高校智慧教学环境设计与建设研究
张明熙 于纯良 吴惠颖 丛方杰
摘要：本文首先对高校智慧教学环境的整体架构进行设计，将其分成教学基础支撑层、教学硬件设施层、教学软件资源层、教学活动应用层、决策支持分析层五个层次;其次，将高校智慧教学环境划分为虚拟教学环境和物理教学环境;并在此基础上，以烟台大学智慧教学环境的建设为例介绍了智慧教学环境的相关建设内容。
关键词：高校;智慧;架构设计;虚拟教学环境;物理教学环境
中图分类号：G434 ?文献标识码：A ?论文编号：1674-2117（2020）20-0000-03
引言
教学信息化是高校信息化建设工作的落脚点，也是学校信息化建设的核心任务。[1]2019年印发的《中国教育现代化2035》的十大战略任务中指出，要“统筹建设一体化智能化教学、管理与服务平台”。在国家政策的推动下，智慧教学环境建设已成为高校教学资源投入的新方向，并成为高校信息化建设的重要内容。
如何满足课堂教学改革需求，构建新型智能化教学环境，成为高校教育技术工作者关注的热点。[2]基于这一背景笔者在对高校智慧教学环境的整体架构进行设计的基础上，结合烟台大学的发展规划及人才培养目标，对高校智慧教学环境的建设进行了探索。
智慧教学环境整体架构的设计
智慧教学环境建设是高等教育教学改革系统工程的重要组成部分，从广义上看，智慧教室的发展经历了三个阶段：第一代是本地集控的多媒体教室，主要依托于多媒体设备实现场景化展示教学内容;第二代是网络群控的多媒体教室，实现了多媒体设备的集中可视化管控;随着信息技术、智能技术与教育教学全过程的深度融入，第三代的智慧教室已經从教室空间演化为实体教学环境和泛在虚拟教学环境相结合的混合教学环境。笔者以PST框架为设计理念构建的智慧教学环境是以平台为基础、以资源为支撑、以学生为主体、以服务教学为核心的线上线下相结合的网络化泛在学习环境，其五层的架构设计如下图所示。
（1）教学基础支撑层。主要包括三方面内容：①校园有线/无线网络及公有/私有云等的基础硬件支撑环境。建设时应综合考虑平台部署、课程录播、移动教学应用等的需求，合理设计基础网络架构，建设学校私有云，实现校园有线和无线网络的全覆盖。②一卡通数据、教务数据及中心数据库在内的标准化基础数据支撑。③教学方法、教改研究、教学管理与服务以及教师教学能力等软环境的建设，这些也是智慧教学环境构建的基础支撑。
（2）教学硬件设施层。主要包括两方面内容：①从建筑学、人体工程学、心理学等角度出发，基于不同教学模式设计的照明、桌椅、空调、黑板、窗帘等基础物理环境，学习环境布局的合理性和环境的舒适度，能为教学提供可靠安全健康的空间环境;②基于云计算、物联网、大数据、移动互联等技术，整合传统多媒体设备、智慧教学工具、物联控制设备、录播设备等的智慧教学硬件设施。
（3）教学软件资源层。主要包括移动教学工具、录播资源管理平台、校内网络教学平台（SPOC）、校外优质课程资源平台（MOOC）、智慧教学云平台、教学设备可视化管控平台等，共同构建覆盖高校教学全周期的软件支撑平台，通过对各类教学资源在校内、校际间的优化整合，实现包括课前、课中、课后教学全过程的智慧化支撑与管理。
（4）教学活动应用层。信息技术正在改变传统的高校教学模式，从“以教师为中心”向“以学生为中心”转变，支持学生进行探究式、个性化、多元化的学习，因此教师应根据不同的学科特点采用不同的教学方式，利用智慧教学环境来重构教学过程。
（5）决策支持分析层。基于大数据分析技术，对学生的学习行为等进行记录和分析，为教师提供多维的学情分析，提供课堂质量监督的全过程信息化服务，实时动态地进行教学质量过程性评价。决策支持分析层通常包括常态化督导系统、智慧大数据分析管理平台、教学过程评价平台等。
智慧教学环境的建设与应用案例
随着信息技术与教育技术的不断融合和创新，智慧教学环境已经发展成虚拟教学环境和物理教学环境相结合的混合教学环境。构建从设备到数据全面打通、从教学活动到教学评价全面融合、覆盖教学全场景的智慧教学环境，已成为当前各高校教与学变革的主要手段。如何在有限投入的情况下提升、改造、优化现有的多媒体教室，是高校信息化教学环境建设必须面对的问题。[3]笔者认为，智慧教学环境的建设应结合学校的教育理念和学科特色，进行顶层设计，并逐步推进、分类实施，高校的智慧教学环境通常包括如下页表所示的类型。
下面，笔者以烟台大学为例呈现构建智慧学习支持环境的相关内容。
第一，基础支撑环境的建设。为进一步加强“互联网+”环境下信息化与教学改革的融合，保障教学信息化环境配套支持服务体系建设，在校园网络建设方面，2018年学校对基础有线管网进行了整体改造，陆续投入资金进行无线网络建设，建成无缝覆盖的校园无线网络，实现了双网融合统一管理。2018年，建立虚拟化云平台，创建虚拟主机，教务、校园卡数据库等重点系统都已部署在虚拟化平台上。
第二，虚拟教学环境的建设。2013年，学校陆续引入优质课程资源。2016年引进新的网络教学综合平台，立项支持建设校内在线课程。
第三，物理教学环境的建设。学校不断改善课堂教学环境，2016年建成网络中控教室，完成了第二代多媒体教室的升级改造。为配合混合式教学改革，建设了研讨型互动教室;2018年投入使用的微课慕课创作室，为在线课程的制作提供了便捷路径;沉浸式互动直播教室也投入使用。
结论
从智慧教室到智慧学习空间，智慧教学环境的建设已经成为信息技术与教育技术深度融合的前沿阵地。近年来，各高校的信息化建设正在从多媒体教室的建设向智慧教室的建设转变、从示范性智慧型教室的建设向规模化智慧教学环境的建设转变。智慧教学环境作为信息化、教学方法、空间环境设计相融合的具体呈现，是课前、课中、课后一体化的教学生态圈，为教师进行各种新型教学模式探索和教学改革提供了支撑。
参考文献：
[1]张其亮，王爱春.高校教学信息化建设总体框架设计[J].中国教育信息化，2020（03）：19-22.
[2]张凯，杨再明.智慧教室的构建与应用研究——以中国矿业大学为例[J].现代教育技术，2018，28（10）：81-86.
[3]刘志文，钱震.“互联网+”时代“准智慧”教室的设计与应用研究[J].现代教育技术， 2019，29（12）：68-74.
论文资助课题：教育部2018年产学合作协同育人项目（201801039097）“基于雨课堂的烟台大学‘互联网+黑板+移动终端教学改革探索”;2019年烟台大学教学改革研究项目（jyxm2019052）“多校区教学支撑技术体系建设研究”。
