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基于智慧教室的职业教育智慧教学之原理与应用研究

原标题:基于智慧教室的职业教育智慧教学之原理与应用研究

摘要

随着多媒体教学手段和设备的不断演进,以及智慧教学支撑工具的逐步完善,职业教育的教学方式和实施途径都发生着巨大变化。职业教育的课程教学由传统的单向知识传授变为双向、多向能力培养,教师由知识的灌输者变为学习的引导者。本文基于对智慧教室各要素进行研究分析的基础上,通过合理规划,构建出适合职业学校应用需求的智慧教室,并在智慧教学软件平台的支撑下,提出职业教育智慧教学的教学模式原理与应用策略,以提升职业教育的教学效率和质量。

随着科学技术的进步,现代教育技术手段也在不断提高,多媒体技术被引入教育教学过程,将原来抽象、枯燥的学习内容通过图形、动画等形式直观表现,增强了学生的学习兴趣。丰富的教学资源和生动形象的授课情景,改变了课堂教学,多媒体在教学中得以快速普及。媒体信息手段将如何发展,如何支撑教学,课堂教学与课外学习将是何种模式,如何建设智慧教室并实施智慧教学,这些已成为当前职业教育信息化的研究和应用热点。

1从多媒体教室到智慧教室的演进改变了教师的教学方式

近百年来,随着信息技术发发展,多媒体信息展示手段与设备发生了较大的变化;随着计算机的普及,计算机辅助教学时代到来,课堂教学多媒体信息手段也不断演进。上世纪初到90年代,教学素材主要以录像播放方式展示,经历了幻灯片投影、透明膜投影、磁带录音机、光盘影碟机等。90年代到现在,教学素材展示载体转变为网络教室屏幕广播、液晶投影机、光电感应电子白板、触摸一体大屏幕电视等等,并逐渐在学校教室普及,教学设备设施更加人性化、智能化。

辅助教学手段的改进,让教师的教学方式逐渐由知识的灌输者转变为学习的引导者,对其要求也越来越高,教师的职能更趋向多元化,同时也促使各类学校不断升级辅助教学手段,教室变得更加开放化、智能化、互动化、移动化,发展为现代的智慧教室,并引起了智慧教育、智慧教学的产生。

2构建职业院校智慧教学所需的智慧教室

支撑智慧教学的智慧教室通常包含六个组成要素(图1)。

图1 智慧教室六要素

· 电脑主要负责智慧教学资源的信息加工处理;

· 大屏幕显示设备展示教学资源和互动结果;

· 教学过程中,书写设备供老师在电子教案、各种多媒体内容、现场高拍图片、现场演示实验上,或电子白板上进行书写、标注,实现教学内容互动建构;

· 扩音系统将电脑多媒体声音和老师讲课麦克风声音信号采集与播放;

· 摄像设备和录课系统把课堂实景教学同步记录并制作成视频课件。

目前,很多职业院校正在将普通教室改造为智慧教室,有的职业院校希望对现有多媒体教室升级为智慧教室。在此过程中职业院校应当合理规划,在满足智慧教学需要的前提下,兼顾建设成本及后续维护。

智慧教室须选配实用的电脑

电脑是最基础的多媒体教室设备之一,主要类型如表1。

电脑操作系统主要有三种:Android、MacOS、Windows。早期的多媒体教学设备多采用Android系统,目前基本被淘汰。苹果电脑存在各种外围硬件和应用软件的兼容性问题,国内使用极少。支持Windows操作系统的软件十分丰富,能够满足各种教学应用;但微软已停止XP系统升级支持,学校应尽快升级到Win10,以便兼容和支持各类应用软件。

如果仅仅是满足播放电子教案、音视频媒体,以及电子板书软件等简单功能,对应用电脑的配置要求不会太高;但是智慧教室的建设需要考虑运行各种教学软件,建议学校采用Windows操作系统,推荐配置:英特尔(Intel) 酷睿7代/8代I5 CPU,集成显卡,8G DDR4内存,256GB NVMe固态硬盘。

智慧教室的大屏显示设备

常见的智慧教室显示设备有投影机、液晶屏、LED拼接屏等类型,如表2。

大屏显示设备的屏幕亮度和尺寸对教学效果至关重要,针对不同规模的教室类型须选配相应的屏幕尺寸和亮度,参数推荐配置如表3。

智慧教室的书写设备

在教学过程中教师和学生均可使用书写设备,对教学内容进行意义建构,如重点标注、电子板书等,加强师生交流互动,提升教学效果。

目前,智慧教室的书写设备主要包括大屏显示器书写、讲台同屏书写和手写板书写三大类。

· 大屏显示器书写:主要是用在红外电子白板、液晶触屏显示器上书写,前者延时大、书写体验差,将逐渐被淘汰;后者价格昂贵,并且大屏显示器书写需要教师长时间站在屏幕前,限制了活动范围,也容易引起视觉疲劳。

· 讲台同屏书写:教师在讲台的显示屏幕上书写或操作电脑,并同屏显示到大屏幕上。讲台同屏书写的体验和板书效果非常好,尤其满足理工科类的大篇幅电子板书,是智慧教室未来的应用趋势。

· 无线手写板书写:教师能够脱离讲台的束缚,走到学生中充分互动,掌握教学节奏,激发学生的学习兴趣,同时借助指示教鞭,能够帮助学生加深对知识的学习和记忆,将在智慧教学中得到广泛应用。

智慧教室的扩音系统

智慧教室的扩音系统主要由输入设备——麦克风,输出设备——功放和喇叭组成。

电脑多媒体声音和老师讲课麦克风声音通过扩音系统采集与播放,主要由声音输入和声音输出两部分组成,如表4。

授课教室麦克风一般采用耳挂式和领夹式麦克,保证老师在授课过程中的声音品质,设备小巧轻便、不占手。50人标准教室扩音设备选择集成功放的有源音箱,喇叭功率每声道10W。100人左右的合班教室喇叭功率每声道20W。麦克风品质、音频信号发送和处理的采样频率及带宽参数、功放电路与喇叭品质对声音质量影响极大。高品质的音响系统会有效的减轻授课老师的疲劳感,提升学生听课的效果,久讲不累,久听不倦。

智慧教室的摄像设备

根据不同应用情景,智慧教室通常采用实物展台、摄像机、监控摄像头、USB摄像头等摄像设备对授课现场演示实验及教学资料进行拍摄,并对课堂教学实景拍摄录制。

大多数智慧教室配备有实物展示台/高拍仪,可以将教材、文件资料、实物及教师书写的文字推送到投影机或显示屏,多用于作业讲解、试卷点评等情景。但对于要求较高的实训课、公开课、精品课程,学校经常会采用专业摄影团队拍摄制作高品质的视频课程,多机位采集授课情景后使用工作站和专业级非编软件处理音视频,成本较高、时间较长。有的学校采用监控摄像头录制课堂实景,作为评教、考勤依据,也可制作成要求不高的学习资源。

常规教师备课或微课录制,通常会使用笔记本摄像头或USB外接高清摄像头。使用USB摄像头能够便捷拍摄课堂场景、实验演示,简单易用,师生可在课堂中自行操作,性价比高、成本低。智慧教室同步录课,推荐采用脚架固定USB外置摄像头(机),多机位同时拍摄。摄像头也可实现高拍仪功能,采集的画面通过大屏设备展示,结合书写设备同步实现视频画面讲解和标注,教学效果媲美师生一对一现场讲解。这种方式能够彻底解决一些职业学校的教学场地有限、学生拥挤、视线受阻等弊端,从而突破一个教师带少量学生分组式实训的传统教学模式,大幅提升教学效率。

智慧教室的录课系统

为促进学校资源建设,为学生提供课后复习课件,往往需要同步记录讲课堂教学过程。常见的录课方式有以下几种:录播教室录制、演播室拍摄录制、教学监控系统同步录课、课堂实景同步录制等。

部分学校搭建了专用录影棚,一些实力雄厚的学校使用抠像技术制作虚拟场景,这种录播教室和录播系统投入相当大、使用率不高,一般不用于多媒体教室和普通教室。部分学校采用教学监控系统同步录课,该方式主要将教学监控的摄像头兼作场景拍摄,一般用于质量要求不高的课堂同步录制。

将教师课堂授课实景、电子讲稿、实验操作、教学活动等画面同步记录更加满足学校的应用需求。课堂实景同步录制的成果课件用于教学交流和学生学习都具有极佳的体验效果,更具实施成本低、操作简单的巨大优势,尤其适用于常态化教学应用。

多媒体教室建设应合理规划,遵循“运行稳定、功能实用、易扩展、易维护和高性价比”原则,最大化利用教室资源,协助教师高效率完成教学任务,提升学校教学质量。

3结合智慧教室和智慧教学平台进行教学的应用模式

教育部副部长杜占元同志在教育信息化试点工作座谈会谈话曾指出:“教育信息化的核心理念是信息技术与教育教学实践的深度融合。简单的硬件设施不是教育信息化;只有把信息技术与教育教学过程结合起来,利用信息技术改造教育教学的过程才是教育信息化。”

智慧教学不是单纯的硬件使用,更在于充分发挥教学的主动性和灵活性,将单向的知识传授变为双向、多向能力培养,进而实现“智慧”的教与学。同时,教师的角色也需要发生相应的变化,转变为课堂设计者、提问者。教师利用智慧教学软件平台的资源库精心备课;在课堂上利用各种教学资源的展示为学生创设最佳学习情境;利用智慧教室的信息化教学设备辅助老师走下讲台、走进学生进行互动式授课,调动学生学习的主动性;通过焦点分析、问题讨论等方法刺激学生思考。由此,可以大幅度提升学生的学习兴趣和主动性,顺利地完成教学任务。可见,合理使用智慧教室的辅助教学手段进行智慧教学,不仅有助于提升教学质量,也能为学校积累智力资产。

利用资源库的素材进行课前备课

学校要全面推行、落实资源库平台建设和资源校内共建共享,通过自建、购买、定制开发等多种途径丰富资源库,逐渐实现每门课程拥有数量丰富、质量较好的素材库。备课时,教师从资源库管理平台获取素材资源,依托网络备课平台,定制个性化教案,精心设计教学过程、布置作业答疑,完成在线备课。

利用智慧教室的设备进行课堂教学

智慧教室的接入不仅可以实现远程教学、双师课堂教学、翻转课堂等;在授课中,教师还可围绕个性化电子教案组织课堂活动,设置教学情境,帮助学生构建知识,利用分组讨论、抢答竞赛、实践演示等方式,提升学生注意力和参与度。

· 借助无线手写设备帮助教师离开讲台深入学生中高效互动,充分调动学生的主动性,培养学生创新能力和自主学习能力。

· 实验实践类课程中可采用智慧教室的摄像设备,如摄像机、高拍仪、手机等,将多路拍摄画面投射到大屏幕,所有学生能近距离观察实验对象。

· 授课过程中,利用录课系统将课堂实景及师生互动过程同步录制,生成包含课堂实景的数字化教学资源,可用于学生课后复习、教学示范交流,以及校级教育资源共享。

利用智慧教学平台开展教学活动

教师可以利用智慧教学平台开展以学生为主体的课上课下混合式教学活动,包括支撑课程教学、在线考试、课件资源学习、课后练习、在线辅导答疑等,如图2。

图2 智慧教学平台支撑下的混合式教学模式

例如事先设定问题或任务,提供讲义、视频、课件、习题等资料供学生进行课前预习;课后学生登录智慧教学平台获取课堂的实景录课、微课等进行自主学习;学习过程中可进行在线答疑或小组交流讨论,充分体现学习的个性化和自主性。借助平台可记录、追踪每位学生的学习情况,教师可根据记录客观评价学生甚至实施个性化分层教学,提升教学质量。

4结语

以教师为主导的传统课堂教学方式会继续保持,但教师可以从学校资源库快速获取资源,通过智慧教学平台进行备课,实现花很少的时间制作出优秀的教案,课后通过平台布置、提交、批改作业,进行在线交流、互动答疑等,学生可以在平台自主上学习课堂实景录课等资源,这就是智慧教学在软件平台支撑下的混合式教学模式。利用信息化手段改变传统课堂,授课效率和质量将得到极大提升。

智慧教室、数字化教学资源以及混合式教学软件支撑工具是智慧教学的必要条件。它们可以支持教师在走下讲台深入学生充分互动的情况下进行板书批注;支持将教师课堂授课实景、电子讲稿、实验操作、教学活动等画面同步展示并记录。这些基于智慧教室的智慧教学不仅有助于加强教学互动,提升职业学校学生严重缺乏的学习兴趣和主动性,也能逐步为职业学校积累大量的教学资源。智慧教室和软件平台支撑下的智慧教学应用将给职业教育的课堂教学注入新的活力,推动职业教育教学改革和质量提升。

-END-

本文作者|刘鑫

作者单位|依能管理科学研究院

文章已刊发于《中国培训》杂志,转载于此惟望使广大读者受益。敬请持续关注我们,获取更多职教资讯!

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