智慧教室在教学中的应用篇1
【关键词】智慧教育；体系架构；关键技术；技术创新
智慧教育对我国教育有着巨大的推进作用，2012年末我国正式启动智慧教育试点工作，国内先进城市明确提出智慧城市理念。教育对一个城市、一个地区、一个国家起着不可替代的作用，更是国之根本。随着我国交通、物流、医疗、能源等各个领域智慧化不断深入，教育领域也面临着前所未有的革命压力与挑战。诚然，纵观西方发达国家，我国智慧教育发展相对落后，这也是制约我国教育信息化的一大阻碍。如果提高我国教育智慧化发展，构建符合我国教育发展的智慧教育体系框架是我国教育领域需重点面对的问题。
一、智慧教育体系架构
智慧教育主要依托于物联网、大数据、云技术、无线技术等一代信息技术所创造的信息化教育系统，也是实现数字化教育的重要手段，旨在通过当今的数字教育系统来提高智慧教育水平，实现教育与信息技术相融合。智慧教育体系架构主要包含以下几点方面：
（一）智慧云中心
构建智慧云中心是实现智慧教育的核心任务。智慧云中心需要提供统一身份认证、统一门户、统一数据中心、统一接口等服务支持，需要整合现有的软硬件资源，为高校提供网络安全、资源储存、数据计算等服务，进而实现通用教育集中化管理及信息资源合理分配。通过整合现有的教育软件系统，推动教育应用系统的集成与贯通，构建统一数据环境、智能信息平_，为广大教育者、受教育者提供信息化教育服务。构建智慧云中心要有合理的定位、超前的规划，保障教学资源、信息、人力、物力、财力等数据库都能够融入到系统平台中，进而保障系统教育信息应用能够顺利展开。
（二）构建智慧环境
良好的智慧环境是实施智慧教育的保障与基础，需要依托于物联网、大数据、云计算、移动技术等，进而完善智慧教育环境。智慧环境主要分为两大类，即学校的智慧校园和终身学习的智慧城区。其中：①智慧校园：主要包括智慧教室、智慧图书馆、智慧备课室、智慧实验室等。对学校现有的硬件设备进行改造与完善，提高校园网络的性能，以RFID技术和传感技术为基础，建立智慧型教育装备；②智慧城区：主要是通过信息网络技术构建教育平台，进而实现网络远程教育和微教育，进而构建线上智慧学习环境，其中包括（线上）智慧美术馆、智慧博物馆、智慧公园、智慧教育等，为广大群众实现终身学习提供良好条件。
（三）智慧内容库
学习资源是实现智慧教育的基础，也是智慧教育的主体，其主要包含三大层面：①学习资源库：学习资源库是一切线上知识基地，包括教学案例、电子试卷、多媒体课件、研究专题、参考文献等。学习资源库要以实际应用为向导，要紧紧围绕课程内容，通过多方渠道整合优质教育资源，不断丰富学习资源库内容；②开放课程库：开放课程库要坚持开放性理念，建构有效、合理、可行的课程资源分享模式。构建开放性教育平台，提高学习平台的开放性，以便于社会广大人民公开访问，并实现大规模访问在线课程；③管理信息库：管理信息在智慧内容库中有着重要地位，也是保障信息库平稳运行的保障。通过管理信息库能够有效提高管理库中内容，例如更新信息内容、剔除陈旧内容、内容排版等。
二、智慧教育体系关键支撑技术
（一）提高教育环境和教育活动的感知性――物联网
通过物联网技术能够有效为校园学习、课外学习、教育管理提供有力支持，不断优化教育环境、丰富教育资源、创新学习方式、降低管理成本、提高管理质量。以智慧教室为例，随着智慧教育不断发展，如今一些国内厂商纷纷研制出了智慧教室优化方案，并且中小学推广使用。物联网技术在现如今发展极为迅猛，是实现线上、线下双重教育的关键性技术。
（二）加强教育管理、校园决策的智慧性――大数据
随着信息化教育不断发展，一些教育数据、科研数据、管理数据会不断堆积。大量的数据沉淀势必会对信息化教育产生一定影响。近些年来，我国一些高校已经逐渐构建立起大数据辅助教学的管理模式。以划动示范大学为例，通过信息系统能够有效观测到学生的餐饮消费数据，如果数据低于警戒值系统就会自动发送短信慰问，询问学生是否经济过于困难。同时，大数据技术还能够为学生、教师提供自由发表言论的空间与机会，特别是当今移动技术高速发展的前提下，通过智能手机中的微信、微博、QQ、论坛等社交工具提供师生交流渠道，并且通过数据平台把握师生群体的探讨动向，并根据师生讨论重点进行深层剖析，明确教育改革方向。同时，教育机构也能够集中布局，调整教育经费，通过全面采集教育分布数据、学生相关数据等，制定科学的评估模型，进而实施下一阶段的教育布局与资源分配。
（三）拓展教育资源与教育服务的共享性――云计算
在教育领域中，云计算相比物联网技术更为成熟。现如今，云计算已经在教育领域广泛普及。2012年12月我国教育资源服务平台已经正式开通线上运行。在智慧教育中，云计算技术的功能主要体现在教育资源共享层面上，能够有效推动我国信息化教育的发展进程，缓解信息孤岛、重复投资现象。与此同时，通过云计算技术能够有效构建云学习环境，学生通过利用PC端、移动端时时刻刻享受线上学习服务。
结束语
智慧教育已经成为我国教育领域发展的一大趋势，通过物联网、大数据、云计算等技术逐渐向教育领域渗透，改变了传统教育领域的运作模式与生态环境。因此，我们必须要面对智慧教育带来的挑战、抓住智慧教育带来的机遇，充分分析智慧教育体系架构与关键技术，扩大智慧教育的应用范围与服务范围，进而保障我国教育领域能够平稳发展。
参考文献：
智慧教室在教学中的应用篇2
[关键词]移动；互联网；智慧课堂
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.51.227
1魍晨翁迷谝贫互联网环境下的弊端
传统课堂往往以教师作为教学的主体，学生作为客体。教师往往采用“一讲到底”，这样就限制了学生创造性的发挥。同时在课堂互动中，往往也是采用师生“一问一答”的方式，只注重了师生互动，而忽略了学生与学生之间的互动合作。著名学者袁振国先生在其著作《课堂的革命》中对现在的课堂也曾作过非常深刻的阐述：“传统课堂造就了传统的师生关系。在教学中，教师是主动的，是支配者，学生是被动的，是服从者。教师、学生、家长以至全社会都有一种潜意识：学生应该听从教师，听话的学生才是好学生；教师应该管住学生，不能管住学生的教师不是好教师。师生之间不能在平等的水平上交流意见，甚至不能在平等的水平上探讨科学知识。”
由于当前高职院校面临的都是紧密跟随互联网共同长大的“90后”甚至是“00后”的学生们，他们喜欢自己成为课堂的主体，喜欢在课堂中充分展现自己。他们在课堂上不仅希望与教师能够互动，而且也希望与同学之间能够自由地互动。同时，他们希望学习能够更加有趣、且可以随时随地地学，而不是仅仅被束缚于课堂之中。但是传统的课堂无法让他们实现这些希望。因此对于高职院校要紧随时代潮流，让课堂与移动互联网紧密结合，构建智慧课堂来实现当下学生的学习要求。
2智慧课堂的概念
智慧课堂要满足教师教学手段的多样化，满足学生学习手段的多样化、学习的趣味化、个性化，以及实现学生的碎片化学习要求。基于此，提出了智慧课堂的概念。智慧课堂是指利用移动互联网、物联网、智能终端、云计算等新技术来构建个性化、智能化、数字化的课堂学习环境，达到有效开发和培养学生智慧能力学习的新型课堂。
3智慧课堂的特点
3.1教学资源的丰富性和共享性
在各类教学资源的上传、下载方面，教师可根据自己所教课程的教学目的和对象分门别类，且不受时空限制；学生亦可选择自己喜爱的学习资源，进行下载或是上传分享给他人。
3.2内容的个性化推送
教师可根据学生自身的学习情况，主动、实时、个性化地向学生推送学习内容，实现精准教学，满足学生个性化的学习要求。
3.3反馈评价的实时接收
智慧课堂可以实现师生之间高效实时的双向交流，以及反馈的可视化。从而让学生实时了解当前自己的学习情况，及时调整学习状态，激发学习热情。教师及时了解学生状况，可及时给予指导，并可根据学生反馈的教学意见及时调整教学内容。
3.4协作互动交流
利用平板、笔记本、智能手机等智能终端设备，动态实现交流时间、地点、对象和形式的多样化，如：实现一对多或一对一的多维度、多因素分组协作学习，以增强学习互动性。
4智慧课堂的构建方法
4.1建设智慧教室
智慧教室是智慧课堂的载体，因此构建智慧课堂、建设智慧教室是首要问题。建设智慧教室就是要运用物联网技术、传感器、射频识别（RFID）等技术手段，实现学生考勤智能化、课堂环境调节智能化、教学设备管理智能化等。因此，就要通过对传统教室的硬件环境进行建设和软件环境进行建设来打造具有信息化、智能化的智慧教室。在智慧教室里没有传统的讲台与黑板，课桌以分组讨论方式摆放，方便教师面向学生教学并直接融入小组讨论；教师可以通过手中的任意移动终端设备（手机、PAD）实现书写并向教室内大屏幕投射，教师常用的PPT不仅仅可以一帧一帧展示用，而且可以进行任意的手写、标注、推演等，传统的教室将会变成数字化的“体验馆”。
4.2建设教学资源云平台
建设教学资源云平台的目的是让基于智慧课堂的教学模型在运行过程中更加科学化和智能化。基于智慧课堂的教学模型如下图所示。
教学资源云平台是智慧课堂构建的重点。教师在这个平台上可以自由地上传或是下载教学资源，给教师的备课和授课带来极大的便利性和高效性。同时，教师可以根据学生的自身学习情况，给学生个性化地推送作业，并且与学生进行实时沟通。学生利用该平台可以不分时间、不分地点地下载以及共享学习资源，也可以随时向教师以及学生请教学习问题，实现了学生的碎片化学习要求。该平台上的每门网络课程都要进行精心制作，不仅要包括该课程的课程标准、授课计划、PPT、教案等基础教学资料，同时还要提供课外知识延伸、在线练习以及在线自测等。
4.3建设基于学习动态数据分析信息化平台
学习动态数据分析信息化平台利用大数据技术、云计算技术等对学生的学习状况进行跟踪分析，利用分析的结果，教师一方面可以实现根据学生的学习差异性，为不同的学生订制不同的学习计划，推送不同的学习内容；另一方面，利用这些学习动态数据也有利于教师及时把握学生的学习情况，反思自己的教学效果，可以及时地改善与纠正自己在教学中存在的问题，使课堂变得更为有效。
4.4配备移动终端设备，实现移动教学
给智慧课堂上每位师生都配备一个移动终端设备，如平板或是笔记本电脑，尤其以平板电脑为主。在平板电脑上安装学习App，这个App是教学资源云平台和学习动态数据分析信息化平台的综合体现。教师可以通过手中平板电脑实现书写并向教室内大屏幕投射，将传统的黑板板书功能融入进来。学生利用平板电脑可以实现与教师之间的及时问题反馈，实现学生与学生之间的协作互动，实现移动学习、碎片化时间学习等。
在移动互联网环境下，利用物联网、移动互联、云计算、移动终端、大数据等新兴技术，从根本上实现教学方式、方法的创新、教学资源的共享和学习环境的变革，使课堂由传统的知识课堂走向智慧课堂。智慧课堂在未来的发展潜力将无可估量。
参考文献：
[1]卞金金，徐福荫.基于智慧课堂的学习模式设计与效果研究[J].中国电化教育，2016（2）：64-68.
智慧教室在教学中的应用篇3
关键词：智慧教室数字化资源课堂教学应用策略
课题：本文系江苏省教育科学研究院现代教育技术研究所2015年度立项课题《基于智慧教室平台数字化教学资源开发与研究-以中职电气专业机械手驱动技术课程为例》（编号2015-R-45904）系列成果之一。
“智慧教室”平台数字化教学资源在课堂教学的应用目的是有效利用教育云平台、大数据优势，发挥优质教学资源的共享性，通过信息化技术手段打造“智慧课堂”，激发学生学习专业技能课程的兴趣，在学习中领悟责任、获取经验，在工作中学习知识与技能，加快学生向劳动者角色转换，提升教师课堂教学信息化能力，促进专业技能课程课堂教学效能。
“智慧教室”是互联网+时代有效利用物联网技术开展现代化教学、推进教育信息化的重要平台，是数字教室、未来教室的一种形式。教育部《教育信息化“十三五”规划》指出：“要通过深化信息技术与教育教学、教育管理的融合，强化教育信息化对教学改革，尤其是课程改革的服务与支撑，强化将教学改革，尤其是课程改革放在信息时代背景下来设计和推进。推动形成基于信息技术的新型教育教学模式。”基于“智慧教室”平台机械手驱动技术课程数字化教学资源就是在此背景下进行开发与应用。
一、机械手驱动技术课程数字化教学资源的特点
“智慧教室”是利用教育云平台、大数据和互动教学软件在无线网络环境下，基于Windows系统、Android系统，充分整合平板电脑移动终端的优势，从而实现高效双向教学互动的信息化系统，具有实时性、互动性、灵活性、均衡性、环保型、智能化等优点。在此平台开发的机械手驱动技术课程数字化教学资源具有如下特点。
1.资源获取便利
教育云平台的数据资源丰富，具有数据量小、传输速度快等优势，能快速上传和下载、方便更新、耗用网络带宽小、实时在线等功能，支持各种终端输入，能根据需要在不同场合、不同地点对数据信息进行访问和利用。
2.内容呈现直观
课堂教学采用平板电脑手持移动终端显示为主，无线投影设备显示为辅，图像、视频、音频、动画等数字资源显示更加直观，更容易引起学生学习兴趣。
3.交互便利多样
平板电脑以触摸屏作为基本人机交互形式，支持手指操作，方便书写文字、缩放画面与绘制图案。同时采用人机交互为主，师生交互、生生交互等为辅，教与学、学与学、教与教互动更为及时。
4.理实一体融合
秉承一体化课程教学理念，将课程知识点与技能点有效结合、相互融合，根据工作任务过程交替呈现，突出职业能力培养本位思想，有利于激发学生主动学习的兴趣和激情，满足学生学习的需要。
5.任务主线突出
有效引入企业现场典型工作任务为载体，通过对工作过程设计以工作任务单、任务准备、任务计划、任务实施、任务小结、拓展学习几个环节建立课程资源，更加注重课程中工作任务的真实性、实用性和针对性。
6.合作学习主体
以学生为中心，构建有效促进学习效果的分组互动、合作探究、角色扮演等学习模式，让学生在合作中学习、合作中探究，培养学生的协作精神和团队意识。
7.工学特征鲜明
营造企业工作现场情景，让学生“在学习中工作，在工作中学习”，在学习中领悟责任、获取经验，在工作中学习知识和技能，加快从学生到劳动者的角色转换。
二、机械手驱动技术课程数字化教学资源课堂教学应用策略
“智慧教室”建设与资源应用的终极目标是构建“智慧课堂”打造高效课堂。“智慧课堂”是将信息技术、网络科技引入课堂教学中，实现互联网+教育，让学生和教师共同发挥主观能动性，集合每个人的智慧于课堂，其具有三个突出特征：生活场、思维场、情感场。“智慧课堂”有高清晰型、深体验型、强交互型等多种模式，“深体验型”模式更适用于职业学校学生专业技能课程的学习，学生在教师引导下，以典型工作任务为载体，学生亲身体验为核心，通过“自主、探究、合作”为特征的学习方式开展个性化的学习。
1.教学方法设计
以能力本位教育理论（CBE）为指导，采用一体化课程教学模式为主要教学方法，以学生为中心，按工作过程顺序和学生“自主、探究、合作”学习要求进行教学设计和安排活动。通过资讯、计划、决策、实施、检查、评价、拓展几个环节开展课堂教学，情景教学、案例教学等方法作为教学方法的补充。
2.学习方法设计
以行动导向理论为指导，突出“智慧课堂”“深度体验型”模式，结合职业学校学生和课程特点，开展专业技能课程的学习，重视教师主导地位，增强学生主动性、责任感，学生在教师引导下，根据工作任务自主收集知识信息、小组探究制定实施计划、讨论落实计划的策略或办法、利用虚拟仿真与实物操作相结合开展合作学习、自我检查存在问题并改进、自评与互评相结合引入质量意识、拓展学习巩固与提升知识技能等。
3.教学活动组织
以学生中心理念为指导，贯穿理论教学和实践教学融通合一理念，采取学生易于接受的形式开展教学内容的学习，教学活动要具有直观性、引导性、实践性、互动性、表现性、成果性、竞争性、测评性、层次性等特点，不拘于范式。同时做好充分准备工作，为学生自主学习提供资源和条件。
4.教学效果比较
与传统教学模式相比，利用“智慧教室”平台数字化教学资源开展教学，明显提高了学生对专业技能课学习的兴趣，提高了专业技能课程教学效率；以教师为主导、学生为主体的教学原则，利于学生自主、探究、合作学习，提高了学生学习能力和协作能力；融理论与实践为一体的教学模式，数字化资源利用的便捷性、高效性等，一方面加快学生理论知识的消化和操作技能的提高，另一方面训练了学生思考问题、解决问题的能力，适应了当前大数据时代对学习的作用，实现了信息技术与传统教学整合、虚拟仿真技术与专业技能课程整合、传统课堂到“智慧课堂”的提升，充分体现了“知识和技能、过程与方法、情感态度与价值观”的整体要求，是一种提升教学质量的有效途径。
三、存在的主要问题与应对措施
1.主要问题
一是企业现场典型应用案例单一，形式不够多样，新技术、新工艺、发展趋势等前瞻性信息引入不够。二是学校数字化校园功能与“智慧课堂”教学需求还有较大的差距，资源共享与外部资源获取实时性不足。三是教师主动应用数字化教学资源的意识、能力不够。四是学生学习缺乏主动性、责任感不足。
2.应对措施
一是加大企业现场典型应用案例的提炼，增加案例视频资源，组织安排进入企业现场进行观摩、交流，学习新技术、新工艺知识。二是加快学校数字化校园建设力度，按国家《职业院校数字校园建设规范》要求结合“智慧课堂”教学需求，拓展功能注重各类资源之间的关联度，杜绝信息孤岛。三是实施教师信息技术应用能力全员培训，提升教师数字化教学资源在教学中的应用能力。四是变革教师教学理念，加强教学改革力度，激发学生的兴趣，不断提升教学质量。五是教师强化教学设计，让学生有自主学习的可能，并为学生提供自主学习的条件。
四、小结
在全球化、知识化、信息化和经济发展呈现新常态的大趋势下，职业学校专业技能课程基于“智慧教室”平台开发数字化教学资源，是互联网+教育和大数据时代赋予职业教育的新要求，有效利用信息技术构建“智慧课堂”打造高效课堂，是创新课堂教学改革的新目标、新举措。
参考文献：
智慧教室在教学中的应用篇4
无独有偶，就在几天后，国内的首个专注教育信息化展会一一中国国际智慧教育展览会新闻会在北京召开。来自全国数十家媒体自愿加入了“中国智慧教育媒体联盟”，并举行了揭牌仪式。据悉，该联盟是中国首个智慧教育圈的媒体联盟，也是首个集合智慧教育产业链上所有行业媒体的联盟。其将搭建媒体间的沟通交流平台、推广智慧教育理念为宗旨，倡议通过教育公益行动，教育文化之旅等系列行为，在交流中探寻智慧教育，共同完善“智慧教育生态圈”。
可见，未来的教育是智慧教育的时代。在物联网、大数据、泛在网络、云计算等先进技术的推动下，教育行业正在发生翻天覆地的变化，这对于整个教育行业来说，是一场教育界的产业革命，将极大地改变我们的生活。
有人曾用如此鲜明的对比来描绘智慧教育：“越来越少的课堂，越来越多的网络；越来越少的教室，越来越多的咖啡厅和厨房；越来越少的讲授，越来越多的交互；越来越少的编制，越来越多的合作：越来越少的办公室，越来越多的实验室……”确实，这些你曾不敢想象的场景，已经随着技术的倒逼，悄悄渗透到了我们周围。
作为智慧城市的一部分重要内容，智慧教育得到了来自政府、教育部门和企业等各方的极大关注。在我国，教育信息化的基础设施建设大部分都是由政府、教育部门主导，而一些一线城市在智慧教育上的先行也已取得了较大突破。如上海联通与中欧商学院推出的、基于iPad平台开发的iCourse课件系统，已经在包括“平安校园”在内的多个智慧教育行业中应用；今年的7月20日，宁波鄞州区教育局推出的智慧教育“空中课堂”正式开课……智慧教育的鲜花朵朵绽放。伴随着各地教育投入的逐步增加，教育信息化的发展更是得到了国家巨大的财力支持。据业界人士预测智慧教育将推动整个产业价值提升，2022年或将超万亿。
智慧教室在教学中的应用篇5
早在2006年，我国学者钟国祥等就提出，智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学生学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的，一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间。它既支持学生学习的自主建构，又提供适时的学习指导。这样的智能学习环境在今天已经成为现实，这就是当前方兴未艾的智慧教室。
作为智慧教室，首先应能感知学习地点和时间，识别学习者的认知特点和个性特征，提供合适的学习资源，装备便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进有效学习的发生。在这一认识的基础上，智慧教室的研究意义主要有以下三点。其一，智慧教室是一种场所、活动空间或工具，是一种智慧学习环境，它能激发学生的学习兴趣，能通过活动引导学生主动建构知识，同时强调对概念的理解。其二，智慧教室能提供丰富的学习资源，由学生自主驱动，允许便捷的互动交流，支持不同学习群体之间有意义的交互。其三，智慧教室能够满足学习者个性化、自适应的学习需求，并自动记录和分析学习过程，进而为学习者提供学习建议和帮助。
智慧学习环境的特征
1.可获取性
智慧学习环境的可获取性可从两个方面来理解。一是指学生随时随地从智慧学习环境中获取相关学习内容的可能性和便利性。在课上或课外、校园内或校园外，相关的学习内容可无缝分发并呈现在学生的智慧课本上，如电子书包、智能学习终端。二是智慧学习环境可获取学生学习过程中的相关数据，如学习进度、学习态度、学习效果等，并以此构建学生的认知模型，为学生的长期学习提供个性化、有针对性的支持服务。这些数据的获取可以为学生、教师、家长和教育行政部门的教育教学决策提供可靠依据。
2.可感知性
教学的主体是参与教与学活动的人，所以智慧学习环境的设计更多体现了对教师和学生体验的关注。这种学习体验一方面是感知物理环境，具体表现在利用传感器对空气、温度、光线、声音、颜色、气味等物理因素进行检测和控制，让师生始终处于最理想的物理环境中。另一方面，桌椅上的智能传感器能够检测学生的姿态是否正确，并给予及时提醒和纠正。
3.可管理性
构建智慧学习环境是一个系统工程。从工程角度，涉及网络设计、空间设计、供电设计等多方面。要做到内容统一管理，硬件设备安全可靠、绿色环保，所以设施应具备节能、可持续发展的特性，同时符合无障碍设计要求。
4.可评价性
目前，学校采用的评价方式大多是终结性评价，其目的是在课程结束时测试学生是否掌握了学习内容。实际上，对学生的学习过程需要持续不断地进行形成性评价。智慧学习环境下，可利用技术手段收集学生在阅读教材和辅导书籍、参与课堂互动和小组协作学习等方面的痕迹，这将有益于科学、准确地评价学生的学习效果。
5.强交互性
智慧学习环境下，能实现师生间和学生间高效的互动。课堂教学的交互过程是学生意义建构的过程（皮亚杰，1925）。智慧学习环境支持虚拟或面对面的课堂教学、合作学习、小组讨论、基于项目的学习等，能够有效促进学生以不同方式建构知识，进行有意义的学习。
智慧教室的系统组成
按功能来划分，智慧教室由内容呈现系统、学习资源系统、教学交互系统和环境感知系统组成。这四个系统共用教室内的信息资源和各种软硬件资源，在完成各自功能的同时，相互联动与协调。
1.内容呈现系统
内容呈现系统是智慧教室的重要部分，也是开展课堂教学的基础。设计良好的内容呈现系统可以提高教学内容的传递效果。内容呈现系统通常由黑板、投影仪、电视、电子白板、移动终端、无线机顶盒、扩音设备等组成（如图1），其基本功能如下：
（1）实现对室内视觉、听觉呈现相关软硬件的管理。
（2）呈现教师的演示文稿、教学软件、操作过程等。
（3）呈现学生的作品、操作过程等。
（4）完成语言扩声和音乐扩声。
内容呈现系统包括相互关联、协同工作的视觉呈现子系统和听觉呈现子系统。
视觉呈现子系统由各种无线终端（信号源）、无线机顶盒（转换传输设备）、投影仪和电视机（显示设备）构成。无线终端通过局域网将画面发送给无线机顶盒（AppleTV、小米盒子等设备），无线机顶盒连接到显示设备，实现显示功能。目前，也有部分设备支持Windows笔记本电脑直接投射到投影仪，但技术还不成熟。
听觉呈现子系统可以实现教学过程中的语言扩声和音乐扩声。语言扩声主要用于教室内拾音、放大和扬声，一般采用以前置扬声器为中心的音响系统。音乐扩声主要用来播放音乐、歌曲等内容，采用双声道、立体声形式，有的采用多声道和环绕立体声形式，多以低阻抗的方式与扬声器配接。
2.学习资源系统
学习资源系统包括学习资源存储、分发系统和教学过程录播系统。学习资源存储、分发系统将开发的资源放置在云端，师生可在上课过程中实时同步课程资源，并保存教学过程中的生成性资源（如图2）。此外，对于课堂教学过程，学习资源系统可实时录制并存储到云端。学习资源系统通常由各种无线终端、课堂教学资源、学习过程记录、云服务平台等构成，可实现以下功能：上传教师开发的教学资源、同步学生终端内的学习资源、录制师生的板书、存储教学过程。
学习资源存储、分发系统的主要功能是由教师将开发的数字化资源上传到云服务平台。
教学过程录播系统是生成性资源录入的主要辅助系统，主要是在现在学校流行的录播系统上增加记录学生学习轨迹与教师教学轨迹的功能（如图3）。
3.教学交互系统
教学交互系统是课堂教学过程中师生、生生交互的支持系统。该系统支持课堂讲授、协作学习以及学生自主探究等多种学习方式，对于实施形成性评价具有重要价值。课堂交互系统通常由各种学习终端、云服务平台组成（如图4），可实现师生、生生的互动；小组讨论和学习；学生个人的探究；学习过程、学习评价的记录。
4.环境感知系统
环境感知系统的使用有利于为学生营造一个健康、舒适的学习环境。该系统通常由温度传感器、气体成分传感器、压力传感器、光纤传感器组成（如图5）。其基本功能如下：感知室内温度，当温度超过预设范围时会给予警报，并启动温控设备；感知室内气体成分，当气体成分超过预设范围时给予警报，并启动新风设备；感知学生坐姿，当学生坐姿出现问题时，给予震动或声音提示；感知室内光线，光线过强或过弱时，开启窗帘或照明设备。
（1）气候监控系统。气候监控系统由三部分组成：室外气象站、室内空气感知系统和空气调节系统。室外气象站可测量风向、风速、温度、湿度等常规气象要素，并将气象信息及时传送到教室内空气感知系统，由其决定是否警报、自动调节窗帘控制进光量或启动空气调节系统。空气调节系统一般由进风、空气过滤、空气热湿处理、空气的输送和分配、冷热源等部分组成。
（2）气味监控系统。气味监控系统能够对教室内的一氧化碳、二氧化氮、苯、氨气、烟雾等有毒气体和物质进行探测，其核心设备是感烟式、感温式、感光式传感器。
（3）照明监控系统。在智慧教室中，照明监控系统有两个任务：一是环境照度控制，即根据日照情况自动调整窗帘和室内灯光的开关；二是照明节能控制，教室内划分为若干区域，安装6～8个光传感器，可以根据不同区域的光线，自助开关该区域的灯光，从而达到节能的目的。也可利用光电、红外传感器检测室内的人员活动情况，一旦人员离开教室，即自动关闭灯光，达到节能的目的。
智慧教室“SMART”概念模型
智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面，可概括为内容呈现（Showing）、环境管理（Manageable）、资源获取（Accessible）、及时互动（Real-timeInteractive）、情境感知（Testing）五个维度，简写为“SMART”。这五个维度正好体现了智慧教室（SmartClassroom）的特征，可称为“SMART”概念模型（如图6）。
在“SMART”概念模型中，“环境管理”（M）和“情境感知”（T）两个维度是智慧教室装备的共性要求。“环境管理”（M）维度要求智慧教室应能够实现对所有设备、系统、资源的监控和管理。“情境感知”（T）维度包括两个方面，一是对室内的空气、温度、光线、声音、颜色、气味等参数的监控，为“环境管理”（M）提供依据；二是利用课堂录播系统记录教学过程，利用手持设备记录交互过程、监测学习结果，从而完成对学习过程的跟踪。
随着探究学习、小组协作学习等多种教学方式的提出，原本以支持知识传授为主的教室环境无法满足当前课堂教学的实际需求，教室在设计上亟待改善。如果分别从内容呈现、资源获取和及时交互三个维度来增强教室的设计，可把教室建成“高清晰”型、“深体验”型和“强交互”型三种典型的智慧教室，其特征如下表所示。
三种类型的智慧教室比较表
1.“高清晰”型智慧教室
“高清晰”型智慧教室主要支持以讲授为主的课堂教学，学生座位布局以“秧苗式”固定座位为主，对听课人数无明确限制。可采用无线投影技术呈现教学内容，支持手势识别的自然交互方式，应根据教室空间大小来配置屏幕尺寸及个数。通常情况下，至少配置两块显示屏幕来呈现教学内容。“双屏配备”可有效加强多页画面的连接，是智慧教室的标准配置。学生可使用手持设备书写笔记或将其画面投射到大屏幕上。支持师生以无线网的方式获取课程计划、教学内容和相关教学资源。在教学过程中，学生可利用移动设备书写笔记并实现在线储存。交互方式则以师生交互为主，其他交互方式为辅。学生也可通过手持设备以电子投票、问题反馈的方式给予反馈。
2.“深体验”型智慧教室
该类智慧教室支持以“个人探究”为主的课堂教学，座位布局相对灵活，“秧苗式”或“圆形”布局均可，理想的班级规模为四十人左右。内容呈现多以学生的计算机终端或手持设备为主，以教室内的无线投影呈现为辅。学生可利用手持设备记录笔记或反馈信息，并可将其画面投射到大屏幕上，要求学生每人配备一台计算机终端或移动手持设备。由于教室中覆盖高速无线网络，支持丰富的资源和教学工具的获取，全面支持各种终端接入，能够保证基于互联网的虚拟实验、仿真教学等在线资源和学习分析工具的便利获取和应用。交互方式以生机交互为主，以师生交互、生生交互为辅，学生可通过计算机或手持设备以电子投票、问题反馈的方式给予反馈。
3.“强交互”型智慧教室
智慧教室在教学中的应用篇6
【摘要】“智慧校园”是构建智慧教育体系和智慧城市的重要组成部分，本文通过分析广州市中小学智慧校园建设的背景与现状，结合广州市中小学“智慧校园”示范工程的建设，依托云计算、虚拟化和物联网等新技术，构建基于“智慧校园”的教育生态体系，在学校综合管理、教学教研管理、学生日常管理等方面进行实验研究，探讨中小学“智慧校园”建设和应用的新模式。
关键词智慧校园；智慧教室；电子书包；智能感知；云计算；物联网
【中图分类号】G424【文献标识码】B
【论文编号】1671-7384（2013）11-0061-04
“智慧地球”理念在2008年提出后，已经成为当前互联网研究最热门的课题。伴随着云计算、虚拟化和物联网等新技术的发展，我国也提出了建设智慧城市、数字社会的发展战略[1]。2010年至2022年，广州市将全面实施“智慧广州”战略，重点打造新设施、新应用、新产业、新技术和新生活等“五个新”的智慧城市工程。而中小学“智慧校园”建设，是构建智慧教育体系和智慧城市的重要环节。所谓“智慧校园”[1]，是指利用云计算、虚拟化和物联网等新技术来改变教师、学生和校园资源相互交互的方式，将学校的教学、科研、管理与校园资源和应用系统进行整合，以提高应用交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智慧化服务和管理的校园模式。中小学“智慧校园”建设的主要内容是建设智能化的校园环境、智慧教室、智慧型教学支持系统，利用电子书包（平板电脑）、校园一卡通智能感知系统、校园智能监控系统和智慧校园管理系统，为学校的智能化教学、教研、教育管理等提供支持，实现班班通、教务通、家校通等功能。探索依托新技术，构建智能化学习、智慧化管理和智慧化服务的教育生态体系应用新模式，为广州智慧教育体系建设奠定基础，从而推动“智慧广州”战略的实施。
中小学“智慧校园”建设的背景和意义
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2022年）》[2][3]指出：“到2022年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的教育信息化体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施……推进数字化校园建设”；《教育信息化十年发展规划（2011-2022年）》[4]指出：“制订中小学校和中等职业学校数字校园建设基本标准。采用政府推动、示范引领、重点支持、分步实施的方式，推动中小学校、幼儿园、中等职业学校实现基础设施、教学资源、软件工具、应用能力等信息化建设与应用水平全面提升。利用网络技术，实现丰富的教学资源和智力资源的共享与传播，使每所学校实现教育教学、教育管理和服务信息化，促进教育公平，提高教育质量和效益”；《广州市教育事业发展第十二个五年规划》[5]提出：“要实施中小学智慧校园建设工程。建立中小学智慧校园建设标准，在全市范围内，启动中小学智慧校园的建设，打造智慧型的校园环境、智慧型的学校管理、智慧型的教师队伍、智慧型的教学环境、智慧型的教学系统、智慧型的教学模式，培养信息时代智慧型的学生。在‘十二五’期间，形成约100所特色智慧校园示范校，为全市、全省乃至全国其他地区和学校提供经验借鉴”。
综上所述，中小学“智慧校园”建设工程，符合国家的教育政策和广州市教育事业发展第十二个五年规划的要求，它是构建智慧型教育体系的重要环节，是社会发展和教育现代化的内在要求，能够实现教学模式和学校管理模式的变革、实现基础教育公共服务平台的整体跃升，对推进智慧教育体系建设和“智慧广州”建设具有重要的战略意义。
广州市中小学“智慧校园”建设的背景与现状分析
广州市共有十个区、两个县级市，教育总量大，学校层次多，目前，各级各类学校3000多所，在校学生总人数200多万，在职教职工总人数15多万。
经过“十五”、“十一五”建设，广州教育信息化已经从基础建设与基本应用阶段、整体推进与整合应用阶段向大网络、大平台、大服务阶段迈进，实现了转型发展，取得了巨大成就，高标准、高质量、高效率地实施了“农村中小学接入市教育科研网工程”，架起了通往全市基础教育各个角落的信息桥梁，使广州市教育科研网从城区和部分农村学校延伸到所有边远农村学校，光纤总长度已超过30,000公里，成为国内规模最大的基础教育光纤城域网。目前正在打造生态型的教育信息化公共服务体系——广州“数字教育城”教育云平台[6]，形成了共建共享的优质教育信息资源体系。通过引入国家资源、共享省级资源、共建合作资源、采购通用资源、开发本地特色资源等多种途径，形成了内容丰富、形式多样的教育信息资源库群，目前市级教育信息资源库总量达100TB，市级应用系统达50多个，并打造了“同步教学资源包”、“精品课例库”、“教育考试考生身份验证管理系统”、“网络教研系统”、“网络远程教育系统”、“名师辅导网”、“天河部落”、“教育资源搜索引擎”等一大批彰显本地特色的教育信息化应用项目。良好的教育信息化应用环境，为中小学“智慧校园”建设提供了可靠保障。但在教育信息化建设和应用中也存在一些问题：稳定、规范、多元的教育信息化投入机制尚未形成；城乡、区域、学校、学段之间水平差异仍然较大；信息技术与教学实践鸿沟仍存在；缺乏有效支持学科教学革命性的资源和工具软件；大规模创新应用实践研究的措施和机制尚未形成；教育信息化专业技术人才不足、队伍稳定性不够等。
中小学“智慧校园”建设模式探索
中小学“智慧校园”建设，按照“实验先行、改革探索、以点带面”的原则，2013年5月启动了广州市“中小学智慧校园”示范工程项目建设，在全市选择6所教育信息化基础与环境好、学校高度重视信息化工作、教师信息素养较高的学校作为“中小学智慧校园”示范工程样板校，在开展试点工作的基础上积累经验，在“十二五”期间，形成约100所特色智慧校园示范校。按照“统筹规划、顶层设计，高度共享、协同创新，分步推进、分类指导”的思路，建设统一信息门户、统一身份认证、共享数据中心、学校业务应用等“智慧校园”信息管理平台，把云计算[6]、虚拟化[7]和物联网[8]等新技术引入“智慧校园”建设中，建立一个统一的、开放的、先进的、安全的、人性化的智能化校园系统，实现“网上办公、网上教学、网上管理、网上服务”，对整个教学、科研、服务等各个环节提供高效的信息化、智能化和人性化管理，为全校师生员工提供快捷、共享、全面的信息服务，为学校的智能化教学、教研、教育管理等提供技术支持，从而实现班班通、教务通、家校通等功能。
1．“智慧校园”智能化的环境建设
一是“智慧校园”网络基础环境建设，在学校现有硬件设备和应用软件的基础上进行整合、完善和升级，配置网关设备、网络交换机、无线路由AP转发器、服务器、数据存储等硬件设备，实现校园信息服务无线和有线的无缝结合、无线网络全覆盖、信息互通和数据共享；二是智慧教室硬件和软件环境建设，每间智慧教室配备70寸的智能交互LED平板电视电脑一体机、电子书包[9]、智能网络中央控制系统平台、智能全自动高清录播系统等硬件系统，配置一套支持师生互动教学与反馈、学生自主探究学习、协作学习和移动学习的智慧型教学支持系统；三是配备基于物联网的软硬件设备，建设校园一卡通智能感知系统、校园安防监控系统和校园智能管理系统等以物联网为基础的“智慧校园”系统管理平台，能提供及时、准确、高效的校园信息化服务；四是依托云计算和虚拟化等信息技术打造广州市“数字教育城”教育云平台，作为智慧校园建设的网络和资源环境的支撑，为学校实现“教学教研数字化”、“教学管理数字化”、“学生学习数字化”、“校园综合管理数字化”和“与社会沟通智能化”提供智能化服务。
2．制定“智慧校园”建设标准
根据“智慧广州”建设的总体要求，启动智慧型教育体系的研究，并以中小学“智慧校园”的建设为切入点，组织首批6所样板学校开展实验研究，探索依托新技术，构建素质教育生态体系的新模式，在校园环境、学校管理、教师队伍、教学系统、教学模式、教育科研等方面有效利用新技术，促进教育创新，根据实验结果研究制定出《中小学“智慧校园”建设标准》。为向全市、全省乃至全国全面推进中小学“智慧校园”建设提供参考依据，发挥其引领和示范作用。
中小学“智慧校园”应用模式探索
1．在学校综合管理中的应用模式探索
在完善和构建基于物联网的智能化校园环境、智慧教室、校园一卡通智能感知系统、校园智能监控系统等硬件环境的基础上，把学校综合管理、教育预测辅助决策、教与学的综合评价、资源管理、财务与装备管理、家校互联、数字图书馆等多个独立的系统平台，利用统一的基础数据库通过数据流完成相互关联的数据调用，融合成一个基于云计算、虚拟化和物联网等新技术支撑的“智慧校园”综合管理系统平台。在教职工管理（包括教师人事信息、教师业务信息、教师专业发展记录）、学生管理（学籍管理、成绩管理、试卷分析、作业管理、素质评价）、办公事务管理、教务管理（包括考务管理、日常处理、排课系统、选课系统）、在线考试、备课管理、资源管理、科研管理、教师研修、体卫管理、招生管理、德育管理、校产管理、图书管理、档案管理、财务管理等方面进行统一管理。当学生、家长、教师一走进校园，“智慧校园”综合管理系统就能感知到他的存在，可以无处不在地为他们提供帮助：给学生主动推送适合他能力、兴趣、进度的学习任务；根据每个学生的学习情况和教学进度，为教师主动推送教案、课件，报告学生的学习进展情况；为家长定制他所需要的教育信息；为学校管理者提供教育教学动态分析、预警、辅助决策服务等[10]，从而实现智慧化的管理、智慧化的生活和智慧化的服务。
2．在教学教研中的应用模式探索
构建新型的智慧教育生态体系新模式，大力开展面向学生、基于网络环境的教育模式研究和教学改革实验，积极倡导利用网络资源进行教学改革和教育科研，总结推广基于网络的教学模式，推进基于网络的学生学业评价方式改革，通过优化数字化的学习环境，帮助学生改变现有的学习方式，让他们学会学习、学会发展、学会创造；构建智慧教育的支持环境，充分应用智慧型的教学支持环境和数字化教学工具开展教学实践和教研活动，探索和总结信息化教学、自主探究学习、数字化探究实验、“一对一”数字化学习、小组合作项目学习等新型学习模式的方法和规律；开展“智慧校园”建设等方面理论的学习和新技术应用培训，组织教师学习、交流和教学实践探索，培养一批高素质的智慧型教师队伍，组织专家和实验校老师开展调研，开展“智慧校园”相关实验课题的研究。
利用智慧教室环境，通过有线和无线网络共享教育云平台的海量教学资源，教师通过智能交互LED平板电视电脑一体机进行授课，学生在课堂上通过电子书包进行阅读教材、在线学习，与教师进行在线互动交流，在教师端给学生发送练习题，学生答题后进行在线反馈。系统把学生的学习状况、作业的答题记录、考试成绩等进行自动统计上传，并进行智能跟踪及评价。同时师生通过智能交互平台整合和共享应用广州市“数字教育城”教育云平台的资源以及区、校的教学资源。利用全自动智能高清录播系统，在教师现场授课的同时把教师教学和学生学习的全过程自动录制生成教学实况录像保存起来，同时以流媒体的方式在网络中实现远程直播，供异地师生课后点播观摩和远程在线实时收看。
在前期开展广州城乡校际之间的“同课异构”异地教学交流研讨活动、广佛肇同城区域间网络教研活动、穗港两地的“一课两讲”活动和全球华人网络学习探究活动的基础上，利用“智慧校园”环境进一步深化网络教学教研的创新实验研究，利用先进的智慧教室实验平台使城乡校际之间、广佛肇同城区域和穗港澳台地区的网络教学教研互动交流活动常态化，使不同地域的师生共同聚集在一个课堂上，利用网络环境使教学教研无距离障碍，同区域和异地间共享教学教研资源，取长补短，开展一系列有针对性、有特色的教研活动，有力地促进教育信息技术在区域范围内的广泛、有效和创新应用。积累基于“智慧校园”环境进行教学教研和应用实验的研究成果，从而实现教育理念、教学环境、教学方法和学习方式的创新，打造实现智慧化教学和智慧化教研的新模式。
3．在学生管理中的应用模式探索
利用基于物联网的校园一卡通智能感知系统和校园安防监控系统，通过融合物联网与3G技术的学生智慧卡和“智慧校园”综合管理平台，在学生的考勤管理、收费管理、消费管理、宿舍管理、家校互动、场室管理、图书管理、考试监控和安全管理等方面实现智能化管理。智慧卡能够集上网身份认证卡、门禁卡、饭卡、借书证、钱包等用途于一身，学生凭智慧卡就可以进电脑室上网、进校出校考勤、食堂就餐、图书馆借书、校内消费结算，以及宿舍、实验室的身份识别等。通过校园安防监控系统，可以在学校各类考试、校园安全方面进行实时监控，管理者点击鼠标，就可通过“智慧校园”综合管理平台把重要信息及时发送到学生、教师和家长的手机上，让家长和教师及时了解学生在校的生活和学习情况，增进学生之间、师生之间和家校之间的交流。从而实现师生通、班班通和家校通等智能化管理功能。
结语
依托“智慧校园”建构创新型、智能型的智慧教育体系，是社会发展和教育现代化发展的内在要求。而学校是教育信息化的主阵地，建设“智慧校园”，以教育信息化带动教育现代化，有效破解制约教育发展的难题，在校园环境、学校管理、教师队伍、教学系统、教学模式、教育科研等方面促进教育创新，开展教改实验，提高教育教学质量，促进教育均衡发展。
注：本文为广州市财政投资教育信息化项目（2013—2014年）《广州市“中小学智慧校园”示范工程》（项目编号：GZIT2012-NPF3-010）研究成果。
参考文献
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