媒体音响，控制单元放在控制室，室内照明采用LED光源，根据场景的不同色温及颜色均可产生变化，起到渲染场景的作用。室内视频走线要采用可变组合，屏与屏之间内容要可以互相推送。所有走线采用镀锌线槽，从防静电地板下走，便于维护变动。3. 室内装修，地面铺设防静电地板。窗帘采用加厚麻布窗帘，智能控制电动轨道，窗帘起到吸声降噪的效果。
在智慧教室基础设备建设中应包括多媒体互动系统、智能集中控制系统、高清精品录播系统、远程教学等。教学应用功能由高清直录播模块、智能集中控制模块、多媒体互动模块组成，为课堂教学营造一个适合教学、让师生都喜欢参与的教学空间环境。实现了多业务一站式极简操控体验，支持教学设备控制、环境设备控制、录播设备控制、智慧投屏服务、跨屏教学互动等业务，见图2。
（二）智慧教室教学体系建设
智慧教室教学体系的建立，根本性解决了在不同时间、不同地点、不同校区之间跨区在线学习上课的问题，实现远程教学应用，扩大学生听课范围，实现优质教师资源最大化。如何加强多媒体教室的建设和管理工作，已成为高校智能教室教学体系建设技术中心的一项核心任务，旨在针对现阶段教学体系建设中普遍存在的系统设计落后、管理分散和资源不能共享等弊端，在建设方面就必须结合本校多媒体教学及教育技术建设和管理实际，运用创新手段在多媒体教室的管理运行模式上进行探索，从而达到完善的智慧教室教学体系。具体建设方法如下：
1. 教学过程数据分析，辅助教学决策，改善教学质量：以课堂教学内容为核心，拓展上课情景和课后辅导的教学全场景，通过全方位、无感知、即时的教与学过程数据整理与分析，达到对教学管理者做出科学合理的教学决策，进而有针对性地改善教学内容，提升教学质量。
2. 让教学评估工作更省心省力、接地气。通过系统演算自动生成的教与学过程教学内容的相关数据分析报告，结合线上快捷的学生评教、教师互评、教学督导远程评教，让教学评估工作更全面、高效、及时、客观（有据可依）。
3. 激活录播价值，课程教学资源快速沉淀。帮助教师极简、智能、零门槛地打造精品课程教学资源，通过智慧教室录播一体化板块，一键录播功能，能快速构建学校的优质共享课程资源，形成线上线下结合的以专业课程体系为导向的校内专属慕课平台。
（三）智慧教室教学管理平台建设
目前，在我国高等教育事业快速发展的进程中，教育的主管部门也面临着日趋严格的监管压力，高校对教学质量管理和教学质量的监控要求越来越高，如何对高校的教学资源、教学内容、教学过程、教学效果、教学反馈等进行量化管理和教学评价，合理配置教学资源、预测教学质量需求，调整优化教学内容和教学过程、客观评价教学效果，是当前我国高校教学活动中普遍面临的问题。
根据多所高校教学评估管理系统的规划、建设和实施，结合多年教学数据建模和数学模型分析的丰富经验，推出了领先的“教学质量管理平台”是高校进一步推动教学管理的重要手段和方式。它能帮助学校建立一套先进的高水平、系统完整的教学质量管理和监控体系，既可以作为教学评估专家评估的工作平台，又能成为学校日常教学质量管理、教学评价、监控督导的管理平台，彻底地改变了高校传统的教学质量管理模式，极大地推动高校教学质量管理事业，有力地支持学校教学质量管理的创新能力：
1. 配合上级评估：严格按照教育部评估标准体系进行配置，充分满足学校迎接上级评估的工作需要，为学校迎接检查、并顺利通过评估奠定坚实的基础。
2. 持续改进教学质量：作为日常教学质量管理的工作平台，持续主动的监控督导教学资源配置及教学过程中存在的问题和缺陷，实质性提升学校教学管理质量和人才培养质量。
3. 充分展示教学成果。向社会各界包括考生、家长等展示学校独具特色的教学成果、教学水平。
4. 为领导决策提供支持。依托平台建设的教学质量数据中心，探索适合学校特色的教学评价模型，寻找教学质量问题的深层原因，为学校领导提供量化的教学管理决策依据。
5. 推动数字化校园建设。本平台需要集成全校每个部门的综合性数据，将会给学校信息化建设带来新的契机，有效地推动数字化校园建设。
智慧教室综合管理平台是基于J2EE架构的一款纯B/S结构的教学管理解决方案，实现了以教学策略管理为核心的网络化综合管控系统。管理平台对教学设备管控、教学过程管理、人员管理，以及门禁考勤、视频监控、常态化互动录播、标准化考场、班级教学管理、课表管理、教学资料工作站管理、LCD通知管理、IP语音对讲、公共广播等系统进行统一管理来构建整个综合管理平台，平台在运行中具有以下几点优势：
1. 弱项示警——促进学生全面发展
以促进学生全面发展为中心，根据学情分析的结果进行学生的弱项提醒和学习状态警示，激励学生自我管理、主动学习、提高效率，提升学生的自主学习能力。
2. 学习规律特点分析——协助教师优化教学
加强对学生学习认知和学习行为规律的研究，激发学生学习兴趣和潜能，因课制宜选择课堂教学方式方法，帮助教师由经验教学走向精准教学，引导学生参与课堂、积极思考。
3. 学情诊断——辅助学校教学管理
通过学情分析诊断报告，强化高校建设高水平本科教育的主体责任，辅助学校结合实际进行合理的教学管理和科学决策，强化管理服务育人。
4. 课堂教学评估——完善教育评价机制
加快教师考核评价制度改革，根据课堂的师生互动、学生抬头率、活跃度等学情分析报告，实现对教师育人能力和实践能力的评价与考核，更加突出教学一线要求，加强高校教师教学中心建设。
5. 学生专业兴趣分析——推进一流专业建设
利用学生在专业学科的知识重点、难点、学习兴趣点的分析，结合高校学科专业特色和优势，及时调整专业人才培养方案，定期更新教学大纲，适时修订专业教材，科学构建课程体系，加强专业质量建设。
6. 学生个性情感分析——构建全方位协同育人机制
根据学生的学习兴趣、个性、情感的分析，结合专业特点、行业需求，推动与相关部门合作为学生提供科学实践、就业岗位推荐、实习过程管理、大学生“双创”等服务，培养真正适应现代经济社会发展需要的高素质人才。
四、结论
智慧教室主要具有两方面的作用，面對教师：
1. 提供了易于应用新型教学模式的场域。为教师提供更适合教学探索和尝试的硬件环节和软件服务，快速方便地制定和设计线上、线下教学课程内容、开展教学活动，改变过往的陈旧教学方式，在全新的教学空间开展教学活动，使教学变成了一场全新的体验，让教学活动更有成效。
2. 教学工作更快捷高效。一键备课、丰富的课堂互动、在线布置和评判任务等，通过系统提供的这些功能，让贯穿课前、课中、课后的教学活动开展更快捷轻松。
3. 快速沉淀精品课程。一键录播帮助教师快速构建沉淀优质课程，辅助申报精品课程。
4. 智能物联技术应用，让管理更容易简单。教学设备状态即时反馈、故障即时告警，场景化控制和智能感应切换，让教学更智能化，使管理维护降低到最小门槛，提升教学效率。
面对学生：
1. 全新智慧教室的学习环境及课堂教学师生互动体验，让学生学习更积极主动，从而更好地激发学生的学习潜力，拓展学生的学习知识面。
2. 有利于学生全方位的主动学习，让课程内容学习更自由。在学习设备（手机、平板、笔记本电脑）的支持下，不受时间、空间的限制，可以随时随地、碎片化进行自主学习，让学生自由掌控学习节奏。
3.及时准确的教学数据分析及教学和学习建议，有利于专业课程体系的建设、职业岗位引导及学习各环节引导，让学生清晰了解课程学习方向和进度，让课程学习目标更明确。
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基金项目：广西教育厅2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目“全沉浸式VR技术在地方高校艺术设计专业教学的改革与实践”（编号：2019JGA191）
作者简介：周屹（1976-），男，汉族，四川广汉人，硕士研究生，副教授，硕士研究生导师，艺术学院副院长，中国工业设计协会会员，研究方向：工业设计、数字艺术设计。
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