数字化课堂生态体系建设应用
河南工业大学
为进一步落实教育部《教育信息化2.0行动计划》，国务院《中国教育现代化2035》的战略任务，落实全国教育工作会议提出实施国家教育数字化战略行动。根据《关于进一步推进普通本科高等学校智慧教学的实施意见》和《河南省本科高等学校智慧教学三年行动计划》等文件精神，依托学校立项的河南省智慧教学专项研究重点项目《AI 赋能智慧教学质量评价体系与动态监测研究》（教办高〔2023〕117号），结合学校数字化转型工作方案，持续推进智慧教学的建设与应用实践，充分发挥学校“智慧教学示范校”的示范引领作用，构建智慧教学“工大模式”。
数字化、信息化的技术和教学理念、模式越来越深入的渗透到传统的大班集体授课教学模式中，为克服大班集体授课多带来的时间、空间固定、无法关注到学生个性差异发展、课堂活动单一，学生交互和探索性不易发挥等缺点提供了解决的可能性。河南工业大学课堂生态体系建设，正是在基于解决此类问题的基础上进行设计和构建的，在学校现有标准化考点设备基础上，资源利用，小成本实现学校线下教学过程中一体化课堂视频资源建设、在线巡课、课堂教学质量评价和课堂考勤的提升应用。
（1）对现有智慧设备设施、各类教学信息系统进行统一整合，构建数字化课堂生态体系。河南工业大学一直都很重视信息化教学应用，用于信息化教学的设备及平台随着技术的发展逐年在建设更新，因此导致存在多类设备、多种平台共存的情况。比如，学校建设有建高标准智慧教室、精品录播教室、传统多媒体教室不同设备设施和环境，建有智慧教室资源管理平台、在线教学平台、标准化考场设施及平台等，教室分布有不同规格的音视频设备和管理系统，在建设过程中，要能够实现将不同规格、不同环境的教室设备统一到一个平台，实现统一管理。
（2）理顺管理体制，多部门协作，促进数字化课堂生态体系高效运用。课堂生态是学校数字化教学的重要支撑，顶层设计至关重要，校领导、管理部门、业务部门都需要投入时间和精力细化线上管理流程和日常应用支撑，从管理、教学、服务等多个环节保障课堂生态体系的高效利用，提升教育教学质量。
（3）优化线上线下、自评督导相结合的校院两级教学评价体系，完善全过程立体动态教学评价机制，实现教学过程中的智慧评价。传统教学监管和督导听课效率较低且反馈不及时，缺乏有效针对性的课堂教学过程评价。传统教学管理和评价体系，针对教学过程评价时间、空间的限制，对教学内容和评价回溯缺乏依据，需要帮助和了解教室课后反思较为困难。通过数字化课堂生态体系建设，借助对课堂过程的监管和及时反馈分析，帮助提升教育教学水平。
学校注重加强组织领导体系建设，成立由校长任组长、相关职能部门负责人组成的智慧教学建设工作领导小组，把智慧教学纳入学校重点工作。形成教务处、教师发展中心、课程中心、教学质量评价中心、信息化管理中心、后勤等部门分工负责、齐抓共管、统筹推进的科学组织与管理体系，共同促进课堂生态体系的建设与应用。
（二）充分调研规划，确保技术创新理念引领
（1）立足校本，积极探索智慧课堂生态体系建设方案。
根据教育教学数字化转型要求，通过对学校现有设备设施情况利旧复用，形成基于标考和智慧教室平台基础上的资源建设、巡课和教学评价一体化课堂生态体系，一方面为引领教学模式改革探索，建设教学数据驾驶仓，通过图形化视图，对教育教学过程进行大数据处理和行为画像，为学校师生和教学监测管理提供保障。
（2）多方协作推进，确保项目实施。
课堂生态体系建设是一项复杂工程，涉及到环境建设、平台工具建设、业务流程建设管理等。需要多部门、多人员配合实施。项目实施过程中，信息化管理中心、教务处、教学质量评价中心、课程中心、教师发展中心、实验室管理处、国资处、基建处、后勤服务中心等多个行政部门和业务单位，就系统方案、网络保障、业务流程、设施管理维护等诸多领域多次论证，认真落实每一个细节，使项目建设落到实处，建、用、管体制合理。
（3）助推教研，搭建智慧教学研学环境。
挖掘校本资源和学校设备设施条件，依托课堂生态体系，多次研讨智慧教学应用方案，通过课堂教学资源的积累和在线督导系统的运用，教师可以通过课堂生态体系平台灵活开展教学直播研讨、技术交流、观摩教学、自查反思等教学教研交流，开展智慧教学专项研究，促进智慧教学的水平和质量。
在“智慧教学示范校”的建设基础上，河南工业大学通过持续优化智慧教学设备设施应用，将全校的智慧教室、传统多媒体教室的视频、音频统一接入了课堂生态体系平台，实现了涵盖大部分公共教学区的259间教室课堂视频资源录制、课堂在线巡课和在线教学督导评价功能，实现使全校教学数据统一在一个平台，逐步形成从课堂资源利用、在线听课看课和教学督导评价一体的课堂生态体系，为教育教学的数字化转型做出了实质的探索和应用研究。
图1 在线教学平台师生参与情况
图2 利用在线教学平台开展课堂教学活动情况
1、构建智慧教学创新应用环境，实现“数字+智慧教学”混合教学模式。
利用在线教学平台、智慧教室资源平台等信息系统形成对线下课堂教学的智慧应用、监测、管理与评价，通过教学平台将抢答、选人、问卷、投票等智慧教学工具带进线下课堂，实现课堂实时反馈，丰富线下课堂教学活动。通过智慧教室资源平台、学校数字资源平台、在线课程平台等为课堂教学提供丰富的教学资源。
2、建设优质课程资源和常态课堂教学视频库，形成资源一体化应用平台。
学校建设完成了5建高标准自助微课室，31间精品自动录播教室，216间普通常态化课程录制教室，对智慧教室录播设备和普通多媒体教室设备进行优化接入课堂生态体系，按照教学节点对线下常态课堂教学进行录制和分割，实现教室的常态化课程资源录制和管理，形成了从国家、省部级精品课程建设到常态化一般课堂教学资源积累的教学资源建设体系。
常态化课堂资源平台，完成与服务门户对接，教师可通过服务门户随时查看自己近期的上课录像，作为课程资源使用，经过剪辑整理后可以作为教师各级各类教学研究、教学竞赛提供教学视频资源。学生可随时随地查看授课教师授权的课堂教学录像资源进行复习、预习。教学管理者可以通过推送优秀课堂教学录像的方式进行教学管理和优质课程资源共享。
图3 数字生态课堂资源平台界面
图4 数字生态课堂单个课程资源界面
3、促进课堂教学质量评价模式创新，教师教学效果提升由被动督导变为主动改进。
图5 数字课堂生态在线巡课系统
通过建设课堂生态体系，对接学校课表，教学督导、教学管理人员通过在线巡课对线下课堂教学进行实时巡课、回放巡课以及AI预警，并借助图像识别技术实现学生到课率和前排就坐率的统计，通过实时数据直观督促教学秩序的改进。
通过一体化资源平台，教师可以随时查看自己的上课视频，促进教师进行教学反思，分析教学习惯、教学策略，学生听课状态、课堂参与度等数据，使教师通过近似微格教学的方式提升教学质量，课堂教学质量的改进从传统的督导听课反馈转变为自查教学视频的主动改进。在学校接受教育教学审核评估期间，校院两级教学督导利用课堂生态体系，通过巡看线下教学课堂，实时观测和反馈课堂教学，对课堂教学质量起到了很好的教学促进和提高。
图6 数字课堂生态在线巡课反馈界面
4、健全教学过程和教学评价的动态监测，实现个性化、差异化教学评价反馈。
依托课堂生态体系，转变教学质量评价模式，形成校院两级督导教学质量评价机制，实现对课堂教学进行实时评价反馈、过程评价和累计评价、改进和及时针对性反馈的数字化智慧评价。信息化中心积极与学校教务处、教学质量评估中心、课程中心等教务部分沟通，研讨教学评价体系和保障机制，通过优化学校原线下教学督导和纸质评价表的领导、教学督导课堂听课流程，实现线上实时或者脱机督导听看课任务，线上填写评价表评价并进行统计分级反馈，在学校教学评估的远程听课看课环节发挥了重要作用。
学校的教学质量评价系统主要包含课堂评价、教学改进、数据看板三大功能模块，形成督导、领导、同行、教学管理者、教师、学生等多元评价主体相互补充，全员参与的教学质量文化评价的实时化多维度的评价体系，借助课堂教学资源一体化体系，保障对教师教学的过程性评价和结果性评价，建立常态化的评价和改进体系，实现“线上线下评课一体化”，建立“评价-反馈-改进”的“正循环持续改进机制。
图7 数字化课堂生态评价系统流程
图8 数字化课堂生态课堂评价界面
5、打通课堂生态体系各类数据，将智慧教学设备融合管理，提升教学治理能力。
课堂生态体系涵盖的在线巡课、资源一体化、教学评价、智慧教室预约等一系列应用权限，均通过与学校统一认证门户对接，使教师、学生、管理者一次登录，分级使用学校全部信息系统，对视音频教学资源、学习数据、教学评价管理等应用全部呈现，形成学前、学中、学后完整数据结构。开展多维度数据综合智慧教学评价、科学教学管理决策。
6、立足校本信息化基础设施，创新课堂生态体系建设新模式，从建、管、用多角度提升学校智慧教学水平。
通过目标规划、项目设计，充分摸底学校原有信息化设备设施及系统条件，多次考察论证，在学校标准化考场系统、智慧教学示范区等设施基础上，通过复用原有学生机位摄像头、多媒体教室音频系统，通过添加一路教师机位摄像头，通过接入智慧教室录播主机合成输出信号，搭建在线巡课系统，形成学生和教师双机位的线下教室课堂在线巡课功能。
在线听课看课系统提供对学校线下课堂教学的实时或历史查看，实现校院和教师个人对课堂教学查看的分级管理，有利于实现教师教学反思、学生资源利用、管理者激励推广等课堂视频的利用机制；在巡课系统的基础上，增加存储和视频切割机制，形成了覆盖80%公共教室的常态化课堂视频录制和分级查看资源系统；在教师查看课程和改进需求中又引进了教学评价体系，从而形成了数字化的课堂生态体系。
经过近几年的建设积累，我校智慧校园建设已经取得了初步成效，在课堂生态体系的建设与应用上也取得了很多成果和经验，在2023年学校迎接教育部本科教育教学审核评估工作中发挥了重要作用。结合项目建设应用过程中遇到的一些问题，总结以下几点，供大家根据情况借鉴：
1、方案设计要结合校情，做好前期调研规划。一方面各学校信息化建设前期基础不同。需按照分期分批、循序渐进、持续更新的思路开展“体系化、集中化”建设，起到“以点带面”的引领示范作用。另一方面充分与管理、业务部门沟通，使系统建设贴近需求，无缝对接，保障业务部门的使用习惯和需求。
2、协同推进，多部门配合建设、管理、推广应用。课堂生态体系软硬件环境建设，体制机制建设与创新，教师能力培训与提升，软硬系统应用与推广等，是一项多部门协同的、长期的、创造性的工程，任重而道远。
3、充分利用新技术，创作自主学习高效教育教学模式。借助高新技术，支持各类终端设备接入，满足教师授课、学生听课的各种灵活需求；同时融合基于物联网、人工智能、大数据等技术研发的教学创新产品，辅助教学环节高效率高质量进行。针对不同的教学模式、教学内容都提供了相应的教学环境和教学应用支撑，为教学和管理的智慧化全面赋能。
