智慧教學(xué)環(huán)境設(shè)計研究范文
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SPOCs雖然經(jīng)過多年的教育信息化的基礎(chǔ)建設(shè)，但目前很多課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺仍側(cè)重于“回憶、理解和應(yīng)用”這種“低階認知”目標(biāo)的培養(yǎng)，缺乏培養(yǎng)學(xué)習(xí)者“分析、評價和創(chuàng)造”等“高階認知”目標(biāo)機制，尚未達到“教育現(xiàn)代化”的高度。因此，建設(shè)適合教育現(xiàn)代化需求的新型教學(xué)環(huán)境是形勢的必然。
1．智慧教學(xué)環(huán)境概述。根據(jù)課程與教學(xué)論的觀點，課堂的含義包括三個層次：一是傳統(tǒng)意義上的教室，二是學(xué)校的課堂教學(xué)活動，三是課程與教學(xué)活動的綜合體。這三個層次是一種遞進的關(guān)系。其中，教室是一種物理環(huán)境，支撐課程的實施。對于教育信息化的教室環(huán)境，應(yīng)該是一種可以優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的呈現(xiàn)、便利學(xué)習(xí)資源的獲取、促進課堂交互的開展，具有情境感知和環(huán)境管理功能的新型教室，是一種多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)教室有機結(jié)合的產(chǎn)物。我們把這種教室稱為“智慧教室”。把智慧教室延伸到智慧教學(xué)環(huán)境，不單是教學(xué)形態(tài)的變化，更是一種新的教學(xué)理念。簡單理解，智慧教學(xué)環(huán)境是一種智能化的教學(xué)場所。智慧教學(xué)環(huán)境包括內(nèi)容呈現(xiàn)、資源獲取、及時互動、情境感知、環(huán)境管理五個維度。從本質(zhì)上理解，智慧教學(xué)環(huán)境是一種信息化教學(xué)系統(tǒng)，它支持：校內(nèi)的課內(nèi)課外、校外的課內(nèi)課外四個象限的教學(xué)，教師、學(xué)生與管理人員三種人員對象，探究試、情景式與遠程協(xié)作式三種場景環(huán)境，本科生、研究生、留學(xué)生與繼教生多種層次的學(xué)習(xí)者，虛擬與現(xiàn)實、在線與錄播的混合式教學(xué)模式。從直觀上理解，智慧教學(xué)環(huán)境是一種能夠識別學(xué)習(xí)者特征，感知學(xué)習(xí)情境，提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具；能夠自動記錄學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程和測評學(xué)習(xí)成果的學(xué)習(xí)場所，實現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的融合，更好支持和服務(wù)學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)。實際上智慧教學(xué)環(huán)境就是支持人、技術(shù)、環(huán)境和資源等維度之間的高互動的學(xué)習(xí)空間。智慧教學(xué)環(huán)境一般由教學(xué)資源、應(yīng)用模塊、云業(yè)務(wù)管理、服務(wù)器集群組與交互管理、基礎(chǔ)設(shè)施、學(xué)習(xí)終端等幾部分組成。其中教學(xué)資源包括互聯(lián)網(wǎng)上的信息資源、“云平臺”資源和校園網(wǎng)上的資源，學(xué)習(xí)終端包括PC機、筆記本、智能手機等。在智慧教學(xué)環(huán)境中，師生之間是一種平等的、交互的關(guān)系；教學(xué)資源是由老師與學(xué)習(xí)者共同構(gòu)建與使用，是一種動態(tài)的組織，它保存在局域網(wǎng)中、“內(nèi)網(wǎng)”的平臺上、甚至保存在“云”上。
2．SPOCs環(huán)境。SPOCs（SmallPrivateOnlineCourses，小規(guī)模專屬在線課程）是相對MOOCs而言的小規(guī)模專屬在線課程。它有兩個顯著特點：一是課程規(guī)模較小，建設(shè)成本不高；學(xué)習(xí)人數(shù)有限制，滿足一定條件的申請者經(jīng)過篩選才能參與課程學(xué)習(xí)，保證學(xué)習(xí)者能得到老師充分的指導(dǎo)。二是學(xué)習(xí)者在線學(xué)習(xí)不是唯一途徑，學(xué)生和教師還可以在實體課堂進行交流，能滿足學(xué)習(xí)者的不同需要。可見，SPOCs具有智慧教學(xué)環(huán)境的特征、MOOCs在線與自主學(xué)習(xí)的優(yōu)點，也彌補了傳統(tǒng)課堂大班化與被動化學(xué)習(xí)的不足，對普通高校而言具有巨大的發(fā)展與應(yīng)用空間。SPOCs環(huán)境是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)為支撐，以個體課程為單位，以交互學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式，由學(xué)習(xí)者及其輔助者（包括教師、輔導(dǎo)者、管理者等）共同構(gòu)成的一種學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)者是該環(huán)境的主體，教師對課程進行嚴(yán)謹?shù)脑O(shè)計，提供豐富的課程資源與學(xué)習(xí)情境，能夠滿足學(xué)習(xí)者對課程進行交互學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)。SPOCs環(huán)境具有對學(xué)習(xí)者的篩選功能，保證學(xué)習(xí)者的共同特征；對學(xué)習(xí)人數(shù)、用戶行為等都進行嚴(yán)格的管理，保障學(xué)習(xí)者得到充分的師生交流機會；記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，既能跟蹤學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)情況，也能保證學(xué)習(xí)評價的科學(xué)與公平［3］。SPOCs環(huán)境可采用三層體系結(jié)構(gòu)：界面層、業(yè)務(wù)層與數(shù)據(jù)層，該結(jié)構(gòu)有利于環(huán)境功能擴展與資源數(shù)據(jù)的增加，維護也方便。環(huán)境的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示［4］。圖1SPOCs環(huán)境框架結(jié)構(gòu)
二、基于私有云智慧教學(xué)環(huán)境
1．私有云SPOCs環(huán)境。我們知道，云計算是一種服務(wù)；云存儲是從云計算的概念上延伸和發(fā)展而來的一個分支，是將存儲資源放到網(wǎng)絡(luò)上供存取的一種方案；私有云是相對于公有云來說的，其應(yīng)用局限在一個區(qū)域。私有云SPOCs環(huán)境就是利用虛擬化、云存儲及云計算技術(shù)來實現(xiàn)教學(xué)與資源共享的私有云服務(wù)系統(tǒng)。私有云服務(wù)系統(tǒng)基本原理如圖2所示。私有云SPOCs環(huán)境既有云服務(wù)系統(tǒng)的基本功能，緩解學(xué)校信息化建設(shè)的投入壓力，也確保SPOCs小規(guī)模在線性與環(huán)境的智慧性。首先，利用開源云平臺構(gòu)建私有云SPOCs環(huán)境基礎(chǔ)架構(gòu)。在虛擬環(huán)境中，配置單點登錄服務(wù)器，提供“一站式服務(wù)”，便于教學(xué)資源共享；同時，減少無謂的頻繁登錄，減輕用戶對多組用戶名及密碼的記憶負擔(dān)，簡化用戶使用過程，提升用戶體驗；第二，在虛擬機集群中，部署基于HDFS的云計算平臺，增強平臺擴展性，有效整合零碎資源，延長舊設(shè)備使用壽命，極大地提高設(shè)備使用率；集中管理各項資源，拓寬資源共享渠道；同時，利用私有云業(yè)務(wù)調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，提高系統(tǒng)整體負載能力，使設(shè)備性能得到更好地發(fā)揮；第三，通過私有云自身的節(jié)點管理、存儲管理及容錯技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的資源管理；第四，利用云計算與中間件技術(shù)，打造能支持臺式機、筆記本、平板電腦、手機、云計算虛擬終端等多類型終端的高兼容課程平臺，同時，提供移動二維碼、移動APP等無線接入方式，提升課程的可移動學(xué)習(xí)性；最后，提高平臺開放性與兼容性，使平臺能更好地支持語音、影像互動功能，使學(xué)習(xí)者在開放、互動的環(huán)境中形成良好地學(xué)習(xí)體驗。環(huán)境包括教學(xué)資源、互動交流、實驗系統(tǒng)和教學(xué)平臺等功能模塊，可分別進行資源存取、問題討論交流、操作實驗與在線測試等操作，還可以統(tǒng)計學(xué)生在論壇上的發(fā)帖次數(shù)，實時掌控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)；建立學(xué)習(xí)資料庫，共享學(xué)習(xí)心得與學(xué)習(xí)資源；方便展示作品及反饋信息，有助于學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)。環(huán)境具有實時性、互動性、開放性與共享性特點，學(xué)習(xí)者可以隨時隨地進行碎片式學(xué)習(xí)、實時互動交流，從而實現(xiàn)虛擬化的教與學(xué)。環(huán)境中“師生”實際上都是主體，他們的關(guān)系是平等的、相互的，都可以隨時發(fā)起話題、發(fā)表見解。
2．私有云SPOCs智慧環(huán)境下課程混合學(xué)習(xí)。混合學(xué)習(xí)是將傳統(tǒng)的面授教學(xué)與現(xiàn)代教學(xué)相互結(jié)合而構(gòu)成的學(xué)習(xí)環(huán)境。混合學(xué)習(xí)是傳統(tǒng)教學(xué)模式與現(xiàn)代教學(xué)模式的一種結(jié)合，是各種學(xué)習(xí)理論和方法的混合，是實地學(xué)習(xí)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的混合，也是不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)方式的混合。私有云SPOCs智慧環(huán)境在大學(xué)計算機公共課程教學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢明顯，其中《大學(xué)計算機》課程內(nèi)容多、面廣，涵蓋信息社會公民所需具備的計算機基本知識，其內(nèi)容更新快、操作性強。該課程基于私有云SPOCs智慧環(huán)境進行混合學(xué)習(xí)，既能發(fā)揮教師引導(dǎo)、啟發(fā)和監(jiān)控教學(xué)過程的主導(dǎo)作用，又能充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過程主體的主動性、積極性和創(chuàng)造性，效果很好。智慧教學(xué)環(huán)境強調(diào)具備充足的課程資源與良好的互動機制。在私有云SPOCs智慧環(huán)境中，老師的主要任務(wù)是組織好教學(xué)資源，做好教學(xué)設(shè)計，提供真實的學(xué)習(xí)情境，進行良好的師生互動，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)，共同完成教學(xué)任務(wù)。老師在注重知識與技能傳授的同時，更要注重學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)能力、探究能力、合作能力與表達能力的培養(yǎng)。例如，我們把《大學(xué)計算機》課程內(nèi)容劃分為“計算機基礎(chǔ)”、“網(wǎng)絡(luò)和多媒體”、“辦公自動化”與“程序與數(shù)據(jù)庫”四個相輔相成又相對獨立的四個模塊，然后對各模塊再按知識點細化為多個任務(wù)，對各任務(wù)制作10分鐘左右的小視頻、習(xí)題庫等學(xué)習(xí)資源，供學(xué)習(xí)者自主地、有選擇性進行學(xué)習(xí)。
在私有云SPOCs智慧環(huán)境中，自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)的主流，打破班級式、封閉性學(xué)習(xí)方式，取而代之的是開放式、互動性的學(xué)習(xí)方式；環(huán)境中師生可以把大量的數(shù)據(jù)存儲在“云”中，沒有時空的限制。學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，擁有各種數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，如課程知識點小視頻、實驗系統(tǒng)操作練習(xí)問題包等，還可以通過網(wǎng)絡(luò)獲取豐富的電子資源。《大學(xué)計算機》課程的教學(xué)目標(biāo)是掌握計算機知識與技能，對該課程資源進行模塊化管理，既方便教學(xué)資源的制作與組織，也有利于學(xué)生個性化、碎片式或翻轉(zhuǎn)式學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在環(huán)境中充分利用所提供的各種學(xué)習(xí)資源、特別是各種操作任務(wù)資源，通過實驗系統(tǒng)進行操作練習(xí)與在線測試，以隨時檢驗學(xué)習(xí)效果，還可以方便地與師生進行交流互動，及時解決學(xué)習(xí)問題，獲得事半功倍的效果［6］。
三、結(jié)語
信息技術(shù)推動教育信息化進程及教學(xué)改革，也暴露了很多存在的問題。如普通高校教學(xué)資源緊缺，學(xué)生學(xué)習(xí)能力不足，課程網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)滯后與教學(xué)模式陳舊等。基于云計算、具有智慧性學(xué)習(xí)特質(zhì)的課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境的建設(shè)是教育信息化的必然，是精品開放課程目標(biāo)的具體體現(xiàn)，它能夠很好地支持傳統(tǒng)與現(xiàn)代兩種教學(xué)模式。特別地，在該環(huán)境中進行大學(xué)計算機公共課程混合學(xué)習(xí)教學(xué)實踐，效果明顯。
作者：陳一明 單位：廣東石油化工學(xué)院 實驗教學(xué)部
