徐正坤 莫新平

摘? 要? 在教育部提出的教育信息化2.0行動計劃的引領(lǐng)下，智慧校園成為當(dāng)前高校建設(shè)的重要方向。智慧教室作為智慧校園的重要組成部分，在其整體建設(shè)框架下全面普及，取代傳統(tǒng)的多媒體教室已成為必然趨勢。在學(xué)院智慧教室建設(shè)的基礎(chǔ)上，提出以大數(shù)據(jù)分析中心為統(tǒng)領(lǐng)，分層次、分階段建成基礎(chǔ)型智慧教室、功能型智慧教室及專業(yè)型智慧教室的普及性建設(shè)方案，為全面建設(shè)智慧教室提供借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞? 教育信息化；智慧教室；智慧教學(xué)；智慧校園；大數(shù)據(jù)

中圖分類號：G647.6? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）22-0009-04

0? 引言

近年來，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)滲透教育領(lǐng)域的方方面面。隨著信息技術(shù)與教育領(lǐng)域的深度融合，創(chuàng)建基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境已經(jīng)成為學(xué)校信息化建設(shè)的內(nèi)在訴求和必然趨勢。各個學(xué)校已從早期主要關(guān)注教育信息化的軟、硬件設(shè)施建設(shè)和教學(xué)資源開發(fā)的數(shù)字化教育建設(shè)階段，轉(zhuǎn)入以智慧教室和智慧校園為標(biāo)志的智慧教育階段，這兩個階段的最大區(qū)別在于學(xué)習(xí)環(huán)境有了根本性改變——由數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境變成智慧學(xué)習(xí)環(huán)境[1]。在此形勢下，智慧教室作為一種基礎(chǔ)且典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，應(yīng)時而生并快速發(fā)展起來。傳統(tǒng)的投影設(shè)備加電腦式的多媒體教室，已經(jīng)無法滿足信息時代課堂教學(xué)的實際需求。為適應(yīng)時代變化，順應(yīng)教育和教學(xué)改革的需求，全面提升學(xué)生的綜合素質(zhì)和提高課堂教學(xué)質(zhì)量，目前各個高校正積極推進全面建設(shè)智慧教室的進程，將其放在教育教學(xué)改革和校園信息化建設(shè)的重要位置，逐步將傳統(tǒng)的多媒體教室升級為智能化、交互性和基于行為數(shù)據(jù)分析的智慧型教室。

1? 智慧教室的概念

20世紀(jì)90年代以來，作為智慧教學(xué)的典型代表和主要支撐環(huán)境的智慧教室，逐漸成為企業(yè)、科研機構(gòu)和教育工作者重點關(guān)注與研究的對象。國內(nèi)經(jīng)過十多年的探索和發(fā)展，對智慧教室目前還沒有統(tǒng)一明確的定義，從陳衛(wèi)東的智能教室[2]，到黃榮懷的從智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建角度提出的“SMART”模型[3]，再到聶風(fēng)華從系統(tǒng)構(gòu)成角度提出的“ISMART”模型[4]，國內(nèi)學(xué)者從不同的角度對智慧教室進行界定和描述。還有學(xué)者提出更加具體的定義，例如：張亞珍[5]認為，智慧教室是借助現(xiàn)代信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的智慧學(xué)習(xí)空間，是物理空間和數(shù)字空間的結(jié)合、本地和遠程的結(jié)合；張凱等[6]認為，智慧教室是以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo)，利用新一代的信息技術(shù)對教室空間和教學(xué)過程進行整體改造和深度融合的新型課堂教學(xué)環(huán)境，實現(xiàn)了師生、資源、技術(shù)、環(huán)境的最佳耦合。

綜上所述，智慧教室的概念表述雖然偏重點不同，但是涉及的基本要素類似。智慧教室的基本特征在于智慧化，概括起來包括兩方面：一是教學(xué)環(huán)境的智慧化，主要包括智能化教學(xué)設(shè)施（多屏顯示、無線投屏、遠程互動、線上直播、擴音設(shè)備等）、多樣化空間環(huán)境（桌椅樣式及布局、色彩搭配、隔音處理等）、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能環(huán)境管理（物聯(lián)網(wǎng)智能中控設(shè)備等）；二是教學(xué)過程的智慧化，主要包括云端智能化的教學(xué)平臺、資源生成系統(tǒng)、學(xué)習(xí)行為采集和分析系統(tǒng)、個性化資源推薦、個性化分析、人工智能、虛擬現(xiàn)實等系統(tǒng)。

隨著國內(nèi)智慧教學(xué)環(huán)境研究的深入及快速發(fā)展，近年來，各個高校形式多樣、功能各異的智慧教室如雨后春筍般相繼建成，各種類型的智慧教室建設(shè)方案也不斷涌現(xiàn)。例如：練若琳等[7]按照系統(tǒng)組成和功能的不同，分成投屏類和非投屏類兩種類型的智慧教室建設(shè)方案；孫進康等[8]根據(jù)不同的課堂教學(xué)需要，提出講授輔導(dǎo)型、互動協(xié)作型和探究研討型三種智慧教室建設(shè)方案。由此可見，智慧教室建設(shè)要在遵循其基本特征的基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)校的實際需求，研究出適合自己學(xué)校的智慧教室建設(shè)方案。

2? 智慧教室建設(shè)內(nèi)容及問題

2.1? 建設(shè)內(nèi)容

為全面貫徹《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》和推廣落實《職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)規(guī)范》，加快學(xué)院教育信息化建設(shè)步伐，山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院作為“全國職業(yè)院校數(shù)字校園建設(shè)實驗?！敝?，2019年進行智慧教室的試點建設(shè)工作，在青島李滄校區(qū)和泰安校區(qū)建成五間遠程智能互動教室，實現(xiàn)課堂互動、探究式分組教學(xué)、研究性學(xué)習(xí)、精品課程錄制、線上直播和跨校區(qū)遠程互動教學(xué)等教學(xué)活動。系統(tǒng)主要包括高清錄播系統(tǒng)、智慧交互教學(xué)系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)管理平臺等。智慧教室的具體功能系統(tǒng)如下。

1）高清錄播系統(tǒng)，包括錄播主機、高清云臺攝像機、定位分析儀、數(shù)字音頻處理器等軟硬件設(shè)備，可以實現(xiàn)一鍵式課堂教學(xué)常態(tài)化全自動錄播，全面記錄教學(xué)過程，積累優(yōu)秀教學(xué)資源。資源管理平臺可以對錄制視頻進行分類管理、點播回放，對日常教學(xué)活動進行觀摩、巡課、督導(dǎo)、直播等。

2）智慧教學(xué)交互系統(tǒng)。智能交互系統(tǒng)由互動服務(wù)器、智慧教學(xué)互動軟件、交互式終端、無線APP等構(gòu)成，能夠為教師提供高效的課堂教學(xué)服務(wù)，支持在線課堂互動教學(xué)，包含便捷的課堂管理、多種教學(xué)終端的投屏互動、實時的課堂互動、高效的分組互動及統(tǒng)計分析等，能夠支持多臺互動主機之間的互動教學(xué)、教研應(yīng)用，實現(xiàn)跨校區(qū)遠程互動教學(xué)功能。

3）多媒體顯示系統(tǒng)，包括LED顯示大屏、交互式一體機、智慧無線講臺、液晶電視、無線網(wǎng)絡(luò)同屏系統(tǒng)等設(shè)備，可以將教學(xué)內(nèi)容以多屏幕、多角度、全方位的多媒體形式呈現(xiàn)在學(xué)生面前。無線網(wǎng)絡(luò)同屏系統(tǒng)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將各種顯示終端進行無縫銜接，滿足多終端之間的無縫通信以及同屏推送需要。

4）擴聲系統(tǒng)，主要包括無線麥克風(fēng)、數(shù)字音頻處理器、音箱等設(shè)備。良好的聽聞環(huán)境可保證語言交流的順暢，利于師生間互動。

5）物聯(lián)中控系統(tǒng)，支持對多媒體設(shè)備進行本

地、遠程智能化控制，可進行開關(guān)、信號切換，遠程控制觸控面板解鎖、鎖定等，支持環(huán)境燈光和空調(diào)系統(tǒng)等環(huán)境設(shè)備的統(tǒng)一控制管理。

6）運維管理與數(shù)據(jù)分析平臺，對設(shè)備運行情況、錄播使用狀態(tài)、智慧班牌、考勤管理、學(xué)生信息等進行數(shù)據(jù)采集，并基于大數(shù)據(jù)進行分析，提供各種診斷與報告信息。

2.2? 存在的問題

經(jīng)過兩年多的建設(shè)和使用，智慧教室在促進課堂互動、優(yōu)化信息呈現(xiàn)、提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性等方面都起到積極作用，但也存在諸多問題。

1）智慧教室建設(shè)缺乏統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，缺乏規(guī)?；?、規(guī)范化建設(shè)智慧教室的頂層設(shè)計。

2）在智慧教學(xué)過程及環(huán)境的重構(gòu)中偏重教學(xué)設(shè)備的智能化改造，把智慧教室當(dāng)作升級版、增強版的多媒體教室來建設(shè)，譬如偏重物聯(lián)網(wǎng)智能中控、多屏顯示、互動或錄播系統(tǒng)的構(gòu)建。

3）大數(shù)據(jù)處理與分析平臺建設(shè)偏重設(shè)備和教務(wù)信息的采集與分析，缺少對教師、學(xué)生、教學(xué)全過程場景的實時感知與捕捉，無法對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和特性進行全面分析與診斷，缺少智能推薦個性化學(xué)習(xí)服務(wù)和教學(xué)信息反饋。

4）智慧教室建設(shè)需求不明確，沒有結(jié)合學(xué)院特色、實際需求、人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法等方面進行智慧教室建設(shè)與改造。

3? 適合高職院校特點、與學(xué)科充分融合的智慧教室建設(shè)方案

隨著智慧校園的迅速發(fā)展，智慧教室作為典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，其普及化也將成為高校智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)發(fā)展的必然趨勢。遵循節(jié)約成本、建設(shè)適合高職院校特點及與學(xué)科充分融合的總方向，從設(shè)計原則、設(shè)計方案兩方面提出高職院校普及建設(shè)智慧教室的總體建設(shè)思路，以期對后續(xù)全面建設(shè)智慧教室有所啟示。

3.1? 設(shè)計原則

3.1.1? 立足學(xué)院特色與需求，做好頂層設(shè)計，試點先行

智慧教室建設(shè)要立足學(xué)院的特色和需求，進行統(tǒng)一規(guī)劃和總體設(shè)計，然后分步實施、逐步完善。這是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不但需要集合先進的信息技術(shù)，還需要整合教育理念、教學(xué)模式、教學(xué)管理等諸多要素，以實現(xiàn)信息技術(shù)與教學(xué)的深度契合，另外還需要從成本預(yù)算、環(huán)境布局、學(xué)生特點、專業(yè)特色等多方面進行深度考察和全盤考慮。智慧教室建設(shè)應(yīng)進行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計，做好頂層設(shè)計，試點先行，然后在試點的基礎(chǔ)上逐步開展；要避免零星幾個智慧教室的信息孤島式建設(shè)[9]，要避免盲目建設(shè)、成為擺設(shè)，造成資源的極大浪費。

3.1.2? 以教育大數(shù)據(jù)中心為支撐

以云計算、大數(shù)據(jù)分析、人工智能等技術(shù)為核心打造的教育大數(shù)據(jù)采集與分析中心，是智慧教學(xué)環(huán)境的“大腦”。智慧教室建設(shè)要以大數(shù)據(jù)技術(shù)為中心，空間環(huán)境設(shè)計要趨向于分布式布局[5]，每間智慧教室都是大數(shù)據(jù)采集分析中心的一個數(shù)據(jù)采集點，基于智能感知技術(shù)通過物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)交換，采集、匯聚學(xué)習(xí)過程和教學(xué)管理數(shù)據(jù)，綜合分析和診斷學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、風(fēng)格、需求等，提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)和資源推送，同時對教學(xué)效果進行精準(zhǔn)反饋和評估，為教學(xué)決策提供科學(xué)依據(jù)。通過“大腦”協(xié)調(diào)，多個智慧教室之間實現(xiàn)互聯(lián)互通，教學(xué)資源自由共享，正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)無縫對接。

3.1.3? 智慧教室建設(shè)要與學(xué)科專業(yè)相結(jié)合

智慧教室建設(shè)不能單從技術(shù)層面進行考慮，還要根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有的學(xué)科特色、教學(xué)模式進行深入研究，與信息技術(shù)進行深度有效融合，重構(gòu)課堂與教學(xué)過程，設(shè)計與學(xué)科專業(yè)深度融合的智慧課堂教學(xué)模式，建設(shè)與學(xué)科深度契合的專業(yè)型智慧教室。

3.1.4? 以應(yīng)用為中心，以實際需求為導(dǎo)向，分層次、分階段全面建設(shè)智慧教室

全面建設(shè)智慧教室，要從實際應(yīng)用和實際需求出發(fā)，綜合考慮學(xué)院特色、專業(yè)需求、管理維護、建設(shè)成本、多元應(yīng)用等，力求構(gòu)建多需求、多層次、多功能的智慧教室。

3.2? 設(shè)計方案

本文將智慧教室的功能系統(tǒng)分成14個子系統(tǒng)，包括高清錄播系統(tǒng)、智慧交互教學(xué)系統(tǒng)、智能感知與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、教學(xué)資源管理系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實功能子系統(tǒng)等。全面建設(shè)智慧教室，首先要做好頂層設(shè)計，構(gòu)建以人工智能、云計算、大數(shù)據(jù)為中心的分析應(yīng)用平臺，作為所有智慧教室的“大腦”；其次，全面建設(shè)智慧教室不能一刀切，需要根據(jù)實際教學(xué)需要、成本等進行整體規(guī)劃，不同類型的智慧教室選用不同的子系統(tǒng)，組合建設(shè)不同類型的智慧教室。經(jīng)過綜合考慮，分析學(xué)院使用需求、預(yù)算成本、專業(yè)特色等情況，將智慧教室建設(shè)分為三種類型，即基礎(chǔ)型智慧教室、功能型智慧教室和專業(yè)型智慧教室。

3.2.1? 基礎(chǔ)型智慧教室建設(shè)方案

該方案主要是針對數(shù)量眾多的普通多媒體教室的設(shè)計方案。普通教室每個班30～50人，空間不大，除了常規(guī)教學(xué)、集中授課、學(xué)生自主學(xué)習(xí)任務(wù)外，還要當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)化考場使用，承擔(dān)考試任務(wù)，如全國大學(xué)英語四六級考試、計算機等級考試等。教室內(nèi)安裝標(biāo)準(zhǔn)化考場設(shè)備，對桌椅數(shù)量、布局等也有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因此，在構(gòu)建此類智慧教室時，既要考慮集中授課要求，滿足考場標(biāo)準(zhǔn)化需求，還要兼顧學(xué)生的個性化需求，保證教室能夠提供多元服務(wù)。此方案的構(gòu)建要求以智能簡捷、管理方便、成本較低、個性化與標(biāo)準(zhǔn)化相統(tǒng)一為目標(biāo)[10]。

基礎(chǔ)型智慧教室桌椅樣式通過特殊設(shè)計，可進行拆裝組合，平時采用秧苗式布局，既能滿足集中授課需求，又能通過桌椅快速拼合成圓桌模式，實現(xiàn)小組協(xié)作等多種課堂教學(xué)模式。該類型智慧教室具有靈活的空間布局、線上線下一體化課堂互動教學(xué)、豐富的教學(xué)資源推薦、個性化學(xué)習(xí)診斷和精準(zhǔn)評估等功能，幫助建立以教為主導(dǎo)、學(xué)為主體的教學(xué)模式，使教學(xué)決策更加準(zhǔn)確、明晰，學(xué)生學(xué)習(xí)更加主動和高效。普通型智慧教室可由智慧交互教學(xué)系統(tǒng)、帶簡單錄播及巡課功能的高清錄播系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成，具體功能可根據(jù)學(xué)院的具體教學(xué)要求及預(yù)算情況進行增刪組合。

3.2.2? 功能型智慧教室建設(shè)方案

功能型智慧教室是在普通型智慧教室的基礎(chǔ)上為實現(xiàn)某一項或幾項功能而設(shè)計的增強型智慧教室建設(shè)方案。相對普通型智慧教室，這種類型的教室數(shù)量較少，空間相對較大，一般不作為標(biāo)準(zhǔn)化考場使用。這是智慧教室中的典型建設(shè)項目，采用先進的信息技術(shù)手段，充分體現(xiàn)智慧教室的智慧特點，但在系統(tǒng)功能選擇上有所偏重，根據(jù)主要使用方向從空間環(huán)境、教學(xué)設(shè)施以及軟硬件平臺的選擇、設(shè)置等方面進行建設(shè)，做到設(shè)備先進、重點突出、專而多用。

根據(jù)學(xué)院的綜合情況和使用需求，可以將功能型智慧教室分為精品錄播型智慧教室、直播互動型智慧教室、自主研討型智慧教室、智慧階梯教室、智慧自習(xí)型教室等。

精品錄播型智慧教室除了具有普通型智慧教室的功能外，要著重建設(shè)高清錄播系統(tǒng)，實現(xiàn)教研觀摩、巡課、督導(dǎo)、直播、點播等相關(guān)功能，能夠滿足微課、慕課等高質(zhì)量授課視頻的錄制和直播需要。直播互動型智慧教室要求以智慧交互教學(xué)系統(tǒng)、遠程呼叫系統(tǒng)等功能為建設(shè)重點。自主研討型智慧教室要抓住自主和研討的特點，采用圓桌式布局，著重建設(shè)具有自主學(xué)習(xí)、小組協(xié)作、討論交流等功能的線上自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)、多屏顯示系統(tǒng)、無線同屏系統(tǒng)以及智能化的教學(xué)資源查詢檢索系統(tǒng)。智慧階梯教室空間較大，兼有集中授課以及學(xué)生自習(xí)的功能，著重建設(shè)智慧交互教學(xué)系統(tǒng)、多媒體顯示系統(tǒng)、擴聲系統(tǒng)、無線同屏系統(tǒng)等。智慧自習(xí)型教室則著重建設(shè)數(shù)字教學(xué)資源的智能化檢索、查詢、應(yīng)用與下載方面的系統(tǒng)。

3.2.3? 專業(yè)型智慧教室建設(shè)方案

專業(yè)型智慧教室的建設(shè)需要根據(jù)學(xué)校的性質(zhì)和學(xué)科的專業(yè)特色，結(jié)合學(xué)院的人才培養(yǎng)模式，設(shè)計與具體學(xué)科內(nèi)容、專業(yè)特色充分融合創(chuàng)新的智慧教室方案，這是智慧教室建設(shè)中難度最大、最具特色、最重要的建設(shè)內(nèi)容之一。這類智慧教室的建設(shè)主要包括兩個方向。

一是在傳統(tǒng)的實訓(xùn)室或?qū)嶒炇业幕A(chǔ)上進行改造，與信息技術(shù)充分融合，建設(shè)成智慧實訓(xùn)室或智慧實驗室。

二是結(jié)合具體學(xué)科內(nèi)容和專業(yè)特色，設(shè)計具有創(chuàng)新性的智慧教室建設(shè)方案。譬如山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院的旅游專業(yè)，可以充分利用VR（虛擬現(xiàn)實）技術(shù)，為學(xué)生建設(shè)一個虛擬仿真旅游智慧教室，讓學(xué)生身臨其境地體驗、旅游和學(xué)習(xí)，從而提高沉浸式教學(xué)的學(xué)生感官性，有助于提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進對知識內(nèi)容的深入理解。對于專業(yè)型智慧教室的建設(shè)，需要信息技術(shù)部門和專業(yè)學(xué)科的領(lǐng)導(dǎo)和教師共同設(shè)計。

4? 結(jié)束語

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展以及與教育領(lǐng)域的深度融合，智慧教室作為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的典型代表，全面取代傳統(tǒng)多媒體教室成為大勢所趨。全面建設(shè)智慧教室需要綜合考慮學(xué)校需求、成本預(yù)算、專業(yè)特色、教學(xué)模式等方面，分層次、分階段逐步展開。根據(jù)本文提出的三種建設(shè)方案，可以以功能型智慧教室建設(shè)作為試點，先行建設(shè)，還需要集合專業(yè)領(lǐng)域的專家和教師，進行專業(yè)型智慧教室的設(shè)計和建設(shè)工作。希望本文提出的智慧教室建設(shè)方案可以為高校全面建設(shè)智慧教室提供一種參考模式和解決方案，推動智慧校園發(fā)展。

參考文獻

[1] 何克抗.智慧教室+課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)變革：實現(xiàn)教育信息化宏偉目標(biāo)的根本途徑[J].教育研究，2015，36（11）：76-81，90.

[2] 陳衛(wèi)東，葉新東，張際平.智能教室研究現(xiàn)狀與未來展望[J].遠程教育雜志，2011，29（4）：39-45.

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

[4] 聶鳳華，鐘曉流，宋述強.智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，23（7）：5-8.

[5] 張亞珍，張寶輝，韓云霞.國內(nèi)外智慧教室研究評論及展望[J].開放教育研究，2014，20（1）：81-91.

[6] 張凱，楊再明.智慧教室的構(gòu)建與應(yīng)用研究：以中國礦業(yè)大學(xué)為例[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2018，28（10）：81-86.

[7] 練若琳.高校智慧教室建設(shè)與應(yīng)用策略探析[J].深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2020，18（3）：1-7.

[8] 孫進康，張學(xué)平，趙劍.智慧教室建設(shè)與應(yīng)用思考[J].大學(xué)教育，2019（4）：25-27.

[9] 余泰，李莉，趙欣.基于教育大數(shù)據(jù)的高校智慧教學(xué)環(huán)境構(gòu)建[J].實驗室研究與探索，2020，39（7）：285-288.

[10] 呂戀生，楊再明，張凱.高校研討型智慧教室的構(gòu)建與應(yīng)用[J].中國教育信息化，2019（21）：69-72.

作者：徐正坤，山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院實訓(xùn)中心，高級工程師，主要從事職業(yè)教育、教育技術(shù)學(xué)研究；莫新平，山東外貿(mào)職業(yè)學(xué)院信息工程系（266100）。