基於智慧教室的職業教育智慧教學之原理與應用研究

隨著多媒體教學手段和設備的不斷演進，以及智慧教學支撐工具的逐步完善，職業教育的教學方式和實施途徑都發生著巨大變化。職業教育的課程教學由傳統的單向知識傳授變為雙向、多向能力培養，教師由知識的灌輸者變為學習的引導者。本文基於對智慧教室各要素進行研究分析的基礎上，通過合理規劃，構建出適合職業學校應用需求的智慧教室，並在智慧教學軟體平臺的支撐下，提出職業教育智慧教學的教學模式原理與應用策略，以提升職業教育的教學效率和質量。

隨著科學技術的進步，現代教育技術手段也在不斷提高，多媒體技術被引入教育教學過程，將原來抽象、枯燥的學習內容通過圖形、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。媒體信息手段將如何發展，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信息化的研究和應用熱點。

從多媒體教室到智慧教室的演進改變了教師的教學方式

近百年來，隨著信息技術發發展，多媒體信息展示手段與設備發生了較大的變化；隨著計算機的普及，計算機輔助教學時代到來，課堂教學多媒體信息手段也不斷演進。上世紀初到90年代，教學素材主要以錄像播放方式展示，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絡教室屏幕廣播、液晶投影機、光電感應電子白板、觸摸一體大屏幕電視等等，並逐漸在學校教室普及，教學設備設施更加人性化、智能化。

輔助教學手段的改進，讓教師的教學方式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升級輔助教學手段，教室變得更加開放化、智能化、互動化、移動化，發展為現代的智慧教室，並引起了智慧教育、智慧教學的產生。

構建職業院校智慧教學所需的智慧教室

支撐智慧教學的智慧教室通常包含六個組成要素（圖1）。

圖1 智慧教室六要素

· 電腦主要負責智慧教學資源的信息加工處理；

· 大屏幕顯示設備展示教學資源和互動結果；

· 教學過程中，書寫設備供老師在電子教案、各種多媒體內容、現場高拍圖片、現場演示實驗上，或電子白板上進行書寫、標註，實現教學內容互動建構；

· 擴音系統將電腦多媒體聲音和老師講課麥克風聲音信號採集與播放；

· 攝像設備和錄課系統把課堂實景教學同步記錄並製作成視頻課件。

目前，很多職業院校正在將普通教室改造為智慧教室，有的職業院校希望對現有多媒體教室升級為智慧教室。在此過程中職業院校應當合理規劃，在滿足智慧教學需要的前提下，兼顧建設成本及後續維護。

電腦是最基礎的多媒體教室設備之一，主要類型如表1。

電腦作業系統主要有三種：Android、MacOS、Windows。早期的多媒體教學設備多採用Android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兼容性問題，國內使用極少。支持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系統升級支持，學校應儘快升級到Win10，以便兼容和支持各類應用軟體。

如果僅僅是滿足播放電子教案、音視頻媒體，以及電子板書軟體等簡單功能，對應用電腦的配置要求不會太高；但是智慧教室的建設需要考慮運行各種教學軟體，建議學校採用Windows作業系統，推薦配置：英特爾（Intel） 酷睿7代/8代I5 CPU，集成顯卡，8G DDR4內存，256GB NVMe固態硬碟。

常見的智慧教室顯示設備有投影機、液晶屏、LED拼接屏等類型，如表2。

大屏顯示設備的屏幕亮度和尺寸對教學效果至關重要，針對不同規模的教室類型須選配相應的屏幕尺寸和亮度，參數推薦配置如表3。

在教學過程中教師和學生均可使用書寫設備，對教學內容進行意義建構，如重點標註、電子板書等，加強師生交流互動，提升教學效果。

目前，智慧教室的書寫設備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：主要是用在紅外電子白板、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，並且大屏顯示器書寫需要教師長時間站在屏幕前，限制了活動範圍，也容易引起視覺疲勞。

· 講臺同屏書寫：教師在講臺的顯示屏幕上書寫或操作電腦，並同屏顯示到大屏幕上。講臺同屏書寫的體驗和板書效果非常好，尤其滿足理工科類的大篇幅電子板書，是智慧教室未來的應用趨勢。

· 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，將在智慧教學中得到廣泛應用。

智慧教室的擴音系統主要由輸入設備——麥克風，輸出設備——功放和喇叭組成。

電腦多媒體聲音和老師講課麥克風聲音通過擴音系統採集與播放，主要由聲音輸入和聲音輸出兩部分組成，如表4。

授課教室麥克風一般採用耳掛式和領夾式麥克，保證老師在授課過程中的聲音品質，設備小巧輕便、不佔手。50人標準教室擴音設備選擇集成功放的有源音箱，喇叭功率每聲道10W。100人左右的合班教室喇叭功率每聲道20W。麥克風品質、音頻信號發送和處理的採樣頻率及帶寬參數、功放電路與喇叭品質對聲音質量影響極大。高品質的音響系統會有效的減輕授課老師的疲勞感，提升學生聽課的效果，久講不累，久聽不倦。

根據不同應用情景，智慧教室通常採用實物展臺、攝像機、監控攝像頭、USB攝像頭等攝像設備對授課現場演示實驗及教學資料進行拍攝，並對課堂教學實景拍攝錄製。

大多數智慧教室配備有實物展示臺/高拍儀，可以將教材、文件資料、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。但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視頻課程，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視頻，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錄製，通常會使用筆記本攝像頭或USB外接高清攝像頭。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，性價比高、成本低。智慧教室同步錄課，推薦採用腳架固定USB外置攝像頭（機），多機位同時拍攝。攝像頭也可實現高拍儀功能，採集的畫面通過大屏設備展示，結合書寫設備同步實現視頻畫面講解和標註，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一些職業學校的教學場地有限、學生擁擠、視線受阻等弊端，從而突破一個教師帶少量學生分組式實訓的傳統教學模式，大幅提升教學效率。

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。常見的錄課方式有以下幾種：錄播教室錄製、演播室拍攝錄製、教學監控系統同步錄課、課堂實景同步錄製等。

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更加滿足學校的應用需求。課堂實景同步錄製的成果課件用於教學交流和學生學習都具有極佳的體驗效果，更具實施成本低、操作簡單的巨大優勢，尤其適用於常態化教學應用。

多媒體教室建設應合理規劃，遵循「運行穩定、功能實用、易擴展、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。

結合智慧教室和智慧教學平臺進行教學的應用模式

教育部副部長杜佔元同志在教育信息化試點工作座談會談話曾指出：「教育信息化的核心理念是信息技術與教育教學實踐的深度融合。簡單的硬體設施不是教育信息化；只有把信息技術與教育教學過程結合起來，利用信息技術改造教育教學的過程才是教育信息化。」

智慧教學不是單純的硬體使用，更在於充分發揮教學的主動性和靈活性，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。同時，教師的角色也需要發生相應的變化，轉變為課堂設計者、提問者。教師利用智慧教學軟體平臺的資源庫精心備課；在課堂上利用各種教學資源的展示為學生創設最佳學習情境；利用智慧教室的信息化教學設備輔助老師走下講臺、走進學生進行互動式授課，調動學生學習的主動性；通過焦點分析、問題討論等方法刺激學生思考。由此，可以大幅度提升學生的學習興趣和主動性，順利地完成教學任務。可見，合理使用智慧教室的輔助教學手段進行智慧教學，不僅有助於提升教學質量，也能為學校積累智力資產。

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，通過自建、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，依託網絡備課平臺，定製個性化教案，精心設計教學過程、布置作業答疑，完成在線備課。

智慧教室的接入不僅可以實現遠程教學、雙師課堂教學、翻轉課堂等；在授課中，教師還可圍繞個性化電子教案組織課堂活動，設置教學情境，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。

· 藉助無線手寫設備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。

· 實驗實踐類課程中可採用智慧教室的攝像設備，如攝像機、高拍儀、手機等，將多路拍攝畫面投射到大屏幕，所有學生能近距離觀察實驗對象。

· 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位化教學資源，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。

教師可以利用智慧教學平臺開展以學生為主體的課上課下混合式教學活動，包括支撐課程教學、在線考試、課件資源學習、課後練習、在線輔導答疑等，如圖2。

圖2 智慧教學平臺支撐下的混合式教學模式

例如事先設定問題或任務，提供講義、視頻、課件、習題等資料供學生進行課前預習；課後學生登錄智慧教學平臺獲取課堂的實景錄課、微課等進行自主學習；學習過程中可進行在線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。

結語

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，通過智慧教學平臺進行備課，實現花很少的時間製作出優秀的教案，課後通過平臺布置、提交、批改作業，進行在線交流、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。利用信息化手段改變傳統課堂，授課效率和質量將得到極大提升。

智慧教室、數位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。它們可以支持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；支持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。這些基於智慧教室的智慧教學不僅有助於加強教學互動，提升職業學校學生嚴重缺乏的學習興趣和主動性，也能逐步為職業學校積累大量的教學資源。智慧教室和軟體平臺支撐下的智慧教學應用將給職業教育的課堂教學注入新的活力，推動職業教育教學改革和質量提升。

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文章已刊發於《中國培訓》雜誌，轉載於此惟望使廣大讀者受益。敬請持續關注我們，獲取更多職教資訊！

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