智能教室构建智慧课堂

作者：林沛

来源：《信息安全与技术》2015年第07期

        【 摘 要 】 智能教室和智慧课堂的研究是教育技术的一项崭新课题。智能教室是教室发展和变革的阶段产物，它的设计和应用都是为智慧课堂服务的，它使得智慧课堂不仅是一个智能化的教与学空间，而且还是一个教与学活动的生态系统。智能教室构建智慧课堂主要体现在技术、环境、资源、服务等层面。

        【 关键词 】 智能化；智能教室；智慧课堂；教育云平台

        【 Abstract 】 The study of smart classroom and wisdom in classroom teaching and learning is a new important task in the field of educational technology. As a product of the stage of the classroom development and change， smart classroom has been designed and used to serve the wisdom education， thus making it not only intelligent space of teaching and learning， but also an ecosystem of teaching and learning activities.

        【 Keywords 】 educational technology； smart classroom； wisdom classroom；education cloud platform

        1 引言

        “智慧地球”概念的提出，使人们对智能化环境有了一个崭新的认识。为此，人们也希望利用智能化环境来改变自己的生活、工作和学习。如今，智慧城市、智能交通、智能医院、智慧校园等智能化环境正离我们越来越近，在此背景下，教育技术工作者对“智能教室”的研究也逐渐开展。目前，关于智能教室和智慧课堂的研究已经引起了各国、全球知名企业、高等学校、科研院所以及中小学校等机构的关注，智能教室和智慧课堂的设计已经成为了教育技术学研究的一个新领域。

        2 智能教室的构成及功能

        智能教室，又称“智慧教室”或“未来教室”。它的基本概念：一个能够方便对教室所有设备（计算机、投影，音箱、交互白板等）及环境（温度、光线、空气质量等）进行智能控制和操作，有利于师生无缝地接入资源及从事教与学活动，并能适应包括远程教学在内的多种学习方式，以自然的人机交互为特征的，依靠移动通信、云计算、物联网、大数据等技术实现的增强型教室。智能教室的基本构成如图1所示，它的构成体现出设备先进、操控方便、资源丰富、交互流畅、教学方式灵活等特征。

        智能教室的智能性主要体现在它的功能方面，主要包括课堂笔记的自动化、课堂实录、设备控制自动化、智能远程教学等几个方面。

        2.1 课堂笔记的自动化

        传统的课堂模式经常是教师忙于讲课及板书，学生忙于听课与做笔记，而学生的听课与做笔记往往跟不上教师的进度，这种模式显然对课堂学习的效率是不利的。在智能教室中，学生再也不用做笔记，只需认真听讲就行，教师的所有板书都可以自动保存起来，并以电子文档的方式传输到学生终端中，或者通过打印设备打印出来，大大的提高了学生的学习效率。

        2.2 课堂教学实录

        课堂教学实录比笔记记录具有更重要的意义。教师的板书、演示讲义、现场视音频和其它与教学相关的所有活动都可以通过“智能视讯设备”进行记录并保存下来，并自动上传到“教育云平台”中，成为平台中的教学资源。当学生有需要时，可以随时随地播放课堂教学内容，这样不仅方便复习，而且可以让学生补学错过的课程。

        2.3 课堂互动与协作学习

        智能教室的核心是互动，其中交互式电子白板就是课堂互动的重要设备。它集硬件与软件为一体，并连接到“教育云平台”上，教师可以在白板上随意调用各种素材或应用软件教学，并且可以通过无线网络实现师生之间、学生之间的互动。在智能教室中，学生能够利用无线终端进行互联，既可以实现教室内的小组互动，也可以与远程的学习者或专家进行互动，完全突破空间的，实现多方面的互动与协作学习。

        2.4 远程教学的智能化

        远程教学是智慧课堂的一个方向，智能教室引入交互空间的概念，把一个普通的教室空间增强为一个教师和远程教育系统的交互界面。在这个空间中，教师可以摆脱键盘、鼠标、显示器的束缚，而用语音、手势甚至身体语言等传统的授课经验来与远程学生进行交互。现场的课堂教育和远程教育的界限被打破了，教师可以同时对现场和远程的学生进行授课。

        2.5 教育云平台的运用

        教育云平台是基于云计算的信息化平台，它能够灵活地统一管理和调度信息资源，为学生提供各种信息服务。学生可以随时随地利用电脑、平板电脑、手机等各种个人终端，经互联网连接到教育云平台，获取学习信息服务。教育云平台能够发挥强大的计算能力，提供在线的远程教与学的资源，并为学习者提供安全、可靠稳定的数据存储和管理。教育云平台实现了学习资源的共建与共享，能够为每个学习者提供个性化的学习支持。

        3 智慧课堂的设计与应用

        智慧课堂是相对于传统和现代课堂而言的，它充分发挥课堂组成各要素（人、技术、资源、环境和方法等）的作用，实施教与学的环境与活动。智能教室的设计与应用都是为智慧课堂而服务的，智慧课堂基本模型如图2所示。

        从智慧课堂模型中可以看出，智慧课堂的设计主要分课堂环境设计和课堂教与学的活动设计两方面。

        3.1 课堂环境设计

        课堂环境包括课堂物理环境和学习支持环境。物理环境中，智慧课堂给课堂主体提供了高互动的教与学设备，能够有效支持课堂主体对于学习资源的获取、处理和呈现。智能环境控制则给课堂主体提供了良好的外在环境，从光、温、声、空气质量等方面根据课堂的实时状态进行调节。创意空间布局则主要考虑给学习者提供更为人性化的桌椅设施，以及根据教与学活动的需要能够方便实施桌椅的组合，形成学习小组，以利于小组学习活动的开展。

        学习支持环境由基于泛在网络的教育云平台进行支撑，实现高互动教与学设备、智能环控设备的接入与控制，支持智慧课堂教与学等活动的开展。教师、学生可以通过交互终端接入智慧课堂学习支持系统，进行教与学的活动实施，教研员、学校管理者、教师同事、家长等也可以接入智慧课堂学习支持系统，参与教与学的过程，了解学与教的情况。

        3.2 课堂教与学的设计

        课堂教与学的设计包括课前设计、课中设计和课程后设计，其中课中设计是最主要的部分。智慧课堂中教的活动、学的活动和评的活动都是由教育云平台实施的，所有学习资源的提取及课堂教学过程中生成的资源均来源于或进入到“可扩展的学习资源库”中。课后的活动是课中教与学活动的延续，教师可以利用课堂实录系统记录的视频和学习支持环境记录的教学生成性资源进行分析，反思自己在教学过程中的经验和不足之处，并撰写反思，与同行交流，也可利用学习支持环境对学生在作业过程中提出的问题进行辅导交流。学生在课后也需要对自己的学习过程进行反思，撰写反思日志，并利用交互学习终端完成系统根据自己的学习情况推送的个性化作业。

        可扩展的学习资源库是教育云平台的重要支撑，因为在智慧课堂教与学的过程中有许多新生成的资源，而且智慧课堂中的学习需要有情境性、适应性的资源，需要为学习者进行个体学习时所需的个性化学习资源需求提供支持，根据不同的要求，提供随需应变的学习资源服务。

        4 结束语

        从教育技术研究的角度看，智能教室不仅是一个学习环境，更是一个课堂生态系统，它为智慧课堂的教与学创设了必要的条件。新技术的不断涌现及在课堂中的应用，必将会改变课堂的结构和形式。智能教室是智慧课堂的一个重要形式，智能性也是智慧课堂的重要特性之一，加强智能教室的研究将有助于我们对课堂进行重新认识和设计，最终构建出一个面向未来、面向现代化的和谐新型课堂/教室。

        参考文献

        [1] 高丹丹等.智慧课堂的设计[J].中国电化教育，2009（11）： 11-15.

        [2] 陈卫东，张志平.智慧课堂的定位与特性研究[J].中国电化教育，2010（7）：23-28.

        [3] 陈卫东等.智能教室研究现状与未来展望[J].远程教育杂志， 2011（8）： 39-44.

        [4] 王琴，王宝俊.基于云计算的虚拟多媒体教室的研究与架构[J].电化教育研究，2012（1）：65-74.

        基金项目：

        本文系2013年度广东远程开放教育科研基金项目课题“社区教育中智能教室建设研究”（立项编号：YJ1326）和汕市教育科学“十二五”规划2013年立项课题“智能教室与创新教学的研究”（立项编号：2013GHBY009）阶段性研究成果。

        作者简介：

        林沛（1979-），男，广东汕头人，广东教育学院，本科，广东省汕头广播电视大学，计算机专业讲师；主要研究方向和关注领域：云计算、教育信息化、职业教育、互联网+等。