唐燁偉,龐敬文,鐘紹春,2,王 偉
(1.東北師范大學 信息與軟件工程學院,吉林 長春 130117;2.教育部數字化學習支撐技術工程研究中心,吉林 長春 130117)
信息技術環境下智慧課堂構建方法及案例研究*
唐燁偉1,龐敬文1,鐘紹春1,2,王 偉1
(1.東北師范大學 信息與軟件工程學院,吉林 長春 130117;2.教育部數字化學習支撐技術工程研究中心,吉林 長春 130117)
智慧課堂的構建與應用是當前教育技術學研究的熱點領域,該文就信息技術環境下如何構建智慧課堂的方法與學科教學深度融合的有關方面進行思考,梳理了智慧課堂與教學融合的不同應用層次,并總結為平移性應用、整合點針對性應用、學習方式方法變革性應用以及智慧性應用;隨后提出了智慧課堂的構建方法并指出其核心為改變教學模型,并附以教學案例進行說明,以期通過該文系統地分析關于智慧課堂的構建方法與應用案例,真正實現信息技術支持下的學習變革與創新。
信息技術;智慧教育;智慧課堂;構建方法;教學模型
信息技術自誕生之日起即給傳統教學帶來了諸多變化,如何推進技術與教育的雙向融合成為教育技術學的研究熱點?!秶抑虚L期教育改革與發展規劃綱要(2010-2020年)》中強調:“信息技術對教育發展具有革命性影響”[1],確立了教育信息化在整個教育發展浪潮中的關鍵戰略地位。在我國最新的《2014年教育信息化工作重點》中明確提出:以促進深度融合為核心,堅持從教育改革發展面臨的實際問題出發,有效促進信息技術與教育教學深度融合[2]。上述政策可以看出,無論是國家長遠目標還是短時目標,信息技術與教學深度融合是推動信息化進程的一個核心研究內容,而課堂教學是教育信息化的主戰場,運用信息技術構建智慧課堂,其教育方法能否創新、能否落到實處將直接決定著教育改革的成敗。
隨著云平臺、網絡學習空間、大數據等先進技術的飛速發展,智慧教育進入人們的視野,信息技術環境下智慧課堂的構建也因此出現了新的契機。研究與實踐表明,雖然信息技術進入課堂已有很長一段時間,但智慧課堂的構建在落實到實際教學中仍會出現諸多無法控制的問題。教師通常對信息技術支持下的革命性應用變革存在誤區,這也從根本上導致智慧課堂的構建無法實現。雖然相關各部門對信息技術已有足夠的關注,但是如何恰當準確地運用信息技術提高課堂教學、完成高質高效教學質量仍然是構建智慧課堂的一大難題。本文基于以上背景及現狀對信息技術環境下如何構建智慧課堂的思路及方法進行深入探討,以期從本質上對智慧課堂的構建提出有意義的參考。
智慧課堂的構建是實現智慧教育的核心組成部分,也是智慧教育環境下的一種新訴求,智慧教育要通過構建智慧課堂來完成技術與教育的雙向融合從而培養學生的智慧能力。雖然我國在近些年不斷在教育教學方面嘗試做出改革,但是教育創新作為教育的根本問題仍然存在,信息技術的介入并沒有使課堂中存在的最本質的問題消除,課堂形式仍以“知識課堂”為主,在此背景下智慧課堂的構建顯得尤為重要。
對于智慧課堂的界定,國內外的文獻中尚沒有統一的論述,智慧課堂由智慧教育衍生而來。華東師范大學祝智庭教授提出智慧教育,主張借助信息技術的力量,創建具有一定智慧的(如感知、推理、輔助決策)的學習時空環境,旨在促進學習者的智慧全面、協調和可持續發展[3]。有關研究表明,智慧課堂應具有一些內在的規定性如自主性、思維性、探究性、多元性等[4]。本文立足于智慧教育視角,認為智慧課堂的構建應以主動、輕松愉快、高質高效和提升智慧為根本目標。智慧的培養應貫穿于整個智慧課堂中,通過經歷過程、積累相應的思維經驗以此提升智慧,從而達到用創新思維發現問題、用智慧方式解決問題的最終目標?;谝陨?,我們將智慧課堂定義為:在信息技術的支持下,通過變革教學方式方法、將技術融入課堂教學中,構建個性化、智能化、數字化的課堂學習環境,從而有效促進智慧能力培養的新型課堂。根據祝智庭教授提出的影響智慧教育環境的6個維度:學習者、促進者、資源、設備、工具和學習活動[5],我們將智慧課堂應具有的特征界定如下:
1.個性協同化
智慧課堂應體現個性化教育,基于不同學習者的個性差異(如能力、風格、偏好、認知)為學生提供可供選擇的不同學習策略、路徑和學習指導等;而在完成因材施教的基礎上,又應注意培養學生的協同合作能力,通過學習共同體等建設提高課堂效率[6],讓不同的學習者達到思想與智慧的交融,最終達到高階思維能力、創新思維能力等的提升。
2.智能跟蹤化
隨著大數據、學習分析學等新興技術對于教學的支撐,智慧課堂應記錄每位學習者的學習歷程、通過對教育數據的智能化挖掘來分析學習者的學習效果與評價[7],其中應包括記錄學生學習成長的個人檔案袋等。
3.工具豐富化
智慧課堂中應為學習者的知識建構提供對應豐富的學科學習工具和具體化情境,這些學習工具和情境對于無論是概念本體知識、方法本體知識還是應用本體知識都具有意義性建構,學生可以利用恰當的工具對所學知識進行語義網絡組織,幫助學生完成知識的內化[8]。
4.活動智慧化
學習活動的選擇與建立是智慧課堂成敗的關鍵,學習活動應以先進的設備和豐富的資源為基礎,通過教學促進者的有效指引,學習者的積極參與從而在情景化、移動化、感知化的學習活動中靈巧、高效地運用知識解決問題。
智慧課堂中教學者與學習者所呈現出來的特點也與傳統課堂存在本質性差別。在智慧課堂中學習者通過有效的自我管理、恰當的學習動機來達到批判性思維能力、高階思維能力和創新性思維能力的提高,學習者摒棄傳統教學中被動接受知識的現狀,將知識課堂真正改為主動意義建構性課堂;而教學者更多是以促進引導的角色、通過對學習方式的組織和學習策略的選擇,在學生學習過程中輔以情感激勵,幫助學生完成知識的內化建構。在教學目標的預設中應將新課程的三維目標統整于學習活動中,教學活動在有序的基礎上達到個性自主智能化,學習環境上將資源、工具與學習者的學習風格多重協調統一,學習評價也應體現尊重個性、智慧發展的理念。
在教學中運用信息技術對于激發學生學習興趣、理解疑難知識、豐富學習內容、創新學習方式等作用顯而易見。然而,盡管目前我國中小學教師課堂都大量配備了電子白板、交互電視,甚至是電子書包等信息化設備,但是普遍存在著教學效果不明顯的問題。而導致這一問題的出現很大程度上取決于在實際教學中信息技術應用的具體方式,文科與理科不同特點的教學方式在融合應用中也未能準確區分[9]。通過多年的研究實踐研究表明,信息技術在教學中應用從而構建智慧課堂主要存在下列四種層次(如表1所示):

表1 信息技術與教學融合層次
1.平移性應用
平移性應用是指將黑板上的知識和書本上的知識平移到多媒體環境中。這類層次的應用人群主要為剛剛運用多媒體進行教學的應用者,而目前大部分的一線教師對信息技術的應用也屬于這一層次。它的優勢是增大了課堂容量,將學習內容變成多媒體資料后能夠增強學生的學習興趣。教師在首次備課時準備相關的資料,這些資料也為今后的授課帶來了極大的便利,教師之間的溝通也因此變的更加便捷。這一應用層次雖然是最基本的,但是對教學也是有意義的。然而值得注意的是不是任何的教學內容都可以運用這一層次。
2. 按照整合點針對性應用
第二個層次即按照整合點針對性應用,這一層次具有針對性強、目標明確的特征。鐘紹春教授在2005年提出了整合點理論,所謂整合點就是指在一節課教學過程當中,某一個教學步驟用常規教育教學條件支持效率或質量上達不到理想的效果。而此時信息技術的適當引入恰恰能支持,并且優于常規教學條件,這樣的步驟稱之為整合點[10]。在一節課中可能有多個教學目標,是否應該用信息技術進行支撐需要判定這個步驟在常規教學條件下支持的效果不如信息技術支持時,教學者才有必要用,否則則反之。一節課中教師應當尋找整合點,明確前進和努力的方向,特別是要找與教學目標關聯度大的整合點去做。
3.學習方式方法變革性應用
無論第一種還是第二種層次應用,都是在支持原有的教學思路,在教學內容和教學目標上沒有任何變化,因此,對教育本身并沒有什么改變。依照這個思路實踐之后很多老師感覺到并沒有出現他們所期望的教學革命性變化,本文經過反復研究后發現:原有的教學思路都是在常規教學條件下梳理總結出來的,常規性條件支撐不了,教學者通常很難想出其他的教學過程。所以正是這樣的現實導致了技術的優勢不能最大限度地發揮出來,因為技術不是常規條件。若支持原有的教學思路,在常規條件下構想的一定是常規條件下能實現的,實現不了的就不會去想?,F在的技術往往只是提高效率,與質量的提高沒有多大關系,這就決定了我們需要重新構想教學過程。
思路決定方向,重新構想教學過程進行理想教學設計即進入到第三個融合層次:學習方式方法變革性應用。這一層次主要指先有思路后有技術支持,只有思路進行變革,技術才能有用武之地。在這一層次中涉及到理想教學設計,其意是指在理想教學的條件下,按照能夠設想出來的思路去設計一節課的教學過程,然后再看何種技術能支持,如果支持不了,就把技術和常規條件合在一塊,直到能支持為止。通過比較多種教與學方案,選擇最優化思路進行教學。先有思路,后又有技術支持,這才是真正的方式方法革命。但倘若沒有技術的支持,只有思路并不具備可操作性,所以技術能夠支持創新,但不代表一定能完美創新。
4.智慧型應用
雖然第三個層次已屬于革命性應用,但是僅此而已遠遠不夠,教學者應科學定位學習目標,目前中小學包括大學所使用的課程標準和編寫的教材普遍存在著致命性的問題,盡管強調要培養孩子的創造性思維,但是在課堂上真正落實的僅僅是讓學生學會書本的知識并轉化為孩子的解題能力和操作能力,這樣做對學生的智慧提升幾乎是空白[11]。雖然現在有的目標已經將“學會知識”擴充為“學會知識并會實踐操作”,但是學會知識并具備實踐能力,僅僅是一個教書的工匠。特別是這種教育很難讓學生主動發自內心的學習。這是現在很多學生一進課堂就厭學的原因,也是當前教育面臨的最大問題。解決這個問題必須要調整學習目標,不能僅僅讓學生學會知識和簡單操作。最重要的是讓學生發自內心的愿意學習,讓學生有自己的創造性思維意識。這種創造性思維能力絕對不是學會知識轉化為能力培養出來的,而是學生自己會發現、會構想、會綜合應用形成的。只有學生自己去體會才能對課堂感興趣,而這正是目前教育所缺乏的。
第四個層次稱為智慧型應用,也就是真正支持學生智慧提升的應用。在該層次的應用中應讓學生自己去發現問題、去構想該有什么樣的知識能夠解決這個問題。要讓學生勇于發現,給學生構想的環境去獲取知識。但是這一應用的前提是教學者腦海中具備這樣的思路,這就需要對學習目標的擴充,學習目標擴充了以后才可能實現智慧型應用。知識的構想是應用,而應用不是單純地說教所能做到的。教育最高的境界是讓孩子有智慧、技術可以支持智慧提升,技術要變成學生構想和驗證的工具,教學目標變革才是最高境界的應用,才是革命性的應用,才是最高層次的智慧型應用。
信息技術與教學融合四個層次的發展脈絡如下頁圖1所示,信息技術的應用不應僅定位在支持原有教學目標和模式上,平移性應用和整合點針對性應用對于教學只停留在一般性、輔助性層面上,而創新應用和智慧應用則屬于信息技術支持教學下的變革性應用。關于什么是信息技術與課程深度融合這一問題眾多研究者意見不一,本文認為在教育教學活動中,不用想就知道如何運用教學工具進行教學即稱之為深度融合。信息技術四個層次的應用都可能是淺應用,也有可能是深應用,關鍵在于如何進行應用。所以這四個層次都有深淺應用的問題,不能籠統地一概而論,而現代信息技術與教學的整合應所追求地是智慧型的深度融合。

圖1 信息技術與教學融合層次及金字塔現狀
信息技術的飛速發展為教育帶來了多種遐想與可能性,技術如何融合到教學中是教育者一直關注的焦點,教育部科技司副司長雷朝滋提出要實現革命性應用主要從教育理念、教學手段和教學方法的變革等三大方面做出改變[12]。本文結合我國國情及相關研究實踐提出智慧課堂成功應用的標志:宏觀標志應以創新人才培養目標和模式、提升教學質量促進公平為主;而微觀標志是通過智慧課堂的構建創設有效的情景化學習環境[13]。智慧課堂的核心體現應對傳統的信息技術課堂進行教學方式方法的改變,以促進學生創新思維能力的培養。
宏觀標志的實現可以通過共享優質資源和教學方法來大規模復制優質課堂,通過集體備課、教學觀摩、專家講座、交流研討和微課等途徑讓教學者共享智慧課堂中的優質資源和教學方法。建設若干個優秀示范基地校,來帶領區域內其它學校提高教學質量以達到均衡發展。
微觀標志的核心則在于通過創新教學模型來創設有效的情景化學習環境,教學模型中包含能夠讓學生通過學習而更加聰慧的學習目標;而在教學模式的改革中,均應秉持兩個原則即“以學生為中心”和“輕松愉快高質高效”的課堂去選擇和構建教學模式。智慧課堂成功應用的根本目的在于目標和模式均需要改變,基本思路應以教改為主線進行信息化教學工作,支持新的人才培養目標和模式,并為此構建新型課堂學習化環境。只有宏觀微觀標志完美落實,才能從本質上全面廣泛地完成智慧課堂的構建(如圖2所示)。
智慧課堂的最終目標應發展學生的創新智慧、在學習過程中完成差異的知識建構并在內化只是過程中完善學生的人格成長。智慧課堂的構建應根據目前教學中存在的瓶頸問題,以智慧教育為核心理念,通過技術變革學習方式方法,實現革命性應用。

圖2 實現智慧課堂應用的標志
通過實踐發現,目前課堂中的教育現狀主要表現在:學生學習缺乏動力、沒有興趣,學生通常都是被逼無奈、痛苦學習;學生絕大多數時間都在學知識、做題,學習中缺乏創造力、智慧培養遠遠不足;而大多數教育改革主要在實踐能力、方式和方法方面,雖然科技創新活動能夠在一定程度上培養學生的創造性思維能力,但卻不是主戰場。
教學中需要信息技術破解的主要瓶頸問題為情景化環境建立,其問題主要集中于八個方面:問題與任務布置、問題發現、疑難知識理解、知識構想與歸納、綜合應用與實踐、個性化學習與協作學習以及學習管理與評價。
學習需要變革和創新,智慧課堂的構建要利用靈巧技術構建智能化環境,讓師生施展靈巧的教與學方法,從而培養學生較高的思維品質[14][15]。智慧課堂是學生發自內心主動的愿意學習,學習過程輕松愉快,并且盡可能地提升智慧,這樣的課堂才能達到高質高效的目的。為達到這一目的,我們根據智慧教育的要素設計了有關于智慧教育的核心圖解,而要完成智慧課堂的構建,必須做到以下幾步:
(1)系統剖析學習中出現的問題以及原因;
(2)從教學目標和教學模式兩個方面去思考問題該如何破解,思路應當是怎樣的;
(3)要在信息技術條件下構思最佳的學習過程;
(4)按著整合點的需要研究信息技術的應用方式及信息化支撐環境。
信息技術體現在課堂教學中的革命性應用應在智慧教育理念的指導下,通過系統剖析存在的問題,從目標和模式兩方面尋找破解的思路,并有針對性地利用信息化工具構建數字化、智能化的學習環境,從而完成智慧課堂的構建,最終達到智慧性培養[16],具體如下頁圖3所示。

圖3 智慧教育核心圖解及智慧課堂應用教學思路
在教學中實現信息技術支撐學習的革命性應用應該讓學生主動學習;讓學生輕松愉快學習、會思考、會創造;讓學生有修養、熱愛生活、發自內心友善以及學生能夠動態地確定自己的學習方向。實現以上目標應包括以下五條路徑:
(1)讓學生主動學習,是在課堂教學中有值得讓學生思考和研究的問題或完成的任務,而解決該問題或完成任務時正好需要本節課要學習的知識;
(2)對于新知識學習中的疑難點要有能夠有效破解的手段和方法是讓學生可以輕松愉快學習的前提;
(3)為了讓學生會發現、會創造、有智慧地解決問題則要體現在學習目標中,應著重加入某些可以讓學生具有問題意識的學習目標,并為之提供能夠落實這些目標的教學模式及有效的情景化學習環境;
(4)通過智慧課堂的學習讓學生有修養、熱愛生活并發自內心友善,屬于立德樹人范疇,而立德樹人范疇是通過前三條在學科教學中內化完成;
(5)讓學生能夠動態確定自己的學習方向,方法是首先要有科學的測試辦法,能夠動態地測試出學生學習的個性化情況,其次根據學生的個性化學習狀況,選擇進一步確定學習方向,并制定出合適的學習方案。
智慧課堂構建的核心目標是實現智慧培養,而智慧培養的根本在于創新思維能力的提高,本文將教學中應培養的創造性思維能力構建體系總結如下頁圖4所示,根據知識的特點,學生應在基礎知識和應用方法與技能兩個方面具備創新思維能力。知識的建構,有兩種方式:學習建構和歸納建構。前者只是學習,后者才是真正的智慧形成,而目前大多數的課堂教學仍是以學習建構為主,在學習目標中只是單純地學習知識與技能,而忽略了創新思維能力的培養,在教學模式中教師一味講授的時間遠遠大于學生自主與協作學習。
由下頁圖4可看出,無論是基礎知識還是應用方法與技能綜合類知識其都包含知識的發現與歸納,革命性應用的指向從教學目標角度講,關鍵是如何讓孩子們會思考,會創造;從教學方式角度講,關鍵是盡可能讓學生自己學習,以學生為中心,教師組織、引導、指導;從教學方法角度講,關鍵是有好的辦法讓學生很容易理解疑難知識,當教學的主目標由學習建構逐漸過渡到歸納建構時,因為指向不同,所需要的軟件也相應不同。在培養創造性思維時,教師的角色是組織、引導、管理、評價等,教師通過信息技術的支持來構建學習環境和設置問題任務,學習環境中可以幫助學生梳理基本知識與應用方法體系,也可幫助學生加深對已掌握知識與技能的實踐,并最終進行發現與歸納。教師和學生分別通過制定指導方案和制定學習方案來完成課堂和課后的創新性思維能力學習,具體知識體系與方法如下頁圖4所示。
智慧課堂的變革若想真正實現應從主動、輕松愉快、智慧提升等方面改進,從原有的、新的教學思路和方法作對比分析從而得出最佳教學思路,本文列舉四個不同學科的典型樣例來具體說明如何運用信息技術完成智慧課堂的構建,從而真正從本質上實現智慧課堂的應用。案例如下頁表2所示。

圖4 創新思維能力知識體系及培養結構

表2 智慧課堂應用典型案例
案例點評:在課堂教學中將教學目標擴充細化,讓學生學會發現問題并且能夠構想出解決問題應當具備什么樣的知識和能力、掌握知識并能夠融會貫通,這樣才能使學生更有自信心和價值感,更多地激發學生的學習興趣,并且保持持續且高昂的學習欲望;能夠將知識融會貫通地應用;從而培養了學生的創新性思維能力,讓學生真正有智慧。例如案例三,對于語文而言,最重要的是讓學生學會像作者一樣能夠邏輯嚴謹、層次合理、言簡意賅、語言優美地將自己的思想和感情表達出來,僅僅通過朗讀和背誦,就想做到深層次的學習是很難的,更談不到智慧提升的層面,所以要通過改進原有教學模型從本質上實現信息技術與教學的革命性應用。
由于傳統型知識課堂等多因素的影響,信息技術環境下智慧課堂的構建是一項任重而道遠的任務,近些年,我國逐漸加大對教育信息化環境建設的投入,發展成績較為顯著,但比較而言,在教育信息基礎設施的建設和應用方面仍略顯不足[17][18]。筆者認為要實現智慧課堂的構建,真正實現信息技術支持下的學習變革與創新,信息化教育教學模式、信息化支撐環境是接下來學界需要繼續深入探討和研究的問題。
信息化教學模式的改變是能否實現智慧課堂的最內在根本所在,智慧課堂的構建中如何利用豐富的學習工具、個性化的學習資源從紛繁復雜的教學模式中選擇最適合學習者認知風格的信息化教學模式是接下來構建智慧課堂所面臨的一大挑戰。筆者認為在構建智慧課堂研究體系中,應主要將研究點集中在按內容分類的信息化教學模式有效性方面,其中包括在學科教學中的瓶頸問題和破解辦法,例如理科和文科的差異性。在新型技術的支持下,如何將云平臺、大數據、學習分析學等融入到信息化教學模式中,記錄教與學軌跡,去更好地選擇教學方式方法、尊重學生差異;試圖構建信息化環境下學生評價指標體系、教師融合能力評價指標體系等問題,將命題、考試、閱卷和成績分析智能化。
在信息化支撐環境方面,智慧課堂的構建應主要以問題發現與構想環境、疑難知識理解環境、綜合運用環境、個性化與協作環境和學習管理與評價環境為主要目標,例如當智慧課堂中以網絡學習空間為主要載體進行教學時,信息化支撐環境的構建應以如何支持探究學習、協作學習,支持學習的工具和資源有哪些,如何建設,如何提供等;教師網絡學習空間如何建設和應用,備課、組織進行、指導學習、評價學生,研修,與家庭溝通等工具和資源如何建設等為主要研究目標。
我國教育信息化建設在硬件、軟件和環境建設等方面取得了卓越的進步,但是如何將信息技術與教育教學恰當正確的深度融合仍然存在諸多問題,而在智慧教育理念指導下智慧課堂的構建將有助于培養學生的創造性思維并在教育變革產生的新興力量和思想的幫助下創新傳統課堂教學模式,逐漸走向智能化課堂。本文中深入分析歸納了近些年來信息技術與教學融合過程中的四個應用層次,并對智慧課堂的構建方法和基本思路等進行了深入探討。只有應用信息技術從根本上實現教學方式、方法的創新、教學資源的共享和教學環境的變革,智慧課堂的構建與應用才能在風起云涌的變革中穩步前進。
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唐燁偉:在讀博士,研究方向為智慧教育和數字化學習環境(tangyewei1029@163.com)。
龐敬文:在讀博士,研究方向為數字化學習環境(pangjw330@nenu.edu.cn)。
鐘紹春:博士生導師,教授,研究領域為智慧教育和數字化學習環境(sczhong@sina.com)。
王偉:博士,講師,研究方向為智慧教育和數字化學習環境(dorrisww@126.com)。
2014年7月20日
責任編輯:李馨 趙云建
Under the Information Technology Environment Wisdom Classroom Building Method and Case Study
Tang Yewei1, Pang Jingwen1, Zhong Shaochun1,2, Wang wei1
(1. School of Information and Software Engineering, Northeast Normal University,Changchun Jilin 130117;2. Engineering&Research Center of e-learning, Changchun Jilin 130117)
Construction and application of wisdom classroom is the current hot researchfield of educational technology, the paper on the methodology of how to build the next IT environment with classroom teaching wisdom deep integration of the parties concerned to think, sort of wisdom and teaching classroom integration different application level and summarized for translational applications,application integration points targeted learning ways transformative applications and intelligence applications; Then the wisdom of proposed construction method and point out its core classroom teaching model for change, along with teaching cases will be explained in order to analyze the file system through the construction method and application cases are about the wisdom of the classroom, the real IT support under learning change and innovation.
IT; Wisdom Education; Wisdom Classroom; Construction Method; Teaching Model
G434
A
1006—9860(2014)11—0023—07
* 本文系2013年度教育部中國移動科研基金“信息技術支持下的教學模式測量方法體系及實證研究”(項目編號:MCM20130641)、中央高?;究蒲袠I務費專項資金資助 (supported by “the Fundamental Research Funds for the Central Universities”)、東北師范大學博士生自主選題資助項目“信息技術支持下的初中數學網絡學習空間教學模式效果測量方法體系及實證研究”(項目編號:14ZZ2236)研究成果。