常規(guī)教學(xué)中，智慧教室的建設(shè)應(yīng)遵循物理環(huán)境輕量化、信息基礎(chǔ)完備化、教學(xué)過程數(shù)據(jù)化、維護管理遠程化、智慧作用無感化這“五化”的原則。

我國高校信息化的建設(shè)歷經(jīng)傳統(tǒng)校園、電子校園、數(shù)字校園，直至目前的智慧校園階段。智慧教室作為智慧校園概念中的一個子概念，是伴隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、圖像識別、人工智能等技術(shù)的發(fā)展而逐步發(fā)展、成熟并普遍應(yīng)用起來的。

早期智慧教室的建設(shè)側(cè)重利用信息技術(shù)手段和設(shè)備輔助教師教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，試圖通過新設(shè)備、新技術(shù)和環(huán)境的再造重新構(gòu)建學(xué)習(xí)空間，重塑教學(xué)過程，以期學(xué)生和教師都獲得新的教學(xué)體驗。

現(xiàn)在的智慧教室建設(shè)更加注重場景化、互動性、數(shù)據(jù)統(tǒng)計與質(zhì)量評估，意即根據(jù)不同的教學(xué)任務(wù)、教學(xué)目的，設(shè)計建設(shè)不同的智慧教室，并力爭一室多用。在類別上，智慧教室主要分為精品課型智慧教室與常規(guī)教學(xué)型智慧教室，本文主要探討常規(guī)教學(xué)型智慧教室的建設(shè)模式。

學(xué)校日常教學(xué)活動的開展是以傳統(tǒng)的、常規(guī)的教學(xué)模式進行的，而不是以錄制精品課程、演示課程或MOOC的模式進行的。常規(guī)教學(xué)活動的開展依托普通教室，形式為師生面對面，老師講授為主，互動活動為輔，這就決定了在常規(guī)教學(xué)中智慧教室的建設(shè)不可能走精品化路線，否則投資、管理和維護都將是難以承受的問題。

常規(guī)教學(xué)智慧教室建設(shè)原則

常規(guī)教學(xué)中，智慧教室的建設(shè)應(yīng)遵循物理環(huán)境輕量化、信息基礎(chǔ)完備化、教學(xué)過程數(shù)據(jù)化、維護管理遠程化、智慧作用無感化這“五化”的原則。同時，通過師生在教學(xué)中的逐步應(yīng)用，促進信息化設(shè)備利用率的提升，提高師生信息技術(shù)與教學(xué)的融合深度，達到教學(xué)過程中信息化素質(zhì)的養(yǎng)成，產(chǎn)生海量的真正有助于教學(xué)管理的真實數(shù)據(jù)，最終為科學(xué)的教學(xué)決策、教學(xué)評估和教育治理打下堅實的基礎(chǔ)。

盡管經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，現(xiàn)在已經(jīng)普遍實現(xiàn)了普通教室的多媒體化并具備網(wǎng)絡(luò)通信條件，但仍離智慧型教室相差甚遠。客觀條件差異巨大的普通教室，可以遵循以下“五化”的原則進行改造提升。

物理環(huán)境輕量化

對教室物理環(huán)境的需求不僅因地域的不同而存在不同，即使同一學(xué)校的不同教室，也會因年代的不同、管理的不同而存在不同的需求。

比如，南方和北方的學(xué)校會對教室的溫度、日照、燈光等物理條件產(chǎn)生截然不同的需求。同時，資金條件的差異也會在相同需求下產(chǎn)生不同驅(qū)動力。因此，對智慧教室的物理環(huán)境建設(shè)就不存在標準模式。

早期的智慧教室建設(shè)，大多參照精品課錄播教室的建設(shè)經(jīng)驗，對教室進行大量的軟裝飾，更換全新的桌椅，增設(shè)空調(diào)、電動窗簾等設(shè)施并應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對教室內(nèi)的設(shè)備、燈光、窗簾、門鎖、環(huán)境、節(jié)能等進行管控。

這些措施雖然可以增強教室智慧功能的感官體驗，營造智能的情景模式，但卻需要花費大量的資金，照此模式對所有教室進行改造，通常都會因為資金的壓力而不具備可行性。尤其是，這些建設(shè)對于智慧教室的核心功能需求——智慧教學(xué)所起到的作用又極其有限。

所以，對于智慧教室的物理環(huán)境主張輕量化改造，盡量不更換、填設(shè)新的設(shè)施，僅通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對必要的設(shè)備控電，對時鐘、音響等設(shè)施進行管控，減少物理環(huán)境改造需求以增強大規(guī)模普及的可行性。在資金條件允許的情況下，再酌情進行物理環(huán)境的改造。

信息基礎(chǔ)完備化

從早期對教室電教化、多媒體化的建設(shè)，再經(jīng)過二十余年網(wǎng)絡(luò)化、信息化的建設(shè)，現(xiàn)在高校的教室已經(jīng)基本具備了有線網(wǎng)絡(luò)，條件好的無線網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)實現(xiàn)了全覆蓋。但是，教室網(wǎng)絡(luò)接入的提供大多是以服務(wù)用戶上網(wǎng)為目的，而不是以服務(wù)教學(xué)管理和設(shè)備管控為目的，這就導(dǎo)致，教室內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)使用管理因缺少必要設(shè)備，往往不具備細化分類的條件；缺乏多樣的接入模式，接口速率與接口數(shù)量也受到限制。

隨著教室內(nèi)信息元素和信息應(yīng)用的不斷增加，逐漸形成了可以模塊化的、相對獨立的、教室內(nèi)的信息化單元。這就要求，教室內(nèi)必須具備可網(wǎng)管的智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，接入模式上除了有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)外，還應(yīng)根據(jù)實際及擴展需求，考慮支持藍牙、RS232、RS485、VGA、HDMI等多種方式；而在上聯(lián)鏈路上，應(yīng)該最少支持千兆速率，線路類型上也正在由雙絞線向光纖轉(zhuǎn)變，還有的高校在應(yīng)用GPON的鏈路模式上做了很多有益的嘗試。

教學(xué)過程數(shù)據(jù)化

教學(xué)質(zhì)量的評價既是對教學(xué)質(zhì)量結(jié)果的終極性評價，也是對教學(xué)質(zhì)量過程的形成性評價。無論什么樣的評價體系，都追求客觀真實地反映教學(xué)質(zhì)量，而最能真實反映教學(xué)質(zhì)量的莫過于教學(xué)過程中形成的客觀的教學(xué)數(shù)據(jù)。

以前的教學(xué)過程數(shù)據(jù)往往只有教學(xué)前期的選課數(shù)據(jù)，教學(xué)中期的出勤數(shù)據(jù)、測驗數(shù)據(jù)，教學(xué)后期的考試數(shù)據(jù)、學(xué)生評價數(shù)據(jù)。對于授課過程中的授課狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀態(tài)、授課效果等數(shù)據(jù)，多以督導(dǎo)數(shù)據(jù)為準，數(shù)據(jù)既少又缺乏客觀性，難以做出有效的、宏觀性的、基于大數(shù)據(jù)分析的評價報告。

針對教學(xué)過程中的授課，通過智慧教室的應(yīng)用，利用先進的信息化、智能化手段，將授課環(huán)節(jié)內(nèi)的諸多評價因素，如授課的完整性、教師的授課狀態(tài)、學(xué)生的聽課狀態(tài)、出勤率、互動性等等，進行數(shù)據(jù)化存儲與分析，形成課堂教學(xué)質(zhì)量的總體評價、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)組織、教學(xué)表達、教學(xué)態(tài)度和總的效果七層次指標分值。

這樣，可以做到每一節(jié)課都有評分、每一分值都有依據(jù)，客觀量化教學(xué)質(zhì)量的評價。同時，授課環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)化存儲也可以為學(xué)校留存精品教學(xué)資源，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)課程共享，打造學(xué)生自學(xué)、復(fù)習(xí)渠道，進行精準學(xué)生管理，提供教學(xué)爭議研判依據(jù)等工作給予有力支持。

維護管理遠程化

隨著教室內(nèi)設(shè)備的逐步增多，對設(shè)備的管理壓力也在逐步增大。設(shè)備在使用過程中真正的硬件故障并不多，根據(jù)西南林業(yè)大學(xué)的研究數(shù)據(jù)，3年內(nèi)的總故障數(shù)為463次，其中需要檢修的嚴重故障僅為53次，占比為11.45%，是占比最小的故障類型，其他故障均可通過簡單處理或指導(dǎo)教師處理來解決。

因此，只要設(shè)備支持遠程維護管理，真正需要管理人員現(xiàn)場干預(yù)的故障其實很少。智慧教室包含多媒體設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、攝像設(shè)備、一卡通設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子班牌等多種類型的設(shè)備，支持網(wǎng)絡(luò)化遠程管理是最基本的要求。通過一套統(tǒng)一的管理平臺，使用移動管理模式對所有的設(shè)備實現(xiàn)任意時間、任意地點的按需管理是目前智慧教室管理的主流模式。

同時，對教室內(nèi)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測、記錄、統(tǒng)計與分析，可以預(yù)判可能出現(xiàn)的故障，提前干預(yù)、調(diào)整設(shè)備的運行達到預(yù)防故障的目的，變被動管理為主動管理，不僅實現(xiàn)使用、運行的智能化，也實現(xiàn)管理維護的智能化。

智慧作用無感化

任何技術(shù)手段與管理方式在課堂教學(xué)中的應(yīng)用都不能干涉影響教學(xué)活動的進行。按照美國教育技術(shù)專家麗塔·里奇的理論：

課堂教學(xué)活動很輕易地被湮沒在新技術(shù)的泛濫之中，從而導(dǎo)致對人才培養(yǎng)的追求幾乎無立足之地，這無疑是對教育的毀滅性打擊。教學(xué)條件、教學(xué)技術(shù)、教學(xué)形式無論如何變化發(fā)展，都是為了更有效地開展教學(xué)活動，更好地服務(wù)教學(xué)中的師生，更專業(yè)精準地進行教學(xué)管理。

教室中智能技術(shù)的應(yīng)用要為教學(xué)活動提供便利；要能在一定程度上減輕甚至解放師生的非教學(xué)壓力；要達到正常授課時感知不到其存在，需要時又能提供翔實準確的數(shù)據(jù)與統(tǒng)計分析的結(jié)果。

教室內(nèi)智能設(shè)備作用的無感化可以體現(xiàn)在課堂教學(xué)的方方面面，如智能環(huán)控根據(jù)物理條件調(diào)節(jié)燈光、溫度等，智能收音擴音根據(jù)教學(xué)安排和師生位置自動采集切換聲源，智能中控根據(jù)教學(xué)計劃自動控制設(shè)備開關(guān)，智能門鎖根據(jù)人員信息和排課安排自動控制準入，智能圖形圖像分析根據(jù)人臉及表情自動標記簽到和分析上課狀態(tài)，智能網(wǎng)絡(luò)根據(jù)交互需要自動開啟接入。簡言之，無感化就是師生在授課過程中不用中斷正常的進度來干預(yù)或配合智能設(shè)備以達到相應(yīng)的效果。

常規(guī)教學(xué)智慧教室建設(shè)架構(gòu)

按照常規(guī)教學(xué)的特點和“五化”的建設(shè)原則，常規(guī)教學(xué)智慧教室建設(shè)架構(gòu)如圖1所示。圖中各主要部分功能描述如下：

圖1 常規(guī)教學(xué)智慧教室建設(shè)架構(gòu)

1.網(wǎng)絡(luò)平臺，依托已有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，主要負責(zé)數(shù)據(jù)傳輸，保證連接各類終端的接入層設(shè)備也具備可網(wǎng)管能力；傳輸介質(zhì)要多樣化，可接入數(shù)量要有充分的冗余，滿足各種設(shè)備和應(yīng)用場景的使用需求。

2.服務(wù)平臺，是支撐智慧教室所有相關(guān)服務(wù)的計算、存儲、應(yīng)用、安全等資源的綜合管理平臺，通常由學(xué)校的數(shù)據(jù)中心提供并按照實際需求按需分配相關(guān)資源。

3.智慧教室綜合管理平臺，是智慧教室的核心平臺，運行于基礎(chǔ)軟硬件平臺，即網(wǎng)絡(luò)平臺與服務(wù)平臺之上，連接教室端與各業(yè)務(wù)系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)打通并進行處理，為上層應(yīng)用提供支撐。

其中，業(yè)務(wù)系統(tǒng)是與智慧教室運行相關(guān)的各職能部門的應(yīng)用系統(tǒng)，它們應(yīng)該是成熟的、穩(wěn)健運行的系統(tǒng)，能夠為智慧教室綜合管理平臺提供基礎(chǔ)的、權(quán)威的數(shù)據(jù)。而教室端所有設(shè)備以中控為核心，連接管理多媒體、一卡通、物聯(lián)網(wǎng)和錄播這四大類設(shè)備，為方便管理和減少故障點，中控設(shè)備功能應(yīng)高度集成化。

（1）多媒體設(shè)備，包含但不限于投影機、幕布、音箱、麥克、教學(xué)大屏、電腦、功放、高拍儀等，這些設(shè)備可以根據(jù)教室的使用情況按需組合提供，且都可連接至中控并由中控進行控制，尤其應(yīng)考慮將功放、無線麥克接收、OPS電腦這三樣功能集成進中控。

（2）一卡通設(shè)備，主要包含讀卡器和智能門鎖，為教室和教室設(shè)備的使用提供身份驗證支持，應(yīng)考慮將讀卡器功能集成進中控。

（3）物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，主要是各類傳感器、數(shù)據(jù)采集器和自動控制器，用來對教室的物理環(huán)境進行自動調(diào)節(jié)，營造舒適的教學(xué)空間，可以考慮將數(shù)據(jù)采集器和自動控制器集成進中控。

（4）錄播設(shè)備，包含攝像頭和錄播主機，其中攝像頭應(yīng)至少兩臺，一臺負責(zé)錄制教師畫面，應(yīng)支持紅外跟蹤或自動畫面跟蹤、自動變焦和聲音輸入；另一臺負責(zé)錄制學(xué)生畫面，應(yīng)支持畫面抓拍和自動變焦。

4.應(yīng)用平臺，使用智慧教室綜合管理平臺提供的數(shù)據(jù)進行綜合呈現(xiàn)，按照應(yīng)用場景的不同，可實現(xiàn)在線教學(xué)、課程點播、教學(xué)質(zhì)量評價、教學(xué)督導(dǎo)、輔助學(xué)生管理等不同的目的。

結(jié) 語

智慧教室的建設(shè)是近些年逐步興起的，常規(guī)教學(xué)智慧教室建設(shè)的概念又是其中較晚提出的，因其具備廣泛推廣基礎(chǔ)、服務(wù)全體師生、不需要專業(yè)操作、應(yīng)用于日常教學(xué)的特點，所以對整體教學(xué)質(zhì)量提升的作用和意義更為重要。

現(xiàn)在，隨著技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在智慧教室建設(shè)中的應(yīng)用也被頻頻提及，相信在不遠的將來，在教室內(nèi)打造虛實融合的教學(xué)環(huán)境，呈現(xiàn)抽象的、宏觀或微觀的、具有一定危險性的教學(xué)內(nèi)容，實現(xiàn)沉浸式、交互式的情景教學(xué)，將在營建新的教學(xué)生態(tài)，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性的深度學(xué)習(xí)方面發(fā)揮重要作用。

作者：劉春宇、臧玉春（長春工業(yè)大學(xué)）

責(zé)編：項陽