智慧课堂构建研究与区域实践探索*

王益华，周 顺，柳升华，闫士涛

（1.合肥市教育局，安徽合肥230071；2.科大讯飞股份有限公司，安徽合肥230088）

智慧课堂构建研究与区域实践探索*

王益华1，周 顺1，柳升华2，闫士涛2

（1.合肥市教育局，安徽合肥230071；2.科大讯飞股份有限公司，安徽合肥230088）

智慧课堂是近年来教育技术领域的研究热门，文章基于智慧课堂的相关理论研究及合肥市智慧课堂应用实践，梳理了智慧课堂相关概念和特征，提出了基于大数据和学习分析技术的智慧课堂教学模式，构建了利用智慧课堂实现的高效课堂，并从教学环境、教学结构、教学方式、师生关系及教学评价五个方面对智慧课堂的价值进行分析，从而希望能发挥智慧课堂的真正价值。

智慧课堂；教学模式分析；高效课堂

教育信息化作为我国信息化建设的重要组成部分和战略重点，是十八大报告中“深化教育领域综合改革”发展中不可或缺的支撑和推动力。随着教育信息化发展的不断深入，课堂教学作为教育教学的主战场，其信息化工作成为了当前一个阶段教育信息化工作的重点与焦点。以信息技术与教育教学深度融合为代表的智慧课堂在打破传统课堂教学模式、丰富课堂教学手段、增进教学互动性等方面发挥着重要作用，但智慧课堂在实际教学应用中仍然存在问题。本文基于上述背景及合肥市部分高中的应用实践，对智慧课堂的概念及模式进行分析，探究利用智慧课堂实现高效课堂的方法。

一、智慧课堂的概念及特征

随着教育信息化技术的深入发展，智慧课堂被越来越多的关注，有关智慧课堂的研究也层出不穷，吴晓静和傅岩指出智慧课堂教学的基本理念是追求学生的智慧发展、师生情智交流和学生智慧发展过程[1]。唐烨伟在《信息技术环境下智慧课堂构建方法及案例研究》一文中论述了智慧课堂应用的四个层次，提出先思想后应用工具的智慧课堂应用模式[2]。卞金金和徐福荫分析了智慧课堂的学习模式，认为有助于学生优化学习过程，提升学习兴趣[3]。张丽娟和郑晓丹采用实证研究方法，在学习者主动、引导者指导的模式下，验证在学生高阶思维发展教学过程的各个环节智慧课堂的价值和意义，表明智慧课堂对于推进学生高阶思维发展具有积极影响[4]。孙曙辉和刘邦奇认为智慧课堂是以建构主义学习理论为依据，利用大数据、云计算、物联网等新一代信息技术打造的智能、高效的课堂，其目的是基于动态学习数据分析和“云网端”的运用，实现教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化，全面变革课堂教学的形式和内容，构建大数据时代的信息化课堂教学模式[5]。基于以上研究，结合合肥市高中智慧课堂的应用实例，笔者认为智慧课堂是在大数据、云计算等信息技术支撑下，通过引入新型的教学方法和理念，将技术融入到日常的课堂教学中，变革创新教育教学模式，构建针对性、互动性和智慧化的高效课堂，进而提升课堂教学效率，实现教学方式的创新。结合上述定义，本文认为智慧课堂特征主要表现在以下几点：

1.教学针对化

智慧课堂教学与传统课堂教学最大的区别在于核心理念，传统课堂教学实现的是大班制、统一化教学，而智慧课堂旨在实现个性化、针对性教学。在具体的技术实现中，智慧课堂教学模式通过课前的资源推送和测评分析、课中互动的及时评价和立体反馈，以及课后作业的个性化推送，有针对性地进行教学设计和专题辅导，真正实现因材施教。

2.课堂互动化

传统课堂教学活动的互动交流依赖于教师的课堂提问，学生代表回答，具有极大的局限性。一方面由于“互动”由教师单方面发起，缺乏双向性，另一方面，“被互动”到的学生较少，缺乏全面性。基于智慧课堂的核心理念，为实现智慧课堂教学针对性，借助教育信息化的快速发展，移动教学、学习终端不断智能化提升，为课堂教学活动的互动性提供工具支持，实现师生、生生之间的立体化交流。

3.反馈数据化

智慧课堂实现针对性教学的核心优势来自于对教师教学行为、学生学习行为的大数据挖掘与分析。传统课堂教学活动缺乏理念与技术对行为数据进行采集分析，疏于过程性评价，仅限于对学业成绩的总结性评价。大数据技术的空前发展对于教育教学形成有力支撑。在智慧课堂中，通过课堂教学模式的设计、设备的采用，借助大数据分析技术，伴随式采集师生教学、学习行为数据，最终形成有效的、高价值的教学、学习评价。

二、智慧课堂模式构建

针对当前国内智慧课堂发展和研究现状，为了更好应用智慧课堂提升我市教师的信息化素养和运用信息技术进行创新教学的能力，我市面向全市12所市属高中进行了智慧课堂的全面建设，并于2016年9月全面投入使用。结合合肥市市属高中智慧课堂实践模式，对智慧课堂展开深入分析，从智慧课堂的教学模式、架构设计两个层面进一步剖析智慧课堂。

1.智慧课堂教学模式构建

在传统的课堂教学中，教师作为课堂主体，组织课堂活动，完成课堂教学，学生是知识的被动接受者。从教师及学生两条活动主线来看，教师在课前准备教学资源进行备课，在课中依据备课内容及教学经验进行授课并就相关授课内容进行提问，在课后需要负责作业批改及针对学生提问进行辅导。对于学生而言，课前即针对教材、教辅进行课程内容预习，课中主要作为知识的接收者聆听教师授课内容，极少数学生作为代表回答教师提问，实现“偶然性互动”，在课后需完成教师布置的作业并通过教辅资料等完成课业内容复习。基于这种传统的课堂教学模式，可以看到教师活动与学生活动呈现“双主线”特征，两者之间的交流、沟通少之又少，仅有的课堂提问互动也只能涉及到少数学生，大部分学生很难从教师那里获得有效信息和资源，同时，教师也很难获得学生知识掌握情况的反馈信息。传统课堂教学模式见图1。

图1 传统课堂教学模式

随着课堂教学理念的不断深化，尤其是“智慧课堂”在“层次性”、“针对性”、“大数据性”方面的设计要求，“智慧课堂”模式也在不断探索中。在如今所实现的智慧课堂中，同样可以看到教师与学生两条活动主线。在教师活动中，课前主要负责学习资源与预习作业的发布，根据学生学前反馈进行教学设计，课中基于信息化设备实行互动教学并开展讨论式学习，课后通过布置作业、批改作业、统计分析掌握学生学情进行针对性学习资源推送。在学生活动中，课前预习教师推送资源并通过自测反馈学情，课中实现师生互动、生生互动，课后通过作业完成情况反馈知识掌握程度，并通过个性化资源学习实现针对性提升。基于智慧课堂教学模式，教师与学生活动主线之间存在密集交互过程，基本上所有的活动环节都互为“前驱”与“后驱”，构建教学、学习活动闭环。智慧课堂教学模式见图2。

图2 智慧课堂教学模式

2.智慧课堂架构设计

通过系统分析智慧课堂教学模式与特征，其实质上是基于教学数据分析和智能移动学习终端运用的新型课堂教学形态，是依托新一代信息技术，以师生为主体，围绕课前、课中、课后的教学环节打造的智慧化课堂教学系统，能够实现基于数据的高效课堂。其具体架构设计见图3。

从图3中可以看到智慧课堂架构由四个部分组成：一是教育资源管理和服务系统，该系统主要是为智慧课堂教学活动提供内容基础，具体包括电子教材、教学资源、题库以及相关教育管理服务。二是服务器及网络基础设施，主要为智慧课堂教学活动提供环境基础，包括师生互动网络的构建以及教学活动数据缓存服务等。三是师生智能移动终端，主要为智慧课堂教学活动提供工具基础，实现课前、课中、课后教学的沟通交流和信息服务支持手段。四是大数据分析评价系统，实现课前、课中、课后全流程教学活动数据的收集、分析，提供对教学、学习的过程性评价和总结性评价。

通过四个部分架构体系，从资源、环境、终端及数据分析四个方面为高效课堂提供基础的支撑服务。

图3 智慧课堂架构设计

三、智慧课堂的实践探索

1.建设的实践探索

合肥市智慧课堂项目作为合肥市智慧教育探索的重要举措，按照“统筹规划，分步建设”的方式，分为两期进行建设。一期项目在市属12所高中完成291个智慧课堂试点班级及其支撑环境的建设，覆盖高中一个年级，通过应用成效，优化建设策略，为市属高中的全面覆盖奠定了基础；二期项目在一期项目试点成功的基础上，面向全市高中所有班级，推进智慧课堂的全面建设与应用。通过智慧课堂在市属高中的全面常态化应用，推进教学模式的变革、教学方法的创新，全面提升合肥市教育信息化水平。

合肥市智慧课堂建设分为两种不同的建设模式。

（1）智慧课堂模式一

以已建设的合肥市教育云平台为依托，以教室内无障碍交流互动与数据平台——课堂微型互动服务器为核心，为教师配备移动教师终端，基于合肥市教育云平台的海量教学同步资源，让教师脱离讲台的束缚，建设移动教学环境，实现教室内的电子白板、PC显示器或投影仪等设备的多屏互动。同时，在此基础上探索学生自动设备的BYOD模式。

图4 智慧课堂模式一

（2）智慧课堂模式二

智慧课堂模式二是以班级为单位，在模式一的基础上，充分发挥课堂微型互动服务器的跨平台立体交互的优势，为学生配备智慧课堂学生移动终端、作业和动态评价平台、充电设备等软硬件产品，在教师移动授课的基础上，实现课堂师生互动、自主学习与协作学习、学习数据汇聚和动态评价分析。

图5 智慧课堂模式二

2.应用的实践探索

（1）建立多层次持续跟进式培训模式

组织多层次的培训工作。通过集体培训、入校培训和体验式培训三个层次的培训提升教师应用水平。通过集中培训，让授课教师初步掌握了智慧课堂教学和新型的教学模式；结合学校的实际情况进行入校培训实现对工具的熟练化操作；通过体验式培训，加深教师对智慧课堂授课模式的理解，进一步提升应用能力。

（2）组织专项赛事提升智慧课堂应用水平

组织智慧课堂应用大赛。为进一步提升教师应用智慧课堂授课积极性，采取教师自主选课、备课和上课的方式，分层进行赛事组织，形成学校初赛、市级复赛的赛事组织模式。市级复赛采用专家评审、分学科评比的方式评选出一批优秀教师，并积累一批优秀的教学方法，同时通过提供磨课服务、组织公开课、现场答疑与交流等多种形式的教学互动与观摩活动，巩固教师智慧课堂产品应用成效，共研智慧课堂有效应用策略与方法，推动智慧课堂平台在合肥市学校应用的广度与深度。

（3）大数据支撑下的常态化应用

为了实现智慧课堂系统的常态化应用，对智慧课堂的应用情况设计开发了课堂应用大数据系统。课堂应用大数据系统统计结果显示，一个月左右时间，参加监测的12所市属高中，共有424名教师使用了智慧课堂设备进行了授课，人均使用智慧课堂达20.76次，整体使用人次达8802次，全市的智慧课堂月使用率超过50%，基本实现了智慧课堂应用的常态化。

四、智慧课堂实践反思

智慧课堂作为一种新型的课堂教学形态，它通过构建和应用基于新一代信息技术的理想学习环境，有效解决了传统课堂教学过程中存在并难以解决的问题，增强了学生的主体地位和主动学习意识，提高了课堂决策分析和互动交流能力，提升了课堂教学质量和效率。基于实时交互与动态学习数据分析，智慧课堂实现了以数据为基础的高效课堂，主要体现在以下几个方面：

1.搭建智慧化课堂教学环境

智慧课堂以云计算、大数据等现代教育技术为支撑，在智慧教育理念的指导下，结合现代教育理论，针对课前、课中、课后的教学闭环，搭建以新媒体、智能设备为主的硬件环境，基于互联网、校园网、课堂微型互动服务器，构建以教室为单位的无线网络环境，实现课堂内各终端设备的无缝交互和智慧应用，打破传统教室黑板、讲台和时空的限制，重塑课堂教学互动模式，形成智慧化教学环境与学习环境。

2.促进课堂形态与结构的变革

智慧课堂教学推进信息技术与教育教学的深度融合，通过大数据的深化应用，促进课堂形态与结构变革和教学模式创新。新技术、新媒体和智能设备为学生提供了多样化认知工具和有利于学生建构意义的学习情境，实现师生、生生之间的沟通与交流的立体化和即时化，为教师和学生提供开放、共享的课堂，实现传统课堂向数字化“体验馆”和“实验场”的转变，使教师可以采取更灵活的方式进行教育活动，为学生激发潜能、发展智慧提供有利条件。

3.变革传统课堂的教与学方式

基于伴随式的动态数据采集，智慧课堂实现了传统教学观念、教学模式、教学内容的变革。通过常态化应用，从传统以教师为中心强调知识传授的教学模式转变为以学生为中心强调认知建构的教学模式；从传统多媒体教学仅改变了黑板（或白板）的呈现形式向信息技术支撑下的师生实时互动转变，师生、生生之间的沟通交流更加立体化、即时化；教学资源实现富媒体多样化、按需智能化推送、实时动态更新。通过基于活动的、项目的教学，结合依托数据分析的精准教学与点评，使得个性化教学和因材施教得以实现，推动教育教学的颠覆性变革。

4.形成新型师生角色与关系

基于智慧课堂的师生移动端工具的应用，在教室取消讲台，教师始终面向学生进行教学，融入学生之中，有利于师生互动，师生可以平等交流，增进学生对教师的亲近感。智慧课堂以建构主义学习理论为依据，倡导教育为学习服务，教师是学习服务的提供者、帮助者，学生是学习服务、知识探索服务的享受者，教师的工作是为学生更好的去探索与掌握知识服务，帮助学生自主学习和知识构建。

5.构建全过程动态评价反馈体系

智慧课堂为重构以形成性评价为核心的教学评价体系及评价策略提供了良好的条件。利用以数据为基础的学习分析与反馈技术提供测评练习，教师可以及时完成学生学习全过程的诊断评价，对教师的评价从主观评价转向数字化客观评价，实现伴随式、精准化评价诊断，推动教学评价从注重结果转变为注重过程。

我国教育信息化发展已取得了显著成效，但随着信息技术的发展和教育教学新需求的不断增长，信息技术和教育的深度融合既是教育发展的内在需要，也是未来教育信息化发展的必然趋势。以智慧教育理念为指导，以先进信息技术为依托的智慧课堂在打破传统课堂教学模式、提升教学效率、构建个性化学习空间等方面发挥着日益重要的作用和巨大的价值。如何进一步发挥智慧课堂的价值，提升其实用性仍将是未来我国基础教育信息化发展的一个重要命题。

[1]吴晓静,傅岩.智慧课堂教学的基本理念[J].教育探索,2009(9):11-13.

[2]唐烨伟,庞敬文,钟绍春,王伟.信息技术环境下智慧课堂构建方案及案例研究[J].中国电化教育,2014(11): 23-34.

[3]卞金金,徐福荫.基于智慧课堂的学习模式设计与效果研究[J].中国电化教育,2016(2):64-68.

[4]李丽娟,郑晓丹.基于智慧课堂的学生高级思维能力发展策略研究[J].数字教育,2015(4):40-48.

[5]孙曙辉,刘邦奇.基于动态学习数据分析的智慧课堂模式[J].中国教育信息化,2015(22):21-24.

（编辑：鲁利瑞）

TP393

A

1673-8454（2017）12-0078-04

全国教育信息技术“十二五”规划重点课题“市级教育云平台建设及资源共享应用研究”（编号：132921438）；安徽省科技重大专项计划项目“汉维翻译技术及产品和智慧课堂及在线教学云平台研发”（编号：15czz02005）。