智能教室环境中课堂教学变革的目标与路径

黄威荣 蹇孝玉 吴贤琼 邓燕艳

摘要：以智能教室为代表的信息技术在教育领域跨界融合，推动了教育的创新和变革，转变了课堂的教学形态、交互形态和资源形态，为学习者提供了不同于以往的教育形式。以此为出发点，对智能教室环境中的教学过程、教学互动、课堂管理和教学评价等方面进行探讨，分析课堂教学变革的路径，促进课堂教学发展。

关键词：智能教室，课堂教学，教学变革

教育部《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》中明确要求“要全面促进信息技术与教育教学融合创新发展”。随着融合创新发展的不断推进，智能教室逐渐进入课堂。纵观应用，虽然智能教室有着众多的优点，但在课堂教学中的实际使用效果仍远未达到理想状态，如何优化智能教室的使用，充分利用其优点将改进教师教学与促进学生学习有机结合起来，全面促进教学变革、提高教学效果，是亟待解决的问题。

目前业界对智能教室的界定还不统一，有人认为智能教室是继电子教室、多媒体教室、智慧教室之后在其基础上配备各种人工智能设备的一种新型教室，也有人认为智能教室就是智慧教室。作者将智能教室界定为“利用物联网技术连接各种教学设施，利用互联网技术连接教师、学生及资源，运用人工智能、人机交互、大数据等技术增强信息呈现，利用智慧学习空间优化交互环境、适应多种方式、促进个性化教学活动无缝开展的新型教室形态”。

一、智能教室环境中课堂教学变革的目标

1.从多媒体教学形态到智能教学形态

智能教室产生以前，以多媒体教室为核心设备的多媒体教学形态长期占据着课堂。与传统课堂教学相比，多媒体教学形态只是改变了信息呈现方式，对教学过程中的教学交互方式、教学管理与评价过程的改变有限，对师生之间的交互关系及效果反馈几乎未能改变，同传统课堂一样，师生之间的交互关系在课堂之外难以发生。智能教室产生以后，教学过程中的教学资源、教学方式、教学管理与评价过程发生了革命性的变化，如图1所示。

智能教学形态中，在智能教室及智慧学习空间的支持下，黑板被巨大的显示屏幕所整合，教学资源由传统的课本资源及学校资源转变为线下线上相结合的教学资源，大量的教学资源存储在云端，师生可以进行即时访问与下载;通过集成学习终端、多屏互动等技术为学生提供了智能化互动空间，交互方式由基于课堂教学的师生面对面交互转变为以生成性教学为主的多元化交互，突破了多媒体教学中只能课内交互的屏障，实现了师生之间的课外交互;智能教室中教学行为采集与动态分析，使课堂教学管理由传统管理转变为以教学过程实时监控为基础的学生学习行为管理，实时有效呈现每个学生的学习状态，更有利于教师及时管理课堂、调节教学行为，教学评价方式转变为依托教学行为数据支持的综合性评价和学生行为评价。

2.   从技术性交互到概念性交互

教学交互是影响教学效果和学习成效的重要因素之一[1]，教与学的过程相互依赖，一个行为变化会影响另一个行为甚至一系列行为的发生。因此，在教学过程中师生双方需要根据不断变化的行为需求，对自身行为作出调整以响应交互过程的有效进行。MOSS等人将与交互式电子白板相关的交互划分为技术性交互、物理性交互和概念性交互三类[2]。技术性交互重点关注针对技术功能进行的交互;物理性交互重点关注针对学生操作实现的交互;概念性交互重点关注与课程概念及观点进行的交互、探索和建构，这种分类同样适用于智能教室环境中。

在多媒体教学形态阶段，课堂中教师多以演示型课件进行授课，交互方式往往停留在技术性交互及物理性交互的层面上，学生难以达到概念性交互的层次，缺乏“人-机-人”互动。在智能教学形态阶段，强大的功能使它具有更加有效的交互及具有强大冲击力的视觉效果，为课堂教学提供“人-机-人”的全方位、多层次的交互方式，学生通过访问在线教学资源平台主动构建知识，交互方式从技术性交互、物理性交互达到概念性交互，促使学生对学科核心知识的理解更加深入透彻。

3.   从封闭教育资源到开放教育资源

提倡教育创新的今天，由教育信息技术引发的教育变革逐渐深入，特别是以课程为载体的资源开放尤为突出。课程学习中，要全面提升学生的各种能力，就要拓宽视野、转变课程观、扩充资源占有量，不能局限于课堂，要充分利用一切有利于学科素养形成与发展的校内外课程资源。

智能教室的实时联网功能，为师生提供了获取开放教育资源的可能性，互联网络上来自全世界的内容和信息整合在一起形成的庞大资源库，使学习者能随时随地获取各类所需要的资源，“知识围墙”被彻底打破。学生通过学习终端获取教材以外的开放教育知识，知识的深度、广度得到拓宽，激发学生的求知、探索心理，对学习容易产生兴趣;教师通过教学终端创建课程资源和相关主题，与其他优秀的教师建立学习社群、分享教学经验，教师之间进行多元化互动，实现学与教的深度融合。

二、智能教室环境中课堂教学变革的路径

1.   以生成性教学为出发点，变革教学过程

生成性教学理论奠基者叶澜认为，课堂教学的丰富性主要是在過程中展现，传统教学存在的根本缺陷是把丰富复杂、变动不居的课堂教学过程简括为特殊的认识活动[3]。要改变这个缺陷就必须突破传统教学框架，而且要使过程本身具有生成新因素的能力。教学过程应该是一个渐进的、多层次和多角度的非线性序列。多媒体教学形态阶段，教学过程高度结构化、固定化，教师通过设计好的环节预先制作多媒体课件，授课时按照既定的顺序线性地播放课件，教学设计显得封闭，忽略了教学的生成性[4]。

智能教学形态是相对于多媒体教学形态而言的，在智能教室环境中充分利用各种物理环境和学习支持环境，全面发挥各要素的作用。教师可以随时对教学内容、教学模式、教学过程进行调整，可以对课件内容进行编辑与修改，将与学生互动过程中生成的新知识点添加到教学资源中;学生可以根据学习目标、思维方式、学习内容特点对学习活动进行不同顺序的组织，形成多个不同的学习活动序列，根据自己的学习需求、学习偏好、认知水平等，自主选择学习活动序列[5]。

2.   以智能教室為载体，变革教学互动

师生互动是课堂教学的核心，学生只有通过与教师互动才能在课堂学习中更加有效地实现意义建构。在多媒体教学形态阶段的课堂教学中，师生之间、学生之间的互动方式主要是言语互动，形式较为单一，教学互动大多在技术性交互层面。

智能教室借助先进科技来打破学习空间限制，强调并赋予学生更大的主动性[6]，实现了教学互动方式的重大突破，创设了师生之间、学生之间、人机之间全方位、多层次的互动机制，互动形式、互动内容多元化，技术支持、互动参与深度化，教学资源从单向传播变为双向甚至多向传播，有效促进了教师、学生、资源、环境等各教学要素之间的高度耦合。应用于常态化教学中，教师可以实现课堂实时控制、资源实时管理，通过应答反馈，与学生建立互动关系，实现“人-机-人”的多元化交互方式，为学生营造一个数字化、个性化和智能化的教学环境[7]，教师利用智慧学习空间共享教学资源开展网络教学，学生通过智慧学习空间获取学习资源进行自主学习，使教学互动最终达到概念性交互的层次。

3.   以智能教室为纽带，变革课堂管理

课堂需要管理才能顺利展开，管理是教学秩序与质量的基本保证[8]。传统的课堂管理依赖于学生的配合，主要采用管、控、压等手段以管束学生的课堂行为，缺少对学生心理的观察。

智能教室环境中采用不同于传统教学的模式，为学生创设参与度高、激励性好、成就感强的教学过程，教师利用智慧学习空间赋予学生行动选择权限，为学生提供某些期待的行动选项，并着力增强这些行动选项的魅力，引导学生顺其自然地进行选择，促使学生做出负责任而又有积极意义的课堂行动[9]。教师利用课堂实录功能记录课堂行为，通过课后分析，优化课堂管理行为，充分利用智能教室为学生创设良好的学习氛围，提高学习参与度，让学生在学习中不断地获得成就感和满足感，激发内在学习动机，提高课堂效率。

4.以行为采集为依据，变革教学评价

教学评价是改进教学的重要手段，传统课堂评价多采用评课表记分、口头提意见的经验主义听评课方式进行。在这种方式中，一是评价支撑材料少，评价标准难以统一、结果难以量化;二是评价只能在校内，学生家长无法参与。

智能教室环境中，利用联网的各种移动智能终端，对现场“教”与“学”行为进行伴随式采集和编码，经过后台智能化、即时化分析处理，在智慧学习空间中生成直观、简洁、针对性强、图文并茂的数据分析报告，为课堂评价提供客观的量化依据。采集的视频支持回溯，教师在课后可以直接查看原始视频与分析报告，依据教学行为采集观察课堂教学，有效提高课堂观察的效率和质量，提高教学能力;家长与学生也可以通过报告了解学生学习情况以及教师教学情况，从而为学校建设、教师专业发展提供评价反馈。专家、同行、学生、教师、教学管理者和学生家长都能参与到评价中，促进传统单一的教学评价转向教师学生自评、专家同行点评、家长参评的多元化评价，使评价更加科学、更有说服力。如图2所示。

在智能教室环境中，还可以跨区域组建教研组实施网络教研，通过强强联合、以强带弱、整体联动的发展模式，促进区域教学共同发展。

三、结语

未来课堂的形式必定是以智能教室为主的，智能教室进入课堂，对原有教学方法、教学模式和教学资源等都产生了重要的影响，使课堂教学发生革命性的变化，强有力地增强了信息技术与教学内容、教学方法等相关教学要素进行流程再造与重塑，最终达到技术与教育教学深度融合。这种融合产生的教学变革是一个逐步渐进变革的过程，遵循一定目标与路径，打造出新的教育生态。智能教室在课堂教学中的应用，对教师的教学设计、教学实施、自我调控能力提出了更高层次的要求，促使教师重新认识并设计教学，构建面向未来创新人才培养的新型课堂。在此过程中，教师要深入学习，深层次地挖掘智能教室的更多功能，不断提高教学应用水平，更加有效地促进学生学习、提高教学质量。

参考文献：

[1]  陈蓓蕾，张屹，杨兵，等.智慧教室中的教学交互促进大学生深度学习研究[J].电化教育研究，2019（03）.

[2]  吴筱萌.交互式电子白板课堂教学应用研究[J].中国电化教育，2011（03）.

[3]  叶澜.让课堂焕发出生命活力——论中小学教学改革的深化[J].教育研究，1997（09）.

[4]  刘春燕.基于交互电子白板的数学课堂教学优化策略研究[D].长春：吉林大学，2011.

[5]  赵琳，解月光，杨鑫，等.智慧课堂的“动态”学习路径设计研究[J].中国电化教育，2017（11）.

[6]  胡卫星，田建林.智能教室系统的构建与应用模式研究[J].中国电化教育，2011（09）.

[7]  韩后，王冬青，曹畅.1：1数字化环境下课堂教学互动行为的分析研究[J].电化教育研究，2015，36（05）.

[8]  赫尔巴特.普通教育学[M].李其龙，译.北京：人民教育出版社，2002.

[9]  龙宝新.助推式课堂：课堂管理方式变革的新路径[J].教育发展研究，2018，38（18）.

[作者：黄威荣（1977-），男，贵州晴隆人，贵州师范大学教育学院/智慧教育研究中心，副教授，硕士生导师，硕士;蹇孝玉（1995-），女，贵州余庆人，贵州师范大学教育学院，硕士研究生;吴贤琼（1992-），贵州黎平人，贵州师范大学教育学院，硕士研究生;邓燕艳（1996-），四川乐至人，贵州师范大学教育学院，硕士研究生。]

【责任编辑 孙晓雯】

*该文为贵州省教育厅高校人文社会科学研究课题“师范生教育信息技术应用能力混合式培养研究”（2015SSD20）、贵州省2015年教育科学规划课题“中小学教师信息技术应用能力结构体系研究”（2015A056）、贵州师范大学2016年省级本科教学工程建设项目“教育技术学专业综合改革”（2016ZZ1）的部分研究成果