余 泰， 李 莉， 趙 欣

（海軍軍醫(yī)大學(xué)教保處，上海200433）

0 引 言

技術(shù)變革教育的時代已經(jīng)來臨，以信息化帶動教育發(fā)展已上升為國家戰(zhàn)略［1］。2018年4月，教育部印發(fā)《教育信息化2．0行動計(jì)劃》，文中明確提出，要大力構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境，加快建設(shè)智能教室、智能實(shí)驗(yàn)室等智能學(xué)習(xí)空間，積極探索基于大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的應(yīng)用方式，推進(jìn)信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學(xué)全過程［2］。目前，高校信息化已從單純的數(shù)字化校園建設(shè)過渡到技術(shù)與校園的深度融合，高校信息化建設(shè)進(jìn)入了一個新的階段。通過探索教育大數(shù)據(jù)背景下，如何優(yōu)化現(xiàn)有智慧教學(xué)環(huán)境，聚焦信息技術(shù)與教育教學(xué)實(shí)踐深度融合，對高校驅(qū)動教學(xué)改革、融合管理服務(wù)、提升校園信息化統(tǒng)籌能力具有借鑒意義。

1 高校現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境弊端

高校的教學(xué)環(huán)境涉及人、物、業(yè)務(wù)、管理，這些因素都是教學(xué)環(huán)境的構(gòu)成部分，教學(xué)的有效開展既依賴于豐富的信息化硬件支持，也需要良好的師生關(guān)系、交互手段、文化氛圍等軟實(shí)力支持［3］。教育信息化步入2．0時代，在物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)的推動下，高校內(nèi)的學(xué)習(xí)場所不再局限在教室、教學(xué)樓，交互手段也在不再局限于面對面的實(shí)體空間內(nèi)。伴隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展和數(shù)字原住民逐漸成為高校主力軍，高校現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境已不能滿足師生及管理者的實(shí)際需求。

（1）教室信息化配套設(shè)施落后。傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)環(huán)境側(cè)重于支持回憶、理解和應(yīng)用等低階認(rèn)知目標(biāo)的培養(yǎng)和傳輸，無法有力支撐分析、評價和創(chuàng)造等高階認(rèn)知能力的培養(yǎng)［4］。高層次的創(chuàng)新學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)需要協(xié)同設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境空間布局、學(xué)習(xí)者個性化差異、學(xué)習(xí)者和環(huán)境的互動、學(xué)習(xí)預(yù)警及教學(xué)督導(dǎo)等多方面支撐。目前高校大部分教室仍是傳統(tǒng)的多媒體教室，配備投影機(jī)和臺式電腦，將知識的傳授從“人灌”機(jī)械地轉(zhuǎn)換成“電灌”，并不能滿足當(dāng)前高校教育的需求。教室信息化配套設(shè)施落后，教學(xué)場所僅局限在教室內(nèi)，沒有線上交互及資源共享平臺支撐新型教學(xué)模式。

（2）教室內(nèi)教學(xué)設(shè)備零散復(fù)雜。高校當(dāng)前正逐步推進(jìn)智慧教室的建設(shè)，教學(xué)設(shè)備數(shù)量的增加，學(xué)習(xí)效率反而降低，新興技術(shù)和配套設(shè)備進(jìn)課堂不利于課堂教學(xué)的良性進(jìn)行，教師需要重新學(xué)習(xí)操作以適應(yīng)新技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生在學(xué)習(xí)中不能集中注意力，形成了新的教學(xué)技術(shù)負(fù)擔(dān)。在智慧教室中教學(xué)容易陷入“以技術(shù)為主導(dǎo)，忽略教學(xué)本位”的誤區(qū)。教室僅僅將各種新技術(shù)、多種設(shè)備直接堆砌在一起，沒有智能的管控體系和配套的信息化素養(yǎng)培訓(xùn)，不僅增加了師生教、學(xué)負(fù)擔(dān)，同時也忽略了課堂教學(xué)是一個環(huán)境、技術(shù)、交互和管理的有機(jī)整體［5］。

（3）新增的軟件平臺各自孤立。高校傳統(tǒng)教學(xué)平臺仍局限于資源型課程平臺，主要應(yīng)用于提供素材、習(xí)題及相關(guān)輔助教學(xué)資源，教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)形式單一，自主學(xué)習(xí)資源和雙向互動模式欠缺，無法為學(xué)生個性化學(xué)習(xí)診斷、學(xué)習(xí)決策、精準(zhǔn)推送和多元評估等學(xué)習(xí)服務(wù)提供科學(xué)依據(jù)。目前高校初步已架構(gòu)完成了教學(xué)、教務(wù)、管理等多業(yè)務(wù)流程的信息化平臺，基本是按照業(yè)務(wù)條線縱向建設(shè)，各個系統(tǒng)的管理功能不同，對于數(shù)據(jù)的來源和用途也缺乏規(guī)劃，難以集中進(jìn)行關(guān)聯(lián)、融合的分析應(yīng)用，數(shù)據(jù)分散冗余、互為孤島的問題未得到根本解決，無法為校園的教育、教學(xué)創(chuàng)新和管理提供客觀的數(shù)據(jù)分析支持。

2 重構(gòu)高校智慧教學(xué)環(huán)境

高校信息化的目標(biāo)是促進(jìn)學(xué)校教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化，關(guān)注學(xué)生間的個體差異，支撐信息化課程改革，促進(jìn)高等教育質(zhì)量全面提高。目前，針對智慧環(huán)境下教學(xué)效果究竟如何的研究較少，當(dāng)前的研究主要關(guān)注于兩個領(lǐng)域：①研究分析環(huán)境中的交互行為，主要分析在智慧教學(xué)環(huán)境中，教學(xué)在行為產(chǎn)生或在行為交互方面有何獨(dú)特的表現(xiàn)；②研究分析新技術(shù)的教學(xué)功用，主要驗(yàn)證在提升教學(xué)效果方面，新技術(shù)引入應(yīng)用的有效性以及教學(xué)評價的方法和評價結(jié)果對教學(xué)實(shí)際的真實(shí)作用［6］。智慧教學(xué)環(huán)境的重構(gòu)應(yīng)以促進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度有效融合、提高學(xué)與教的效果為目的，以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)為核心，構(gòu)建規(guī)范、安全、可靠的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)空間舒適自洽、資源互聯(lián)互通、信息交換共享及大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)分析，為學(xué)員、教員、管理者和不同用戶提供多樣、精準(zhǔn)、智能的教學(xué)環(huán)境支撐。

（1）重構(gòu)智慧教學(xué)樓宇，打造“無界”空間。教學(xué)環(huán)境從空間上分為物理空間和虛擬空間，對于物理空間，目前關(guān)注的是獨(dú)立的教室改造，并未更多地關(guān)注各個教室的聯(lián)動性和公共空間的改造；對于虛擬空間，目前平臺更多關(guān)注于資源的累積和線上交流，未關(guān)注如何利用線上平臺支撐課堂教學(xué)交互和課堂教學(xué)數(shù)據(jù)采集分析。因此，重構(gòu)智慧教學(xué)樓宇，在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)互聯(lián)互通、系統(tǒng)全面整合應(yīng)用的基礎(chǔ)上，重新整體規(guī)劃智慧教室及公共空間改造，實(shí)現(xiàn)空間與技術(shù)的深度融合，連通校園內(nèi)外，教室內(nèi)外，線上線下空間，支持彈性教學(xué)模式的開展，突破傳統(tǒng)學(xué)習(xí)空間的界限。

首先是根據(jù)教學(xué)需求，合理規(guī)劃智慧教室功能及場域分布。“人”不僅是學(xué)習(xí)活動的中心，更是教室環(huán)境設(shè)計(jì)的中心。智慧教室的功能多樣，具備課堂討論、翻轉(zhuǎn)課堂、教學(xué)提升、移動學(xué)習(xí)、智能控制、統(tǒng)一管理與節(jié)約能耗等多功能，適用于多屏互動、跨?；印⒕蜂洸?、創(chuàng)新研討等多種教室類型［7］。教學(xué)樓整體改造應(yīng)進(jìn)行整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，避免傳統(tǒng)多媒體教室和單獨(dú)智慧教室信息孤島式建設(shè)。每一間教室都應(yīng)是智慧樓宇的一個數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，通過物聯(lián)網(wǎng)及數(shù)據(jù)分析中心開展數(shù)據(jù)交換。其次是進(jìn)一步擴(kuò)展學(xué)習(xí)場域，對公共區(qū)域如走廊，室外綠化等進(jìn)行規(guī)劃與延展。在教育信息化2．0的時代背景下，教室內(nèi)的教學(xué)并不能滿足學(xué)生的需求，發(fā)生在任何時間、任何場所、利用任何設(shè)備所開展的教學(xué)活動都可以稱之為課堂教學(xué)，通過改造教學(xué)樓綠化地帶、公共走廊、可涂寫墻面、學(xué)生創(chuàng)新研討室等多種學(xué)習(xí)場所，進(jìn)一步連通教室內(nèi)外、學(xué)校內(nèi)外和課堂與其他空間互通，讓課堂成為立體多元的學(xué)習(xí)場所。最后是基于物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智慧樓宇內(nèi)所有設(shè)備的智能管控和數(shù)據(jù)智能采集。對于智慧樓宇，不再是冷冰冰的混凝土和墻壁，而是可以“感知和控制”的智慧體。智慧樓宇通過物聯(lián)網(wǎng)，支持對傳統(tǒng)多媒體教學(xué)設(shè)備（如：電腦、投影機(jī)、投影幕、功放等）及在新型教學(xué)理念支撐下所出現(xiàn)的新型教學(xué)設(shè)備，如：觸摸一體機(jī)、錄播系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行自動化、智能化的控制。智能中控系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)本地教學(xué)設(shè)備和教學(xué)環(huán)境控制，而且支持遠(yuǎn)程集中控制、遠(yuǎn)程監(jiān)測、智能化運(yùn)維，最大程度上降低了教室內(nèi)多種設(shè)備的維護(hù)負(fù)擔(dān)。

（2）搭建智慧教學(xué)平臺，鏈接“無界”溝通。一站式的智能教學(xué)平臺旨在通過構(gòu)建泛在、高效、移動、安全的平臺，推動信息技術(shù)與教學(xué)的深度融合，打造集教、學(xué)、考、管、評和支持服務(wù)為一體的全周期綜合教學(xué)平臺。通過創(chuàng)建教師、學(xué)生和管理空間，靈活支持混合式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學(xué)模式開展；通過對學(xué)習(xí)者的特征分析，建立學(xué)習(xí)者模型，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)預(yù)警、檢測、評價、補(bǔ)救等功能，幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)個性化、智能化學(xué)習(xí)；通過教學(xué)資源靈活組織和智能推送，滿足教師多種教學(xué)模式的開展與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程可監(jiān)控可調(diào)整，并對不同教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、參與性、學(xué)習(xí)能力與學(xué)習(xí)成績的大數(shù)據(jù)分析，評價教學(xué)結(jié)果，優(yōu)化教學(xué)策略；通過線上線下學(xué)習(xí)資料推送、學(xué)習(xí)任務(wù)預(yù)告、課前課后評估，實(shí)現(xiàn)教學(xué)數(shù)據(jù)信息可視化，PC端、APP、教室內(nèi)屏幕等多渠道多終端無縫連接，打通線上線下、學(xué)校內(nèi)外教學(xué)分隔。實(shí)現(xiàn)“線上”和“線下”三大融合（見圖1），硬件設(shè)施與軟件系統(tǒng)融合——打造教學(xué)資源制作、展示、共享一條龍服務(wù)中心；線上和線下教學(xué)融合——打造師生多元互動的學(xué)習(xí)共同體；理論和實(shí)操教學(xué)融合——打造突破時空限制的無邊界課堂，全面激發(fā)課堂教學(xué)的結(jié)構(gòu)性變革，真正實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的閉環(huán)，為學(xué)校教學(xué)資源整合、教學(xué)模式改革、教學(xué)方法創(chuàng)新提供穩(wěn)固的教學(xué)平臺支撐。

圖1 線上線下相融合的智慧教學(xué)架構(gòu)圖

（3）部署智慧督導(dǎo)平臺，實(shí)現(xiàn)“無界”評教。教學(xué)質(zhì)量是高校生存和發(fā)展的永恒主題。為了保證和提高教學(xué)質(zhì)量，加快教學(xué)改革創(chuàng)新，高校均建立了教學(xué)督導(dǎo)機(jī)制［8］。目前，大部分高校的教學(xué)督導(dǎo)方式仍停留在線下督導(dǎo)，督導(dǎo)專家隨機(jī)到教室聽課，填寫紙質(zhì)課程督導(dǎo)表格，教學(xué)督導(dǎo)部門手工進(jìn)行匯總，評價局限于課程計(jì)劃或者教學(xué)結(jié)果與預(yù)定目標(biāo)相對照的過程，只關(guān)注課堂上教員知識講解的重點(diǎn)是否突出，難點(diǎn)如何突破，知識與技能是否掌握與形成，教學(xué)任務(wù)是否完成，評價較為片面，信息化手段欠缺?；凇爸腔劢虒W(xué)樓宇”的督導(dǎo)系統(tǒng)，建立線上（網(wǎng)絡(luò)平臺）＋線下（智能終端）的教學(xué)督導(dǎo)模式，綜合專家督導(dǎo)、學(xué)員評教、院系自評等方面對教師進(jìn)行綜合評價打分。①基于課堂錄播系統(tǒng)建設(shè)在線督導(dǎo)平臺，為分管領(lǐng)導(dǎo)、督導(dǎo)專家、教學(xué)管理人員提供實(shí)時訪問及回顧課堂情況并提交督導(dǎo)意見；②重新設(shè)計(jì)學(xué)生評教打分標(biāo)準(zhǔn)，定制基于移動智能終端的評教系統(tǒng)，使得學(xué)生可在任何時間段、空間地點(diǎn)評價教師授課情況；③建設(shè)可自動存儲、處理督導(dǎo)評教結(jié)果，進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析并與教師專業(yè)發(fā)展等系統(tǒng)連通的后臺系統(tǒng)，進(jìn)一步提升教學(xué)督導(dǎo)工作效率，為提高課堂教學(xué)質(zhì)量提供科學(xué)指導(dǎo)［9］。

（4）打造大數(shù)據(jù)分析平臺，輔助多用戶“無界”決策。智能大數(shù)據(jù)管理平臺在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、大數(shù)據(jù)存儲和管理等功能，教學(xué)大數(shù)據(jù)以全流程多維度的方式，貫穿課前課中課后，融合線上線下、打通課內(nèi)課外，以教學(xué)數(shù)據(jù)為總線，服務(wù)于教學(xué)評估。智慧大數(shù)據(jù)管理平臺主要從數(shù)據(jù)采集與整合、數(shù)據(jù)分析與解釋、數(shù)據(jù)應(yīng)用與預(yù)警3個方面開展整體治理（見圖2），并提供標(biāo)準(zhǔn)的對外數(shù)據(jù)讀取接口和圖形化的數(shù)據(jù)管理運(yùn)維。①數(shù)據(jù)采集與整合［10］。高?？梢栽趯?shí)體空間內(nèi)以大屏展示、圖形化采集教學(xué)平臺數(shù)據(jù)源、教學(xué)環(huán)境數(shù)據(jù)源、教學(xué)督導(dǎo)數(shù)據(jù)源以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)源等不同類別數(shù)據(jù)，提供強(qiáng)大的實(shí)時和離線計(jì)算能力的大數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果。②數(shù)據(jù)分析與解釋。通過數(shù)據(jù)清洗、深度的機(jī)器學(xué)習(xí)，有效的剔除冗余數(shù)據(jù)，優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)高效的統(tǒng)計(jì)分析功能，以及開展智能的數(shù)據(jù)挖掘與數(shù)據(jù)融合。③數(shù)據(jù)應(yīng)用與預(yù)警。大數(shù)據(jù)分析平臺可以通過對教育數(shù)據(jù)的分析，挖掘出教學(xué)、學(xué)習(xí)、評估等符合學(xué)生實(shí)際與教學(xué)實(shí)際的情況，如畫像精準(zhǔn)化分析、個性化學(xué)習(xí)推送、知識圖譜智能生成、定制教學(xué)數(shù)據(jù)報(bào)告、領(lǐng)導(dǎo)駕駛艙數(shù)據(jù)實(shí)時呈現(xiàn)等功能?？梢詰?yīng)用在教學(xué)評價、質(zhì)量診斷、教學(xué)監(jiān)控、教學(xué)預(yù)警、決策支持、用戶檔案、用戶畫像以及智能推送等方面，為高校管理、服務(wù)、教學(xué)和科研等方向提供深度的大數(shù)據(jù)綜合分析結(jié)果，從而為高校用戶構(gòu)建海量數(shù)據(jù)深度分析基礎(chǔ)，挖掘數(shù)據(jù)潛在的核心價值，輔助決策［11］。

圖2 智慧教學(xué)環(huán)境中教育大數(shù)據(jù)治理體系圖

3 高校智慧教學(xué)環(huán)境優(yōu)化成效

高校對現(xiàn)有智慧教學(xué)環(huán)境的優(yōu)化，以數(shù)字化校園建設(shè)為基礎(chǔ)，以服務(wù)師生為導(dǎo)向、統(tǒng)一云平臺為基礎(chǔ)、未來課堂為核心、智能數(shù)據(jù)分析為支撐，力求構(gòu)建一個規(guī)范、安全、可靠的智慧校園環(huán)境［12］。目前，我校智慧教學(xué)環(huán)境優(yōu)化與升級已開展一期建設(shè)，逐步實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、全面成長，教師能潛心教學(xué)、專注研究，讓管理人員能愜意地辦公、精準(zhǔn)地決策，在一期建設(shè)中，基于智慧教學(xué)樓建設(shè)為學(xué)生提供舒適智能的學(xué)習(xí)環(huán)境；基于智慧教學(xué)平臺的搭建為教師提供移動智能的教學(xué)環(huán)境；基于全校教育大數(shù)據(jù)的收集和分析為全校師生和管理者提供科學(xué)智能的決策支持，通過分步分期建設(shè)，實(shí)現(xiàn)高校內(nèi)外人員、物理、業(yè)務(wù)、流程的深度智能融合，打造一個服務(wù)智能高效、管理科學(xué)精細(xì)、資源豐富優(yōu)質(zhì)、文化底蘊(yùn)深厚的智慧校園［13］。

結(jié) 語

智慧教學(xué)環(huán)境是數(shù)字教學(xué)環(huán)境的進(jìn)一步發(fā)展和提升，是信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，是教育信息化的更高級形態(tài)?！秶医逃聵I(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》指出，要“利用大數(shù)據(jù)技術(shù)開展對教育教學(xué)活動和學(xué)生行為的收集、分析和反饋，為推動個性化學(xué)習(xí)和針對性教學(xué)提供支持”［14］，教育大數(shù)據(jù)作為信息化的基石日益為高校所重視?；诮逃髷?shù)據(jù)優(yōu)化高校智慧教學(xué)環(huán)境的過程中，高校應(yīng)立足院校實(shí)際，結(jié)合高校特色做好頂層設(shè)計(jì)與統(tǒng)籌推進(jìn)，在不斷優(yōu)化和修正的過程中促使教師教學(xué)走向智能化、學(xué)生學(xué)習(xí)趨向自主化、學(xué)習(xí)環(huán)境逐步多元化、管理決策日益科學(xué)化，逐步推進(jìn)教育信息化2．0時代背景下的教學(xué)變革［1］。

·名人名言·

學(xué)習(xí)的最大動力，是對學(xué)習(xí)材料的興趣。

——布盧姆