国内学者提出,智慧教室应当包含内容呈现、环境管理、资源获取、即使互动、情境感知五大特征。该观点更多考虑了智慧教室的环境构建,作为智慧教室建设的指导,用于构建宏观体系,具有较强的指导性和操作性。也有学者从智慧教室命名的角度,将SMART一词解释为自由式(Self-directed)、兴趣(Motivated)、能力(Adaptive)、资源(Resource)、信息技术(Technology-embedded),进而指出智慧教室是“支持学习者基于自身的能力,兼顾兴趣,通过运用信息技术,获取丰富的资源,开展自助式学习”的场地和环境。[41]
关于智慧教室,不同的学者有不同的描述方式,但其总体特征本质相同,下面主要以黄荣怀教授提出的智慧教室“SMART”概念模型为参考对智慧教室特征进行概括。
智慧教室的“智慧性”涉及教学内容的优化呈现、学习资源的便利性获取、课堂教学的深度互动、情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面的内容,可概括为内容呈现(Showing)、环境管理(Manageable)、资源获取(Accessible)、即时互动(Real-time Interactive)、情境感知(Testing)五个维度,简写为“S.M.A.R.T”,这五个维度正好体现了智慧教室(Smart Classroom)的特征,可称为“SMART”概念模型,如图3.18所示。
1.内容呈现(Showing)
“内容呈现”是指内容呈现优化,主要表征智慧教室的教学信息呈现能力,不仅要求呈现的内容清晰可见,而且要求呈现内容的方式适合学习者的认知特点,有助于增强学习者对学习材料的理解和加工。“内容呈现”主要包括视觉和听觉呈现两个方面。视觉方面涉及清晰度、视野、亮度、视角等多个因素。通过电子手段呈现给学生的信息能被教室内所有的学生方便、清楚地看见,不影响学生的健康。智慧教室可以通过配置多个屏幕来显示教学内容,以有效改善单一屏幕造成学生思维“间断性”的问题。智慧教室的各种显示屏幕都应该具有高分辨率,各种显示屏幕的水平视角一般应在160度以上(中国教育技术协会技术标准委员会,2011),可以配置光线传感器,以智能判断环境光线的强弱,甚至能自动控制窗帘的开合与室内灯光的启闭,从而保证屏幕的亮度适宜。在听觉方面,良好的听闻环境可保证语言交流的顺畅,利于师生间互动。李运江等指出教室的声学设计要保持足够低的背景噪声级,合理布置吸声材料,把混响时间控制在合适的水平,充分利用天花板的近次反射声,加强教室后部的声能。粟春燕认为语言可懂度是教室听闻环境最直接的评价指标,混响时间和信噪比、过长的混响时间、过多的背景噪声及低信噪比都会降低语言可懂度。[42]
图3.18 智慧教室的“SMART”概念模型
2.环境管理(Manageable)(www.daowen.com)
“环境管理”是指环境管理便捷,主要表征智慧教室的布局多样性和管理便利性。智慧教室的所有设备、系统、资源都应具备较强的可管理性,包括教室布局管理、设备管理、物理环境管理、电气安全管理、网络管理五个方面。在教室布局方面,传统“秧苗式”布局严重限制了学生之间的互动,造成学生的被动学习,智慧教室的布局应灵活、多样,以支持多种教学活动的开展;充分考虑各种设备的放置,提高空间的利用效率;课桌椅设计除了考虑材料、结构、色彩等因素外,必须应用人机工程学原理,使其符合青少年身体的尺度。设备管理应考虑网络设备、传感设备、照明设备、供电设备、空调设备、计算机、屏幕、投影机等因素。物理环境管理涉及声、光、温等环境因素的管理,我国《室内空气质量标准》引入室内空气质量概念,提出“室内空气应无毒、无害、无异常嗅味”的要求,并对室内空气的温度、湿度、空气流速和新风量等作了明确要求(国家质量监督检验检疫总局,2003)。电气安全管理要求教室内的所有设备在供电安全上可以控制,主要包括各种设备的供电、布线、用电安全等问题。网络管理要求教师对室内的内网络的使用是可控的,包括病毒的防范、网络传输的保障、访问数量的保障等。
3.资源获取(Accessible)
“资源获取”是指资源获取便利,主要表征智慧教室中资源获取能力和设备接入的便利程度,涉及资源选择、内容分发和访问速度三个方面。陈时见等指出丰富的网络学习资源有利于学生自主学习、交互式合作学习、个性化学习、教育社会化的实现。在资源选择方面,智慧教室应能提供丰富的教学资源以灵活地支持教学活动,计算机、平板电脑、智能手机、PDA、无线投影机、交互式白板等多种设备均可便利接入,并支持在教学的过程中对资源进行互动、操作和再生成。在内容分发方面,与学生学习相关的课程设置、教学计划、教学内容、教学工具等均应能便利地分发到学习终端。在访问速度方面,资源的获取和终端的接入速度均以不影响教学活动为宜。
4.即时互动(Real-time Interactive)
“即时互动”是指及时互动流畅,主要表征智慧教室支持教学互动及人机互动的能力,涉及便利操作、流畅互动和互动跟踪三个方面。在便利操作方面,智慧教室应能支持人机的自然互动,所有互动设备及界面具有操作简单、功能全面、导航清晰、符合人的操作习惯等特点,触摸、视觉和语音等互动方式可以改善鼠标、键盘的人机互动体验,使互动更趋于自然。在流畅互动方面,智慧教室中的硬件能够满足多终端、大数据量的互动需求。在互动跟踪方面,智慧教室能够记录并存储师生、生生以及人机的互动轨迹,为学习分析提供基础数据,从而为教师的决策和学生的自我评估提供支持。地平线报告(Horizon Report)预测:学习分析技术是4~5年内将要普及的重要技术。智慧教室应全面支持教学的深度互动,如何有效地了解学生是否偏离交互主题,从交互过程中及时发现学生的困难与问题并加以引导或帮助,将是智慧教室需要设置的一项重要功能;记录互动的过程轨迹并及时进行分析,是实现该项功能的主要途径。
5.情境感知(Testing)
“情境感知”是指情境智能感知,主要表征智慧教室对物理环境和学习行为的感知能力。空气、温度、光线、声音、颜色、气味等是环境的物理因素,这些因素直接影响教师和学生的身心活动。传感器技术的发展和普及使得智慧教室可以通过各种传感器,实时检测室内的噪声、光线、温度、气味等参数,根据预设的理想参数,自动调节百叶窗、灯具、空调、新风系统等相关设备,将教室内声、光、温、气调节到适宜学生身心健康的状态。学习行为的感知是指能够获取学习者的位置、姿势、操作、情感等方面的数据,以便能分析学生的学习需求,提供适应性支持。
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