人工智能教学环境篇1
在教育信息化飞速发展的时代，经常会听到某高校建成了“智慧教学环境”或“智慧校园”，甚至有些高校进行了简单的信息化教学设施的改造，也冠名为“智慧教育环境”建设。是技术发展太快，还是概念炒作呢？或者是人们对“智慧教学环境”的内涵理解有偏差呢？带着这些问题，笔者对智慧教育的概念进行了深入研究，并对现阶段已经建成的智慧教学环境进行了实地调研。希望通过开展此项研究找到当前智慧教学环境建设中存在的问题与漏洞，为今后智慧教学环境的建设提供建议。
一、智慧教学环境的内涵
今天我们所说的智慧教育源于iBm提出的“智慧地球”，智慧地球的核心是以一种更智慧的方法通过利用新一代信息技术来改变政府、公司和人们交互的方式，以便提高交互的明确性、效率、灵活性和响应速度。智慧地球具有三个明显的特征：①对环境透彻的感知力，通过利用物联网等实现随时随地感知、测量、捕获和传递信息；②更全面的互联互通，在有线和无线网络支持下，利用先进的系统协同工作实现全面互通；③深入的智能化，利用人工智能技术获取智能化的洞察并付诸实践，进而创造新的价值。[1]
《2015中国智慧学习环境白皮书中》指出，智慧学习作为一类学习系统，是通过物联网技术、大数据系统和人工智能技术等现代高科技来全面感知学习情境、识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和测评学习结果，有效支持人们的终身学习、职业发展和自我价值的实现。从而可以实现人们能够在任意时间（anytime）、任意地点（anywhere），以任意方式（anyway）和任意步调（anypace）（简称4a）进行学习，这类学习环境能够支持学习者轻松地（easyLearning）、投入地（engagedLearning））和有效地（effetiveLearning））（简称3e）学习。[2]
我国学者祝智庭教授认为：智慧教育的真谛就是通过构建技术融合的学习环境，让教师能够施展高效的教学方法，让学习者能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才。[3]
通过对上述概念的分析可以看出，智慧教学环境的基本条件是对环境的感知、全面的互联互通和深入的人工智能；智慧教学环境中主要用到物联网、大数据和人工智能来感知学习环境和学习者特征、营造学习情景，主动提供学习资源、自动记录和评价学习结果；智慧教学环境建设为培养具有良好的价值取向、较强的行动能力、较好的思维品质、较深的创造潜能的人才，提供环境保障。
智慧教学环境主要具有如下特征：①?ρ?习者和环境的感知，比如，通过一些传感设备（物联网）实时控制教室的温度、湿度、亮度等，为学习者提供最为舒适的学习环境；②个性化资源的推送，在智慧教学环境中，可以实时感知学习过程，并主动推送个性化的学习资源；③对学习结果的记录与分析。智慧教学环境通过对学习者学习过程的记录与分析，可自动分析学习者的特征和学习情况，并产生相应的学习报表或者学习建议；[4]（4）智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的终极目标。
二、智慧学习环境的建设现状
当前智慧教学环境的建设正在如火如荼的进行，部分高校已经建成了智慧教学环境示范区。为深入研究智慧教学环境的建设与应用情况，笔者对部分高校的智慧教学环境示范区进行了实地考察，发现当前的智慧教学环境可分如下几类：
1.普通多媒体教室的改造升级
在已经建设成功的“智慧教室”中最为初级的是普通多媒体教室的升级版，此类教室只是对普通多媒体教室进行了装修和改造，使得教室中的座位灵活、舒适，其多媒体设备配置更加先进。当前改造成功的多媒体教室中基本都安装了高清投影、交互式电子白板或互动式大屏幕、无线扩音系统等。
2.课堂互动工具应用型
当前智慧教室中的互动系统种类繁多，比较常见的主要包括：利用台式电脑通过局域网进行互动、利用internet进行远程的互动教学、基于手机或平板电脑的互动系统：
（1）基于台式电脑的互动系统。这种类型的教室中，每个学生座位上配有一台台式计算机，通过相关的互动软件，可实现师生之间、学生之间在网络环境下的实时互动交流，包括教师单独辅导，下发、上传资料等。
（2）基于网络的远程直播、互动系统。为实现跨校区之间、跨区域之间的教学直播互动，部分院校建设了“远程直播”教室。在此类型教室中通过高清摄像机、直播管理系统，可实现远距离直播、互动等功能。此外，通过录播控制系统，也可以实现对教师授课过程的自动录制和保存。
（3）基于智能手机或平板电脑的课堂互动系统。有些学校的“智慧课堂”可以看到基于手机或平板电脑的互动系统，此类互动系统可以让师生之间通过智能手机或平板电脑进行互动，下发、上传资料，也实现了学生实时投票、抢答等功能。另外，此类课堂互动系统已经初步实现记录课堂教学过程，并对授课情况可进行初步分析与统计。
3.教学资源库及社会化软件应用型
（1）有些地区或学校建设了相应的资源库或学习平台，便称之为智慧教育环境。
（2）还有些学校可利用微信、QQ等社会化软件实现新生注册、宿舍查询等功能，他们把这些社会化软件的简单应用说成了智慧校园。[5]
4.环境友好型
（1）教学环境的提升
部分智慧教学示范区中教室颜色鲜艳、明亮，走廊和学习区温馨、清爽，桌椅板凳舒适、灵活，教室里面配置了中央空调、电动窗帘等，整个示范区使学生能感受到愉悦、清新。但在信息化智能技术的应用方面，很少看到大数据分析系统、物联网、云计算等新型技术的应用，因此，这些环境也难以称为智慧教学环境。
（2）物联网的初步应用
有些学校建成的“智慧教室”中开始使用一些初级的物联网设备，比如，显示温度、湿度、照度等参数设备。仅仅使用一些物联网设备也难以称之为智慧教学环境。
5.综合应用型
一些学校智慧教室中综合了各种前沿技术，我们似乎看到了智慧教育的影子。此类教学环境中：教室实现有线和无线网络的全覆盖；教室外安装了人脸识别系统和RFiD考勤机，这些系统采集的数据可直接传送到教务系统；可以感知教室的温度、光线等，并可实现自动控制；开发了基于云计算的教育资源库和移动学习管理系统；此外，还有智能控制系?y、增强现实的互动演示和视频会议系统、自动录播系统等。[6]
三、现阶段高等院校智慧教学环境“智慧”的缺失
通过对智慧教育内涵的研究，结合智慧教学环境的建设现状，发现现阶段“智慧教学环境”的建设与传统教学环境相比已经有了很大的提升，但还没真正实现“智慧教育”。下面笔者对照智慧教育的概念与特征，从环境建设、技术的运用以及对人才培养的支持等方面对现阶段的“智慧教学环境”加以分析：
1.对环境和学习者的感知
感知学习情景涉及学习者特征分析、传感器技术和自动推理等方面的应用，通过信息采集、动态建模和情景推理三个模块来实现[7]，要感知学习情景，物联网和人工智能技术是必不可少的。目前，智慧教学环境中对物联网技术的应用还处在最初级的对基本环境的感知方面，比如，温度、湿度和光线的感知，缺乏对物联网的深入应用。要实现对学习者特征的自动识别，必然用到人工智能、学习分析等技术，但在目前的智慧教育环境中还没有看到成功案例。
2.智慧教育资源的提供
智慧资源是指以培养具有21世纪生存技能的智慧创造者为目的，支持智慧学习和智慧教学活动的有效开展，具有泛在性、情景感知性、联通性、进化性、多维交互性和个性化智能推送等核心特征的新型数字化学习资源[8]。在智慧教育资源的建设和应用过程中：首先，用到大数据分析技术，对学生的学习特征和学习情况进行全面的分析；其次，通过人工智能等技术实现向学习者进行优质教育资源的精准推送；第三，可通过物联网、大数据和人工智能来全面感知学习环境，利用VR技术营造更为真实的学习情境。在当前建设的“智慧教学环境”中，虽然可以看到丰富的学习资源和互动工具，但它们并没有达到智慧资源的标准。
3.对学习结果的记录与分析
Siemens认为学习分析是：“关于学习者以及他们的学习环境的数据测量、收集、分析和汇总呈现，目的是理解和优化学习以及学习情境”[9]，学习分析必然会用到学习科学、人工智能、大数据等方面的理论和技术。目前我们看到的是一些授课软件对课堂的记录与初步的数据统计，并不能达到学习分析的标准。在对教学过程的记录过程中，通过自动录播系统，可以实现对教学过程的自动录制，但这种记录只能是机械的记录，缺少智能成分。
4.对教育目标的实现
智慧教育最根本的特征是要实现教育信息化的根本目标，即“要破解制约我国教育发展的难题，促进教育的变革与创新；要对教育发展具有革命性影响”[10]。要对教育发展产生革命性影响，智慧教学环境应做到如下几点：首先，要改变知识产生、传播和管理的方法和模式，让知识变得触手可及；其次，要支持学习者的终身学习、职业发展和自我价值的实现；第三，要营造良性的教育生态环境，使学习者能随时、随地开展所需的学习。显然目前的“智慧教学环境”还不能支持实现教育信息化的根本目标，因此还难以称之为智慧教学环境。
四、智慧教学环境建设建议
通过上述分析可以看出智慧教学环境的建设还处在初级阶段，目前建设的很多“智慧教学环境”只能说是现代教育环境，还不能称之为智慧教学环境。要真正实现智慧教学环境，还需要在教育理论、技术和方法等方面大幅提升。结合上述分析，本文对智慧教学环境的建设提出如下几点认识：
1.强化顶层设计，准确定位，系统规划
智慧教学环境的建设是一个系统工程，它包括校园环境、教室环境、硬件设施、软件系统，甚至还包括教师的教学理念、方法，学生的学习习惯、方式等方面的内容。因此，智慧教学环境的建设首先需要明确目标，强调顶层设计，对我们将要实现的目标进行系统的规划。
2.遵从事物发展规律，循序渐进，稳步推进
智慧教学环境的建设是一个长期的过程，不可能一蹴而就。在智慧教学环境的建设过程中还伴随着教学方法、理念的转变。因此，智慧教学环境的建设应该在系统规划的基础上分阶段开展，循序渐进地做好每个阶段的工作，最后才有可能实现真正的智慧教育。
3.明确智慧教育本质，平心静气，不忘教育根本
智慧教育的本质是利用信息化手段，为学习者的学习提供更优质的环境、更人性化的服务。智慧教学环境的建设必然用到云计算、物联网、大数据和人工智能等技术；智慧教学环境必然能给师生提供更便捷的教与学支持，让学生可以开展任何时间、任何地点、任意方式的学习；智慧教学环境必然给师生提供丰富的、个性化的资源和及时的教与学的分析报告；智慧教学环境可以支持实现教育信息化的根本目标。满足了上述条件才可称之为智慧教学环境，切不可将简单的环境改造、软件应用和资源建设冠名为智慧教学环境。
人工智能教学环境篇2
关键词：数字化校园；智慧校园；发展现状；建设研究
《国家中长期教育改革和规划纲要》指出，在整个教育结构和教育布局当中，必须把职业教育摆到更加突出、更加重要的位置，到2020年形成现代职业教育体系。而中等职业教育是我国职业教育的重要组成部分，推进中等职业教育的信息化建设是实现《纲要》中“加快教育信息化进程”的重要步骤之一。中等职业学校是实施中等职业教育的学校，学生毕业属中专学历。招生对象是初中毕业生和具有与初中同等学历的人员，基本学制为三年。作为我国职业教育的主体，其定位是在义务教育的基础上培养大量技能型人才与高素质劳动者。目前，我国中等职业学校共有三类：（1）中等专业学校（简称“中专”）主要招收初中毕业生，培养目标是中级技术人员、管理人员，近年来培养目标已扩大到各类技能型人才。（2）技工学校（简称“技校”）主要招收初中毕业生，培养目标是中、初级技术工人。（3）职业高级中学/高级职业中学（简称“职业高中”、“职高”）在改革教育结构的基础上发展起来的中等职业学校，大部分由普通中学改建而成，一般招收初中毕业生，学制以3年为主。培养目标与中等专业学校和技工学校类似，以生产服务一线的操作人员为主。
中等职业学校从传统校园到建设并建成数字化校园，已经经过了多个阶段及多个层面的研究，在代替了传统校园的纸笔和电教后，数字化校园也完成了计算机化、信息化、网络化的进程建设。随着传感技术、云计算、虚拟化技术、人工智能等技术的发展和应用，智慧校园的建设已掀起一股浪潮，改变以往人们传统的生活与工作方式，改善了人与社会的关系。智慧校园的发展是数字化校园的高端形态，是数字化校园发展的理想追求，也已成为一种共识。
近年来，国内很多学校都开展了“数字化校园”的建设工作。这些建设均投人了极大的人力、财力与物力。虽然有的学校硬件平台与相应的软件平台已经搭建完成，系统已经投入运行，但与预期效果相比还有较大的差距。其主要原因还是在于建设都集中在平台的投入上而没有让广大师生感受到其带来的巨大便利，系统没有与用户很好地结合。随着物联网技术与移动通信技术的成熟与发展，移动终端设备的广泛使用，在数字化校园的基础之上又发展起来了智慧校园。可以说“智慧校园”是数字校园升级到一定阶段的表现，是数字校园发展的一个阶段。“智慧校园”的基石是前期数字校园的建设与发展，也就意味着，“智慧校园”首先要有一个统一的基础设施平台，要拥有有线与无线双网覆盖的网络环境；其次，要有统一的数据共享平台和综合信息服务平台。智慧校园的建设也存在着硬件与软件投入、系统建设与系统使用之间的矛盾。解决这些问题的关键还是领导与决策者的看法与决心。不能为了建设而建设，重点要放在实践应用上。只有充分使用才能充分发挥智慧校园的各项优势。
一、数字校园的缘起及概念解析
数字校园概念最早起源于20世纪70年代美国麻省理工学院提出的e-campus计划。1990年，美国克莱蒙特大教授凯尼期・格林（KennethGreen）发起了“数字校园计划CampusComputing（theproject）”大型科研项目（黄荣怀2009）。1998年，美国前副总统戈尔发表了题为“数字地球：21世纪认识地球的方式”的演讲，提出“数字地球”的概念，此后全世界普遍接受了数字化概念，并引出了“数字城市”、数字校园等概念（陈丽，2007）。随着国际互联网的广泛应用，各种与之相关的概念不断涌现，数字校园逐步成为一个单独的研究领域。利用各种计算机技术创建一个基于互联网的与现实校园并行的“虚拟化电子校园”，并依托各种技术工具和手段来推动高校的全方位改革，成为世界各国高等教育改革的重要趋势之一（赵国栋，2012）。数字校园是一个伴随技术应用变化而不断发展的概念，人们理解的层次和内涵不尽相同，目前存在四种有代表性的观点。
（1）“平台”观。万新恒（2000）较早阐述了数字化校园的概念，他认为数字化校园以高速发达的计算机网络为核心技术支撑，以信息和知识资源的充分共享为手段，以培养善于获取、加工、处理和利用信息与知识的学生为主要目标，以校园为整个社会知识、信息的基本创新与传播中枢。陈丽（2007）认为数字化校园是一个网络化、数字化、智能化有机结合的新型教育、学习和研究的校园平台。
（2）“空间”观。沈培华等（2002）认为数字化校园是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从环境（包括设备、教室等）、资源（如图书、讲义、课件等）到活动（包括教学、管理、服务、办公等）的全部数字化，在传统校园的基础上构建一个数字空间，拓展现实校园的时间和空间维度，提升传统校园的效率，拓展传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化，从而达到提高教学质量、科研和管理水平的目的。蒋笃运（2009）认为，中小学数字校园是借助信息技术手段，对学校的教育、教学管理等主要业务以及资源和数据进行优化、整合和融通，拓展现实校园的时间和空间维度，在传统校园的基础上构建一个数字空间，实现从环境、资源到活动的数字化，从而达到提升教育教学质量和管理水平的目的。这既是一个实用概念，也是一项工程和标准，更是一种文化.并非严格意义上的学术定义（张虹波等，2009）。
（3）“环境”观。黄荣怀（2009）认为，数字校园是为了有效支持学生学习，创新和转变教学方式，以面向服务为基本理念，而构建的数字化资源丰富的、多种应用系统集成的、相关业务高度整合的校园信息化环境；其宗旨是拓展学校的校园时空维度，丰富校园文化，并优化教学、教研、管理和服务等过程。
（4）“过程”观。蔡苏等（2009）认为中小学数字校园是一种依托现实校园而存在的以网络为基础平台，通过数字化环境的支撑，实现从环境、资源到活动的数字化，辅助完成校园活动的全部过程。赵国栋（2012）认为在当今信息技术广泛应用的背景下，以提高运行效率、推动管理改革为出发点，高等教育机构在管理、教学、科研、社会服务等方面规划、建设与应用各种现代通信技术工具的过程，可以称之为“数字化校园”。数字化校园的建设目的是充分利用信息技术来改变校内各部门之间的信息传递流程，推动高校组织模式、管理模式与运行方式的变革，从而最终实现优化管理流程、提高工作效率和促进教学科研之目标。
上述观点从不同侧面描述了数字校园的特点。数字校园是学校教育信息化发展到一定阶段的产物，是通过技术手段改造和提升传统校园的必然结果，其具备五方面的特征：重点关注学生的有效学习以及创新和转变教学方式；以服务教育教学作为数字校园的建设的基本理念；支持学与教的资源比较丰富；多种应用系统有机集成、相关业务高度整合；能拓展学校的时空维度并丰富校园文化。
数字校园建设强调信息技术应与教育教学深度融合，这与教育信息化的目标是一致的，也是与社会信息化的步伐相匹配的。但要应对社会信息化进程中学习方式变革的诉求，单纯的网络基础设施装备、学与教数字化资源建设、应用软件系统的开发难以有效支撑学与教方式的变革和拓展相对封闭的时空维度。只有跟上甚至引领社会信息化的进程，积极构建“智慧型”校园环境才能真正提升校园信息化水平。
二、智慧校园的内涵与特征
2008年，美国iBm总裁兼首席执行官彭明盛在题为“智慧地球：下一代领导议程”的演讲中首次提出了“智慧地球”的理念。2009年，奥巴马就任美国总统后对这一理念给予积极回应。“智慧地球”的概念一经提出，得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为iBm公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动。（张永民，2010）
在“智慧地球”的概念提出后，国内不少学者提出了“智慧校园”的概念和建设思路（宗平等，2010；郭惠丽等，201l严大虎等，2011；张永波，2011），西南大学、成都大学、同学等几十所高校正在筹划、实施智慧校园的建设，智慧校园不再停留在理念层面（鲁东明，2011）。例如，浙江大学信息化“十二五”规划，提出建设一个“令人激动”的智慧校园，这种智慧校园支持无处不在的网络学习、融合创新的网络科研、透明高效的校务治理、丰富多彩的校园文化、方便周到的校园生活（吴颖骏，2010）。南京邮电大学完成了一个相对完整的智慧校园规划（朱洪波，2011），且认为智慧校园的核心特征主要反映在三个层面：一是为广大师生提供一个全面的智能感知环境和综合信息服务平台，提供基于角色的个性化定制服务；二是将基于计算机网络的信息服务融入学校的各个应用与服务领域，实现互联和协作；三是通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。
在理论研究方面，不同学者从多个角度对智慧校园的内涵进行了解读。黄荣怀（2009）从数字校园的建设进程角度提出数字校园的“四代”建设观，他认为第四代数字校园（智慧校园）能够有效支持教与学，丰富学校的校园文化，真正拓展学校的时空维度，以面向服务为基本理念，基于新型通信网络技术构建业务流程、资源共享、智能灵活的教育教学环境。有研究者强调物联网技术在智慧校园建设中的作用，如沈洁等（2011）认为，智慧校园是一种将人、设备、环境、资源以及社会因素，在信息化背景下有机整合的一种独特的校园系统，它以物联网技术为基础，以信息的相关性为核心，通过多平台的信息传递手段提供及时的双向交流平台，简单说，就是更智能的学校；周彤等（2011）认为，智慧校园是以物联网为基础的智慧化的校园工作、学习和生活一体化环境，这个一体化环境以各种应用服务系统为载体，将教学、科研、管理和校园生活进行充分融合；李春若（2012）认为，智慧校园是物联网在学校教学管理、公共安全、后勤保障中的具体应用，为学校构建了智能化的学习和生活环境。有研究者认为智慧校园是各种技术的综合应用，如陈翠珠等（2012）认为，智慧校园是充分利用信息化相关技术，通过监测、分析、融合、智能响应的方式，综合学校各职能部门，融合优化现有资源，提供质量更高的教学、更好的服务，构建绿色的环境、和谐的校园，以保证学校教育的持续发展。也有研究者认为智慧校园的建设不仅仅是物联网技术的应用，那只是感知部分，应更多考虑技术的特点，突出应用和服务。（宓泳，2011）
综合以上观点和黄荣怀等（2012）提出的“智慧学习环境”的概念，我们认为，智慧校园（SmartCampus）应具有以下特征：
（1）环境全面感知。智慧校园中的全面感知包括两个方面，一是传感器可以随时随地感知、捕获和传递有关人、设备、资源的信息；二是对学习者个体特征（学习偏好、认知特征、注意状态、学习风格等）和学习情景（学习时间、学习空间、学习伙伴、学习活动等）的感知、捕获和传递。
（2）网络无缝互通。基于网络和通信技术，特别是移动互联网技术，智慧校园支持所有软件系统和硬件设备的连接，信息感知后可迅速、实时的传递，这是所有用户按照全新的方式协作学习、协同工作的基础。
（3）海量数据支撑。依据数据挖掘和建模技术，智慧校园可以在“海量”校园数据的基础上构建模型，建立预测方法，对新到的信息进行趋势分析、展望和预测；同时智慧校园可综合各方面的数据、信息、规则等内容，通过智能推理，做出快速反应、主动应对，更多地体现智能、聪慧的特点。
（4）开放学习环境。教育的核心理念是创新能力的培养，校园面临要从“封闭”走向“开放”的诉求。智慧校园支持拓展资源环境，让学生冲破教科书的限制；支持拓展时间环境，让学习从课上拓展到课下；支持拓展空间环境，让有效学习在真实情境和虚拟情境能得以发生。
（5）师生个。智慧校园环境及其功能均以个为理念，各种关键技术的应用均以有效解决师生在校园生活、学习、工作中的诸多实际需求为目的，并成为现实中不可或缺的组成部分。
因此，智慧校园是指一种以面向师生个性化服务为理念，能全面感知物理环境，识别学习者个体特征和学习情景，提供无缝互通的网络通信，有效支持教学过程分析、评价和智能决策的开放教育教学环境和便利舒适的生活环境。
三、职业学校智慧校园建设目标
加快基础设施建设的升级、提速、完善，建设高水平网络平台，完善ipv6网络系统的建设与管理，实现高速优质有线网和无线网全覆盖，构建10000兆骨干的网络系统，逐步建设物联网基础设施，建设校园云计算平台，实施虚拟服务器系统，完善有效服务不同学科的共享高性能计算环境；建设基础应用支撑平台，进一步完善和全面推广统一身份认证系统、信息门户和中心数据库；建设信息化教学应用平台，构建支持多种教学模式的数字化教学与学习环境开发整合校内各种资源的数字资源管理服务系统；建设覆盖学校所有领域的综合业务管理信息平台，实现以用户为中心的管理与服务，建立提升管理效率的决策支持系统和一体化业务应用系统，支撑学校核心战略发展；建设有利于学科交叉和学术交流的科研信息平台，支持自然科学研究社会科学研究水平的提升；建设信息化校园服务平台，完善虚拟社区功能，建立涉及各类服务项目的“一站式”服务申报、受理信息系统；建设物联网应用及移动互联平台，探索智能感知、识别控制等技术在学校各个领域的应用。
建立统一的标准体系、严密的安全体系和规范的校园服务体系，保障数字校园的效益的最大发挥。以人才培养、管理体制和政策措施为重要保障举措。经过两个阶段的努力，将我校的数字校园建设成为市级领先、省内一流的职业教育信息化高地，建立省内示范性智慧校园，支撑与推动学校整体战略发展。
特色创新：智慧校园是一个系统工程，中等职业学校物力有限，在两者之间找一个切合实际应用的结合点，既能结合中等职业学校财力物力构建一定规模的智慧校园实践项目，又能将学校的智慧校园建设成为市级领先、省内一流的职业教育信息化高地，因此本项目准备以本校数字化校园中已部分建成的智能办公管理系统和教学资源建设为突破口，进行智慧校园建设的实践研究，探索智慧校园在中职学校的实践之路。
参考文献：
[1]严大虎，陈明选.物联网在智慧校园中的应用[J].现代教育技术，2011，06：123-125.
[2]沈洁，黄宇星.智慧校园及其构建初探[J].福建教育学院学报，2011，06：122-125.
[3]黄荣怀，张进宝，胡永斌，杨俊锋.智慧校园：数字校园发展的必然趋势[J].开放教育研究，2012，04：12-17.
[4]陈明选.基于物联网的智慧校园建设与发展研究[J].远程教育杂志，2012，4：61-65.
人工智能教学环境篇3
【关键词】高中英语智慧学习环境构建
一、智慧学习环境的内涵及特征
1.智慧学习环境的基本内涵。智慧学习环境是在信息技术快速发展基础上建立起的，围绕学生学习需要，面向现代教育发展趋势，利用互联网技术优势，实现线上线下整合，满足学习者需要的学习环境。智慧学习环境最大限度的满足了当前学习者的需要。首先，智慧学习环境是以往数字化教学环境的高级形态，它最大限度的整合了传统的数字教学资源，优化并且提高了传统多媒体资源的使用效率，可以根据学生的需要，给学生提高更丰富的教学内容。其次，智慧学习环境把学生从传统的班级授课制的禁锢中解放出来，可以更好的与周围环境发生交换，达到技术与环境的优化联系，是在技术推动实现的高效英语教学，解决了传统英语教学课堂的效率低下问题，它不仅实现了教学方法的改革，真实贯彻执行了高中英语新课程标准的理念。第三，智慧学习环境为学习者提供了丰富的学习工具，学习者可以利用多各视、听工具，以及学生群体和教学社群资源，全面提高自己的英语能力水平，实现了有效的捕获和使用教学信息。
2.智慧学习环境的主要特征。高中英语智慧学习环境是在资源、工具、教师、学生和学习方式等要素的优化整合下建立起的教学模式，它不仅有着现代教学技术的特征特点，而且吸收了先进而有价值的教学方法。首先，智慧学习环境可以主动判断学生的情况，可以识别学习得的基本特征，对学生的实际情况进行系统的分析，第二，实现了课堂与生活的无缝衔接。真实实现了英语教学与学生生活的衔接，可以解决学生在日常英语交际和实际方面的各种困惑，能够把生活中情境搬到课堂，教师可以在典型情境中解决学生的交际和学习困扰。第三，最大限度的满足了学习者的学习需求。提供了集考试测评，口语发音训练，英语语言文化学习，纯正交流思维锻炼等多种内容，提高了学生的英语学习效率，满足了学生的实际学习需求。第四，不断根据学习者的需要对学习环境进行变化提升。智慧学习环境不是固定，而是根据学生的能力发展不断提供丰富的教学资源，实现资源与引导方式的转变，全面适应和发展了学生英语学习能力。
二、高中英语智慧学习环境构建
1.智慧学习环境下的教师功能构建。在智慧学习环境下，高中英语教师与学生的地位是平等的，教师既是课堂教学活动的组织者，同时也是学生的朋友和教学活动的参与者。首先，教师要构建起智慧化的学习环境，要根据教学目标，匹配合理的教学内容，力求达到教学情境与学生个性需要相适应，要通过微课与慕课等模式连接学生的课上课下学习。其次，教师必须利用智慧环境形成学生的英语学习智慧，把智慧资源有效的推送给学生，并且时刻关注学生的体验，给学生必要的指导与引导，形成学生智慧环境下的安全感与情境感。第三，教师还要把课堂教学内容内化到学生知识结构当中，为学生设置高级的思维和智慧化的任务，帮助学生在探究学习、合作学习中得到语言知识和学习技巧的提升。第四，对学生进行必要的评价，指明学生英语学习前进的方向，借助智慧学习管理系统对学生的学习行为进行评价，同时承担起监管学生的责任，及时评估学生的状况。
2.智慧学习环境下的学生状态构建。高中英语智慧学习环境主要由智慧管理系统，智慧实验活动，智慧情境教学模式组成。学生在智慧学习环境下可以得到丰富的教学资源，可以课堂上充分的开展自我学习和研讨活动，实现了在做中学的基本模式。首先，学生的英语学习模式变为主动体验模式，学生可以直接接触到英语交流情境，直接感知和实践英语知识的用法，明确英语交流的习惯与策略，在英语环境中解决发音、语感、思维方式和文化融合等方面的问题。其次，学生的学习模式变为集体协作模式，学生集体共同分享学习资源，所有人都能在人机互动，师生互动，同学间互动进行英语能力锻炼，取长补短，共同进步，共同探讨英语问题成为基本教学模式。第三，学生个性被充分彰显，学生可以利用人机互动与个性化的英语教学内容，补足自身的短板，发展学生个性，全面提高学生的英语能力水平。智慧学习环境是根据学生情况特征而不断变化的环境，它可以随着学生的发展而发展，始终满足学生的英语学习和成长需求。
三、智慧学习环境中的教学策略
1.全面整合优化教材的策略。对照高中英语新课程标准，只有整合优化教材，从学生的角度发挥出教材的最大潜力，才能提高高中英语教学的效率。首先，教师应当吃透教材文本，把握牛津高中英语各模块之间的关系，明确每个单元教学的重点内容，同时注重相邻单位之间的关系，有效合理分配教学时间，恰当设置高中英语教学目标。其次，围绕高中英语教材收集相关教学资源，实现教学互动环境、教学实践活动情境、教学练习内容与教材相统一。第三，根据学生的能力情况，对教材的内容进行必要的删减，把握重点内容的同时，有效取舍超出学生能力的内容，还可以调换教材内容顺序，以满足教学实际需要。
2.借助互助开展教学的策略。有效的互动可以营建良好的英语学习氛围，可以锻炼学生的英语能力和水平，智慧化的教学环境是从营建互动的氛围开始，教师就非常好在高中英语课堂上营建互动氛围。首先，教师应当加强师生互动氛围的创建，通过教师的引导，提高学生练习英语听说能力的主动性和积极性。其次，还可以采用学生之间互动的方式，引导学生相互的进行英语练习，从而全面提高学生的听说能力，解决学生交际氛围欠缺的问题。
结论：智慧学习环境由教师安排的教学内容与教学氛围，以及学生的学习方式组成，只有在充分尊重学生需要的前提下，才能为学生创建良好的智慧化学习环境，全面起到提升学生积极性，促进学生高效学习的目的。
参考文献：
人工智能教学环境篇4
罗洪铁：西南大学马克思主义学院教授博士生导师
【内容提要】思想政治教育自然环境是思想政治教育环境的重要组成部分，是思想政治教育社会环境形成的基础。自然环境通过影响生理素质和智力素质进而影响到人的思想的形成和发展。自然环境的好坏影响到人的思想形成的质量和速度。
【关键词】思想政治教育自然环境/生理素质/智力素质/思想
［中图分类号］G641［文献标志码］a［文章编号］1002－5707（2010）08－0028－05
思想政治教育学的理论要发展，其研究的重点主要在两个方面：一是思想政治教育学理论体系的充实和完善；二是思想政治教育学理论体系下面子系统理论的深化和拓展。正是出于这样的思考，本文对思想政治教育学理论体系中的一个重要的理论问题——思想政治教育自然环境理论的深化研究提出自己的一点思考。对思想政治教育自然环境理论的深化研究，笔者认为应该从三个方面去思考。
一、思想政治教育自然环境的定位
要研究思想政治教育自然环境，首先要认清它在思想政治教育环境系统中的位置，这才便于我们从它所处的位置去研究它。
思想政治教育环境的类型，按照不同的标准可以作不同的划分。如按照环境的范围为标准划分，可分为大环境、亚环境和小环境；如按物质和精神为标准，可分为物质环境和精神环境。依据物质环境和精神环境这样的划分，思想政治教育环境系统的结构可用以右边图示表现出来。
从右边图示可以看出，思想政治教育环境系统分为三个层次，即宏观环境（即思想政治教育环境）、中观环境（思想政治教育物质环境、思想政治教育精神环境）、微观环境（思想政治教育自然环境、思想政治教育社会物质环境和思想政治教育传统精神环境、思想政治教育现代精神环境）。思想政治教育自然环境是思想政治教育微观环境的构成要素。在过去长期对思想政治教育环境的研究中，存在三个主要问题：一是对思想政治教育环境的宏观环境、中观环境研究得多，对微观环境研究得少。二是在对思想政治教育微观环境研究中，对思想政治教育社会物质环境研究得多，对思想政治教育自然环境研究少。三是对思想政治教育精神环境研究中，对思想政治教育现实的精神环境研究得多，对思想政治教育传统的精神环境研究少。
鉴于以上分析，在对思想政治教育环境理论的研究中，主要应就思想政治教育的微观环境展开深入研究，作为整个思想政治教育环境系统构成基础的微观环境得到了深入研究，才能够深化对思想政治教育环境理论的研究。只有思想政治教育微观环境理论得到了发展，思想政治教育环境理论的发展才有保证。在思想政治教育微观环境中，重点义是思想政治教育自然环境、思想政治教育现代社会物质环境和精神环境。本文仅就研究得少，到目前都还未引起理论界重视的思想政治教育自然环境谈点自己的思考，望引起同行们对这一领域的重视，将思想政治教育自然环境的研究深入下去。
二、思想政治教育自然环境的含义、构成及研究的意义
思想政治教育自然环境在思想政治教育环境系统中处于基础的地位，研究它自然就具有重要意义。
（一）思想政治教育自然环境的含义
思想政治教育自然环境，是指对人的思想及思想政治教育活动产生重要影响的各种自然物质因素的总和。在环绕我们周围的各种物质因素中，凡是原始的、未经过加工改造的物质因素就属于自然环境。比如一棵树，它如果生长在原始森林中，就属于自然环境的范同；如果是人工栽培的就是与社会环境相联系的构成要素了。自然环境是人类须臾不可离开的物质因素，自然环境因素直接或间接地影响到人的实践活动、思想变化和思想政治教育活动的开展。它是人类赖以生存的物质基础，是人的成长和思想形成、发展的必要条件。
（二）思想政治教育自然环境的结构
思想政治教育自然环境作为一个独立的系统，它有其构成的子系统。按照自然环境构成的层次划分，自然环境系统可分为三个层次：自然介质、自然资源和自然营养。
第一层次，自然介质。自然介质，是指地质、地形、气候、水义、生物、太阳辐射等。第二层次，自然资源。自然资源，主要是指矿产资源、土地资源、水资源、生物资源等。第三层次，自然营养。自然营养是指在自然资源中存在的蛋白质、脂肪、糖、维生素、水等物质。
自然环境与人的关系可用图1表示。
图1自然环境与人的关系
思想政治教育自然物质环境三个层次对人的影响，是由广到狭，由外到内，由间接到直接，构成影响了人生存、发展和进行实践活动的独立的环境系统。
思想政治教育自然物质环境和人的思想，虽然一个是物质因素，另一个是精神因素，但二者之间的关系极为密切。简单地讲，二者之间结成了这样的基本关系：自然环境为思想的形成、发展提供必需的各种自然物质，为思想政治教育活动的开展提供物质条件及活动场所；人则以实践活动反过来改造自然环境，为自己思想的发展创造更有利的条件。正是在这种二者的交互作用中，自然环境和人的思想素质都得到发展。
（三）研究思想政治教育自然环境的意义
由于思想政治教育自然环境是由自然物质因素构成的，它在思想政治教育中的作用就显得非常重要。这种作用主要表现在三个方面：第一，它是整个环境系统构成的自然物质基础，它直接影响甚至决定思想政治教育环境其他的构成要素。它对思想政治教育社会物质环境、思想政治教育精神环境都有直接的影响。第二，它影响思想的形成和发展。第三，影响思想政治教育活动的开展。在我国，由于思想政治教育自然环境的差异大，这给生活在不同自然环境中的人的思想带来的差异也大。比如，生活在平原和沿海地区的人的思想观念更新，接受新生事物比生活在大山区和高原的人快，其中一个重要原因就是自然环境的差异。由此可见，如果对思想政治教育自然环境研究不够，就会影响到对思想政治教育整个环境系统的深入研究。
三、思想政治教育自然环境对思想形成、发展的影响
作为自然物质因素的思想政治教育自然环境，为什么能够影响作为精神因素的思想呢？要回答这一问题的关键，首先必须找到思想政治教育自然环境与思想是通过哪些途径发生联系的。这些途径主要有以下几个方面。
（一）思想政治教育自然环境对思想形成、发展影响的主要途径
自然环境对思想形成、发展影响的途径有多种多样，但主要途径有两条：生理素质和智力素质。自然环境通过生理素质和智力素质这两条途径对思想形成、发展的影响可用以下图示表现出来。
为什么生理素质和智力素质是自然环境影响人的思想形成、发展的途径呢？其依据是：生理素质是思想的物质载体，智力素质是人们进行思想活动的脑力因素。缺了生理素质这个物质载体和脑力因素，自然环境就无法影响思想的形成和发展。
从以上图示可以看出，思想政治教育的自然环境先影响人的生理素质和智力素质，再经过这两条途径引起到人的思想发生变化。这种影响是客观的、必然的，任何人思想的形成与发展都离不开这两条途径。遗憾的是在以前的研究中却很少有人注意到这一点，这就造成对自然环境的研究未能深化下去。
（二）思想政治教育自然环境通过影响人的生理素质来引起思想的变化
既然生理素质是影响思想的重要途径，那么，自然环境对人的生理素质的影响又是通过哪些因素表现出来的呢？对此作以下分析。
1.自然资源对生理素质的影响
从人类诞生的那天起，就一直靠开发自然资源来维系自己生存与发展。自然资源对人生理素质的影响，按照其影响的方式，将其分为直接影响和间接影响两种形式。
直接影响，主要指容易开发利用的地面资源对人生理发育的影响。容易开发利用的地面资源，如淡水、土地、草原、森林和各种动植物等。这些自然资源只要稍加开发，就可使人类获得满足其生存所需要的物质。因此，人类开发自然资源获取生活资料，最先就是从容易开发利用的地面资源开始的。在生产力水平低下，人类开发自然资源能力差的情况下，人的生理素质的发育和提高主要是受这种影响。这样一来，人们所处的环境中的自然资源是丰富还是匮乏，就直接影响到他们的生理素质的发育。如果自然环境中淡水、土壤和动植物资源多，气候温和、降雨充沛，生活在这个环境中的人开发自然资源获取物质生活资料不仅多而且比较容易，其体质普遍较好。反之，自然环境恶劣，自然资源匮乏，自然环境提供给人的生活资料有限，这就必然影响到生理素质的发育和提高。在生产力水平低下的农业文明时代，科学技术极其落后，人们主要依靠体力来获取生活资料的情况下，自然资源的丰富程度对生理素质影响就表现得尤其明显。可见，自然资源丰富，人的体质就壮，否则就弱。
间接影响，主要是指开发难度较大的地下资源对人生理素质的影响。如石油、煤矿、铁矿、天然气、各类矿石等。它们不能供人食用，但却能够经过现代科学技术的作用转化为商品，再转化为资金，人们或是用资金去购买生活资料，或是用资金去发展农业、轻工业，生产各类生活资料。这种间接影响，主要发生在科学技术和生产力水平较高的时代。在当代社会，这种影响非常明显。比如，在我国一些地表环境恶劣，地面资料缺乏而地下资源丰富的地区，依靠现代科学技术开发地下资源，就大幅度提高了人们的生活水平，人的体质也普通得到增强。
2.气候、气温和地理位置对人生理素质的影响
人类繁衍生息于自然环境之中，自然环境中的气候、气温和地理位置等因素对人的身体发育和生理素质的影响很大。如在我国南方尤其是广东、海南，这一带的人由于气温较高，生理的发育比气温较低的北方人快，但身躯却相对矮小瘦弱。北方人发育虽慢一些，但身躯高大壮实。气温对人的寿命影响也大，寒冷的气候环境能使人体细胞的新陈代谢放慢，从而延长其生长期，推迟衰老过程，长寿者比热带多；生活在炎热气候环境的人身体的发育则刚好相反，所以他们的平均寿命低于寒带地区的人。气温的高低还影响到人的食欲，炎热的夏天，人的食欲降低，体重减少，温和的气温，食欲增加，体重增加。气温不仅影响人的生理素质，还影响人的思维和情绪。高温会使人的注意力涣散，动作的准确性下降，反应迟钝和情绪烦躁。
通过以上论述，可以看出，自然环境对人的生理素质影响直接的多方面的。它通过自然资源、气候、气温和地理位置等因素发生作用。
3.生理素质对思想形成和发展的影响
生理素质对思想的形成和发展有极其重要的影响。生理素质对思想的影响主要表现为：
第一，生理素质是思想形成和发展的内在的物质基础。人的素质由德智体几个方面构成，生理素质在人的素质系统中处于基础地位，是包括思想在内的德、智素质形成和发展的物质因素。生理素质中的大脑细胞还是生产和储存思想的重要物质载体。没有生理素质这个载体，思想这种精神成果就无法产生和保存。
第二，生理素质的强弱，影响人们参加社会实践活动的效果。人的正确思想来源于社会实践，而人们参与社会实践活动的广度和深度却与生理素质的强弱有密切关系。如果一个人身强力壮，体力充沛，就可以在较宽的范围内参加难度较大的实践活动，从而获得形成正确思想的大量的感性材料。获得丰富的感性材料后，再以旺盛的精力和高效率的思维活动，对这些感性材料进行加工，就可以提炼出理性认识，形成人的思想。反之，如果生理素质弱，精力差，他参加社会实践活动的广度和深度都会受到限制。这样，他获得的感性认识材料和社会信息就少，思想的形成自然会受到影响。环境条件优越地区的人们观念更新快，思维敏捷，思想内容丰富，除了社会因素外，自然环境是一个基础性的因素。而处在封闭或恶劣自然环境中的人思想保守，思维方式单一，思想内容简单，其原因也在于此。
第三，生理素质影响人们对科学理论的学习和能力的培养。学习马克思主义的科学理论，提升思想道德素质同样也是以人强壮的体质、旺盛的精力为条件的。体力、精力的强弱直接影响到理论学习和思想道德修养的效果。体质强，精力旺盛，人们学习理论、提高思想道德素质的效果就好，体质虚弱，则会带来相反的结果。
（三）自然环境通过影响人的智力素质来引起思想的变化
智力素质是思想政治教育自然环境影响人思想的另一条重要途径。那么，自然环境是如何影响人的智力素质，智力素质又是怎样影响人思想的形成和发展的呢？
1.自然营养对人智力的影响
前面讲过，思想政治教育自然环境中包含一个重要的因素，那就是自然营养。从营养的角度看，自然营养对人智力素质的高低、智力素质构成及活动有重要影响。大脑的重量尽管只占人体重量的2％，但它的耗氧量却占了人体总耗氧量的四分之一，耗血量占五分之一。这表明，大脑是人体耗氧、耗血量最大的器官。另外，从脑生理的角度讲，有九种主要营养成分是人智力的形成和发挥作用所离不开的物质。这九种主要营养成分是：脂肪、维生素C、钙、蛋白质、维生素B、维生素a、维生素e、糖和卵磷脂。
科学研究表明：脂肪是脑细胞的主要构成材料，它占脑细胞重量的60％。蛋白质既是脑细胞的主要构成成分，又是脑细胞兴奋和抑制过程的物质基础，它对人的学习、记忆、语言、思考、神经传导和大脑细胞的新陈代谢等有重要作用。维生素C使脑的功能敏捷、灵活，使脑细胞结构紧固，维生素C摄入的多少会直接影响到智商。实验证明，维生素C的消耗量增加50％，智商就能增加4个百分点。钙能使大脑持续工作，预防大脑疲劳。维生素B能维持神经系统的正常运作，促进脑部血液循环，进而提高智力活动的效率。维生素a能促进大脑的发育。维生素e是大脑的保护剂，它能够保持脑的活力，具有防止脑细胞衰老的功效。糖是智力活动的能源。卵磷脂是人脑正常发挥功能的基础物质之一，它为大脑提供信息传导的物质，进而提高脑细胞的活性化程度，增强人的智力水平。大脑的发育与活动所需要的上述九种主要营养成分及微量元素，在天然野生动植物以及人类依赖自然环境栽培和饲养的动植物中含量丰富。这样一来，自然环境提供给人的物质营养的丰富程度，就影响到人的智力发育的水平。人工栽培和饲养的动植物虽然属于社会环境的构成要素，但这些动植物的生长依赖于自然环境，比如，农作物、动物的生长就离不开空气、阳光、水和土的自然因素。因此，无论是天然的，还是人工栽培农作物和饲养的动植物都与自然环境相关。
在我国，早就有“智者近水”的说法，它就是讲大河流域和沿海流域地区对人智力的发展有重要影响。如中华民族和华夏文化的主要发源地，就是在黄河、淮河、长江三大水系的中下游流域。祖先们在此开垦、养殖、繁衍生息，创造出了灿烂的华夏文明，成了世界四大文明古国之一。“智者近水”的说法表明自然环境与人的智力有密切关系。
2.智力素质对人思想形成和发展的影响
智力素质是影响人的思想的重要因素。智力素质对人思想形成和发展的影响表现为以下几个方面。
一是智力素质影响人对信息的接收。在科学技术高度发达的今天，各类信息潮水般地向我们涌来。面对浩如烟海的信息，智力对于人们接收信息有重要影响。在接收信息前，首先要依靠自己的智力和经验，对信息的价值进行评价，只有当他认为有价值的信息才会去接收。在接收信息的过程中，还要依靠智力对信息进行筛选，取优汰劣，将最有价值的信息收集下来。由于智力素质影响人对信息的接收，人与人之间在智力素质上存在的差异，自然会直接影响到接收信息的数量、质量和速度。智力素质高的人，比起智力素质低的人，不仅接收的信息数量多，信息质量高，而且接收信息的速度也快。信息是思想形成的原材料，有充足的原材料，就容易生产加工出内容丰富的思想。
二是智力素质影响人对信息的加工。信息被储存到大脑后，必须通过智力素质对信息进行抽象、概括、归纳、推理等一系列的加工制作，去粗取精，去伪存真，将感性认识上升到理性认识，才能生产出思想产品。在加工信息形成思想的过程中，人的智力素质起着关键的作用。没有智力素质的参与，信息再多也无法产生思想产品。
三是智力素质影响人的行为。人们形成思想的目的是为了指导自己的行为去生产社会财富，满足社会和自身发展的需要。当思想产生出来后，除了指导人的行为去参与实践活动创造财富外，还要通过行为，将新产生的思想运用到实践活动中去接受实践的检验，使思想内容得到补充和完善。在思想支配行为，行为改造外部世界、检验思想的过程中，人的智力素质一直参与始终。大量事实证明，智力素质直接影响到人的行为活动的方式和效率，智力素质高，行为活动的方式科学、效率也高。
通过上述分析，我们能清楚地看到：自然环境是人的思想形成和发展重要的外部环境，自然环境的差异必然造成思想的差异。因此，我们要研究自然环境，改造自然环境，让其更有助于我们思想水平的提高。
【参考文献】
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人工智能教学环境篇5
常州市北郊小学多年来致力于新型信息化教学实践，积极建设能够促进学生有效学习的信息化教学环境。在徐清校长的不懈努力下，学校建设并应用了多种类型的智慧教室，取得了不错的教学效果。
如何理解智慧教室的内涵
智慧教室是在传统教室的基础上发展起来的。在传感技术、网络技术、富媒体技术及人工智能技术的支持下，智慧教室能优化教学内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展，具有情境感知和环境管理功能。平板电脑是智慧教室的核心设备，其多点触控、流程运行、便于携带、超长续航和高分辨率等特点，给学生以良好的用户体验，支持学生个性化学习。以ipad为代表的平板电脑的问世，宣告数字化学习进入了新阶段，其广泛应用必将推动教与学方式的变革，引发对教学资源的新需求。无线投影、多屏显示是智慧教室的重要特征，利用无线网络传输技术，师生的任意画面均可投射到屏幕上。按照黄教授对智慧教室的定义，其“智慧性”可概括为内容呈现、环境管理、资源获取、及时互动、情境感知五个维度。如果分别从内容呈现、资源获取和及时交互三个维度来增强教室的设计，可把教室建成高清晰型、深体验型和强交互型三种典型的智慧教室。
高清晰型智慧教室的课堂形态
高清晰型智慧教室主要支持以讲授为主的课堂教学。学生座位布局以“秧苗式”固定座位为主，听课人数为45人左右。它支持无线投影技术呈现教学内容，应根据教室空间大小来配置屏幕尺寸及个数，双屏显示应成为教室的标准配置，根据实际情况也可以根据分组设置多屏。师生可将电脑的画面投射到教室内的任意屏幕上。课堂中利用iteach软件及后台支持系统，师生便可以无线网络的方式获取学习资源，在线储存学习记录，进行师生交互，学生还可通过平板电脑以电子投票、问题反馈的方式给予反馈。
深体验型智慧教室的课堂形态
深体验型智慧教室支持以个人探究为主的教学模式。座位布局相对灵活，“秧苗式”、“圆形”、“马蹄形”等布局均可。它要求学生每人配备一台平板电脑，内容呈现以学生的平板电脑为主，教室内的屏幕呈现为辅。学生可利用平板电脑记录笔记或反馈信息，并可将其画面投射到大屏幕上。在丰富的资源和教学工具的支持下，学生便利地获取和应用虚拟实验、仿真教学等在线资源和学习分析工具。交互方式以生机交互为主，以师生交互、生生交互为辅。
强交互型智慧教室的课堂形态
人工智能教学环境篇6
【关键词】分布式认知职业教育认知能力
近年来，我国职业教育取得了有目共睹的成果，但是也存在很多问题，其中最突出的就是职业教育的质量与不断发展的社会要求严重脱节，这个问题制约了我国职业教育的发展。影响职业教育质量的因素很多，但核心的问题之一是目前职业教育的教学内容、教学方法等不能培养符合社会需要的职业人才。传统职业教育的教学设计都是基于传统的认知观，然而随着生产力和科学技术的不断发展，人们的工作方式和工作环境也发生了巨大的变化，对认知的看法已经有了很大的改变。分布式认知正是伴随科学技术进步所产生的一种新的认知理论，这种理论有助于人们重新审视职业教育教学中的种种问题。
一、分布式认知概述
1.分布式认知的概念
传统的认知观关注在人的头脑中发生的信息加工过程，在这种认知观基础之上的认知学习理论关注学生在学习、记忆新信息和新技能时的心理过程。与传统的认知观不同，分布式认知理论将学习的主体、与主体相关的群体以及学习环境看作一个学习分析单元，强调从系统的角度考虑分析学习活动，将认知从个人扩展到个人与环境的交互。
事实上，心理学家们早就认识到认知与环境的关系。早在20世纪初，杜威就认为应该将个体、社会、文化或企业物理环境作为一个统一的整体来对待。维果茨基的社会历史理论也强调人类社会文化历史对人的心理发展的影响，认为人的高级心理机能是在与社会的交互作用中发展起来的。活动理论则认为，人的行为活动是通过工具作为媒介来完成，每种活动都指向一定的结果，人类的行为活动都离不开一定的社会环境。不过直到20世纪80年代，才由Hutchins等人明确提出了分布式认知的概念。分布式认知理论将头脑中的思维过程与外界环境放在一起，认为内部过程和外部过程之间的联系涉及到内部资源(记忆、注意、执行功能)和外部资源(目标、产品、周围可获得的资料)之间的协调。
分布式认知将个体和环境看作一个整体的认知系统，于是外部的环境不仅是一种信息的来源或者输出地，也应该是思维的一部分。例如一个学历史的学生将历史事件整理出来，写在小卡片上，做好索引，在适当的时候来帮助自己回忆。在分布式认知看来，这些卡片正是作为思维延伸的工具，帮助学生将认知的负担转移到了环境，使得环境也成为认知的一个重要部分。
2.分布式认知的认知能力观
传统的智力理论都认为智力是个体的心理特征，智力活动是在个体的头脑中发生的过程。也有心理学家指出智力与环境的密切关系，如斯腾伯格的三因素智力理论认为智力包括三个部分：成分智力，经验智力和情景智力，其中情景智力意味着选择合适和环境以及有效改变环境以适应需要的能力，人们会重新塑造环境以提高个体与环境的和谐程度，而不仅仅是适应现存测的环境。但是斯腾伯格的理论仍然将认知和环境适应看作分开的两种智力。与以前的智力理论相比，分布式认知理论强调人的主动性，认为人是有愿望的，在完成认知任务的过程当中，会主动地改变环境来支持认知。因此，智力不应该仅仅是个体大脑的特征，应该看作在个体之间或个体与环境之间分布的一种完成任务的成功，在为了减轻沉重的认知负担而制造各种工具的过程中表现出来，具有环境性。可以看出，分布式认知将认知的概念扩大到环境，认知能力的范围也相应扩大，将操作环境的能力也包含在认知能力里，并且强调头脑中的认知与操作外部环境之间的统一性。
二、分布式认知视角下的职业教育
1.职业教育的教学内容
分布式认知理论将认知看作一个系统，认为系统的整体功能并不等于各组成部分之和，而是等于各组成部分之间的相互联系和作用所产生的协调功能之和。这种系统的认知能力观的对职业教育有非常重要的意义。职业教育的目标是培养既有理论知识又有实践能力，能够适应某种职业活动的应用型人才。在这种办学理念的指导下，我国职业教育不断加大实践教学的课时比例，强调培养学生的实际操作技能。但是在实际教学中，实践课与理论课之间的脱节现象非常严重，造成很多学生只是掌握了专业技术知识和操作技能，却没有将理论与操作联系起来，缺乏分析问题和解决问题的能力。
根据分布式认知的观点，理论课的教学主要涉及到学生在头脑中的认知过程，而实践课则主要培养学生操作外部工具的能力，两者是一个统一的整体。劳动者操作工具进行生产不应该看作一种孤立的活动，而是内部认知在外部世界的延伸，都是属于认知活动的一个部分。因此职业能力的培养必须认识到整个认知活动的整体性，将学生的操作技能培养放在一个系统的认知环境中考虑。职业教育的教学内容除了训练操作技能之外，还应该将利用工具解决问题的作为教学内容的一个重要部分。职业技能训练的目标并不仅仅是让学生学会使用劳动工具，更重要的是学会用工具来与个人头脑中的知识、分布在环境中的知识以及分布在其他人头脑中的知识进行互动，进行思考，最终解决复杂的问题。
2.职业教育的教学方法
分布式认知理论认为，个体是认知的主体，处于整个认知系统的核心位置，个体要管理协调自身的内部认知过程和外部环境之间的关系。因此在工作和学习中，都需要学生有积极参与的意向，才可能有进一步的智力活动。但是我国的职业教育很大程度上沿袭了过去“灌输型”的教学方法，教师在课堂上忽视了学生在学习中的中心地位，尤其是在理论课上更为明显。教师费劲心思备课、上课，学生则进行被动地学习和考试，不会主动地去选择自己需要的学习的内容和学习的方法，结果必然导致学生缺乏学习积极性，学到的知识也只是机械记忆的结果，难以应用在实际的职业活动中。
要改变这种局面，职业院校的教师必须将学生看作认知活动的主体，意识到学生应具有操纵环境为其认知系统服务的能力。在日常教学中，教师应避免改变教师主导、以讲为主的教学观念，把学生放在学习的中心位置，发挥学生作为认知主体的核心作用，努力激发学生的学习积极性和主动性；应高度关注学生的学习活动过程，而不是只关注学习活动的结果；应关注学生元认知的发展，而不仅仅是关注学生对学科知识的获得。
3.职业教育的教学环境设计
随着现代科学技术日新月异，对职业人才的要求也不断发生变化。职业院校培养的人才不仅要能够适应职业的基本要求，还要具有进一步学习并更新知识的能力。但是很多职业学校所教授的专业技能往往滞后于社会的要求，而且由于课时所限，教师也不可能把职业活动中涉及的每个问题都讲清楚。学生毕业之后发现自己掌握的知识不能满足职业活动的需要，或者已经过时，但又缺乏在工作中更新知识的能力。实际工作岗位上劳动者都需要从周围的人、参考书籍、工作手册、报纸杂志、电视、互联网上获得新的知识，但是很多职业院校的学生受传统教学的影响，认为学习只是在课堂上进行，知识仅来源于教师和课本，这种狭隘的学习观限制了学生在工作岗位上进一步进行自我教育，扩展知识的可能。
分布式认知认为，不管是在学校还是在工作中，环境都是个体认知的一部分，因此在学校就需要培养学生从环境中主动吸取知识的能力。这里说的环境包括认知工具、认知资源，其中认知工具包括计算机软件、计算工具、文本编辑工具，这些工具可以帮助学生把一部分认知任务放在外部，解决更复杂的问题；认知资源则是指各种参考书籍、计算机多媒体信息、网络资源等等。教师要注意引导学生使用并管理周围的认知资源，例如带领学生去图书馆或者使用互联网查阅有关资料，指导他们学会查询、筛选资料，并指导学生管理这些资料，学会分析利用其中的信息。
除了个体与认知工具之间的认知分布，整个认知系统中还包括个体与个体之间的分布。每个人都有自己的经验世界，不同的学习者从不同的角度提供新的信息或观点，通过相互沟通和交流，辩论和讨论，修正原有的想法，共同解决问题，从而更为灵活全面地理解知识。对于一个现代社会的员工来说，能够与其他人合作共事、与他人共享信息资源，并合作解决问题，是一种非常重要的基本能力。职业院校中应注意设计合作学习的教学环境，在这个环境中所进行的教学，不再由教师担任知识的传播者，他只是学生认知活动过程的合作者。
4.职业教育的教学评价
根据分布式认知的能力观，学生的认知能力不仅仅表现在单独完成认知任务时所体现的能力，还应该表现个体在与环境间互动的过程中。职业教学评价也不应局限于传统的考场考试方法，而应采用灵活多样的形式，将个体利用环境、管理外部资源的能力纳入评价的范围。例如，让学生在一个模拟真实工作环境的场景中进行操作考试，允许学生使用一些认知资源，甚至允许学生以小组为单位进行考试。这类考核方式使职业学生在学校评价表现出的能力与真实工作中所需要的能力更加接近，能更好地避免学生被动学习和应考，出现“高分低能”的现象，并且能够调动教师改革教学方法，促进职业教育培养的人才与社会需要之间的接轨。
参考文献
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人工智能教学环境篇7
关键词：物联网；探讨；发展研究
随着时代的发展和应用传感器技术，现代网络技术和人工智能技术被称为信息产业的第三次的创新的网络技术，为了控制和使用未来的网络和信息资源，以及促进科学技术的发展各国政府都高度为振兴经济，并建立一个国际化的关键战略高度重视下一代的技术规划，并尝试的东西竞争优势。世界各地都在关注的事情可以衬托视科技作为互联网革命和经济大潮的一年。
在我们的教育领域，网络技术的使用促进学校的管理和教学变得更加智能化和人性化，为了建设一个自主探究的学习的环境，提高教学质量的广阔的应用前景。怎样有效的利用网络的技术，促进校园智慧，数字化校园的发展，这是一个非常重要的事情进行实践和研究。
一、物联网的功能与概念。物联网的实际应用其实可以追溯到1990年施乐公司的网络可乐贩卖机，但是呢，物联网的概念是在互联网在1995年第一次看到，在“未来之路”的书中，由于当时的技术和硬件的限制，所以没有引起人们的广泛的注意。1998年，麻省理工学院技术美国麻省理工学院提出的epC系统当时被称作“物联网”的概念。1999年，麻省理工学院auto-iD中心首先提出的概念，同年的“物联网”，中国的院院士科学已经启动了传感网的研究。在2005年世界首脑会议信息社会，国际电信联盟的“itU互联网报告2005年物联网”的重新定义和提出概念的“物联网”。iBmCeo彭明盛在2009年首次提出的概念的“智慧地球”。物联网建设并已正式晋升为美国的国家战略，通过国际社会的重视，事情正在考虑。
物联网逐渐的吸引了越来越多的人们的关注，但是涉及到物联网技术的定义，常见的问题仍然没有明确的，统一的。在物联网的时代，人类在信息与通信世界将获得一种新的沟通维度，通过在各种各样的商品嵌入短距离的移动收发器，在任何的时候，连接人与人交流的任何地方延长至人和的事情。使用各种可用的达到上述目的的装置整体感知层感知动态实时采集，如二维码，RFiD标签，蓝牙，传感器和其他的设备获取对象的信息，它们可以是像是人的感官系统可收集数据和即时识别。所以，我们必须加强开发和设计的全面而灵活的看法，同时考虑到设备成本低和灵巧。
可靠的传输层，也被称为网络层。它是信息的整合通过各种网络，传递准确出可靠的感知方式。它们包括无线接入，支持移动，有线接入和其他技术支持的需求状况，并设计适当的高性能通信网络基础上的传播目标。物联网技术，形成了强大的信息处理系统，通过传感，测量，无处不在的接入和互联互通等，活动反映现实生活的对象到虚拟空间，并智能地收集和分析所提供的信息服务的可视化数据的能力。
二、从学校的环境和资源，教学活动中逐步实现了数字化。物联网技术使中国联通的对象之间，智能地实现信息的采集，传输和分析，改变了人们的生活，工作，学习。它也将推动校园智慧的建设和发展。物联网技术为校园的智慧提供了一个互动，开放，智能，协同的综合信息服务平台，使学生和教师充分感知到教学的资源，以便有效的获取的学习，收集信息，管理，教学和生活服务的智慧，将学校打感知，服务，环保，安全，稳定的智能化校园。
在校园网络应用的智慧来实现互联互通校园实物，充分的认识到校园环境，获取最新的汇总信息和数据，以便发现问题和分析对象，并反馈相关信息的实时控制。可视化的校园环境能为校园管理提供服务，其中教师和学生可以轻松完成身份证件和考勤管理，可以通过内部的学校的人的看法安装了科学化，人性化，智能化，校园为基础的网络环境，促进学校管理运动，光，声，温度传感器，用于教学环境和安全监控系统，可视化，连接到网络，智能控制，充分实现智慧教学和学校环境的安全管理。随着多媒体技术和网络技术的发展，人们可以通过互联网更加广泛的教学资源和学习教材的获取，而是缺乏真正的虚拟学习环境可以触摸的性质。
三、物联网在智慧校园中的应用学习环境主要是指声，光，温度，空气等条件的自然环境，对教学有一定的影响，网络技术课堂的智能控制和环境感知的应用，将会创造更加适宜的学习条件为学生。在一定区域内，安装好位移感测或声音，从而能够实现光源的智能控制装置。智慧校园的特色之一是节能，物联网技术可以用于管理和监控校园能源的智慧。能量的对象是物理世界一起交流，建立能源管理专家系统，该系统将实现能源消费的科学管理，在校园里。每个人的校园安全，社会各界和家长有个人都有着密切的关系。为了创建校园平安，以网络技术的优势，构建智能安全系统，包括安全系统和智能校园智能交通管理系统。这样更加有利于加强校园的安全管理。
四、结束语。把物联网校园作为基础的智慧，实现了可视化的学校管理，以人性化，智能化和科学化，的特点。与此同时，智慧校园建设，教学环境的智慧课堂可以延伸到真实的场景中去，使社会与学校，自然，再加上一个直观的学习对象，理论和建筑实践之间作为一个桥梁，培养学生的科研能力和科学素养具有重要意义的推动。（作者单位：白城师范学院计算机科学学院）
参考文献：
人工智能教学环境篇8
关键词：智慧教育；基础教育；应用探究
中图分类号：G434文献标识码：a论文编号：1674-2117（2016）22-0071-03
祝智庭教授在《智慧教育：教育信息化的新境界》一文中提出：“信息时代智慧教育的基本内涵是通过构建智慧学习环境，运用智慧教学法，促进学习者进行智慧学习，从而提升成才期望，即培养具有高智能和创造力的人，利用适当的技术智慧参与各种实践活动并不断地创造制品和价值，实现对学习环境、生活环境和工作环境灵巧机敏的适应、塑造和选择。”与智慧教育相比，传统教育有如下弊端：首先，注重教师直接讲授，学习者在课堂上更多的是扮演听众的角色。课堂学习目标侧重于学生能够理解和掌握教师所教授的知识，而忽略了学生主动思考以及提出问题的过程。其次，学生在学习方式上多以课本为主，获取知识的途径相对闭塞。
而智慧教育的发展目标旨在培养智慧型与创新型人才；技术作用是技术变革教育，改变教育战略实施的生态环境；核心技术为云计算、大数据、物联网、移动通信；根据教育教学应用建设配套环境、资源和队伍；学习资源为动态生成、持续进化、开放建设的mooCs、微课、移动课件、电子教材与可进化的内容库；学习方式为泛在学习、云学习、无缝学习；教学方式是以学习者为中心，进行大规模在线开放教学、深度互动教学、智能教学。这就使传统的学习者从书本走向实践，走进生活。
智慧教育在基础教育领域的优势
1.智慧教育有利于转换学习主体
传统的教学课堂以教师为主体，学生的学习目标就是跟上教师的思路，做到一堂课结束后能够掌握及应用教师所讲授的知识点。而在小学智慧教育中，则是坚持以学生为中心，恰当利用信息技术和学习资源引发学与教方式的深层变革，为促进学习者的智慧发展提供了有力条件。实施智慧教育能将信息化理念更多地渗入到人们的生活中，同时也改变了教师传统的教育理念，在课堂上逐渐呈现出以学生为主体的局面。教师只有从根本上认识到教育的根本是“教学生”，才能转变教学理念和教学方式，才能结合多种信息资源，使用各种样式的课件和教学软件来丰富课堂教学内容，从而激发起学生的学习兴趣，让自己的课堂真正活跃起来。
2.智慧教育促进优化课堂结构
智慧教育强调的是开放式教育，主张借助信息技术的力量，创建具有一定智慧（如感知、推理、辅助决策等）的学习时空环境，以开放的视野来培养学生的实践和创新能力，促进学生智慧地全面发展。信息技术的出现必定对基础教育课程结构有着积极影响，它有利于进一步深化课程改革，使传统的面对面课堂上的学习活动更加以人为本，将学生的智慧运用扩大化。学生在学习环境中，将基于个人兴趣确定学习主题，选择结构化、富媒体化的学习资源，借助相关学习工具，在个体建构或群体参与下获取与个人兴趣相关的知识技能。这种信息技术的运用，既方便了教师的教，也方便了学生能获取更多的知识，因此信息技术的应用起到了优化课堂结构的作用。
3.智慧教育培养学生的学习智慧
不同的经历产生不同的大脑结构、思维和行为模式。如今的学生从一出生就生活在数字世界中，与数字移民相比，更习惯于快速地接受信息，喜欢多任务处理和随机进入，爱好及时反馈和强化，偏爱做中学而非听中学。因此，通过恰当地利用信息技术促进智慧学习能在学习者身上有效地发生。
其关键在于学习者如何学会利用富有智慧的信息技术支持学习和实践。我国的教育目的是培养德、智、体、美、劳全面发展的社会主义服务型人才，在传统的课堂中学生缺乏主动性，而在智慧教育的环境中，学生可以通过网络无缝互通、海量数据支撑、开放学习环境、师生个等方式，发现更多富有真实感的学习内容，而不再局限于课本，这将有利于发展学生的学习智慧。
4.智慧教育关注学生个性化与创新性发展
智慧教育在推行和实施方面应当在更高层次上注重培养学生的个性张扬和创新能力，让学生对待新事物能够产生自我看法与独到见解。智慧教育将为学生带来更多的体验化情境，使其更直观地了解学习内容。创新思维是创新能力的来源，随着3D技术和虚拟现实技术的发展，教师利用计算机创造的虚拟现实的学习环境或情境，能让学生更直观地理解并掌握学习内容。教师还可以利用智能化技术，根据学生的学习兴趣、能力、时间等情况制订各种不同的学习计划，生成个性化的学习资料，对学生开展个性化教学，这能对学生个性化发展和创新能力的培养起到重要作用。
智慧教育在基础教育领域应用存在的问题
1.难以把握学生的自组织学习能力
学习本身是以学习者为主的活动，需要他们激活情感动力系统、投入认知并专注于意动和实践。在智慧教育环境下，学习的主动性、协作性、创新性、适应性和实践性要求学习者具有良好的自组织能力，这对于处在基础教育阶段的学生，或者已经习惯了传统授受主义的学习者来说是一个不小的挑战。自组织学习要求学习者对自己的学习承担责任，要能学会自我指导、自我监控、自我协调、自我管理，并在实践中做出正确决策，采取正确行动。而基础教育阶段的学生，尚未形成良好的自我情绪管理与自我控制能力，所以智慧教育环境下的学习情绪管理仍需要教师参与，也有待进一步完善。
2.仍存在学习效率低下的现象
由于信息技术的普及，学生花费在电视媒体或社交网站上的时间更多。很多缺乏自制力的学生，在利用网络媒体学习的过程中，不自觉地登录其他网站看视频、玩游戏、聊天等，这反映了父母监控和限制使用网络技术的能力比较低。有研究表明，由于引导和监控的缺失，计算机、手机等信息设备更多地用于娱乐和消遣。因此，培养学习者具有良好的数字素养、养成善用技术的习惯对智慧教育的发展至关重要。对于缺乏自制力的学生来说，提供积极的干预措施的做法仍有待完善。
3.教师针对智慧课程的设计缺乏针对性
在智慧教育的推行过程中，教师要打破传统的班级授课制，在课堂中与学生产生更多的交互。每门学科都具有各自特殊的学科特点，在智慧课堂中，教学方式从传统课堂只依赖一本教材转变为以教材为主，并配有丰富的信息化教学资源，而教师如何针对具体学科设计出具有学科代表性的智慧课程来促进学生自主学习，仍有待进一步思考。
智慧教育在基础教育中的发展新对策
1.满足学生对教育资源的个性化需求，提高学习效率
当前，基础教育在线学习产品和服务产业展现出快速发展的势头。用户观念的转变、网络应用的普及、学习技术的发展以及学生个性化发展的需求均是其发展的动因。从学生的个性化发展来说，由于每位学生都有其自身的学习特点和发展需求，以及不同的创造潜能，所以教师在掌握核心学科知识的基础上，应充分利用信息技术为学生创设有利于其个性发展的智慧学习环境。在这个学习环境中，学生可以基于个人兴趣确定学习主题，选择相应的学习资源，借助相关学习工具，进行个性化学习。而在学习资源的支持下，教师应适当提升学习内容的交互性，改善用户体验，以便提高学生的学习主动性，使其具有强烈的学习意愿。
2.不断改善教学方法，完善课程设计
在智慧课堂中，不同的学科教师要对具体学科课程进行学情分析，选择适合自身的讲授形式来传授新知。教师在课程设计的过程中应以信息技术与学科教学深层次整合为落脚点，将以教师为主的课堂，以教师为中心的传统教学结构，转变成以教师指导为辅、以学生为主体的课堂。除了要有一整套有效的教学模式与教学方法外，教师还要尽量开发出与具体学科教学相关的、丰富的优质教学资源作为学生自主学习的工具。这样才能真正实现各学科教学质量与学生综合素质的大幅提升，从而使基础教育在质量方面得到质的跨越。
3.建设未来校园、未来教室，实现资源共享
未来校园和未来教室是指数字化、网络化、信息化、智能化水平很高的校园和教室，教师可以通过多种媒介直观地呈现教学内容，学生可以进入虚拟场景进行互动体验。在这样的校园和教室里，教师可以充分发挥信息技术在教学互动和学生自主学习中的作用。教育主管部门可以引进发达国家先进的教学技术和设备，有计划地开展未来校园和未来教室试点示范工作。
同时，发展云计算技术将对教育信息化建设产生深远的影响。各地中小学应顺应云服务模式的发展，改变传统中小学机房分散建设的局面，实现班班通、校校通，基于教育云服务平台推进优质教育信息资源共享，推进教育管理信息系统互联互通，真正实现优质教育资源的共享。
结语
在现代社会，利用信息技术开展智慧教育是教育信息化发展的必由之路。随着信息技术的不断发展和更新，只有让学生尽早地在智慧教育的模式下成长和发展，才能让学生得到真正意义上的全面发展。
参考文献：
[1]祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育究，2012（12）：5-13.
[2]何克抗.智慧教室+课堂教学结构变革[J].教育研究，2015（11）.
[3]王玉龙，蒋家傅.智慧教育：概念特征、理论研究与应用实践[J].中国教育信息化，2014（1）：10-13.
[4]祝智庭.以智慧教育引领教育信息化创新发展[J].中国教育信息化，2014（9）：4-8.
[5]陈琳.智慧教育创新实践的价值研究[J].中国电化教育，2015（4）：15-19.
[6]杨现民.信息时代智慧教育的内涵与特征[J].中国电化教育，2014（1）.
人工智能教学环境篇9
目前，进入学校的数字化理化实验设备，一般来说仅仅是围绕某个学科教学内容在中小学教学领域而装备的，作用单一、投入高、对环境要求高，很难装备到农村学校。而arduino平台的出现，给农村学校提供了一个投入较少、方便教学的物联网环境，为了让农村的孩子享有与城市孩子一样的物联网学习环境，我们做了大量的探索实践和研究。
经过前期研究，我们根据农村学校的特点，以学生熟悉的种植为抓手，依托arduino物联网平台，开展了农村小学物联网教学校园智能实践园研究。在研究的过程中，通过传感系统，构建了数字化种植、智能环境，为农村学生营造了良好的探究和体验环境，开辟了农村学校实验教学新模式。
校园智能实践园概述
1.校园智能实践园系统功能
校园智能实践园系统，通过种植、观测某种植物的生长情况，利用计算机及网络，对动植物生长的状态以及动植物所处环境状态进行实时监控并记录历史数据，数据被采集传输到计算机上进行数据存储与分析，输出实时数据。通过平台，师生可以共同交流种植经验，展示研究成果。通过遍布各地的微型校园物联网工作室系统，同时开展各种主题型、差异性、比对性等科学小实验，使合作性探究变为现实。
集长时间持续实验、户外实验、跨时间与跨地域的合作实验于一体的物联网工作室不仅能提供比手工采集高得多的精确数据，而且大大节省了传统实验数据的记录、计算、分析的时间，使科学探究的重心落在假设级探究活动上，并保证了探究的成功率。与此同时，校园智能实践园中个人的实验结论可以提供给他人应用，教师可以在线评价学生的实验报告，学校可建立校本的学生实验报告资源库，这为学校校本探究课程的建设、教师个性化实验设计都提供了保障。校园智能实践园建设也为学校“特色”实验教学提供了新方向。
2.具体方案剖析
校园智能实践园是由环境监测系统，光照、灌溉系统，视频监控系统等组成，对植物生长情况及环境进行实时数据的采集与传输，并通过网络实现在线观察和远程控制物联网工作室的光照、灌溉等。
（1）智能种植系统
环境监测系统包括温度传感器和湿度传感器。
温度传感器（temperaturetransducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器（如图1），本模块用于监测室内温度，随时调节适宜植物生长所需的环境温度。
湿度传感器为一个简易水分传感器，利用电阻变化测量水分、湿度。土壤越干燥，输出的电压越小越湿润，输出的电压越大。将本模块插入土中，通过aD转换电压信号，即可检测土壤水分。它可与arduino、水泵连接，组成自动浇花系统（如上页图2）。
通过电位器调节土壤湿度控制阀值，可以自动对物联网工作室里的植物浇水，带有大功率继电器，可以控制大电流设备，小于设定湿度自动启动继电器吸合，大于设定湿度自动断开，并有延时功能，解决了无延时的湿度临界状态继电器不停闪烁的问题，是一个简易实用的土壤湿度控制系统。
（2）光照灌溉系统
光照设备。
光环境是植物生长发育不可缺少的重要物理环境因素之一，LeD植物生长灯，依照植物生长对太阳光的需求，代替太阳光给植物提供更好的生长发育光环境的一种灯具。
LeD植物灯的红、蓝灯色谱比例一般在4∶1～10∶1之间为宜，通常可选7～8∶1的比例。红光促进植物发芽、开花，蓝光促进植物生长，可以自主选择更合适的波长和颜色比例促进植物的生长。通过光敏、温度传感器及时间的设置，自动控制灯光系统（如图3）。
灌溉设备。
灌溉设备包括：20米长的9×12pVC管、25个平脚9/12三通、1个可调喷头、25个堵头、1个水泵、1个电源、1个过滤器、1.2米进水管（如图4）。
智能浇灌系统可以在没有自来水或使用自来水不方便的地方，利用水泵增压来吸小池的水或水桶的水。利用土壤湿度传感器，编写好对应程序就可以自动浇花、自动关闭。
（3）智能环境系统
智能环境系统利用网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等，对实践园进行智能化管理。
远程控制是智能环境的一项重要功能。在上下班、上学放学等出行期间，使用手机可以远程控制实践园中的智能设备，如打开或关闭空调器、电热水、灯具和窗帘等。其中，可视控制系统可实现远程监控摄像、定时摄影等功能。
智能窗帘与灯光系统是智能控制室内植物的光照，在光线较强时打开或关闭植物灯和窗帘。根据光敏传感器的工作原理，当光敏值小于500时（白天），窗帘自动打开，切断室内灯光设备电源；反之，当光敏值大于500时（黑夜），窗帘自动关闭，打开室内灯光设备电源。根据红外传感器的工作原理，通过一个遥控器实现控制室内所有的电光设备。
（4）工作原理
校园智能实践园组成与工作原理如下页图5所示。
校园智能实践园研究反馈
（1）趣味性
校园物联网智能实践园立足农村这一得天独厚的地理环境优势，利用身边资源，引进各式各样的农作物，使孩子们在教师的指导下能亲自动手，从育苗、移植入手，通过智能化管理、记录生长日记，这就有效地解决了枯燥无味的传感器知识学习问题。
（2）知识性
以兴趣为出发点，教师带领学生有序地进行了传感器知识的学习。从某一特定的传感器在实践园的应用入手，让他们了解该传感器在实践园中的作用，然后边学边玩，通过audublock图形化的编程软件，编写该传感器在智能管理中的应用程序，在不知不觉中掌握该传感器的工作原理及其应用。
（3）低成本
人工智能教学环境篇10
德纳认为,每个人身上的八种相对独立的智能以不同方式、不同程度组合,使得每一个人的智能各具特点。智力的多元性从全新的视角为我们解释了学生认知方式的多样性,向我们揭示了他们发展需要的多重性,从而为我们奠定了“多媒体教学”及多媒体化的网络教学环境的理论基础。多元智能与多媒体的组合教学更能把课内外的教学活动----特别是学生的自主性、探究性学习发动起来,真正实现智能活动的课内外的延伸与交合。
关键词：多媒体多元智能互动教学
1多媒体对于多元智能发展的新意义
根据加德纳的多元智能理论,作为个体,我们每个人都同时拥有相对独立的八种智能:语言智能、节奏智能、数理智能、空间智能、动觉智能、自省智能、交流智能和自然观察智能。但每个人身上的八种相对独立的智能在现实生活中是以不同方式、不同程度有机地组合在一起。正是这八种智能在每个人身上以不同方式、不同程度组合,使得每一个人的智能各具特点。[1]
从“多元智能”理论中引申出来的教的原则是“扬长补短”,而相应学的原则是“取长补短”。因为同一班的学生,有的动手能力特别强,有的喜欢唱歌跳舞,有的则能说会道……好的教师往往会利用学生们的长处来因材施教,发挥他们的特长。然而,发挥学生的特长仅仅完成了培养全面发展的学生的一半工作,另外的一半工作应当是在最大程度上帮助学生发展他并不擅长的那些方面。换句话说,就是不能“扬长避短”,而要“扬长补短”----这一点对于培养小学教师的教育专业更加重要。对于学生的长处,我们当然要尽量地创造条件来帮助他不断地发扬。而对于学生的不足之处,我们就要利用他的长处,并通过适当的教学手段来加以引导和补充,在教师主导的“扬长补短”的教学过程中,学生之间也实现了“取长补短”的交互学习,最终实现智能多元化发展。
多媒体是指能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两个或以上不同类型信息媒体的技术,这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画和活动影像等。媒体的多样性和人机交互性是多媒体最大的特点。而多媒体教学的含义包括多媒体教学软件与多媒体化的资源型的网络展示平台的精心设计与有效运用。据此而言,多媒体及多媒体化的网络教学环境正是实现促进学生多元智能发展的重要教学手段(工具)。
因此,智能的多元性从全新的视角为我们解释了学生认知方式的多样性,向我们揭示了他们发展需要的多重性,从而为我们奠定了“多媒体教学”全新的理论基础。而多媒体教学的目的就是通过多样化的教学手段,帮助有不同认知特点的学生成功地获取相同的知识经验。或即是,具有不同认知特点的学生就可以通过不同的学习活动来建构相应的知识经验。这样一来,无论学生的特长是什么,他都可以在学习上取得成功,并在“取长补短”中与同伴同步前进。
2多媒体与网络教学环境的多元智能互动教学的教改理念
2.1根据多元智能互动教学需求,选取教学内涵丰富多彩的“教学主题”
例如在教育专业的教育学课程中,“小学教师”、“教育家”、“小学班主任”、“小学生”及各种体现教师的“成长修养”、“教学工作”、“德育工作”、“课外工作”和“教研工作”等工作过程的工作任务(项目),皆可用于设计体现学科综合、智能多元、工作特色的教学主题,用于激发学生的多元智能活动。当然,为了这样的教学目的,教学主题的选取可适当超越教材的限制,直接从当前有关小学教育的重大(最新)事件中选取,甚至可由学生根据亲身经历或自我的角度讨论推荐!
2.2根据“教学主题”选取多媒体素材
基于“教学主题”多媒体的设计制作要注意根据主题的丰富内涵和相关外延选取多媒体素材:
(1)充分利用声、画、视频等多媒体手段创设教学情境。
音乐最主要的是情的感染,美的感受,情感既是审美的感受,又是学习的新动力。因此我们应注意围绕主题依靠声、画、视频等多媒体营造氛围。如我们常说的片头动画、优美的界面、主题图片甚至于点睛式的按钮都会使人们愉悦地行走其间,新颖的视觉设计将会使人与媒体之间的交流更加契合、完整。强烈的动态性和趣味性有助于吸引学生的注意力,帮助教师营造适应课堂教学得氛围。另外,在制作上声音要清晰、悦耳动听。画面要有动感、形象、优美、充满魅力。
(2)突出重点、解决难点
基于“教学主题”的多媒体教学须围绕重点与难点激发学生的多元智能。在多媒体的设计制作上,不要只追求画面的丰富多彩,否则一节课下来,学生只看到不断变幻的画面,而重点和难点是什么?学习的内涵是什么?学生不清楚。作者设计时要注意这点,在图、声、文的交互中体现重点、难点。
2.3多元智能与多媒体超越课内外的延伸与交合
教学无止境,智能活动无分课内外。通过多媒体教学软件与相应的网络资源平台的组合教学更能把课内外的教学活动----特别是学生的自主性、探究性学习发动起来,真正实现多元智能活动的课内外的延伸与交合。
3多媒体与网络教学环境的多元智能互动教学设计(案例)
——“教师”主题多媒体与网络教学环境的多元智能互动教学组合设计——“教师”是教育学课程的重要学习内容。
3.1主题教学目标
学生通过八种智能活动学习,理解中外各层次“教师”的丰富多彩的内涵,欣赏有关“教师”的各种艺术作品的形式美与内容美,体会“教师”的欢乐,树立热爱教师工作的乐观态度,培养学生的语言感知能力、空间想象能力、欣赏能力、肢体运动能力、人际沟通能力、自然观察能力、自我认识能力和对文化内涵的领悟能力,同时培养搜集信息和处理信息的能力,引导学生建立正确的情感态度和价值观。
3.2对学习者的预期成果:
理解“教师”,能感受“教师”的内涵,感受“教师”丰富多彩的生活,能以语言、形体、音乐、绘画、人际沟通合作等方式展示自己对“教师”有关信息(作品)的理解。
3.3组建学习小组:
根据学生的智力倾向以及个人选择,按多元智能的类型组成八个“智能活动”小组,或称“八智学习小组”,分头完成各自小组的学习任务。
3.4学生课前必要的知识准备:
(1)收集历代名家有关描写“教师”的诗词篇章,音乐、美术作品及影视作品;并写出影响自己的难忘恩师(日记或短文);
(3)网上搜集有关“教师”(或教师节)、“教育家”的摄影图片、歌曲、乐曲、视频或有关电影等媒体资料;
(4)查阅有关“教师”职业(或教师节)的历史、演变等方面的图书资料;
3.5多元智能小组自主学习活动(课时:1节):
①语言智能(小组任务):教师节活动口述或手写:……;认识教育家或忆念师恩——口述的故事。
②数理智能(小组任务):列出“教师”的数字;列出……数字;列出……数量;列出教师歌曲、影视作品的数量等(网络自主探究性学习)。
③音乐智能(小组任务):播放或唱一组与教师有关的歌间智能(小组任务):展示教师/教师节或教育家的照片或视频。
⑤动觉智能(小组任务):以歌舞、小品的形式表现感激师恩之情。
⑥自省智能(小组任务):自述选择教师职业的感受。
⑦交流智能(小组任务):“以言述心”——交流有关“教师”的感受;“以言感人”——教师以富有魅力的语言可以使学生置身于美的氛围中而心情愉快、趣味盎然、思维敏捷,从而达到良好的教学效果;“以形激情”——以作品的艺术形象激发学生的情感。
⑧自然观察智能(小组任务):教师工作或生活的细节表现。
——这一节课是“各扬其长、皆显其能”。
3.6多媒体与网络教学环境的多元智能互动教学(课时:1节)
①多元智能小组自主学习活动主题汇报(交流)
——要求提炼出本小组的活动内容的主题内涵。各小组同学从中“取长补短”。
②教学重点难点聚焦(指导)
——教师在各小组汇报(交流)的基础上引导学生聚焦教学的重点难点。
——这一节课是“取人所长、补己之短”。