張小吉 王心輝

摘? 要：隨著現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，智慧校園、智慧教育、智慧學習成為教育研究的熱點話題，而智慧教學環(huán)境是高校教育教學改革的關鍵。為促進教與學的創(chuàng)新發(fā)展，打造智能、多樣、開放的智慧教學環(huán)境成為當務之急。文章梳理了教學環(huán)境的發(fā)展，深層剖析了智慧教學環(huán)境的概念，分析了智慧教學環(huán)境的建設現(xiàn)狀，提出了智慧環(huán)境的建設原則、建設目標以及建設框架的建設策略，提出了虛擬與現(xiàn)實相結合、自適應教學與教學管理系統(tǒng)的無縫對接、日益智能化的智慧教學環(huán)境，以期為后續(xù)智慧教學環(huán)境的研究和建設提供借鑒。

關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+教育;智慧教育;智慧教學環(huán)境

中圖分類號：TP399? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）16-0034-04

《教育信息化2.0行動計劃》提出了“智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動”，指出要開展以學習者為中心的智能化教學支持環(huán)境建設與應用[1]。在智慧教育背景下，高校如何以教育教學改革理念為導向，推進智能技術與教學融合創(chuàng)新，結合校本特色構建新型智能化教學環(huán)境，推動人才培養(yǎng)模式、教學方法的改革，成為高校技術工作者關注的熱點[2]。引入智慧教育理念，讓師生在智慧教學環(huán)境中，利用優(yōu)質(zhì)教學資源進行教與學活動，促進教師教學水平提升和學生素養(yǎng)的提高。教室是實施教學活動的主陣地，教學環(huán)境及教學輔助工具、軟件直接影響教師教學設計、教學組織、教學實施、評價反饋和學生學習效果。在“智慧教育”新形態(tài)下，智慧教室的建設有力促進教學環(huán)境舒適化、人性化，促進教學活動多樣化、智能化，促進師生互動便捷化、有效化。

一、教學環(huán)境的發(fā)展

教學信息化是高校信息化建設工作的落腳點，也是學校信息化建設的核心任務[3]。教學環(huán)境的變化與社會發(fā)展、教育信息化進程息息相關，隨著新的教育理念、教學方式不斷應用到教學中，對教師的“教”、學生的“學”，以及教育管理服務影響深遠。

（一）教學空間環(huán)境的改變

從早期的黑板、粉筆、講臺、桌椅簡單布置為一個傳統(tǒng)、簡單、封閉的教學環(huán)境，教師扮演“廣播”，學生被動接受教師的聲音、肢體比畫動作信息;到后來教室里搭載電子白板、投影儀等多媒體設備，教學過程中呈現(xiàn)聲音、圖片、視頻等多媒體信息;再到現(xiàn)在智慧教室、智慧實訓室、智慧場館等逐步應用，配置智慧黑板、智能的電子白板、智能教學互動平臺、智能教學實時監(jiān)測、智能音響監(jiān)控等，利用海量優(yōu)質(zhì)的教學資源、建立了一個開放、互動、多樣、智能的新型教學環(huán)境。

（二）教學活動的改變

大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術與教育深度融合，對教學產(chǎn)生了深刻的變革。從圍繞以教師為中心到以學生為中心，從單一講授到啟發(fā)式、探究式、參與式、體驗式教學方法運用，教師從傳道授業(yè)解惑者，變成一個引導者、合作者、促進者，教學的內(nèi)容豐富多彩，教學的方式靈活多變，引導學生知善明理，培養(yǎng)高尚的道德情操，提高團隊協(xié)作和職業(yè)能力。

課堂學習不再是學生學習的主陣地，借助移動網(wǎng)絡、移動設備，學生隨時隨地都能開始學習，社會提倡的在線學習、泛在學習、實時學習、終身學習成為常態(tài)。學生對新鮮事物興趣濃厚，會更多地提出“為什么是這樣”“事物之間關系是什么”等問題，學習知識內(nèi)容互有關聯(lián)、循序漸進，更加注重學習導向性。

（三）社會關注的變化

教育主管部門高度重視教育事業(yè)，投入大量資金支持學校辦學，以項目建設為抓手，以深化教學改革、加強教師隊伍、為校企合作為重點，大力改善學?；A設施，提升辦學質(zhì)量，極大地改善了教育教學環(huán)境，告別了危舊房時代，建起了嶄新明亮的教室，配齊配強教師隊伍，拓展校企合作、產(chǎn)教融合的廣度和深度，每個項目都有信息化建設，建設多媒體教室、錄播教室、智慧教室、創(chuàng)客空間、雙創(chuàng)中心。

二、智慧教學環(huán)境建設現(xiàn)狀

為促進教學改革與信息技術的高度融合，智慧教室具有起點低、需求廣、見效快、易建設等特點，成為大多數(shù)院校推進教育信息化立項規(guī)劃及當前建設的一項主要內(nèi)容，智慧校園設計包括基礎設施、教學、環(huán)境、管理、服務等建設內(nèi)容，結合實際需求對建設內(nèi)容進行重點設計規(guī)劃。西安交通大學構建了包括基礎設施、基礎網(wǎng)絡、網(wǎng)絡感知、學習資源重復利用平臺、電子考勤、教務督導、IP語音對講和電子班牌的智慧教室[4]。上海交通大學構建了功能涵蓋智能控制、無線投屏、答題分享、遠程交互、記憶白板、云錄播、在線督導、考勤系統(tǒng)的智慧教室[5]。華中師范大學智慧教室由智能化教學設施、多樣化空間環(huán)境、物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境管理、云端一體化教學平臺、資源生成系統(tǒng)、學習行為采集分析系統(tǒng)、交互空間建設等組成[6]。四川大學以課堂教學改革為導向構建智慧教學環(huán)境，包括多類型互動教室、環(huán)境智能控制系統(tǒng)、教學互動系統(tǒng)、環(huán)境信息服務及公共空間建設[7]。以智慧教室為代表的智慧教學環(huán)境建設，看似形勢緊迫、任務簡單，卻也是提高教學環(huán)境最直接、最有效的方式，在建設中存在的問題也值得反思，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 智慧教室建設刻不容緩。教育信息化發(fā)展、“三教”改革、提倡終身學習理念促進了智慧教育、智慧學習、智慧環(huán)境等發(fā)展，建設智慧教室成為學校打造智慧教育環(huán)境、智慧學習環(huán)境的重要手段，也是運用先進教學方法、改變教學方式以實施信息化教學重要途徑。

2. 智慧教室建設沒有做到與智慧校園統(tǒng)籌規(guī)劃、同步建設。整體上看，智慧教室的建設先于智慧校園建設，很多院校把智慧教室的建設作為一個獨立的項目，沒有把智慧教室放到打造智慧校園、智慧教學環(huán)境建設內(nèi)容層面統(tǒng)籌規(guī)劃、整體建設。單獨從智慧教室建設所需基礎網(wǎng)絡條件滿足與否進行建設，很少考慮教學資源、數(shù)據(jù)中心、安全維護等因素，將會給教學數(shù)據(jù)融合管理、平臺兼容性等帶來麻煩。

3. 智慧教室功能發(fā)揮不明顯。一是建設層次低。學校由于是從投資少、易操作、能駕馭的角度設計智慧教室，建設的大多是多媒體教室的加強版或是智慧教室的試用版，只能滿足低層次的智慧教學。教學環(huán)境的搭建滿足不了智慧教學環(huán)境的要求，在進行師生互動、生生互動環(huán)節(jié)時，通常是圍桌討論、問答咨詢的形式，互動平臺搭建得不完備，教學資源缺乏，教學有效數(shù)據(jù)難以采集分析，教學活動反饋、決策智能程度有限，與智慧教育要求還有差距。二是師生信息素養(yǎng)有待提高。智慧教學環(huán)境對師生信息素養(yǎng)要求較高，智慧教學環(huán)境搭建完成后，當師生置身于其中，需要感知智慧信息要素、熟悉智慧環(huán)境設施、運用智慧環(huán)境，與教學實訓有力結合，作為發(fā)揮智慧教學環(huán)境的主導者，師生共同發(fā)力才能豐富教學活動，提高教學質(zhì)量。

三、智慧教學環(huán)境的建構

（一）智慧教學環(huán)境的內(nèi)涵

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》智慧教學環(huán)境（smart instructional environment）是集智能化感知、智能化控制、智能化管理、智能化互動反饋、智能化數(shù)據(jù)分析、智能化視窗等功能于一體的用以支持教學、科研活動的現(xiàn)實空間環(huán)境或虛擬空間環(huán)境[8]。智慧教學環(huán)境是以教育教學改革理念為指導，以充分支持智慧教學和激勵教與學雙向創(chuàng)新為根本目的，綜合運用教育學、心理學、空間設計學、人體工程學等多學科知識打造的開放、友好、互動、多樣、智能的新型教學環(huán)境。

（二）智慧教學環(huán)境的類型

《智慧校園總體框架（GB/T 36342-2018）》標準文件將智慧教學環(huán)境分為基礎型、拓展型、高級型3類[8]，并明確了建設的方向與原則，學校按照所需遞級建設具備常規(guī)教學活動、遠程教學、虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實和分析決策的功能智慧教學環(huán)境。

（三）智慧教學環(huán)境的建設原則

以需求為第一出發(fā)點，建設的核心就是提供全方位、方便快捷的服務。

1. 統(tǒng)籌規(guī)劃，高起點建設，處理好縱向與橫向的關系。參照智慧校園建設相關規(guī)劃、標準和要求，制定建設規(guī)劃。統(tǒng)一規(guī)劃智慧教學環(huán)境基礎設施層、支撐平臺層、應用平臺層、應用終端四個層面與智慧校園總體架構建設。智慧教學環(huán)境位于應用平臺層，在建設過程中，還需考慮智慧教學資源、智慧校園管理、智慧校園服務的擴展性和兼容性。采用的各類軟硬件設備應具備先進性、實用性、經(jīng)濟性、可擴展等特點。

2. 立足實際，確定好當前重點任務與未來持續(xù)發(fā)展目標。因地域、學校發(fā)展不同，各校應按照教學需要科學合理確定當前智慧教學環(huán)境類型實施建設，在滿足基礎需求的同時突出重點任務，解決實際問題，服務教學、服務師生。隨著未來教學需求的變化和技術的不斷發(fā)展，做到產(chǎn)品能更新?lián)Q代，各項功能服務能擴展，各類平臺可以兼容對接。智慧教學環(huán)境所使用的系統(tǒng)具有可擴展性并適度超前。由于計算機技術發(fā)展十分迅速，應用需求的多樣化和提供服務的智能化，對計算機系統(tǒng)資源（包括速度、容量、網(wǎng)絡）及各類智慧管理系統(tǒng)的要求會更高。為達到信息安全的要求，建設時各部分應保證物理層面安全、網(wǎng)絡層面安全、數(shù)據(jù)的安全。

（四）智慧教學環(huán)境的建設目標

1. 建設智能化的教學環(huán)境。以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等前沿技術為支撐，以數(shù)字平臺（管理中心、服務中心、應用中心）為保障，利用信息化服務，打造“一課一空間、班班有特點、人人有特色”的校園教學環(huán)境。通過智慧教學模型、智慧教室、智慧教學系統(tǒng)實現(xiàn)新型教學理念，師生認知一致的智慧教學環(huán)境。

2. 建立高效的管理體系。聚焦智慧教學的實際需求，通過引入數(shù)字化、智能化、智慧化應用提升管理和教學效率，實現(xiàn)以人為本的體驗式管理和教學服務。建設校園數(shù)字孿生體系，在智慧教學、智慧管理、智慧服務等系統(tǒng)建設時，應建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)信息標準，建立統(tǒng)一數(shù)據(jù)認證平臺和綜合運營管理平臺，實現(xiàn)虛擬環(huán)境一致性和多樣性，為智慧教學提供便捷的智慧場景，實現(xiàn)基礎運營一張圖、教育資源一張圖、師生畫像一張圖。

3. 建設創(chuàng)新型教學空間。以打造高水平、骨干、示范學校為目標，以打造高水平優(yōu)質(zhì)專業(yè)、省級實訓室為抓手，建設一批名師工作室、技藝技能傳承創(chuàng)新工作室、民間藝人工作室、非物質(zhì)文化遺產(chǎn)傳承人工作室、創(chuàng)客中心、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)中心、產(chǎn)業(yè)園、產(chǎn)業(yè)基地等，為培養(yǎng)具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、具備跨越自身專業(yè)藩籬的高端創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才提供教學空間。

（五）建設框架

智慧教學環(huán)境的建設分為智慧教學基礎設施、智慧教學環(huán)境、智慧教學活動三個方面，其框架如表1所示。

1. 智慧教學環(huán)境基礎設施建設。調(diào)研學生、教師對教育教學環(huán)境需求，掌握建設各類教學空間教學環(huán)境的基礎，明確學校校園網(wǎng)絡建設情況、無線網(wǎng)絡覆蓋情況、網(wǎng)絡設備功能層次，思考實現(xiàn)智慧化教學環(huán)境基礎設施建設存在問題及建設目標。例如基于開放式、智能化、互動性、集中控制的智慧教室具有智慧黑板、操作臺、中央控制系統(tǒng)、物聯(lián)設備等，搭建自主學習平臺，配備教學資源庫供學生自主學習，并可實時反饋數(shù)據(jù)。

2. 智慧教學環(huán)境。做到智慧教室、智慧實訓室等環(huán)境氛圍的智慧化，做好智慧黑板、智慧機器人、智慧手機等媒體應用的智慧化，做好云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機器人等技術的智慧化，做好課程、課堂等資源的智慧化，做好教學、學習、研究等方法的智慧化。新型的教學環(huán)境和虛擬的教學環(huán)境，讓學生對知識和生產(chǎn)之間聯(lián)系的認識廣泛而深刻，互相接觸、互相交往、互相啟發(fā)、互相討論、互相幫助，從而更好地開發(fā)學生的潛能，促進學生的個性化發(fā)展。針對實訓空間資源、技能實訓教學資源、實訓儀器設備等資源與設備設施，采用現(xiàn)代化的手段加以科學管理和有效重組，以數(shù)據(jù)采集、分析、利用為手段，打通實訓中心從建筑設計、功能規(guī)劃、一體化智能管理到實訓教學、實訓考核、校企合作的全生命周期的信息化管理過程。

3. 智慧教學活動。小組討論、協(xié)作學習、泛在學習等新型場景學習，課前、課堂、課后教學過程中師生互動，教學質(zhì)量可管理、監(jiān)測及評價。例如在協(xié)作式教學中，學生以小組形式進行學習或訓練，小組之間文字共享、語音互通、學生互評，教師可加入各小組中，對學生答疑解惑、指導點評，做到系統(tǒng)測試、智慧反饋，協(xié)作完成任務。

四、智慧教學環(huán)境的建設對策

（一）建設一個虛擬環(huán)境與實體環(huán)境融合的智慧環(huán)境

學習場地（教室、實訓室、圖書館、智慧場館等）、學習形式（課堂學習、網(wǎng)絡學習、體驗學習、社區(qū)學習等）的變化和發(fā)展，虛實交融的學習環(huán)境將是校園的常態(tài)，是一種虛實結合的復合體。虛擬教學環(huán)境是真實教學環(huán)境的補充和豐富，共同組成一個多樣化、智能的體驗環(huán)境。

（二）建設一個自適應教學與教學管理系統(tǒng)的無縫對接的智慧環(huán)境

生活和學習中出現(xiàn)的大量信息和數(shù)據(jù)，比如校園社交數(shù)據(jù)、檢索數(shù)據(jù)、評價反饋數(shù)據(jù)、信息瀏覽數(shù)據(jù)等能集中反映學生真實的價值觀和興趣點。這些基于過程的數(shù)據(jù)將作為教學的重要依據(jù)，并最終成為基于對學生學習興趣和學習能力的信任而非分數(shù)，成為就業(yè)基于個人素質(zhì)、工作態(tài)度和實踐經(jīng)歷的信任而不是文憑。

（三）智慧教學管理系統(tǒng)將不斷進化、日益聰明

大數(shù)據(jù)能幫助教師更好地了解更“真實”的學生和教育實際，智慧教室是智慧校園的“大腦神經(jīng)末梢”，應打通各個學科教室教學的應用數(shù)據(jù)、運營數(shù)據(jù)。

五、結語

隨著智慧校園建設步伐的不斷加快，大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術愈發(fā)普及，智慧教學系統(tǒng)、智慧管理系統(tǒng)、智慧服務系統(tǒng)應用于學校教學、管理、服務中，教育信息化加速促進深化教育改革、教育評價改革，教學方式、內(nèi)容發(fā)生了很大變化，在開放、互動、智能、多樣的智慧教學環(huán)境建設中提供了思路和助推。

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