「依能科技」智慧教室與智慧教學的原理與應用

依能組詞是什麼

隨著科學技術的進步，現代教育技術手段也不斷提高，多媒體技術被引入教育教學過程，將原來抽象、枯燥的學習內容透過圖形、動畫等形式直觀表現，增強了學生的學習興趣。豐富的教學資源和生動形象的授課情景，改變了課堂教學，多媒體在教學中得以快速普及。媒體資訊手段將如何發展，如何支撐教學，課堂教學與課外學習將是何種模式，如何建設智慧教室並實施智慧教學，這些已成為當前職業教育資訊化的研究和應用熱點。

一、多媒體教學方式的演進

近百年來，隨著資訊科技發發展，多媒體資訊展示手段與裝置發生了較大的變化。隨著計算機的普及，計算機輔助教學時代到來，課堂教學多媒體資訊手段也不斷演進。上世紀初到90年代，教學素材主要以錄影播放方式展示，經歷了幻燈片投影、透明膜投影、磁帶錄音機、光碟影碟機等。90年代到現在，教學素材展示載體轉變為網路教室螢幕廣播、液晶投影機、光電感應電子白板、觸控一體大螢幕電視等等，並逐漸在學校教室普及，教學裝置設施更加人性化、智慧化。

教學方式和教學手段的改進，讓教師逐漸由知識的灌輸者轉變為學習的引導者，對其要求也越來越高，教師的職能更趨向多元化，同時也促使各類學校不斷的升級教學環境，多媒體教室將變得更加開放化、智慧化、互動化、移動化。

二、構建智慧教學的多媒體教室

智慧教學的多媒體教室組成通常包含六個要素，如圖1。電腦主要負責多媒體教學資源的資訊加工處理，然後透過顯示裝置展示教學資源和互動結果；教學過程中，利用書寫及擴音系統進行內容表達和圈注，甚至教學內容及師生語言採集和播放；透過攝像裝置和錄課系統把課堂實景教學同步的記錄製作成影片課件。

圖1 多媒體教室六要素

目前，很多學校正在將普通教室改造為多媒體教室，有的學校希望對現有多媒體教室進行升級。學校在建設、升級多媒體教室的過程中，應當合理規劃，在滿足教學需要的前提下，兼顧建設成本及後續維護。

（一）電腦

電腦是最基礎的多媒體教室裝置之一，主要型別如表1。

電腦作業系統主要有三種：Android、Mac OS、Windows。早期的多媒體教學裝置多采用安卓系統，目前基本被淘汰。蘋果電腦存在各種外圍硬體和應用軟體的相容性問題，導致許多優秀教學資源都使用，也不利於多媒體教室升級維護。支援Windows作業系統的軟體十分豐富，能夠滿足各種教學應用。但微軟已停止XP系統升級支援，學校應儘快升級到WIN10，以相容和支援各類應用軟體。

如果僅僅是滿足簡單播放電子教案、音影片媒體播放，以及電子板書軟體等功能，電腦的配置要求不高。若要執行各種教學軟體，則應採用Windows作業系統，推薦配置：英特爾（Intel） 酷睿7代/8代I5 CPU，整合顯示卡，8G DDR4記憶體，256GB NVMe固態硬碟。

（二）顯示裝置

常見的多媒體顯示裝置有投影機、液晶屏、LED拼接屏等類。

投影機分普通投影機和鐳射投影機。普通投影壽命短、亮度低、顯示效果差，已逐漸被淘汰。鐳射投影機亮度高、壽命長、故障率低，但成本較高。

多媒體教室常見的液晶顯示屏主要有普通液晶電視、教學專用一體機和液晶拼接屏。普通液晶屏電視由於產銷量大，物美價廉，售後維護極其方便，是多媒體教室建設的一個趨勢。教學專用一體機產銷量相對較小、價格高、維護成本較高。液晶拼接屏價格昂貴，大型教室可以考慮使用。LED拼接屏價格貴、能耗高、故障率高，通常用於大型階梯教室、學會報告廳、會議廳等。

顯示裝置的亮度和清晰度對教學效果至關重要，所以裝置顯示面積和亮度應當與教室面積相匹配，引數推薦配置如表2。

（三）書寫裝置

透過書寫裝置，在教學過程中師生可對教學內容進行意義建構，重點標註、板書等，加強師生交流互動，提升教學效果。

目前多媒體教室書寫裝置主要包括大屏顯示器書寫、講臺同屏書寫和手寫板書寫三大類。

大屏顯示器書寫主要是在紅外電子白板、液晶觸屏顯示器上書寫，前者延時大、書寫體驗差，將逐漸被淘汰，後者價格昂貴。大屏顯示器書寫需要教師站在螢幕前，限制了活動範圍，也容易引起視覺疲勞。

講臺同屏書寫是教師在講臺的小螢幕上書寫、操作電腦，在大螢幕上同步顯示，書寫體驗和板書效果非常好，尤其滿足理工科類的大篇幅板書，是未來的應用趨勢。

無線手寫板書寫，教師能夠脫離講臺的束縛，走到學生中充分互動，掌握教學節奏，激發學生的學習興趣，同時藉助指示教鞭，能夠幫助學生加深對知識的學習和記憶，將得到廣泛應用。

（四）擴音系統

多媒體教室的擴音系統主要由輸入——麥克風，輸出裝置——功放和喇叭組成。

為利於教師走動授課，課堂教學通常採用無線麥克。常見的無線麥克有座式、手持式、胸掛式、領夾式、和耳掛式等。耳掛式無線麥克具有小巧輕便、無需手持且音質穩定的特點，推薦使用。此外，在選擇麥克的時候還需考慮麥克風效果、拾音器型別、指向性及品質。教學環境噪音較為複雜，推薦選擇單指向麥克風。

麥克的聲音經電腦採集後透過喇叭播放，普通教室一般採用整合功放的有源音響。功率過大容易引起噪音和嘯叫，影響相鄰教室教學，50人左右標準教室選擇6-10W喇叭功率足以。

（五）攝像裝置

根據不同應用情景，多媒體教室通常採用四類裝置進行課堂影像採集：實物展臺、攝像機、監控攝像頭、USB攝像頭。

大多數教室配備有實物展示臺/高拍儀，可以將教材、檔案資料、實物及教師書寫的文字推送到投影機或顯示屏，多用於作業講解、試卷點評等情景。對於要求較高的實訓課、公開課、精品課程，學校經常會採用專業攝影團隊拍攝製作高品質的影片課程，多機位採集授課情景後使用工作站和專業級非編軟體處理音影片，成本較高、時間較長。有的學校採用監控攝像頭錄製課堂實景，作為評教、考勤依據，也可製作成要求不高的學習資源。

常規教師備課或微課資源錄製，通常會使用筆記本攝像頭或USB外接高畫質攝像頭。使用USB攝像頭能夠便捷拍攝課堂場景、實驗演示，簡單易用，師生可在課堂中自行操作，價效比高、成本低。普通教室同步錄課，推薦採用腳架固定USB外接攝像頭（機），多機位同時拍攝。攝像頭也可實現高拍儀功能，採集的畫面透過大屏裝置展示，結合書寫裝置同步實現影片畫面講解和標註，教學效果媲美師生一對一現場講解。這種方式能夠徹底解決存在場地有限、學生擁擠、視線受阻等弊端的傳統教師帶少量學生分組式實訓課教學，大幅提升教學效率。

（六）錄課系統

為促進學校資源建設，為學生提供課後複習課件，往往需要同步記錄講課堂教學過程。常見的錄課方式有三分屏錄製、演播室拍攝製作、教學監控系統同步錄課、課堂實景同步錄製等。

三分屏錄製課件的形式相對固定，大多在錄播教室錄課，缺少課堂實景和互動，現已逐步淡出大家的視線。部分學校搭建了專用錄影棚，一些實力雄厚的學校使用摳像技術製作虛擬場景，這種錄播教室和錄播系統投入相當大、使用率不高，一般不用於多媒體教室和普通教室。部分學校採用教學監控系統同步錄課，該方式主要將教學監控的攝像頭兼作場景拍攝，一般用於質量要求不高的課堂同步錄製。

將教師課堂授課實景、電子講稿、實驗操作、教學活動等畫面同步記錄的錄課系統更加滿足學校的應用需求。使用錄課系統將課堂實景及師生互動過程等同步錄製，生成包含課堂實景的數字化教學資源，可用於學生課後複習、教學示範交流，以及校際教育資源共享。這種錄製方式還原真實的課堂教學過程，實施成本低，是未來發展的主要方向。

多媒體教室建設應合理規劃，遵循“執行穩定、功能實用、易擴充套件、易維護和高性價比”原則，最大化利用教室資源，協助教師高效率完成教學任務，提升學校教學質量。

三、智慧教學典型應用模式

教育部副部長杜佔元同志在教育資訊化試點工作座談會談話曾指出：“教育資訊化的核心理念是資訊科技與教育教學實踐的深度融合。簡單的硬體設施不是教育資訊化；只有把資訊科技與教育教學過程結合起來，利用資訊科技改造教育教學的過程才是教育資訊化。”

多媒體教學不是單純的硬體使用，應當充分發揮教學主動性和靈活性，將單向的知識傳授變為雙向、多向能力培養，進而實現“智慧”的教與學。教師的角色也相應發生變化，轉變為課堂設計者、提問者，事先精心備課，課上為學生創設最佳學習情境，掌握課堂的主動性，刺激學生思考，提升學習興趣和主動性，順利地完成教學任務。合理使用多媒體技術進行資訊化教學，不僅有助於提升教學質量，也能為學校積累智力資產。

（一） 課前備課應用

學校要全面推行、落實資源庫平臺建設和資源校內共建共享，透過自建、購買、定製開發等多種途徑豐富資源庫，逐漸實現每門課程擁有數量豐富、質量較好的素材庫。備課時，教師從資源庫管理平臺獲取素材資源，依託網路備課平臺，定製個性化教案，精心設計教學過程、佈置作業答疑，完成線上備課。

（二） 課堂授課應用

授課中，教師圍繞個性化電子教案組織課堂活動，設定教學情境，幫助學生構建知識，利用分組討論、搶答競賽、實踐演示等方式，提升學生注意力和參與度。藉助無線手寫裝置，能夠幫助教師離開講臺深入學生中高效互動，充分調動學生的主動性，培養學生創新能力和自主學習能力。

授課過程中，利用錄課系統將課堂實景及師生互動過程同步錄製，生成包含課堂實景的數字化教學資源，可用於學生課後複習、教學示範交流，以及校級教育資源共享。

（三） 課外活動應用

課後，教師可以利用教學平臺開展以學生為主體的教學活動。例如事先設定問題或任務，提供講義、影片、課件、習題等資料供學生進行預習核，，學生登入教學平臺獲取課堂的實景錄課、微課等進行自主學習，學習過程中可進行線上答疑或小組交流討論，充分體現學習的個性化和自主性。藉助平臺可記錄、追蹤每位學生的學習情況，教師可根據記錄客觀評價學生甚至實施個性化分層教學，提升教學質量。

智慧教學：軟體平臺支撐下的混合式教學

我們認為，以教師為主導的傳統課堂教學方式會繼續保持，但教師可以從學校資源庫快速獲取資源，透過網路平臺進行備課，實現花很少的時間製作出優秀的教案，課後透過平臺佈置、提交、批改作業，進行線上交流、互動答疑等，學生可以在平臺自主上學習課堂實景錄課等資源，這就是智慧教學在軟體平臺支撐下的混合式教學模式。利用資訊化手段改變傳統課堂，授課效率和質量將得到極大提升。

四、總結

多媒體教室、數字化教學資源以及混合式教學軟體支撐工具是智慧教學的必要條件。建設支援教師在走下講臺深入學生充分互動的情況下進行板書批註，支援將教師課堂授課實景、電子講稿、實驗操作、教學活動等畫面同步展示並記錄的多媒體教室，不僅有助於加強教學互動，提升學生學習興趣和主動性，也能逐步為學校積累大量的教學資源。多媒體教室和軟體平臺支撐下的智慧教學應用將給課堂教學注入新的活力，推動教學改革和提升。

本文作者：劉鑫

作者單位：依能管理科學研究院