智慧教室面临的问题与未来
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智慧教室面临的问题与未来

“智慧教室”真正的作用是让学生更好得去学习,让老师更轻松的去授课,这才是教育信息化、教育改革的目的所在。 


随着现代化的发展,“技术”已经成为教育信息化发展必不可少的支撑。在信息化设备普及率日益升高的同时,如何借助信息技术改变学校传统的教育理念和教学模式,提升教师信息化素养?成了每一个信息化教育设备厂商都在思考的问题。 

在“面向现代化、面向世界、面向未来”方针的指引下,全国各地方及相关部门正在积极开展信息技术与教育教学深度融合的探索,“智慧教室”也由此应运而生。

智慧教室面临的问题与未来

什么是“智慧教室”?

智慧教室是数字教室和未来教室的一种形式,“一种新型的教育形式和现代化教学手段,基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统”,是推进未来学校建设的有效组成部分。

智慧教室作为一种典型的智慧学习环境,是在物联网、云计算、大数据等新兴信息技术推动下而诞生的,是学校信息化发展到一定阶段的内在诉求。

智慧教室的SMART概念模型:

 1、内容呈现(Showing)

“内容呈现”主要表征智慧教室的教学信息呈现能力,不仅要求呈现的内容清晰可见,而且呈现的方式要符合学习者的认知特点,有助于增强学习者对学习材料的理解和加工。“内容呈现”包括视觉和听觉两个方面。

2、环境管理(Manageable)

“环境管理”主要表征智慧教室布局的多样性和管理的便捷性。智慧教室的所有设备、系统、资源都应具备可管理性,包括教室布局管理,设备管理、物理环境管理、电气安全管理、网络管理五个方面。

3、资源获取(Accessible)

“资源获取”主要表征资源获取的能力和设备接入的便利程度,涉及资源选择、内容分发和访问速度三个方面。

4、及时交互(Real-time interactive)

“及时交互”主要表征智慧教室支持教学互动及人机互动的能

力,涉及便利操作、流畅互动和互动跟踪三个方面。

5、情境感知(Testing)

“情境感知”主要表征智慧教室对物理环境和学习行为的感知能力。

三种智慧教室的比较:

智慧教室面临的问题与未来

(注:以S A R三个维度增强教师的设计,把智慧教室划分为这三种类型)

智慧教室的功能:

1、实现教学过程中的自动考勤

运用物联网的先进技术,学生进入教室后通过只能身份识别(脸部识别)技术,将学生的到课、迟到、早退等信息完整的记录下来以实现自动考勤。

2、对学生考试实施远程监控

通过智慧教室的各种摄像、传感设备及时的发现问题,并保存证据,作为处理依据材料。

3、为教务管理和教学督导部门的管理带来便利

通过智慧教室的各种摄像、传感设备记录教师的出勤情况,通过远程监控,实现远距离听课,评课等活动。

4、自动管理物理环境

智慧教室可实现自动控制灯光、空调、通风换气等。例如,空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成。通过温湿度传感器监测室内温度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内温湿度高于最高门限值时自动开启空调。当室内温湿度低于最底门限值时自动关闭空调,实现室内温湿度的自动控制。

智慧教室面临的问题与未来

智慧教室主要包括以下九个系统:

1、教学系统

教学系统由内置电子白板功能的触控投影机一体机、功放、音箱、无线麦克、拾音器、问答器和配套控制软件构成。

使用内置电子白板功能的触控投影机代替传统的黑板教学,实现无尘教学,保护师生的健康,可在投影画面上可以操作电脑,在每个桌位上配置问答器,实现师生交互式课堂教学。

2、LED显示系统

广角LED显示系统由LED面板拼接而成,安装在教室黑板顶部,用于显示正在上课的课程名称、专业班级、任课教师、到课率、和教室内各传感器采集的环境数据(室内温湿度、光照度、二氧化碳浓度等)。

3、人员考勤系统

人员考勤系统由RFID考勤机、考勤卡和配套控制软件构成。

在教室前后门各安装一个RFID考勤机,采用RFID标签(校园一卡通)对学生进行考勤统计,对进入教室的人员进行身份识别,对合法用户进行考勤统计,对非法用户进行告警。

同时可通过WiFi无线覆盖,在远程对考勤情况的监控,统计以及存档打印等。

4、资产管理系统

资产管理系统由特高频RFID读卡器、纸质标签、抗金属标签和配套控制软件构成。

在教室前后门各安装一个特高频读卡器,对教室内的实验仪器、设备等资产(贴有RFID标签,标签上存储有设备的详细信息)进行出入教室的监控与管理,对未授权用户把教室内资产带出教室进行告警,方便设备管理人员对教室设备的统一管理。

5、灯光控制系统

灯光控制系统由灯光控制器、光照传感器、人体传感器、窗帘控制系统和配套控制软件构成。

首先通过人体传感器来判断教室内对应位置是否有人,此位置无人,则灯光控制系统及窗帘控制系统处于关闭状态;反之,处于工作状态。

6、空调控制系统

空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成。

通过温湿度传感器监测室内温度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内温湿度高于最高门限值时自动开启空调。

当室内温湿度低于最底门限值时自动关闭空调,实现室内温湿度的自动控制。

7、门窗监视系统

门窗监视系统由窗户门磁模块及配套软件组成。

窗户门磁模块用于检测门和窗户的开关状态,并将状态信息及时上传至服务器。同时设置敏感时段,实施对窗户的自动监视和报警。

8、通风换气系统

通风换气系统由抽风机、CO2传感器和配套监控软件构成。

通过CO2传感器监测室内的CO2浓度,通过分析数据,根据软件预设值,当室内CO2浓度高于软件门限值时自动开启抽风机来进行换气,通过补充室外空气来降低室内CO2的浓度。

9、视频监控系统

视频监控系统由WiFi无线摄像头和配套监控软件构成。

视频监控可为安防系统、资产出入库、人员出入情况提供查询依据。

在教室前后门口各安装一个WiFi无线摄像头监控人员出入和资产的出入库情况,在教室内安装一个WiFi无线摄像头监控教室内部实时情况,所采集的影像经由远端射频单元传送至终端管理电脑,提供实时的监控数据。

国内智慧教室的“智慧”难题

经过这几年教育信息化的发展,当年的"电子书包"之称谓不再时髦了,用的人越来越少了。而目前正流行着"智慧教室",尤其是在人工智能大热的时代下。华南师范大学教育技术信息学院副院长焦建利教授表示,不管叫什么“名称”,在“智慧教室”项目发展中都一直普遍存在着这几大问题。

智慧教室面临的问题与未来

部署:缺乏系统思考

 "智慧教室"和教育教学的改革大部分都一样,可以说都是在常规教学的基础上打补丁。

提到"弹性离校"要改革,"弹性离校"这块补丁就贴上去了;高考改革要搞"走班排课",学校的身上又多了一块"走班排课"的补丁。如此这般,补丁越来越多,学校负重前行。

把平板电脑交给老师和学生,是万里长征之第一步,是学校变革诸多因素中的一个。缺乏系统思考,是当前学校"智慧教室"项目的第一个难题。

设计:缺乏科学规划

 许多学校和地区的类似教育改革项目,都可以说是仓促上马的项目,盲目冒进是最常见的现象。

试点步伐太大,整个项目属于"急就章",来不及设计和规划,更不要说是系统的设计和科学的规划了。

这些缺乏科学规划的仓促上马的项目,极有可能变成另外一个"僵尸"项目。

管控:实际应用上的两难抉择

无论是研发"智慧教育"解决方案的企业,还是开展"智慧教育"项目的学校,共同的热门话题都是"管控"。

因为担心学生玩游戏,上课不听教师讲,担心不良信息对孩子的健康造成不良影响等等。于是,安装管控软件,禁止学生未经许可下载APP。

这是国内绝大多数"智慧教室"项目的最常见的做法。导致所谓的"智慧教室",间接变成30年前的"电脑教室"和"计算机教室"的翻版了。

智慧教室面临的问题与未来

系统:在教学业务流程再造上先天不足 

几乎所有的"智慧教育"解决方案,都试图帮助学校,利用移动终端,让教师的教和学生的学的生产力得以提升。用一句话来说,这些智慧教育(教室)解决方案,实际上是对传统的教学业务流程的一种再设计和再创造。

那么,最常见的问题是,一方面,绝大多数教育信息化相关企业缺乏对良好的教育基因,另一方面,市场竞争没有办法让企业对教学业务进行"精雕细琢",结果使得绝大多数的解决方案在富技术环境下的教学业务流程再造存在问题。

教师:无所适从的教师

很多时候,智慧教育项目的上马,并非教师的意愿,教师接受了专家的培训,企业的驻场人员时不时地出现在教师身边和课堂里进行讲解。可是,绝大多数的项目学校的教师无所适从。

由于缺乏系统思考和科学的规划与设计,项目上马仓促,系统本身存在先天的局限性,培训主要聚焦在系统的使用,而教师的信息素养和信息化教学能力没有从根本上得到提升。

学生:学习支持服务不到位

慕课提供的只是一种可能性而已,而平板电脑提也是同样的,技术从来都没有提供过必然性。

在慕课教学实践中,在翻转课堂教学探索中,和在今天所说的"智慧教室"项目中一样,对学生的学习支持服务是至关重要的。学生的学习支持服务不到位是普遍存在的一个"智慧"难题。

基于平板电脑和APP的教学法创新乏力

 所有的智慧教育(教室)项目的一个基本初衷就是,要解决当前中小学课程与教学改革进程中,富媒体(技术)环境下,以学习者为中心的个性化学习的现实需求。

在国内许许多多的教室里,人们实际看到的是,教室里多了终端,包括教学法在内的一切都没有改变,"智慧教室"依旧是"以教师为中心"的,教学活动依旧是"Telling"和"Being told",这种教学法上的"不智慧"可能原因是很多方面的。

国外的“智慧教室”不大一样!日本智慧教室:注重学习社交

日本一直以来注重在教育方面的投入与研究,在日本的公立中学中,不少学校仍然采用非常传统的教室布局设置。但是在传统教室布局设置之外,还有这三个有关智慧学习的细节。

1、在教室中并没有如同国内教育中风行的平板、电子书包,学生的学习记录,仍然采用的是传统的手写。

但下课后学生通过教室一角教师办公区的移动设备,将课堂笔记进行数字化扫描,其后学生的笔记就会自动被整合到学生的智能笔记本内,这样的智慧笔记不仅可以鼓励学生在课堂上更积极地做记录,同时也让教师对学生的课堂学习情况有更充分的了解。

2、在教室中并没有国内非常普遍的短距投影仪,相反不少日本中小学仍采用桌面投影仪,甚至是“古老”的手动幻灯片。

但在教室当中,我们能够看到的是不少供自由书写的涂鸦板、彩色书写笔、便利贴和透明胶带。

3、在日本同样也有分层走班这样的一种教学的形式存在。

相较于在国内老师曾经见到有不少的地方采用智能班牌来对教室的属性、对教师学生的签到情况进行归纳整理的先进设备,在日本的学校里,这样的智能班牌却是非常罕见的。

但他们采用二维码与彩色KT板的方式对教室属性进行走班分层管理的方法却同样高效有用。

法兰西智慧教室:注重观察

在小学的教室设计当中,对于色彩和空间设计的理念上当下北上广的基础教育学校建设绝对是胜过法国人的。但在教室的一个智慧化、信息化的融入方面,法国人却有不少值得我们思考的地方。

1、国内不少地区的中小学采购了互动智慧白板进行教学,但是互动的热闹背后学生究竟能够学习到多少呢?

而在法国的中小学当中,运用的是另外一种互动模式,课堂黑板、白板、铅画纸是主角,即便是私立高中的教室里甚至不少连投影仪都没有,更不用说互动白板了。

2、法国的教室就是一个现代化的教室,因为在这里,能够看到的是一种基于物联网思维的教学模式的改变——借助物联网技术,老师成为学生学习行为的引导者和观察记录者。

“智慧教室”的三点思考

一,教室设计布局是否适应了学生学习的需求?是否适应了教师对学生学习行为观察研究的需求?

对学生来说,学生的学习行为要发生,教室是不是提供他自由书写、自由表达,同时又能够快速的获取支撑背景、学科知识的支持;

对老师来说,教室是否提供了对学习行为实时性、有效性的信息采集,是否提供了足够学习行为与网络社交的结合空间;

对教育主管部门而言,教室的设计是否便于获取到有效的教育信息。

二,教室的智能化设计标准虽然各不相同,但对于有效学习信息的判断、采集却应该有一些共识。

三,互联网时代的教室已经不仅仅是一个学习行为的发生地,它也应当是学生学习社交的场所。

那么教学主管部门有没有意识到,这样的一个社交场所的社交属性是否得到了尊重?学生在这样的一个学习社交当中和日常社交又有怎样的不同?这样的研究在当下的教育当中是否关注到了呢?

智慧教室面临的问题与未来

“智慧教室”的现状及未来发展方向

目前我国参与研究智慧教室的高校较少,主要面向中小学,原因在于:

第一,目前我国每个班级的中小学生人数相对较多,对于新环境的渴求尤其浓烈;

第二,目前我国中小学还是以成绩为导向,而信息技术能充分利用名校和名师的教学资源提高学生的学习成绩,这也推动了智慧教室在中小学的应用;

第三,中小学知识相对简单,便于软件研发人员进行开发,产品也容易推广和应用。

因此,我国智慧教室更多地是针对中小学,而缺乏对本科生、研究生群体的关注。

不过,随着国家越来越重视国家越来越重视,智慧教室目前的发展呈现出总体欣欣向荣、个别特色发展的局面。预计到2020年,智慧教室会上升到另一个档次。

当然,要实现这个目标还需要付出不少的努力。从我国的国情出发,未来主要要从以下几个方面做出改变

第一,将智慧教室从以“教”为中心转移到以“创新能力培养”为中心、将智慧教室设计和应用的对象从中小学生转移到大学生(含本科生和研究生)。

因为大学生相对于中小学生来说,在各个方面都有全面的提升,他们更迫切地希望能在教师的帮助下采取自主探索或小组合作的方式学习新知识,这就为智慧教室教学模式的多样化实验提供了保障。

第二,智慧教室的研究还需与具体的学科相结合,并依据学科的特点、性质及未来发展方向,以创新人才培养为核心,探讨不同学科背景下创新人才培养的教学模式,从人才培养、评价机制、教学方式上重新建构教学环境,在设计、收集、分析三个过程中紧紧围绕创新能力数据的建设,以推动智慧教室的发展。

第三,围绕学生的核心素养制定评价标准,在信息素养、创新创造能力、批判性思维、解决问题的能力、沟通交流合作的能力、团队合作能力等方面重新构建。

结语

合适才是真理,并不是越贵的教学硬件的投入,就一定能够打造出越好的智慧教学场所,“智慧教室”真正的作用是让学生更好得去学习,让老师更轻松的去授课,这才是教育信息化、教育改革的目的所在!

简介:
“智慧教室”真正的作用是让学生更好得去学习,让老师更轻松的去授课,这才是教育...
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