曹瑞青

摘要：如何在有效的教學(xué)時(shí)間高效地完成教學(xué)任務(wù)已經(jīng)成為教師教學(xué)追求的目標(biāo)。在智慧教室中進(jìn)行教學(xué)能更好地輔助教師達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，因而智慧教室的建設(shè)越來(lái)越受重視。建設(shè)智慧教室的目的是提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。文章首先指出了傳統(tǒng)教室的不足，然后概括了智慧教室的概念和智慧教室建設(shè)理念，并在此基礎(chǔ)上提出智慧教室在技術(shù)設(shè)計(jì)方面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：技術(shù)設(shè)計(jì)；智慧教室；建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）29-0263-03

1 問題的提出

教學(xué)是學(xué)生獲取系統(tǒng)知識(shí)的主要途徑。教學(xué)發(fā)生的主要場(chǎng)所是教室，學(xué)生在教室中完成一系列的學(xué)習(xí)任務(wù)，從而提高自己的知識(shí)技能。由于每節(jié)課的時(shí)間是固定的，教師如何在固定的教學(xué)時(shí)間完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生如何在固定的學(xué)習(xí)時(shí)間系統(tǒng)地掌握知識(shí)呢？現(xiàn)如今在傳統(tǒng)教室中進(jìn)行的教學(xué)存在許多需要改進(jìn)的地方，如課堂考勤、課堂互動(dòng)、課堂測(cè)試，每一個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)占用一定的教學(xué)時(shí)間，從而導(dǎo)致教學(xué)時(shí)間的利用效率不高。在課堂考勤中，簽到結(jié)果統(tǒng)計(jì)不方便，不但加大了教師的工作量，而且無(wú)法直接呈現(xiàn)簽到結(jié)果。在課堂互動(dòng)中，只有個(gè)別學(xué)生參與其中，教師只能估計(jì)整體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為支撐，結(jié)果往往產(chǎn)生偏差。在課堂測(cè)試中，教師無(wú)法實(shí)時(shí)獲得全體學(xué)生的測(cè)試結(jié)果，也就無(wú)法實(shí)時(shí)、有針對(duì)、準(zhǔn)確地對(duì)每一個(gè)學(xué)生進(jìn)行的強(qiáng)化訓(xùn)練，也就無(wú)法達(dá)到鞏固課堂知識(shí)的目標(biāo)。智慧教室的提出正好解決了教師在傳統(tǒng)教室進(jìn)行教學(xué)所遇到的問題。

2 智慧教室的概念

研究者從不同的角度對(duì)智慧教室進(jìn)行了定義。文章借鑒程敏關(guān)于智慧教室定義中所提出的新興信息技術(shù)作為智慧教室的基礎(chǔ)；[1]張亞珍等關(guān)于智慧教室定義中所提出的學(xué)習(xí)模；[2]王玉龍等關(guān)于智慧教室定義中所提出的個(gè)性化學(xué)習(xí)方案以及人與環(huán)境的高效互動(dòng)；[3] 以及聶風(fēng)華等關(guān)于智慧教室定義中所提出智慧教室的目標(biāo)作為定義的基礎(chǔ)。[4]文章認(rèn)為智慧教室是基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和泛在網(wǎng)絡(luò)等新興信息技術(shù)，能夠支持學(xué)習(xí)者的混合學(xué)習(xí)，支持教師組織和開展混合學(xué)習(xí)，提供個(gè)性化師生服務(wù)、進(jìn)行智能化管理、實(shí)現(xiàn)多元化交互教學(xué)的一種自適應(yīng)的學(xué)習(xí)環(huán)境。建設(shè)智慧教室的最終目標(biāo)是完善教學(xué)，提高教學(xué)和學(xué)習(xí)效率。

3 智慧教室建設(shè)理念

信息時(shí)代學(xué)習(xí)的本質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變主要體現(xiàn)在三方面：一是學(xué)生由被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的獲取知識(shí)；二是學(xué)生由機(jī)械的記憶知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的知識(shí)建構(gòu)；三是學(xué)生對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)由個(gè)人化轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?huì)化，學(xué)習(xí)過程更注重學(xué)生的互動(dòng)。[5]因此，信息時(shí)代學(xué)習(xí)的環(huán)境要適應(yīng)學(xué)習(xí)本質(zhì)的轉(zhuǎn)變，使“以人為本”和“以學(xué)習(xí)者為中心”的設(shè)計(jì)理念貫穿于智慧教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)之中。

通過對(duì)信息時(shí)代學(xué)習(xí)本質(zhì)的轉(zhuǎn)變和學(xué)習(xí)環(huán)境要轉(zhuǎn)變以適應(yīng)學(xué)習(xí)的要求，文章認(rèn)為智慧教室的建設(shè)理念應(yīng)該包括注重用戶體驗(yàn)、綠色環(huán)保、體現(xiàn)個(gè)性化、體現(xiàn)互動(dòng)性、體現(xiàn)實(shí)時(shí)性。

3.1注重用戶體驗(yàn)

用戶的體驗(yàn)效果表現(xiàn)在兩方面一是對(duì)物理環(huán)境的體驗(yàn)，二是對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)的體驗(yàn)。首先在提高用戶對(duì)物理環(huán)境的體驗(yàn)方面可以通過對(duì)室內(nèi)采光照明、溫度和濕度的智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，保證智慧教室物理環(huán)境的舒適性，其次，在提高用戶對(duì)技術(shù)設(shè)計(jì)的體驗(yàn)上，可以通過采用圖形化設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)人性化，力求用戶界面的簡(jiǎn)潔性和易用性。

3.2綠色環(huán)保

在注重用戶體驗(yàn)體驗(yàn)的前提下，應(yīng)該具有環(huán)保意識(shí)，如在室內(nèi)采光照明方面，以自然光源作為室內(nèi)的基本光源，室內(nèi)設(shè)備在無(wú)人狀態(tài)下呈現(xiàn)自動(dòng)休眠狀態(tài)，上課時(shí)也可實(shí)現(xiàn)智能開啟，避免對(duì)設(shè)備進(jìn)行違規(guī)操作延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

3.3體現(xiàn)個(gè)性化

個(gè)性化可以體現(xiàn)在云桌面、身份管理和數(shù)據(jù)采集三個(gè)方面。例如，云桌面是教師的專屬桌面有自己永久的存儲(chǔ)空間以及個(gè)性化的保存，教師可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)和任何設(shè)備登錄自己的工號(hào)和密碼對(duì)自己的專屬桌面進(jìn)行操作。身份管理則是為了限制用戶的操作，如身份可以設(shè)置為教師、學(xué)生或管理人員，不同身份的人所能進(jìn)行的操作不同，以此來(lái)避免錯(cuò)誤操作所帶來(lái)的損失。數(shù)據(jù)的采集是對(duì)學(xué)生課堂信息的采集，通過數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)性和準(zhǔn)確性的評(píng)價(jià)，從而進(jìn)行針對(duì)學(xué)生的個(gè)性化特征進(jìn)行教學(xué)。

3.4體現(xiàn)互動(dòng)性

學(xué)習(xí)本質(zhì)的社會(huì)化主要通過智慧教室的互動(dòng)性來(lái)體現(xiàn)，互動(dòng)性包括課堂上師生的互動(dòng)，生生的互動(dòng)，人機(jī)的互動(dòng)。師生互動(dòng)體現(xiàn)在課堂教學(xué)中教師可以關(guān)注到每一個(gè)學(xué)生，而不是依據(jù)少數(shù)學(xué)生的表現(xiàn)來(lái)猜測(cè)全體學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。生生互動(dòng)體現(xiàn)在課堂上交流更為方便，如多屏投影，小組討論是可以把一人的想法呈現(xiàn)在小組內(nèi)其他成員的電腦屏幕上。人機(jī)互動(dòng)體現(xiàn)在用戶界面簡(jiǎn)單、實(shí)用。

3.5體現(xiàn)實(shí)時(shí)性

智慧教室的實(shí)時(shí)性包括數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性和教師可以隨時(shí)修改制作自己的課件保存到自己的云桌面上。首先數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在教室可以及時(shí)獲取學(xué)生隨堂測(cè)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)學(xué)生進(jìn)行強(qiáng)化教學(xué)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。教師修改制作課件的實(shí)時(shí)性體現(xiàn)在課堂上臨時(shí)發(fā)現(xiàn)的學(xué)習(xí)難點(diǎn)和臨時(shí)開啟的課堂互動(dòng)，可以隨時(shí)保存到自己的云桌面?zhèn)浞荩部梢员４娴浇虒W(xué)資源庫(kù)以供學(xué)生查看和其他教師觀摩。

4 智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

文章借鑒了姜毅提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的建立一套云教育資源管理平臺(tái)和建立先進(jìn)的多媒體設(shè)備管理系統(tǒng)；[6]司海峰等提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)輔助系統(tǒng)（包括課程錄播系統(tǒng)和教學(xué)資源庫(kù)）；[7]程敏提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)服務(wù)環(huán)境（包括課程錄播系統(tǒng)和學(xué)生自動(dòng)考勤）；[8]胡永斌對(duì)馬丁·路德金小學(xué)智慧教室的空間布局設(shè)計(jì)、室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概括，提到的室內(nèi)環(huán)境中的采光照明和控制系統(tǒng)中的室內(nèi)微氣候控制系統(tǒng)；[9]朱燕提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的云錄播系統(tǒng)和云課堂系統(tǒng)；[10]張亮提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的教學(xué)輔助系統(tǒng)（包括備課管理子系統(tǒng)和教學(xué)資源管理子系統(tǒng)）、智慧中控總控平臺(tái)子系統(tǒng)、云錄播課程管理平臺(tái)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)查詢分析與刷卡考勤子系統(tǒng)、云錄播、云桌面。[11]

根據(jù)程敏在智慧教室的設(shè)計(jì)與構(gòu)建一文中分析所得智慧教室的建設(shè)應(yīng)從空間設(shè)計(jì)和技術(shù)設(shè)計(jì)兩方面入手，構(gòu)建一個(gè)各構(gòu)成要素（ 技術(shù)、環(huán)境、人、資源和方法等） 和諧共存的教與學(xué)環(huán)境，由于前人已經(jīng)對(duì)智慧教室的空間設(shè)計(jì)做出來(lái)較為詳細(xì)的論述，因此文章僅對(duì)智慧教室的技術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)歸納。[8]基于以上研究者提出的智慧教室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，文章在技術(shù)設(shè)計(jì)方面對(duì)智慧教室的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納，包括四個(gè)子系統(tǒng)，分別為：教學(xué)輔助子系統(tǒng)、室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)、智慧中控總控子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)，如圖1所示。

4.1教學(xué)輔助子系統(tǒng)

教學(xué)輔助子系統(tǒng)主要用于課下教師的備課、課下學(xué)生的預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)以及課上關(guān)課堂考勤、課堂互動(dòng)、課堂測(cè)試等各種數(shù)據(jù)的記錄。該系統(tǒng)主要包括云課堂、云桌面和身份管理及考勤系統(tǒng)。

4.1.1云課堂

云課堂是教學(xué)輔助子系統(tǒng)中的最重要的一部分，教師備課上課以及學(xué)生學(xué)習(xí)等一系列活動(dòng)都依賴云課堂中的備課系統(tǒng)、教學(xué)資源庫(kù)、課堂信息采集、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和云錄播。

4.1.1.1備課系統(tǒng)

教師在備課系統(tǒng)中可以對(duì)已經(jīng)講授的課程內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，也可以對(duì)下節(jié)課的授課內(nèi)容進(jìn)行規(guī)劃。備課系統(tǒng)使得教師的所有工作數(shù)據(jù)都云端化，提高了教師的工作效率。

4.1.1.2教學(xué)資源庫(kù)

教學(xué)資源庫(kù)是備課系統(tǒng)的基礎(chǔ)，教師可以在備課系統(tǒng)中借助教學(xué)資源庫(kù)中的資源，可以參考其他教師的備課內(nèi)容，同時(shí)避免其他教師在教學(xué)中遇到的問題節(jié)約備課時(shí)間。

4.1.1.3課堂信息采集

課堂信息采集主要用于對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行記錄，便于學(xué)生自學(xué)或回看，也方便教師進(jìn)行教學(xué)自查及總結(jié)。課堂采集的信息主要用于對(duì)學(xué)生進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)，方便對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)分析，以確定教師后續(xù)對(duì)教學(xué)的改進(jìn)。所采集的課堂信息也可用于其他教師的備課參考。

4.1.1.4云錄播

云錄播主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)教室中授課情況的實(shí)時(shí)在線錄制。課堂信息采集主要是通過云錄播進(jìn)行的。同時(shí)云錄播方便了學(xué)生的遠(yuǎn)程在線學(xué)習(xí)，并進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的互動(dòng)，也方便了督導(dǎo)人員對(duì)課堂的監(jiān)督。

4.1.2云桌面

云桌面代替了傳統(tǒng)的個(gè)人電腦，每一個(gè)教師都有一個(gè)專屬云桌面，通過工號(hào)和密碼登錄。云桌面為教師的教學(xué)提供了方便，教師可以隨時(shí)隨地在任何設(shè)備上登錄專屬云桌面進(jìn)行備課、查看學(xué)生學(xué)習(xí)情況、查看課堂信息采集結(jié)果。

4.1.3身份管理及考勤系統(tǒng)

身份管理主要是限制對(duì)設(shè)備所進(jìn)行的操作，以避免不必要操作所帶來(lái)的損失。身份包括教師、學(xué)生和管理人員，不同身份的人進(jìn)入智慧教室自動(dòng)開啟不同操作?？记诎▽W(xué)生、教師的考勤，將所得數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)，方便教師分析學(xué)生的成績(jī)與考勤的關(guān)系，方便教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，以及方便學(xué)校對(duì)教師的考勤進(jìn)行查看。

4.2室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)

室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)包括采光照明、通風(fēng)換氣和溫度濕度三部分。通過室內(nèi)微環(huán)境控制子系統(tǒng)對(duì)物理環(huán)境進(jìn)行有效控制，保證了智慧教室環(huán)境的易用性和舒適性。使室內(nèi)的照度保持在150Lx～200Lx，溫度常年保持在 18℃左右，相對(duì)濕度保持在 50%～60%。[9]

4.2.1采光照明

良好的照度是開展教學(xué)的基本條件。本著綠色環(huán)保的目的教室采用自然光作為室內(nèi)的基本光源。采光照明系統(tǒng)通過亮度傳感器、燈光控制器、窗簾控制系統(tǒng)來(lái)控制燈光照明及室內(nèi)窗簾處于打開或關(guān)閉狀態(tài)，使室內(nèi)的照度保持在150Lx～200Lx。

4.2.2通風(fēng)換氣

通風(fēng)換氣系統(tǒng)保證了智慧教室內(nèi)環(huán)境的舒適性。通風(fēng)換氣系統(tǒng)通過空氣傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)二氧化碳濃度，并對(duì)比預(yù)設(shè)閾值，以決定是否自動(dòng)開啟排風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)換氣。

4.2.3溫度濕度

溫度濕度系統(tǒng)通過溫濕度傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度和濕度，通過監(jiān)測(cè)結(jié)果和預(yù)設(shè)閾值的對(duì)比，由空調(diào)電源控制器來(lái)決定空調(diào)的制冷和制熱，以及是否需要除濕，使室內(nèi)溫度常年保持在 18℃左右，相對(duì)濕度保持在 50%～60%。

4.3智慧中控總控子系統(tǒng)

智慧中控總控子系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的集中管理和控制。為了方便教室管理人員的工作，智慧中控總控子系統(tǒng)控制管理界面應(yīng)采用圖形化設(shè)計(jì)理念，體現(xiàn)人性化，減輕工作人員負(fù)擔(dān)，同時(shí)提高工作效率。

4.4數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)查詢分析子系統(tǒng)以大數(shù)據(jù)為支撐，記錄教師在智慧課堂中進(jìn)行授課所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，對(duì)記錄結(jié)果進(jìn)行多角度分析，為提高教師的教學(xué)水平、學(xué)生的學(xué)習(xí)效率以及管理人員的管理提供精確的數(shù)據(jù)依據(jù)，降低不全面統(tǒng)計(jì)帶來(lái)的誤差。

5 總結(jié)

文章在前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上總結(jié)出了智慧教室的概念和建設(shè)理念，并在此基礎(chǔ)上對(duì)智慧教室在技術(shù)設(shè)計(jì)方面的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了整理。需要說明的是智慧教室在給教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及管理人員進(jìn)行管理等方面帶來(lái)了便利，但關(guān)于教師利用智慧教室進(jìn)行教學(xué)的教學(xué)效果還需要進(jìn)行一個(gè)長(zhǎng)期的數(shù)據(jù)積累分析。教師利用智慧教室進(jìn)行教學(xué)之前要進(jìn)行專業(yè)的培訓(xùn)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)以后的教學(xué)方向進(jìn)行整體規(guī)劃，以避免利用高級(jí)科技進(jìn)行低級(jí)學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 程敏.信息化環(huán)境中智慧教室的構(gòu)建[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2016，26（2）：101-107.

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

[3] 王玉龍，蔣家傅.以需求為導(dǎo)向的智慧教室系統(tǒng)構(gòu)建[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2014，24（6）：99-105.

[4] 聶風(fēng)華，鐘曉流，宋述強(qiáng).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（7） ：5-8.

[5] 黃榮懷，張振虹，陳庚等.網(wǎng)上學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)真的發(fā)生了嗎？——跨文化背景下中英網(wǎng)上學(xué)習(xí)的比較研究[J].開放教育研究，2007（6）：12-24.

[6] 姜毅.多媒體智慧教室建設(shè)解決方案[J].科技資訊，2017，15（14）：133-134.

[7] 司海峰，梁艷，岳桂貞.智慧教室的設(shè)計(jì)構(gòu)建探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（14）：241-242+244.

[8] 程敏.智慧教室的設(shè)計(jì)與構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（6）：248-252.

[9] 胡永斌.美國(guó)小學(xué)智慧教室的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與啟示[J].福建教育，2016（49）：17-19.

[10] 朱燕.云環(huán)境下智慧教室的建設(shè)研究[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2017（19）：100-101+115.

[11] 張亮.基于“云+端一體化”的智慧教室建設(shè)探索[J].電腦與電信，2017（6）：75-78.

【通聯(lián)編輯：光文玲】