信息技术环境下智慧课堂的概念和特征

周青云，肖叶枝，曾钰，温满华

（广东电网有限责任公司培训与评价中心，广州 510520）

0 引言

随着世界互联网的快速发展，许多产业和技术面临着改革，在传统的以PPT和口述方式的教学活动中显得过于枯燥和不利于提高学生学习的兴趣，同时也不利于在学生与教师之间进行互动交流，因此传统的教学模式已经逐渐不适应当前社会的发展需要。

关于现代教育模式[1]和教学过程是许多教育工作者和研究者关注的非常重要的研究课题，也是国家教育正在改革的方向和未来教育发展的趋势，在教育教学管理上应该是以学生自主学习为主和加强教师的引导作用，实现以学生为主的教学模式。教师通过课前大量的备课工作，在教学内容中展现一些数字化的数据信息和有针对性的重难点知识点，引发学生讨论和提出自己的问题，在教学中可以插入一些视频、图片、动画等相关信息资源使学生能够理解所学的内容和开阔知识的视野。而在学完每一节课程时可以探讨的方式解决教师随堂作业，教师可以通过作业完成的质量对课程进行一个总结和概括并且对重难点进行分析。

云计算、大数据、物联网、移动互联网[2]等新兴信息技术的迅猛发展为现代教育模式和教学方法提供全新的发展契机，基于传统的教学方式与现代化的教学方式相互结合，融入一些在传统教学模式中所没有的特征，既可以体现传统教学中出现的“教”与“学”，也体现了现代教育中的现代化和数字化。当前先后出现了MOOC[5]、SPOC、微课等智慧课堂教学模式，MOOC模式是一种参与者和课程资源都分散在网络中的新式课堂教学模式，只有在课程是开放的、参与者达到一定规模的情况下，这种学习才会更加有效，SPOC教学模式是一种教师和学生互动和自主学习的模式，在这样的模式中教师可以根据自己的偏好和学生的需求，自由设置和调控课程的进度、节奏、和评分系统，学生通过在系统中自由讨论和学习完成规定的作业，微课模式是指运用信息技术按照认知规律呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源，具有教学时间短、资源容量较小、资源组成结构情景化，使用方便等特点。

现代信息化技术背景下，智慧教育与教学模式的概念和本质内涵是什么？本文首先探讨智慧课堂的本质需求及其内涵；其次分别介绍云计算、大数据、物联网、移动互联网等新技术为智慧课堂提供的便利和优势；然后分析了当前MOOC、SPOC、微课等智慧课堂的特点；最后基于以上分析给出了现代信息技术环境下智慧课堂的概念定义及其新特征。

1 智慧课堂的教学剖析

智慧课堂是将一些现代新兴技术，将课堂打造成一个智能化、多功能化和交互化的教学场景和模式。其课堂场景要素和教育过程大致如图1所示，在优质平台中存在有优质课堂平台、信息中心、网络直播、教研直播平台和内网直播平台等几个平台。在不同的平台中，分别扮演者不同的角色和有着不同的作用，教师可以在直播平台中视频讲解课程相关知识点和学习目标，在优质课堂中使学生与教师进行互动、探讨问题和解决问题，通过数据中心可以看到学生的学习情况并得到相应的结果。

图1 智慧课堂架构和要素

1. 1智慧课堂的特征含义

智慧课堂[2]是一种全面、多功能、多元的教学方式，其主要集中体现在“智能”方面，通过智能化教学工具和信息化发展的大数据作为辅助环境，教师为学生提供引导，通过智能化教学工具和信息化发展的方式完成教学任务，主要分为智慧教学模式、价值观培养模式和实践教学模式等三个部分，相互之间具有促进作用的同时又相辅相成，形成相互之间统一的关系，对于教育的价值观的培养可以让学生更加清楚终身学习制从而形成一个不断学习的过程。在社会中形成一种良好的学习氛围，尊重知识，尊重人才，尊重技术的价值观念带动全社会积极的向前发展，这对于国家科学技术的发展显得非常重要。只有不断地学习，不断地创造才可以涌出符合我国国情和国家需要的高素质学生；根据信息时代创新驱动发展的要求重建新的教育发展模式和教育新秩序，注重培养学生的高级思维能力和创新驱动能力，培养符合社会需要的真正人才。

智慧课堂本质是一种依赖于新技术发展的教育发展形态，其主要可以概括为以下几个特点：第一，智慧教育的目标是实现信息技术和学科教学在教育系统中不断地的深度融合，这也是将来教育大的发展趋势和方向，这种教学方式体现了智能化，共享化特点的同时又兼具传统教育的教与学相融合的教学方式；第二，不断实现教育资源的开放共享理念和数据资源的共享理念，通过互联网数据资源完成全球教学资源的共享和多途径实现全球数据的服务共享；第三，在大环境下，智慧课堂教育为我们提供了无限的学习空间和相对轻松的教学环境，学习者可以不受时间、区域地理位置和环境的影响，可以随时在线学习，对于不懂的内容可以进行全方位的专题学习和针对性的复习；第四，全球和各国都在大力倡导“绿色发展”，而“绿色教育”的教学方式是一种新型的教育发展模式，绿色高效的课堂管理理念，这种资源共享的课堂教学理念可以减少书本纸张的消耗，从而有效提高教学质量和降低教育产生的成本，有利于教育更好的全民化发展；第五，教育教学的本质是教与学的结合体，而关注学生在教学中的情感表达是课堂教学中的产生互动方式的一个非常重要的环节，在教学中应该是一个学生与教师之间全方位的互动过程，智慧课堂支持全方位的交互，服务和共享学习，这种教学模式对于培养学生的口语表达能力和问题的解决能力显得非常重要。

1. 2智慧课堂教学的环节

智慧课堂以现代信息技术为载体，结合传统教学模式下教与学信息技术的发展模式[4]。学生和教师可以在这样的发展模式下接触更多的外来知识，不受到某些条件的限制，这样就可以更好地发挥信息化时代的最大特征；智慧课堂是基于数字化共享支持的要求教师对学生数据建设、实现个性化、立体化、交互的学习方式，同时智慧课堂是基于数据决策，表现为根据学生个体差异定制相关的学习过程，感知学习情况，丰富学习内容和教学中的资源，对学习过程与效果进行精准化，智能化的跟踪，实时得知学生的学习情况和效果，指定针对性不同的教学策略。其整个教学过程的各环节如图2所示。

在优质课堂平台中教师与学生产生的互动模式可以以相互讨论和互助的方式解决没有解决的问题，及时沟通和反馈学习情况，为教学提供更加完美地解决“教”与“学”的方案，智慧课堂作为现代化教学方式，信息中心可以及时收集学生在课堂中学习的反馈信息，并且呈现图像、数据、专题讨论等方式。而在直播平台中学生可以对不懂的知识点进行相关的重放回顾、谈论和反馈等，是信息化发展的需要和未来教育发展的趋势。实现智慧课堂教育与学生教学价值观相互结合起来，构建一个完整的、活跃的、持续的课堂教学生态环境，增强学生发散思维有很大的帮助，培养学生的自主学习能力。

图2 智慧课堂各环节

2 智慧课堂教学发展新契机

现代信息技术的教育理念为以素质教育和教学改革方向思想为指导，指定以学生为中心，提高学生的能力和实现学生的全面发展为本的教学目标。改善在教学中创新的思想观念，促进教育改革和创新变革，提升在课堂教学中的效率，把促进学生的学习效果、复习效率及问题的解决能力、实践能力以及创新发展能力为培养的中心点。在传统的观念中，教师扮演着一个知识传递者的角色，主要以授课为主；这种方式对于发展学生的积极性和增强学生在实践中的作用存在着一定的限制，会使在课堂中产生一些相对不好的影响。智慧课堂要求首先教师必须从主要身份变为辅助作用，积极引导学生的自学能力和实践能力。作为一个引导者，教师所解决的是一种基础的，理论知识层面的教学活动。可以通过一些信息技术模拟一些相似的技术环境，从而可以从实践出发更好地掌握相关的知识，让学生真正感受到信息技术工具带来的实用性和强大，通过实践的机会，掌握一些社会发发展需要的技术。

2. 1 云计算助力智慧课堂

图3 智慧云课堂

在智慧课堂中，运用、智能技术、数据分析技术等新兴技术实现课堂教学的信息化、智能化，从而可不断地提高学生学习的高效性和便捷性。典型的智慧云课堂如图3所示。学生可以通过网络连接通信设备和通信终端，这样在教师授课之前可以通过在终端预习所学的内容，并且教师可以通过在网络中上传一些问题和教学的重难点，学生带着问题和重难点的知识去预习本文的内容，并且不受地位置和区域时间的限制，可以随时进行解答和学习，在实际授课过程中教师可以对问题的重难点和解答和讨论情况进行分析，得出学生学习效果的结论，同时对还没有解决和问题进行引导和讨论，产生随堂作业和课后作业，学生对课后作业做完后提交，然后教师可以随时的修改和评价得出学生的学习情况，而在智能化云平台的端系统中，通过数据分析反馈信息、合作探究、展示与分享等方式对数据进行分析和得出结论，完成一系列的教学活动。

2. 2 大数据助力智慧课堂

在大数据助力智慧课堂模式中，主要通过大数据支持，在一些数字教学资源中获取所需要的数字资源，并且通过数字资源学习平台学习我们所需要的知识点，其中的大数据支持智慧课堂如图4所示；学生可以过得智慧教育云平台中获取推送的资源服务，而教师可以备课和设计教学资源并且上传入智慧教育云平台中，同时也可以设计课程形成教育资源，大数据通过物联网建立相关的数据资源并且集中传入平台中。

图4 智慧课堂中的大数据分析

在智慧课堂中，通过大数据的支持，可以让学生了解到更多的知识，学习到一些课堂知识之外的知识点，开阔学生学习的视野，随着信息的普及，课堂教学活动出现了一些丰富的形式，如文字、图片、声音、视频和动画等，教师在教学中可根据教学的需要选择相应的形式，并且可以时刻关注学生的学习效果并且得到及时的调整。

同时可以根据教育资源和学生流量的大数据统计分析，判断热点课程、冷门课程及其成因。此外，通过听课学生流量的统计分析，可以获知受众的兴趣爱好和关注点及其人群特点等，从而为进一步提供针对性更强的教学资源提供决策辅助和改进措施。

2. 3 移动互联网助力智慧课堂

随着移动网络的发展，终生学习也成为了一个值得重视的话题，各种各样的学习软件、网站和App的出现，使得学生可以通过这些终端设备，不受到时间和地点的限制进行有效的学习，并且学习过程更加的灵活、便捷和永久性。随着移动互联网5G和大数据的到来，移动端更加便捷。图5是雨课堂的教学模式图，在这样的图中通过手机移动端进入课堂学习，并且完成相关的任务和练习，并且在课后进行相关的测评，得出学习的结果。

图5 雨课堂的教学模式

2. 4 物联网助力智慧课堂

智慧教室[7]是一种与传统的教室不一样的教学场所，智慧教室是一种新型的、智能化的教育形式，与传统的教学模式有很大的不一样，集中体现在智能化的特点，智慧教室运用现代化的智能手段干涉整个教学过程，这样会使课堂教学变得简单化、高效化、智能化、独立地开发学生自主思考与学习能力。智慧教室物联网设备能够体现物联网的三个基本层次(应用层、网络层和感知层)，同时在使用智能教室时，可以不断运用物联网设备实现教学的智能化和信息化，并为学生或教师的教学活动和教育开发提供可靠地平台和相关的技术支持。

3 当前智慧课堂特点分析

3. 1 MOOC智慧课堂

MOOC[6]是一种网络开放平台课程学习方式，其主要是通过网络学习的方式完成相关的学习任务，并且具有一定的开放性，是目前学习模式中相对比较成熟和比较快捷方式的学习方式，其基本教学结构模式如图6所示。

图6 MOOC智慧课堂模式结构图

MOOC智慧课堂具有一下特点：

（1）大规模的：MOOC课程是一种大规模的在线学习课程，在这样的学习课程中，不同的人和不同的学习方式都有着不同的区别。

（2）开放课程：是一种开放的学习方式。共享相关的学习资源，在这样的学习课程中，学生之间可以加入相关的谈论中，并且发表自己的看法。

（3）网络课程：是一种高线的学习的在线课程，通过网络进行授课，不受到时间和地点的限制，可以随时的学习。

3.. 22 SSPPOOCC智慧课堂

SPOC[9]智慧课堂是一种在MOOC基础上形成另外一种教学模式，其相关的教学流程图如图7所示；在这样的一个教学模式中，首先需要调查了解需求，针对不懂的知识点和带着问题建立相关的课程，在课程中包含课程教学设计、重塑知识结构、设计评价方法和备课人员，然后通过SPOC课程委员会判定课程的合格程度，通过合格程度的结果进行课程实施和期终考核方式。

图7 SPOC教学模式结构图

SPOC是一种小规模、限制性、交互性广度小、深度高、在线教学模式与传统的教学模式相互结合的教学模式，在这样的教学模式中，主要体现在侧重于知识的建构与创造能力，学习者可以通过教学团队、在线平台等方式进行学习和辅导，同时所开设的课程主要是以到达一定标准的学生的课程，注重知识的分享和创造，其基本的结构流程图如图7所示，可以得出在整个结构流程图中，得出首先需要对课程进行一个相关的调查学习。

3.. 33微课

微课[10]是与传统模式不一样的学习模式，在这样的模式中，具有主题突出和情景真实等特点，并且视频比较短小精悍，可以不断的进行重复学习。在移动端在线学习的模式，微课使用更加方便，其教学特点和微课结构特征如图8所示。

图8 微课教学模式结构特征图

微课的核心组成是课堂教学视频，同时还包含着该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思和练习测试等内容。

主要特点是教学时间短，视频课程是微课的主要核心内容，同时该视频内容以精简为主，教学内容少，对于内容的表达上主要是讲解课程和主要部分，挑选一些难懂、难理解和难以讲解的知识点以视频的形式表达，资源容量小，主题比较突出等特点。

4 智慧课堂的新概念及新特征

在智慧课堂[8]中，鼓励开放学生思考问题的习惯，勇于提出质疑问题的能力，充分发挥学生思维活跃的优势，在实践中不断寻求解决问题的最优解，培养自学能力和创新能力。因此这样创新能力的培养在课堂教学中得到充分的提高，使学生充分融入“教”与“学”的讨论中，以更好地教学理念和更好的教学方式增强学生的创新思维。

在传统的观念中，教师扮演着一个知识的传递者的角色，主要以授课为主的教学方式，这种方式对于发展学生的积极性和增强学生在实践中的作用存在着一定的限制，这样就会使在课堂中产生一些相对负面影响。而在智慧课堂中首先教师必须从主要身份变为辅助作用，积极引导学生的自学能力和实践能力，而作为一个引导者，教师所解决的是一种基础的理论知识层面的教学活动，与当前的人才需求方式不相符合，而我们可以通过，一些信息技术模拟一些相似的技术环境，从而可以从实践出发更好地掌握相关的知识，让学生真正感受到信息技术工具带来的实用性和强大，通过实践的机会，掌握一些社会发展需要的技术。

在智慧课堂中，运用移动技术，智能技术，数据分析技术等新兴技术实现课堂教学的信息化、智能化，从而不断地提高学生学习的高效性和便捷性。但是智能课堂中，学生的学习效果也是一个值得关注的重点，教师引领学生之间相互学习，带动积极性的同时也会遇到一些问题，例如：教师引导学生积极回答教师在课堂中设定的问题，不懂的问题在课后可以回放、谈论的方式解决，这样可以更好地掌握所学知识的运用能力和查漏补缺，这对于教师的专业水平提出了更高的要求。教师的课堂设计和知识的框架更加紧密、新颖和有目标性，这样才可以更好地吸引学生，否则会使课堂的学习效率达不到效果，从而造成资源浪费。

5 结语

随着移动互联网、5G和大数据时代的到来，越来越多的外部知识涌入，我们需要有辨别有用知识和无用知识的能力。世界发展的技术朝着智能化、多应用化和共享化发展，转变学生上课的关注度，将学生在课堂上被动的学习方式转变为主动的学习方式是当前教育亟待解决的问题。不断促进学生的自主学习能力和自主创新能力，开发学生独立的思维方式，进而提高学习效果。伴随着信息技术的发展，先后出现了一些智慧教学模式，如：MOOC模式、SPOC模式和微课模式等。

智慧课堂，是运用一些现代的智能技术将教学资源进行整合，同时融入传统资源，实现教、学结合的新模式。而教师从主导身份变为引导者，引导学生学习，同时通过云计算平台和数据中心收集学习大数据。通过数据进行分析，可以充分展现教师教学效果、学生的学习效果、统计教学规律、发现教学问题、提供教学反馈、优化教学过程。