信息技術環境下智慧課堂的構建研究

張艷明 桂忠艷 李巍巍

摘? ?要隨著云計算、大數據和互聯網等現代信息技術的飛速發展，信息技術與教育教學不斷融合，由此誕生了智慧課堂。智慧課堂改變了傳統教學模式，堅持“以學生為中心”，在學情分析、師生互動和個性化輔導等方面進行了改革，形成了科學的可行性評價體系。本文在分析智慧課堂特征的基礎上，介紹了智慧課堂環境的構建和教學新形態，研究了智慧課堂在課前階段、課中階段和課后階段的教學流程設計方案，以期對智慧課堂的實踐應用提供參考。

關鍵詞 智慧課堂? 信息技術? 教學流程? 云計算

現代信息技術的飛速發展給傳統教學帶來了重大變革，信息技術與教育的深度融合已經成為現代教育的研究熱點。《國家中長期教育改革與發展規劃綱要（2010-2020年）》中重點強調了現代信息技術對教育發展的革命性影響[1]，彰顯了教育信息化在教育發展過程中的重要地位。隨著云計算、大數據、互聯網等先進技術的迅速發展，信息技術與教育教學不斷融合，智慧課堂應運而生，為學校教育教學的改革提供了新的思路。

近年來，國內外有許多學者著眼于現代信息技術下的智慧課堂，對智慧化教學、智慧教學環境的構建、學生個性化學習、數字化學習、課堂互動教學系統等進行了深入的研究和探討[2-4]，但多數停留在理論層面，對智慧課堂的實際應用研究較少。本文在分析智慧課堂特征的基礎上，對智慧課堂環境的構建、智慧課堂教學流程的設計進行了研究，以期對智慧課堂的應用提供參考。

一、智慧課堂的特征

智慧課堂由智慧教育發展而來，即將現代信息技術融合于課堂教學，構建智能化、個性化和數字化的學習環境，促進智慧的傳播與發展，推動課堂改革與創新。相較于傳統課堂，智慧課堂具有多樣化的教學資源、立體化的交流互動和數據化的評價決策三個特征。

1.多樣化的教學資源

智慧課堂中的教學資源不再局限于傳統的板書和PPT，而是具有多樣化的富媒體資源，如微課、慕課、網頁、圖像、視頻、語音等，并且能夠根據學生的個性化差異推送不同的學習資源，提高學習質量和學習效率。

2.立體化的交流互動

智慧課堂中師生之間、生生之間的互動更加靈活，除了傳統課堂提問以外，還可以通過智能手機、ipad、電腦等智能終端登錄云平臺，隨時隨地與教師和學生進行互動交流。

3.數據化的評價決策

在傳統課堂模式下，教師的教學決策和對學生的評價主要依賴于教師的教學經驗，而大數據和云計算背景下的智慧課堂可以動態收集學生全過程的學習狀態，包括課前預習、課中討論、課后作業等數據，并根據這些數據進行挖掘分析，為教師的教學決策和對學生的評價提供可靠的依據。

二、智慧課堂下的“教”與“學”

1.智慧課堂環境的構建

智慧課堂的實現依賴于學校信息化教學平臺的構建，信息化教學平臺基于互聯網、云計算和大數據等現代信息技術，打破了傳統的“學校—教室—教師—學生”的教學常態，為教師和學生提供一種智能化、個性化、多樣化的教學環境。信息化教學平臺一般由以下四個層次構成：云終端接入層（PC機、智能手機、ipad）、虛擬實驗平臺層（統一身份認證、訪問控制、數據分析）、資源虛擬化平臺層（虛擬計算資源、虛擬存儲資源、虛擬網絡資源）和云基礎設施硬件層（服務器集群、網絡設備、存儲設備）[5-6]。信息化教學平臺的硬件拓撲見圖1。

信息化教學平臺以私有云模式為基礎，在云基礎設施硬件層通過光纖連接服務器集群和各類存儲資源;在資源虛擬化平臺層通過虛擬化技術將硬件資源如計算、網絡、存儲資源等映射為邏輯資源，通過CloudStack云計算管理軟件實現各類資源的統一管理和分配;在虛擬實驗平臺層用戶通過統一身份認證后，可以申請虛擬化后的計算、網絡和存儲資源，在虛擬機上實現實驗環境的部署和教學資源的共享;在云終端接入層，教師和學生通過智能終端登錄信息化教學平臺，獲取云平臺上的計算服務、網絡服務和存儲服務。信息化教學平臺的建設遵循“以學生為中心”的原則，充分體現了教育的自由、平等和開放原則，并且平臺建設是動態的，將隨著信息技術的發展不斷完善。

2.智慧課堂教學新形態

在信息化教學平臺的支持下，智慧課堂教學形態從傳統的“以教師為中心”發展為“以學生為中心”，翻轉課堂、微課、慕課和創客教育的發展為智慧課堂的發展提供了新的動力。

（1）微課

微課是利用多媒體技術就某一個知識點制作的短小精煉的在線教學視頻，具有制作簡單、內容精簡準、吸引學生注意力等優點。近年來微課廣受教育者的喜愛，它滿足了移動學習時代知識的傳播和學生個性化學習的要求。

（2）慕課

慕課是大規模在線開放課程。教師首先在慕課網上開設課程，通過制作資源、課程測試、布置作業等方式組織教學，最后組織考試，評定成績。學生注冊自己感興趣的課程，通過觀看慕課視頻、完成作業、參加測試等方式進行自主學習。在學校教育背景下，在慕課的基礎上又產生了小規模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course），在知識碎片化和時間碎片化的環境下，慕課有效地實現了資源共享，提高了資源利用率。2012年以來，慕課在學生人數、課程數量、參與學校數量上一直呈現穩定增長的態勢。據ClassCentral統計，截止2017年，慕課的學生總數達到了7800余萬人，慕課平臺已經成為學習者提升專業能力和拓展職業生涯的重要切入點，在教學中發揮的作用不斷增強。

（3）翻轉課堂

翻轉課堂改變了傳統的“教→學”模式，而采用“學→教”模式。在課前，教師負責制作和上傳微課等教學資源，學生在課前完成課程學習，并積極進行互動交流。在課上，教師創建學習環境并提出問題，引導學生獨立探索，通過師生、生生之間的協作學習尋找問題答案。教學過程的中心是學生，學生可以隨時隨地進行自主學習或協作學習。

（4）創客教育

創客是指不以盈利為目的、努力把自己的創意變為現實的人。創客是“互聯網+”時代的產物，鼓勵動手實踐和分享交流。基于創客的教學一般采取線上和線下相結合的教學模式，一方面，在線上通過信息化網絡教學平臺的微視頻、微課和慕課等教學資源進行自主學習;另一方面，在線下通過教師的引導開展創意設計和創作。創客教育不僅注重知識的探究性和綜合性，而且注重能力的應用性和多元性。創客教育以探究創新為主導，以學生完成創新型應用型任務為主線，培養學生的動手實踐能力和創新能力。

微課、慕課、翻轉課堂和創客教育的發展都是依托于云計算、互聯網和大數據等網絡信息技術，并且會隨著網絡信息技術的發展發揮越來越重要的作用。在學校教育背景下，微課、慕課、翻轉課堂和創客教育的內在聯系見圖2。

3.智慧課堂教學流程設計

在傳統的課堂教學模式下，教師的教學流程為備課、講課、布置作業、批改作業，學生的學習流程為預習、聽課、完成作業，教師和學生的互動交流僅限于課堂提問，這在一定程度上影響了教學效果。而智慧課堂基于學校的信息化教學平臺，以云計算、大數據等信息技術為依托，通過微課、慕課、翻轉課堂和創客教育等新型教學模式，堅持以“學生為中心”的宗旨，教學流程發生了巨大的變化，有效實現“教”與“學”的深度融合。智慧課堂教學流程主要分為以下幾個環節：學情分析、微課預習、測評反饋、教學設計、提出問題、創建環境、獨立探索、協作學習、匯報討論、課后作業、微課輔導、反饋評價（見圖3）。

（1）課前階段

課前階段以學情分析為核心。收集學生的學習數據，包括學生的預習情況、作業的完成情況等，然后平臺對學生數據進行挖掘分析，精確掌握學生學習薄弱環節，教師根據學生薄弱環節合理推送微課預習內容，學生在平臺上通過測試題等進行預習反饋，教師根據學生預習情況合理設置教學方案，實現以學定教。

（2）課中階段

課中階段以師生互動、生生互動為核心。教師根據學生預習情況提出問題，創建多種情景導入新課，引導學生共同探究和學習，學生重點聽取感覺疑惑的知識，提高學習效率。課程學習后，全班學生通過集體討論、分組討論或個人匯報的方式進行反饋，教師針對課堂探究情況和學生反饋情況進行課堂總結，鞏固重難點，拓展知識。

（3）課后階段

課后階段以個性化輔導為核心。教師可以通過大數據分析結果，智能為不同學習程度的學生推送不同難度的作業和微課輔導視頻，以適合每個同學的需求。教師可以通過平臺及時批改作業，學生也可在平臺上進行溝通交流，教師根據學生反饋結果設置下一次的課程方案。

現代信息技術下智慧課堂的產生改變了傳統“教”與“學”的形態，給教育教學改革提供了新的思路。本文分析了智慧課堂的特征，在信息化教學平臺環境和智慧課堂教學新形態的基礎上，提出了智慧課堂在課前、課中和課后階段的教學流程設計方案，提高了學生的自主學習能力。目前智慧課堂的研究處于起步階段，還有許多待解決的問題，比如如何對學生的學習態度和情感等做出客觀測評，這些問題都需要在實踐過程中不斷探索和解決。

參考文獻

[1] 中華人民共和國中央人民政府.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）[EB/OL].http：//gov.vn/jrzg/2010-07/29/content_1

667143.htm，2013-04-29.

[2] 姜強，趙蔚，李松，等.個性化自適應學習研究——大數據時代數字化學習的新常態[J].中國電化教育，2016（02）.

[3] 孫曙輝，劉邦奇，李鑫.面向智慧課堂的數據挖掘與學習分析框架及作用[J].中國電化教育，2018（02）.

[4] 張霞霞.我國智慧學習的建設現狀和發展方向[J].教學與管理，2018（30）.

[5] 張艷明，桂忠艷，李力恒.基于云計算的計算機實驗教學平臺建設[J].微型電腦應用，2018，34（12）.

[6] J.A.Gonzalez-Martinez，M.L.Bote-Lorenzo，E.Gomez-Sanchez，and R.Cano-Parra.Cloud Computing and Education：A state-of-the-Art Survey.Computers & Education，2015.

[作者：張艷明（1983-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫藥大學醫學信息工程學院，助理研究員，碩士;桂忠艷（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫藥大學醫學信息工程學院，工程師，碩士;李巍巍（1982-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫藥大學醫學信息工程學院，副教授，碩士。]

【責任編輯? 郭振玲】