智慧教学环境设计研究范文

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一、智慧教学环境与

SPOCs虽然经过多年的教育信息化的基础建设，但目前很多课程网络教学平台仍侧重于“回忆、理解和应用”这种“低阶认知”目标的培养，缺乏培养学习者“分析、评价和创造”等“高阶认知”目标机制，尚未达到“教育现代化”的高度。因此，建设适合教育现代化需求的新型教学环境是形势的必然。

1．智慧教学环境概述。根据课程与教学论的观点，课堂的含义包括三个层次：一是传统意义上的教室，二是学校的课堂教学活动，三是课程与教学活动的综合体。这三个层次是一种递进的关系。其中，教室是一种物理环境，支撑课程的实施。对于教育信息化的教室环境，应该是一种可以优化教学内容的呈现、便利学习资源的获取、促进课堂交互的开展，具有情境感知和环境管理功能的新型教室，是一种多媒体技术和网络教室有机结合的产物。我们把这种教室称为“智慧教室”。把智慧教室延伸到智慧教学环境，不单是教学形态的变化，更是一种新的教学理念。简单理解，智慧教学环境是一种智能化的教学场所。智慧教学环境包括内容呈现、资源获取、及时互动、情境感知、环境管理五个维度。从本质上理解，智慧教学环境是一种信息化教学系统，它支持：校内的课内课外、校外的课内课外四个象限的教学，教师、学生与管理人员三种人员对象，探究试、情景式与远程协作式三种场景环境，本科生、研究生、留学生与继教生多种层次的学习者，虚拟与现实、在线与录播的混合式教学模式。从直观上理解，智慧教学环境是一种能够识别学习者特征，感知学习情境，提供合适的学习资源与便利的互动工具；能够自动记录学习者学习过程和测评学习成果的学习场所，实现物理环境与虚拟环境的融合，更好支持和服务学习者自主学习。实际上智慧教学环境就是支持人、技术、环境和资源等维度之间的高互动的学习空间。智慧教学环境一般由教学资源、应用模块、云业务管理、服务器集群组与交互管理、基础设施、学习终端等几部分组成。其中教学资源包括互联网上的信息资源、“云平台”资源和校园网上的资源，学习终端包括PC机、笔记本、智能手机等。在智慧教学环境中，师生之间是一种平等的、交互的关系；教学资源是由老师与学习者共同构建与使用，是一种动态的组织，它保存在局域网中、“内网”的平台上、甚至保存在“云”上。

2．SPOCs环境。SPOCs（SmallPrivateOnlineCourses，小规模专属在线课程）是相对MOOCs而言的小规模专属在线课程。它有两个显著特点：一是课程规模较小，建设成本不高；学习人数有限制，满足一定条件的申请者经过筛选才能参与课程学习，保证学习者能得到老师充分的指导。二是学习者在线学习不是唯一途径，学生和教师还可以在实体课堂进行交流，能满足学习者的不同需要。可见，SPOCs具有智慧教学环境的特征、MOOCs在线与自主学习的优点，也弥补了传统课堂大班化与被动化学习的不足，对普通高校而言具有巨大的发展与应用空间。SPOCs环境是以建构主义学习理论为基础，以网络和通信技术为支撑，以个体课程为单位，以交互学习、协作学习和自主学习为主要学习方式，由学习者及其辅助者（包括教师、辅导者、管理者等）共同构成的一种学习环境。学习者是该环境的主体，教师对课程进行严谨的设计，提供丰富的课程资源与学习情境，能够满足学习者对课程进行交互学习、协作学习和自主学习。SPOCs环境具有对学习者的筛选功能，保证学习者的共同特征；对学习人数、用户行为等都进行严格的管理，保障学习者得到充分的师生交流机会；记录学习者的学习状态，既能跟踪学习者学习情况，也能保证学习评价的科学与公平［3］。SPOCs环境可采用三层体系结构：界面层、业务层与数据层，该结构有利于环境功能扩展与资源数据的增加，维护也方便。环境的框架结构如图1所示［4］。图1SPOCs环境框架结构

二、基于私有云智慧教学环境

1．私有云SPOCs环境。我们知道，云计算是一种服务；云存储是从云计算的概念上延伸和发展而来的一个分支，是将存储资源放到网络上供存取的一种方案；私有云是相对于公有云来说的，其应用局限在一个区域。私有云SPOCs环境就是利用虚拟化、云存储及云计算技术来实现教学与资源共享的私有云服务系统。私有云服务系统基本原理如图2所示。私有云SPOCs环境既有云服务系统的基本功能，缓解学校信息化建设的投入压力，也确保SPOCs小规模在线性与环境的智慧性。首先，利用开源云平台构建私有云SPOCs环境基础架构。在虚拟环境中，配置单点登录服务器，提供“一站式服务”，便于教学资源共享；同时，减少无谓的频繁登录，减轻用户对多组用户名及密码的记忆负担，简化用户使用过程，提升用户体验；第二，在虚拟机集群中，部署基于HDFS的云计算平台，增强平台扩展性，有效整合零碎资源，延长旧设备使用寿命，极大地提高设备使用率；集中管理各项资源，拓宽资源共享渠道；同时，利用私有云业务调度、网络管理技术，提高系统整体负载能力，使设备性能得到更好地发挥；第三，通过私有云自身的节点管理、存储管理及容错技术，实现稳定可靠的资源管理；第四，利用云计算与中间件技术，打造能支持台式机、笔记本、平板电脑、手机、云计算虚拟终端等多类型终端的高兼容课程平台，同时，提供移动二维码、移动APP等无线接入方式，提升课程的可移动学习性；最后，提高平台开放性与兼容性，使平台能更好地支持语音、影像互动功能，使学习者在开放、互动的环境中形成良好地学习体验。环境包括教学资源、互动交流、实验系统和教学平台等功能模块，可分别进行资源存取、问题讨论交流、操作实验与在线测试等操作，还可以统计学生在论坛上的发帖次数，实时掌控学生的学习状态；建立学习资料库，共享学习心得与学习资源；方便展示作品及反馈信息，有助于学习者自主学习。环境具有实时性、互动性、开放性与共享性特点，学习者可以随时随地进行碎片式学习、实时互动交流，从而实现虚拟化的教与学。环境中“师生”实际上都是主体，他们的关系是平等的、相互的，都可以随时发起话题、发表见解。

2．私有云SPOCs智慧环境下课程混合学习。混合学习是将传统的面授教学与现代教学相互结合而构成的学习环境。混合学习是传统教学模式与现代教学模式的一种结合，是各种学习理论和方法的混合，是实地学习环境和网络学习环境的混合，也是不同的学习风格和学习方式的混合。私有云SPOCs智慧环境在大学计算机公共课程教学中应用优势明显，其中《大学计算机》课程内容多、面广，涵盖信息社会公民所需具备的计算机基本知识，其内容更新快、操作性强。该课程基于私有云SPOCs智慧环境进行混合学习，既能发挥教师引导、启发和监控教学过程的主导作用，又能充分体现学生作为学习过程主体的主动性、积极性和创造性，效果很好。智慧教学环境强调具备充足的课程资源与良好的互动机制。在私有云SPOCs智慧环境中，老师的主要任务是组织好教学资源，做好教学设计，提供真实的学习情境，进行良好的师生互动，引导学生进行自主学习，共同完成教学任务。老师在注重知识与技能传授的同时，更要注重学习者学习能力、探究能力、合作能力与表达能力的培养。例如，我们把《大学计算机》课程内容划分为“计算机基础”、“网络和多媒体”、“办公自动化”与“程序与数据库”四个相辅相成又相对独立的四个模块，然后对各模块再按知识点细化为多个任务，对各任务制作10分钟左右的小视频、习题库等学习资源，供学习者自主地、有选择性进行学习。

在私有云SPOCs智慧环境中，自主学习、协作学习是学习的主流，打破班级式、封闭性学习方式，取而代之的是开放式、互动性的学习方式；环境中师生可以把大量的数据存储在“云”中，没有时空的限制。学生作为学习的主体，拥有各种数字化学习资源，如课程知识点小视频、实验系统操作练习问题包等，还可以通过网络获取丰富的电子资源。《大学计算机》课程的教学目标是掌握计算机知识与技能，对该课程资源进行模块化管理，既方便教学资源的制作与组织，也有利于学生个性化、碎片式或翻转式学习。学生可以在环境中充分利用所提供的各种学习资源、特别是各种操作任务资源，通过实验系统进行操作练习与在线测试，以随时检验学习效果，还可以方便地与师生进行交流互动，及时解决学习问题，获得事半功倍的效果［6］。

三、结语

信息技术推动教育信息化进程及教学改革，也暴露了很多存在的问题。如普通高校教学资源紧缺，学生学习能力不足，课程网络化建设滞后与教学模式陈旧等。基于云计算、具有智慧性学习特质的课程网络教学环境的建设是教育信息化的必然，是精品开放课程目标的具体体现，它能够很好地支持传统与现代两种教学模式。特别地，在该环境中进行大学计算机公共课程混合学习教学实践，效果明显。

作者：陈一明 单位：广东石油化工学院 实验教学部