高教智能教室建设初探

    黎生 余淇 田建林

    

    摘要：伴随大数据、物联网、人工智能等信息技术的下沉应用，高校智能教室的科学建设成为亟待解决的重要问题之一。作者结合自身经验，通过对智能教室建设的实践与思考，提出新形势下智能教室建设的新路径，以期为同类院校建设提供参考依据和实践指导。

    关键词：智能教室;建设;探索

    中图分类号：G434? 文献标识码：A? 论文编号：1674-2117（2020）15/16-0182-03

    ● 概论

    为培养面向未来的创新人才，笔者所在高校启动了“探究式-小班化”课堂教学改革计划，希望课堂教学改革能够撬动全方位人才培养改革。从2010年起，学校全面开展以“启发式讲授、互动式交流、探究式讨论”为特征的高水平“探究式-小班化”课堂教学改革，改变了“期末一考定成绩”的做法，强化了教学过程评价、实施非标准答案考试、改革“优秀”考核标准、实行动态及格线等改革举措，促使学生真学，真想，真领会。然而，经过实践笔者发现，传统的教学环境制约着教学模式的创新及人才的培养。例如，以教为中心的传统教室，联排固定桌椅、设备单一，学生被动听讲，教学沉闷、乏味;保守封闭的教学环境限制了学生的小组互动、讨论，无法实时沟通、缺失现场情境感受，不利于培养学生的批判性思维和拓展国际视野。基于此，新的教育理念呼唤互动探究式、自主开放性智能教室建设，以此促进学生批判性思维和国际视野的培养。

    ● 智能教室建设理念

    智能教室在建设过程中，整体采用“以人为中心”的设计理念，即按照以学习者为主体的设计理念进行改造，要照顾到各种感官体验的要求，为教学提供无限可能，具体涉及“人与环境”的和谐、室内物理因素的考量以及教室功能的需求。同时，要求学习空间具有可重构性与无限延伸性，即智能教室满足多种教学过程，它的设计必须能够适用于多种不同类型的教学场所。例如，固定桌椅改为活动桌椅，打破束缚，能够根据不同的教学类型进行重组。通过可移动或升降的隔断，实现不同类型学习空间的呈现，满足各种学习过程需要。另外，智能教室应具有高科技的智能技术与教学装备[1]，即要求网络、云服务、智能教学行为分析系统、各种交互式设备等成为标配;教学资源便捷获取，师生将不同资源进行整合，实现混合式互动教学;根据课程特点，充分运用先进技术和装备，建设不同类型教学环境，满足不同需求。

    ● 智能教室建设类型

    智能教室的建设，以需求为导向，根据学科需求以及功能特点，分为六大式十小类进行建设，具体如下页图所示。

    1.小组协助式智能教室

    该类型智能教室在物理结构上打破了传统教室格局——去掉讲台，讲桌置于教室中央，可移动、可拼接活动桌椅。在硬件上，也与传统多媒体教室不同，除一台主机外，教室的不同方位还配置了三台交互式触摸一体机，配合软件设置可随意切换“集中授课”和“分组研讨”两种模式：集中授课时，多屏模式便于不同方位的学生就近观看教学内容，达到沉浸式体验;分组研讨时，实时将学生自带设备里的图片、文件分享到一体机上，便于同组学生开展组内研讨交流。该类型教室通过空间和设备上的改变，模糊了教师和学生之间“主导—从属”关系的界限，在心理上消除了“教师主导、学生从属”的思维，双方平等探讨，学生更加积极参与课堂。同时该类型教室也为探究式教学模式的开展提供了良好的物理环境。

    2.深度演示式智能教室

    深度演示式智能教室与传统多媒体教室的显示设备不同，该类型教室具有特殊设计的投影大屏，通过融合技术配合多视窗演示系统，通过同一个屏幕同时对多个教学资源进行展示、对比，实现高难度、复杂问题的全方位和多维度演示，使教学内容更加形象生动，教学手段更加丰富，最重要的是加深学生对知识的理解和掌握。

    3.互动反馈式智能教室

    互动反馈式智能教室是在传统多媒体教室基础上，部署教室专属局域网，采用教室PC端与云平台相结合的方式连通综合教务系统，整合课前、课中、课后，实现线上线下一体化教学。课前，通过云平台推送学习资料，检验学生预习情况;课中，利用教室局域网和APP通过签到、答题、提问、资料传输、分组教学等功能实现师生实时互动;课后，教师第一时间发布课后作业，检验学习效果。所有教学过程数据均被记录在后台，为过程性评价提供数据支撑。该类教室最大的特点就是手机成为师生互动的工具，真正实现了师生之间的1：1互动，让每个学生拥有平等互动的机会。通过即时互动，维持学生的大脑兴奋度，保持学习的热情和积极性，同时有利于实施全过程考核，收集教学过程大数据，便于开展个性化学习指导。

    4.跨区域协助式智能教室

    跨区域协助式智能教室在传统多媒体教室基础上，通过搭建直播课环境，配合远程互动软件，实现远程实时音視频传输、课程直播、双向互动，使得跨空间式的互动教学成为现实。师生可以参与不同校区、不同学校、不同国家的实时互动教学，让学生共享校际、国际优质教学资源，实现一室之内，尽享天下课堂。

    5.操作指导式智能教室

    操作指导式智能教室体现在“教室+机房”的融合上，教室内配备高性能教师机和以小组为单位的多台学生机，通过教学互动软件为师生提供灵活多样的互动教学模式。除了近距离更好地展示教师的讲授内容，它也可以将教学的主动权交到学生手中，把学生的操作结果放大投影到教室大屏，通过教师点评、学生讨论提高学习成效。该类教室打破了传统教室的限制，为广义的学习提供可能，人人都可以成为课堂的主角。这种类型的教室，更好地满足了设计类课程的需求，深受来自艺术、建筑、计算机、软件、机械制造、水利水电等专业教师的欢迎。

    6.智能研讨报告式教室

    智能研讨报告式教室在桌椅设计上采用隔排转椅方式，即前排座位可以180度旋转，实时形成讨论组，方便学生积极参与、协同创新、头脑风暴。在技术功能上实现多屏投影、远程互动与高清录播功能。在智能管理上开展物联感知，即通过讲台上的多功能控制面板实现智能感知与控制，控制窗帘、照明的开关，空调调节温度。同时，座椅后排安装了“电力轨道”，学生购买一个轨道插座即可用电，方便快捷，安全高效，插座还分插头式与USB接口式，可以满足学生的各种需求。

    除了上述六种讲授类型的智能教室外，笔者所在高校还建设了专用研讨智能教室和公共交流空间，方便学生研讨。专用研讨智能教室采用玻璃隔断的方式，将教室划分为多个讨论区域，各区域间相互隔音，学生既可以独立开展小组讨论，避免干扰，又互相可视，营造相互激励、积极探索的良好氛围。公共交流空间则是将教学楼的走廊、大厅等空闲区域合理利用，设置无线网络、书写白板、可移动座椅等设施，营造温馨、安宁、舒适、多边互动的教学环境，让师生在课余也有随时随地交流探讨的场所。

    ● 智能教室建设存在的问题及发展趋势

    智能教室的建设虽然大大满足了不同教师的教学需求，极大地调动了学生的学习积极性，一定程度上实现了“坐到前排来、把头抬起来、提出问题来”，激发了学生的思维，但也存在一些问题。首先，新兴信息技术应用不够，特别是在信息化智能技术如大数据、物联网、云计算、人工智能等方面应用不够，无法实现教与学的过程分析。其次，教学环境智能感知不全面。目前，智能教室对物联网技术的应用还处在最初级的基本环境感知方面，有初步的灯光、温度、湿度等智能感知，但仍缺乏对物联网的深入应用，如对学习者特征的自动识别等。[2]除此之外，智能教室建设功能单一且成本较高，较大程度上依赖学校专款，对于经费较弱的学校来说，成本略高。

    众所周知，智能教室的一大重要功能是通过学习分析技术来理解和优化学习过程及学习环境[3]，从而实现个性化学习内容与学习资源的精准推送，以便支持更高层次的适应性教学和个性化学习。相信不久的将来智能教室可以深度挖掘教学数据，利用教学中产生的海量数据，构建完善的学习者学习行为模型，形成科学的学习情况报表，实现个性化学习资源推送，从而促进教育个性化的发展。

    参考文献：

    [1]贺占魁，黄涛.高校智慧教室的建设理念模式与应用展望[J].现代教育技术，2018（28）：54-60.

    [2]崔亚强，余淇，冯鸟东.论高等院校智慧教学环境中“智慧”的缺失[J].中国教育信息化，2017（13）：72-74.

    [3]何克抗.21世纪以来的新兴信息技术对各级各类教育深化改革的重大影响[J].电化教育研究，2019（03）.

    作者简介：黎生，四川大学信息化建设与管理办公室副主任，研究方向为教育技术;余淇，四川大学信息化建设与管理办公室资源科科长、工程师，研究方向为教育技术;田建林，四川大学信息化建设与管理办公室任职，研究方向为智慧教育学习环境构建、智慧教学法、高校信息化教学平台有效性研究等。

    基金项目：2020年四川大学党政管理服务研究项目“大数据下高校智慧教学平台建设探讨”;四川省高等學校人文社会科学重点研究基地·四川省教育信息化应用与发展研究中心项目“智能教室建设路径探析与效果实证研究”（JYXX19-002）阶段性成果。