基于智慧教室的大学计算机课程教学设计与实践

吴宇玲

锦州医科大学网络信息中心，辽宁 锦州 121001

基于智慧教室的大学计算机课程教学设计与实践

吴宇玲

锦州医科大学网络信息中心，辽宁 锦州 121001

智慧教室能够在教学环节中实现更有效的师生互动，对于培养学生的自主学习能力、创新思维能力以及信息素养都有很大的作用。通过对智慧教室及其对教学影响的研究，在实践教学中探索智慧教室环境下大学计算机课程的教学设计，并对实践结果进行分析和总结，为智慧教室环境下的教学研究提供参考依据。

智慧教室；计算机；教学；设计；研究

2012 年我国颁布了《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》，明确指出“建设智能化教学环境，推进信息技术与教育融合”，通过数字教育资源的共建与共享、信息技术与教育的深度融合［1］，促进教育教学和管理创新，以提高教学质量，实现教育信息化的可持续发展。随着物联网技术和传感技术的发展，智慧城市、智慧交通、智慧社区、智慧校园和智慧教室逐渐涌现出来。2014年3月，艾威康推出了基于多媒体教室和录播教室功能，融合了人机交互、人人交互、内外交互的互动式智慧教室的整体设计方案，实现了教学环境智能化管控和校本资源的共建共享，等，智慧教室能够在教学环节中实现更有效的师生互动，从而进一步推动教学改革。

1 智慧教室的发展及应用

1.1 智慧教室

智慧教室是指运用传感技术、媒体技术、人工智能技术等计算机技术构建的具有情景感知功能，能够智能地进行环境管理的新型教室［2］。智慧教室主要由电子白板、电子书包、资源平台及其他辅助设备组成，能够实现个性化学习、自主学习、协作学习，教师和学生之间可以随时进行交流互动。

1.2 智慧教室的建设

智慧教室建设分为应用层、网络层和感知层。运用传感器、射频识别等技术按照约定的协议［3］，通过网络进行信息交换和通信，实现物与物、物与人的泛在链接，对物品进行智慧化识别、跟踪、监控和管理［4］。智慧教室主要包括九个应用系统，如图1所示。

图1 智慧教室系统结构框图

1.3 系统主要功能

智慧教学系统由内置电子白板功能的触控投影一体机、无线麦克、问答器和配套的控制软件等构成［5］，教师可以在投影的画面上操作电脑，学生客户端配备问答器，实现师生交互式的无尘课堂教学；LED显示系统由LED面板显示正在上课的课程、班级、教师、出勤率、室内温湿度等信息［6］；人员考勤系统由考勤机和配套控制软件等构成，对进入教室的人员进行身份识别［7］；资产管理系统由读卡器、纸质标签和配套控制软件构成，对教室内的仪器设备等资产情况进行监控与管理。灯光控制系统由灯光控制器、人体传感器和配套控制软件等构成，自动控制开关灯或窗帘；空调控制系统由中央空调电源控制器、温湿度传感器和配套控制软件构成，监测室内温湿度，实现温湿度的自动调控［8］；门窗监视系统由磁模块及配套软件组成，自动监视门窗，发现问题可以报警；通风换气系统由抽风机、CO2传感器和配套监控软件构成，可以自动换气［9］；视频监控系统由无线摄像头和配套监控软件构成，进行实时的视频监控。

2 智慧教室对教学的影响

2.1 教学形式多样化

提高教学水平的关键是做好教学互动环节。智慧教室环境下，教师与学生利用授课电脑和显示屏进行随时互动，促进了课堂的交互活动，教师与学生之间的互动既可视化又个性化，设备的互动还能够避免教师或者其他建筑物遮挡学生的视线，等。智慧教室基于物联网技术搭建成一个物联网应用场景，多种类资源的呈现，使学习资源的获取更加便利，优化了教学内容。

2.2 学习方式多样化

智慧教室可以实现个性化学习、自主学习、协作学习等多样化的学习方式，可以用于学生进行创新实验研究，也可用于教师开展科研项目。

2.3 及时反馈教学效果

传统的课堂提问、答疑和测验环节中学生口头回答或者笔试后，教师不能马上获得准确的统计数据而无法了解学生对知识的掌握理解程度，智慧教室的教学系统可以即时进行数据分析、统计。

2.4 便于教学管理

使用纸张或点名的签到方式，效率低且存在代签代答现象，结果不真实而且占用过多课堂时间。智慧教室可以对学生学习情况和教室环境进行实时监控，更便于教务管理。

综上所述：传统的教学方式已经不再适应信息化时代教育现代化的需要，智慧教室是集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节等于一体的新型现代化教室［10］，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 计算机课程教学设计

3.1 设计目的

在智慧教室环境下，结合智慧教室的功能特点、科学的教学理念、高等学校学生思维发展的特征和教学目标要求，进行合理的教学设计，使学生在学习过程中提高学习能力、协作能力、创新思维能力，逐步完善教学过程，为智慧教室环境下的教学提供参考依据，推进和深化智慧教室环境下的相关研究。

3.2 应用案例：Word 2010的基本操作

3.2.1 内容概述 课程选自普通高校十二五重点规划教材，科学出版社出版的《大学计算机基础实用教程》第三章“3.1Word基本操作，3.2设置文档格式”。Word提供了许多方便灵活的工具和手段，可以制作出满足各种需求的文档，在办公时是必不可少的，属于计算机基础的重点章节。该节课的主要内容是Word基本操作（包括Word窗口组成、Word文档基本操作、文本编辑）和设置文档格式（包括设置文字格式、设置段落格式、使用样式）。

3.2.2 教学目标

①知识目标：通过学习使学生熟悉并掌握Word 2010的编辑操作和如何设置文档格式。

②能力目标：在教师的引导下，提高学生文档编辑修饰能力，进行个性化的编辑和制作。

③情感目标：通过教师与学生之间的互动，升华师生关系，通过学生间的协作与交流，促进学生之间的感情，培养团队精神。鼓励学生在学习中自我展示、体验成功，激发学生的求知欲，并在学习中提高学生的审美能力，提高学生利用计算机获取信息并用Word处理文字的意识和能力［11］。

3.2.3 学习资源与工具设计 该节课是在智慧教室环境下进行教学，需要准备的学习资源及工具主要有教学系统、电子白板、客户端、电子书包、问答器、教学资料、配套软件等［12］。

3.2.4 教学策略设计 主要采用基于交互活动的体验式教学策略，运用智慧教室交互性强和资源丰富的优点［13］，为学生提供大量的生活情境，引起学生学习的兴趣，在教学过程中设计多样的教学活动，充分调动学生的积极性，引导学生积极体验，鼓励交流合作。

●整体情境感知 新课导入部分，运用电子白板展示一些用Word 2010编辑的带有文字、图片、视频、链接等色彩鲜艳、内容丰富的文档材料，超大的电子白板显示更加清晰生动，抓住学生的注意力，激起学生学习的兴趣。讲授新课中，运用电子白板向学生介绍Word窗口组成和使用样式这两部分内容。由于计算机是一门集知识性和操作性于一体的课程，要培养学生灵活运用所学知识的能力，所以在教学中要运用边演示、边教学的教学方法。该节课Word文档基本操作、文本编辑、设置文字格式和设置段落格式这些内容利用电子白板触控投影一体的功能，在投影画面上操作电脑，使学生看清每一步操作，整个教学演示过程更加直观生动，能够加深学生的印象、更便于理解。该节教学中要将完成同一功能的不同方法分别介绍给学生，传统的教学中由于设备和时间的局限有些设计无法全部完成，智慧教室环境下教师有充分的时间使教学内容更加细化，从而提高教学效率。

●交互体验 课堂提问、答疑、测验等环节，师生可以通过无线麦克、问答器和学生客户端来完成。学生端的无线麦克和问答器可以让教室内每个位置的学生都能清楚地听到学生的问答，解决了传统教室大、人数多、听不清的弊端。该节课程中Word的操作、字体和段落的设置部分，教师将需要进行实验操作的题目通过局域网传输功能传输到每一个学生的客户端显示屏，学生进行实时操作来完成，教师端可以看到每个学生端的状态。当学生完成后，系统的反馈和统计功能可以立即做出数据分析，让教师及时了解学生的掌握程度。同时，学生可以将自己的成果上传至电子白板，教师进行展示，学生可以补充讲解，在讲解的过程中可利用电子白板多点触控功能，更加形象地说明问题。

●分组协作 教师通过教学系统的分组功能进行分组练习，运用Word 2010设计一份海报，小组成员每个人都有分工，结合集体的智慧共同完成文档的设计和制作。系统可以随机分组，也可以自主分组，每个组可以进行语音交流而与其他小组互不干扰。在协作交流的过程中学生在自己的客户端完成所负责的部分，每个组员可以看到其他组员的操作，可以随时进行交流修改，最终集体完成海报的制作。利用智慧教室的分组练习比传统的方式更加快捷，而且新颖，既达到了锻炼学生动手实践的能力，而且通过协作交流的方式培养了团队精神，也达到了该节课程教学的情感目标。

4 效果分析

4.1 教学效果

该节课在智慧教室的环境下进行，教师充分利用教学系统中的电子白板、学习资源等工具组织多样化的教学活动。生动的文档展示和实时操作演示法，更直观、更容易理解和接受，使教学充满趣味性，学生的学习兴趣和积极性很浓，课堂气氛活跃。学生学习到相关的理论知识和操作技能，进而培养学生的自学能力与动手实践能力，提高了综合运用水平和信息处理能力。

4.1.1 问卷调查分析 对同一班级分别在智慧教室和普通教室上课的学生进行问卷调查，从课堂活动、创新思维、自主学习、合作交流等方面进行统计分析（如表1所示）。由表1可知，在自主学习和合作交流方面存在比较显著的差异，课堂活动相比之前也受到好评，创新思维方面差异不大。

表1 对不同教室上课学生问卷调查结果 %

4.1.2 课堂活动情况观察分析 对在智慧教室环境下进行教学的班级与在其他普通教室上课的班级进行对比分析，听课教师从课堂学生的听课态度、学习兴趣、课堂参与度等方面进行观察，记录每一教学环节的数据，统计结果如表2所示。在课堂注意力、回答问题方面的差异不是很大，但是在课堂练习、合作与交流、知识和技能的掌握方面还是有很好的教学效果。

表2 不同教室课堂活动情况 %

4.2 存在问题及改进措施

智慧教室是一个新生事物，目前还处在发展之中，还有不太成熟的地方，硬件之间的兼容及无线网络环境由于一些突发的或者是不可抗因素产生的问题会影响整个进程。教师和学生对智慧教室产品不太熟悉，在上课的过程中由于教师操作上的问题，也影响教学的效果。由于学生刚刚接触智慧教室，感觉比较新鲜，上课时不够专心，心思全放在硬件设备上，对教学效果也有一定的影响。

智慧教室的建设需要继续不断地努力探索，建设更加合理的适用于各学科教学应用的智慧教室。还需要提高教师和学生的信息素养及信息处理能力，尤其是教师，应进行系统的培训和学习，熟练掌握智慧教室内仪器设备和系统的操作。

智慧教室环境下的教学通过高端、前沿的网络技术充分体现了教室环境的智慧、教学应用的智慧、互动学习的智慧。智慧教室环境下的教学能够让学生进行整体情境感知，提高课堂的参与度和积极性，提升学生的协作能力，培养团队精神，提升学生的信息素养。智慧教室不仅仅适用于课堂教学，将来也应该应用到室外教学和实践中，未来需要更合理的构建智慧教室来为现化化教学服务。

［1］王达光，胡华进，孙青霭.广西高校教育信息化现状调查与发展对策［J］.高教论坛，2015（9）：49-50

［2］王东.未来教室的教育功能研究［D］.上海：华东师范大学，2016：18-19

［3］朱琳彤.物联网安全模型分析与研究［D］.南京：南京理工大学，2013：16-17

［4］董新平.物联网产业成长研究［D］.武汉：华中师范大学，2012：14-15

［5］中国教育技术协会技术标准委员会.多媒体教学环境工程建设规范（第六册）系统集成技术规范［J］.现代教育技术，2011（11）：98-99

［6］陈卫东.教育技术学视野下的未来课堂研究［D］.上海：华东师范大学，2012：25-26

［7］王超.智慧校园系统的考勤管理子系统的设计与实现［D］.北京：北京交通大学，2016：26-27

［8］舒生.基于无线传感器网络的中央空调末端节能控制系统研究［D］.武汉：武汉理工大学，2013：8-9

［9］彭煜.基于STM32的便携式室内空气质量监测器的研究［D］.广州：暨南大学，2013：7-8

［10］程丽敏.智慧教室数字化教学建设解决方案［J］.智能建筑与城市信息，2015（3）：93-94

［11］沈南生.让学生感受语文课文的精妙之美［J］.考试周刊，2011（46）：59-60

［12］姚方莉.电子书包让数学复习课告别枯燥—以小学五年级数学复习课为例［J］.中小学电教，2014（3）：52-55

［13］徐苑苑.云计算环境下的开放课程应用研究［D］.上海：华东师范大学，2013：92-93

Teaching design and practice of university com puter course based on smart classroom

Wu Yuling
Network Information Center，Jinzhou Medical University，Jinzhou 121001，China

Smart classroom can achieve more effective teacher-student interactions in teaching，which helps greatly cultivate students＇autonomous learning ability，innovative ability and information literacy.Based on research on wisdom classroom and its effects on teaching，we have been exploring the tea-ching design of college computer course in the smart classroom environment during our teaching practice.This paper analyzes and summarizes the practice results，which provides reference for the teaching in the wisdom classroom environment.

smart classroom；computer；teaching；design；research

G434

：A

：1004-5287（2017）04-0426-04

：10.13566／j.cnki.cmet.cn61-1317／g4.201704018

2017-02-24

吴宇玲（1978-），女，辽宁锦州人，实验师，硕士，主要研究方向：计算机科学和网络技术。