以助推混合式教学改革为导向的高校智慧教室建设
王秀娥
摘 要：随着信息技术的迅猛发展和教育信息化应用需求的日益加大，“互联网+高等教育”的理念推动着信息化与教育的深入融合，通过信息化提升高等教学质量成为新时代的一个重要课题。 “线上+线下”的混合式教学模式很好地契合了新时代的教学理念，是目前主流的教学改革方向，而智慧教室对推动混合式教学改革、提高学生自主学习能力、提升学习质量有显著作用。文章基于助力混合式教学改革的目标，从智慧教室建设的功能诉求出发，提出了智慧教室的系统架构体系，并阐述了如何有效衔接课堂教学改革与智慧教室，充分发挥智慧教室助推混合式教学改革的作用。
关键词：智慧教室;混合式教学改革;互动教学;教学数据分析
中图分类号：G434;G481? ? ? ?文献标志码：A? ? ? ? 文章编号：1673-8454（2021）06-0016-05
一、引言
随着信息技术的飞速发展和“互联网+高等教育”理念的不断深入，传统的课堂面授教学模式已难以满足当前教育信息化的发展诉求，课堂教学改革刻不容缓。将线上学习与线下面授有机结合的混合式教学模式能很好地契合当前教育信息化的发展诉求，如何充分融合教育与技术、有效推动混合式教学改革、提高教学质量是当前高校教学改革的重要议题。
智慧教室是指运用物联网、云计算、大数据、人工智能等信息技术，将物理空间与信息空间进行有机融合，为师生智慧教学与智慧学习提供支撑，推动现代教学改革，充分实现教育信息化。智慧教室利用先进的信息技术打造相对舒适、动态、交互、开放的学习空间，通过在环境控制、资源利用、学习分析以及高效互动等方面的优势，推动线上+线下课堂教学方式的创新，突显学生在教学环节中的主体地位，提高学生自主学习意识与能力，对充分实现以学生学习为中心的混合式教学改革有重要推动作用。
近年来，许多高校基于自身教学改革实际需要建设智慧教室，但当前智慧教室的界定和建设尚未有统一、规范的标准，各高校的建设情况参差不齐，而且由于转型意识不强烈、培训不到位、应用技能不足等问题，导致智慧教室的使用不能充分发挥其功能性，使用流于表面，对教学改革的促进作用未有明显体现。目前，学者们关于智慧教室的研究主要集中于智慧教室的功能特征、设计方案、实际课堂教学应用等方面。在实际课堂教学应用方面，对于智慧教室与混合式教学改革衔接的研究，主要关注某一门课程如何通过智慧教室实现混合式教学，缺乏对智慧教室与混合式教学改革总体融合的研究，关于如何有效增强智慧教室与混合式教学改革的衔接、提高智慧教室的应用效果、提升教学质量的研究更是十分缺乏，而这正是智慧教室推动高校混合式教学改革的关键。本文从智慧教室的功能诉求出发，探究智慧教室的建设体系，并基于助力混合式教学改革的目的，梳理如何充分发挥智慧教室在教学改革过程中的功用性，有效衔接智慧教室与课堂教学改革。
二、智慧教室的功能特征
1.智慧教室建设对混合式教学改革的意义
混合式教学模式作为践行高等教育发展“以学生为中心、成果为导向、持续性改进” 三大理念的有效手段，是目前教学转型的重要支撑。混合式教学改革的核心在于通过“线上”与“线下”的有机结合，汲取传统面授和在线教学的优势，实现“以教为中心”向“以学为中心”的课堂教学转型，强调学生学习的自主性和个性化，达到提高学习效果、提升学习质量的目的。线上線下相结合的混合式教学模式对在线资源的丰富性、学生学习的自主性、教师改革的积极性、教学设计的契合性以及学习效果的监测反馈提出了新的要求，但由于实际教学中资源条件的限制、教师和学生的教学观念转变意识不足、课堂互动不够、对教师时间精力和能力的挑战等问题，使得很多高校的混合式教学改革流于形式，未真正实现“以学生学习为中心”的理念和提高学生学习效果的目的。
要想全方位改变混合式教学改革的困境，需要营造一种契合于混合式教学改革的学习环境，让教师便于教、学生便于学;让学生的自主学习贯穿于课前、课中和课后的各个环节;让教师及时跟进学生学习情况，实现充分的教学互动，而智慧教室作为通过信息技术将物理空间与信息空间进行有机融合的新型教室，具有在环境智能管理、教学内容呈现、课堂高效交互以及情景感知方面的优势特征[1]，能够完美契合于混合式教学改革的需求。刘向辉从学习资源的充分利用、学习方式的有效改革、学习环境的相对开放等方面，梳理了智慧教室在助推混合式教学改革中的具体作用，提出智慧教室对突出学生学习主体地位、提高高校教学水平和教育质量有明显的推动作用[2]。
2.助力教学转型智慧教室的功能特征
智慧教室是教育信息化和教学改革的产物，其建设目的是为了通过技术与教育的有机融合为教学改革提供便利，推进新型现代化、个性化、智慧化的教学改革，从而提升教学效果和教学质量。本文从智慧教室助力混合式教学改革的实际使用诉求出发，认为智慧教室需要具备智能控制、教学互动、资源获取、学习分析、教学辅助五个方面的功能。
（1）在智能控制方面，智慧教室通过对教室环境的智能感知与控制，打造科技化、功能型、舒适型的教学空间，营造轻松友好的学习氛围，为师生教学提供良好的环境基础，提高学生的学习热情和学习效果。
（2）教学互动是提高学生课堂参与度和学习主动性的重要手段，是实现混合式教学改革成效的关键。智慧教室通过多屏显示互动、随时随处发布任务、分享资源、点评批注、课后辅导答疑、远程讨论的科技手段和教学策略，可以充分实现教学的全方位互动，从而加强学生的课堂参与度，引导学生成为课堂的主人。
（3）资源获取是混合教学改革的重要基础，智慧教室可确保师生能够快速获取和分享各种教学资源，而且相关的课件和教学过程可形成数字化资源，丰富教学资源，保证学生在线上学习环节有充足的学习资源。
（4）在学习分析方面，智慧教室能够为教师提供学生的各项学习数据和相关分析结果，让教师能够及时跟进学生课前、课中和课后的学习情况，并根据反馈调整线上和线下教学策略，保证教学质量，有效推动混合式教学改革。
（5）教学辅助即为课堂教学的有效开展提供辅助，智慧教室通过备授课、直录播、智能分组、在线测试以及考勤反馈等教学辅助手段，为师生的教学活动提供便利，使线上、线下的学习变得更为便捷，从而达到助推混合式教学改革的效果。
三、以助推混合式教学改革为导向的智慧教室建设
智慧教室的建设不能脱离实际需求，否则容易产生建而不用、未尽其用的尴尬局面，让智慧教室的使用流于形式。本文基于以结果为导向的建构策略，从智慧教室助推混合式教学改革的功能需求出发，梳理智慧教室的功能系统构成，并根据子系统构成整合智慧教室系统建构模块（见图1），将智慧教室的系统构成归为教室设备智能管控系统、智能互动教学系统、教学资源管理系统、教学数据分析与应用系统以及教学辅助管理系统五个部分。智慧教室的建设以混合式教学改革功能诉求为依托，通过系统的联合作用完成智慧教学的各方面需求，实现以智慧教室助推混合式教学改革、提高高校教学质量的目的。
1.智能控制——教室设备智能管控系统
教室设备智能管控系统包括智能管控系统、故障监测系统、音频扩音系统、电力控制系统、灯光控制系统、温控系统、净化系统以及移动桌椅调控系统等。从教室空间的构造来看，智慧教室打破了传统教室固定桌椅的布局，通过灵活多变的可拼接桌椅组合、多样化的空间布局以及智能化的环境感知调控，为师生提供舒适的教学环境，让学生能够沉浸于课堂学习，提高教学效果和质量。智慧教室通过对学生的肢体行为、课堂表现等感知学生的学习状态，通过调整桌椅的状态，为学生提供更为舒适的上课体验。在分组讨论环节，教师可根据分组情况智能调控桌椅组合，实现有效的分组和讨论学习。另外，智慧教室也可以实时监测教室内的温度、声音、光线、湿度以及空气质量等情况，通过自动调控空调、灯光、净化系统等来营造舒适的学习环境，同时可以自动监测故障并及时通知维修人员前来维修，保证教室各项功能的正常使用。
2.教学互动——智能互动教学系统
智能互动教学系统包括多屏演示系统、虚拟演示系统、多终端智能交互系统以及互动教学系统等。缺乏互动是传统课堂在教学效果上最大的桎梏，充分的互动和激发学习的自主性、积极性也是混合式教学改革的基本诉求，而智慧教室则可以充分实现教学的全方位互动。智慧教室的高效互动不仅仅体现在师生之间的互动，还包括生生、人与设备、设备与设备之间的互动。其中，课堂上师生之间、生生之间的高效互动是智慧教室互动的核心，人机交互是智慧教室发挥高效互动功能的重点，设备与设备之间的流畅互动是智慧教室发挥课堂高效互动的基础。
在视觉呈现方面，通过多屏显示、无线投影等功能，实现多角度、多方位、多形式、多层次的内容呈现。同时，呈现的内容也不再局限于提前准备的课件和有限的在线资源，而是可以随时随处发布任务、分享资源、点评批注等，实现良好的师生互动交流，还可以利用虚拟教具实现对抽象的概念或者难以通过实体教具展现的教学内容的视觉表征，增强学生的情境体验性，达到提升学生学习兴趣、提高学生学习效果的目的。所有的交互设备都可通过多终端智能交互系统实现流畅的切换和对接，统一入口、简单操作、快速加载和安全防护是实现高效互动的第一步。基于网络信息技术的教学互动突破了时间和空间的限制，互动的形式不再局限于教室课堂上的教学智能交互，还包括远程网络教学互动、课后云平台虚拟社区交互等互动形式。此外，互动轨迹的追踪和互動数据的收集是分析学生学习行为、制定教学策略的参考。
3.资源获取——教学资源管理系统
教学资源管理系统包括资源调用系统、资源分析系统、资源生成系统以及资源存储系统等。智慧教室资源的获取并非简单地调用在线资源，教师可在备课过程中设置好相应的教学资源，也可通过教学过程中系统所推荐的资源进行资源分享，后者在调用分享之前有一个智能的筛选分析过程，系统根据课程内容的适用性进行排序、分析和推荐，教师在推荐中筛选出合适的资源调用并分享给学生，学生可快速接收和浏览相关资源。此外，比如课件、录制的教学过程等可生成相应的数字化资源，师生可以随时随地调用相关资源。资源的存储系统需要充足的储存空间和便捷的浏览下载功能，保证师生可快速查询和调用所需资源。
4.学习分析——教学数据分析与应用系统
教学数据分析与应用系统包括人脸识别和信息采集、信息分析、信息反馈和精准教学管理系统等。学习分析模块是对大数据技术的充分利用，包括数据感知、数据采集、数据分析以及数据应用四个层面。智慧教室通过感知学生的肢体行为、上课状态等课堂学习表现，为环境智能调控和教师的授课调整提供依据。智慧教室的数据采集表现在课前、课中以及课后的各个环节，通过对课前的在线资源学习、课堂的具体表现、课后的作业、测试考试情况等数据信息进行采集和整合，为学生的学习分析提供大数据基础，并基于分析系统科学、合理、高效的数据分析，为学生学习提供相应的自我调整方案，加强学生的自主学习行为意识，同时为教师教学决策调整提供精准的数据支撑，提高学生的学习质量。
5.教学辅助——教学辅助管理系统
教学辅助管理系统包括备授课管理系统、直录播管理系统、智能分组系统、教学模式调控系统和智慧班牌系统等。在课前，教师可通过智慧教室的智能备课系统来设计个性化的教学流程，将教学各环节和智慧教室的功能性进行深入整合，形成科学、合理、有效的教学策略，有助于发挥智慧教室的功能特点，提高学生课堂学习效果。在课中，智慧班牌系统可实现课堂考勤，并将考勤数据反馈于任课教师;教师上课过程中可根据实时反馈的学生学习分析情况来进行教学策略调整，改善学生的学习状态;在分组讨论环节中，教师可根据学习情况进行智能化分组，提供差异化和个性化的教学辅导。另外，为实现远程网络教学的顺利开展，需要通过直播功能进行远程教学和互动，同时需要通过录播功能记录课堂教学的全过程，形成数字化的教学资源，以便为学生学习、教师教学观摩和反思优化、管理部门听课评课等提供支持。
四、以智慧教室建设推动混合式教学改革的关键
助推课堂教学改革、提升教学质量是高校建设和应用智慧教室的根本目的。智慧教室的建设以课堂教学改革诉求为出发点，但由于课堂教学改革与智慧教室的衔接不足，导致智慧教室对教学改革的促进作用未能得以充分发挥。蒋立兵等通过分层抽样法，对高校教师应用智慧教室开展教学转型现状进行了系统分析，指出目前高校教师未能充分发挥智慧教室在教学转型中的助推作用，主要问题在于系统功能稳定性和成熟性不足、高校教师教学转型意愿不强、对智慧教室的使用能力欠缺、学生自主学习意愿不高等几个方面[3]。基于智慧教室难以充分发挥助推高校混合式教学改革、提升教学质量作用的问题所在，本文从系统、教师以及学生三个角度入手，梳理高校智慧教室建设和应用上的关键点，以便通过智慧教室充分实现助推课堂教学改革、提升教学质量的目的。
1.系统方面
（1）系统稳定性
稳定的系统是教师利用智慧教室开展课堂教学改革的基础。在智慧教室设计时应充分考虑系统的稳定性问题，确保硬件设备和软件系统使用的流畅，尽量降低故障率，保证使用的稳定性。应进行定期维护和升级，当智慧教室出现功能故障时，维修人员应尽快解决问题。
（2）使用便捷性
使用的便捷性是师生愿意使用智慧教室开展教学活动的前提。如果智慧教室的使用过于繁杂，会降低教师和学生的使用意愿，教师不愿意通过智慧教室开展教学活动，或者将智慧教室视为普通教室开展教学活动，学生的自主學习意识无法通过智慧教室得到有效提高，因此智慧教室的设计要考虑整体使用的便捷性，平台之间实现入口统一、数据同步、流畅切换，确保师生使用智慧教室进行智慧教学的便捷性。
（3）功能成熟性
智慧教室系统功能的成熟性和完善性是智慧教室能否充分发挥助推混合式教学改革作用的先决条件。智慧教室的功能决定了课堂教学的智慧性，决定了课堂教学的效果。智慧教室的系统设计要以满足高校自身教学改革的需求为出发点，确保每项功能的完善性和功能之间的关联性、连贯性，从而保证师生使用智慧教室进行教学活动的流畅性。
2.教师方面
（1）提高智慧教学改革意愿
智慧教学改革是以智慧教室为依托推动教学改革、实现提升教学质量的目的，但相较于教学改革来说，高校教师更愿意将时间与精力投入到可衡量的科研中，而且智慧教室功能从学习掌握到有效应用，需要花费教师很多的时间精力，加上智慧教学改革完全颠覆了以往教学模式，存在不适应或因使用问题而未达成预期教学效果等问题，严重阻碍了教师使用智慧教室进行教学改革的意愿，导致智慧教室建而不用或未尽其用的尴尬局面，因而如何提高高校教师智慧教学改革的意愿是以智慧教室助推教学改革的关键。学校应制定相关政策来激励和引导教师进行智慧教学改革，通过工作量补贴、绩效奖金等物质激励来提高教师智慧教学改革意愿，同时将智慧教学改革成效纳入职称晋升考核机制，大力支持教学改革研究项目，全方位加强教师智慧教学改革意愿。另外，学校可定期举办智慧教学改革成果展和研讨交流会，表彰智慧教学改革成果突出的教师，组织成果突出教师分享智慧教学改革心得和经验，营造鼓励智慧教学改革的教学氛围。
（2）提升智慧教学能力
智慧教室是信息技术与课堂教学改革的坚实桥梁，是实现学生与教师高效互动、课内与课外有机连接的载体，教师对智慧教室功能的充分了解和掌握是开展智慧教学的基础，因而目前教师对于智慧教室使用能力的不足是阻碍智慧教室充分发挥助推教学改革、提升教学效果的最主要问题。为提高教师的智慧教室使用和信息化智慧教学能力，学校应安排系统化的培训课程，对智慧教室功能进行详细解读和演示，以便教师充分了解智慧教室的相关功能，设计适用于本专业、本课程的智慧备课方案，并能够通过智慧教室开展有效的智慧教学活动，达到提高教学效果的目的。同时可通过举办智慧教学比赛、研修智慧教学优秀案例等形式，来加强教师智慧教学的沟通和交流，提高教师对智慧教学的重视程度和实践能力。
3.学生方面
混合式教学改革是将传统教学模式与信息技术有机衔接的新型主流教学方式，智慧教室以混合式教学改革需求为基础，打造技术与教育充分融合的智慧教学场所，而以智慧教室为依托开展的混合式教学改革，完全契合从“以教师教学为主”向“以学生学习为中心”的理念转换，突出了学生在智慧教学活动中的主体地位，同时对学生的自主学习能力和智慧教学投入提出了更多的要求。要充分发挥智慧教室助力混合式教学改革、提高学习效果的作用，必须引导学生改变学习观念、加强对智慧教学的认识、提高学生的自主学习意愿和能力，将自主学习意识融入学生课前、课中、课后学习的各个环节，全面贯彻混合式教学“以学生学习为中心”的理念。
学生自主学习意愿和能力的提高依赖于教师和学生自身的双重努力。从学生自身来说，要及时调整学习观念和状态，掌握和充分利用智慧教室的相关功能，根据教师的安排完成相应的学习任务和学习活动，全情投入智慧学习中。从教师角度来说，教师要从自主学习观念的树立和课堂教学实践两个角度入手，科学合理地引导学生进行自主学习。在课前和课后，教师要跟进学生学习状况、及时进行沟通互动、解答学生疑问，确保课前课后自主学习的效果，更重要的是设计以智慧教室为依托、契合混合式教学改革目的、凸显“以学生学习为中心”的智慧教学模式，让课堂学习变得便捷、高效而有吸引力。通过分组讨论、成果分享等智慧教学手段，让学生尽快适应新的教学模式，加强学生的课堂参与度，让学生学习成为智慧课堂的主体。此外，教师要充分利用智慧教室的学习行为数据分析功能，及时调整教学策略，调动学生学习的自主性与积极性，充分利用智慧教室实现混合式教学改革、提升学习效果的目的。
五、总结
智慧教室的建设应基于各高校混合式教学改革的需求，以实际使用为出发点，构建功能型智慧教室。智慧教室对混合式教学改革有推动作用，应从提高智慧教室系统稳定性、系统使用便捷性、系统功能成熟性、教师智慧教学改革意愿、教师智慧教学能力、学生自主学习意愿和能力等方面入手，充分发挥智慧教室对混合式教学改革的助推作用。
参考文献：
[1]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012，18（2）：22-27.
[2]刘向辉.智慧教室环境下混合式学习的研究[J].中国现代教育装备，2019（24）：20-21+25.
[3]蒋立兵，毛齐明，万真，等.智慧教室促进高校课堂教学变革的绩效研究——基于课堂教学行为的分析[J].中国电化教育，2018（6）：52-58.
（编辑：李晓萍）
