林文哲

進(jìn)入21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展正在深刻改變著人類的工作和生活方式，但在一些學(xué)校，傳統(tǒng)的教學(xué)和教室卻被隔離在高科技之外，限制了教學(xué)方法的相應(yīng)發(fā)展及對(duì)智慧教室的研究。本文為了闡述教學(xué)的先進(jìn)性，除了借鑒目前智慧教室研究成果，如媒體技術(shù)使用、互動(dòng)技術(shù)以及課程錄制，還將互聯(lián)網(wǎng)與3D打印技術(shù)、虛擬技術(shù)結(jié)合到智慧教室系統(tǒng)中， 增加了教學(xué)的有效性和智慧性。

一、智慧教學(xué)的構(gòu)建要素及目標(biāo)

1.智慧教學(xué)的必要性

在學(xué)校，課堂教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生接受系統(tǒng)教育最重要的一環(huán)。在現(xiàn)行的教學(xué)過(guò)程中，授課方式多為照本宣科，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，課堂缺乏互動(dòng)；尤其是職業(yè)教育，以崗位技能為核心的專業(yè)授課，理論知識(shí)晦澀難懂，而學(xué)生基礎(chǔ)普通薄弱，因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方式和環(huán)境已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化教學(xué)的需要，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型現(xiàn)代化智慧教室系統(tǒng)正在被逐步地推廣運(yùn)用。智慧教室作為一種新型的教育形式和現(xiàn)代化教學(xué)手段，給教育行業(yè)帶來(lái)了新的機(jī)遇。

2.智慧教學(xué)的構(gòu)建要素

第一，以所授專業(yè)崗位技能為核心的、高度針對(duì)性的教學(xué)設(shè)計(jì)，而設(shè)計(jì)應(yīng)有相關(guān)教育專家、教育心理學(xué)專家、課程體系專家、崗位技能專家等人員的參與，在充分考慮學(xué)生理解能力等因素的前提下，構(gòu)建合理的系統(tǒng)性的教學(xué)方案。

第二，授課方式的改革，以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的主動(dòng)探索和發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)所學(xué)知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)。教師是學(xué)生意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者，教學(xué)過(guò)程是構(gòu)建和理解的過(guò)程，教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)造性思維能力。

筆者認(rèn)為：①知識(shí)是要主動(dòng)建構(gòu)的，并不是被動(dòng)接受的。②學(xué)習(xí)不是由教師把知識(shí)簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生，而是由學(xué)生自己構(gòu)建知識(shí)。③教學(xué)不能無(wú)視學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單生硬地從外部對(duì)學(xué)習(xí)者實(shí)施知識(shí)的“填灌”，而應(yīng)當(dāng)把學(xué)習(xí)者原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者通過(guò)學(xué)習(xí)不斷積累新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。④教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間需要共同針對(duì)某些問(wèn)題進(jìn)行探索和協(xié)作，并在探索和協(xié)作的過(guò)程中相互交流和質(zhì)疑，了解彼此的想法，以獲得進(jìn)步。⑤學(xué)習(xí)環(huán)境中的情境必須有利于學(xué)習(xí)者對(duì)所學(xué)內(nèi)容的意義建構(gòu)。

第三，智慧教學(xué)需要智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的支撐。對(duì)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的理解，在國(guó)內(nèi)，典型代表有華東師范大學(xué)祝智庭教授和北京師范大學(xué)黃榮懷教授。祝智庭教授認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是以先進(jìn)的“學(xué)習(xí)、教學(xué)、管理和利用”的思想和理論為指導(dǎo)，以現(xiàn)代信息技術(shù)、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)活動(dòng)為支撐，可以全面感知學(xué)習(xí)情境信息并獲得新的數(shù)據(jù)，或者對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程中形成的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析和數(shù)據(jù)挖掘，能識(shí)別學(xué)習(xí)者特性和學(xué)習(xí)情境，靈活生成最佳適配的學(xué)習(xí)任務(wù)和活動(dòng)，引導(dǎo)和幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)行正確決策，有效地促進(jìn)智慧能力發(fā)展和智慧行動(dòng)的新型學(xué)習(xí)環(huán)境。黃榮懷教授則將智慧學(xué)習(xí)環(huán)境理解為一種能夠感知學(xué)習(xí)情景、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具，自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過(guò)程和評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)所或活動(dòng)空間。在國(guó)外，也有一些學(xué)者對(duì)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行了研究，主要認(rèn)為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)者為中心的且能適應(yīng)學(xué)習(xí)者不同學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力，為學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)和發(fā)展提供支持的環(huán)境。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)，筆者對(duì)職業(yè)教育智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的理解為：是以先進(jìn)的職業(yè)教育思想和理念為指導(dǎo)，能夠感知學(xué)習(xí)發(fā)生的物理空間、設(shè)備類型、帶寬及網(wǎng)速等客觀性物理信息和識(shí)別課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)等學(xué)習(xí)情境信息，并以新的信息技術(shù)、學(xué)具與教具、學(xué)習(xí)資源等為支撐，識(shí)別職教師生的教與學(xué)特征，生成并提供最合適的學(xué)習(xí)資源與工具，自動(dòng)記錄與分析學(xué)生的理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)過(guò)程和評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)成果，最終促進(jìn)職教學(xué)生知識(shí)技能提高的一種新型學(xué)習(xí)環(huán)境。

3.智慧教學(xué)建設(shè)目標(biāo)

智慧教學(xué)需實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源在線共享，教室在線備課、授課、錄課，直錄播，課堂互動(dòng)，在線云課堂，智能環(huán)境感知等功能，需要完美解決教學(xué)資源不夠豐富、教師備課授課不能常態(tài)化、師生及學(xué)生之間不能有效互動(dòng)等關(guān)鍵問(wèn)題，為老師和學(xué)生提供了一種高效的“教”與“學(xué)”模式。為實(shí)現(xiàn)“學(xué)生的智慧發(fā)展”“師生的情智交流”“轉(zhuǎn)變教師的角色與教學(xué)行為”等提供全面支撐。智慧教室是智慧教學(xué)的環(huán)境承載，智慧教室的建設(shè)，是新課程改革理念以及建構(gòu)主義理論與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相結(jié)合的產(chǎn)物，是項(xiàng)目規(guī)劃的重點(diǎn)。根據(jù)整體規(guī)劃，主要完成以下目標(biāo)。

①將傳統(tǒng)教室改造成支持物聯(lián)網(wǎng)覆蓋的智慧教室。②建設(shè)智慧教學(xué)云平臺(tái)，打造以“資源”“備、授課”“互動(dòng)”三位一體的教學(xué)策略，為學(xué)生的智慧發(fā)展提供良好的環(huán)境。③全面提升教室的軟硬件信息化環(huán)境。④為學(xué)校發(fā)展積累豐富的教育教學(xué)資源，形成學(xué)校優(yōu)質(zhì)資源和特色資源。⑤促進(jìn)教學(xué)信息化建設(shè)的進(jìn)程，統(tǒng)一優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的標(biāo)準(zhǔn)，提升教育信息化水平，從而推進(jìn)職業(yè)教育均衡發(fā)展，提高教育質(zhì)量。⑥利用各種教學(xué)課件、新技術(shù)呈現(xiàn)等激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。⑦開放優(yōu)質(zhì)教育資源為學(xué)生提供服務(wù)。

二、智慧教學(xué)對(duì)教學(xué)環(huán)境的需求

教室是學(xué)生上課的場(chǎng)所，也是教師講課的主要地點(diǎn)，是教育教學(xué)的重要組成部分。智慧教學(xué)的智慧型環(huán)境，主要體現(xiàn)在智慧教室，因此，智慧教室是承載智慧教學(xué)的重要的信息化的空間載體。那么，如何圍繞新技術(shù)構(gòu)建智慧教室呢？

1.智慧教室系統(tǒng)構(gòu)成

智慧教室系統(tǒng)由基于互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)云平臺(tái)、智慧教師互動(dòng)平臺(tái)、 智能直錄播平臺(tái)、虛擬攝影及微課制作、3D打印技術(shù)、智能環(huán)境控制系統(tǒng)等共同構(gòu)成，其構(gòu)成如上圖所示。

2.智慧教室信息化支撐平臺(tái)及工具

一是基于互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)云平臺(tái)。教學(xué)云平臺(tái)是基于互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)開發(fā)設(shè)計(jì)，并將資源與教學(xué)服務(wù)集于一體的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合服務(wù)平臺(tái)，平臺(tái)不僅實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀教學(xué)資源的云端共享，而且是教師實(shí)施課程教學(xué)活動(dòng)的支撐平臺(tái)，也是實(shí)施課程教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式創(chuàng)新轉(zhuǎn)變的實(shí)踐平臺(tái)。

中心系統(tǒng)包括“資源的共享平臺(tái)”“教師備課、授課、錄課、分享課”“學(xué)生的學(xué)習(xí)、測(cè)試、評(píng)價(jià)”“教學(xué)研究、教師與學(xué)生空間”等。

只要有網(wǎng)絡(luò)，教師即能實(shí)現(xiàn)處處備課，突破空間限制，并且不用再帶著書本資料走進(jìn)教室授課，也不需要帶U盤拷貝課程資料，打開教學(xué)互動(dòng)式大屏終端，身份識(shí)別后點(diǎn)擊授課，大屏幕終端就會(huì)自動(dòng)連接云端，將教師存儲(chǔ)的數(shù)字化教學(xué)資源展示出來(lái)，為教學(xué)提供最便捷的智能服務(wù)?；?dòng)式大屏幕上的板書會(huì)自動(dòng)形成課堂筆記。課后，學(xué)生隨時(shí)都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，使用PC、平板、手機(jī)等方式登陸教學(xué)云平臺(tái)，重新觀看教師授課的數(shù)字化教學(xué)資源進(jìn)行溫習(xí)，并且在平臺(tái)中完成教師布置的作業(yè)。此外，完整的錄課還能進(jìn)行云端分享，以及與其他教師進(jìn)行教學(xué)分析和交流，極大地提高了教師的工作效率，也讓中高職學(xué)生的學(xué)習(xí)更為自由和自主，不再受時(shí)間和空間的限制，實(shí)現(xiàn)在有網(wǎng)絡(luò)的地方隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。

二是智慧教室多媒體教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)。多媒體教學(xué)互動(dòng)平臺(tái)是集電腦、多點(diǎn)觸控液晶屏幕、音響等設(shè)備為一體的操作平臺(tái)，通過(guò)連接云端教學(xué)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化教學(xué)資源的播放，以及直接在屏幕上融合課件，實(shí)現(xiàn)書寫繪畫和對(duì)象編輯功能、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程教學(xué)等強(qiáng)大的互動(dòng)教學(xué)和演示功能；結(jié)合移動(dòng)設(shè)備（平板電腦、手機(jī)等終端）完全實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)、師生互動(dòng)。

三是智慧教室在線云課堂——智能直錄播平臺(tái)。教室中安裝全自動(dòng)課程錄播系統(tǒng)，采用擴(kuò)展探測(cè)或圖像識(shí)別技術(shù)、跟蹤、定位等模塊，實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化錄課。教學(xué)過(guò)程中，采用科學(xué)策略進(jìn)行綜合智能分析，靈活準(zhǔn)確地調(diào)度現(xiàn)場(chǎng)的攝像機(jī)、調(diào)音臺(tái)等采集設(shè)備，保證拍攝主體，自動(dòng)調(diào)節(jié)景別景深，實(shí)現(xiàn)課堂無(wú)干擾、無(wú)意識(shí)控制、無(wú)人值守的全自動(dòng)智能錄播，并且實(shí)現(xiàn)上傳云端進(jìn)行資源的分享和沉淀。

四是新媒體虛擬攝影及微課制作。在數(shù)字化技術(shù)不斷發(fā)展的今天，新媒體虛擬攝影技術(shù)也應(yīng)用到職業(yè)教育中，為某些專業(yè)（旅游專業(yè)、酒店管理專業(yè)等）提供更為逼真的情景教學(xué)和課件制作。利用教室的一小部分空間搭配藍(lán)或綠背景，配上幾盞演播室燈光，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)固定的攝像機(jī)進(jìn)行前景人物的全身或半身景拍，然后通過(guò)合成技術(shù)去掉綠色背景，使得教師與視頻或圖片場(chǎng)景合成，實(shí)現(xiàn)逼真的細(xì)節(jié)教學(xué)和場(chǎng)景教學(xué)。無(wú)需操控?cái)z像機(jī)，便可以輕松實(shí)現(xiàn)推拉、搖移、搖臂、航拍等運(yùn)動(dòng)效果，以及各個(gè)機(jī)位之間的快速切換。

五是情景教學(xué)輔助技術(shù)——3D打印技術(shù)。3D打印將顛覆傳統(tǒng)教育方式，越來(lái)越多地運(yùn)用于教學(xué)中。眾所周知，在一些傳統(tǒng)教學(xué)中，因?yàn)檎n程理論性太強(qiáng)和沒(méi)有實(shí)物展示，晦澀難懂，使得學(xué)生失去了學(xué)習(xí)興趣，轉(zhuǎn)而通過(guò)死記硬背以應(yīng)對(duì)課程考試。3D打印機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)并運(yùn)用于教學(xué)中，可以讓枯燥的課程變得生動(dòng)起來(lái)，讓學(xué)生擁有直觀的視覺和觸覺，學(xué)生不再是通過(guò)黑板或顯示器簡(jiǎn)單地看文字或圖形，而是通過(guò)實(shí)物了解核心概念的三維模型，這樣更容易吸收和消化知識(shí)。

中國(guó)的傳統(tǒng)教育是應(yīng)試教育，沒(méi)有開設(shè)培養(yǎng)學(xué)生“創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力”的課程，純粹的理論學(xué)習(xí)使學(xué)生的大腦僵化。學(xué)校應(yīng)開設(shè)集設(shè)計(jì)和3D打印于一體的“邊學(xué)邊做 ”的課程，把機(jī)械、設(shè)計(jì)等課程中的許多抽象概念由3D打印組件組成元器件或模型，使之變成有趣的課程。3D打印技術(shù)將激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和設(shè)計(jì)的熱情，造就一批有創(chuàng)意的學(xué)生工程師。

六是智慧教室之智慧環(huán)境感知——物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。教室通常是一個(gè)相對(duì)封閉的空間，因人員較多、空氣的不流動(dòng)造成室內(nèi)環(huán)境不佳，影響師生的教學(xué)和健康，并且不利于節(jié)能環(huán)保。而智慧教室融合物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)，將溫度控制在25℃并自動(dòng)調(diào)節(jié)保持，教室采光和電源照明通過(guò)射頻識(shí)別（FRID）進(jìn)行感知，智能調(diào)節(jié)光線。通過(guò)氣體感知傳感器隨時(shí)檢測(cè)教室的二氧化碳及顆粒物濃度，實(shí)現(xiàn)排風(fēng)、換風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)開啟。并在教師和學(xué)生離開教室后，通過(guò)感應(yīng)器傳達(dá)指令關(guān)閉教學(xué)設(shè)備，切斷電源，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖門。

三、結(jié)論

智慧教學(xué)通過(guò)智慧教室建設(shè)和教學(xué)模式的設(shè)計(jì)，不僅可以實(shí)現(xiàn)課堂多媒體互動(dòng)、遠(yuǎn)程教學(xué)，還通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建教育云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)的現(xiàn)代化、便利化、高效化，讓課堂教學(xué)變得更簡(jiǎn)單、生動(dòng)、高效，并實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍內(nèi)的教學(xué)互動(dòng)、資源共享，為信息化、國(guó)際化、個(gè)性化教育提供強(qiáng)有力的支撐。智慧教學(xué)的建設(shè)是當(dāng)今教育發(fā)展、崇尚以人為本教育國(guó)策的必然選擇。 ■

（責(zé)編 周繼平）