1.智慧教室的定义
智慧教室是一种新型的创新教学方式，是对传统教教室进行升级构建的新型教室，借助现代科技水平，运用现代物联网和智能AI技术对教室进行革命化升级，线上和线下教学空间相融合的设计理念让教学资源、教学服务、教学数据和教学评测融为一体，服务于学生，教师、教室、督导和决策层，让教室变得有感知力，让课堂变得更加高效和智能，使学生在学习过程中可以自主思考和锻炼学习能力。
智慧教室具有以下几点特征：
（1）基于数据的教学。相较于传统课堂，学生的学习情况和教学决策只能依赖于老师的个人经验进行判断，而智慧教室可以通过学生的行为和各类数据进行数据统计分析，用更直观的方式全面了解学生的学习情况，从而调整教学策略。
（2）高效的教学。通过互联网技术，对数据进行分析和挖掘，分析出学生感兴趣的内容和学习需求，运用智慧课堂交互式的教学，让教学变得更加高效。
（3）个性化学习。根据课前习题和课堂中的测试，分析和了解每一位同学的知识掌握情况，并针对学习能力制定辅导方案，真正打造个性化、一对一的教学服务。
（4）合作探索的学习方式。智慧课堂强调合作，采取小组协作的方式进行学习，让有相同学习需求和兴趣的同学，可以自主形成学习共同体，挖掘学生兴趣，提升学习效率。
（5）动态开放的课堂。相较于传统课堂的封闭式、填鸭式教学，社会课堂是动态开放的课堂，讲究的是课堂创新和开放，鼓励学生相互交流，促进创新，共同进步。
（6）教学智慧的课堂。传统的教学模式下，课堂的教学内容依靠教师的备课，不能有效地根据课堂上学生们的学习情况进行科学的调整，智慧课堂依据数据分析对学习情况进行反馈分析，及时调整备课的教学方案，优化改进课堂的教学内容。
2.传统教室教学模式存在的问题
对于学生而言，传统教学模式学生上课无聊犯困，下课后知识点记不住且课堂知识无法重现。教室环境欠佳，往往一个教室有几十甚至上百人，空气混浊，灯光昏暗。在空调边上的同学冷，离空调远的同学热，学生不能保持最佳的学习状态。对于教师而言，传统的一对多的教学模式往往是老师一个人在讲台上进行讲解，台下学生没有积极性、无互动；下课后回答学生问题，往往一个内容需要讲解和重复多遍，但学生的成绩仍不见提升，作为老师很焦虑。对于学校管理而言，教室设备监管不易，教室经常忘关空调和灯，造成大量电力损耗，到夏天用电高峰期传统教室的线路经常出现问题，管理烦琐困难。
3.智慧教室系统架构
本文以笔者所在单位的智慧教室平台为例，平台主要使用BS和CS架构，通过浏览器或App在任何地方登录系统，智慧教室主要分为以下9个子系统，如表1所示。
表1智慧教室系统组成
4.智慧教室主要应用实例
4.1云共享空间
教师、学生智慧平台相互打通构建成云共享空间，教师在共享空间进行课前备课和上传导学资料，学生通过共享空间进行预习。授课时老师通过扫码获取备课课件并与学生互动教学，课后的作业及习题学生通过共享空间学习测试，整个过程智慧平台将全程收集，并用于教学数据分析。
4.2教室环境感知调节
通过各类传感器对教室的温度、湿度CO2浓度、PM2.5；亮度进行实时采集，系统将根据所采集的数据对温度、湿度、亮度和空气调节系统进行控制，保证教室环境的舒适。如：当CO2浓度高于一定阀值后，将自动打开新风系统进行空气置换；当温度达到某一阀值时，将自动打开空调调节温度；当亮度达到一定阀值时，将自动调整灯光；借助互联网和感应设备的感知能力为师生营造良好的教学和学习环境。
4.3课堂录播
录播系统采用高度集成化设计，即时将教师和学生全景或特写进行采集，通过高清跟踪摄像机实现画面自动跟踪，实现自动录制直播和跟踪功能，录制后的文件，可上传到智慧平台服务器，通过智慧平台进行集中管理，学生可在课后进行点播，同时为本校的在线课件资源做储备。
4.4设备管控
智慧教室通过红外线、智能开关等方式来远程、智能地管理控制教室内的所有设备。如教室投影仪、显示器、电脑幕布，空调、电风扇，灯光，窗帘、门窗和排气系统。通过环境感知或讲台上的控制终端以及智慧教室管理平台自动或手动的进行设备的调节和开关，真正做到人来即开，人走即关，节约能源。
5.高校智慧教室建设中存在的主要问题
随着我国教育行业对于智慧教室的重视程度越来越高，越来越多的高校正在建设和增加智慧教室的数量。到目前为止，我国的教育信息化已取得了不错的成绩。结合我国的教学特色并参考外国的智慧教室建设经验，我国智慧教室建设中仍存在以下几个方面问题：
（1）就目前的情况来看，我国高校智慧教室的建设没有规范的标准，导致很多高校对智慧教室方案设计和建设着重点都不同，并且许多高校仅以参观体验的形式改造或建设一两项技术作为示范教室。随着教育改革和技术的不断发展革新，智慧教室在未来会向多媒体教室一样在各个高校普及应用，但目前看来智慧教室的统一标准化建设还有很长的路要走。
（2）随着物联网和互联网技术的发展，设备的感知能力不断增强，使得越来越多的设备进入到高校的智慧教室建设中，但同时由于智慧教室缺乏相应的规范标准，并且高校没有相关的建设经验，智慧教室中设备功能常常不全面、操作步骤复杂，并且各个设备之间相互独立，多个系统之间数据不联通，导致教师需要花费大量的时间和精力熟悉和操作各个系统，违背了智慧教室开放合作的原则。
（3）很多高校在没有明确教学需求的情况下，或者教学需求不明确的情况下对传统教室进行智慧化改造，导致智慧教室的设计和布局不合理，同时教学需求不明确，导致引进的设备功能也不明确，教室配套太复杂，使用操作太麻烦，反而浪费教师和学生的时间成本，不能提供很好的教学体验，导致事与愿违。针对上述问题，高校在对智慧教室进行改造建设中，应结合自身的教学需求，设计和完善合理的解决方案。
6.智慧教室建设的优化措施
6.1明确教学需求
目前，很多高校在进行本校的智慧教室建设时，容易出现教学需求不明确的情况。此时引入智慧教室会造成配套设备不适用、使用操作太复杂、数据不互通的问题。比如语文和历史对于互联网资源的需求比英语更大，英语更依赖于互动教学内容，而地理、物理、化学更依赖于虚拟教学设备，不同教学需求在智慧教学建设时应有不同的侧重点，所以高校在进行本校的智慧教室建设规划和设计时，应充分考虑各学科的特点，分析教学需求，结合自身的学科特点，完成智慧教室项目的需求分析，并根据可行性报告设计规划智慧教室建设方案。
根据智慧教室的建设设计方案，要求施工方编制详细的施工方案明确项目的实施计划和时间，形成智慧教室项目文档，并严格按照项目施工方案和项目文档进行施工。智慧教室建设完成后，应组织相关使用者进行系统的培训，通过技术操作和教学应用两个方面开展专题培训活动，让智慧教室能顺利地交接到校方并快速进入应用阶段，做到物尽其用。同时，应制定有效、可行的智慧教室运营和维护方案，合理地设置运营、维护服务经费，保证项目的定期升级和持续发展。
6.2构建灵活的教学空间
为智慧教室构建灵活的物理空间和虚拟空间不断探索。明确教学需求，对教室进行分类设计建设，创新思维，打破固有的传统教室布局。比如上海交通大学的智慧教室，建设目标是搭建智慧教学的支撑环境，支撑优秀的教学内容传播，让学生在学习的同时提升创新力和思维能力，使学生可以愉快主动高效地学习。上海交通大学的智慧教教室，把座位分成了u型排列、小桌椅模式，圆桌讨论排列，联排自由组合模式（见图1~图3），根据课程需要满足学生在讲授式和互动式的教学需求中的灵活变化。
图1u型排列图2小桌椅模式图3圆桌模式
7.结语
通过解决高校智慧教室发展中遇到的难题，不断创新和探索，才能让智慧教室这种新型的教学模式不断发展普及。同时，高校的智慧教室建设更需要学校充分地理清自身教学需求，根据自身需求不断完善和创新，灵活地调整智慧教室建设解决方案，与时俱进，为智慧教室的发展进步贡献力量。
作者：丁胜和(唐山师范学院现代教育技术中心)
本文刊发于《中国高新科技》杂志年第23期
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