林文哲

进入21世纪，计算机与网络技术的发展正在深刻改变着人类的工作和生活方式，但在一些学校，传统的教学和教室却被隔离在高科技之外，限制了教学方法的相应发展及对智慧教室的研究。本文为了阐述教学的先进性，除了借鉴目前智慧教室研究成果，如媒体技术使用、互动技术以及课程录制，还将互联网与3D打印技术、虚拟技术结合到智慧教室系统中， 增加了教学的有效性和智慧性。

一、智慧教学的构建要素及目标

1.智慧教学的必要性

在学校，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环。在现行的教学过程中，授课方式多为照本宣科，学生被动学习，课堂缺乏互动；尤其是职业教育，以岗位技能为核心的专业授课，理论知识晦涩难懂，而学生基础普通薄弱，因此，传统的教学方式和环境已经不适应现代化教学的需要，基于“互联网+”和物联网技术的新型现代化智慧教室系统正在被逐步地推广运用。智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来了新的机遇。

2.智慧教学的构建要素

第一，以所授专业岗位技能为核心的、高度针对性的教学设计，而设计应有相关教育专家、教育心理学专家、课程体系专家、岗位技能专家等人员的参与，在充分考虑学生理解能力等因素的前提下，构建合理的系统性的教学方案。

第二，授课方式的改革，以学生为中心，强调学生对知识的主动探索和发现，以及对所学知识意义的主动建构。教师是学生意义建构的帮助者、促进者，教学过程是构建和理解的过程，教学目的是培养学生的探究能力和创造性思维能力。

笔者认为：①知识是要主动建构的，并不是被动接受的。②学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己构建知识。③教学不能无视学习者已有的知识经验，简单生硬地从外部对学习者实施知识的“填灌”，而应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者通过学习不断积累新的知识经验。④教师与学生、学生与学生之间需要共同针对某些问题进行探索和协作，并在探索和协作的过程中相互交流和质疑，了解彼此的想法，以获得进步。⑤学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。

第三，智慧教学需要智慧学习环境的支撑。对智慧学习环境的理解，在国内，典型代表有华东师范大学祝智庭教授和北京师范大学黄荣怀教授。祝智庭教授认为，智慧学习环境是以先进的“学习、教学、管理和利用”的思想和理论为指导，以现代信息技术、学习工具、学习资源和学习活动为支撑，可以全面感知学习情境信息并获得新的数据，或者对学习者学习过程中形成的历史数据进行科学分析和数据挖掘，能识别学习者特性和学习情境，灵活生成最佳适配的学习任务和活动，引导和帮助学习者进行正确决策，有效地促进智慧能力发展和智慧行动的新型学习环境。黄荣怀教授则将智慧学习环境理解为一种能够感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。在国外，也有一些学者对智慧学习环境进行了研究，主要认为智慧学习环境是一个以信息通信技术的应用为基础，以学习者为中心的且能适应学习者不同学习风格和学习能力，为学习者终身学习和发展提供支持的环境。

根据国内外相关学者对智慧学习环境内涵的认识，笔者对职业教育智慧学习环境的理解为：是以先进的职业教育思想和理念为指导，能够感知学习发生的物理空间、设备类型、带宽及网速等客观性物理信息和识别课堂教学、实验教学、实训等学习情境信息，并以新的信息技术、学具与教具、学习资源等为支撑，识别职教师生的教与学特征，生成并提供最合适的学习资源与工具，自动记录与分析学生的理论与实践学习过程和评测学习成果，最终促进职教学生知识技能提高的一种新型学习环境。

3.智慧教学建设目标

智慧教学需实现教学资源在线共享，教室在线备课、授课、录课，直录播，课堂互动，在线云课堂，智能环境感知等功能，需要完美解决教学资源不够丰富、教师备课授课不能常态化、师生及学生之间不能有效互动等关键问题，为老师和学生提供了一种高效的“教”与“学”模式。为实现“学生的智慧发展”“师生的情智交流”“转变教师的角色与教学行为”等提供全面支撑。智慧教室是智慧教学的环境承载，智慧教室的建设，是新课程改革理念以及建构主义理论与现实环境相结合的产物，是项目规划的重点。根据整体规划，主要完成以下目标。

①将传统教室改造成支持物联网覆盖的智慧教室。②建设智慧教学云平台，打造以“资源”“备、授课”“互动”三位一体的教学策略，为学生的智慧发展提供良好的环境。③全面提升教室的软硬件信息化环境。④为学校发展积累丰富的教育教学资源，形成学校优质资源和特色资源。⑤促进教学信息化建设的进程，统一优质教学资源的标准，提升教育信息化水平，从而推进职业教育均衡发展，提高教育质量。⑥利用各种教学课件、新技术呈现等激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力。⑦开放优质教育资源为学生提供服务。

二、智慧教学对教学环境的需求

教室是学生上课的场所，也是教师讲课的主要地点，是教育教学的重要组成部分。智慧教学的智慧型环境，主要体现在智慧教室，因此，智慧教室是承载智慧教学的重要的信息化的空间载体。那么，如何围绕新技术构建智慧教室呢？

1.智慧教室系统构成

智慧教室系统由基于互联网+教学云平台、智慧教师互动平台、 智能直录播平台、虚拟摄影及微课制作、3D打印技术、智能环境控制系统等共同构成，其构成如上图所示。

2.智慧教室信息化支撑平台及工具

一是基于互联网+教学云平台。教学云平台是基于互联网和云计算技术开发设计，并将资源与教学服务集于一体的网络教学综合服务平台，平台不仅实现优秀教学资源的云端共享，而且是教师实施课程教学活动的支撑平台，也是实施课程教学方式、学习方式创新转变的实践平台。

中心系统包括“资源的共享平台”“教师备课、授课、录课、分享课”“学生的学习、测试、评价”“教学研究、教师与学生空间”等。

只要有网络，教师即能实现处处备课，突破空间限制，并且不用再带着书本资料走进教室授课，也不需要带U盘拷贝课程资料，打开教学互动式大屏终端，身份识别后点击授课，大屏幕终端就会自动连接云端，将教师存储的数字化教学资源展示出来，为教学提供最便捷的智能服务。互动式大屏幕上的板书会自动形成课堂笔记。课后，学生随时都可以通过网络，使用PC、平板、手机等方式登陆教学云平台，重新观看教师授课的数字化教学资源进行温习，并且在平台中完成教师布置的作业。此外，完整的录课还能进行云端分享，以及与其他教师进行教学分析和交流，极大地提高了教师的工作效率，也让中高职学生的学习更为自由和自主，不再受时间和空间的限制，实现在有网络的地方随时随地学习。

二是智慧教室多媒体教学互动平台。多媒体教学互动平台是集电脑、多点触控液晶屏幕、音响等设备为一体的操作平台，通过连接云端教学平台，实现数字化教学资源的播放，以及直接在屏幕上融合课件，实现书写绘画和对象编辑功能、互联网远程教学等强大的互动教学和演示功能；结合移动设备（平板电脑、手机等终端）完全实现人机互动、师生互动。

三是智慧教室在线云课堂——智能直录播平台。教室中安装全自动课程录播系统，采用扩展探测或图像识别技术、跟踪、定位等模块，实现全程自动化录课。教学过程中，采用科学策略进行综合智能分析，灵活准确地调度现场的摄像机、调音台等采集设备，保证拍摄主体，自动调节景别景深，实现课堂无干扰、无意识控制、无人值守的全自动智能录播，并且实现上传云端进行资源的分享和沉淀。

四是新媒体虚拟摄影及微课制作。在数字化技术不断发展的今天，新媒体虚拟摄影技术也应用到职业教育中，为某些专业（旅游专业、酒店管理专业等）提供更为逼真的情景教学和课件制作。利用教室的一小部分空间搭配蓝或绿背景，配上几盏演播室灯光，通过一个或多个固定的摄像机进行前景人物的全身或半身景拍，然后通过合成技术去掉绿色背景，使得教师与视频或图片场景合成，实现逼真的细节教学和场景教学。无需操控摄像机，便可以轻松实现推拉、摇移、摇臂、航拍等运动效果，以及各个机位之间的快速切换。

五是情景教学辅助技术——3D打印技术。3D打印将颠覆传统教育方式，越来越多地运用于教学中。众所周知，在一些传统教学中，因为课程理论性太强和没有实物展示，晦涩难懂，使得学生失去了学习兴趣，转而通过死记硬背以应对课程考试。3D打印机技术的出现并运用于教学中，可以让枯燥的课程变得生动起来，让学生拥有直观的视觉和触觉，学生不再是通过黑板或显示器简单地看文字或图形，而是通过实物了解核心概念的三维模型，这样更容易吸收和消化知识。

中国的传统教育是应试教育，没有开设培养学生“创新精神和创造力”的课程，纯粹的理论学习使学生的大脑僵化。学校应开设集设计和3D打印于一体的“边学边做 ”的课程，把机械、设计等课程中的许多抽象概念由3D打印组件组成元器件或模型，使之变成有趣的课程。3D打印技术将激发学生投身科学、数学、工程和设计的热情，造就一批有创意的学生工程师。

六是智慧教室之智慧环境感知——物联网技术。教室通常是一个相对封闭的空间，因人员较多、空气的不流动造成室内环境不佳，影响师生的教学和健康，并且不利于节能环保。而智慧教室融合物联网感知技术，将温度控制在25℃并自动调节保持，教室采光和电源照明通过射频识别（FRID）进行感知，智能调节光线。通过气体感知传感器随时检测教室的二氧化碳及颗粒物浓度，实现排风、换风系统自动开启。并在教师和学生离开教室后，通过感应器传达指令关闭教学设备，切断电源，实现自动锁门。

三、结论

智慧教学通过智慧教室建设和教学模式的设计，不仅可以实现课堂多媒体互动、远程教学，还通过互联网技术构建教育云平台，实现优质教学资源的共享，实现教师教学的现代化、便利化、高效化，让课堂教学变得更简单、生动、高效，并实现全国范围内的教学互动、资源共享，为信息化、国际化、个性化教育提供强有力的支撑。智慧教学的建设是当今教育发展、崇尚以人为本教育国策的必然选择。 ■

（责编 周继平）