文/ 黄飞

2022年1月，国务院印发《“十四五”数字经济发展规划》，提出深入推进智慧教育；
全国教育工作会议提出实施国家教育数字化战略行动。信息社会背景下，我国教育信息化从1.0时代走进2.0时代、从“简单应用”走向“深度融合”，教育数字化转型开启新征程。同时，近年来由于受疫情影响，实现教学模式的线上数字化转型已成为大势所趋。本文在分析现有科技手段与适配教学应用场景的基础上，提出实现教学数字化转型的建议，以期为我国“智慧教育”高质量发展提供参考。

随着信息数字化发展步伐的加快，科学技术不断更新变革，推动了各产业领域的高速发展，同时也催生着我国教育信息数字化的转型。在各种新兴技术的冲击下，传统的教学模式已无法完全满足当代学生和教师的需要。同时，后疫情时代背景下，疫情的反复对教育事业产生极大的阻碍与影响，重塑以互联网为载体的线上教学模式，将有助于迎来我国智慧教育的历史性拐点，也有利于推动创新教学理念的步伐。

如何将数字化手段融入现有的教学管理系统与教学方法中去，以实现教师在线授课、学生在线互动与创新管理等方面的提升，应先树立起“互联网+”的理念，并借力于“内容+工具”深度融合发展，释放信息化乘数效应，打破时间、空间、地域的限制，完成线上教育模式的数字化转型。

(一）数 字 化 科 技 的 定 义及范围

数字技术又称数码技术，数字科技的本质是以产业既有知识储备和数据为基础，以不断发展的前沿科技为动力，着力于“产业×科技”的无界融合。数字技术几乎每天都在迅猛发展，更新迭替，其涉及范围大致可包括：网络相关技术（SDN，VPN，以太网，光网络等）；
通信相关技术（5G，WIFI，物联网）；
云计算相关技术（虚拟化技术，编排技术，存储技术，高性能处理器等）；
智能化技术（人工智能，机器学习、机器视觉，语音识别等）；
大数据技术（数据采集，挖掘、分析等）；
安全技术（防攻击预防，区块链技术、加密/解密等）；
计算技术（CPU，GPU，DPU等）及自动化技术（无人机，无人驾驶技术，自动引导车[AGV]等）；
等等。

(二）数字化教学模式有助于提升教学质量

教学质量包含师资力量水平、教学内容及教学效率几方面，在传统教学模式中，校方教师资源比较固定，而作为知识的传播者，如果教师水平参差不齐，受教育的学生获得的教育成果也将随之影响，如果利用数字化科技手段，将校外优秀课件、教案形成线上资源库进行共享，将大大扩宽信息共享渠道，促进教学质量的整体提升。

(三）数字化教学模式有利于缩减教学成本

近年来由于疫情的突发，许多原本花了大量人力、物力及财力的课程被拖延甚至取消，造成了不必要的损失，而线上数字化教学恰好能解决这一问题，利用互联网技术，学生和老师可以在家中照常进行教学，大大缩减了教学成本的开支。

同时，在传统教学中常常会邀请异地优质教师来讲课，那么线上教学模式也完全可以实现不同空间的同时传授，免去了交通、时间等各类成本。

(四）数字化教学模式能激发创新教学设计理念

对线上教学模式进行数字化转型有助于激发创新教学设计理念，更好地贯彻“以人为本”的理念，在教学过程中，更加关注学生与教师的诉求，强化视觉感官的体验，围绕教学计划提供更有利于教学的环境及交互感，使传道授业解惑从单纯的讲授与接受向更符合人本理念的多元化方式创新设计。

智慧教育的实现首先需要建立“互联网+数字化教学环境”的理念，即在设计整体布局时，将所涉及的技术手段植入数字化教学系统各个环节中去，并考虑到各环节的无缝对接和信息互通，为及时响应教学与管理的需求做好保障。最终实现从简单的利用网络实现单点教学需求的“简单应用”向构建涵盖移动互联、大数据分析和智能交互的“深度融合”转变。

以下将根据各数字化科技手段的特性及与教学的适配度，从三个方面来探讨线上教学模式数字化转型实现途径的对策建议。

(一）线上教学平台方面

目前，针对国内主流在线教育平台如中国大学慕课（MOOC）、腾讯课堂、雨课堂等，进行调研及对比分析后发现，这类平台还存在较为明显的问题有待解决，那就是海量的在线课程资源在面对实际供给需求适应性上还不够，因此课程的利用率不高。而相较于主流在线教育平台，大部分线上会议APP虽然可以根据需求有针对性地开展授课，但软件功能还较为单一，具体以视频学习、在线答疑为主，在交互式教学、个性化学习等方面还存在明显不足。同时，教室容纳的人数也有所限制，网络方面的稳定性也具有不可控因素。针对以上问题，建议根据自身的教学目的和内容需求架构个性化的云上虚拟教室。通常情况下，虚拟教室选择搭载在学校的官方网站或官方微信公众号上，以直播间的形式在前台呈现，学生可根据持有的账号密码登录到所需的课程页面中。

在架构虚拟教室空间时，主要采用绿幕抠像技术、虚拟演播技术和人机交互技术作为支撑。绿幕抠像技术即根据拍摄背景色与拍摄人物主体色的差异，通过颜色键控技术，将拍摄人物主体从背景中提取出来。由于大多数现代数字相机使用搭配的拜耳数字序列滤镜中，绿色滤镜数量为红色和蓝色的两倍，因此更多的绿色光源信息会被记录下来，为得到高质量的后期画质，将拍摄背景设置为绿幕。而在构建云上虚拟教室时，首先利用绿幕抠像技术将教师从背景设置的绿幕中抠出，利用3D建模技术将教室或演讲台的画面渲染出来，再通过虚拟实时合成技术将人像与授课场景画面相互融合，即可呈现出真实且极具科技感的面授场景。授课相关的文字、视频及PPT可通过嵌入背景指定区域，教师可通过手中的翻页器来控制切换页面，而所需展示的PPT等画面则只需通过单位机镜头的推拉、特写等手段，便可呈现出最好的比例适配度供学生学习观看。

云上虚拟教室的优势，除了感官上身临其境之外，对于学生与教师的交互式体验也是其最大的创新点。人机交互技术的本质是信息的交换过程，即通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等，人通过输入设备给机器输入有关信息，回答问题及提示请示等。而利用人机交互技术，可以在虚拟教室中实现在线签到、在线问答、投票互动等，同时，还能根据教学计划设置在线竞赛、抢答等功能，让传统的知识机械式灌输转变为符合当代青年兴趣喜好的学习模式，学习成效也更加深入人心。

(二）线上教学形式方面

为了更注重教学方式和内容的更新与升级，让课堂插上科技的翅膀，突破时间、空间的局限，我们在对线上教学形式的数字化转型上应更多地创新与思考。

传统的授课形式大多以课本教学为主，辅以PPT、视频、教具以及现场实地教学等形式，可以说教材是学生唯一的学习内容，是课堂知识的主要来源。但这存在着一定的弊端，教学的主体除了教师，还有学生，如何激发起学生自身“学”的主体意识，充分调动起教与学的良性互动，同时克服由于疫情等不确定因素所造成的时间和空间上的阻碍，可以通过巧妙地利用数字化手段开发创新多元化的教学形式来为解决上述问题提供思路。

虚拟增强现实技术是一种综合应用计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能的技术。利用这一技术，可以制造出逼真的人工模拟现场实地教学环境，将真实的现场场景以真实的比例及清晰的画质呈现在眼前，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知。以去学校参观学习为例，这些场所往往会由于疫情的影响临时关闭，或者因为不在同一城市，交通不便等因素，导致教学计划无法顺利开展。现在我们可以通过利用虚拟空间技术，即利用建模、渲染算法等手段，将博物馆每层、每个展区甚至展区中所陈列的展项，都以真实的比例还原到虚拟空间，做到足不出户即可云游博物馆。学员可以VR眼镜为载体，以第一视角在这个虚拟的空间里进行学习与探索。目前已经有不少博物馆或展示厅开发了云上参观的路径，我们也可以通过学校与场馆方官网端口的互通来达到集成展示参观路径的效果。同时，这个思路也可以用在搭建学校VR数字图书馆上。

然而，虚拟增强现实技术能做到的还远不止于此，目前全球正处于5G云VR时代，“VR+教育”将助力教学质量“质”的飞跃，对于地理、历史、生物等课程，学生可以不受空间时间限制，穿梭在不同时空，亲临各种历史事件、漫游在宇宙中、与各种利用立体成像技术制作的珍禽奇兽亲密接触。这一切都可以极大地激发学生的好奇心，提升对学科的兴趣，进而产生学习动力。

而对于物理、化学这些实验性课程，在VR中，学生也可以不受限制地进行各种虚拟实验，安全性得到极大提升，实验频率、覆盖率都有了保证，减轻了老师的监管压力。

(三）线上教学管理方面

当前，大部分学校都具备一定程度的信息化教学与管理系统建设，但普遍存在的问题也较具有共性，即各模块与功能之间脱钩，资源信息共享欠缺，在不断投入人力、物力、财力后，由于缺乏优秀的教学管理手段及统一的教学资源应用标准，从而出现重复性建设及信息不兼容等诸多问题。

我们可以借鉴大数据技术，利用对数据的采集、挖掘及分析等手段将各个环节的信息打通，实现模块及功能、教学与管理间的系统化建设，能帮助学校做出更积极的教学决策。从教学整体流程分析，学生从报道起完整的个人信息就录入后台管理系统中，建立学生个人电子档案夹，之后学生在课堂的线上签到、课堂表现及在线测试成绩等一系列数据都将记录在学生的个人电子档案夹中，最终利用大数据分析及比对等技术，对学生的综合能力构建出数据图。对学生而言，他自身就能很清楚地看到自己在各个方面的能力分析，做到取长补短，及时修正，这是对学生本体而言。对于学校来说，后台可以为教学管理者模拟出“数据驾驶舱”，即在驾驶舱中可以根据个性化需要设定数据可视化看板，例如总体分析比对出的出勤率、生源成分、各科教学成果等，为及时掌握和调整教学及管理工作提供准确的数据支持。

我国数字技术与教育经历了起步、应用、融合、创新四个阶段，目前正处于融合与创新并存的时期。要及时抓住数字时代新技术、新方法、新思维方式所带来的创新浪潮，为实现智慧教育建设增添一份助力。

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