本
文
摘
要
常规教学中，智慧教室的建设应遵循物理环境轻量化、信息基础完备化、教学过程数据化、维护管理远程化、智慧作用无感化这“五化”的原则。
早期智慧教室的建设侧重利用信息技术手段和设备辅助教师教学，帮助学生学习，试图通过新设备、新技术和环境的再造重新构建学习空间，重塑教学过程，以期学生和教师都获得新的教学体验。
现在的智慧教室建设更加注重场景化、互动性、数据统计与质量评估，意即根据不同的教学任务、教学目的，设计建设不同的智慧教室，并力争一室多用。在类别上，智慧教室主要分为精品课型智慧教室与常规教学型智慧教室，本文主要探讨常规教学型智慧教室的建设模式。
学校日常教学活动的开展是以传统的、常规的教学模式进行的，而不是以录制精品课程、演示课程或MOOC的模式进行的。常规教学活动的开展依托普通教室，形式为师生面对面，老师讲授为主，互动活动为辅，这就决定了在常规教学中智慧教室的建设不可能走精品化路线，否则投资、管理和维护都将是难以承受的问题。
常规教学智慧教室建设原则
常规教学中，智慧教室的建设应遵循物理环境轻量化、信息基础完备化、教学过程数据化、维护管理远程化、智慧作用无感化这“五化”的原则。同时，通过师生在教学中的逐步应用，促进信息化设备利用率的提升，提高师生信息技术与教学的融合深度，达到教学过程中信息化素质的养成，产生海量的真正有助于教学管理的真实数据，最终为科学的教学决策、教学评估和教育治理打下坚实的基础。
尽管经过多年的信息化建设，现在已经普遍实现了普通教室的多媒体化并具备网络通信条件，但仍离智慧型教室相差甚远。客观条件差异巨大的普通教室，可以遵循以下“五化”的原则进行改造提升。
物理环境轻量化
对教室物理环境的需求不仅因地域的不同而存在不同，即使同一学校的不同教室，也会因年代的不同、管理的不同而存在不同的需求。
比如，南方和北方的学校会对教室的温度、日照、灯光等物理条件产生截然不同的需求。同时，资金条件的差异也会在相同需求下产生不同驱动力。因此，对智慧教室的物理环境建设就不存在标准模式。
早期的智慧教室建设，大多参照精品课录播教室的建设经验，对教室进行大量的软装饰，更换全新的桌椅，增设空调、电动窗帘等设施并应用物联网技术对教室内的设备、灯光、窗帘、门锁、环境、节能等进行管控。
这些措施虽然可以增强教室智慧功能的感官体验，营造智能的情景模式，但却需要花费大量的资金，照此模式对所有教室进行改造，通常都会因为资金的压力而不具备可行性。尤其是，这些建设对于智慧教室的核心功能需求——智慧教学所起到的作用又极其有限。
所以，对于智慧教室的物理环境主张轻量化改造，尽量不更换、填设新的设施，仅通过物联网技术对必要的设备控电，对时钟、音响等设施进行管控，减少物理环境改造需求以增强大规模普及的可行性。在资金条件允许的情况下，再酌情进行物理环境的改造。
信息基础完备化
从早期对教室电教化、多媒体化的建设，再经过二十余年网络化、信息化的建设，现在高校的教室已经基本具备了有线网络，条件好的无线网络也已经实现了全覆盖。但是，教室网络接入的提供大多是以服务用户上网为目的，而不是以服务教学管理和设备管控为目的，这就导致，教室内的网络使用管理因缺少必要设备，往往不具备细化分类的条件；缺乏多样的接入模式，接口速率与接口数量也受到限制。
随着教室内信息元素和信息应用的不断增加，逐渐形成了可以模块化的、相对独立的、教室内的信息化单元。这就要求，教室内必须具备可网管的智能网络设备，接入模式上除了有线网络、无线网络外，还应根据实际及扩展需求，考虑支持蓝牙、RS232、RS485、VGA、HDMI等多种方式；而在上联链路上，应该最少支持千兆速率，线路类型上也正在由双绞线向光纤转变，还有的高校在应用GPON的链路模式上做了很多有益的尝试。
教学过程数据化
教学质量的评价既是对教学质量结果的终极性评价，也是对教学质量过程的形成性评价。无论什么样的评价体系，都追求客观真实地反映教学质量，而最能真实反映教学质量的莫过于教学过程中形成的客观的教学数据。
以前的教学过程数据往往只有教学前期的选课数据，教学中期的出勤数据、测验数据，教学后期的考试数据、学生评价数据。对于授课过程中的授课状态、学习状态、授课效果等数据，多以督导数据为准，数据既少又缺乏客观性，难以做出有效的、宏观性的、基于大数据分析的评价报告。
针对教学过程中的授课，通过智慧教室的应用，利用先进的信息化、智能化手段，将授课环节内的诸多评价因素，如授课的完整性、教师的授课状态、学生的听课状态、出勤率、互动性等等，进行数据化存储与分析，形成课堂教学质量的总体评价、教学内容、教学方法、教学组织、教学表达、教学态度和总的效果七层次指标分值。
这样，可以做到每一节课都有评分、每一分值都有依据，客观量化教学质量的评价。同时，授课环节的数据化存储也可以为学校留存精品教学资源，实现优质课程共享，打造学生自学、复习渠道，进行精准学生管理，提供教学争议研判依据等工作给予有力支持。
维护管理远程化
随着教室内设备的逐步增多，对设备的管理压力也在逐步增大。设备在使用过程中真正的硬件故障并不多，根据西南林业大学的研究数据，3年内的总故障数为463次，其中需要检修的严重故障仅为53次，占比为11.45%，是占比最小的故障类型，其他故障均可通过简单处理或指导教师处理来解决。
因此，只要设备支持远程维护管理，真正需要管理人员现场干预的故障其实很少。智慧教室包含多媒体设备、物联网设备、摄像设备、一卡通设备、网络设备和电子班牌等多种类型的设备，支持网络化远程管理是最基本的要求。通过一套统一的管理平台，使用移动管理模式对所有的设备实现任意时间、任意地点的按需管理是目前智慧教室管理的主流模式。
同时，对教室内设备的运行数据的监测、记录、统计与分析，可以预判可能出现的故障，提前干预、调整设备的运行达到预防故障的目的，变被动管理为主动管理，不仅实现使用、运行的智能化，也实现管理维护的智能化。
智慧作用无感化
任何技术手段与管理方式在课堂教学中的应用都不能干涉影响教学活动的进行。按照美国教育技术专家丽塔·里奇的理论：
课堂教学活动很轻易地被湮没在新技术的泛滥之中，从而导致对人才培养的追求几乎无立足之地，这无疑是对教育的毁灭性打击。教学条件、教学技术、教学形式无论如何变化发展，都是为了更有效地开展教学活动，更好地服务教学中的师生，更专业精准地进行教学管理。
教室中智能技术的应用要为教学活动提供便利；要能在一定程度上减轻甚至解放师生的非教学压力；要达到正常授课时感知不到其存在，需要时又能提供翔实准确的数据与统计分析的结果。
教室内智能设备作用的无感化可以体现在课堂教学的方方面面，如智能环控根据物理条件调节灯光、温度等，智能收音扩音根据教学安排和师生位置自动采集切换声源，智能中控根据教学计划自动控制设备开关，智能门锁根据人员信息和排课安排自动控制准入，智能图形图像分析根据人脸及表情自动标记签到和分析上课状态，智能网络根据交互需要自动开启接入。简言之，无感化就是师生在授课过程中不用中断正常的进度来干预或配合智能设备以达到相应的效果。
常规教学智慧教室建设架构
按照常规教学的特点和“五化”的建设原则，常规教学智慧教室建设架构如图1所示。图中各主要部分功能描述如下：
图1 常规教学智慧教室建设架构
1.网络平台，依托已有的基础网络设施，主要负责数据传输，保证连接各类终端的接入层设备也具备可网管能力；传输介质要多样化，可接入数量要有充分的冗余，满足各种设备和应用场景的使用需求。
2.服务平台，是支撑智慧教室所有相关服务的计算、存储、应用、安全等资源的综合管理平台，通常由学校的数据中心提供并按照实际需求按需分配相关资源。
3.智慧教室综合管理平台，是智慧教室的核心平台，运行于基础软硬件平台，即网络平台与服务平台之上，连接教室端与各业务系统，将数据打通并进行处理，为上层应用提供支撑。
其中，业务系统是与智慧教室运行相关的各职能部门的应用系统，它们应该是成熟的、稳健运行的系统，能够为智慧教室综合管理平台提供基础的、权威的数据。而教室端所有设备以中控为核心，连接管理多媒体、一卡通、物联网和录播这四大类设备，为方便管理和减少故障点，中控设备功能应高度集成化。
（1）多媒体设备，包含但不限于投影机、幕布、音箱、麦克、教学大屏、电脑、功放、高拍仪等，这些设备可以根据教室的使用情况按需组合提供，且都可连接至中控并由中控进行控制，尤其应考虑将功放、无线麦克接收、OPS电脑这三样功能集成进中控。
（2）一卡通设备，主要包含读卡器和智能门锁，为教室和教室设备的使用提供身份验证支持，应考虑将读卡器功能集成进中控。
（3）物联网设备，主要是各类传感器、数据采集器和自动控制器，用来对教室的物理环境进行自动调节，营造舒适的教学空间，可以考虑将数据采集器和自动控制器集成进中控。
（4）录播设备，包含摄像头和录播主机，其中摄像头应至少两台，一台负责录制教师画面，应支持红外跟踪或自动画面跟踪、自动变焦和声音输入；另一台负责录制学生画面，应支持画面抓拍和自动变焦。
4.应用平台，使用智慧教室综合管理平台提供的数据进行综合呈现，按照应用场景的不同，可实现在线教学、课程点播、教学质量评价、教学督导、辅助学生管理等不同的目的。
结 语
智慧教室的建设是近些年逐步兴起的，常规教学智慧教室建设的概念又是其中较晚提出的，因其具备广泛推广基础、服务全体师生、不需要专业操作、应用于日常教学的特点，所以对整体教学质量提升的作用和意义更为重要。
现在，随着技术的发展，虚拟现实技术在智慧教室建设中的应用也被频频提及，相信在不远的将来，在教室内打造虚实融合的教学环境，呈现抽象的、宏观或微观的、具有一定危险性的教学内容，实现沉浸式、交互式的情景教学，将在营建新的教学生态，激发学生创造性的深度学习方面发挥重要作用。
作者： 刘春宇、臧玉春（长春工业大学）
责编：项阳
