宋玲

武警指揮學(xué)院 天津 300250

引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的興起和快速發(fā)展，教育進(jìn)入智能化時(shí)代，智能教育是信息時(shí)代教育教學(xué)的新方向，也成為教育教學(xué)改革和發(fā)展的支撐和保障。目前各大院校的建設(shè)普遍處于數(shù)字化校園階段，已遠(yuǎn)不能滿足目前的發(fā)展要求，迫切需要從“數(shù)字校園”向“智慧校園”轉(zhuǎn)型，教室作為最典型、最核心的教學(xué)環(huán)境，對培養(yǎng)學(xué)生的信息化素養(yǎng)有著不可替代的作用，在這種發(fā)展趨勢下，智慧教室應(yīng)運(yùn)而生。

1 智慧教室的概念及特征

1.1 智慧教室的概念

智慧教室也叫智能教室、未來教室。智慧教室沒有統(tǒng)一的概念定義，從不同的角度出發(fā)有不同的觀點(diǎn)。北京師范大學(xué)黃榮懷教授等學(xué)者提出SMART模型，認(rèn)為智慧教室是一種能優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源獲取、促進(jìn)課堂交互開展，具有情境感知和環(huán)境管理功能的典型的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境[1]。學(xué)者聶風(fēng)華等認(rèn)為智慧教室是為教學(xué)活動提供人性化、智能化的互動空間和軟硬件設(shè)備的總和。國外的觀點(diǎn)早期較多關(guān)注智慧教室的技術(shù)和裝備效能，2008年以來則側(cè)重于學(xué)習(xí)環(huán)境和智慧教室的功能：智慧教室是一個(gè)完全整合的交互系統(tǒng)；是一個(gè)擁有計(jì)算機(jī)、投影儀、網(wǎng)絡(luò)接入且能夠調(diào)節(jié)光照和控制視頻流、能有效利用技術(shù)激發(fā)學(xué)生主動性與參與性的教室。

總結(jié)以上觀點(diǎn)，筆者認(rèn)為：智慧教室是一個(gè)借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)等構(gòu)建起來的，獲取、辨析、存儲和共享信息資源，人性化、智能化呈現(xiàn)教學(xué)活動，激發(fā)學(xué)生主動性與參與性，具有實(shí)時(shí)交互探索、情境感知、環(huán)境管理和評估功能的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.2 智慧教室的特征

2018年，國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會公布的《智慧校園總體框架》中，對智能教學(xué)環(huán)境做了明確規(guī)范：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(xué)、科研活動的現(xiàn)實(shí)空間環(huán)境或虛擬空間環(huán)境[2]。智慧教室主要體現(xiàn)出以下特征：

1.2.1 智慧性：智慧教室區(qū)別于傳統(tǒng)多媒體教室的最大之處在于其“智慧性”[3]。智慧教室實(shí)際上是一個(gè)融合了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等先進(jìn)信息技術(shù)的智慧學(xué)習(xí)空間，可以智能化分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡，對學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展性評價(jià)。

1.2.2 交互性：智慧教室在信息技術(shù)的支持下，實(shí)現(xiàn)了師生交互、生生交互以及人機(jī)的自然交互，相應(yīng)的教學(xué)平臺、智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)和沉浸式教學(xué)設(shè)備為教學(xué)活動提供了更加自然和便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境。

1.2.3 混合性：智慧教室可以將數(shù)字學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)面授有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)多種教與學(xué)活動的混合、虛擬課堂與現(xiàn)實(shí)課堂的混合。

1.2.4 開放性：主要是教學(xué)方式的開放、教學(xué)環(huán)境的開放和教學(xué)資源的開放。傳統(tǒng)的教學(xué)是“一對多”的教學(xué)模式，講臺、座位提前固定好，學(xué)習(xí)者知識的獲取局限于課堂和紙質(zhì)教材，而智慧教室中的座位是靈活多變的，可以根據(jù)授課需要靈活組成不同形狀（比如圓形、馬蹄形），通過泛在網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段，獲取到海量資源。交互式白板的使用，能即時(shí)、方便的引入多種類型的數(shù)字化信息資源，并可隨時(shí)對多媒體材料進(jìn)行編輯組織、展示和控制，使教學(xué)過程中數(shù)字化資源的呈現(xiàn)更加靈活。

2 智慧教室對高校教學(xué)模式的影響

教學(xué)模式是指“在一定教育思想、理論和學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的，適用于某種教學(xué)環(huán)境和教學(xué)資源支持下的，比較穩(wěn)定的教與學(xué)活動進(jìn)程和結(jié)構(gòu)形式”[4]。

智慧教室的發(fā)展促使高校教師對教學(xué)方式進(jìn)行改革和創(chuàng)新，對高校教師在智能學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)能力提出了更高要求，不能僅僅認(rèn)為智慧教育就是用智慧的技術(shù)手段開展教育。首先要轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，改革授課方式，根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)用具進(jìn)行教學(xué)活動的設(shè)計(jì)；其次要提升自身的信息化素養(yǎng)及信息化設(shè)備應(yīng)用水平，提高對智慧教室所提供的教學(xué)可能性的認(rèn)識水平。

2.1 基于大數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)個(gè)性化教學(xué)模式

基于大數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)教學(xué)個(gè)性化教學(xué)模式是智慧教學(xué)的必然趨勢。智能教室的智能終端可以支持師生和學(xué)習(xí)平臺之間的各種互動活動，智能手機(jī)、電子書包等便捷數(shù)據(jù)采集終端設(shè)備的充分利用，可以提高數(shù)據(jù)信息采集的效率、質(zhì)量，拓展數(shù)據(jù)涉及的范圍，教師通過對課前信息、課上信息、課后信息的全過程采集、處理，實(shí)現(xiàn)對學(xué)情的精準(zhǔn)把握，從而制定科學(xué)合理的教學(xué)方案，確保教學(xué)活動能夠順利進(jìn)行。同時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和習(xí)慣都會被記錄在學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，教師可根據(jù)課堂統(tǒng)計(jì)分析掌握學(xué)生的基礎(chǔ)水平和學(xué)習(xí)狀況，將學(xué)習(xí)空間和分層教學(xué)策略結(jié)合起來，及時(shí)進(jìn)行教學(xué)策略調(diào)整，推送差異化的學(xué)習(xí)資源，因材施教，精準(zhǔn)教學(xué)。這要求開展智慧教學(xué)的教師能夠讀懂?dāng)?shù)據(jù)分析，正確理解數(shù)據(jù)的含義，并能從數(shù)據(jù)中得出正確的結(jié)論。

要想落實(shí)個(gè)性化精準(zhǔn)教學(xué)模式，必須提升教師的數(shù)據(jù)意識，增強(qiáng)教師的數(shù)據(jù)處理能力。要以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，有針對性地為教師提供模擬訓(xùn)練模塊，使其能夠在日常工作中實(shí)現(xiàn)對教學(xué)方案的模擬練習(xí)，從而確保課程教學(xué)的順利進(jìn)行。

2.2 科學(xué)性、教學(xué)性和技術(shù)性統(tǒng)一的互動探究式教學(xué)模式

筆者認(rèn)為，探究式教學(xué)模式中教學(xué)的操作步驟有創(chuàng)設(shè)情境、啟發(fā)思考、自主學(xué)習(xí)與自主探究、協(xié)作交流和總結(jié)提高5個(gè)步驟[5]，比傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式更尊重學(xué)習(xí)者的主體作用。智慧教室環(huán)境下，教師首先要確定合理有效的教學(xué)項(xiàng)目或目標(biāo)，綜合運(yùn)用智慧學(xué)習(xí)平臺、信息處理工具和仿真試驗(yàn)環(huán)境等為學(xué)生提供進(jìn)行實(shí)時(shí)交互的手段和方法，分析問題，深度思考，在相互協(xié)作討論中完成知識的建構(gòu)，形成探究方案。智慧教室配備的活動課桌椅及多屏顯示功能可以同時(shí)展示多個(gè)小組的探究成果，方便不同觀點(diǎn)的對比、相互補(bǔ)充和評估。在智慧教室中，師生可以在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等多種前沿技術(shù)和各種智能終端設(shè)備的支持下實(shí)現(xiàn)互動協(xié)作，促進(jìn)合作學(xué)習(xí)，在共同學(xué)習(xí)的過程中發(fā)揮各自的認(rèn)知特點(diǎn)，相互討論交流。學(xué)生在緊密溝通與協(xié)調(diào)合作的過程中實(shí)現(xiàn)對知識的建構(gòu)，學(xué)生在教學(xué)活動中處于主體位置，教學(xué)活動中的每個(gè)人都全程參與學(xué)習(xí)活動，從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力。

師生互動是智慧教室中發(fā)生頻率較高的教學(xué)行為。教師與學(xué)生的互動主要圍繞課前任務(wù)完成情況、課中討論情況、課后作業(yè)情況展開。學(xué)生可以隨時(shí)與教師溝通，將自己的想法發(fā)送到屏幕上進(jìn)行探討。教學(xué)平臺可以根據(jù)教師、學(xué)生的互動數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析挖掘，從而滿足學(xué)生教育的共性需求和個(gè)性化需求，促使學(xué)生有效學(xué)習(xí)的達(dá)成。

2.3 與翻轉(zhuǎn)課堂相結(jié)合的教學(xué)模式

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方法對于學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)不足，“課前學(xué)習(xí) + 課堂探究”的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)的有效途徑 。翻轉(zhuǎn)課堂沒有統(tǒng)一的定義，它的實(shí)質(zhì)是在技術(shù)的支持下，重新調(diào)整課堂內(nèi)外的時(shí)間，從傳統(tǒng)課堂的“先教后學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”。即學(xué)員用20%的時(shí)間通過教學(xué)視頻及其他信息獲取手段在教室外對所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了解，再用80%的時(shí)間依據(jù)自身對所學(xué)內(nèi)容的了解情況與教師合作，在教室內(nèi)進(jìn)行有針對性的探討和研究，最后，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和結(jié)果進(jìn)行評價(jià)。在翻轉(zhuǎn)課堂學(xué)習(xí)過程中，教師和學(xué)生之間是一種平等協(xié)作式的互動模式，教師從單純的知識灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和指導(dǎo)者，根據(jù)學(xué)生課前反饋的情況擬定課堂學(xué)習(xí)目標(biāo)及學(xué)習(xí)任務(wù)，教師以個(gè)別輔導(dǎo)、點(diǎn)評、提問等活動為主，學(xué)生則從知識的全盤接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R傳授的合作者，以討論、解決、展示、分享等活動作為課堂活動的主要形式。

智慧教室的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可以為翻轉(zhuǎn)課堂提供基礎(chǔ)的技術(shù)支持。方便快捷的線上模式，能夠使學(xué)生迅速獲取網(wǎng)絡(luò)資源；專業(yè)設(shè)計(jì)的多功能互動教學(xué)平臺或教學(xué)系統(tǒng)有利于教師和學(xué)生的現(xiàn)場互動，可以實(shí)現(xiàn)連接的各終端間的交互；智慧教室同時(shí)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)分析和匯總功能，方便教學(xué)效果的實(shí)時(shí)反饋，能夠詳細(xì)記錄學(xué)生在課堂教學(xué)中的狀態(tài)、參與互動的次數(shù)等數(shù)據(jù)。通過專業(yè)的統(tǒng)計(jì)分析軟件將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，教師可以及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題調(diào)整教學(xué)方案，為教學(xué)決策和教學(xué)評價(jià)提供參考，從而取得更好的教學(xué)效果。

2.4 沉浸式情境教學(xué)模式

沉浸式教學(xué)模式主要是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬實(shí)際存在的人或物體并獲得身臨其境的感官體驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)的是一種完全虛擬的圖像，而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種基于現(xiàn)實(shí)環(huán)境的疊加數(shù)字圖像，目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并進(jìn)行互動。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，智慧教室可以通過技術(shù)設(shè)備把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)完善的應(yīng)用到課堂中，可根據(jù)課題研究的不同任務(wù)需要，構(gòu)建不同的高仿真、高沉浸、高互動的虛實(shí)融合實(shí)訓(xùn)環(huán)境，為學(xué)生提供體驗(yàn)式、沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使學(xué)生“身臨其境”的完成實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程。

學(xué)者劉勉、張際平通過分析虛擬現(xiàn)實(shí)與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)及運(yùn)用在智慧課堂教學(xué)中的可能性，結(jié)合通用模型ADDIE，構(gòu)建起基于智慧教室環(huán)境的“虛擬現(xiàn)實(shí)+增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)”教學(xué)設(shè)計(jì)模型。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，在獨(dú)立的虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)區(qū)中布置可供虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)的體驗(yàn)設(shè)備（比如可穿戴設(shè)備），幫助學(xué)員強(qiáng)化實(shí)踐認(rèn)知；采用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)，利用智慧教室多屏循環(huán)技術(shù)與學(xué)生端PAD聯(lián)動的優(yōu)勢，促進(jìn)學(xué)生的理論認(rèn)知建構(gòu)。最后，整合理論認(rèn)知和實(shí)踐認(rèn)知獲取程度，得出學(xué)習(xí)者對于本課程的綜合認(rèn)知獲取情況。

智慧教室的出現(xiàn)和應(yīng)用，也對高校教師的信息素養(yǎng)提出了更高的要求。很大一部分教師僅把智慧教室看成增加了智能技術(shù)的“多媒體教室”，沒有形成新的、可在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下實(shí)施的教學(xué)模式。要區(qū)分智慧教室與傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境的不同，接受相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)，形成智慧教育新觀念，才能更好地利用這種新型教室進(jìn)行教學(xué)改革，讓教師能夠施展高成效的教學(xué)方法，讓學(xué)習(xí)者能獲得適宜的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

智能學(xué)習(xí)環(huán)境催生了新的教學(xué)模式，也帶來了學(xué)生學(xué)習(xí)模式的多樣化,學(xué)生應(yīng)及時(shí)更新學(xué)習(xí)理念，轉(zhuǎn)變已有的學(xué)習(xí)模式，從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，從機(jī)械學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為探究發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)間從課上延伸到課下，地點(diǎn)從教室內(nèi)延伸到教室外，建立持續(xù)性的學(xué)習(xí)理念和學(xué)習(xí)模式。