數(shù)字賦能智慧課堂教學(xué)模式構(gòu)建研究

石 玲，李 巍

（1.江蘇師范大學(xué) 科文學(xué)院；2.九州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)和教育融合的不斷加深，以數(shù)字賦能智慧教育構(gòu)建多樣化綜合學(xué)習(xí)體系，是當(dāng)前教育教學(xué)改革的必然趨勢，變革傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式勢在必行[1]。教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》（教技〔2018〕6號）指出要 “以新興技術(shù)為基礎(chǔ)，依托各類智能設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，積極開展智慧教育創(chuàng)新研究和示范，推動新技術(shù)支持下教育的模式變革和生態(tài)重構(gòu)。” 中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《中國教育現(xiàn)代化2035》也提出要 “利用現(xiàn)代技術(shù)加快推動人才培養(yǎng)模式改革，實現(xiàn)規(guī)模化教育與個性化培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合” 。智慧教育的快速發(fā)展順應(yīng)了國家政策和時代的需求。智慧課堂是智慧教育中智慧教學(xué)實施的重要落腳點，新型的教學(xué)模式是智慧課堂教學(xué)元素的關(guān)鍵，該模式設(shè)計實施能夠引發(fā)教育教學(xué)的 “轉(zhuǎn)識為智” ，實現(xiàn)從培養(yǎng) “知識人” 向培養(yǎng)具有高階思維能力和創(chuàng)新能力的 “智慧人” 轉(zhuǎn)變[2]。

1 智慧課堂的涵義及特征

智慧教育中的 “智慧” 淵源于錢學(xué)森的 “大成智慧學(xué) ” (Science of wisdom in cyber-space) ，指人們在面對復(fù)雜情景時，能迅速做出反應(yīng)，給出科學(xué)、準(zhǔn)確的判斷與決策，并能反思、發(fā)現(xiàn)、預(yù)見、創(chuàng)新[3]，從而促進(jìn)智慧思維的生成。智能+時代的 “智慧” 是通過使用現(xiàn)代信息技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集、加工、處理，形成信息，反思、內(nèi)化為知識，創(chuàng)新、創(chuàng)造形成面向未來的智慧。根據(jù)DIKW( Data—Information—Knowledge—Wisdom)模型（Eastrbrook，2015），可以得出數(shù)據(jù)、信息、知識到智慧的演變過程，如圖1所示。

圖1 智慧:面向未來創(chuàng)新能力

智慧學(xué)習(xí)是指在智慧教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)者積極主動的參與學(xué)習(xí)過程，通過使用各類移動智能終端設(shè)備，自主訂制個性化的學(xué)習(xí)資源，教學(xué)活動以學(xué)習(xí)者為中心展開，依托現(xiàn)代信息技術(shù)實現(xiàn)有效的個性化學(xué)習(xí)資源推送、學(xué)習(xí)特征統(tǒng)計以及學(xué)習(xí)者之間以及學(xué)習(xí)者與教學(xué)者之間的互動，過到提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)智慧，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者高階思維能力和創(chuàng)新能力的學(xué)習(xí)方式[4]。

智慧課堂是智慧學(xué)習(xí)活動有效開展實施的落腳點，是智慧教育建設(shè)和實施的核心內(nèi)容之一，智慧課堂的內(nèi)涵是基于建構(gòu)主義理論的基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)智能、高效的課堂教學(xué)環(huán)境，教學(xué)者在智慧教育理念引導(dǎo)下積極主動地完成自身知識體系的建構(gòu)，使傳統(tǒng)的 “知識課堂” 轉(zhuǎn)換為以學(xué)習(xí)者為中心、促進(jìn)學(xué)習(xí)者智慧生成的 “智慧課堂” ，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的高級思維能力和智慧創(chuàng)新能力。依據(jù)黃榮懷教授提出的智慧教室的SMART 概念模式[5]，智慧課堂的主要特征包括以下四個方面：一是記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程和教學(xué)者實施教學(xué)過程的教育數(shù)據(jù)，實現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、精準(zhǔn)化；二是感知學(xué)習(xí)空間環(huán)境實現(xiàn)評價過程化，反饋多元化、智能化；三是聯(lián)接學(xué)習(xí)社群使交流突破空間時間限制，使交流互動立體化；四是識別學(xué)習(xí)情景、進(jìn)行學(xué)情分析，實現(xiàn)資源推送個性化、智能化。

2 智慧課堂教學(xué)模式的構(gòu)建

智慧課堂教學(xué)模式是以智慧教育理念重塑翻轉(zhuǎn)課堂，以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，依據(jù)大數(shù)據(jù)分析、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云課程信息技術(shù)平臺，融合線上線下、多種教學(xué)手段方法、 “主導(dǎo)—主體” 雙主體并存的教學(xué)結(jié)構(gòu)，課堂中實行 “三個階段、三重循環(huán)” 的教學(xué)模式[6]。 “三階段” 包括：第一階段是以精準(zhǔn)學(xué)情分析為核心課前自主學(xué)習(xí)階段。第二階段是以角色轉(zhuǎn)換、生生互動為核心，個性化學(xué)習(xí)資源內(nèi)容的智能推送，實現(xiàn)計算機(jī)技能內(nèi)化的課中面授階段。第三階段是個性化的微課學(xué)習(xí)視頻及教師網(wǎng)絡(luò)碎片化輔導(dǎo)的課后鞏固提高階段。 “三重循環(huán)” 包括：引導(dǎo)學(xué)習(xí)者開展單項任務(wù)實踐，精準(zhǔn)學(xué)習(xí)問題提出，引發(fā)思考；個性化綜合任務(wù)的精準(zhǔn)推送，自主完成任務(wù)，提升智慧學(xué)習(xí)力；拓展實踐任務(wù)，總結(jié)提升，培養(yǎng)高階思維能力。智慧課堂教學(xué)模式構(gòu)建設(shè)計包括以下幾方面內(nèi)容。

2.1 智慧教學(xué)環(huán)境設(shè)計

智慧教育研究專家黃榮懷教授認(rèn)為智慧教學(xué)環(huán)境由智能化工具、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群等六個部分組成[7]。智慧課堂教學(xué)環(huán)境應(yīng)由四個方面構(gòu)成：一是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)感知物理學(xué)習(xí)空間環(huán)境，鏈接智慧課堂和智慧學(xué)習(xí)社群，實現(xiàn)情景化學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者與環(huán)境的交互，提高智慧課程的教學(xué)效果。二是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)在智慧課堂中記錄各類 “教” 與 “學(xué)” 活動的全程數(shù)據(jù)，形成教育大數(shù)據(jù)，為分析、挖掘?qū)W習(xí)者的學(xué)習(xí)特性，個性化教學(xué)設(shè)計和個性化學(xué)習(xí)任務(wù)的推送提供決策依據(jù)。三是搭建智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，對學(xué)習(xí)資源實現(xiàn)分布式管理和調(diào)配。四是在智慧課堂中分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特征、認(rèn)知規(guī)律、學(xué)習(xí)興趣點等個性化特征，為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

現(xiàn)代信息技術(shù)的高速發(fā)展為智慧課堂構(gòu)建和實踐創(chuàng)造條件，智慧課堂的特征呈現(xiàn)主要源于教育大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)（Educational Data Mining，簡稱 EDM）和學(xué)習(xí)分析（Learning Analytics，簡稱LA）技術(shù)的支持[8]，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等是支撐智慧課堂構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。智慧課堂的 “智慧支柱” 是物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，而云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)則是 “智慧底蘊”[9]。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智慧課堂中能感知學(xué)習(xí)空間環(huán)境參數(shù)，使用電子標(biāo)識標(biāo)注物理采集點，對感知數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理實現(xiàn)智能控制，鏈接智慧課堂和智慧學(xué)習(xí)社群，實現(xiàn)情景化學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者與環(huán)境的交互，同時聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)資源，為拓展學(xué)習(xí)空間提供服務(wù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)的實現(xiàn)是以云平臺的云存儲為載體的。在智慧課堂中通過使用智能移動終端聯(lián)接云平臺，對豐富的、開放性的信息學(xué)習(xí)資源實現(xiàn)分布式管理和調(diào)配，為學(xué)習(xí)者提供海量的資源池。人工智能技術(shù)是學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)實現(xiàn)的有效保障。依托聚類、數(shù)據(jù)分析挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，結(jié)合全程記錄的教與學(xué)活動數(shù)據(jù)，為學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為建模，個性化推送給不同的學(xué)習(xí)者，滿足智慧課堂中學(xué)習(xí)者個性化學(xué)習(xí)需要。分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要為智慧課堂的實踐學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)情景服務(wù)，使學(xué)習(xí)者沉浸在場景中達(dá)到共同協(xié)作、互動、分布完成實訓(xùn)任務(wù)。學(xué)習(xí)者進(jìn)行配置實驗操作就會更自然、精準(zhǔn)，獲得的學(xué)習(xí)體驗也更真實，理解也更深刻。

2.2 智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的建設(shè)

智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺是開展智慧教育，實施智慧課堂教學(xué)新模式的支撐，是智慧教學(xué)模式的重要組成部分。平臺建設(shè)圍繞 “以學(xué)習(xí)者為中心” 的智慧教育理念，實現(xiàn)個性化的智慧推送，高等院校智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺包括教學(xué)管理智能系統(tǒng)、智慧課程資源信息、課程的微課視頻、智慧網(wǎng)絡(luò)答疑、課程知識測試與訓(xùn)練系統(tǒng)等，滿足智慧課堂教學(xué)實施過程中教與學(xué)的雙重需要，學(xué)習(xí)者在通過智能網(wǎng)絡(luò)平臺完成智慧課堂中的全過程學(xué)習(xí)活動，教學(xué)者通過平臺的后臺數(shù)據(jù)分析充分掌握學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動態(tài)，及時調(diào)整課堂實施過程中的授課內(nèi)容，并利用碎片化的時間指導(dǎo)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，使課堂學(xué)習(xí)得到有效的延伸。

2.3 智慧學(xué)習(xí)者的需求分析

智慧課堂中學(xué)習(xí)者分析是為精準(zhǔn)學(xué)習(xí)任務(wù)推送，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)服務(wù)。智慧課堂教學(xué)模式的教學(xué)實施對象是學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)特征明顯，對直觀實踐操作類（即所見即所得）的學(xué)習(xí)內(nèi)容感興趣，例如對使用分布式虛擬現(xiàn)實技術(shù)完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)配置感興趣，對需要反思內(nèi)化理解的理論性內(nèi)容不感興趣，同時學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)不強(qiáng)烈、目標(biāo)不明確，缺乏主動學(xué)習(xí)意識，學(xué)習(xí)的思維活躍度和自主學(xué)習(xí)能力不強(qiáng)，學(xué)習(xí)態(tài)度不端正，同時學(xué)習(xí)基礎(chǔ)差距非常巨大。針對學(xué)習(xí)者的特點，首先確立高校智慧教育教學(xué)理念，確定教學(xué)中學(xué)習(xí)者的主體地位 “以學(xué)習(xí)者為主體，教學(xué)者為主導(dǎo)” 雙主體結(jié)構(gòu)并存。任何過于強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者或教學(xué)者主體作用都是錯誤的，必須是雙主體并存模式，教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段以及教學(xué)評價都圍繞這個中心展開，并深度融入現(xiàn)代信息技術(shù)。在智慧課堂教學(xué)實施過程中采用 “三類任務(wù)、三重實踐” 的 “三段三循環(huán)” 形式，實現(xiàn)個性化的智慧學(xué)習(xí)。

2.4 智慧教學(xué)分層目標(biāo)的確定

根據(jù)學(xué)習(xí)者入學(xué)計算機(jī)操作水平測試和智慧平臺動態(tài)學(xué)習(xí)狀態(tài)數(shù)據(jù)記錄，確定分層的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。第一層教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動運用智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺資源開展自主學(xué)習(xí)的意識，重點培養(yǎng)學(xué)習(xí)者有意識的運用智慧化的學(xué)習(xí)環(huán)境開展自主學(xué)習(xí)的能力。第二層教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動學(xué)習(xí)理論知識，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者參與學(xué)習(xí)的態(tài)度，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)習(xí)者使用智慧工具解決簡單問題的智慧思維能力。第三層教學(xué)目標(biāo)是引導(dǎo)學(xué)習(xí)者深入?yún)⑴c到智慧課堂的學(xué)習(xí)環(huán)境中，熟練使用智慧工具和智慧網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺資源，改變學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)態(tài)度以及解決復(fù)雜問題的智慧思維能力，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)習(xí)者高階思維能力和創(chuàng)新能力。

2.5 智慧學(xué)習(xí)任務(wù)分層設(shè)計

依據(jù)智慧教學(xué)分層目標(biāo)來設(shè)計分層的智慧學(xué)習(xí)任務(wù)。將融合文字、視頻、動畫等多種形態(tài)的混合型學(xué)習(xí)資源，按照學(xué)習(xí)者水平的不同，化分成三個不同的層次，不同層次的學(xué)習(xí)者完成相應(yīng)層級的學(xué)習(xí)資源即可。學(xué)習(xí)者根據(jù)自已學(xué)習(xí)任務(wù)完成情況動態(tài)進(jìn)級完成更高級層的學(xué)習(xí)任務(wù)。智慧學(xué)習(xí)任務(wù)的布置是按計算機(jī)操作能力的訓(xùn)練從單項到綜合，職業(yè)能力的培養(yǎng)訓(xùn)練從一般、專業(yè)到綜合逐步提升的過程，從而達(dá)到增加學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)智慧。智慧學(xué)習(xí)任務(wù)被分成三階段和三層次，分別是課前的模擬訓(xùn)練任務(wù)、課中的鞏固訓(xùn)練綜合類任務(wù)、課后的提高拓展特色任務(wù)。學(xué)習(xí)者通過反復(fù)實踐練習(xí)，實現(xiàn)遷移學(xué)習(xí)。

2.6 智慧教學(xué)手段及策略的運用

祝智庭[10]教授在其智慧教育研究框架圖中指出，智慧教育主要是新型教育理念的研究，智慧課堂的教學(xué)策略主要是在課堂中重構(gòu)智慧教育教學(xué)理念過程。其表現(xiàn)在以下幾個方面：一是根據(jù)課堂學(xué)習(xí)者變遷、高校生源的現(xiàn)狀以及智能+時代對學(xué)習(xí)者的 “智慧” 素質(zhì)要求等，對傳統(tǒng)課堂的教學(xué)思想、教學(xué)手段、教學(xué)方法等進(jìn)行變革，形成智慧教學(xué)理念[11]。二是要注重教學(xué)內(nèi)容 “模塊化分層” 的設(shè)置，以實現(xiàn)個性化、智慧化課堂學(xué)習(xí)的需要。三是基于學(xué)情分析的自適應(yīng)個性化任務(wù)，驅(qū)動教學(xué)方法的使用。四是智慧課堂要創(chuàng)設(shè)生活、工作場景，從情境中尋求智慧。五是智慧課堂要確立 “以學(xué)習(xí)者為主體、教學(xué)者為主導(dǎo)” 雙主體相結(jié)合的教學(xué)模式，給學(xué)生充分的合作探究、討論和自我表達(dá)的機(jī)會。六是實施智慧課堂教學(xué)的教學(xué)者要具備教學(xué)智慧。七是各類現(xiàn)代信息技術(shù)和課堂的深入融合非常重要。

智慧課堂生成策略的特征包括認(rèn)識的重要性、學(xué)習(xí)者的復(fù)雜性、情境的多樣性，要求學(xué)習(xí)者要主動學(xué)習(xí)、探索學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中啟迪智慧。高校教師要在教學(xué)實施過程中努力發(fā)現(xiàn)和提升自己的教學(xué)智慧，并用教學(xué)智慧引導(dǎo)提升學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)智慧和創(chuàng)新智慧。在生成策略上要注重計劃性、組織性、引導(dǎo)性與目標(biāo)的明確性，其中計劃性是指情境化、彈性的教學(xué)設(shè)計、靈動性的教學(xué)實施、多元及時的教學(xué)評價和協(xié)商性的教學(xué)管理；組織性是智慧課堂教學(xué)實踐過程，實行智慧化的、開放的、互動的、動態(tài)的、多元的教學(xué)形式；引導(dǎo)性是指在教學(xué)實踐過程 “以學(xué)習(xí)者為主體，以教學(xué)者為主導(dǎo)” ，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動、有效地開展學(xué)習(xí)；目標(biāo)的明確性是指培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的高素質(zhì)應(yīng)用型 “智慧人” 這一顯性目標(biāo)。

2.7 智慧教學(xué)評價體系的構(gòu)建

智慧教學(xué)評價是 “教” 與 “學(xué)” 的雙方多元測評，通過立體多元的評價學(xué)習(xí)者的智慧 “學(xué)” 來檢驗教師智慧 “教” 的能力。

智慧網(wǎng)絡(luò)平臺的評測系統(tǒng)支持多元化的智慧課堂評價，包括評價主體多元化、評價內(nèi)容多元化、評價方式的多元化等。評價主體多元化是指摒棄單一方向的教學(xué)者評價學(xué)習(xí)者，依據(jù)職業(yè)能力培養(yǎng)目標(biāo)，形成教師點評、師生互評、生生互評、組內(nèi)評價、組間互評的多元動態(tài)方式，智慧網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)記錄學(xué)習(xí)評價的過程，形成過程性評價數(shù)據(jù)，為科學(xué)合理的評價提供數(shù)據(jù)依據(jù)。評價內(nèi)容的多元化是指智慧網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程記錄數(shù)據(jù)，圍繞職業(yè)能力培養(yǎng)所需的知識，智慧組建個性化的測評題目。評價方式多元化是指依據(jù)職業(yè)能力培養(yǎng)所需的知識體系，進(jìn)行職業(yè)能力每個元素所需的綜合知識進(jìn)行終結(jié)定量的評價。智慧網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)記錄不同的評價數(shù)據(jù)，從不同角度真實地、全面地反映以職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)的學(xué)習(xí)者的成長情況。

3 結(jié)語

“智能+教育” 形成智慧教育引領(lǐng)教育改革新路向，實施智慧課堂教學(xué)新模式，引發(fā)高等教育的 “轉(zhuǎn)識為智” ，實現(xiàn)從培養(yǎng) “知識人” 向培養(yǎng)具有高級思維能力的高素質(zhì)應(yīng)用型 “智慧人” 的轉(zhuǎn)變。構(gòu)建 “智能+” 時代智慧課堂教學(xué)模式，不僅是當(dāng)前高等教育教學(xué)改革的方向，更為智慧課堂的教學(xué)目標(biāo)定位、模式創(chuàng)新、教學(xué)流程創(chuàng)新設(shè)計以及教學(xué)的科學(xué)決策提供參考，體現(xiàn)高等教育發(fā)展趨勢，加快高校課程、課堂教學(xué)實施的改革速度，進(jìn)而提高高等院校的教育教學(xué)質(zhì)量。另外，所構(gòu)建的融創(chuàng)式智慧課堂教學(xué)模式以及設(shè)計教學(xué)案例，可直接應(yīng)用于傳統(tǒng)課堂教學(xué)的具體實踐中，對傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式改革、學(xué)習(xí)者的職業(yè)能力培養(yǎng)具有一定的指導(dǎo)意義。