智慧学习环境的创设与案例研究

    江婕　徐德坤

    

    摘要：随着我国教育改革和信息化的不断推进和发展，如何将传统的智慧课堂学习教育的理念融入到教育之中，已经具有很强的理论研究和实践意义。本文简述了智慧课堂学习环境的发展背景、概念、特征，并对如何创设构建良好的智慧课堂和学习环境的方法提出了见解，希望能引发一定思考。

    关键词：智慧课堂;智慧学习;学习环境

    中图分类号：G434? ?文献标识码：A? ?论文编号：1674-2117（2020）23-0085-04

    智慧学习环境作为一个概念被广泛地提出并持续发展下来，这实际上是社会发展在教育上的体现。伴随着信息科技的迅猛发展以及大范围的高科技的广泛使用，多媒体技术与现代课堂教学的交互不断发展和加深，不断产生和涌现出新的教育理念和教学方式，以及不断发生变化的教学模式。利用大数据技术可以有效地帮助教师准确掌握和分析学生的考试分数、学习行为等信息，从而为学生学习和职业规划做出引导。大数据技术带来的不仅仅是学习和教育方式的巨大变革，教师的教学方式也会随之发生巨大变化，利用智慧的大数据技术带动教育和教学的变革和发展已经成为必然的发展趋势。

    ● 智慧学习环境的概念

    智慧化的学习空间和学习环境是一种典型的对智慧学习空间和环境的拟物化，它在本质上是传统的网络教室和数字多媒体的一种自然结合体，是一种借助互联网、人工智能等现代信息技术手段构建和发展起来的新型智能化学习空间和环境，是一种高级的形式。它的具体应用范围包括各种数字学习空间以及物理学习空间，它通过各种各样的数字智能学习装备可以辅助课堂教学，促进课堂交互和活动的开展，便于学习环境信息资源的获取、对情境的感知和对环境管理功能的新型人性化学习信息空间的构建。

    ● 智慧学习环境的特征

    1.可行性与实用性

    设计一个智慧教育学习平台应用环境，首先要考虑的问题是该智慧学习平台的系统设计和使用是否可行、需要考虑所使用的关键技术有哪些、设计和开发出来的智慧学习平台功能是否实用、用户在注册或登录智慧学习平台后能不能直接使用该智慧学习平台的系统获取学习资源以及实现师生互动学习等平台应用功能，同时，还要设计出能够为各中小学教师、在校学生以及家长提供友好交互的平台使用界面。

    2.先进性与科学性

    先进的学习平台设计理念和目标是，满足智慧城市系统学习应用环境的基本性能要求，利用先进成熟的互联网技术、科学的设计方法使系统学习平台能够具有良好的系统性能和运行稳定性，以更好地满足用户的多样化需求。

    3.综合性与整体性

    智慧学习环境的设计是为了给教师和在校学生以及家长提供学习服务，因此，智慧学习环境的整体设计需要从不同的思维角度和层面考虑，需要充分考虑家长对数据和信息的使用需求，以及师生的互动需要，这样才能设计出比较完善高效的智慧学习的环境。

    4.易操作性

    设计出来的学习和智慧教育环境要容易操作，太复杂可能会影响学习和智慧教学以及其互动的效果，影响师生的学习和智慧教学的效果和进度，因此，设计时一定要严格遵循易实用和可操作性的原则。

    5.可扩展性

    一个良好的新型智慧系统学习平台要在设计上具备良好的可扩展性，关键的因素就是设计人员要按照实际需求进行设计和部署，并对动态学习资源的可重构性、智慧管控以及自动管理和部署及时等问题予以解决，要以云计算、大数据以及虚拟化技术、人工智能技术、知识产权工程、并行计算和智能云数据存储等技术为基础，设计出一个能够具有良好可扩展性的新型智慧学习平台。

    6.安全性

    安全性是良好的智慧教育学习环境必须考虑和具备的，要对平台不同用户的个人信息权限和安全性进行明确的界定和区分，确保不会造成平台和用户的冲突，做好安全数据的防护，以有效防止病毒以及对黑客的恶意侵入和攻击，对重要的数据和信息要进行严格的加密和安全认证，严格保证重要的数据和相关信息的完整性、安全性，使智慧教育的云端服务平台具有良好的网络安全性。

    ● 智慧学习环境案例

    1.智慧图书馆

    智慧图书馆是指通过更加智慧的图书馆创设和管理方法，利用最先进的互联网技术为图书馆建立的一种新的交互方式，以便提高其交互性、灵活性、明确性和更快的响应速度，进而更好地达到对借阅者的综合管理要求。智慧图书馆是三维空间中的物理信息空间、数字信息空间和现代人类经济社会的立体的完美结合，虚拟现实加互联网技术、智能互联网技术等都是它的出发点和核心技术。

    以中国矿业大学的智慧高校图书馆建设为例，智慧高校图书馆通过举办和组织各种学术活动，创新交流的方式和环境，在一定程度上有效促进高校专业知识的传播。智慧图书馆主要包括第三方学术空间、数字学术空间、共享空间、创客研究空间等主流的研究服务方向。智慧图书馆的服务理念是通过整合自身的图书馆资源（包括电子、纸本、网络资源）、技术、人力和活动场地，为广大用户和读者提供一种全方位、个性化、人性化的智慧阅读服务，旨在培育和促进广大读者自主参与学习，激发广大读者的学习灵感，树立其创新发展思想，这也是我国图书馆教学改革与现代化发展的大战略方向。一般情况下，智慧图书馆可以实现现有信息技术水平之下对信息资源的全面认知，并且实现没有错误的、安全可靠的信息传递。

    2.智慧课堂

    智慧型知识课堂的教学是一类特殊的高效教育课堂，关于教育和智慧型知识课堂的概念和含义，不同的教育视角有不同的定义和理解。对教育和智慧型知识课堂信息化概念的定义总体上来说具有基于知识教育和智慧课堂信息化两种教育视角的含义。早期人们涉及的教育和智慧型知识课堂的概念基本上被认为是基于知识教育信息化视角的，直到2015年初才有了明确的智慧教育课堂的概念和定义。所谓的智慧课堂就是以传统建构主义的学习模式理论教育实践为基础和依据，利用大数据、物联网、移动端和互联网等技术和新一代的信息技术打造的一個智能、高效的教学课堂。构成智慧课堂的关键要素包括智能学习资源、教师、计算机信息技术、智能教育辅助工具、线上社区、教学管理者六大部分。

    以中国华东交通大学的国家级智慧型精品教室建设为例，该校目前已经建设有128间国家级智慧型精品教室，助推了小班化教学、探究式教学、互动式教学、智能化教学。其中最高端的5间国家级精品智慧教室被誉为智慧教室的“样板间”，它们通过各类传感器和智能教学装备可以辅助课堂教学内容的呈现，便于学习信息资源的获取，促进了课堂交互的开展，精品班级智慧教室的所有教学功能都得到了最大程度的优化升级。5间“智慧教室”给中国高校师生的课堂带来前所未有的新奇体验，是现代信息技术与中国传统课堂碰撞融合的革命性产物，为中国高校课堂信息技术教育的改革创新发展提供了现代化教学技术的支撑。智慧教室里配有多部高清摄像头，可自动实时跟踪学生和教师上课的情况，对教师和学生讲授课程内容的全过程进行了实时录制，方便学生线下重温课程内容。每间智慧沙龙教室还分别配有电子黑板、白色的烤漆板和玻璃墙壁，供教师与学生进行推算演绎、交流探讨，并随时为学生记录下迸发的教学灵感。沙龙教室的设计使教师可以多方位地现场授课，可以与学生进行更多的互动和交流。四台移动式智能触控教学一体机，实现了无盲区分组互动学习。“远程交互”“无线投屏”“自动录播”等一系列黑科技装备给学生们带来了丰富的课堂体验。

    ● 智慧课堂的创设

    有效地传授教学基础知识与以训练学习为核心的思维是智慧课堂学习的主要组成部分。在智慧课堂中，硬件设备有智能网络教学摄像头、智能课堂黑板、多媒体软件等。通过智慧课堂云层管理系统提供的自动化云计算服务与大数据中心系统提供的自动化学习数据资源，为智慧课堂教师提供云服务，保障了学生的正常课堂生活与学习。智慧课堂的空间设计要充分考虑课堂空间的灵活性设计与要求。总体来说智慧课堂的网络结构设计主要包含以下几个方面：网络管理系统结构设计、系统内部结构设计、软件系统框架设计。

    1.网络管理系统结构设计

    网络的规划设计是实现智慧课堂建立的重要基础，因其设计过程需要在光纤网络上获取各种教学资源，同时设计过程需要将光纤网络产生的大量数据发送至学习管理中心、数据中心，所以需要千兆以上的光纤网络作为数据链路，且为学习中心专用。为了有效避免大量的资源和数据同时进发，可以通过智慧课堂集成学习中心的控制器解决网络产生的拥堵，设立楼层学习中心服务器进行数据中转。由于智慧课堂集成中心控制端各个网络模块间与智慧课堂信号中心的连接线路均采用即插即用的方式，在服务器出现问题时容易进行检修和及时更换。

    2.系统内部结构设计

    智慧课堂最大的特点之一是课堂内部结构舒适合理、功能强大、无线网络全方位覆盖、温湿度自动实时调节等。

    在智慧课堂中，投影空间的尺寸不宜过大或过小，根据现代信息传播科学理论，最佳的电视幕布尺寸是100寸、4∶3的比例，最佳投影与视觉的距离是8米左右，结合实际情况，教室里最好安排7～9排的课桌，教室的课桌周边需要使用吸音的装置，教室的地板也最好使用吸音的地板，以达到最佳视听效果。

    3.软件系统框架设计

    要想更好地为普通高校师生和初学者提供更全面的软件应用服务，需要充分发挥学校软硬件基础设施的重要支撑作用，切实提高和促进课堂教学效果和质量，同时，智慧课堂的软件设施和环境的布置也非常重要。目前，对软件的合理应用更多地受到师生的重视和关注，现今高校都是采用统一认证的系统，不仅有效打通了不同认证模块间的统一认证屏障，给高校师生的学习带来了便利，而且大大节省了不同认证模块间的统一认证的重复开发。具体如上页所示。

    ● 结束语

    智慧的學习环境是信息化教育领域未来变革与发展的战略性趋势与发展潮流，智慧的学习环境必然给未来信息化教育的持续发展与变革带来巨大的社会影响。如何通过设计与实施构建一个高效的、可以进行智慧学习的环境（学生可以在这种智慧学习环境下轻松地进行高效的学习与活动，教师也可以在这种智慧学习的环境中轻松灵活地进行教学），一直以来都是教学与研究人员探索的重要课题，智慧学习环境的研究与实践探索的道路还很长，还需致力于现代信息科学技术与教育的研究者们继续努力探索与实践。

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    作者简介：江婕（1982—），女，江西万年人，江西科技师范大学教育学院硕士生导师，副教授;徐德坤（1995—），男，山东潍坊人，江西科技师范大学教育学院在读硕士。

    基金项目：江西省2020省级教科规划课题“智慧学习环境下的深度交互价值探析及模型建构的实证研究”（编号：20YB129）。