高校智慧教学环境建设与应用面临的问题及对策

王利巧 杨鹏

摘要：在人工智能、大数据、移动互联等技术的支持下，以智慧教室为代表的智慧教学环境成为智慧教育的核心组成部分。本文首先阐述了智慧教学环境的内涵，该部分从三个层次对智慧教学环境内涵展开阐述，然后以H大学为例介绍了高校智慧教学环境的建设实践与应用成效，分析了高校在智慧教学环境的建设和应用过程中存在的普遍性问题，最后基于存在的问题提出建设性的建议，以期为高校后期建设智慧教室和提升智慧教学环境的应用效果提供理论参考。

关键词：高等学校;智慧教室;建设应用

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2022）14-0106-04

引言

随着物联网、大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术的快速发展和广泛应用，智慧教育的浪潮正全面展开，智慧教育环境也应运而生。为了落实国家教育战略，国内各高校纷纷建设了不同功能、形式多样的以智慧教室为代表的智慧教学环境，在建设实践中也取得了一定的成效，但由于高校教师教育理念的转变、教学模式的转型较慢，在智慧教学环境建设、应用方面还存在模糊认识，在管理运维方面还处在探索阶段，因此有必要对高校智慧教学环境的建设与应用现状进行研究与梳理，以使高校智慧教学环境的建设、应用与管理日益规范化。[1]

● 智慧教学环境内涵

关于智慧教学环境概念的界定，国内的研究文献中目前尚没有一个统一的论述。在相关领域文献研究中，常用智慧教室、未来教室、智能教室等词语描述智慧教学环境，北京师范大学的黄荣怀教授等学者认为智慧教室是一种教学内容的优化呈现、学习资源的便利获取、课堂教学的深度互动、智慧的情景感知与检测、教室环境管理的智能化。[2]笔者将智慧教学环境定义为是一个运用空间设计学、人体工程学、教育学、心理学等多学科知识打造的集开放、互动、友好、智能于一体的智慧化新型教学空间。智慧教学环境可分为三个层次来理解：第一层次是智慧教学的环境。智慧教学的环境基本特征为开放性、互动性、合作性、多样性。智慧教学的环境是对常规智慧教学的基本支持，因此也被视为基础型智慧教学环境。第二层次是智能的教学环境。[3]智能的教学环境基本特征为具备智能的教学系统、智能的互动系统、智能的管控系统、智能的数据分析系统以及智能的资源推送系统。国家标准《智慧校园总体框架》也给予了智能的教学环境定义，该定义表明：智能的教学环境是集智能化感知、智能化控制、智能化互动、智能化数据分析、智能化视窗功能于一体的智能的教学环境。该教学环境支持教学、科研活动的实体物理空间环境和虚拟空间环境，因此也被视为增强型智慧教学环境。第三个层次是虚实结合的智慧教学环境。该智慧教学环境的特征为基于5G网络支持，利用5G通信技术对智慧教学空间进行拓展，打破教室教育边界。

高校智慧教学环境建设与应用成效案例

在当前高校课堂教育改革的浪潮下，智慧教室的建设如火如荼，成功建设案例越来越多。下面，笔者以H大学为例详细介绍智慧教学环境的建设实践与应用成效。

1.H大学智慧教学环境建设案例

H大学于2016年构建了智慧化教学支撑环境，2017年开始投入使用。该教学支撑环境分为三个层次进行构建：第一层次是智慧化录播环境的建设。智慧化录播环境包括多功能全景演播室和广播级录播教室以及集控观摩室。多功能全景演播室由蓝箱区、实景区、访谈区三个区域组成，蓝箱区采用虚拟演播室技术，运用计算机3D技术、视频合成技术、抠像技术等，可以使最终合成的图像达到专业级影像制作效果;实景区配备有实景大屏、播报台等，主要用于实景教学或新闻播报类节目的录制;访谈区配备有访谈桌椅及可触控大屏，主要用于对话式教学或访谈类节目的录制，多功能全景演播室的不同区域方便于不同教学形式及节目的录制。广播级录播教室通过采用先进的流媒体及自动化控制技术，实时记录教师教学讲解视频、音频、手写板书、授课计算机的VGA屏幕画面、多媒体课件、学生问答视频等信息，生成标准文件，同步可实现在校园网或互联网上的视频直播，成为可实时直播、点播的学习资源，真实再现课堂教学的全过程。集控观摩室配备录播集成控制系统、存储系统、显示大屏等，能够实现对多间教室进行定时自动录制，在系统服务器端统一实现课件的录制等相关操作，并实时生成视频。主要实现录播资源的存储转发、课程的远程观摩、视频的后期制作等。第二层次是智慧化教学平台，学校通过建设网络教学综合平台、数字化教学资源中心、在线开放课程平台、学习通移动端APP以及“我i科大”智慧校园平台为各类课程、各类资源以及各类教学模式改革提供基本的网络学习环境。第三层次是智慧化教学环境，分别为教学实训教室、分组互动教室、多功能学习教室、研究探讨教室。这四类教室由可自由组合移动的活动桌椅、触控一体机、学生用一体机、投影仪、可移动白板等组成，通过变换桌椅的不同组合形式，可以开展分组、合作、共享、讨论及探究式教学，支持MOOC、SPOC、翻转课堂、混合教学以及教师实训等多种教学形式的实施及录制。[4]

2.H大学智慧教学环境应用成效

H大学智慧化录播环境的建设为本校制作优质的校本资源提供平台。自2017年以来，学校教师不仅在智慧教学环境下开展常规上课的课时数已达8000多个，同时，也积极录制校本课程资源。然而笔者通过观摩本校部分教师使用智慧教室上课的录制视频，了解到大部分教师使用智慧教室进行常规教学的课堂效果并不太理想，仍存在诸多问题如：课堂教学模式大多依然是以教师讲授为主的课堂;项目式教學模式的应用只关注课中，而忽略课前学情分析和课后对项目实施的监督与评价;教学互动行为深度不够，信息技术应用与教学的整合应用层次较浅;讨论课上小组成员分工不明确等。

高校智慧教学环境建设及应用存在的问题

1.建设需求不明确

智慧教室的使用对象是学校的教师和学生，但很多高校在建设智慧教室之前，未对本校师生进行使用需求调研，出现建设者和使用者的想法脱节，对智慧教学环境的建设只关注教室怎么“建”，而忽略师生“用”的需求，直接影响师生使用的体验感。

2.智慧化程度不足

当前，很多高校的智慧教室建设都比较重视在物理环境和智能管控方面智能化建设，偏向智能家居环境的概念[5]，而忽略数据智能分析平台的搭建。数据分析平台是智慧教室最重要的核心智慧教学系统，数据智能数据分析系统能够根据学习者的学习大数据记录、分析不同学生的学习特征，为后续的教学设计和个性化教学以及资源推送提供参考和依据。

3.缺乏运维管理数据分析

高校智慧教室设备的运维管理模式不规范，设备更新缺乏前瞻性，对智慧教室设备的维护主要靠人工巡检，或者教师报修，运维模式被动，效率低，影响教师的使用。[6]

4.智慧教学模式设计技能偏弱

高校教师普遍存在重科研轻教研现象，课堂教学设计过于简单，教学方法单一，对信息技术的应用仍然停留在浅层次水平，而且普遍存在对课堂教学过程中产生的教育数据缺乏分析应用现象。

5.轻视对教学数据的深层次应用

国内高校对智慧教学环境的建设过于关注新型技术在物理空间建设的应用，轻视对学习者学习过程的记录与数据分析，智慧教学环境下的课堂教学产生的大量有价值的数据没有被利用[7]，自动录制的教学视频大多被闲置，很少用于教学分析，忽略了将智慧教室环境下常规教学的录像数据转变为智慧教育数据。

6.教学互动行为深度不足

智慧教室是可以实现课堂高效互动的智慧教学环境，智慧教学环境中的课堂互动应该更加多元化，大部分高校智慧教室课堂互动行为主要表现在教师讲授、资源呈现、小组讨论等方面，教学互动形式较单一，师生互动设计只体现在课堂环节，学生课堂学习积极性、互动参与度比较低，有效互动较少。

高校智慧教学环境建设与应用建议

智慧教学环境建设的核心是为了“用”，而且“用好”，“融合”的核心是用技术去创新教学，引领课堂教学革命。[8]如何让学校中已建好的智慧教学环境在教育实践中发挥出“智慧”的力量，功能不被闲置或误用，这是智慧教育时代迫切需要解决的问题。

1.搭建数据采集与分析系统

智慧教室与普通多媒体教室的重要区别在于，教师可以应用智慧教室的数据智能分析系统提供的教学大数据进行学情分析和学习诊断[9]，实现对每一位学生的学情进行客观的精准分析与判断，为教师教学决策提供科学依据。因此，高校在建设智慧教学环境时务必考虑到智能大数据分析平台。[10]

2.建设以师生需求为导向的智慧教学环境

高校在建设智慧教学环境时常出现使用者与建设者交流断层现象，智慧教学建设者或管理者不了解使用者的真正需求[11]，导致建成的智慧教学环境师生体验度低，影响使用积极性。因此，高校在建设智慧教学环境之前，务必要对师生进行充分调研，分析师生对智慧教学环境的真正需求，并以此为导向，结合本校实际情况，进行多次论证建设智慧教学环境。例如，针对高校学科多、专业多，每个学科各有特色，不同学科的教学方法也都不一样等情况，可以建设学科型、创客型、虚实混合型等多种类型的智慧教室，以满足不同学科、不同专业、不同课型需求的智慧教室。

3.持续组织任课教师智慧教室使用方法培训

虽然很多学校都会定期或不定期组织智慧教室使用方法培训，但培训形式常是理论培训，效果不佳，导致教师操作时依然不熟练，同时，学校每年都会有不少新进教师，他们对智慧教学环境也许更陌生。基于此，学校可从两方面加强对教师的培训：在培训内容方面，对智慧教室的概念、特征、功能、优势等进行全面介绍，从理论上让教师对智慧教室有全面的认识。[12]在培训形式方面，不但要有理论讲解，还要有实操，用“做中学”的形式培训[13]，为教师提供实际操作的机会，让教师熟练智慧教室各种功能的操作。

4.加强智慧教室环境下教学设计的研训

针对加强智慧教室环境下高校教师教学方法技能研训，建议从以下三方面考虑：①研训形式。学校定期组织任课教师参加智慧教育相关讲座，或者邀请校内教学名师定期组织智慧教学环境下教学设计经验交流，又或者以网课形式开展个性化学习。②研训内容。可以是现代大学的教学理念，也可以是互联网时代大学的教学方法，还可以是教师在智慧教学环境下的教学地位和作用。③研训方法。学科专业不同，教学方法也不一样，因此，应根据教师的不同需求进行选择性的培训。

5.深化对教学数据科学分析与评价的理念

“靠数据说话”是智慧教室环境下课堂教学的重要指导思想，教学决策数据化是智慧教室环境下课堂教学重要的特征之一，教师对课堂教学数据采集分析应贯穿课前、课中、课后全过程，进行及时学习诊断与科学评价，充分利用智慧教室智能录播的教学视频数据资源挖掘分析，指导教师后续的教学决策，为学校教学质量评估提供更准确的科学数据分析结果。

参考文献：

[1]孙进康，张学平，赵剑.智慧教室建设与应用思考[J].大学教育，2019（04）：25-27.

[2]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念与特征[J].开放教育研究，2012，18（02）：22-27.

[3][10]張晶主编.智慧教学环境能力点深度解析[M].长春：东北师范大学出版社，2021.

[4]王利巧，李姗姗.智慧学习环境的建设与应用研究——以河南科技大学“智慧教学环境”为例[J].中国信息技术教育，2019（07）：110-111.

[5]李霞，徐宙.智慧教室建设面临的问题及其对策[J].教学与管理（中学版），2012（34）：18-20.

[6]魏林，华康民.基于数据分析的高校数字化教室运维管控模式应用研究[J].中国教育信息化，2021（23）：68-71.

[7]李雪娇，沈键，朱斌峰.学习分析技术在智慧教室中的应用探索[J].教学研究，2021（04）：24-30.

[8]刘三女牙，黄涛，张慧芳，等.智慧教学环境下的教学模式与方法[J].武汉：华中师范大学出版社，2017，8.

[9]孙进康，张学平，赵剑.智慧教室建设与应用思考[J].大学教育，2019（04）：25-27.

[11]陈周阅.智慧教室建设问题与建议思考[J].教育教学论坛，2021（03）：286-287.

[12]毛齐明，蒋立兵，侯敬奇.高校教师应用智慧教室的有效性调查研究——以H大学为例[J]现代教育技术，2018（10）：49-55.

[13]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（06）：52-58.

基金项目：“高校教师对智慧教室的使用有效性调查研究——以河南科技大学为例”（项目编号：2021BK106）。