智慧教室数字化教学建设解决方案

1、智慧教室简介

智慧教室是数字教室和未来教室的一种形式，是一种新型的教育形式和现代化教学手段。智慧教室是一个充分利用智能设备（平板电脑）和网络化的解决方案，涵盖课前课中课后多个环节，提供便捷的课件阅读及课堂互动手段，保留学生学习的过程数据，智能分析学生作业并把握其知识掌握情况。通过教学资源数字化、教学效果分析智能化、教育参与者社区化，实现跨越式教育创新。它是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。同时，教师教育观念的更新、学生学习方式的转变和学校教学管理制度的重建，也将是智慧课堂改革在实施过程中的标志性体现。

2、智慧教室背景

在学校，课堂教学环节是学生接受系统教育最重要的一环。做好教学互动环节，是掌握好教学环节质量、提高教学水平的关键。现行的教学过程中，传统的签到环节、疑问确认环节、提问互动环节、课堂小测试环节存在诸多问题。签到过程中，使用纸张签到，效率低且存在代签现象，结果不便于统计；提问互动环节和课堂小测试的环节中，教师给出简单选择后，学生举手或者口头回答，不能获得准确的统计数据，教师只能根据大体情况来判断是否进行教学，没有准确的数据，更不能考虑后期的数据挖掘和数据统计工作。传统的教学方式已经不适应现代化教学的需要，基于物联网技术或无线网络的新型现代化智慧教室系统正在逐步的推广运用。智慧教室作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，给教育行业带来了新的机遇。

3、智慧教室建设目标

智慧教室教学实现了教学资源云平台、教室后端管理、课堂互动、在线云课堂四大功能，完美解决了教学资源不够丰富、教师备授课不能常态化、师生以及学生之间不能有效互动等关键问题，为老师和学生提供了一种高效的“教”与“学”模式。系统为实现“学生的智慧发展”、“师生的情智交流”、“转变教师的角色与教学行为”等提供了全面支撑。智慧教室的建设，是新课程改革理念以及建构主义理论与现实环境相结合的产物，是项目规划的重点。根据整体规划，主要完成以下目标。

1）、将传统教室改造成支持物联网覆盖的智慧教室。

2）、建设智慧教学平台，打造以“资源”、“备授课”、“互动”三位一体的教学策略，为学生的智慧发展提供良好的环境。

3）、全面提升学校的软硬件的信息化环境。

4）、为教育均衡化发展提供决策支持数据。

5）、开放的优质教育资源为学生家长提供服务。

6）、为学校发展积累丰富的教育教学资源，形成学校优质资源和特色资源。

7）、促进教育局教学信息化建设的进程，统一优质教学资源的标准，提升教育信息化水平，从而推进义务教育均衡发展，提高教育质量。

8）、利用各种教学课件，激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习能力。

9）、开放优质教育资源为学生提供服务。

4、智慧教室建构理论

智慧教室建构理论模型如图1所示。

图1 理论模型

建构理念的核心是以学生为中心，强调学生对知识的主动探索和发现，以及对所学知识意义的主动建构，教师是学生意义建构的帮助者、促进者，教学过程是建构和理解的过程，教学目的是培养学生的探究和创造性思维能力。建构主义主要包括：知识观、学习观、学生观、师生定位、学习坏境、师生评价6个部分。

4.1、知识观

1）、知识是主动建构，并不是被动接受。

2）、知识只是个人经验的合理化。

3）、学生对知识的接收，只能由他自己来建构完成，以他们自己的经验为背景，来分析知识的合理性。在学习过程中，学生不仅理解新知识，而且对新知识进行分析、检验和批判。

4.2 、学习观

1）、学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。

2）、学习不是被动接收信息刺激，而是主动地建构意义；是根据自己的经验背景，对外部信息进行主动地选择、加工和处理，从而获得自己的意义。

3）、学习意义的获得，是每个学习者以自己原有的知识经验为基础，对新信息重新认识和编码，建构自己的理解。在这一过程中，学习者原有的知识经验因为新知识经验的进入而发生调整和改变。

4）、同化和顺应，是学习者认知结构发生变化的两种途径或方式。

4.3、学生观

1）、建构主义强调，学习者并不是空着脑袋进入学习情境中的。

2）、教学不能无视学习者的已有知识经验，简单强硬地从外部对学习者实施知识的“填灌”，而应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识经验。

3）、教师与学生，学生与学生之间需要共同针对某些问题进行探索，并在探索的过程中相互交流和质疑，了解彼此的想法。

4.4、师生角色定位

1）、教师是学生建构知识的忠实支持者。

2）、教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者，应当激发学生的学习兴趣，引发和保持学生的学习动机。

3）、学生是教学活动的积极参与者和知识的积极建构者。

4.5、学习环境

学习环境包括情境、协作、会话和意义建构4个部分。

1）、情境：学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构。在教学设计中，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环节或方面。

2）、协作：应该贯穿于整个学习活动过程中。教师与学生，学生与学生之间的协作，对学习资料的收集与分析、假设的提出与验证、学习进程的自我反馈和学习结果的评价以及意义的最终建构都有十分重要的作用。

3）、交流：是协作过程中最基本的方式或环节。比如，学习小组成员之间必须通过交流来商讨如何完成规定的学习任务达到意义建构的目标，怎样更多获得教师或他人的指导和帮助等。

4）、意义建构：是教学过程的最终目标。其建构的意义是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习的内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解。

4.6 、教育评价观

要发展每一个学习者的经验，创造每一个学习者的学习，就得洞察“学习者的学习轨迹”，借以判断哪些是有意义的或有价值的经验。然而传统的教育评价往往把学习者简单地“等级化”、“分数化”，这种狭隘评价方式同建构主义的学习观是格格不入的，我们需要寻求新的评价方式。

5 系统构成

智慧教室系统由教学资源云平台、教室后端管理平台、教室互动平台、微课大师工具、在线云课堂系统等共同构成，其构成如图2所示。

图2 智慧教室系统构成

5.1、系统管理

5.1.1、教学资源云平台

教学资源云平台是基于云计算技术开发设计，并将课程内容与教学服务集成于一体的个性化网络教学综合服务平台，是教师实施课程教学活动的网络支撑平台，也是实施课程教学方式、学习方式创新转变的实践平台。

平台遵循“教师主导、学生主体”的设计理念，实践“自主、合作、探究”的新课程教学理念，发挥信息技术在教学资源整合和网络教学互动方面的优势；通过“虚拟课堂整合现实课堂”的“双课堂”模式，全面优化课前、课中、课后的教学活动，促进区域教学的均衡发展，实现创新人才的培养。

中心系统包括“网络教学服务系统”、“教学资源”、“学习资源”，并提供整合本地资源的资源管理系统。

5.1.2、智慧教室后端管理平台

智慧教室后端管理平台是基于B/S结构的云平台，在个人电脑上不需要安装任何软件，它实现了资源管理、数据记录统计、用户管理、模型分析、教学应用等功能。

5.1.3、智慧教室互动平台

智慧教室互动平台以互动为核心，智能地实现老师和学生、学生和学生之间的有效互动，真正做到“以学生为中心”的教学。

5.1.4、微课大师工具

微课大师采用先进压缩算法，录制多媒体电子教材和作业辅导习题，生成适合移动互联网点播的微课程。

5.1.5、在线云课堂

在线云课堂以视频“云”为核心，包含现场录课、异地同上一节课、网路互动课堂、校长评估、在家加入课堂、老师在线评课、课程资源点播等方面，有效满足了学校各类需求，尤其实现了优质教学资源的共享。

5.2、教学模型

5.2.1、教学模型简介

如图3所示，“课前预习，课中带着问题学，课后作业高质量完成，及时复习巩固，自我诊断及时解决”是教育界公认的行之有效的教学模型。

图3 教学模式

5.2.2、智慧教学过程

智慧教学过程的过程如图4所示，包括以下过程内容。

图4 智慧教学过程示意图

1）、教师备课，推送学生预习内容，同时推送预习检测的内容。

2）、学生预习，并通过预习完成教师推送的预习题目内容，同时记录在学习过程中的问题。

3）、教师授课，通过学生预习情况授课15min，讲解新课；亦可先测试，后授新课。学生上课，学生重点听取在预习过程中理解不透的知识，同时积极参与课堂教学，并将自己的问题及时反馈给教师，让教师辅助自己学习。教师通过课堂提问、课堂练习、学生提问等各种互动手段授课30min，解决学生在预习、听新课及拓展等过程中遇到的问题。

4）、教师课后布置作业给学生，同时将作业每道题目的讲解过程给学生。

5）、学生完成作业，提交给教师。客观题直接出结果，主观题等待教师批阅，同时可以将作业错题加入错题集，并查看教师的讲解过程。

6）、教师完成学生作业批改，同时批改结果自动给学生。

7）、学生查看自己作业的结果，同时开始下节课的预习。

8）、教师根据收集到的4类数据（课前预习、课堂互动、课堂及单元测试、课后作业），分析中下水平学生的成绩、学习的方法、学习的习惯，帮助这部分学生养成良好的学习习惯，掌握高效的学习方法。

9）、学生可以根据自身情况掌握良好学习方法，改变学习过程中的一些陋习，更好地提高自己的各项成绩。

6、结束语

通过智慧教室的教室环境和教学模式，不仅可以实现课堂多媒体互动、远程网真教学，还能够无缝导入教育云平台的优质教学资源，让课堂教学变得更简单、生动、高效，并实现全球范围内的教学互动、资源共享，为信息化、国际化、个性化教育提供强有力的支撑。智慧教室的数字化教学建设是当今智慧学习时代的必然选择。