程 敏

（華僑大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與教育技術(shù)中心，福建泉州 362021）

0 引 言

隨著技術(shù)、教學(xué)、知識(shí)的發(fā)展，大學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)發(fā)生變化，課堂教學(xué)也出現(xiàn)了不正常行為和現(xiàn)象，如教學(xué)目標(biāo)的迷失、教學(xué)方法的失當(dāng)、教學(xué)內(nèi)容的偏頗、學(xué)生的被動(dòng)學(xué)習(xí)和無(wú)問(wèn)題意識(shí)等［1］；課堂是教育發(fā)展的核心地帶，只有抓住課堂這個(gè)核心地帶，教育才能真正發(fā)展；以學(xué)生發(fā)展為中心，通過(guò)教學(xué)改革促進(jìn)學(xué)習(xí)革命，積極推廣小班化教學(xué)、混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂，大力推進(jìn)智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式……一系列信息充分顯示了推動(dòng)課堂教學(xué)革命已成為各學(xué)校的新機(jī)遇、新動(dòng)能、新方向。

課堂教學(xué)主要由教師、學(xué)生、教材、學(xué)習(xí)環(huán)境四個(gè)要素構(gòu)成，其中學(xué)習(xí)環(huán)境是促進(jìn)學(xué)習(xí)者發(fā)展的各種支持性條件的統(tǒng)合，可通過(guò)內(nèi)部多種構(gòu)成因素的合理組合與呈現(xiàn)來(lái)促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展［2］；教室作為學(xué)生在校學(xué)習(xí)的主要學(xué)習(xí)環(huán)境，其優(yōu)良程度直接關(guān)系著學(xué)生的學(xué)習(xí)與身心發(fā)展［3］；智慧教室作為技術(shù)與教育融合的產(chǎn)物，結(jié)合校本特色合理構(gòu)建以智慧教室為代表的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，是推動(dòng)課堂教學(xué)革命、完成教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)智慧教育的重要途徑之一。

1 國(guó)內(nèi)外智慧教室概述

1.1 學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)框架

學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)，期初是由高校的教育工作者推動(dòng)并實(shí)施，但隨著時(shí)代的進(jìn)步和應(yīng)用深入，已無(wú)法單憑經(jīng)驗(yàn)把學(xué)習(xí)環(huán)境的各個(gè)要素相互融合，在設(shè)計(jì)上需考慮當(dāng)下教育策略的發(fā)展趨勢(shì)和水平，并結(jié)合教育學(xué)、建筑學(xué)、信息技術(shù)、社會(huì)學(xué)、哲學(xué)和美學(xué)等學(xué)科相關(guān)理論。為此，一些研究者相繼從不同角度提出了學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)框架，它通常規(guī)定了學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的流程和步驟，以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮的因素，如英國(guó)學(xué)院和大學(xué)圖書(shū)館協(xié)會(huì)從設(shè)計(jì)流程和具體步驟等方面評(píng)估學(xué)習(xí)空間影響為出發(fā)點(diǎn)，提出的影響研究模型；布里特爾等人綜合考慮教師、學(xué)生和規(guī)劃者三方的利益訴求，提出了個(gè)多向協(xié)作式的空間設(shè)計(jì)流程……這些框架的提出對(duì)于學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的具有積極意義，而且有些框架也應(yīng)用于實(shí)際當(dāng)中。

1.2 國(guó)內(nèi)外智慧教室建設(shè)案例

近些年來(lái)，智慧教室的設(shè)計(jì)與應(yīng)用越來(lái)越多，通過(guò)查閱相關(guān)資料，歸納國(guó)內(nèi)外高校智慧教室案例的主要特點(diǎn)：美國(guó)北卡州立大學(xué)SCALE-UP 項(xiàng)目包含教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)空間、評(píng)價(jià)方式等在內(nèi)的一整套解決方案；美國(guó)艾奧瓦大學(xué)TILE項(xiàng)目轉(zhuǎn)換教師和學(xué)生的角色定位，促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)中的交互，促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)與參與；加拿大皇后大學(xué)ALC項(xiàng)目的教室主要用于6 人一組的合作式學(xué)習(xí)，可進(jìn)行組內(nèi)交流討論或組間協(xié)作學(xué)習(xí)；香港大學(xué)“富技術(shù)協(xié)作教室”支持多種教學(xué)法，通過(guò)可移動(dòng)、可自由旋轉(zhuǎn)的椅子和可移動(dòng)的設(shè)備來(lái)增強(qiáng)空間的靈活性；北京師范大學(xué)未來(lái)學(xué)習(xí)體驗(yàn)中心針對(duì)不同教學(xué)模式，設(shè)計(jì)相應(yīng)教室教學(xué)空間［4］；華中師范大學(xué)智慧教室以StarC 云平臺(tái)為核心，貫通教師端、學(xué)生端、管理端和教育云端，打造融物理空間、資源空間、社區(qū)空間三維于一體的新型教學(xué)環(huán)境［5］。

1.3 智慧教室構(gòu)建的共同特點(diǎn)與存在問(wèn)題

對(duì)比國(guó)內(nèi)外智慧教室研究發(fā)現(xiàn)，存在一些共同特點(diǎn)：①相比傳統(tǒng)教室，智慧教室的空間布局根據(jù)不同的教學(xué)模式靈活轉(zhuǎn)變，整個(gè)教學(xué)環(huán)境更舒適，更便于開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)；②基于新興信息技術(shù)（軟、硬件系統(tǒng)）與教學(xué)業(yè)務(wù)深度融合，全面服務(wù)于教學(xué)，促進(jìn)師生和生生的協(xié)作、互動(dòng)和分享，提升整體教學(xué)效率；③教學(xué)主體由老師向?qū)W生轉(zhuǎn)變，以促進(jìn)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目標(biāo)的教學(xué)模式引入課堂，有效地提高學(xué)生的知識(shí)水平和素質(zhì)。

在國(guó)家政策引導(dǎo)和教學(xué)改革需要的背景下，雖然有越來(lái)越多的學(xué)校將智慧教室建設(shè)提上議程，然而在設(shè)計(jì)與應(yīng)用中也存在著個(gè)別問(wèn)題，可以歸納為：①為建而建。智慧教室是信息技術(shù)的載體，是教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)新，然而體制機(jī)制不健全，缺乏科學(xué)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，達(dá)不到預(yù)期的效果；②建用脫節(jié)。缺乏系統(tǒng)思考和科學(xué)指導(dǎo)，沒(méi)有明確需求和功能，以及未形成有效教學(xué)模式和評(píng)估體系，導(dǎo)致項(xiàng)目推進(jìn)效果差，教學(xué)應(yīng)用不廣泛，未發(fā)揮其應(yīng)有的作用；③重建輕用。建成后，缺乏對(duì)使用者（如教師和學(xué)生）的使用培訓(xùn)或系統(tǒng)指引，導(dǎo)致其經(jīng)常對(duì)復(fù)雜操作、不穩(wěn)定的系統(tǒng)產(chǎn)生一些抵觸心理，也存在不知如何利用研討教學(xué)、小組互動(dòng)等問(wèn)題。

2 PST框架

通過(guò)上述對(duì)國(guó)內(nèi)外智慧教室的環(huán)境設(shè)計(jì)框架、建設(shè)案例、共同特點(diǎn)和存在問(wèn)題的歸納和梳理可以發(fā)現(xiàn)，智慧教室的設(shè)計(jì)不僅是具體的開(kāi)發(fā)過(guò)程和實(shí)施，還應(yīng)以學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)框架為指導(dǎo)，并且對(duì)核心要素進(jìn)行關(guān)注與提煉，即：不單從空間和技術(shù)層面，更應(yīng)該從學(xué)生、教師、教學(xué)模式等多層面進(jìn)行考慮。

2009 年由拉德克利夫（Radcliffe）提出“教學(xué)法-空間-技術(shù)”框架（Pedagogy-Space-Technology，PST）能夠帶來(lái)些啟示，PST框架強(qiáng)調(diào)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮3 個(gè)相互聯(lián)系和制約的核心要素：教學(xué)法、空間、技術(shù)，即教學(xué)法通過(guò)使用空間與技術(shù)來(lái)得以實(shí)現(xiàn)理念和目標(biāo)；空間促進(jìn)教學(xué)，并使技術(shù)手段內(nèi)嵌于其中；信息技術(shù)增強(qiáng)教學(xué)的效果，拓展學(xué)習(xí)空間的范圍，如圖1 所示。PST框架還根據(jù)學(xué)習(xí)空間的生命周期，分別從4 個(gè)要素（整體、教學(xué)法、空間、技術(shù)）詳述在“理念與設(shè)計(jì)”和“實(shí)施與運(yùn)作”兩個(gè)階段應(yīng)考慮的具體問(wèn)題，其中“整體”是解決智慧學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的目的和期望達(dá)到效果，為此，在教學(xué)法、空間、技術(shù)3 個(gè)要素之前，還需對(duì)整體設(shè)計(jì)進(jìn)行考量。

圖1 PST框架

PST框架提出，得到了國(guó)內(nèi)外一部分研究者的認(rèn)可，威爾遜（Wilson）和蘭德?tīng)枺≧andall）利用PST框架設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和評(píng)價(jià)了“the Pod Room”；劉永權(quán)等［6］利用PST框架進(jìn)行智慧學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)；許亞鋒等［7］基于改進(jìn)的PST框架設(shè)計(jì)了面向體驗(yàn)學(xué)習(xí)的未來(lái)課堂。

3 基于PST框架智慧教室設(shè)計(jì)

智慧教室與傳統(tǒng)教室相比，雖然增加了很多為教學(xué)而設(shè)計(jì)的應(yīng)用，但仍是以學(xué)生發(fā)展為中心是不變的。本文從PST框架的4 個(gè)方面（整體、教學(xué)法、空間、技術(shù)）對(duì)智慧教室設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

3.1 整 體

智慧教室的整體設(shè)計(jì)思路根據(jù)PST 框架生命周期可分為2 個(gè)階段：“理念與設(shè)計(jì)”階段聚焦項(xiàng)目動(dòng)機(jī)和目標(biāo)，將教學(xué)、空間和技術(shù)的三者統(tǒng)一，并貫穿于教學(xué)全流程環(huán)節(jié)（備課、導(dǎo)學(xué)、互動(dòng)，驗(yàn)證、分析、協(xié)作、運(yùn)用、指導(dǎo)、評(píng)估等），打造一個(gè)集新型教學(xué)應(yīng)用、學(xué)習(xí)空間和智能設(shè)備于一體的協(xié)作、互動(dòng)、共享、生態(tài)的教學(xué)環(huán)境；“實(shí)施與運(yùn)作”階段開(kāi)展提供智慧教室的培訓(xùn)與指導(dǎo)，重建教學(xué)價(jià)值觀、教學(xué)法和行動(dòng)策略，已保證智慧教室的應(yīng)用成效。整體細(xì)節(jié)可分為：

（1）傳統(tǒng)課堂向智慧課堂轉(zhuǎn)化。信息技術(shù)融合教育教學(xué)主要是促進(jìn)課堂深度應(yīng)用，即將課前、課中、課后環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)融合，打通“教、學(xué)、管、評(píng)、測(cè)”的全鏈條并形成了閉環(huán)，助推了教育模式變革。

（2）硬件獨(dú)奏向軟硬合唱轉(zhuǎn)化。采用軟、硬件相融合的模塊化架構(gòu)，具有便捷性好、融合性高、智慧性足、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)；無(wú)線多屏互動(dòng)技術(shù)，權(quán)限控制、跨平臺(tái)多點(diǎn)交互；移動(dòng)端學(xué)習(xí)，打破時(shí)間與空間的限制，實(shí)現(xiàn)教室與空間的無(wú)縫對(duì)接；建設(shè)數(shù)字化資源，實(shí)現(xiàn)永久保存，提高本校教學(xué)的質(zhì)量；注重教學(xué)活動(dòng)過(guò)程記錄的智能化、過(guò)程化和數(shù)據(jù)化，提升整體教學(xué)效率。

（3）傳授知識(shí)向指導(dǎo)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化。在智慧教室環(huán)境中，教師從知識(shí)提供者轉(zhuǎn)變?yōu)榻叹?，起到“從旁指?dǎo)”的作用，集中精力指導(dǎo)與訓(xùn)練學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)，分析學(xué)生需要，提供咨詢，而不是提供信息。

（4）歸一導(dǎo)學(xué)向個(gè)體適配轉(zhuǎn)化。從標(biāo)準(zhǔn)化到個(gè)性化，從注重結(jié)果到注重過(guò)程，從注重知識(shí)到注重問(wèn)題解決能力，教學(xué)流程將以培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化全面發(fā)展和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式逆序創(chuàng)新。

（5）定性評(píng)價(jià)向數(shù)據(jù)測(cè)算轉(zhuǎn)化。實(shí)現(xiàn)教學(xué)、學(xué)習(xí)、學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)和空間應(yīng)用等分析服務(wù)，滿足學(xué)校、教師、學(xué)生多樣化的數(shù)據(jù)分析需求，使教學(xué)或?qū)W習(xí)具有方式多元化、過(guò)程數(shù)據(jù)化、內(nèi)容碎片化等特點(diǎn)。

（6）單一環(huán)境向多元空間轉(zhuǎn)化。構(gòu)建一個(gè)“堅(jiān)持以人為本，使教育的各因素相互依存、相互促進(jìn)、協(xié)調(diào)合作，形成完美的教學(xué)生態(tài)，從而促進(jìn)學(xué)生自我激勵(lì)、自我成長(zhǎng)、自我完善”的和諧環(huán)境；同時(shí)滿足不同學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，教室建設(shè)應(yīng)走向多元化，分區(qū)域、分層次為不同類型的學(xué)習(xí)活動(dòng)開(kāi)展同時(shí)提供支持［8］。

3.2 教學(xué)法

一般來(lái)說(shuō)，教學(xué)法是在特定情境下通過(guò)對(duì)特定對(duì)象所采取的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者產(chǎn)生學(xué)習(xí)效果，教學(xué)法本身還與時(shí)代背景、教育理論和培養(yǎng)目標(biāo)有著密切關(guān)系。隨著時(shí)代的進(jìn)步，教學(xué)由傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)向定制化，而教育也將從補(bǔ)短走向揚(yáng)長(zhǎng)，為此，智慧教室環(huán)境中的教學(xué)法是指以智慧教育理論為指導(dǎo)，選擇所需的資源、工具和服務(wù)，創(chuàng)設(shè)豐富的情境模式，增強(qiáng)有效的課堂教學(xué)行為，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)觀察、想象與思考，以及挖掘與發(fā)展學(xué)生的智慧潛力的效果，最終實(shí)現(xiàn)特定的教學(xué)目標(biāo)［9］。根據(jù)PST 框架需要注重以下幾點(diǎn)：

（1）基于智慧教室的教學(xué)法應(yīng)該著重對(duì)傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的反思，以學(xué)習(xí)者學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)為核心，整合學(xué)習(xí)方式，突破課堂空間，靈活學(xué)習(xí)時(shí)間，拓寬知識(shí)渠道，加速學(xué)習(xí)者能力形成。

（2）不同的時(shí)代背景決定了不同的人才培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)而影響到教學(xué)法的選擇與實(shí)施，而且對(duì)學(xué)習(xí)的不同理解，也會(huì)對(duì)教學(xué)法的選擇與實(shí)施產(chǎn)生影響，因此，從學(xué)習(xí)者的實(shí)際水平出發(fā)，尋找適合的教學(xué)法，因材施教自由發(fā)展，提高學(xué)習(xí)者知識(shí)應(yīng)用力、自主思考力、探究學(xué)習(xí)力。

（3）學(xué)習(xí)不是灌輸，而是理解，應(yīng)側(cè)重交互過(guò)程。智慧教室改變了傳統(tǒng)教學(xué)教師講、學(xué)生聽(tīng)的方式，不僅營(yíng)造平等、民主的課堂氛圍，還更多地考慮課前、課中和課后提供豐富、便利的互動(dòng)，其中包括師生之間、學(xué)生之間、人與技術(shù)、人與環(huán)境、人與資源等，從而促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行交流溝通和對(duì)話探討來(lái)調(diào)動(dòng)能力、解決問(wèn)題和開(kāi)展活動(dòng)。

3.3 空 間

對(duì)于以往的教室給人的感覺(jué)是嚴(yán)肅和拘謹(jǐn)，如今的教學(xué)環(huán)境遵循“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，融入先進(jìn)的技術(shù)手段，使整體環(huán)境不僅舒適、安全、健康、環(huán)保，還要體現(xiàn)科學(xué)精神和人文氣息，營(yíng)造出鼓勵(lì)創(chuàng)新的實(shí)踐氛圍，為學(xué)生個(gè)性發(fā)展、團(tuán)隊(duì)合作、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供保障。根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外智慧教室的調(diào)研，本文將空間設(shè)計(jì)從3 個(gè)要素進(jìn)行闡述。

（1）空間規(guī)劃。與傳統(tǒng)教室中強(qiáng)調(diào)有秩序、統(tǒng)一的要求不同，對(duì)于智慧教室空間規(guī)劃可以從兩個(gè)方向考慮：①更為具靈活性與彈性，由于多樣化的教學(xué)法將應(yīng)用于智慧教室，需要對(duì)教學(xué)場(chǎng)景進(jìn)行自由切換，創(chuàng)設(shè)更為靈活、有彈性的環(huán)境成為必然；②開(kāi)放式布局與區(qū)隔式布局相結(jié)合，根據(jù)不同教學(xué)的需求，通過(guò)建筑自然隔斷和人為架設(shè)隔斷等方式，將教室分隔成若干個(gè)區(qū)域，不僅有效地減少各人或各小組在進(jìn)行異步活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的干擾，還可以同時(shí)開(kāi)展多種不同類型的課堂活動(dòng)［10］。

（2）物理環(huán)境。教室內(nèi)的物理環(huán)境主要包括熱工環(huán)境（溫度、濕度等）、聲學(xué)環(huán)境（噪聲、混響時(shí)間等）、光環(huán)境（照度分布、照明形式等）、空氣品質(zhì)（密度、質(zhì)量、溫度、濕度等）等［11-12］，而對(duì)于物理環(huán)境的相關(guān)要求，從國(guó)家到行業(yè)已形成一系列相當(dāng)精確的量化標(biāo)準(zhǔn)，以保障學(xué)生生活、學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)的需要；同時(shí)隨著物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的應(yīng)用，教室內(nèi)的物理環(huán)境參數(shù)可以根據(jù)使用者的需要和喜好進(jìn)行個(gè)性化定制。

（3）教學(xué)設(shè)施配置。教室設(shè)施配置應(yīng)考慮功能、擺放、造型等因素，對(duì)其進(jìn)行數(shù)量的增減和位置選擇，主要分為3 個(gè)方面：①教學(xué)設(shè)備。包括講臺(tái)、電腦、投影機(jī)、電子白板等。小組互動(dòng)中，學(xué)生最喜歡的座位往往圍繞電子白板或投影展開(kāi)，為了擴(kuò)大教室內(nèi)的“黃金區(qū)域”，可以考慮適當(dāng)增加電子白板或顯示設(shè)備的數(shù)量［9］；講臺(tái)的削平，教師放下高高在上的身段走進(jìn)學(xué)生之中與他們平等對(duì)話，并且自覺(jué)地減少了說(shuō)話量而增加了與學(xué)生的交流互動(dòng)。②家具。包括動(dòng)態(tài)課桌椅、儲(chǔ)物柜、作業(yè)臺(tái)等。根據(jù)教室定位的需求，教室內(nèi)的課桌椅可進(jìn)行不同功能（可移動(dòng)、可拆分、可組合、可拼接、可升降等）的選擇，并且應(yīng)符合人體工學(xué)和舒適度等標(biāo)準(zhǔn)。③其他。包括色彩、教具、材料、試劑、盆栽等。教室室內(nèi)色調(diào)和色塊應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)者的年齡、學(xué)歷層次進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且還應(yīng)先確定房間色彩的基調(diào)——墻面色彩后，再確定桌椅、飾物的色彩分布。

3.4 技 術(shù)

通過(guò)技術(shù)增強(qiáng)教學(xué)的效果，將物理空間與虛擬空間相融合，具有媒體豐富、互聯(lián)互動(dòng)、情境感知、數(shù)據(jù)分析等功能，促進(jìn)師生和生生的協(xié)作、互動(dòng)和分享，同時(shí)為學(xué)校師生提供簡(jiǎn)單易用的信息化教學(xué)設(shè)備，降低師生學(xué)習(xí)成本，讓師生的教學(xué)與學(xué)習(xí)更輕松……［13］智慧教室在技術(shù)上應(yīng)體現(xiàn)設(shè)備管理智能化、資源推送個(gè)性化、教學(xué)模式多樣化、交流互動(dòng)立體化、評(píng)價(jià)反饋即時(shí)化、教學(xué)決策數(shù)據(jù)化等顯著特征。為此，智慧教室的技術(shù)設(shè)計(jì)是基于云平臺(tái)，通過(guò)軟、硬件技術(shù)實(shí)現(xiàn)教室端、移動(dòng)端和管理端各項(xiàng)所需的功能，如圖2 所示。實(shí)現(xiàn)智慧教室功能實(shí)現(xiàn)所涉及的系統(tǒng)包括：智能控制和管理、顯示系統(tǒng)、分組協(xié)作互動(dòng)、課程錄播、遠(yuǎn)程教學(xué)、學(xué)習(xí)資源、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、AI 系統(tǒng)、VR 系統(tǒng)和課堂支持等系統(tǒng)，下面對(duì)部分系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

圖2 智慧教室功能

（1）智能控制和管理系統(tǒng)。在設(shè)備管控上，使教室中多媒體、互聯(lián)教學(xué)、環(huán)境控制等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的全方位“智能感知、動(dòng)態(tài)控制、故障預(yù)警、自動(dòng)巡檢和精簡(jiǎn)管理”，為良好的教學(xué)環(huán)境提供保障；在智能服務(wù)上，提供空間的人性化服務(wù)，為師生可提供電子班牌、班級(jí)管理、考試應(yīng)用、電子課表、點(diǎn)名簽到、空間服務(wù)、空間預(yù)約、實(shí)時(shí)對(duì)講、巡班管理等。

（2）顯示系統(tǒng)。智慧教室提供以主屏、側(cè)屏、移動(dòng)屏為終端的顯示設(shè)備，有助于實(shí)現(xiàn)多屏互動(dòng)和遠(yuǎn)程視頻實(shí)景實(shí)時(shí)交互，能有效地為學(xué)生提供感性材料。

（3）分組協(xié)作互動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)教室提供的主屏、側(cè)屏、移動(dòng)屏等顯示設(shè)備，進(jìn)行多屏的同步或異步顯示，同時(shí)支持無(wú)線投屏，可以將移動(dòng)端的素材任意投射到任意屏幕顯示。使師生之間、生生之間可進(jìn)行自由雙向的音視頻通信，甚至達(dá)到無(wú)線方式隨意分享終端上的素材，極大地豐富體驗(yàn)式、互動(dòng)式教學(xué)方式探討，師生之間可以自由討論各自的學(xué)習(xí)和教學(xué)成果。

（4）AI系統(tǒng)。以課堂為核心的AI 系統(tǒng)，聚焦語(yǔ)音識(shí)別、人臉識(shí)別、行為分析與教學(xué)的深度融合，實(shí)現(xiàn)包括實(shí)時(shí)音頻轉(zhuǎn)換為文本、人臉考勤管理、課堂學(xué)生行為分析和教學(xué)評(píng)估等功能，滿足教師、學(xué)生和管理者等多角色的需求。

（5）VR 系統(tǒng)。以虛擬模型、場(chǎng)景、全景圖片、視頻展示為中心，提升教學(xué)趣味性，拓寬學(xué)生視野，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于知識(shí)點(diǎn)尤其是空間想象類知識(shí)的理解和記憶。

（6）課堂支持系統(tǒng)。教學(xué)支持系統(tǒng)作為教育智能服務(wù)的整合者與提供者，通過(guò)資源智能傳遞與推送、課堂互動(dòng)與問(wèn)答、高效課堂管理、教學(xué)信息采集分析等功能，實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能設(shè)備在教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中的有效利用，課程建設(shè)和各類教學(xué)資源的管理，以及教學(xué)中的質(zhì)量監(jiān)控和管理決策的數(shù)據(jù)分析。教學(xué)支持系統(tǒng)還提供支持不同系統(tǒng)的APP，滿足不同人群在各類終端上的使用，打造集學(xué)習(xí)、行動(dòng)、社交的教學(xué)體驗(yàn)。

4 教學(xué)流程

課堂教學(xué)的本質(zhì)是一種師生特殊交往，活動(dòng)過(guò)程中，師生之間不僅存在教與學(xué)的交往活動(dòng)，更多的是生命的涌動(dòng)與成長(zhǎng)，而且在智慧教室環(huán)境下，師生不僅課堂中可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)互動(dòng)，還可以借助云端平臺(tái)進(jìn)行課外交流等［14-15］。秉承一體化的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)理念，通過(guò)觀察和記錄在智慧教室中不同類型課程的授課情況，本文對(duì)基于智慧教室的課前、課中、課后3 個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)流程設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述［16］。

4.1 課 前

首先教師制作任務(wù)單、文檔或視頻等預(yù)習(xí)材料，而教學(xué)支持系統(tǒng)為教師提供課程相關(guān)的素材和資料，并將預(yù)習(xí)材料發(fā)布給學(xué)生；接著學(xué)生通過(guò)教學(xué)支持系統(tǒng)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并完成相應(yīng)的自學(xué)測(cè)試等任務(wù)，還可在討論組或交流群中，師生進(jìn)行互動(dòng)答疑和課前交流；然后教師通過(guò)教學(xué)支持系統(tǒng)不僅可以對(duì)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行查閱，而能夠分析和預(yù)測(cè)預(yù)習(xí)中出現(xiàn)的薄弱點(diǎn)和課中可能產(chǎn)生的問(wèn)題，為其制定教學(xué)策略提供參考。

4.2 課 中

教師總結(jié)自學(xué)情況，下達(dá)課堂新任務(wù)，并且通過(guò)技術(shù)支持和空間布局等手段創(chuàng)設(shè)教學(xué)模式所需的課堂情境；學(xué)生根據(jù)任務(wù)的要求，開(kāi)展自主探究、小組討論或師生互動(dòng)等教學(xué)活動(dòng)，并通過(guò)課堂測(cè)試對(duì)學(xué)習(xí)成果進(jìn)行鞏固和應(yīng)用；師生運(yùn)用無(wú)線投屏、多屏展示等課堂交互工具將成果分享或多元評(píng)價(jià)。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教學(xué)支持系統(tǒng)會(huì)將課堂（包括學(xué)習(xí)狀態(tài)、專注力狀態(tài)、作答統(tǒng)計(jì)等）即時(shí)反饋給教師，為教師評(píng)估學(xué)生課堂學(xué)習(xí)表現(xiàn)和改進(jìn)教學(xué)策略提供依據(jù)；提供隨機(jī)挑人、學(xué)生搶答和自由點(diǎn)評(píng)等功能活躍課堂氣氛，教師也可對(duì)表現(xiàn)好的同學(xué)進(jìn)行點(diǎn)贊；將課堂實(shí)錄（教師屏、小組屏）與課中筆記上傳云端平臺(tái)，供師生課后查閱。

智慧教室環(huán)境下不同類型課堂教學(xué)活動(dòng)的主要區(qū)別體現(xiàn)在課中階段，通過(guò)對(duì)不同類型課程在智慧教室課中階段授課情況的記錄和比較，對(duì)四種類型教學(xué)模式（講授式、情境體驗(yàn)式、成果分享式、個(gè)人/協(xié)作探究式）的應(yīng)用進(jìn)行歸納整理（見(jiàn)表1）。

表1 課中階段四種教學(xué)模式的應(yīng)用

4.3 課 后

對(duì)于學(xué)生，教學(xué)支持系統(tǒng)可以提供課程錄像的回看，對(duì)課程章節(jié)作業(yè)進(jìn)行智能評(píng)測(cè)，對(duì)各項(xiàng)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和分析，為學(xué)生推送可能存在的難點(diǎn)與困惑，并制定個(gè)性化輔導(dǎo)方案；還可以提供課外知識(shí)，將課堂所獲理論應(yīng)用到實(shí)踐中，實(shí)現(xiàn)理論實(shí)踐一體化、個(gè)性化的拓展。對(duì)于教師，教學(xué)支持系統(tǒng)綜合評(píng)估學(xué)生的課堂表現(xiàn)與教師的教學(xué)過(guò)程后，為教師提供教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的反饋，并對(duì)下節(jié)課的教學(xué)提出針對(duì)性建議。

5 結(jié) 語(yǔ)

智慧教室設(shè)計(jì)與建設(shè)的最終目標(biāo)是為了終結(jié)“課堂教學(xué)危機(jī)”，支持構(gòu)建課堂教學(xué)新范式，而不是傳統(tǒng)流程的數(shù)字化；圍繞著PST 框架對(duì)智慧教室進(jìn)行設(shè)計(jì)，兼顧教與學(xué)、空間和技術(shù)的功能與訴求，形成一個(gè)課前課中課后、教室內(nèi)外，老師、學(xué)生、家長(zhǎng)、學(xué)校多維度的教學(xué)應(yīng)用生態(tài)；盡管課堂革命面臨著重重挑戰(zhàn)，但隨著時(shí)代的進(jìn)步，已經(jīng)讓全納教育理念愈發(fā)接近，有更多的理由去期待新的突破。