基于課堂教學公平的智慧教室設計

汪忠國，張 寶，劉珊珊

(安徽信息工程學院 計算機與軟件工程學院，安徽 蕪湖 241100)

近年來，國家大力推進教育公平，通過制度建設、政策支持、財政支持等方式，解決了入學難的教育起點公平問題。教育公平的發展不僅需要宏觀制度層面的落實，也需要關注微觀層次的教育公平，關于教育公平的研究也正在從宏觀角度向微觀角度轉變。宏觀公平方面關注資源分配，力求在政策、權利、群體及機會等方面的公平，而微觀公平方面則關注讓每一個孩子在學校內部、課堂教學方面得到平等對待。[1]宏觀教育公平更多關注教育基本條件的公平分配，而微觀教育公平更多關注教育對學生社會心理產生的影響，即承認正義。[2]

課堂教學作為教育微觀層面最核心的環節，課堂教學公平是實現教育微觀公平的重要組成部分。馮建軍認為課堂公平就是教師在課堂中賦予每個學生平等的學習權利、均等的學習機會和底線的教育資源,根據每個學生的差異因材施教,促進學生全面而自由的個性化發展。課堂公平包括平等性公平、差異性公平和發展性公平。[3]鄭惠懋認為課堂教學公平要在教學過程中堅持公平公正原則，尊重學生主體地位，充分發揮學生主觀能動性，以提高學生身心健康、綜合素質，促進教師教學水平的提高。[4]汪衛平認為課堂公平是指對學生平等對待，并實施因材施教。[5]綜上，筆者認為課堂教學公平可以從學習資源公平、學習機會公平及學習評價公平三個維度定義。課堂教學公平是指在課堂教學中基于平等原則和差異化原則，滿足學生課堂中對學習資源、學習機會及學習評價的公平需求。

信息技術促進了優質教育資源的共享，逐步縮小區域、城鄉、校際差距，進而促進教育公平。《教育信息化十年發展規劃(2011—2020年)》提出推進信息技術與教學融合，建設智能化教學環境，強調將智能化教學環境建設和應用作為教學改革的重要組成部分。作為課堂教學的重要載體，智慧教室承載著課堂教學改革的希望。課堂教學改革圍繞著“教”與“學”兩大主題，改變傳統教學模式，強調學生“主體”地位和教師“主導”地位。智慧教室的設計和建設要圍繞課堂教學改革進行，滿足課堂教學改革中各種教學模式和教學方法所需要的硬件與軟件資源，并促進課堂教學公平。目前，關于智慧教室的研究主要集中在新興信息技術的應用以及基于智慧教室的各種教學模式研究等，缺乏基于課堂教學公平理念指導下的智慧教室設計研究。

一、課堂教學公平與智慧教室的邏輯關系

(一)智慧教室是課堂教學改革的時代需求

傳統課堂教學存在模式單一、教學行為無法分析、課堂交互單調等問題，不能滿足現代化教學需求。課堂教學改革需要從課堂出發，結合先進教學理念和真實教學情境，融合云計算、大數據、人工智能、物聯網等新興技術，通過軟硬一體化方式，提供教學模式多元化的創新課堂，融合過程性評價和總結性評價的學情分析，打造智能、高效的學習生態環境，促進教育公平和教學質量提升。

智慧教室軟硬件的優化升級，也影響著教師的教學方式，促使教師設計更豐富、更新穎的教學模式和活動，以調動學生的積極性和內在學習動機。因此，智慧教學環境改進和課堂教學方式變革是相輔相成、相互促進的。[6]

(二)課堂教學公平是課堂教學改革的內在訴求

在教育普及化的環境下,人們關注的教育公平逐漸從教育機會公平向教育過程公平和教育結果公平上轉移,期望學生在學校能得到因材施教和個體的全面發展。[7]在實際情況中，應試教育導致學校過于重視具體知識傳授，教學內容及評價方式單一化、模塊化，過于關注成績，缺乏綜合能力培養、個性化教育以及對中差等生的關注。因此,關注個體差異成為當代教育公平的內在要求。

教學改革要改變傳統教學模式中教師主導、學生被動接受知識的情形。課堂教學改革須堅持“以學習者為中心”的基本原則, 因材施教,為不同學生提供差異化、個性化、高質量的教學服務, 促進課堂教學更加公平和高效。智慧教學環境為充分尊重學生個體差異, 堅持以“學生為中心”的教學理念，把課堂作為學校教育主戰場，基于智慧學習環境設計多元化的教學方法，滿足學生個性化學習需要。[8]因此，課堂教學公平是課堂教學改革的重要目標和內在訴求。

(三)智慧教室是實現課堂教學公平的重要途徑

每個教師都應有獨特的方法和藝術來呈現課堂教學的魅力并溫暖學生。[9]教師的獨特魅力容易讓學生更易領會和接受教學內容。信息化的發展，可以讓教師有更多的方式、更多的創新，從而具有更獨特的魅力。智慧教室豐富的軟硬件功能支持多種課堂教學模式，不僅提升了教師的教學個性，釋放了教師課堂的教學活力，實現了從傳統課堂教學的被動地位到真正主導地位的轉變，同時學生主體地位也得以充分體現。教師和學生在智慧教學環境中各司其職，利用豐富的課堂師生互動和及時的過程性評價，使課堂教學公平得到大幅度提升。因此，智慧教學環境在一定程度上實現了學生的因材施教、師生地位的平等以及教學評價的公平。

智慧教室是信息技術與教育教學融合的結果，是對傳統課堂教學環境的變革，適應了學生學習機會平等和個性化發展的需要，適應了課堂教學改革要求。因此，智慧教室和課堂教學公平的邏輯關系是：智慧教室是實現課堂教學公平的重要途徑，同時課堂教學公平的提升進一步促進智慧教室的不斷發展和完善。

二、課堂教學公平分析框架

課堂教學公平作為教育公平重要的一環，直接決定教育的質量。關于課堂教學公平缺失的現狀，李潤洲[10]從課堂空間、課堂時間、課堂交往、課堂心理四個角度展開了分析，董小平從課堂社會結構、資源分配和學業評價三個方面進行了論述[11]，汪衛平從課堂資源公平、課堂教學公平和課堂評價公平三個方面進行了論述。[5]通過這些研究發現，課堂教學公平的訴求主要體現在三個方面：一是學習資源分配均等，二是公平學習機會獲得，三是公平的課堂教學評價。

美國政治哲學家約翰·羅爾斯認為公平原則包含了平等性公平原則和差異性公平原則兩個子原則。[12]68-71馮建軍提出差異性公平以學生的個性、能力和基礎的差異為前提,尊重學生的個性化學習需求,賦予他們自由選擇的權利。[3]諸定國提出作為個體的人,每一個學生都是獨特的，應視不同情況不同對待。[13]劉媛君也提出從倫理學視域下, 應按平等性公平、差異性公平以及補償性公平來保證教育公平符合社會倫理。[14]因此，從公平原則的維度來劃分，課堂教學公平又可以分為平等原則和差異化原則。

課堂教學公平是一個復雜、完整并且有序的概念體系，以平等原則為基礎，向差異化原則橫向擴展形成的X軸概念體系；以學習資源公平為起點，學習機會公平為重要過程，學習評價公平為導向而形成的Y軸概念體系。由此，我們可以構建出課堂教學公平坐標系，如圖1所示的“六宮格”分析框架。需要強調的是“六宮格”中的虛線表示各個區域雖然不同，但是并非相互隔離，不同區域只是體現了各自課堂教學公平不同的內涵。

圖1 課堂教學公平“六宮格”分析框架

“六宮格”I區是學習資源公平和平等原則交匯區域，這是課堂教學公平最基礎的需求，是教育部門和學校必須提供的基本保障。每個學生都有平等參與課堂學習、享有課堂軟硬件資源的權利。

“六宮格”II區是學習機會公平和平等原則的交匯區域，要求我們在課堂教學過程中對待每位學生要一視同仁，學生和教師在人格上都是獨立的個體，都是平等的。在班級授課制條件下,教師在課堂中總是處于支配地位,而學生參與課堂交往大多是被動的[15],學習機會的公平得不到滿足。學習機會的平等要求學生在課堂教學過程中平等回答問題、參與討論，同時學習機會平等在更高層次上要求教師改變教學方法，利用現代信息技術突出學生主體地位。

“六宮格”III區是學習評價公平和平等原則的交匯區域，課堂教學評價要基于真實教學成果做出科學的價值判斷，做到評價標準、評價方法、評價結果的客觀公正，以促進學生發展、教師提高和教學實踐的提升。[16]307對結果的評價客觀上要有統一標準，不能因不公平的評價標準而挫傷學生學習的動力。

“六宮格”IV區是學習資源公平和差異化原則的交匯區域，課堂教學公平在學習資源公平上從平等原則向差異原則延伸意味著對學生差異化發展的認可，學習資源的準備既要考慮大多數學生的真實水平，又要兼顧精英群體和弱勢群體，為每個學生的個性化發展提供可選擇的差異化學習資源。

“六宮格”V區是學習機會和差異化原則的交匯區域，是在教學過程中保證所有學生能得到平等對待。該區域的主要問題是問題提出的公正、活動開展的公正、行為規范的公正、評價反思的公正[17]，既要照顧“后進生”的成長需求，又要兼顧“優等生”的潛力挖掘。所以，教學設計在該區域發揮的作用十分關鍵，教學設計要充分考慮整合資源、合理設定教學目標和教學活動，對學生做到因材施教，讓不同水平的學生在課堂中得到差異化視角下公平的學習機會。

“六宮格”VI區是學習評價和差異性原則的交匯區域。在該區域學習評價要充分考慮學生的差異化，學習評價體系要從單一的唯分數論向多角度、多維度的綜合評價體系轉變。[18]多元化的綜合評價體系不僅能提升學生的學習動機、促進學生綜合素質的全面提升，而且能夠充分考慮學生的個體差異，做到因材施教。

三、基于課堂教學公平的智慧教室設計思路

(一)以在線資源空間建設為基礎，突破教室空間限制，打造泛在學習環境

智慧教室的在線資源平臺建設要滿足課堂公平“六宮格”中的I區和IV區，即兼顧學習資源的平等性原則和差異性原則。

1.開放共享的資源內容

傳統課堂的學習資源通常只有課本、教輔等紙質文本材料，學習資源內容非常有限。智慧教室要借助互聯網、云計算、人工智能等新興信息技術提供在線資源共享平臺，平臺教學資源既要包含教學大綱要求的內容，還要結合學生的差異性提供不同層次的學習資源，要有更低階的相關內容，也要有拔高的更深層次的內容。資源在校內可共享，不僅教師的教學資源可共享，學生的學習心得、學習資料也可共享，滿足學生學習資源平等性需求。同時，平臺提供主動學習和個性化推薦模式，各種學業水平的學生既可以在平臺上主動尋找適合自身能力發展的學習資源，同時也可以根據學生不同情況推薦學習資源，以滿足學生學習資源差異化需求。

2.靈活多樣的表達形式

傳統課堂的學習資源不僅內容有限，而且形式比較單一。隨著信息技術的發展，多媒體技術開始慢慢普及，課堂上主要以PPT形式展示教學內容，提供文字、圖片、視頻、音頻等多媒體教學內容。傳統多媒體在復雜、抽象的知識表現能力上還是無法滿足大部分學生的課堂學習要求，一些空間想象能力、邏輯思維能力等不足的學生也更希望能結合直觀的形式展示來加深理解。

課堂教學改革需要改變教學模式，教學模式的改變需要教學資源、教學條件等配合。智慧教室設計就要充分利用高速無線網絡、5G、物聯網、3D、人工智能等信息技術手段，整合各類資源，將課堂中抽象、復雜的知識點通過各種動畫、VR等形式的展示，變抽象為具象，為教師開展課堂教學改革提供技術支撐，也為各種學習偏好的學生提供更多選擇，讓呈現內容符合不同學生的認知特點。

3.打破時空限制的泛在學習

傳統課堂教師為了整個班級學習進度的統一，會遷就大部分中間學習能力的學生，不得已忽略了部分學生的學習需求，學習能力差的上課“消化不了”，學習能力強的上課“吃不飽”的現象非常普遍。課前和課后自主學習機會就非常重要，智慧教室需要提供這樣的平臺。

平臺應提供開放共享、表達形式多樣的學習資源，甚至教師上課的實錄視頻，學生借助移動設備可以在校園任何地方、任何時間在線自主學習。諸多學者對泛在學習的認識基本達成一致，即人們不受時空、地點、形式和途徑的限制，隨時可學、隨處能學。泛在學習為學生在課堂之外的時空上學習提供了公平學習機會，豐富的學習資源、自由的學習方式，能夠助力學生更加全面的自我發展。

(二)以提升師生交互方式為抓手，改變傳統的教學模式

智慧教室建設要能夠為教學活動實施提供多樣化選擇，輔助教師提升教學質量。智慧教室師生交互設計要滿足課堂公平“六宮格”中的II區和V區，即兼顧學習機會的平等性原則和差異性原則。

1.靈活多變的空間環境

傳統教室多用投影儀投影PPT，小班教學還好，班級人數比較多的情況下，后排的學生很難看清投影上的內容。同時傳統的座位排放方式很難組織小組討論等教學活動，限制了不同學生個性的表達和能力的發展。

智慧教室建設需要考慮傳統教室硬件條件的限制和不足。智慧教室改造或新建需要綜合考慮不同專業需求，現代化教學設備和桌椅組合要靈活多變，可根據需要打造通用、專用等各種類型，以滿足教師不同教學模式的需求。

2.多模式的交互功能設計

在傳統課堂中，教師以專業知識教授為主，強調教學內容的多媒體化展示，缺乏互動技術支持。在師生互動過程中，教師占據主導地位，師生互動主要以教師提問為主，且學生回答一般具有聚集性。由此產生的結果是教師得到的反饋局限性較強，無法掌握學生真實的學習情況。

智慧教室設計要軟件和硬件統一協調，通過軟件系統提供隨機抽取、手動選擇以及搶答相結合的模式，同時保證整個課程學習中每個學生都能得到互動機會。學生可通過多屏終端課堂中完成預設習題或測試，并能實時統計學生答題情況，教師根據情況及時調整課程進度和教學方法，進行個性化、差異化教學。

3.可追溯的學習過程

智慧教室軟件平臺要能記錄學生學習過程、課堂互動結果、測試成績等反映學生學習狀態和學習進度的數據。教師可通過系統統計實時了解學生對知識點的掌握程度和學習進度，及時調整教學節奏或改變教學策略，提供個性化、差異化教學指導。這樣教師既能滿足大多數學生的學習需求，同時也能兼顧部分“后進生”和“優等生”的學習，保障學生都可以得到公平的學習機會。學生可以根據自己的學習記錄以及和其他同學的對比結果尋找自身問題，向教師或優秀學生請教，及時有針對性地查缺補漏，既提升了自身能力，也加強了師生之間的情感交流。

智慧教室軟件平臺要能夠提供課堂實錄功能，具體保留多久根據學校情況而定。一方面教師可以通過課堂實錄來反思教學過程，并不斷提升和改進；另一方面可以幫助部分學生課后繼續學習課堂中沒有完全消化的內容。

(三)挖掘教學大數據價值，融合過程性評價和總結性評價的學習評價體系

為了改變唯分數、唯升學等不科學、不公平的教育評價體系，智慧教室應依托教育大數據，利用大數據和人工智能等技術為學習評價提供更客觀、公正、多樣的評價依據，克服傳統教師依據個人主觀喜好和偏見造成的評價不公平。智慧教室的學習評價設計要滿足課堂公平“六宮格”中的III區和VI區，即兼顧學習評價的平等性原則和差異性原則。

1.尊重個體，評價指標多元化

要設計合理、科學、多元化的評價指標，充分考慮個體差異性、學科差異性、地區差異性等，評價指標不僅應包括對專業知識與專業技能的客觀評價，也應基本涵蓋學生個體的團隊合作能力、語言表達能力、實踐動手能力、創新創造能力等綜合素質方面的評價，保證學習結果的評價全面、客觀與公正。要增加教師主觀評分和學生匿名互評等主觀評價指標，注意各項評分的權重設定。

2.利用教育大數據，評價證據科學化

要充分利用大數據、人工智能、物聯網等技術打造的軟硬件平臺，在課堂教學過程中要能及時、準確、持續地收集學生的學習行為數據，通過對數據的分析，挖掘潛在的學生學習行為特征，為評價系統提供真實、客觀的參考依據，避免傳統課堂中因教師個人主觀偏見造成的不公正評價。

3.過程評價和總結性評價結合，評價體系合理化

智慧教室中評價體系建設既要考慮學生個體過去和現在的對比，即過程性評價，又要考慮教學活動的階段性考核，即總結性評價。注重學生個體成長，摒棄傳統“一考定終身”的評價標準，激發學生持續的學習動力。