基于雨课堂的智慧教育课堂教学实践探究

邓春艳

摘  要 在阐述智慧教育定义和简介雨课堂基础上，提出基于雨课堂的智慧教育新型教学模式。以“会听的人工智能——语音识别”一课为例，详细描述基于雨课堂的智慧教育课堂教学实践。通过教学实践，学生的学习兴趣明显提高，积极参与课前、课中和课后的各种实践，和教师的交流互动也明显增强。

关键词 雨课堂;智慧教育;智慧课堂;小学信息科技;人工智

能;语音识别

中图分类号：G623.58    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）15-0043-04

0  引言

2019年，国务院印发《中国教育现代化2035》，要求加快信息化时代教育变革，建设智能化校园，统筹建设一体化智能教学、管理与服务平台[2]。教育部2019年工作要点明确提出推进信息技术与教育教学深度融合，推动教育信息化转段升级，提升师生信息素养的目标任务[1]。国家对教育信息化的不断投入和日益重视，促使教师从传统教学模式向智慧教育转型升级。

1  智慧教育定义

随着信息技术的快速发展，新兴技术运用在社会各个领域，传统教育教学也在多媒体及交互式学习模式的冲击下发生巨大变化。在课堂教学中融入新的技术手段，实现智能化教学，这样的课堂被称为智慧课堂。虽然智慧教育越来越受到关注，但是目前国内外对于智慧教育的定义并没有达成共识。从教育学方面来看，将智慧教育界定为“以开发人的智慧潜能，培养人的智慧品质，引导人过智慧的生活的教育”[3]。从教育技术方面来看，智慧教育即为“信息技术支持下的为发展学生智慧能力的教育”[4]。从狭义上定义，智慧教育是教育者通过运用现代信息技术协助教学，指导受教育者获得解决问题能力的教育[5]。智慧教育不仅仅是人工智能嵌入的教育，更是人的智慧与人工智能相互融合、互为创生的教育[6]。在智慧教育中，人的智慧应作为主导，智慧教育要尊重、体现与彰显人的智慧，这是因为教育是一种人类精神再生产的活动，是一种师生互动激发思维的过程。本文所提智慧教育是一种教育者巧妙结合新技术，更高效地传递教学内容，实现教学目标，培养学生思维能力的教育。

2  雨课堂简介

由清华大学和学堂在线共同研发的雨课堂，作为免费的智慧教育解决方案，在高等教育领域已经被广泛应用[7]。

雨课堂具有免费、易用和数据化三大特点。永久免费的雨课堂使智慧课堂的快速建立成为可能。微信和PowerPoint是生活、学习、工作中常用的软件，基于这两款软件开发的雨课堂，大大降低了使用者的学习成本，对于使用者非常友好。雨课堂可以实现全景式数据采集，主动收集学生数据信息，为教师提供全面的数据分析服务，为课前、课中和课后提供数据支持，更有效地指导教学[8]。基于其三大特点，本次智慧教育的课堂实践采用雨课堂。

3  智慧教育教学模式

智慧教育是课堂教学活动内容与信息化技术的相互融合，体现在课前、课中、课后全过程，而不是上课时简单使用技术的教学模式。

学情决定教学目标及教学内容，学生的知识储备及认知是学习新事物的基础，所以教师在上课前应该对学生现有水平进行充分了解，这就需要做好充分的前期检测。教师可以通过雨课堂为学生推送课前预习材料，包括视频、音频、课件、课前习题、讨论主题等内容。

根据雨课堂的数据统计，教师充分了解学生对于预习资料的掌握程度，课堂上创设合理的情境，结合学生的知识水平和教学内容，组织学生探究问题，在合作探究中突破教学中的重难点。根据学生及时反馈的“不懂”按键点击数量和课堂中限时习题答题情况，教师需要在教学过程中动态地改变教学内容、讲解的难易程度和合理安排教学时间，以便大多数学生能掌握学习内容。弹幕式课堂讨论方式可以极大地吸引学生的注意力，让他们积极参与每次的小组讨论。教师可以摘出优秀的弹幕信息，及时表扬学生的想法，以鼓舞学生，激发他们的学习热情。

雨课堂可以结合学生以往的学习数据、本次课程的预习情况、课堂表现数据，给出一个综合评分。根据综合评分，教师设计针对性极强的个性化课后作业和拓展教学内容，以便学生巩固学习内容，延伸学习目标，提升学科素养。教师通过平台对学生提交的作业作出记录、点评和反馈，平台根据每一次数据的积累，可以形成过程性和追踪性评价。智慧教育教学模式框架如图1所示。

传统的教学模式和智慧教育教学模式有巨大区别，如表1所示，根本上的区别在于：智慧教育教学模式有雨课堂平台的数据支持，方便教师更高效地实现教与学。具体分析如下。

1）传统的教学模式需要学生进行课前预习，主要是预习课本内容，或者学生主动找的相关学习资料，缺少针对性，效率低，教师不能掌握学生的预习情况;而智慧教育教学模式可以推送视频、语音、课件等学习资料，学习针对性强，效率高，教师可以充分掌握学生的预习情况。

2）以教师为教学中心的传统教学模式主要是教师讲解、学生听课的方式，而新型教学模式以学生为学习主体，借助雨课堂提供的幻灯片同步、“不懂”反馈按键、弹幕式课堂讨论等功能[7]，学生在课前、课中、课后全过程都可以和教师进行实时互动互动交流。

3）传统的教学模式提供相同的课后作业，而智慧教育教学模式可以根据学生的预习情况、课堂表现，个性化地给予学生课后作业。

随着科技的进步，新型教学模式能满足学生个性化的发展需求，亟待广大教育工作者进行教育实践。

4  信息科技课堂亟待推行智慧教育

智慧教育适用于所有学科，且更偏向于综合式项目化学习。为什么说信息技术课堂亟待推行智慧教育呢？

1）由于信息技术的发展非常迅速，教材更新落后于教育实际情况[9]。根据《上海市小學信息科技学科教学基本要求》，教学内容只是给出基本要求，具体怎么讲，讲到什么程度，都需要任课教师根据班级学情而定。

2）小学信息科技课程是提高学生信息技术素养的关键课程，学校为信息课程引进先进的教学设备，打造优越的硬件环境，为实践推进智慧课堂奠定基础。

3）信息科技课程具有综合性、应用性、灵活性强的特点，课程内容涉及面非常广，并融合了多个学科的知识，很多教学内容都是贴合实际生活的，学生在学习过程中需要动手实践才能解决，并且解决方式不唯一，因此依赖以教师为中心的传统教学模式远远无法满足学生发展需求，亟待构建以学生为中心的智慧教育教学模式。

5  智慧化课堂教学实践

以“会听的人工智能——语音识别”一课为例，重点学习语音识别的基本流程。语音识别是将语音输入计算机并最终输出文字的过程。语音输入时，根据声音的音调、响度、频率等维度的数据，输出不同的音频图形。语音识别的过程就是提取声音的特征进行识别，将录入的声音与模型库中的波形进行遍历对比，直至匹配成功，识别出输入的语音内容，最后对内容进行输出。

5.1  课前：明确预习，充分准备

语音识别的基本流程在本单元中地位非常重要，讓学生感知语音识别在学习和生活中的应用价值，激发学习人工智能的兴趣。本单元的第一节课，学生已经对“什么是人工智能”“生活中的人工智能语音的应用”“人工智能语音的发展”等有了初步了解，且通过对雨课堂推送的课前预习资料的学习，对生活中智能语音应用实现背后的原理充满好奇。本次课程课前的预习资料包括课程课件、《语音宝宝蜕变记》视频、人工智能设备天猫精灵简介PPT等，在上课前一天通过雨课堂推送给每个学生。根据雨课堂后台的数据统计，上课前每个学生都查看了课程课件，观看了《语音宝宝蜕变记》视频，简单了解了天猫精灵，对本次课程的学习做了充分准备。

5.2  课中：实践探究，实时互动

5.2.1  提出问题  让学生观看教师与天猫精灵的互动过程，激发学习热情，知道天猫精灵是能听会说的智能语音应用，明白语音识别技术是人工智能“听懂”的关键。教师借助科大讯飞软件尝试语音输入，提出一系列问题：

“在语音输入到输出结果的过程中，计算机经历了什么？为什么输入语音能够输出文字？计算机是怎么做到的？”等等。教师通过雨课堂提出上面的问题，解决这一系列问题就是本次课程的关键，也是本次课堂学习的重点。设计问题探究、问题形象化和厘清思路三个环节来解决上面的问题。

5.2.2  问题探究  让学生观察教师使用Audition软件输入相同文字的语音时，Audition软件有什么变化，直观地感受三段相同文字的语音波形的不同。在该过程中，学生可以通过雨课堂点击“不懂”按键，表达自己在这个过程中的认知。每个学生都使用Audition软件输入自己想表达的语音，更直观地感受Audition软件的变化，从而实现由形象思维到抽象思维的过渡。学生亲身尝试之后，认识到计算机进行语音识别就是通过提取声音的音调、响度、频率和音色这些声音特征进行的。

5.2.3  问题形象化  设计游戏体验，让学生完成模型库中的音频波形片段与完整语音波形进行配对，通过游戏体验进一步理解语音识别中语音匹配的过程，从而帮助他们提升思维能力。在课程中设置三个等级的音频波形比对难度，分别是把音频文件分成两段、四段、八段，如表2所示。设置为难度不同的游戏，难度依次递增，在完成难度一后解锁难度二。雨课堂平台根据学生的历史数据资料和本次课程预习的情况，推荐学生尝试不同的难度。本班级一共有42名学生，雨课堂推荐29名学生直接从难度二开始游戏，占本班级人数的69.04%;推荐五名学生和剩下的八名学生分别从难度一和难度三开始挑战。雨课堂的推荐只是给学生一个参考，学生也可以从难度一开始游戏，以便建立游戏的信心。对于本次游戏体检，教师使用雨课堂设计几个统计选项，记录学生开始挑战的难度系数和完成情况。

5.2.4  厘清思路  让学生观看富有童趣的《语音宝宝蜕变记》视频，了解语音从声音的输入到文字的输出都经历了哪些过程;然后进行小组讨论，尝试用自己的语言描述声音识别的过程;在深度体验学习、小组讨论的基础上进行交流，师生共同归纳总结，厘清思路。让学生回顾声音识别的过程、小组交流的收获，在充分体验的基础上串联知识体系，实现从形象化的音频波形比对到抽象的思维提升。结合本次课堂的教学内容，教师通过雨课堂给出限时习题，包括语音识别的基本过程、声音的基本特征等问题，让学生巩固学习内容。

5.2.5  扩展生活  结合人工智能家居设备，让学生认识到会听的人工智能已经应用在生活的方方面面，并为生活带来极大的便利。让学生运用PAD独立进行语音输入的尝试，并在雨课堂上反馈尝试情况。平台根据学生的历史数据、本次课堂的学习情况，结合最新的反馈信息，及时地修正学生学习的画像，实现下一个环节个性学习任务的推送。借助雨课堂对学生的学习情况画像分析，作为下一节课“会说的人工智能——语音合成”的前测数据。

5.3  课后：拓展实践，点评鼓励

设计一个开放性的课后实践探究，让学生去了解智能设备是如何实现开口说话的。并结合今天的学习，让学生尝试上网搜索语音合成技术的相关资料，拓宽学生的视野，提高学生对信息科技课程的兴趣，培养学生的自主探究能力。学生拓展实践的结果通过雨课堂进行总结、提交，教师对学生的作业进行点评和鼓励，实现学生和教师之间的实时互动，增强学生的兴趣和信心。

6  总结

在智慧课堂中，教师合理使用智慧化信息科技工具，突出学生的主体地位，把握好学情，在教学过程中根据学生的反馈及时调整策略，促进自主学习、合作学习、探究学习，从而实现每一个学生的个性化发展。使用雨课堂进行智慧教育的实践探究，学生的学习兴趣明显提高，积极参与课前、课中、课后的各种活动，和教师的交流互动明显增加。通过雨课堂，教师对学生课前预习的所有情况有充分了解，全部学生都学习了教师推送的预习资料;课中的实时互动比传统的教学方式更高效，更方便快捷，学生的交流互动次数也明显增加;每个学生都参与了课后的实践探究，通过雨课堂，教师可以及时点评学生的作业，鼓励学生做得更好。由于教师的素质等多方面因素的限制，智慧教育的课堂教学实践还有待提升，在今后的教学中还需要更广泛地使用雨课堂进行教学实践和教学设计。

参考文献

[1]教育部2019年工作要点[EB/OL].（2019-02-22）[2020-06-12].http：//www.moe.gov.cn/jyb_sjzl/moe_164/201902/t20190222_370722.html.

[2]中共中央、国务院印发《中国教育现代化2035》[EB/OL].（2019-02-23）[2020-06-12].http：//www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t20190223_370857.html.

[3]靖国平.关于智慧教育的几点思考[J].江苏教育研究，2010（6）：4-8.

[4]祝智庭，贺斌.智慧教育：教育信息化的新境界[J].电化教育研究，2012（12）：5-13.

[5]毕建文.浅析教育信息化环境下的智慧教育[J].青海教育，2018（Z1）：79-80.

[6]李润洲.智慧教育的三维阐释[J].中国教育学刊，2020（10）：9-14.

[7]王帅国.雨课堂：移动互联网与大数据背景下的智慧教学工具[J].现代教育技术，2017，27（5）：26-32.

[8]李祁，杨玫，韩秋枫.基于雨课堂的智慧教学设计与应用：以《大学计算机基础》为例[J].计算机工程与科学，2019，41（1）：139-143.

[9]颜士刚，冯友梅，李艺.聚焦核心素养的信息技术教学设计[J].课程·教材·教法，2018（7）：92-97.