摘 要：近年来，国家进一步加强对教育信息化的投入力度，教育信息化发展进入全面渗透、跨界融合、加速创新、引领发展的新阶段，打破传统教室的现有格局，建设友好、高效、智能的智慧教室，成为教育行业和教育产业领域关注的热点。当前，智慧教室建设处于认识碰撞期，从商业利益出发的各种有关智慧教室建设定义、思路和构想充斥着教育界，制约了智慧教室建设的健康有序发展。认清当前的机遇和困境，抓住内涵和本质，建立系统建设思维，科学设计框架，为智慧教室建设寻求一条健康发展之路。
关键词：智慧教室；体系架构；实现路径；功能展望
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2018）12-0135-03
The Present Situation and Development Direction of Intelligent Classroom Construction
YIN Bin
（Education and Security Office，Political College of National Defence University PLA China，Shanghai 201703，China）
Abstract：In recent years，the state has further strengthened its investment in education informatization，and the development of education informatization has entered a new stage of comprehensive penetration，cross-border integration，accelerated innovation and led development. It has become a hot topic in the field of education industry to break the existing pattern of traditional classrooms and build friendly，efficient and intelligent classrooms. At present，the construction of smart classroom is in the period of cognitive collision. The definitions，ideas and concepts of the construction of smart classroom based on commercial interests are full of educational circles，which restrict the healthy and orderly development of the construction of smart classroom. Recognize the current opportunities and difficulties，seize the connotation and essence，establish a systematic construction thinking，scientific design framework，for the construction of intelligent classroom to find a healthy way to develop.
Keywords：smart classroom；system structure；realization path；function prospect
0 引 言
智慧教室以物联网为基础，将大数据、云计算、人工智能新型信息技术融入到教育环境当中，将传统教育硬件进行了升级和突破，实现了学习空间的重新构建，使学生和教师都得到了新的教学体验。
智慧教室研究最早可追溯到1988年罗纳德·雷西尼奥提出的“Smart-Classroom”。2008年IBM“智慧地球”的三大要素：物联化、互联化、智能化被提出。物联网与互联网全面整合，实现协同发展。在智慧地球大背景下，关于智慧教育的核心阵地——智慧教室的研究引起广泛关注，如何建立开放式学习环境和智慧学习环境广受关注。
“十二五”时期以来，国家进一步加强教育投入力度，教育信息化发展进入全面渗透、跨界融合、加速创新、引领发展的新阶段，信息技术在教学领域的创新代际周期大幅缩短，创新活力、集聚效应和应用潜能裂变式释放，教学改革创新活动持续深入，打破传统教室带来的僵化教学关系，创建友好、高效、智能的教学环境，成为当下教育产业领域的热点。
1 智慧教室发展建设面临的机遇和困境
1.1 智慧教室发展遇到千载难逢的好机遇
（1）国家政策支持创造优渥环境。智慧教室作为教育信息化发展的产物，受到国家政策强力支持和关注。国家出台2010-2020年中长期教育改革和发展规划纲要以及教育信息化“十三五”规划，着力构建智慧教学环境，为智慧教室发展提供了基本遵循；教育部2018年工作要点和各地教育信息化三年行动计划（2018-2020），为智慧教室建设指明了方向，提供了强有力的政策和经费支持。
（2）产业需求旺盛铸就蓝海市场。教育部《2017年全国教育事业发展统计公报》显示，2017年，全国共有中小学校21.89万所，在校生1.45亿人；有普通高等学校231所，在学规模达3779万人。海量的教学条件迭代升级需求催生出广阔健康的市场前景，智慧教室软硬件建设市场迸发发出前所未有的机遇。
（3）教学改革呼唤新型教室形态。随着教学改革的不断深入，反转课堂、研讨教学、案例教学等教学模式不断探索和拓展，对组训方式、互动手段、信息获取提出了更高的要求，传统教室形态和功能难以满足日益提高的教学改革和管理创新的要求，需要智慧高效的教学手段支撑。
（4）信息手段高速迭代发展提供有力技术支持。近年来，大数据、物联网、云计算、虚拟现实、语音识别以及人工智能等技术得到了巨大发展，这些在商业活动中产生并发展起来的技术手段，快速向教育信息化领域渗透，依托其产生的教育信息化单品不断涌现，智慧教室依托的上下游产业和前后端技术日臻成熟。
1.2 智慧教室建设面临的困境
（1）标准上烟囱林立，厂家各行其是。智慧教室尚无国家和行业规范，2018年7月出台的国家标准《智慧校园建设框架》中对智慧教学环境建设进行了勾勒，但对智慧教室体系架构、要素内容和判断标准并没有明确界定，部分产业内知名公司争相发布智慧教室解决方案和建设标准，也都是从商业利益出发，科学性和规范性无从谈起，智慧教室在设计标准上仍处于烟囱林立状态。
（2）认知上鱼龙混杂，概念炒作横行。当前教育行业和市场中，把富媒体技术、语音反馈、感应识别等技术的运用当做智慧教室的现象还比较普遍，不少集成了前沿信息技术手段的教学设备、设施单品都被冠以智慧的名义，除了集成度更高、功能更加多样外，尚无智慧的影子，市场和学校在智慧教室的核心内容“数据”建设上缺少“打通最后一环”的勇气和耐心，拼命给传统教室披上高科技的外衣，但仍然无法改变其本质属性。
（3）功能上舍本逐末，重管理轻教学。各高校和公司的智慧教室功能设计和建设上，普遍存在将人员管理、设备控制、环境调试等管理功能作为重点，兼顾课堂互动、发言提问和课后评估等简单教学应用，虽然某种程度上提高了教学的便捷性，优化了教师、学生和管理者的体验，但仍无法解决教学中存在的难点和痛点，在对课程中的数据推送、案例支持和信息保障上更是无所作为。
（4）实施上急功近利，重实体轻数据。智慧教室是学校教学体系的重要组成部分，是彰显办学特色、衡量办学实力的重要标志，是突出的政绩工程。从这个层面上看，不少学校愿意在看得见的“显绩”上下功夫，对智慧教室的核心“数据”建设这种耗时耗力的工程投入甚少，有的学校动辄提出一年内建成十几甚至几十间智慧教室，但最后也仅仅是又一批普通的多媒体教室而已。
2 智慧教室“智”在何处
2.1 “智”在数据处理上
智慧教学资源不同于简单的大数据，是通过算法和整合对教学内容经过筛选后的一种支持性信息，虽然它的建设已经超出了教室建设范畴的本身，但却是智慧教室建设的灵魂，是智慧和智能之间不可逾越的鸿沟。同时，也是对智慧教室的衡量标准，对数据运用得越充分，智慧等级越高。其中的数据建设包括收集积累和筛选甄别，智慧教室应当在教学资源调用、选择、提供、展示、处理等方面对教学给予更高的支持。
2.2 “智”在环境调控上
智慧的环境调控是智慧教室最直接的展现形态和最基本的功能要求，对教室灯光照度、投影机亮度、教室温度等环境要素，按照有利于教学的原则，根据教学需要和人体生理需要实现自动调试，让教与学始终处于一种稳定而又舒适的环境中，促进教学效果的提升。
2.3 “智”在分析决策上
通过对教学和管理活动中的数据进行采集、归纳和分析，实现对教学效果、设备使用情况、教室使用频率等情况的评估，按照类比、对照等关系，根据教学和管理的需要，为决策者提供以大数据为背景的决策参考，为教学和管理活动提供助力，是智慧教室最重要的表现形式。
2.4 “智”在教学支持上
对教师，为备课提供数据、案例和专业资料支持，为授课提供随机信息帮助，促进其教案水平、授课技巧和教学效果提高；对学生，为自主学习提供信息库、试题库、结果评判等，实现学习效果及时验证、实验结果及时显现等。
3 智慧教室体系架构
智慧教室的建设是一个综合性、复杂性和积累性的工程，其建设基础和运行维护依赖整个学校的信息化基础设施、网络安全防护体系和信息化运维服务，在此基础上构建各类应用服务平台，平台数据上传汇总后经过大数据挖掘、分析和推送，对使用人群提供信息帮助和支持，辅助完成教学和管理的各项任务。其基本架构设想如图1所示。
4 智慧教室建设的实现路径
智慧教室通过信息技术手段为传统教室赋能，使之在数据的支持下，具备类人化分析、决策和辅助能力，是教室发展到高级阶段的必然产物。这种发展是在人为的设计和影响下进行，因此，做好顶层设计、拆解建设任务、设计阶段性目标、完善分工协同，智慧教室是可以完成的。
4.1 筑牢支撑保障层基础，固强补弱
多年来，支撑保障层的建设是各院校的信息化建设的主要投入方向，都有着良好的基础，网络联通全域覆盖，园区网达到万兆主干、千兆园区、百兆桌面的联通速率，中心机房先进现代，安全防护体系牢固，运维保障队伍健全，为智慧教室建设打下了良好的底层基础。
4.2 厘清服务平台层需求，数据库建设是核心
智慧教室建设有标准但没有模板，除基本功能外，学校应当根据自身的教学需求制定特色建设内容。在服务平台层建设中，特色功能选择上要贴近本院校教学和管理现实需求，按照系统化思路，区分教学和管理两大功能，厘清建设需求，合理设置建设项目，按照模块化的思维，统一数据接口，同步实施，确保所有数据库最终成为相互联通、互相耦合的紧密整体；要牢牢把握住数据库建设的核心地位，宏观上明确标准规范和体系结构，中观上根据培训任务设置好建设方向，微观上细分建设内容，大量引进精品公共平台数据库，全力培育自建学科专业数据库，以学科专业数据库建设为重点，按照自下而上的步骤，根据课程内容、学科方向等小微切口设置内容方向，逐步完成内容体系构建，同时加强数据标引、分类、语义注释等工作，打牢数据筛选和调用的基础性工作。
4.3 强化大数据层，算法是龙头、推送是关键
应用平台层产生的各类数据，在大数据层通过技术手段完成汇聚和多样化分类，实现对元数据的统一精准管理；通过引用数据挖掘引擎和数据分析系统等人工智能算法平台，实现数据的精准选取，在及时高效的反馈平台帮助下，实现数据的推送和呈现，完成特定数据内容从海量元数据资源中精准识别、高效选择、精准推送、友好呈现。
4.4 建立智慧应用层的反馈机制，打造智慧教室自学习和自生长模式
通过泛在AI技术的帮助，提高智慧教室的自学习和自适应能力，对用户的操作使用习惯、课程数据调阅频率、学习状态的最优环境等分析，提高对不同教师、各类课程和各种组训方式的识别和个性化保障能力，达到建用并举，以用促建的良性循环。
5 智慧教室功能展望
智慧教室的建设依赖于高度发达的信息技术，也将随着信息技术手段的迭代更新不断进步，具备丰富知识容量和聪明决策机制的教室，将带来教学领域新的变革。
5.1 教学资源智慧匹配
根据课程内容和课堂教学进度实时匹配案例、数据，通过便捷交互手段迅速完成特定内容选取，通过友好直观的方式迅速呈现，为课堂教学、实验教学和自主学习提供高效精准的信息服务。
5.2 教学情境智慧感知
在物联网和传感技术的帮助下，对教师和学生教学过程中行为、语言和座位布局等进行分析，自动判断组训方式，提供适应特定场景下的环境适配和信息保障。
5.3 教学数据智慧分析
对海量元数据资源的整合分析，根据信息调用的频度、教学的偏好和设备调用的次数等各类因素，为管理者、教师和学生提供特定的数据分析，优化教学和管理进行支持。
5.4 教学设备智慧管理
按教学计划启停设备、按使用时间设置保养任务、根据使用环境判断应用状态、智能分析使用偏好，大幅降低管理的人工成本，大幅提高保障效益，提供更加人性化的应用服务。
5.5 教学环境智慧调控
对教室的自然环境信息进行精准采集，根据教学需求维持温度、湿度、照度、氧含量，用最快速、稳定的手段带来无感化调控，打造沉浸式高效率的教学环境。
5.6 教学效果智慧评估
具备主动评价、综合比对、智能分析等功能，将教师和学生的行为数据进行比对，对教学模式和教学效果进行分析，帮助教师和学生找到不同课程内容最优教学组训方式。
参考文献：
[1] 俞伟，刘渊.“互联网+”时代“智慧教室”建设的研究与实践 [J].教育理论与实践，2017，37（15）：44-46.
[2] 戴运筹.基于物联网的智慧教室建设思路 [J].科技资讯，2016，14（14）：126-127.
[3] 陈磊，徐佳丽.基于物联网的高职智慧教室建设研究 [J].职教论坛，2014（35）：23-25.
作者简介：殷斌（1982.03-），男，汉族，河南新郑人，助教，硕士研究生。研究方向：教育信息化建设。
