朱 杭

（浙江金融职业学院，浙江 杭州 310018）

随着《新一代人工智能发展规划》《教育信息化2．0行动计划》等一系列规划纲要的陆续出台，发展智慧化教学方法，推进新一代人才培养模式改革，建设以支撑学习者为中心的智能教学环境，促进人工智能在教学和管理中的全过程应用，是今后高校全面提升教育信息化水平的必然趋势[1]。教育信息化2．0时代已经到来，将移动互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等新兴信息技术与教育深度融合，以推进智慧校园建设为契机，改革创新传统教学的理念、模式、内容和方法等，将教育带入新的发展阶段。

智慧校园是由智慧教室、智慧课程、智慧教学和其他智能组件共同构成的智慧生态系统。将物联网、云计算、大数据、人工智能等技术引入课堂，便利的学习资源获得、丰富的教学进程呈现形式、流畅地进行师生交流互动、大量应用现代信息技术实现智能控制物理环境的高度现代化的新型教室被称为智慧教室[2]。智慧教室是智慧校园体系中的关键一环，作为教育质量的重要保障和载体，是培养学生发展关键能力的主阵地，智慧教室的发展程度和绩效评价已成为高校智慧校园建设的重要指标。

一、智慧教室的意义

传统教学中，由于教室环境和信息技术的限制，课堂上以教师讲学生听为主，教师扮演知识传递者的角色，往往成了课堂主角，这种单方面的教学模式导致教师难以迅速了解学生的学习诉求，对学生知识的吸收程度也很难把握。教师和学生缺少足够的互动与交流，教学在传统教室的学习环境中无法得到有效支持，使得学生在课堂上学习的投入度和参与度都不高[3]。

智慧教室的建设，从技术层面破解此问题，将物联网、云计算、大数据、人工智能等技术渗透到课堂上，采用互动式教学策略，体现以教师为主导、以学生为主体的教学理念，注重课堂教学过程中的多维互动，达到不同观点的思维碰撞，教师通过互动反馈，关注到不同层次学生的思考轨迹，鼓励个性化发展，使学生真正掌握知识要点，理论与实践相辅相成，唤醒了学生的竞争意识，激发了学生学习探究的潜能、知识的探索欲和思维的创造性，形成以教师引导和启发、学生积极主动参与，实现真正意义上的课堂有效互动，提高课堂教学时效性，从而提升综合教学质量[4]。

二、智慧教室的构建

智慧教室是在智慧校园基础上延伸进行精细化教学管理的手段，能为信息化教学提供必要的教学场景，有助于提升课堂教学质量，丰富和共享优质教育资源，促进和创新教育教学方式，促进与提高教育教学水平[5]。笔者所在的浙江金融职业学院，十分重视智慧教室的建设，早在2012年，就开始对智慧教室建设进行探索，2012年、2017年、2019年先后分三个阶段，累计投入资金超过一千万元用于智慧教室建设。

（一）第一阶段：基于移动设备及通信技术的智慧教室

2012年，我校第一间基于移动设备及通信技术的智慧教室建成，除保留多媒体教室标配的视听设备外，将传统的地台做成T型台形态，深入到教室当中，取消课桌，采用带书写桌板的折叠椅，不设学生电脑，采购61台IPAD和智慧课堂教学平台。根据教学内容的不同，教师可选择多种教学方式，如任务驱动、小组协作、探究学习等，可直接在智慧课堂教学软件上进行可视化操作。学生使用IPAD登录智慧课堂教学软件，与教师进行师生交互、与其他学生进行生生合作，学生课堂上的思维处于积极的互动状态。

T型地台能够带动教师讲课时深入到学生当中，教师和学生之间没有了讲台的隔离物体，师生间的距离更近了，这对教师上课是一个全新的挑战，在讲课的同时能够关注到学生的微表情，判断他们是否听懂某一知识点，作出相应的进度调整，改变传统教室，教师坐在讲台后一味灌输式讲课，而没有关注学生在听讲时的动态表现。从学生的角度看，教师站在T型的台上，就如同教师站在学生中间一样，学生围着教师听课，为学生带来前所未有的体验，学生听课的认真度很快提高。鼓励他们参与到课堂教学中，站在T型台最前端发表自己的观点时，既充满了新鲜感和仪式感，又能充分调动学生学习的积极性，激发他们的创作热情，使课堂的教学呈现出丰富多彩的形式。课后，学生还可以组成学习协作团队，在学习平台进行合作完成任务，通过云端互动交流分享学习心得，增强学习的成就感。通过智慧课堂教学平台，让学生把作业上传云端，互评其他学生的作业，每一个学生完成作业时都更用心了，与教师和学生互动讨论，形成良好的学习氛围。

（二）第二阶段：基于物联网技术的环境与资源智能化的智慧教室

2017年第二阶段智慧教室的建设，我们对智慧课堂教学平台进行升级，引入物联网技术，实现让教室能够自动化检测采光、温度环境，并进行相应调整，实现教室内的全部智能化控制。

首先，扩展智慧课堂教学平台的功能，为教师备课提供数据、案例和专业信息支持，为教学提供资料，提高教师的教学计划水平、教学技巧和教学效果。为学生学习提供资料库、题目库和学习评价，实时呈现学习效果的验证和实验结果。

传统的预习方式，教师主要通过两种方法了解学生的完成质量：第一种逐一批阅预习作业，这种方法由于信息滞后的原因，教师常无法准确判断学生的自主预习效果和知识点的掌握程度。第二种是通过课堂上随机提问了解，但这种方法覆盖面太小，且教师很难了解不同层次学生的自主学习能力的差异。智慧课堂教学平台利用信息技术手段，为教师的下一步教学提供了依据，课前要求学生以任务驱动模式提高自主预习的质量。由于作业提交由课前提交改为线上智慧课堂教学平台提交，教师和学生都能够实时看到作业提交情况，使得学生完成作业认真度和完整度有了很大提高，教师批阅学生在平台上提交的作业，能在课前掌握学生对知识点的学习情况，平台的开放性为学生提供了便利，学生可以互相阅读作业，学生能从彼此的作业中得到启发，并在互相评价中有所收获，提高了学生的自学能力，培养了学生的学术素养。

其次，在教室前后配备红外传感器，传感器检测到教室里有人，自动打开灯光，检测环境的亮度，及时调整灯光使教师学生始终处于一个柔和的光线环境。如果室外光线过亮或阳光直射到教室内，窗帘能自动关闭。侦测教室内的温度，配合全自动新风系统，一旦检测到教室内含氧量过低，能自动开启新风系统并给教室内输送新鲜空气。侦测到教室内室温高于或低于临界值，能自动开启空调设备，使教室能维持在一个适宜的温度范围。每隔一段时间检测教室内是否有人，如果检测到教室内没有人员存在，灯光、空调和新风系统自动关闭。

此外，我们带来了可多种形态拼接的组合课桌，符合人体工程学设计的座椅，为师生提供一个宽松舒适的教学环境。

（三）第三阶段：基于大数据人脸识别行为分析和常态化录播的智慧教室

通过前两个阶段智慧教室实践和应用的情况来看，课堂互动频率有了较大提升，上课环境舒适度也有明显提高，智慧教室深受师生们欢迎，获得学校管理层的肯定。

在2019年第三阶段的智慧教室建设，作为教学和管理的支撑，运用大数据技术，重点攻关数据采集、汇总和分析，通过多维度的比较关系，实现对教学效果、设备管理、教室使用绩效等情况的评价，为教师学生提供多样化的教学支持，为管理者提供信息化的管理支持，并为决策者提供科学化的决策支持，我们引入智能班牌、人脸识别行为分析和常态化录播系统。

相较于普通的电子班牌显示每日课表和通知公告等静态信息，智能班牌融合身份识别、多维课表、教室预约、督导巡查、空间考勤、门禁管理、呼叫服务等强大的人机交互功能。教师、学生通过智能班牌上的人脸识别通过身份验证后，可进行查课表、预约教室、考勤等动作，可以查询本教室当日、当周、当月课程安排，也可以查询本人本学期的课程表。教师可预约课内时段使用，学生可预约课外时段使用。可以进行课前考勤签到。督导可进入班牌巡课功能，在不打扰师生上课的情况下，在班牌上实时观看本教室内上课直播画面，当然这一功能在督导办公电脑上也可进行。课内时段，智慧教室根据课表安排自动开启关闭教室门。课外时段，学生可在班牌上通过人脸识别验证预约信息后进入教室。教室内有设备故障或教师需要帮助服务时可通过班牌呼叫系统召唤管理人员到现场解决问题。遇到未预约临时使用的情况，教师可通过班牌呼叫管理人员远程开启教室。

教室中配备多目高清摄像机，将课堂上教师和学生的图像采集到录播平台中，利用掉麦、话筒等拾音设备采集音频数据，录播系统自动将图像和音频合成教学视频，存入视频数据库中，作为教学数据供师生在线浏览或下载学习。人脸抓拍机将课堂现场学生图像采集后，进行图像分割，对每一位学生进行面部特征的搜索提取，与数据库中学生人脸数据进行对比，智能识别学生的身份，将学生的出勤情况，自动录入数据库，统计出学生考勤报告。人脸识别抓拍机以一定时间间隔对学生进行面部搜索，对每一位学生抬头、低头、转头次数、位移幅度进行统计，自动生成上课专注程度分析报告，实现高效和自动化的智能学生课堂专注度分析。

教师可以通过教学平台查看学生的资源查看率、作业提交率、课堂考勤率、课堂答题率、考勤报告、课堂专注度报告，形成数据模块，通过平台自动整理分析海量数据资源进行，成评价报告，根据信息调用的频率和设备使用的次数，为师生提供高效精准的信息服务。

三、总结

智慧教室的建设是一个综合性、复杂性和积累性的工程，必须付诸行动和实施，才能知道我们需要怎样的智慧教室。智慧教室的核心是数据库建设，关键是人，而不是各种高科技设备和新功能的简单堆砌。应在数据处理、决策分析和教学支持上发挥更强大的作用。

智慧教室建设除了在课堂互动和环境调控上体现智慧外，更应该建设系统化的优质资源网络，对教师和学生教学过程中行为、语言和座位布局等进行分析，对海量元数据资源的整合分析，优化教学和管理，要利用教学平台主动评价、综合比对、智能分析等功能，为激发学生主动创新的精神，围绕任务、项目、竞赛自主研究型和小组协作型的学习方式，研创教育模式和智慧型学习评价，提供强大支撑。培养有国际竞争力的创新人才是未来智慧教室需要研究的课题。