吳宇玲

錦州醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心，遼寧 錦州 121001

基于智慧教室的大學(xué)計(jì)算機(jī)課程教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

吳宇玲

錦州醫(yī)科大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心，遼寧 錦州 121001

智慧教室能夠在教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)更有效的師生互動(dòng)，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維能力以及信息素養(yǎng)都有很大的作用。通過對(duì)智慧教室及其對(duì)教學(xué)影響的研究，在實(shí)踐教學(xué)中探索智慧教室環(huán)境下大學(xué)計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)，并對(duì)實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，為智慧教室環(huán)境下的教學(xué)研究提供參考依據(jù)。

智慧教室；計(jì)算機(jī)；教學(xué)；設(shè)計(jì)；研究

2012 年我國(guó)頒布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》，明確指出“建設(shè)智能化教學(xué)環(huán)境，推進(jìn)信息技術(shù)與教育融合”，通過數(shù)字教育資源的共建與共享、信息技術(shù)與教育的深度融合［1］，促進(jìn)教育教學(xué)和管理創(chuàng)新，以提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)教育信息化的可持續(xù)發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感技術(shù)的發(fā)展，智慧城市、智慧交通、智慧社區(qū)、智慧校園和智慧教室逐漸涌現(xiàn)出來。2014年3月，艾威康推出了基于多媒體教室和錄播教室功能，融合了人機(jī)交互、人人交互、內(nèi)外交互的互動(dòng)式智慧教室的整體設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)環(huán)境智能化管控和校本資源的共建共享，等，智慧教室能夠在教學(xué)環(huán)節(jié)中實(shí)現(xiàn)更有效的師生互動(dòng)，從而進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)改革。

1 智慧教室的發(fā)展及應(yīng)用

1.1 智慧教室

智慧教室是指運(yùn)用傳感技術(shù)、媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建的具有情景感知功能，能夠智能地進(jìn)行環(huán)境管理的新型教室［2］。智慧教室主要由電子白板、電子書包、資源平臺(tái)及其他輔助設(shè)備組成，能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)，教師和學(xué)生之間可以隨時(shí)進(jìn)行交流互動(dòng)。

1.2 智慧教室的建設(shè)

智慧教室建設(shè)分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。運(yùn)用傳感器、射頻識(shí)別等技術(shù)按照約定的協(xié)議［3］，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，對(duì)物品進(jìn)行智慧化識(shí)別、跟蹤、監(jiān)控和管理［4］。智慧教室主要包括九個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 智慧教室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

1.3 系統(tǒng)主要功能

智慧教學(xué)系統(tǒng)由內(nèi)置電子白板功能的觸控投影一體機(jī)、無線麥克、問答器和配套的控制軟件等構(gòu)成［5］，教師可以在投影的畫面上操作電腦，學(xué)生客戶端配備問答器，實(shí)現(xiàn)師生交互式的無塵課堂教學(xué)；LED顯示系統(tǒng)由LED面板顯示正在上課的課程、班級(jí)、教師、出勤率、室內(nèi)溫濕度等信息［6］；人員考勤系統(tǒng)由考勤機(jī)和配套控制軟件等構(gòu)成，對(duì)進(jìn)入教室的人員進(jìn)行身份識(shí)別［7］；資產(chǎn)管理系統(tǒng)由讀卡器、紙質(zhì)標(biāo)簽和配套控制軟件構(gòu)成，對(duì)教室內(nèi)的儀器設(shè)備等資產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)控與管理。燈光控制系統(tǒng)由燈光控制器、人體傳感器和配套控制軟件等構(gòu)成，自動(dòng)控制開關(guān)燈或窗簾；空調(diào)控制系統(tǒng)由中央空調(diào)電源控制器、溫濕度傳感器和配套控制軟件構(gòu)成，監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫濕度，實(shí)現(xiàn)溫濕度的自動(dòng)調(diào)控［8］；門窗監(jiān)視系統(tǒng)由磁模塊及配套軟件組成，自動(dòng)監(jiān)視門窗，發(fā)現(xiàn)問題可以報(bào)警；通風(fēng)換氣系統(tǒng)由抽風(fēng)機(jī)、CO2傳感器和配套監(jiān)控軟件構(gòu)成，可以自動(dòng)換氣［9］；視頻監(jiān)控系統(tǒng)由無線攝像頭和配套監(jiān)控軟件構(gòu)成，進(jìn)行實(shí)時(shí)的視頻監(jiān)控。

2 智慧教室對(duì)教學(xué)的影響

2.1 教學(xué)形式多樣化

提高教學(xué)水平的關(guān)鍵是做好教學(xué)互動(dòng)環(huán)節(jié)。智慧教室環(huán)境下，教師與學(xué)生利用授課電腦和顯示屏進(jìn)行隨時(shí)互動(dòng)，促進(jìn)了課堂的交互活動(dòng)，教師與學(xué)生之間的互動(dòng)既可視化又個(gè)性化，設(shè)備的互動(dòng)還能夠避免教師或者其他建筑物遮擋學(xué)生的視線，等。智慧教室基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建成一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，多種類資源的呈現(xiàn)，使學(xué)習(xí)資源的獲取更加便利，優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容。

2.2 學(xué)習(xí)方式多樣化

智慧教室可以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等多樣化的學(xué)習(xí)方式，可以用于學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)研究，也可用于教師開展科研項(xiàng)目。

2.3 及時(shí)反饋教學(xué)效果

傳統(tǒng)的課堂提問、答疑和測(cè)驗(yàn)環(huán)節(jié)中學(xué)生口頭回答或者筆試后，教師不能馬上獲得準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)而無法了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握理解程度，智慧教室的教學(xué)系統(tǒng)可以即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)。

2.4 便于教學(xué)管理

使用紙張或點(diǎn)名的簽到方式，效率低且存在代簽代答現(xiàn)象，結(jié)果不真實(shí)而且占用過多課堂時(shí)間。智慧教室可以對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況和教室環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，更便于教務(wù)管理。

綜上所述：傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不再適應(yīng)信息化時(shí)代教育現(xiàn)代化的需要，智慧教室是集智慧教學(xué)、人員考勤、資產(chǎn)管理、環(huán)境智慧調(diào)節(jié)等于一體的新型現(xiàn)代化教室［10］，作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來了新的機(jī)遇。

3 計(jì)算機(jī)課程教學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)目的

在智慧教室環(huán)境下，結(jié)合智慧教室的功能特點(diǎn)、科學(xué)的教學(xué)理念、高等學(xué)校學(xué)生思維發(fā)展的特征和教學(xué)目標(biāo)要求，進(jìn)行合理的教學(xué)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中提高學(xué)習(xí)能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力，逐步完善教學(xué)過程，為智慧教室環(huán)境下的教學(xué)提供參考依據(jù)，推進(jìn)和深化智慧教室環(huán)境下的相關(guān)研究。

3.2 應(yīng)用案例：Word 2010的基本操作

3.2.1 內(nèi)容概述 課程選自普通高校十二五重點(diǎn)規(guī)劃教材，科學(xué)出版社出版的《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)用教程》第三章“3.1Word基本操作，3.2設(shè)置文檔格式”。Word提供了許多方便靈活的工具和手段，可以制作出滿足各種需求的文檔，在辦公時(shí)是必不可少的，屬于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)的重點(diǎn)章節(jié)。該節(jié)課的主要內(nèi)容是Word基本操作（包括Word窗口組成、Word文檔基本操作、文本編輯）和設(shè)置文檔格式（包括設(shè)置文字格式、設(shè)置段落格式、使用樣式）。

3.2.2 教學(xué)目標(biāo)

①知識(shí)目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)使學(xué)生熟悉并掌握Word 2010的編輯操作和如何設(shè)置文檔格式。

②能力目標(biāo)：在教師的引導(dǎo)下，提高學(xué)生文檔編輯修飾能力，進(jìn)行個(gè)性化的編輯和制作。

③情感目標(biāo)：通過教師與學(xué)生之間的互動(dòng)，升華師生關(guān)系，通過學(xué)生間的協(xié)作與交流，促進(jìn)學(xué)生之間的感情，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神。鼓勵(lì)學(xué)生在學(xué)習(xí)中自我展示、體驗(yàn)成功，激發(fā)學(xué)生的求知欲，并在學(xué)習(xí)中提高學(xué)生的審美能力，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)獲取信息并用Word處理文字的意識(shí)和能力［11］。

3.2.3 學(xué)習(xí)資源與工具設(shè)計(jì) 該節(jié)課是在智慧教室環(huán)境下進(jìn)行教學(xué)，需要準(zhǔn)備的學(xué)習(xí)資源及工具主要有教學(xué)系統(tǒng)、電子白板、客戶端、電子書包、問答器、教學(xué)資料、配套軟件等［12］。

3.2.4 教學(xué)策略設(shè)計(jì) 主要采用基于交互活動(dòng)的體驗(yàn)式教學(xué)策略，運(yùn)用智慧教室交互性強(qiáng)和資源豐富的優(yōu)點(diǎn)［13］，為學(xué)生提供大量的生活情境，引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在教學(xué)過程中設(shè)計(jì)多樣的教學(xué)活動(dòng)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，引導(dǎo)學(xué)生積極體驗(yàn)，鼓勵(lì)交流合作。

●整體情境感知 新課導(dǎo)入部分，運(yùn)用電子白板展示一些用Word 2010編輯的帶有文字、圖片、視頻、鏈接等色彩鮮艷、內(nèi)容豐富的文檔材料，超大的電子白板顯示更加清晰生動(dòng)，抓住學(xué)生的注意力，激起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。講授新課中，運(yùn)用電子白板向?qū)W生介紹Word窗口組成和使用樣式這兩部分內(nèi)容。由于計(jì)算機(jī)是一門集知識(shí)性和操作性于一體的課程，要培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，所以在教學(xué)中要運(yùn)用邊演示、邊教學(xué)的教學(xué)方法。該節(jié)課Word文檔基本操作、文本編輯、設(shè)置文字格式和設(shè)置段落格式這些內(nèi)容利用電子白板觸控投影一體的功能，在投影畫面上操作電腦，使學(xué)生看清每一步操作，整個(gè)教學(xué)演示過程更加直觀生動(dòng)，能夠加深學(xué)生的印象、更便于理解。該節(jié)教學(xué)中要將完成同一功能的不同方法分別介紹給學(xué)生，傳統(tǒng)的教學(xué)中由于設(shè)備和時(shí)間的局限有些設(shè)計(jì)無法全部完成，智慧教室環(huán)境下教師有充分的時(shí)間使教學(xué)內(nèi)容更加細(xì)化，從而提高教學(xué)效率。

●交互體驗(yàn) 課堂提問、答疑、測(cè)驗(yàn)等環(huán)節(jié)，師生可以通過無線麥克、問答器和學(xué)生客戶端來完成。學(xué)生端的無線麥克和問答器可以讓教室內(nèi)每個(gè)位置的學(xué)生都能清楚地聽到學(xué)生的問答，解決了傳統(tǒng)教室大、人數(shù)多、聽不清的弊端。該節(jié)課程中Word的操作、字體和段落的設(shè)置部分，教師將需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的題目通過局域網(wǎng)傳輸功能傳輸?shù)矫恳粋€(gè)學(xué)生的客戶端顯示屏，學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)操作來完成，教師端可以看到每個(gè)學(xué)生端的狀態(tài)。當(dāng)學(xué)生完成后，系統(tǒng)的反饋和統(tǒng)計(jì)功能可以立即做出數(shù)據(jù)分析，讓教師及時(shí)了解學(xué)生的掌握程度。同時(shí)，學(xué)生可以將自己的成果上傳至電子白板，教師進(jìn)行展示，學(xué)生可以補(bǔ)充講解，在講解的過程中可利用電子白板多點(diǎn)觸控功能，更加形象地說明問題。

●分組協(xié)作 教師通過教學(xué)系統(tǒng)的分組功能進(jìn)行分組練習(xí)，運(yùn)用Word 2010設(shè)計(jì)一份海報(bào)，小組成員每個(gè)人都有分工，結(jié)合集體的智慧共同完成文檔的設(shè)計(jì)和制作。系統(tǒng)可以隨機(jī)分組，也可以自主分組，每個(gè)組可以進(jìn)行語音交流而與其他小組互不干擾。在協(xié)作交流的過程中學(xué)生在自己的客戶端完成所負(fù)責(zé)的部分，每個(gè)組員可以看到其他組員的操作，可以隨時(shí)進(jìn)行交流修改，最終集體完成海報(bào)的制作。利用智慧教室的分組練習(xí)比傳統(tǒng)的方式更加快捷，而且新穎，既達(dá)到了鍛煉學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，而且通過協(xié)作交流的方式培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)精神，也達(dá)到了該節(jié)課程教學(xué)的情感目標(biāo)。

4 效果分析

4.1 教學(xué)效果

該節(jié)課在智慧教室的環(huán)境下進(jìn)行，教師充分利用教學(xué)系統(tǒng)中的電子白板、學(xué)習(xí)資源等工具組織多樣化的教學(xué)活動(dòng)。生動(dòng)的文檔展示和實(shí)時(shí)操作演示法，更直觀、更容易理解和接受，使教學(xué)充滿趣味性，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性很濃，課堂氣氛活躍。學(xué)生學(xué)習(xí)到相關(guān)的理論知識(shí)和操作技能，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力與動(dòng)手實(shí)踐能力，提高了綜合運(yùn)用水平和信息處理能力。

4.1.1 問卷調(diào)查分析 對(duì)同一班級(jí)分別在智慧教室和普通教室上課的學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，從課堂活動(dòng)、創(chuàng)新思維、自主學(xué)習(xí)、合作交流等方面進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析（如表1所示）。由表1可知，在自主學(xué)習(xí)和合作交流方面存在比較顯著的差異，課堂活動(dòng)相比之前也受到好評(píng)，創(chuàng)新思維方面差異不大。

表1 對(duì)不同教室上課學(xué)生問卷調(diào)查結(jié)果 %

4.1.2 課堂活動(dòng)情況觀察分析 對(duì)在智慧教室環(huán)境下進(jìn)行教學(xué)的班級(jí)與在其他普通教室上課的班級(jí)進(jìn)行對(duì)比分析，聽課教師從課堂學(xué)生的聽課態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、課堂參與度等方面進(jìn)行觀察，記錄每一教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。在課堂注意力、回答問題方面的差異不是很大，但是在課堂練習(xí)、合作與交流、知識(shí)和技能的掌握方面還是有很好的教學(xué)效果。

表2 不同教室課堂活動(dòng)情況 %

4.2 存在問題及改進(jìn)措施

智慧教室是一個(gè)新生事物，目前還處在發(fā)展之中，還有不太成熟的地方，硬件之間的兼容及無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境由于一些突發(fā)的或者是不可抗因素產(chǎn)生的問題會(huì)影響整個(gè)進(jìn)程。教師和學(xué)生對(duì)智慧教室產(chǎn)品不太熟悉，在上課的過程中由于教師操作上的問題，也影響教學(xué)的效果。由于學(xué)生剛剛接觸智慧教室，感覺比較新鮮，上課時(shí)不夠?qū)Ｐ?，心思全放在硬件設(shè)備上，對(duì)教學(xué)效果也有一定的影響。

智慧教室的建設(shè)需要繼續(xù)不斷地努力探索，建設(shè)更加合理的適用于各學(xué)科教學(xué)應(yīng)用的智慧教室。還需要提高教師和學(xué)生的信息素養(yǎng)及信息處理能力，尤其是教師，應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)，熟練掌握智慧教室內(nèi)儀器設(shè)備和系統(tǒng)的操作。

智慧教室環(huán)境下的教學(xué)通過高端、前沿的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)充分體現(xiàn)了教室環(huán)境的智慧、教學(xué)應(yīng)用的智慧、互動(dòng)學(xué)習(xí)的智慧。智慧教室環(huán)境下的教學(xué)能夠讓學(xué)生進(jìn)行整體情境感知，提高課堂的參與度和積極性，提升學(xué)生的協(xié)作能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。智慧教室不僅僅適用于課堂教學(xué)，將來也應(yīng)該應(yīng)用到室外教學(xué)和實(shí)踐中，未來需要更合理的構(gòu)建智慧教室來為現(xiàn)化化教學(xué)服務(wù)。

［1］王達(dá)光，胡華進(jìn)，孫青靄.廣西高校教育信息化現(xiàn)狀調(diào)查與發(fā)展對(duì)策［J］.高教論壇，2015（9）：49-50

［2］王東.未來教室的教育功能研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2016：18-19

［3］朱琳彤.物聯(lián)網(wǎng)安全模型分析與研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2013：16-17

［4］董新平.物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)成長(zhǎng)研究［D］.武漢：華中師范大學(xué)，2012：14-15

［5］中國(guó)教育技術(shù)協(xié)會(huì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì).多媒體教學(xué)環(huán)境工程建設(shè)規(guī)范（第六冊(cè)）系統(tǒng)集成技術(shù)規(guī)范［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2011（11）：98-99

［6］陳衛(wèi)東.教育技術(shù)學(xué)視野下的未來課堂研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2012：25-26

［7］王超.智慧校園系統(tǒng)的考勤管理子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.北京：北京交通大學(xué)，2016：26-27

［8］舒生.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的中央空調(diào)末端節(jié)能控制系統(tǒng)研究［D］.武漢：武漢理工大學(xué)，2013：8-9

［9］彭煜.基于STM32的便攜式室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)器的研究［D］.廣州：暨南大學(xué)，2013：7-8

［10］程麗敏.智慧教室數(shù)字化教學(xué)建設(shè)解決方案［J］.智能建筑與城市信息，2015（3）：93-94

［11］沈南生.讓學(xué)生感受語文課文的精妙之美［J］.考試周刊，2011（46）：59-60

［12］姚方莉.電子書包讓數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課告別枯燥—以小學(xué)五年級(jí)數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課為例［J］.中小學(xué)電教，2014（3）：52-55

［13］徐苑苑.云計(jì)算環(huán)境下的開放課程應(yīng)用研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2013：92-93

Teaching design and practice of university com puter course based on smart classroom

Wu Yuling
Network Information Center，Jinzhou Medical University，Jinzhou 121001，China

Smart classroom can achieve more effective teacher-student interactions in teaching，which helps greatly cultivate students＇autonomous learning ability，innovative ability and information literacy.Based on research on wisdom classroom and its effects on teaching，we have been exploring the tea-ching design of college computer course in the smart classroom environment during our teaching practice.This paper analyzes and summarizes the practice results，which provides reference for the teaching in the wisdom classroom environment.

smart classroom；computer；teaching；design；research

G434

：A

：1004-5287（2017）04-0426-04

：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201704018

2017-02-24

吳宇玲（1978-），女，遼寧錦州人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。