高校智慧教室的建设与实践探究

随着信息技术的飞速发展和高校教育对学生素质能力培养要求的进一步提高，以互动为核心的智慧教室应运而生，如何建设智慧教室成为高校关注的焦点。

　　：随着信息技术的飞速发展和高校教育对学生素质能力培养要求的进一步提高，以互动为核心的智慧教室应运而生，如何建设智慧教室成为高校关注的焦点。在智慧教室的设计和建设中，如何将各种新技术有效地整合于教学环境和教学活动中，更好地实现师生间课内课外交互，促进和支持学生的学习和发展，一直是建设者重点探讨的问题。基于诸多探讨停留在理论方面，高校在智慧教室建设方面的成功案例并不多，本文以厦门大学智慧教室建设为例进行分析，希望能给高校的智慧教室建设思路提供参考。

　　科技的迅速发展，使得硬件设备和无线宽带通信成本降低，新媒体和互联网技术已迅速走进我们的生活，改变着人们的出行与生活的方方面面，改变了人们的知识获取方式，也影响到了教育行业的教学模式。传统的教学模式是否能适应社会发展的需求、高等学校要培养出什么样的人才、未来社会人才需要具备什么样的能力、怎样获得这些能力、这些问题成为教育工作者想探索的问题。目前全球普遍提倡未来人才应该具备批判性思维、学会终身学习、自我认识自我调控、创造性、沟通合作等素养。[1]那么传统的教学模式是否能有效培养这些素养的养成呢？传统的教学模式是以教师为中心的学习，倾向于记忆与理解的知识学习[2]，被动接受教师知识的灌输式团体学习，对新时代人才素养的养成是远远不够的。当对学生能力要求转变时，与之相对应的教师教学模式和教育设施、教育服务措施等都应该进行相应的调整和转变。[3]作为教学过程实施的载体——教室或课堂，也必需做出改革和调整。以互动为核心理念的智慧教室应运而生。

　　一、智慧教室的研究现状

　　目前有许多关于智慧教室的研究，相关文献中常用的是“智慧教室”、“智能教室”、“未来教室”、“未来课堂”等词。[4]从CNKI中检索关键词“智慧教室”等关键词查到期刊论文数量呈直线上升趋势，从2011年只有若干篇文章到2017年有上百篇文章，从中可以看出大家对智慧教室关注度大幅度提高。其中对智慧教室的概念有学者认为智慧教室是相对普通多媒体教室而言的软硬件升级的增强型教室。[5]也有学者认为智慧教室是一种学习环境，采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的方面提高对技术的使用。[6]我国学者黄荣怀等认为智慧教室是一种利用感知技术、网络技术、富媒体技术及智能空间技术等手段，以互动为核心，能够激发学生学习兴趣，促进学生协作、探究学习的一种具有情景感知和环境管理功能的新型教室。[7]笔者认为，智慧教室主要特点以互动为核心、融入新科技、新技术，创建一个舒适、便捷的智能化教学环境，有利于课堂上教师和学生各方面能力的拓展。

　　目前对智慧教室的研究主要分为两类：第一种类型是做理论框架研究，比如黄荣怀的“SMART”概念模型[8]认为智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利性获取、课堂教学的深度互动、情景感知和教室布局等多方面的内容。聂风华从系统的组成角度提出“iSMART”模型概念。[9]这些研究为智慧教室的建设方案和方案集成提供了有借鉴意义的参考。第二种类型是围绕智慧教室软硬件升级体现出更多的智能性，对如何实现软硬件设备优化组合使用进行研究。但大部分的研究都停留在理论层次，或技术可实现的设想探讨方面，这些研究都给我们展示了新环境下智慧教室的各种可能性，也展现了课堂设计的多样化，但在怎么样高效利用好现有技术设备，真正做到以“学生为中心”的智慧教学还存在很多空白，笔者结合本单位智慧教室建设的案例做介绍，希望能为相关工作者提供一些有价值的参考。

　　二、智慧教室的建设案例

　　遵从智慧教室建设理念，为了让现有的技术手段在教育教学中发挥最大的功能，厦门大学于2016年8月完成了囊萤楼的12间智慧教室的建设。整个“智慧教室建设”项目经过近半年的调研、论证、规划、设计与建设，给全校师生提供一个技术领先、功能全面、应用灵活、管理便捷的信息化教学环境。下面主要介绍智慧教室的设计原则、建设方案和智慧体现。

　　1.建设目标

　　整合新科技成果，建成以师生交互参与、灵活高效为主，支持多种教学模式的自适应、泛在、开放式教学空间。本地教室通过一个触摸屏可编程控制面板，控制教室所有设备（包括触控平板、电脑、录播、互动）的电源、信号切换和本地扩音，同时通过远程集控管理平台，也能实现对这些教室进行远程控制和资产管理等功能。

　　2.建设原则

　　立足教学需求，在实现富媒体分享、多终端学习、跨终端互动、可视化管理等功能的同时，确保智慧教室的实用性、灵活性、易用性、稳定性、先进性、易维护性以及易扩展性。

　　（1）实用性与互动性

　　无线协作系统兼容微软、安卓、苹果三个系统的所有移动终端。对接录播系统，增加更多的应用功能。打破学习空间限制，赋予学生更大的主动性，鼓励学生采用互动交流、讨论分享的参与模式。

　　（2）易用性与可靠性

　　采用硬件方式的互动可以很好地与学校现有的平台无缝对接，只需通过连接就可以加入到现有的教学互动环节上来。

　　（3）先进性与易维护性

　　采用硬件模块化、软件开源化的原则，设计的智慧教室可以与其它设备对接，扩展更多的应用功能。通过增加硬件设备同无线协作系统相连，实现跨教室互动。相比纯硬件系统，智慧教室方案稳定性高，出现故障无需要专业人员解决，只需更换设备。

　　（4）易扩展性

　　只需添加不同的软件模块就可以实现不同的管理要求，无需更换设备，这样可以减少学校在升级过程中的浪费。

　　3.实施方案

　　本项目建设的智慧教室以“物联网+互联网”信息平台为基础，以无线路由为联接核心，构建“WiFi+有线”的综合局域网，连接所有的智慧教学设备，形成物联网连接的网络层，各种教学和辅助设备通过WiFi标准模块无线接入信息平台，构成全面涵盖物联网三个层次的一个统一的物联网平台；同时，其它设备（笔记本电脑、手机、投影仪、交互白板等）也通过WiFi模块接入该信息平台，成为物联网信息平台设备的一部分，如果有其他的教学、科研实践开发设备，通过标准的WiFi设备接入该信息平台，在完成测试、验证以后就可以很好地使用。以上就是实际操作中的三层网络架构。具体的系统拓扑结构如图1所示。

　　从传统的堆砌式搭建改为了3U一体化的应用，在具体应用中将视频切换器、调音台、混音器、功放、中控整合为一个整体，避免了兼容性的问题，同时节约了系统维护强度。音频以DSP数字管理为核心，支持SPDIF数字音频、话筒、线路、HDMI数字音频输入；纯数字处理技术可调节增益、均衡、提供48V幻象供电；支持本地功率放大，定阻/定压可选。视频支持复合、S-视频、RGB、分量、DVI、HDMI视频信号输入，满足2K、1080P数字高清格式，HDMI数字信号输出；可实现信号自动检测，自动切换。以项目中一间50平米30席的教室为例，设备清单如表1所示。