高校多媒体教学环境智慧化需求分析

高校多媒体教学环境智慧化需求分析

2015年，教育部重点关注教育行政公共服务平台、决策服务系统和统计基础数据库的建设，强调了高等教育机构和优质资源的开放和共享。一满足学习者行为需求多媒体教学环境是利用信息技术,在特定空间内开展的包括音视频、灯光陈设、空间操作等一系列关于设备、系统、资源、交互等因素的教学活动的综合。我国高等教育教学大多以群体面授的形式展开,教室规模、座位编排、课堂气氛、师生关系和现代教学工具都是独立存在又相互制约的关联要素,必须有现代信息技术作支撑,并需要融入学习者的认知、情感、技能及协作,最终为教学改革和发展服务。经研究,教学场所的状态对师生的身心和行为有直接影响。因此,教学环境要能激发学习情境,为与环境相关的行为提供智能帮助;要能充分发挥多媒体优势,为活动效果提供智能保障。1物联、协同,智慧化管理模式多媒体教学环境在教育信息化中具有重要地位(1)从教学交互过程分析,教室是学生接受系统教育的主要功能场所。有效的教学环境承载着现代化教学手段,并能够正确引导学习。按照建构主义学习理论,通过环境建立的认知结构和意义,体现在“交互”是激发学习动机、激励并保持学习主观能动性、启发学生开展积极思维的有效手段之一。进而,必须根据教室环境内的课堂教学互动距离、多媒体工具辅助效率、教学活动参与度等因素,来确认学习效果。(2)从学习行为方式分析,学生认知、行为、情感及社会化参与的有机结合是构成学习行为方式的载体,而环境全方位刺激着教学的感官,形成“边教边学边建立”的状态。利用多媒体目标认知和重组信息的特点,让学生通过“感知—概括—应用”的思维过程去发现知识、掌握规律,引导构建基础知识体系,从而在多媒体教学环境中养成自主、探究及合作的精神,培养学生学习的态度、意识、能力和习惯。(3)从运行管理效果分析,为满足信息化教学的需要,各校不断加大对多媒体建设的投入,而先进设备在网络的支撑下,改善了教学环境,优化了资源利用率。然而调研结果显示,国内一些高校多媒体教室的使用率在30%~70%之间,只有少数高校使用率在80%以上,管理的附加工作量、教学过程的操作负担等问题并存。综上所述,必须建立科学的服务管理体系,利用多媒体教学环境有效支持教、学和交互效能,建立物联、协同的教学管理系统和智慧化多媒体教室,进而有效构建智慧化管理模式。这其中,高水平的授课教师、精心组织的教学内容、自主学习的学生群体、高效率的协作互动,以及良好的师生关系、融洽的教学环境,是不可或缺的因素。2教学与学习活动研究现状先进技术与教育模式相互影响,改变了学习形态与管理习惯。多媒体教学环境是教育信息化建设的重要内容近十年来,借助创新交互设备和环境感知智能技术的支持,越来越多的有关创新教学与学习活动的研究不断涌现并趋于多样化二开放互联媒体环境的智能干预1教室的智慧化管理模式2015年,北京师范大学智慧学习研究院发布《智慧学习环境白皮书》,强调教室的智慧化管理的目的是使学习内容进一步适应环境的感知,并提出了智慧教室“SMART概念模型”(1)基于开放的资源创新教育方法智慧校园建设的核心是提供智慧应用与服务(2)跨校区、多建学校核实质量差网络是信息化的承载主体,更是“互联网+校园”的保障,意味着与教学、管理、服务的深度融合,促使形成新的技术形态、数据形态、组织形态及关系形态。目前,高校跨校区、多楼宇、楼层分布广的中控管理难度成倍增加,人员配备、设备选型与运行效率形成反差。为了保障教学行为能及时有效地实现资源的流通和共享,应充分利用新型互联网,以有线、无线、VPN服务及专网全覆盖的网络环境为支撑,逐渐接纳灵活、分散、共享、优化的异地即时的信息交流与协作管理,进行校内外融合实践性活动,并将教学行为数据化、管理数据共享化、共享要素广泛化,重新设计和调整教学环境。2住民智慧教育与体验策略智慧化的教学环境并不是单纯的多媒体教学设备的使用,而是面向“数字原住民”群体推出的智慧教育与体验的策略。本研究认为,“智慧干预”的实施策略可理解为立足顶层设计和基础架构之上,与各业务系统做到互联互通,并合理配置资源、重组知识,对跨机构、多系统、众业务的灵活介入提供支持。(1)节点划分及保障措施按照西北工业大学的信息化建设规划,学校出台了信息化建设、网络与信息系统运行、用户、安全等一系列相关的管理制度,把近五年的建设目标、重点突破任务、实施计划及保障细则等内容按照业务各层次、各要素进行了节点划分的统筹规划。同时,以“学生域”为建设主线,强调教、学的设计和参与,加强跨部门有效资源的联动机制,通过基本数据的清洗与整合,建成主题数据仓库,为实施数据交换提供基础数据服务,最终形成了顶层设计、标准规范、基础数据库“三位一体”的工作指导体系,使规划可实施、可操作。(2)校园文化接口结合实际建设需求和学校发展状况,西北工业大学参考《多媒体教学环境工程建设规范》,从供配电、网络与建筑物理环境、音视频系统、多媒体智能控制设备功能及互联、数字语言学习环境、系统集成等方面,与校园统一接口;按照“域”的概念,将校园信息分成活跃的应用模块,向相关业务部门展开意见征集,细化分级目标后分步建设,为保障数据安全,搭建集中存储环境;当师生进入课堂环境后,感知设备会根据身份识别提供相应的服务,教学设备会自行启动进入到待用状态;针对跨校区,还建立了远程故障解除和备份,使介入教学过程的行为可被随时调用、挖掘,并提供决策支持,以逐步规范着校园信息的数据源与流向,并保证信息的唯一性、准确性和决策效率。(3)教学过程数据多媒体教学设备是教学基础建设的重要组成部分。在新技术的驱动下,应协同控制多种现代视听、灯光幕布等设备,营造现场演示与实时交互的教学系统环境,以实现多媒体设备生命全周期管理的信息化,并形成常态的应对策略。西北工业大学根据近年多媒体教室的应用需求和教师问卷调查,于2014年提出开放式多媒体教学管理模式并启用,跨校区新建246间多媒体教室,并在学校办公室、信息中心、国际教育学院设置了视频会议系统环境;多媒体教学环境课堂遵循一体化设计、智能化操作、统一化服务的理念,采用全开放式管理所有设备,只需校园卡便可实现一卡即时自助管理模式,如图1所示。其中,中控讲台系统、无线蓝牙耳麦、教室功能类型、定位录播方式、服务器等均有维护和管理相应问题的智能对策,逐步形成了技术融合、终端融合、平台融合的统一标准;在查看、对讲、故障解除、秩序巡视、安全控制等方面,可实现远程分工管理、跨校区实时监控及数据的抓取与统计,故提高了教学智能操作体验,也为各类应用提供了基础数据;教学过程数据则保存在感知系统中,既可作为教务管理的一线资料,为领导决策提供参考;又可持续为学校积累数据资产,推动智慧管控的实现。(4)定期发布信息安全文件为了提高教师的信息化能力和信息安全敏感度,使教师更好地掌控现代化多媒体环境,由学校信息中心牵头,针对各学院、各业务部门信息员开展了阶段性系列化信息安全培训和主题讲座,并定期发布信息安全简报。学校还构建了“西北工业大学机构知识库”,面向全校收集研究成果,其数据与学校“教师主页”系统对接,形成信息化展示学校师资队伍的智能平台。(5)建立机制,强化系统保障,确保信息化建设高效推进西北工业大学将“学生为根、育人为本、学者为要、学术为魂、责任为重”的办学理念融入到信息化建设的过程中,关键环节把关,落实完成重点保障任务,建立了核心工作深度保障机制,并根据规划统一部署各业务部门开展信息化建设,通过业务流程梳理和优化再造,推动信息系统的建设。另外,学校还建立了系统培训机制,开展了经验交流与推进会,以营造全校信息化建设的参与氛围,使信息系统循序渐进地得以完善。总之,西北工业大学构建了教学环境的主体特征,并通过智能化的教学管控与治理干预教学过程,让教与学在可感知、可适应的环境中顺利完成。三智慧干预策略现代化基础设施建设是办一流大学和一流学科建设的条件之一,但国内高校多媒体教学环境发展至今,容易忽略现代化基础设施建设的进一步设计与规划。西北工业大学基于教务、教学、学习的日常业务重构与服务支撑协调,提出了开放互通式多媒体教学环境的“智慧干预”策略——以智慧化标准来规范教室的建设和环境的运行,以开放的资源获取方式和互通的数据共享作为强大支撑,尽可能和谐地进行多媒体环境的管理和服务。在智慧校园的发展目标下,本研究基于开放、互通、感知,从资源调用、教学交互、无缝信息、数据标准、安全环境等五个维度,构建了“3点5维7S”智慧干预模型,如图2所示。围绕发挥教、学和交互效应这一问题,“智慧干预”在提升教学策略、完善管理流程的同时,还包括以下干预表现:针对教学效果的预见探测、针对资源的收集调用、针对信息的服务推送和针对业务数据的协调管理,这是智慧校园持续运维的关键。1创造等关键能力,提升课堂教学效能教师运用多元的教学策略,培养学生的信息应用、沟通创造等关键能力,提升教学效能并形成评价,以有效支持学生学习,创新教学方式,并依托课堂交互、智能录播、远程协助、标准化考试等形成教学系统环境。2置要合理学校信息化由资源、网络、技术应用、人才、政策、法规和标准等要素构成,其中资源是核心,配置要合理。通过跨兄弟院校、跨校区、跨专业的教育云联通,如西北工业大学、西安电子科技大学、西北大学三校联盟,共同探索学分互认机制,并在统一的标准规范下形成地域辐射,使数字化资源丰富的、多种应用系统集成的、相关业务高度整合的校园智慧环境实现知识的无缝获取和交流。3发展“有形感性”的教学体验聚合丰富的资源,覆盖课堂内外全程,识别学习个体特征和情景,提供无缝互通的网络通信,拓展校园时空维度,积极推进虚拟化与云服务“无形有感”的教学体验。4创建智慧干预中心利用教学环境各类资源信息传输通道,设计相对独立于校园网的教学环境专用网络,搭建高效的智能化教学环境管理平台。为此,西北工业大学加强实施统一的角色授权及身份认证体系,集成了全校主要业务的十大应用系统及业务数据库主题集,并推行信息化规范与标准,加强业务流程及管理数据的整合、运维与服务,以实现资源的统一规划和管理。智慧干预要不断拓展空间环境(如会议厅、图书馆、实验室、机房、开放学习中心、室内外操场、展厅、博物馆、教师发展中心等),创设能与教、学产生互动关系或知识信息传达交互的场所。教学将适合的技术与有效的方法结合产生交互,当课程与资源固有的结构和模式被重组并向校园内外延伸,就形成了智慧校园的新关系形态,加速了校园的“开放”和“互通”。四开放融合的智慧教学模式高等教育具有培养人才、科学研究、服务社会的责任属性,其体系下的教学环境始终要围绕校园搭建这一平台,构成教学行为的信息交互状态——这种状态必然以信息技术为支撑,以智慧干预为手段,以开放融合、众创互通为核心,通过互联网优化开放课程的建设,从建设、使用、管理上达到智慧标准。纵观国际态势,新加坡的智慧教育计划强调利用信息技术来改变教学方式、开发全新的学习资源和评价方式,并建立个性化学习空间和国家范畴的教育基础设施1云网端数字控制在日新月异的信息时代,智慧教学环境要结合学科专业进行统筹规划,对各类设备及与教学活动相关的行为予以集中控制、安全维护和智能监管,有效采集动态信息,与“云网端”结合,实时解决和反馈教学过程数据并传给桌面显示系统或手机终端,实现多媒体管控的一体化。2生物识别技术的应用,实现教室布局及设备设施既要满足教师的信息化多元需求,也要满足学生对知识主动探究的需要;要利用生物识别技术进行身份认定和信息存取,并确保信息的安全、可靠、准确;要通过未来教室、云课堂、智能高清移动录播、交互平板等载体,无缝接入资源及教学活动,采取包括远程教学在内的多种学习方式。3提供个性化分布式学习服务在实现设