论文部分内容阅读
摘要：智慧教室诞生于信息技术与教育教学的深度融合，在促进高校教学改革中担任了重要角色。本文结合中国海洋大学案例，从智慧教室的系统组成、建设成效、存在问题等方面进行了探讨，并对其发展提出建议，旨在加快推动教育技术创新发展。
关键词：高等院校;智慧教室;建设;实践
一、绪论
2019年，在中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》等政策性指导意见中，特别强调应加快信息化时代教育变革，积极建设智能化校园，统筹建设一体化教学、管理与服务平台，加快推进智慧教育创新发展。
智慧教室将信息手段融入教育教学活动，是信息化教学和未来教室的一种重要形式，利用智慧教室推动教学改革，使课堂教学变得更有效率。在智能课程模式下，学生可以在自主思考，获得多方面的知识文化。可见智慧教室能够弥补传统教学模式的不足，实现教学的信息化，可以推动教育教学发展得更加高效，是教育现代化建设的重要尝试。
二、智慧教室的系统组成
目前，中国海洋大学智慧教室的建设主要由一体机或触控投影机、音响系统组成的基础部分教学系统，以及智能考勤系统、校内翻转课堂平台、录播系统、网络巡课评课系统组成，满足日常教学智慧化的需求。有小部分教室添加了远程互动教学的功能，满足跨校区教学以及不同学校间的互动教学需求，为促进名师、好课资源共享提供了技术支撑。为满足实验教学需求，在智慧教室的基础功能中，添加虚拟仿真的软硬件设备，满足实验教学的新时代需求，增强了实验的沉浸式体验。除了在普通教室及实验教室中的应用，中国海洋大学还将智慧教室融合到计算机机房中，打造了研讨型机房，改善了计算机教学的环境，增强了计算机教学的互动交流。
以下，对智慧教室组成的各个系统进行详细描述。
（一）基础部分教学系统
由研讨式桌椅、教师使用的一体机或触控投影机、教师讲台、无尘黑板或白板、音响系统、控制软件等构成。使用研讨式桌椅，便于学生根据上课模式、人数自由组合搭配，方便学生互动讨论。使用一体机等显示设备配合无尘书写板使用，使教学内容的呈现方式更加生动，同时也有利于保护师生的健康。学生一体机可以用来小组讨论，同学们可以将手机或交互平板教学软件中的资料投屏到一体机上，也可以直接在一体机上制作内容，学生一体机上的内容也可以共享到教师一体机，便于教师在全班进行分享、讲解。
（二）智能考勤系统
教师通过软件发布签到，设置签到时间及签到地理范围，避免出现代签问题。
（三）校内翻转课堂平台
教室利用平台，通过线上线下结合的教学方式，促进教学方式方法改革，提升教学效率。学生利用平台学习，打破时间、空间限制，实现弹性自主学习。学校管理者可以通过教学大数据功能实时监管教学情况。教师可以在课前准备好学习素材，供学生课前预习，课中通过小组讨论等方式丰富课堂教学，课后通过项目式作业、实验、模拟实训等形式完成教学过程。以任务为导向的学习方式有利于循序渐进的推进学习内容，明确学习目标，从浅入深、从易到难的逐步完成课程安排，使学生更高效地掌握知识。按照教学计划，发送学习通知任务给学生，要求他们在线学习，并督促学生按时完成。教师可以在教学过程中进行分组，例如随机分组、自由分组、指定分组等，方便教师组织研讨教学。教师为各项目团队布置项目作业，阶段性检验项目实施情况，各项目团队之间互阅互批作业，互相学习提高。项目实践评价结果可以纳入课程教学最终成绩评定，多维度评定学生学习成绩。
（四）录播系统
录播系统，通常分为常态化录播和精品录播。常态化录播系统具备操作简便的特点，因此在智慧教室中使用居多。在教室教学一体机、推拉黑（白）板、电子讲台的基础上，老师和学生不需要佩戴任何设备，即可自动完成教师授课、学生场景、教学课件三个场景的录制，录制课程自动上传信息平台。课程资源的重复利用，提高了其使用效率。
（五）远程互动教学系统
系统通常分为教室间、教室对平台两类。教室间的远程互动教学系统，可以实现多校区、多学校的课堂互动。学校间教室远程互动共享，打破了空间的限制，促进了多校师生的交流。例如，中国海洋大学通过在线慕课与远程互动教学系统结合的方式，向全国高校共享《海洋的前世今生》《人类与海洋》《走进鱼类世界》《水产动物遗传育种学》《海洋工程地质》等课程，普及海洋科学知识。2018年在教育部高教司发出“慕课西行”的号召后，中国海洋大学积极响应，利用远程互动教学系统，采用“同步课堂”教学方式与新疆的喀什大学开展了直播互动教学，成为全国第一批“探索慕课援疆新方法、新形式”的重点高校之一。教室对平台类型的远程互动教学系统，如哈佛大学的HBX Live未来教室，授课教师利用教室中的数字屏幕教学，与60名学生同时远程互动，學生可以通过电脑或手机参与课堂互动与提问，教授可以实时回答问题（马晓棠，2015）。
（六）虚拟仿真实验系统
虚拟仿真实验系统能够模拟真实的实验场景、设备、流程和实验结果，学生融入其中开展实验学习，为将来实际操作做准备。对学生而言，可以避免实验时间、地点受限和实验安全等问题，并能更好通过三维视角观察实验设备和结果;对学校而言，能很好的解决的实验成本高、场地有限、工位有限和安全管理等问题。目前，中国海洋大学已建成2个国家级虚拟仿真实验教学中心、15个虚拟仿真实验教学系统，通过自主研发、联合攻关、持续投入等方式，利用虚拟现实、多媒体交互、Web、3D可视化等信息化技术，涵盖海洋、水产等多学科，构建了结构化、系统化、高度仿真的虚拟实验环境，充分整合线上线下实验教学资源并共享（郑小东等，2019）。
（七）网络巡课评课系统
网络巡课评课系统作为信息化时代的课堂观察、记录、点评工具，是教学管理精细化发展的趋势，可以大幅提升教学督导效率，避免现场巡课给师生上课带来的干扰，也能够做到长期巡查、监督课堂真实教学情况，更高效率的实现学校以督导促改进的目的。 （八）物联网系统
综合利用物联网、传感器以及自动控制等技术，建立安全、绿色、智能化的教室环境。
三、智慧教室实践成效
目前，智慧教室在全国高校中较为普及，各高校根据自身需求，建设形式多样的智慧教室。智慧教室的投入使用，改善了教学环境，提升了教学效率。智慧教室通过高校教学实际应用的检验，证实了其对信息化教学改革的显著作用。
当代大学生是互联网时代的原住民，互联网已经深深融入到他们的生活中，利用信息化手段开展教学，更符合学生的学习习惯。智慧教室的使用，促进了教师由知识灌输者到教学流程、教学内容设计者角色的转变，促进了学生由被动式学习到主动式学习的转变。在提高教学效率方面，以课前点名为例，针对人数较多的班级，教师点名通常会消耗5～10分钟的时间，对于1学时50分钟的课堂来说，时间甚是珍贵，利用智慧教室信息技术手段，通过APP、无感考勤系统签到，提升了教学效率。智慧教室软硬件结合，信息化手段贯穿教学整个流程，丰富了教学方式方法及教学内容，全程教学数据展现，使教师及同学能够更直观的了解教学情况。以教学手段更加灵活多样为例，在传统课堂中，有的学生因为各种原因，不愿在课堂中回答问题、提问，智慧教室的利用，学生可以利用自己的终端发言，提升了学生的参与率。教师将自己准备的资料，包含慕课、视频、幻灯片、文本等发布给学生，学生可以在课前预习，便于课中师生开展互动讨论，教师将各种问答、抢答等题目提前设置好，课中发送给学生，让学生参与到互动教学中来。
四、智慧教室存在的问题
智慧教室在使用过程中凸显了优势，但同时也存在一些不足。（1）教学理念不配套。智慧教室投入使用是为了更好的服务智慧教学，但最终目的并非仅仅将教室改造成智慧化，而是达到教学的智慧化。然而目前有些教师的教学观念没有随之改变，教学思路和方法“原地踏步”，仍然停留在传统课堂模式上，难以发挥智慧教室的真正作用。（2）设备操控不够简易。智慧教室往往集成多项功能，但是不同的功能由不同的设备来实现，不仅增加了建设成本，还使得操作变复杂，师生面对控制面板经常眼花缭乱，不仅难以提高教学效率，更有甚者会造成教学事故。（3）支撑体系不完善。智慧教室里包含了大量的信息化设备，对网络带宽、网络稳定性要求较高，网络环境跟不上，会导致设备无法连接，内容无法传输等问题，造成设备使用效果衰减，并且随之带来的维护人员成本、设备成本增加。
五、智慧教室建设的建议
（1）学校主管部门强化引导。教师教学观念的转变、教学方法的改变还需要教学主管部门的政策引导，需要通过组织大量的教师发展活动来推动。在教师发展活动中，仅仅讲解软硬件的使用是远远不够的，更应该注重对教学理念、教学方法的分享。（2）优化系统集成功能。支撑智慧教室的各类设备只是配合教师完成教学的工具，应优先使用系统功能集成率较高的终端，最大限度的将设备操控简易化、智慧化。智慧教室的建设应该因校制宜，充分考虑实际教学需求，实现教学场景的一键实现，系统功能手机端遥控即可操作，这样既可以节约成本、避免重复投资，又可以避免因为设备操作复杂而无法配合教学的情况出现。（3）注重支撑体系建设。随着智慧教室的功能愈加丰富，高清无延迟直播、高清视频播放、VR教学，对网络的要求越来越高。学校网信中心应加强网络基础设施建设，利用光纤专线、5G技术等信息化手段，优先确保智慧教室的功能正常发挥。同时，智慧教室设备的采购，可多采用经久耐用型设备，可以减少后期维护的人工成本及设备成本。
智慧教室是结合国家“互联网+”大数据、新一代人工智能的产物，通过智慧教室的全面应用，进一步推动了教育理念的更新、教学方法的革新、教学体系的创新，信息技术助力教育，使我国教育水平不断迈向新高峰。
参考文献：
[1]马晓棠.哈佛大学虚拟课堂充满未来感，无课桌椅只有荧幕.中国日报，20150902.
[2]郑小东，温海深，黄六一，薛莹，张英杰.“双一流”背景下的水产科学虚拟仿真实验教学资源建设[J].高等农业教育，2019（05）：6064.
基金项目：2020年教育部产学合作协同育人项目（202002 247001，202002046018），山东省本科教改重点项目（2018B15）
作者簡介：李恒（1980—），男，山东青岛人，硕士，实验师，研究方向：实验室建设与管理、信息化建设。
关键词：高等院校;智慧教室;建设;实践
一、绪论
2019年，在中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》等政策性指导意见中，特别强调应加快信息化时代教育变革，积极建设智能化校园，统筹建设一体化教学、管理与服务平台，加快推进智慧教育创新发展。
智慧教室将信息手段融入教育教学活动，是信息化教学和未来教室的一种重要形式，利用智慧教室推动教学改革，使课堂教学变得更有效率。在智能课程模式下，学生可以在自主思考，获得多方面的知识文化。可见智慧教室能够弥补传统教学模式的不足，实现教学的信息化，可以推动教育教学发展得更加高效，是教育现代化建设的重要尝试。
二、智慧教室的系统组成
目前，中国海洋大学智慧教室的建设主要由一体机或触控投影机、音响系统组成的基础部分教学系统，以及智能考勤系统、校内翻转课堂平台、录播系统、网络巡课评课系统组成，满足日常教学智慧化的需求。有小部分教室添加了远程互动教学的功能，满足跨校区教学以及不同学校间的互动教学需求，为促进名师、好课资源共享提供了技术支撑。为满足实验教学需求，在智慧教室的基础功能中，添加虚拟仿真的软硬件设备，满足实验教学的新时代需求，增强了实验的沉浸式体验。除了在普通教室及实验教室中的应用，中国海洋大学还将智慧教室融合到计算机机房中，打造了研讨型机房，改善了计算机教学的环境，增强了计算机教学的互动交流。
以下，对智慧教室组成的各个系统进行详细描述。
（一）基础部分教学系统
由研讨式桌椅、教师使用的一体机或触控投影机、教师讲台、无尘黑板或白板、音响系统、控制软件等构成。使用研讨式桌椅，便于学生根据上课模式、人数自由组合搭配，方便学生互动讨论。使用一体机等显示设备配合无尘书写板使用，使教学内容的呈现方式更加生动，同时也有利于保护师生的健康。学生一体机可以用来小组讨论，同学们可以将手机或交互平板教学软件中的资料投屏到一体机上，也可以直接在一体机上制作内容，学生一体机上的内容也可以共享到教师一体机，便于教师在全班进行分享、讲解。
（二）智能考勤系统
教师通过软件发布签到，设置签到时间及签到地理范围，避免出现代签问题。
（三）校内翻转课堂平台
教室利用平台，通过线上线下结合的教学方式，促进教学方式方法改革，提升教学效率。学生利用平台学习，打破时间、空间限制，实现弹性自主学习。学校管理者可以通过教学大数据功能实时监管教学情况。教师可以在课前准备好学习素材，供学生课前预习，课中通过小组讨论等方式丰富课堂教学，课后通过项目式作业、实验、模拟实训等形式完成教学过程。以任务为导向的学习方式有利于循序渐进的推进学习内容，明确学习目标，从浅入深、从易到难的逐步完成课程安排，使学生更高效地掌握知识。按照教学计划，发送学习通知任务给学生，要求他们在线学习，并督促学生按时完成。教师可以在教学过程中进行分组，例如随机分组、自由分组、指定分组等，方便教师组织研讨教学。教师为各项目团队布置项目作业，阶段性检验项目实施情况，各项目团队之间互阅互批作业，互相学习提高。项目实践评价结果可以纳入课程教学最终成绩评定，多维度评定学生学习成绩。
（四）录播系统
录播系统，通常分为常态化录播和精品录播。常态化录播系统具备操作简便的特点，因此在智慧教室中使用居多。在教室教学一体机、推拉黑（白）板、电子讲台的基础上，老师和学生不需要佩戴任何设备，即可自动完成教师授课、学生场景、教学课件三个场景的录制，录制课程自动上传信息平台。课程资源的重复利用，提高了其使用效率。
（五）远程互动教学系统
系统通常分为教室间、教室对平台两类。教室间的远程互动教学系统，可以实现多校区、多学校的课堂互动。学校间教室远程互动共享，打破了空间的限制，促进了多校师生的交流。例如，中国海洋大学通过在线慕课与远程互动教学系统结合的方式，向全国高校共享《海洋的前世今生》《人类与海洋》《走进鱼类世界》《水产动物遗传育种学》《海洋工程地质》等课程，普及海洋科学知识。2018年在教育部高教司发出“慕课西行”的号召后，中国海洋大学积极响应，利用远程互动教学系统，采用“同步课堂”教学方式与新疆的喀什大学开展了直播互动教学，成为全国第一批“探索慕课援疆新方法、新形式”的重点高校之一。教室对平台类型的远程互动教学系统，如哈佛大学的HBX Live未来教室，授课教师利用教室中的数字屏幕教学，与60名学生同时远程互动，學生可以通过电脑或手机参与课堂互动与提问，教授可以实时回答问题（马晓棠，2015）。
（六）虚拟仿真实验系统
虚拟仿真实验系统能够模拟真实的实验场景、设备、流程和实验结果，学生融入其中开展实验学习，为将来实际操作做准备。对学生而言，可以避免实验时间、地点受限和实验安全等问题，并能更好通过三维视角观察实验设备和结果;对学校而言，能很好的解决的实验成本高、场地有限、工位有限和安全管理等问题。目前，中国海洋大学已建成2个国家级虚拟仿真实验教学中心、15个虚拟仿真实验教学系统，通过自主研发、联合攻关、持续投入等方式，利用虚拟现实、多媒体交互、Web、3D可视化等信息化技术，涵盖海洋、水产等多学科，构建了结构化、系统化、高度仿真的虚拟实验环境，充分整合线上线下实验教学资源并共享（郑小东等，2019）。
（七）网络巡课评课系统
网络巡课评课系统作为信息化时代的课堂观察、记录、点评工具，是教学管理精细化发展的趋势，可以大幅提升教学督导效率，避免现场巡课给师生上课带来的干扰，也能够做到长期巡查、监督课堂真实教学情况，更高效率的实现学校以督导促改进的目的。 （八）物联网系统
综合利用物联网、传感器以及自动控制等技术，建立安全、绿色、智能化的教室环境。
三、智慧教室实践成效
目前，智慧教室在全国高校中较为普及，各高校根据自身需求，建设形式多样的智慧教室。智慧教室的投入使用，改善了教学环境，提升了教学效率。智慧教室通过高校教学实际应用的检验，证实了其对信息化教学改革的显著作用。
当代大学生是互联网时代的原住民，互联网已经深深融入到他们的生活中，利用信息化手段开展教学，更符合学生的学习习惯。智慧教室的使用，促进了教师由知识灌输者到教学流程、教学内容设计者角色的转变，促进了学生由被动式学习到主动式学习的转变。在提高教学效率方面，以课前点名为例，针对人数较多的班级，教师点名通常会消耗5～10分钟的时间，对于1学时50分钟的课堂来说，时间甚是珍贵，利用智慧教室信息技术手段，通过APP、无感考勤系统签到，提升了教学效率。智慧教室软硬件结合，信息化手段贯穿教学整个流程，丰富了教学方式方法及教学内容，全程教学数据展现，使教师及同学能够更直观的了解教学情况。以教学手段更加灵活多样为例，在传统课堂中，有的学生因为各种原因，不愿在课堂中回答问题、提问，智慧教室的利用，学生可以利用自己的终端发言，提升了学生的参与率。教师将自己准备的资料，包含慕课、视频、幻灯片、文本等发布给学生，学生可以在课前预习，便于课中师生开展互动讨论，教师将各种问答、抢答等题目提前设置好，课中发送给学生，让学生参与到互动教学中来。
四、智慧教室存在的问题
智慧教室在使用过程中凸显了优势，但同时也存在一些不足。（1）教学理念不配套。智慧教室投入使用是为了更好的服务智慧教学，但最终目的并非仅仅将教室改造成智慧化，而是达到教学的智慧化。然而目前有些教师的教学观念没有随之改变，教学思路和方法“原地踏步”，仍然停留在传统课堂模式上，难以发挥智慧教室的真正作用。（2）设备操控不够简易。智慧教室往往集成多项功能，但是不同的功能由不同的设备来实现，不仅增加了建设成本，还使得操作变复杂，师生面对控制面板经常眼花缭乱，不仅难以提高教学效率，更有甚者会造成教学事故。（3）支撑体系不完善。智慧教室里包含了大量的信息化设备，对网络带宽、网络稳定性要求较高，网络环境跟不上，会导致设备无法连接，内容无法传输等问题，造成设备使用效果衰减，并且随之带来的维护人员成本、设备成本增加。
五、智慧教室建设的建议
（1）学校主管部门强化引导。教师教学观念的转变、教学方法的改变还需要教学主管部门的政策引导，需要通过组织大量的教师发展活动来推动。在教师发展活动中，仅仅讲解软硬件的使用是远远不够的，更应该注重对教学理念、教学方法的分享。（2）优化系统集成功能。支撑智慧教室的各类设备只是配合教师完成教学的工具，应优先使用系统功能集成率较高的终端，最大限度的将设备操控简易化、智慧化。智慧教室的建设应该因校制宜，充分考虑实际教学需求，实现教学场景的一键实现，系统功能手机端遥控即可操作，这样既可以节约成本、避免重复投资，又可以避免因为设备操作复杂而无法配合教学的情况出现。（3）注重支撑体系建设。随着智慧教室的功能愈加丰富，高清无延迟直播、高清视频播放、VR教学，对网络的要求越来越高。学校网信中心应加强网络基础设施建设，利用光纤专线、5G技术等信息化手段，优先确保智慧教室的功能正常发挥。同时，智慧教室设备的采购，可多采用经久耐用型设备，可以减少后期维护的人工成本及设备成本。
智慧教室是结合国家“互联网+”大数据、新一代人工智能的产物，通过智慧教室的全面应用，进一步推动了教育理念的更新、教学方法的革新、教学体系的创新，信息技术助力教育，使我国教育水平不断迈向新高峰。
参考文献：
[1]马晓棠.哈佛大学虚拟课堂充满未来感，无课桌椅只有荧幕.中国日报，20150902.
[2]郑小东，温海深，黄六一，薛莹，张英杰.“双一流”背景下的水产科学虚拟仿真实验教学资源建设[J].高等农业教育，2019（05）：6064.
基金项目：2020年教育部产学合作协同育人项目（202002 247001，202002046018），山东省本科教改重点项目（2018B15）
作者簡介：李恒（1980—），男，山东青岛人，硕士，实验师，研究方向：实验室建设与管理、信息化建设。