基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂教學設計和實踐分析

馮桂爾

摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術的迅速發(fā)展，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧教育也逐步滲透到了課堂教學中，為課堂教學的變革和創(chuàng)新開辟了新的思路和方法。文章首先闡述了打造智慧課堂的學習生態(tài)系統(tǒng)平臺具有的功能，接著提出了智慧課堂教學流程設計結構，圍繞課前、課中、課后、課外四個環(huán)節(jié)，構成教學效果持續(xù)改進的過程循環(huán)。最后根據(jù)平臺上積累的學生數(shù)據(jù)，探討了影響學生期末成績的互動指標。

關鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;智慧課堂;學習生態(tài)系統(tǒng);數(shù)據(jù)分析;互動指標

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）24-0121-04

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Design and Practice Analysis of Smart Class Teaching Based on the “Internet +”

FENG Gui-er

（School of Journalism and Communication， Shanghai International Study University， Shanghai 200082，China）

Abstract： With the rapid development of new generation information technology such as Internet of Things， big data， cloud computing， mobile Internet， etc.， the wisdom education based on "Internet +" has gradually penetrated into the classroom teaching. It helps to open up new ideas for the reform and innovation of classroom teaching. First， this paper expounds the functions of the learning ecosystem platform to create a smart classroom， and then puts forward the design structure of the smart classroom teaching process， which constitutes a process cycle of continuous improvement of teaching effects around the four stages of before class， in-class， after class and extra class. Finally， based on the student data accumulated on the platform， the interactive indicators that affect the students' final results are discussed.

Key words： “Internet +”; smart classroom; learning ecosystem; data analysis; interactive indicators

1引言

國內“互聯(lián)網(wǎng)+”理念最早是由易觀國際董事長兼首席執(zhí)行官于揚在2012年第五屆移動互聯(lián)網(wǎng)博覽會上提出的。 他認為行業(yè)的產品和服務應該與未來多屏全網(wǎng)跨平臺用戶場景結合起來。2015年3月李克強總理在政府工作報告中首次提出制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，更加明確了利用信息通信技術以及互聯(lián)網(wǎng)平臺，讓互聯(lián)網(wǎng)與各個行業(yè)進行深度融合。

之后，關于“互聯(lián)網(wǎng)+”的應用，如雨后春筍般，逐漸滲透到了各行各業(yè)。教育行業(yè)也不例外，潛移默化地跟“互聯(lián)網(wǎng)+”靠攏結合。“互聯(lián)網(wǎng)+”教育正在改變著當前的教育。由線下教學到線上教學融合過渡，由以教師為中心到以學生為中心的角色轉變，由統(tǒng)教到個性化教的策略升級，由延時到實時的評價反饋機制應用，等等。這使得一切教與學活動都圍繞互聯(lián)網(wǎng)進行，并向信息化、智能化方向發(fā)展，為課堂教學的變革與創(chuàng)新提供了新的思路和方法，“智慧課堂”也應運而生。

目前，國內很多學者都對智慧課堂進行了探討和研究，有的學者為不同學生的學習問題，量身定制個性化的學習策略和學習方法，以實現(xiàn)智慧化教學[1];有的學者在從智能感知、預知性、智能化評價等多個方面提出了個性化自適應學習的新視覺[2];還有的學者以“互聯(lián)網(wǎng)+”時代教育大數(shù)據(jù)的發(fā)展為依托，從課堂環(huán)境的智慧升級、課堂教學的智慧重構、學習歷程的智慧優(yōu)化、教學評價的智慧發(fā)展四個方面剖析了未來課堂智慧化發(fā)展的特點與規(guī)律[3]等等。但這些已有的研究成果總體看來，所論述的內容多側重于理論和策略層面，在具體實踐層面涉及不多。根據(jù)以上背景，本研究把基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂教學設計應用到了本校的一門《媒體信息處理》課程中，并進行實踐分析探討。

2智慧課堂平臺

2.2智慧課堂平臺

研究采用本校較為成熟的課程中心平臺作為實踐的支撐平臺。該平臺以建構主義理論為依據(jù)，結合MOOC、翻轉課堂、混合式學習等先進教學理念，打造學習生態(tài)系統(tǒng)，將課前、課中、課后和課外的每一個環(huán)節(jié)都賦予新的學習體驗。

課程中心平臺線上線下主要實現(xiàn)以下這些功能：微課發(fā)布、資料共享、在線測評、師生互動、作業(yè)布置、作業(yè)批改、大數(shù)據(jù)分析、教案羅列、分組討論、話題廣場、答題統(tǒng)計等。這些功能構成了以體驗為中心、服務為中心、學生為中心和數(shù)據(jù)為中心[4]的學習生態(tài)系統(tǒng)，為構建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂教學理論與實踐提供了有效的保障。

3基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂的教學流程結構設計

3.1教學流程結構設計依據(jù)

在理念上，以知識建構教學理論為指導，圍繞課前、課中、課后三個主要環(huán)節(jié)，再搭配課外環(huán)節(jié)，來構建師生的理想學習環(huán)境，實現(xiàn)智慧課堂的目標。

在技術上，基于大數(shù)據(jù)的學習分析技術對教學過程中的海量數(shù)據(jù)進行加工、挖掘和分析，將結果反饋給師生。如通過課前預習測評深化學情分析，優(yōu)化教學設計，便于精準教學;通過課中在線隨堂測驗數(shù)據(jù)分析和即時反饋，改進教學策略，調整教學進程;通過課后作業(yè)數(shù)據(jù)分析和資源推送，實施針對性輔導，實現(xiàn)個性化的學習支持;等等。

在發(fā)展上，智慧課堂是大數(shù)據(jù)時代翻轉課堂的升級版，依據(jù)學情確定教學的起點、方法和策略[5]，真正體現(xiàn)了以學生為主體的教學。翻轉課堂實際上是基于微視頻的教學應用，將傳統(tǒng)教學流程顛倒過來，由“先教后學”轉變?yōu)椤跋葘W后教”的教學模式。而在“互聯(lián)網(wǎng)+”結合大數(shù)據(jù)的時代，對大量數(shù)據(jù)的分析、整合、挖掘已是常態(tài)，為由“先學后教”轉變?yōu)椤耙詫W定教”的教學模式[6]奠定了堅實的基礎。

3.2教學流程結構具體實施

基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂通過課前、課中、課后和課外這四個環(huán)節(jié)，來完善整個課堂教學過程，并構成教學效果持續(xù)改進的過程循環(huán)，如圖1所示。

1） 課前環(huán)節(jié)

1發(fā)布資源：根據(jù)教學目標和學情，教師確定并發(fā)布教學任務包（微課、課件、資料閱讀等富媒體教學資源）。并進行闖關式學習設置，學生必須將章節(jié)中的全部任務點完成才能進入下一節(jié)，以便控制學生的學習流程和監(jiān)控學習結果。

2學生預習：學生預習教師發(fā)布的教學任務包，并完成和提交預習題目，記錄在預習過程中的問題。

3課前討論：針對預習中的問題，學生在論壇或平臺上進行相關討論，提出疑問或見解。

4學情分析：教師根據(jù)課程中心平臺提供的學生練習、作業(yè)、討論等互動數(shù)據(jù)，精確地掌握學生的學習情況。

5教學定位：教師根據(jù)學情分析結果，對教學目標、教學內容微調，確定課中的教學定位以及進度。

2） 課中環(huán)節(jié)

1問題講解：教師通過預習反饋，精講預習中存在的問題。

2新任務下達：為了檢驗學生對知識點的掌握情況，教師下達新的學習探究任務，進一步鞏固所學新知識點。

3基于小組互動學習：根據(jù)學生間的水平分組。組員根據(jù)老師布置的任務，運用本堂課所學知識點，開展協(xié)作學習，共同研究、探討，得出任務結果。在此過程中，學生可以舉手或將不明白的問題通過學生終端發(fā)送到教師終端，向教師尋求幫助。

4實時指導：教師通過巡回觀察和即時反饋的信息，及時給予小組指導。

5實時測評及講解反饋：在課堂上給學生出題，及時批改給出答案，并對學生答案進行統(tǒng)計分析。根據(jù)測評反饋結果對知識點薄弱環(huán)節(jié)補充講解，重點進行問題辨析，通過多樣化的互動交流，解決學生在教學內容中遇到的問題。

3） 課后環(huán)節(jié)

1深化知識理解：利用已掌握的基礎知識進行綜合性的拓展試題練習，以便學生夯實基礎知識，并在此基礎上深化理解知識的內涵，對知識點進行重點消化理解。

2在線答疑：跟課前環(huán)節(jié)中的課前討論類似，生生、師生之間答疑解惑，構建社交化學習機制。

3作業(yè)反饋：教師及時批改作業(yè)（如主觀題），跟進學生完成情況，并對每位同學給出批示結果。

4數(shù)據(jù)分析：及時查看和匯總統(tǒng)計每位學生學習的詳細數(shù)據(jù)（如學習進度、學習行為軌跡、作業(yè)分數(shù)、視頻觀看情況、參與討論次數(shù)等），科學全面的了解每一個學生學習情況，深度反觀自我，精準調整，實現(xiàn)教學相長。

4） 課外環(huán)節(jié)

1個性化拓展：教師依據(jù)學生學習情況，適時推送課外學習資源，將課堂知識外延，拓展學生知識面。

2自主探究學習：學生在新的情境資源中把握知識，以此提升知識復習效率，達到知識內化順應的效果。

4基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂數(shù)據(jù)挖掘分析

使用大數(shù)據(jù)分析技術，從學生互動情況、感興趣的教學內容和期末考試成績這三方面入手，挖掘分析項目實施過程中課程中心平臺產生的大量學習性數(shù)據(jù)。

1） 學生互動情況分析

建構主義認為，學習者的知識是在一定情境下，借助于他人的幫助（如人與人之間的協(xié)作、交流、利用必要的信息等等），通過意義的建構而獲得的[7]?。所以學生與學生之間、學生與教師之間、學生與富媒體教學資源間的互動對于推進每個學生的學習進程、學習效果起著非常重要的作用。評價學生互動的指標主要分為3類：學生在課程平臺上停留的時間、訪問次數(shù)、互動特定區(qū)域。互動特定區(qū)域包括發(fā)新帖、回帖、群分享、微課觀看、資料瀏覽等。可以根據(jù)數(shù)據(jù)分析中常用的因子分析算法計算出各個互動指標的權重值，將相關度高的變量聚在一起，找出學生互動的組成要素，為設計和完善課堂教學互動提供依據(jù)。

2） 學生感興趣的教學內容分析

通過路徑分析和時間序列分析可以挖掘出每個學生感興趣的教學內容，這一技術可以分析出學生們學習過程中的共性和個性，有利于優(yōu)化教學設計和實現(xiàn)個性化的學習支持。首先平臺會提供每位學生的主要學習軌跡（如提取每一個不同的選擇和不同結果的路徑的流量），通過遍歷算法，呈現(xiàn)出一個樹形結構;接著利用關聯(lián)規(guī)則分析，加入關聯(lián)元素之間的先后順序即時間序列分析，挖掘出在一段時間內學生的興趣規(guī)律。

3） 學生學習成績分析

學生成績是考核學生對知識掌握程度的一個重要指標，也是評價智慧課堂教學質量和教學效果的一個重要依據(jù)。所以在教學過程中，找出影響學生成績的主要因素并對癥下藥，非常有必要。下面內容就以學生學習成績分析為例，采用相關性分析和多元回歸分析技術，探討影響學生成績的主要因素。

5以分析影響學生成績的主要因素為例

5.1課程中心平臺介紹

研究采用本校較為成熟的課程中心平臺作為實踐的支撐平臺。該平臺以建構主義理論為依據(jù)，結合網(wǎng)站、MOOC、翻轉課堂、混合式學習等先進教學理念，將課前、課中、課后和課外的每一個環(huán)節(jié)都賦予新的學習體驗。課程中心平臺線上線下主要有以下這些功能：微課發(fā)布、資料共享、在線測評、師生互動、作業(yè)布置、作業(yè)批改、大數(shù)據(jù)分析、教案羅列、分組討論、話題廣場、答題統(tǒng)計等。這些功能相輔相成，為構建“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧課堂教學理論與實踐提供了有效的保障。

5.2數(shù)據(jù)采集

整個研究以《媒體信息處理》課程為樣本，實施對象為2017級學生，人數(shù)為72人（同一個專業(yè)的學生），分析過程中使用的數(shù)據(jù)均來自該門課在平臺上生成的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集周期為一學期。根據(jù)平臺提供的功能數(shù)據(jù)，初步預設從10個方面（因素）來分析統(tǒng)計學生學習過程中產生的習慣性數(shù)據(jù)：平臺停留時間、平臺訪問次數(shù)、發(fā)新帖數(shù)、回帖數(shù)、微課觀看次數(shù)、微課觀看個數(shù)、微課觀看時長、作業(yè)提交次數(shù)、點擊課外學習資源次數(shù)和課外學習資源時長。

5.3利用相關性分析篩選影響因素

首先繪制相關分析的散點圖，從方向、形式和相關程度上初步判定哪些因素（即上述的10個方面）與成績可能存在相關關系，最終篩選出6個相對關聯(lián)度比較強的因素：平臺停留時間、平臺訪問次數(shù)、發(fā)新帖數(shù)、回帖數(shù)、作業(yè)提交次數(shù)和微課觀看時長。

接著通過顯著性檢驗來確定這些因素與成績的相關系數(shù)是否真的是顯著不為0。結果如表1所示：Pearson相關系數(shù)最高是0.896，顯然與成績相關度最高的是微課觀看時長，其次是平臺停留時間、作業(yè)提交次數(shù)、平臺訪問次數(shù)、回帖數(shù)和發(fā)新帖數(shù)。另外，相關系數(shù)的右上角有兩個“**”，說明相關系數(shù)在0.01的顯著水平上是顯著的，即期末考試成績與各類因素的相關關系是顯著成立的。

5.4利用多元回歸分析確定主要影響因素

將6個因素作為自變量、成績作為因變量代入多元回歸模型，結果顯示：在可決系數(shù)表中，模型的擬合優(yōu)度不錯，校正的可決系數(shù)Adjusted R Square達到了0.867，方程的顯著性檢驗也通過。但在系數(shù)顯著性檢驗表（表2）中發(fā)現(xiàn)，如果假定顯著性水平為0.05，那么只有發(fā)新帖數(shù)和作業(yè)提交次數(shù)兩個自變量的回歸系數(shù)顯著不為0，其余自變量的回歸系數(shù)都不顯著了;另外方差膨脹因子VIF也存在異常。經(jīng)驗判斷方法表明：當0

所以刪除微課觀看時長因素（亦可刪除平臺停留時間因素，但后期分析數(shù)據(jù)比較，刪除課觀看時長指標更有利于減小多重共線性），再進行多元回歸分析。輸出結果見表3，VIF值符合經(jīng)驗判斷方法，因素之間基本不存在多重共線性。平臺停留時間、作業(yè)提交次數(shù)和發(fā)新帖數(shù)這三個指標對成績的影響是顯著的。回歸系數(shù)分別是7.207、5.881和-2.719，說明平臺停留時間和作業(yè)提交次數(shù)指標對成績產生正的影響，而發(fā)新帖數(shù)對成績產生負的影響。

接下來采用逐步回歸的Stepwise方法進行回歸，得到的結果見表4，也表明平臺停留時間、作業(yè)提交次數(shù)和發(fā)新帖數(shù)這三個指標對成績影響是顯著的。根據(jù)表5生成多元線性回歸擬合方程：

[Y=4.032+0.069xi1+2.871xi2Xi2-0.144xi3]

所以影響學生期末考試成績的主要互動指標是平臺停留時間、作業(yè)提交次數(shù)和發(fā)新帖數(shù)。

6總結

綜合上述，利用大數(shù)據(jù)分析技術，實施“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂教學模式，于學生來說，主體性體現(xiàn)得到充分發(fā)揮，且有助于碰撞思維、激發(fā)靈感、內化所學新知識、形成新的認識、優(yōu)化學習過程等。于教師來說，通過平臺上記錄的學生的真實學習行為數(shù)據(jù)，了解學生的學習行為、學習過程，便于有的放矢地安排及調整教學策略;通過對積累的數(shù)據(jù)進行深度挖掘分析，有助于制定針對性、指導性的教學方案，為學生推送個性化、多元化的富媒體資源提供依據(jù)。也有助于找出影響學生課程學習效果和成績的各個因素指標，從而去改進和優(yōu)化這些指標，切實提升教學質量。總之，加強“互聯(lián)網(wǎng)+”的智慧課堂教學研究將有助于我們對課堂教學進行重新認識、探究和規(guī)劃。

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【通聯(lián)編輯：王力】