隨著信息時代的到來,計算機、移動終端、交互式白板、投影儀、攝像機等信息化設備開始大量進入教室。眾多的設備和技術,復雜的線路連接,使教室成了各類先進設備、軟件的堆砌。研究表明,智慧教室的家具配備、技術裝備、空間布局顯著影響技術在教學中的作用。而如何合理有效地使用各種信息化軟件和設備,讓學生在優(yōu)美舒適的教室中,輕松愉快地學習精彩呈現(xiàn)的各種教學內容,及時得到需要的學習資源,有針對性地開展教學,是智慧教室建設重點關注的問題。
一、智慧教室的特征
1.簡單易用,功能強大
隨著越來越多的設備進入教室,各類設備的相互獨立性增加了操作的難度,影響了這些設備在教室的應用。智慧教室的建設,需要考慮設備的可靠連接、故障的快速解決,讓系統(tǒng)能迅速回復到正常初始狀態(tài)。為此,智慧教室通過面板將所有設備、系統(tǒng)集中在一起,提供一站式服務。通過一鍵操作、場景定制、默認參數等快速操作,讓智慧教室能夠迅速處于最佳狀態(tài)。
2.靈活布局,環(huán)境優(yōu)雅
傳統(tǒng)教室由黑板、講臺、課桌椅等構成,色彩單調,布局單一,不利于學生學習主動性、積極性的發(fā)揮。智慧教室空間設計是指依據教育學和心理學原理,營造出最有利于學生心理和行為的氛圍,從而不斷激發(fā)學生的創(chuàng)新能力。
3.精彩呈現(xiàn),共享課堂
在智慧教室里,教師和學生的電腦、移動終端里的學習資源,可通過Miracast和airplay等無線投屏神器實現(xiàn)共享;多部4K高清攝像頭,可自動跟蹤老師上課情況,對老師講授的內容實行云錄播,學生可隨手“點播”錄播視頻,查看“回放”。借助智慧教室里的遠程交互系統(tǒng),還可輕松實現(xiàn)跨地區(qū)交互,實施遠程教學。
4.高效互動,深度體驗
良好的人機互動,可以促使師生更好地利用智慧教室的各種設備,而不用擔心損壞設備。教學互動指教學平臺上師生之間的互動。教室發(fā)布指令,學生通過各種設備進行反饋。隨著教學平臺功能的增強,教學互動變得更加簡單和具有趣味性。常見的教學互動有課堂舉手、搶答、搖一搖選人、隨機小組劃分、點贊、互評、頭腦風暴、作業(yè)等等。
5.數據分析,個性教學
智慧教室里,老師利用電子白板演示課件,學生用答題設備對問題做出自己的選擇。整節(jié)課上,每個學生操作的每個步驟都會被系統(tǒng)記錄下來,后臺可以進行精確分析,為每個學生生成一份教學效果診斷書。
二、智慧教室的構造及功能模塊
1.內容呈現(xiàn)系統(tǒng)
內容呈現(xiàn)是智慧教室最基本的功能,主要設計要求是清晰、舒適、符合學生的認知特點。內容呈現(xiàn)的設備可以劃分為面向個人的呈現(xiàn)設備和面向集體的呈現(xiàn)設備,面向集體的內容呈現(xiàn)設備由投影儀、觸摸一體機、白板、液晶電視、3D顯示、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)等構成,教師上課可以方便地利用遙控終端、手機、平板電腦操作,或者直接在觸摸一體機前進行各種操作,與傳統(tǒng)教學一樣方便。3D顯示可以更加逼真地演示各類模型的3D效果,虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)讓學習者在更廣的視角中去學習知識,培養(yǎng)技能。
2.智能錄播系統(tǒng)
智能錄播系統(tǒng)不僅是課程資源建設的重要途徑,也是教學行為分析的重要依據。智能錄播系統(tǒng)通過圖像識別,能夠精確發(fā)現(xiàn)課堂中活動的老師和學生,并自動進行鏡頭切換。
課堂中的錄像,根據不同的用途,可以分為課堂實錄型、講解型和虛擬演播型。課堂實錄是智能跟蹤教師的講解和學生的發(fā)言、討論,既有全景式的課堂教學場景,更有教師、學生的特寫,還有電腦、板書的信號。
3.智慧教學系統(tǒng)
備課系統(tǒng)主要為課堂教學提供資源支持。系統(tǒng)為每一門課程建設一個門戶,并提供基本的課程設計架構。教師只需要按照教學的要求,將相關的學習指導、課前自測、預習、課件、視頻、動畫、案例、作業(yè)、網絡資源等上傳到智慧教學系統(tǒng)制定的欄目中即可,大多數資源都以文件的形式上傳,對于老師來說,可以非常方便地組織課堂教學資源。
教學系統(tǒng)由電腦端和移動端構成。教師既可以在講臺進行講解,也可以手持手機或平板電腦進行講解。手機畫面可以智能投屏。手機端以PPT為核心,整合了課堂教學常用的資源和互動工具,包括資源調用、教學互動、粉筆、學生管理等部分構成。課堂上學生的發(fā)言,或者一些實踐性操作,教室可以通過手機端的“實物展臺”進行現(xiàn)場直播,也可以把手機屏幕當成黑板進行使用。
4.智能管理系統(tǒng)
智能控制系統(tǒng)包括網絡系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、傳感網絡系統(tǒng)、考勤系統(tǒng)等。中控系統(tǒng)負責各類設備的啟動與關閉,同時根據應用場景對各類設備進行智能化調節(jié)。網絡系統(tǒng)是智慧教室能夠流暢運轉的關鍵,采用雙Wifi模式。內置Wifi主要用于教室內部各個終端、顯示屏與教師機之間的數據傳送。外置Wifi主要用于調用學生的基礎數據,存儲學生的學習數據,對課堂的生成數據進行及時的備份?记谙到y(tǒng)支持指紋考勤、人臉識別等多種模式。
三、智慧教室建設案例分析
智慧教室建設的需求是功能越多越好,但在實際應用中,由于教師的時間和精力很有限,往往只需要應用其中的特定功能。智慧教室如何根據場景進行定制是其中的關鍵。
智慧教室建設主要包括空間設計、內容呈現(xiàn)、互動教學、智能錄播、虛擬現(xiàn)實、智能管理等方面的內容,根據應用目標的不同,可以分為經濟型、標準型、專業(yè)型、未來型四種智慧教室。
1.經濟型智慧教室
經濟型智慧教室包括內容呈現(xiàn)、互動教學兩個部分。內容呈現(xiàn)設備包括電腦、超短焦投影儀和交互式電子白板。超短焦投影儀可以清晰呈現(xiàn)教學內容,不影響教師在屏幕前的講解。交互式電子白板可以方便教師板書,對教學內容進行圈點勾畫。即時互動系統(tǒng)主要由在線教學平臺和學生的手機構成,而且教師可以方便地整合教學資源,開展各種教學活動。
2.標準型智慧教室
標準型智慧教室包括空間設計、內容呈現(xiàn)、互動教學、智能錄播系統(tǒng)、智能管理等系統(tǒng)構成?臻g設計以簡潔大方為主,大部分設備、線纜采用隱藏式設計,整個教室可見部分就是講臺、桌椅、大屏。教室的后方角落,建設一間設計感超強的小屋,用于管理視頻采編設備、無線網絡設備、充電柜等設備。
3.VR智慧教室
VR智慧教室整合了標準智慧的各項功能,以VR智慧教學平臺為核心,在重點、難點處設置了VR互動教學視頻。教師帶上VR眼鏡,就可以在虛擬空間中演示各類場景和設備。
智慧教室為教學提供了一個舒適、靈活、開放、互動、高效的環(huán)境。智慧教室采用環(huán)保裝修材料,空間設計充分考慮色彩、插圖、顯示屏、網絡等設備,充分考慮教師的多樣性,采用可以折疊、拆分、組合的桌椅,使智慧教室能夠根據課程與任務的需要進行改變。智能錄播系統(tǒng)自動記錄課堂中師生的行為,產生有價值的資源?傊腔劢淌业慕ㄔO,將先進的設備、平臺、軟件、工具以一種簡單的方式呈現(xiàn)給師生,為教學活動的智慧開展打下堅實的基礎。