智慧教室的研究現狀、熱點和趨勢分析

王妍莉 毛曉龍 李茂蘭

摘 要 智慧教室是應用智能技術優化教學的環境，能夠更好地為師生之間的數據共享、信息管理和互動交流提供便利。結合科學知識圖譜和系統分析方法，基于CNKI和Web of Science數據庫，運用可視化分析軟件CiteSpace呈現國內外智慧教室的發展現狀。2000年以來，相關研究從無到有，呈迅速上升趨勢，說明智慧教室仍是目前的熱點問題。國內外關于智慧教育的研究可分為基本理論、教學應用和媒體技術三類。后續應從學習空間的設計、評價體系的完善、個性化的教學研究、從智慧教室到智慧學習環境的轉變等四方面逐步深入。

關鍵詞 智慧教室 智慧教育 個性化教學 學習空間

作者簡介：王妍莉，教育學博士，西北民族大學教育科學與技術學院教授;毛曉龍，西北民族大學教育科學與技術學院碩士研究生;李茂蘭，西北民族大學教育科學與技術學院碩士研究生。

基金項目：2020年甘肅省高等教育教學成果培育項目“基于SPOC的課堂教學改革研究”;2021年度甘肅省青年博士基金項目“‘三區三州學前教育數字化資源公共服務均等化機制研究”（2021QB-068）;2021年度西北民族大學中央高?；究蒲许椖俊岸嗑S學習空間下大學生學習投入分析評價與干預策略研究”（31920210093）

①陸根書、楊兆芳：《學習環境研究及其發展趨勢述評》，《高等工程教育研究》，2008年第2期，第55-61頁。

②黃榮懷：《教育信息化助力當前教育變革：機遇與挑戰》，《中國電化教育》，2011年第1期，第36-40頁。

教室一直是教書育人的主要場所，也是學校教育的核心陣地。教室環境的建設長期受到研究者的廣泛關注。①隨著現代信息技術的不斷推進與發展，“互聯網+”融入現代社會的各行各業，對傳統教室的建設和改革產生了巨大的影響。②2018年頒布的《教育部關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》提出，要積極推廣混合式教學，大力推進智慧教室建設，構建線上線下相結合的教學模式。可以看出，對教室環境的建設、優化得到了基本認同，學界開始深入探索智能技術強化背景下教與學的行為變化。然而，智慧教室何以被稱為智慧教室？具有怎樣的特征與優勢？對教育教學將產生怎樣的影響？基于這些問題，本研究利用CiteSpace軟件系統分析國內外與智慧教室相關的學術論文，以期深度理解國內外智慧教室的研究現狀、熱點話題和發展趨勢。

一、研究設計與方法

（一）研究方法與工具

本研究主要采用科學知識圖譜和系統分析方法，通過關鍵詞共現網絡分析、文獻的共被引分析、科學合作網絡分析等方法進行知識圖譜呈現，使用CiteSpace軟件對文本信息進行可視化分析，從而展現國內外智慧教室研究發展的知識脈絡、現狀與動態。在此基礎上，深入分析核心文獻，系統梳理國內外智慧教室的研究熱點與發展趨勢。

（二）樣本來源

本研究的樣本源于CNKI和Web of Science數據庫，以2000年以來（2000年1月—2021年12月）刊發的論文為主要對象。在CNKI中使用高級檢索功能，以“智慧教室”“智能課堂”“未來教室”和“未來課堂”進行關鍵詞檢索，文獻來源選擇教育相關的CSSCI來源期刊，精確查找并刪除獲獎展示、廣告、會議通知等無效記錄，獲得267條樣本。在Web of Science數據庫核心數據合集中以“smart classroom”“intelligent classroom”“classroom of the future”“classroom of tomorrow”為主題，限定教育學、心理學、計算機科學等相關學科領域進行檢索，篩選得到385條樣本。

二、數據分析與討論

（一）智慧教室研究的發展階段

針對2000年以來刊發的文章進行年度量化統計，結果如圖1所示。整體而言，與智慧教室相關的研究從無到有，呈迅速上升趨勢，這表明智慧教室仍屬于目前關注的熱點問題，還需要進一步的深入研究。值得一提的是，2020年國內外相關研究的數量呈斷崖式下降，推測可能與全球新冠肺炎疫情防控導致學校停課有關，也可能受數據庫同步更新速度的影響。

基于發文數量的統計結果，進行綜合分析，可以將智慧教室的研究大致分為三個階段：萌芽階段、興起階段和發展階段。

1.萌芽階段

依據發文數量，可以將2008年以前界定為智慧教室研究的萌芽階段。這一階段關于智慧教室的研究整體較少，發文量增長較為平緩，智慧教室相關概念比較模糊。尤其在國內，智慧教室的文章數量趨近于零，相關研究主要是對智慧教室方案的構想和對國外研究成果的介紹，例如趙勇等推介了“蘋果未來教室計劃”實驗，認為教師使用技術有五個發展階段。趙勇、華偉：《教師應當掌握怎樣的技術》，《中國遠程教育》，2003年第5期，第33-35頁。國外對智慧教室的研究側重于闡述如何將設備設施、技術手段等融入多媒體教室。如Davar等提出智慧教室的靈感源自對智能空間的研究，智能空間是融合了嵌入式計算機、信息設備和多模態傳感器的工作環境。Davar P， Nishantha G G D，“Smart classrooms for distance education and their adoption to multiple classroom architecture”， Journal of Networks， vol.3， no.5（2008），pp.56-64.

2.興起階段

2009—2014年是智慧教室研究的興起階段。2008年11月，IBM公司提出“智慧地球”（Smarter Planet）的概念，界定了智慧教育的框架。這一典型事件引發了智慧教室的研究熱潮。陳琳、孫夢夢、劉雪飛：《智慧教育淵源論》，《電化教育研究》，2017年第2期，第13-18頁。2010年，我國頒布《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》，綱要明確了信息技術對教育發展具有革命性影響，提出要超前部署教育信息網絡，為智慧教室的探索注入了動力。隨著技術的日益成熟，技術與教育的結合越來越全面和深入，智慧教室的研究成果急劇增加。國外的研究開始關注智慧教室環境下的課堂教學活動，如教師行為、學生投入度、媒體技術對教育教學的影響等，例如，Jim Slotta 教授介紹了人與高科技互動的“智能課堂”的構想;趙建華、朱廣艷：《技術支持的教與學——多倫多大學安大略教育研究所Jim Slotta教授訪談》，《中國電化教育》，2009年第6期，第7-12頁。Sevindik認為使用傳感等技術對于提高學生的學習動機和學業成績成效很大。Sevindik T，“Futures learning environments in health education： The effects of smart classrooms on the academic achievements of the students at health college”，Telematics & Informatics，vol.27，no.3（2010），pp.314-322.我國學者也開始探索符合國情的研究，如智慧教室的概念特征、理論與技術支持、環境建設等。祝智庭、賀斌：《智慧教育：教育信息化的新境界》，《電化教育研究》，2012年第12期，第5-13頁。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

3.發展階段

2015年至今，國內與智慧教室有關的文章數量呈指數型增加趨勢，可以將這個時期界定為智慧教室研究的全面發展階段。2015年是一個關鍵性的時間節點，世界經濟論壇創始人兼執行主席克勞斯·施瓦布（Klaus Schwab）提出“第四次工業革命”的概念。物聯網、大數據、人工智能、虛擬和增強現實等技術逐步廣泛應用于教育領域，智慧教室的推進步伐不斷加快。2015年，國務院發布了《“互聯網+”行動指導意見》，強調要逐步探索網絡化教育新模式。智慧教室在人才的規模化與個性化培養方面擁有巨大優勢，各類學術研究全面展開，學者們從學習投入、教學效果、學習空間等各個方面展開深入探索。Mendini M，Peter P C，“Research note： The role of smart versus traditional classrooms on students engagement”， Marketing Education Review， vol.29， no.1（2019），pp.17-23.毛齊明、蔣立兵、侯敬奇：《高校教師應用智慧教室的有效性調查研究——以h大學為例》，《現代教育技術》，2018年第10期，第50-56頁。江豐光、孫銘澤：《國內外學習空間的再設計與案例分析》，《中國電化教育》，2016年第2期，第33-40頁。

（二）智慧教室研究的關鍵主體

利用CiteSpace軟件，以年為基本單位進行時間切片選擇，分析2000—2021年的文獻，得出作者與發文機構的共現圖譜。

1.主要研究機構

發文量的高低可以體現出研究機構對智慧教室的關注程度和相應的科研實力。2000—2021年，排名榜首的是華東師范大學（文章首次出現年份是2009年），發文34篇。其次是華中師范大學，發文30篇。發文量在10篇以上的學校包括北京師范大學、安第斯大學（Universidad de los Andes）、清華大學等。從發文量還可以看出，國內研究智慧教室的學者主要集中在師范類院校。

2.關鍵研究作者

普賴斯提出了核心作者的最低發文數量計算公式：m=0.749×nmax，nmax為統計時間范圍內作者的發文數。2000—2021年，在智慧教室領域，發表文章最多的作者是張際平教授團隊，發表相關文獻20篇，通過核心作者的最低發文數量計算公式，計算得到國內m=3.35，國外m=2.73，向上取整數值分別為4和3。根據這樣的方法，發現研究智慧教室的核心作者多是教育技術學方面的專家。張際平團隊發文20篇，陳衛東、許亞鋒、Jose Aguilar、張屹、葉新東等的發文數量均在10篇以上。

（三）智慧教室研究的主題分析

1.關鍵詞共現網絡分析

運行CiteSpace軟件，選擇分析項目，選擇方法為“g-index，k=25”，無剪裁。其他設置為默認選項，分別得到CNKI和Web of Science數據庫中相關論文的關鍵詞共現網絡分析圖譜，如圖2、3所示。

共現網絡分析圖譜中，節點代表關鍵詞，連線代表關鍵詞之間的聯系，節點的大小表示關鍵詞的出現頻次。圖2中出現306個節點，548條連線;圖3中出現380個節點，729條連線。綜上可以看出，關鍵詞之間雖有聯系，整體密度卻不高（國內文獻密度為0.0117，國外文獻密度為0.0101）。高頻次的關鍵詞常被用來確定一個研究領域的熱點問題。欒春娟、趙呈剛：《基于SCI的基因操作技術國際前沿分析》，《技術與創新管理》，2009年第1期，第11-13頁。本文基于CiteSpace軟件可視化分析結果，統計出國內外智慧教室研究領域前10位的高頻關鍵詞，結果如表1所示。頻次和中心性較高的關鍵詞包括智慧教室（smart classroom）、未來課堂、智慧教育、學習空間、物聯網（internet of thing）、增強現實（augmented reality）、環境智能（ambient intelligence）、人工智能、云計算（cloud computing）、協作學習等，這些關鍵詞代表了智慧教室研究中，學者們聚焦領域和研究熱點的變化。

2.關鍵詞聚類分析

通過對數似然率算法（Log-Likelihood Rate）對相關文獻的關鍵詞進行聚類分析，以該類中取值最高的關鍵詞作為聚類名稱，如圖4、5所示。聚類模塊值（Modularity）即Q值，國內文獻為0.755，國外文獻為0.745，一般認為Q>0.3即意味著聚類結構顯著。聚類平均輪廓值（Silhouette）即S值，國內文獻為0.933，國外文獻為0.912，一般認為S>0.7即表示聚類是令人信服的。因此，可以證明聚類圖譜分析具有合理性。陳悅、陳超美、劉則淵等：《CiteSpace知識圖譜的方法論功能》，《科學學研究》，2015年第2期，第242-253頁。

圖4顯示，國內研究共分為11個聚類，分別為“智慧教室”“教育信息化”“教學變革”“教學設計”“教學結構”“媒體技術”“互動”“教學行為”“PBL教學”“教學模式”和“教學應答系統”。圖5顯示，國外研究共分為9個聚類，分別為“smart learning environment（智慧學習環境）”“machine learning （機器學習）”“enabling spaces（適應性空間）”“mobile ad hoc networks（移動自組織網絡）”“digital competences（數字能力）”“software systems（軟件系統）”“learning analytics（學習分析）”“intelligent classroom（智能教室）”和“distance education（遠程教育）”。

三、智慧教室研究進展述評F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

有學者認為智慧教室的構建需要三個維度的要素：技術、環境和執行過程。Recalde J M，Palau R， Galés N L， Gallon R，“Developments for smart classrooms：School perspectives and needs”， International Journal of Mobile and Blended Learning， vol.12， no.4（2020）， pp.24-50.根據該理論框架，結合上述關鍵詞共現網絡分析圖譜、聚類圖譜，合并類似的主題內容，對智慧教室的研究進展進行系統述評。

（一）智慧教室基本理論研究

1.智慧教室概念

關于智慧教室的概念，研究者從不同角度進行了界定?；谧髡吆献骶W絡分析圖譜獲得的核心作者，分析相關文獻，總結歸納智慧教室的概念。

有研究者從教與學交互的角度進行界定，認為智慧教室是為整個教學過程（包括教學內容、資源獲取、教學交互等）提供便捷、優化、智能管理的新型教室。黃榮懷、胡永斌、楊俊鋒等：《智慧教室的概念及特征》，《開放教育研究》，2012年第2期，第22-27頁。聶風華、鐘曉流、宋述強：《智慧教室：概念特征、系統模型與建設案例》，《現代教育技術》，2013年第7期，第5-8頁。有研究者從技術的角度出發進行界定，認為智慧教室是由普適計算技術、物聯網技術、云計算技術、實時傳感和機器智能等技術構建起來的，它能顯著增強學生和教師的學習體驗，創造無縫溝通的環境。張亞珍、張寶輝、韓云霞：《國內外智慧教室研究評論及展望》，《開放教育研究》，2014年第1期，第81-91頁。Yelin K， Soyata T， Behnagh R F，“Towards emotionally aware AI smart classroom： Current issues and directions for engineering and education”， IEEE Access，vol.6（2018），pp.5308-5331.也有研究者用“未來課堂”指代智慧教室，“未來課堂”是一個新型教學活動場所，堅持人本主義、互動、環境心理學等理論，依靠信息、智能、人機交互等技術，從空間重構與技術促進兩個方面充分發揮各種課堂組成要素的作用，旨在構建可以充分發揮課堂主體主動性、能動性的環境，實現和諧、自由發展的教與學。張際平、陳衛東：《教學之主陣地：未來課堂研究》，《現代教育技術》，2010年第10期，第44-50頁。許亞鋒、葉新東、王麒：《未來課堂的設計框架研究》，《遠程教育雜志》，2013年第4期，第83-91頁。

2.智慧教室特征

雖然學界對智慧教室沒有形成統一的概念，但是現有概念都具備交互性、系統性、智能性等特征。

第一，交互性。智慧教室的交互性不僅強調在教室的物理空間中教學主體的交流互動，同時還注重教育的衍生空間，即學習者與外部環境的交互，教室不再是一個封閉的場所，而是一個有意義的學習環境。在技術的支持下，教學主體可以充分開展協作交流，因此在智慧教室中的學習是一種集體產品，而不是單一方向的思維輸出。Liu T C， Wang H Y，Liang J K， Chan T W， “Applying wireless technologies to build a highly interactive learning environment”， Wireless and Mobile Technologies in Education， Doi：10.1109/WMTE.2002.1039222. 教師和學生可以擺脫多媒體教室或者網絡教室中手離不開鍵盤的局限，利用自然化的手段和方法，就知識內容進行實時交互，在同一時間實現多維化的交互。

第二，系統性。智慧教室的建設需要凸顯系統性，不是各種硬件技術的疊加，而是系統的設計，甚至包括考慮對學習者的心理影響。崔亞強、甘啟宏、王春艷：《高校智慧教學環境的建設和運行機制思考——以四川大學為例》，《現代教育技術》，2020年第3期，第95-100頁。賀占魁、黃濤：《高校智慧教室的建設理念、模式與應用展望——以華中師范大學為例》，《現代教育技術》，2018年第11期，第55-61頁。有研究表明，物理環境的建設直接影響學生的學習體驗與效率，舒適感、安全感和愉悅感能激發學生積極的情感體驗，形成一種樂學的心理狀態。葉新東、陳衛東、張際平：《未來課堂環境的設計與實現》，《中國電化教育》，2014年第1期，第82-87頁。郭成：《試論課堂教學環境及其設計的策略》，《西南師范大學學報（人文社會科學版）》，2001年第2期，第75-80頁。智慧教室的學習環境在一定程度上會對學生的學習行為產生積極的影響。Tibúrcio T， Finch E，“The impact of an intelligent classroom on pupils interactive behaviour”， Facilities， vol.23， no.5/6（2005），pp.262-278.因此，在設計智慧教室時要考慮硬件設備之間的系統關系，如自動調節溫度、光線、音效、桌椅位置等，提高學習者和教學者的操作便捷性，保證他們的交互處于有效狀態。陳衛東、葉新東、秦嘉悅等：《未來課堂——高互動學習空間》，《中國電化教育》，2011年第8期，第6-13頁。戴曉娥：《智能反饋系統參與高互動課堂的形式和特點》，《中國電化教育》，2012年第5期，第109-112頁。李葆萍等認為，智慧學習環境應專注于學生獲得真實的學習體驗，以便分析大規模的學習數據。李葆萍、江紹祥、江豐光等：《智慧學習環境的研究現狀和趨勢——近十年國際期刊論文的內容分析》，《開放教育研究》，2014年第5期，第111-119頁。

第三，智能性。智慧教室的建設需要強調設備操作的集成處理和一鍵式控制，避免繁雜的操作步驟。智慧教室應該幫助學生開展自主、泛在、多樣化的學習，幫助教師收集評測、觀察過程中的數據。在智慧教室環境下，學習者和教學者可以很容易地獲取信息而不受設備的限制，全身心投入學習和教學活動中。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

（二）智慧教室教學應用研究

1.教育學理論基礎

作為新型學習空間的一種，智慧教室的目的是支持學習者的學習，提升學習者的績效。關于智慧教室如何支持學習和提升績效，目前主要有兩種看法：一種觀點認為，智慧教室應該盡可能地多樣化、靈活化，方便配置，支持不同的學習方式;高丹丹、陳向東、張際平：《未來課堂的設計》，《中國電化教育》，2009年第11期，第11-15頁。另一種觀點認為，應根據不同的學習方式開發對應的智慧教室。Ramsden B，“Evaluating the impact of learning space”， Reference Services Review， vol.39， no.3（2011），pp. 451-464.兩種觀點都強調，不同的學習方式需要的環境是不同的。以往針對傳統教室的教育理論、學習理論和評價體系無法完全適配智慧教室。

與傳統教室相比，在智慧教室中，學生的角色、教師的角色、學習資源的呈現方式都有所轉變。劉海、陳瑩瑩、張昭理等：《多學科資源工具研制與教學實踐創新研究》，《電化教育研究》，2018年第4期，第46-51頁?；谶@些變化，筆者主要從學習理論和教學理論兩個方面對智慧教室的理論基礎進行探討。

第一，學習理論。智慧教室環境下，主流的學習活動包括發現學習、探究性學習、體驗學習、基于問題的學習等，均受到建構主義理論的指導。van Joolingen W R， Jong T， Lazonder A W， Savelsbergh E R， Manlove S，“Co-Lab： Research and development of an online learning environment for collaborative scientific discovery learning”， Computers in Human Behavior， vol.21，no.4（2005），pp.671-688.建構主義是一種在20世紀末迅速發展的學習理論，其核心要素——協作與真實的情境被視為促使學習發生的重要因素。何克抗：《建構主義的教學模式、教學方法與教學設計》，《北京師范大學學報（社會科學版）》，1997年第5期，第74-81頁。許亞鋒、趙博、張際平：《論技術支持的學習空間的領域基礎》，《現代教育技術》，2015年第8期，第33-39頁。智慧教室不僅幫助學生擺脫了傳統教室中桌椅板凳等物質的束縛，開辟了更多的學習資源獲取方式，而且還可以為學生建構相應的學習情景與環境。余鵬、李艷、沈振興等：《高校四元智慧應用模型的設計與有效性驗證》，《現代教育技術》，2020年第11期，第84-90頁。在智慧教室中，學生的角色從傳統教室中的“被動參與者”轉變為“學習主導者”。

第二，教學理論。教授主義作為傳統教室環境中的支撐理論，一直推崇學校教育的目的是將陳述性知識和程序性知識傳授給學生。[美]基思·索耶：《學習科學及其跨學科基礎》，《世界教育信息》，2011年第7期，第26-29頁。隨著研究的深入，新觀點不斷出現，例如認為知識的理解與運用遠比記憶更重要;不僅要注重教的重要性，更要注重學的重要性;教師不能僅僅作為知識的傳輸者，更要在“傳道授業解惑”中“授之以漁”，教會學生學習的方法。學界對這些新觀點逐步達成了廣泛共識。然而，理論落地需要教學環境的支持，智慧教室在技術的有效支持下，可以創設不同的學習環境，使學生與學生之間、學生和教師之間進行合作、開發存儲知識資源并確定學習目標。Brown A L， Campione J C，“Guided discovery in a community of learners”， Classroom Lessons Integrating Cognitive Theory & Classroom Practice，Doi：10.1111/j.1600-0579.2011.00693.x.不同于傳統教室中“人灌”的教學方式和多媒體教室中“機灌或人機混合灌”的教學方式，在智慧教室中，教師的角色由“課堂講授者”向“學習引導者”轉變，有效支持了教學理念的改革實踐。

2.教學應用模式

關于智慧教室，目前有兩種較為廣泛的模型，即SMART模型和iSMART模型。

較之傳統教室和多媒體教室，智慧教室的區別體現為“智慧性”，由“黑板+粉筆”模式或“計算機+投影”模式轉變為“智慧型”教室。黃榮懷等提出了智慧教室的SMART模型，包括內容呈現（Showing），強調教學信息的呈現要清晰、合理、優化;環境管理（Manageable），強調智慧教室要布局多樣、管理有效;資源獲取（Accessible），強調教學資源豐富，設備接入便捷;及時互動（Real-time Interactive），強調智慧教室應該實現良好的人機互動、深度互動和互動跟蹤;情境感知（Testing），強調多元的物理環境和對良好學習行為的感知能力。這五個維度正好體現了智慧教室的特征， 故稱為SMART模型。黃榮懷、胡永斌、楊俊鋒等：《智慧教室的概念及特征》，《開放教育研究》，2012年第2期，第22-27頁。

在SMART模型的基礎上，聶風華等進一步從系統組成的角度構建了智慧教室的iSMART模型。在該模型中，智慧教室由基礎設施（Infrastructure）、網絡感知（Network Sensor）、可視管理（Visual Management）、增強現實（Augmented Reality）、實時記錄（Real-time Recording）、泛在技術 （Ubiquitous Technology）等六大系統組成，將六個關鍵詞的首字母提取出來， 可以縮寫為“iSMART”，聶風華、鐘曉流、宋述強：《智慧教室：概念特征、系統模型與建設案例》，《現代教育技術》，2013年第7期，第5-8頁。由此為智慧教室的建設提供了新的參考模型。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

（三）智慧教室媒體技術研究

技術是智慧教室區別于傳統教室的重要體現，技術的應用與發展成為影響學習和教學活動有效性的關鍵。許亞鋒、張際平、高丹丹：《技術支持的體驗學習研究述評》，《遠程教育雜志》，2012年第4期，第20-29頁。技術支持不僅實現了教學中心的轉變，余鵬、李艷、沈振興等：《高校四元智慧應用模型的設計與有效性驗證》，《現代教育技術》，2020年第11期，第84-90頁。還有助于培養學生的學習能力和社交能力。分析有關智慧教室的文章，智慧教室的技術支持可以分為技術支持教育環境、技術支持教育教學、技術支持教育管理等三個方面。

1.技術支持教育環境

技術支持下的智慧教室環境包括真實的物理環境和虛擬的網絡環境兩種。教室環境會影響學習者的進度、情緒、專注力等。傳統教室的物理環境模式單一，例如：固定位置的桌椅、恒定的溫度與光亮、單一的視覺和聽覺效果等。但是在智慧教室中，利用物聯網、大數據等技術可以對物理環境進行實時管理，使得人與環境的關系更加和諧。智慧教室中的網絡環境不僅包括更多元的教學資源，也包括技術支持下的體驗性學習。例如應用虛擬現實與增強現實技術可以更好地開展教學活動;Dong P J， Ma B， Wang F C，“Development and evaluation of an experiential learning service in 3D virtual world”， 2010 International Conference on Service Sciences， Doi： 10.1109/ICSS.2010.37.虛擬現實技術使學習活動的交互性更為突出，更適合體驗學習。Kalyuga S，“Enhancing instructional efficiency of interactive E-learning environments： A cognitive load perspective”， Educational Psychology Review， vol.19， no.3（2007），pp.387-399.

2.技術支持教育教學

智慧教室環境中的教育教學可以為學生和教師提供相應的技術支持。在以往的教學環境中，學習交互多在師生之間或者生生之間開展，因此，教育教學方法多圍繞這兩方面展開。但在智慧教室環境中，學習交互還包括人機交互和人與環境的交互。隨著技術的飛速發展，云計算、虛擬現實、增強現實等設備和技術被引入智慧教室，教師可以使學生獲得身臨其境的感受，教學過程中可以對知識內容進行實時的共享、訪問和交流，學生在學習中的交互變得更加容易。此外，智慧教室的基本功能之一便是根據課程內容，提供合適的策略和支持方案，滿足學生的需求。Aguilar J， Sánchez M， Cordero J，“Learning analytics tasks as services in smart classrooms”， Universal Access in the Information Society， vol.17， no.4（2018），p.693.因此，智慧教室應該根據每個人的發展情況提供有針對性的技術支持，或者幫助學生根據自己的學習概況定制自己的道路。Shimaa O， Mahmoud A E， Salama S E， Yehia H，“A proposed paradigm for smart learning environment based on semantic web”，Computers in Human Behavior，vol.72（2017），pp.796-818.

3.技術支持教育管理

在信息數字化時代，移動設備如手機、平板電腦等在日常生活中不可或缺。在教育教學中忽略這些設備，顯然是不現實的。因此，必須將移動設備完全集成到智慧教室中，使其成為教育教學的一部分。例如通過手機、智能手表等設備檢測學生的出勤情況。此外，智慧教室配備的傳感器和識別系統可以幫助教育者監控室內環境，調節空氣質量等因素。例如及時通風、保持舒適的溫度、保證合適的光線等。傳感器還可以用于語音檢測和識別、面部識別、運動跟蹤等，以判斷學生是否掌握了所學知識，檢測學生的動作、情感狀態和健康狀況等。Uskov V L， Bakken J， Pandey A，“The ontology of next generation smart classrooms”， Smart Education and Smart e-Learning，Doi：10.1007/978-3-319-19875-0_1.部分研究者正在嘗試將傳感器放置在手機、智能相機之類的設備中。

（四）智慧教室研究發展趨勢

1.智慧教室學習空間的設計

傳統教室往往被認為是開展教學活動的空間，主要強調實體性的物理空間，隨著信息技術的發展，尤其是計算機通信技術在教育中被廣泛運用之后，更多研究者開始用“學習空間”的概念來界定“包含了物理空間和虛擬網絡空間的用于學習的場所”許亞鋒、尹晗、張際平：《學習空間：概念內涵、研究現狀與實踐進展》，《現代遠程教育研究》，2015年第3期，第82-94頁。。智慧教室被認為是學習空間的典型代表，張際平、陳衛東：《教學之主陣地：未來課堂研究》，《現代教育技術》，2010年第10期，第44-50頁。Wilson G， Randall M，“The implementation and evaluation of a new learning space： A pilot study”， Research in Learning Technology， vol.20， no.2（2012），p.17.以人工智能、學習分析、虛擬助理等為代表的信息技術構成了智慧教室的核心技術支持，但研究者們也達成基本共識，即技術本身不會促進學習，只有對技術進行有效的運用才能夠促進學習。從2019年的《地平線報告》開始，學界多次提出，重新設計學習空間將是未來發展的趨勢，重點是擴展現實學習環境的設計。蘭國帥、郭倩、呂彩杰等：《“智能+”時代智能技術構筑智能教育——〈地平線報告（2019高等教育版）〉要點與思考》，《開放教育研究》，2019年第3期，第22-35頁。關于智慧教室的建設，需要關注基于學習者體驗的空間設計，具體地考慮桌椅位置、溫度、光線、操作設備等物理環境，也包括研究開放資源、網絡連接、智能體驗等虛擬空間。這些實踐需求會催生新的跨學科研究，如學習體驗設計、學習工程等。將實踐與理論結合起來，有助于逐步優化智慧教室學習空間的設計。陳新亞、李艷：《〈2020地平線報告：教與學版〉的解讀及思考——疫情之下高等教育面臨的挑戰與變革》，《遠程教育雜志》，2020年第2期，第3-16頁。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

2.智慧教室評價體系的研究

2020年頒布的《深化新時代教育評價改革總體方案》對新時代的教育評價改革進行了全面部署。在智慧教室環境中，如何有效評價教學效果？如何對學習進行過程性評價？如何確定技術的有效作用？這些都是需要進一步關注和細化的問題。應當在遵循教學目標的基本原則下，對技術支持的教學開展評價。例如，精準的學習分析技術可以詳細記錄學習者的學習行為、生理反應等，從而為教師提供即時的反饋，作為評價的參考依據。動態積累的學情信息形成一定規模后，可以開展大數據的科學統計，為一線教師、教育管理部門和教育決策者提供量化的分析結果。然而，分析過程中要特別注重道德倫理，慎重對待數據的透明度、所有權和控制權、可訪問性、有效性和可靠性、機構責任、授權許可、學生參與和責任等問題。

3.智慧教室環境下個性化教學研究

教室是學生學習的主要場所之一，教室的建設質量直接影響學生的學習效果、身心健康。王曉晨、江紹祥、黃榮懷：《面向智慧教室的中小學課堂互動觀察工具研究》，《電化教育研究》，2015年第9期，第51-55頁。智慧教室是信息時代的產物，應當滿足目前學生的學習需求，在促進學生的個性化發展方面起到一定的積極作用，為“培養全面發展的人”提供物質基礎。未來，智慧教室在人才培養方面將提供強大的助力。隨著技術的不斷進步與發展，學習資源的獲取將會越來越便捷，人們可以隨時隨地進行學習，智慧教室正是為應對這種新的學習范式而創建的物理空間。因此，在智慧教室的建設與發展過程中，還必須考慮所有流程的個性化設計，以便為小組的學習活動和個人的任務完成提供更有效的方案。Shimaa O， Mahmoud A E， Salama S E， Yehia H，“A proposed paradigm for smart learning environment based on semantic web”，Computers in Human Behavior，vol.72（2017），pp.796-818.此外，構建智慧教室還要考慮包容性，無論學生擁有怎樣的基礎知識和能力，都有相同的機會參與教學活動。Webster C B，Dunn B C，“Creating a model of sustainability through the design， construction， and operations of a new high school”， Journal of Green Building， vol.6， no.3（2011），pp.1-20. Angelis E D，Ciribini A L C，Tagliabue L C，Paneroni M，“The brescia smart campus demonstrator. Renovation toward a zero energy classroom building”， Procedia Engineering， vol.118（2015），pp.735-743.

4.從智慧教室向智慧學習環境的轉變

2018年，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求構建智慧學習支持環境。在全球新冠肺炎疫情防控的背景下，在線教學和技術應用普遍被人們接受。后疫情時代，高校加快了混合式教學改革的步伐，這意味著高校教育逐步向以學習者為中心轉變。高巍、周嘉騰、經湛等：《后疫情時代的高等教育技術轉向：實踐反思與未來圖景——〈2021地平線報告（教與學版）〉要點分析》，《現代遠程教育》，2021年第3期，第63-72頁。教學模式的轉變會產生更加多元化的教學方式，例如正式學習和非正式學習、在線教學和課堂教學、講授教學和協作教學等。這些教學方式的有效實施將對教學環境不斷提出新的需求，例如從智慧教室的優化，到智能化校園的建設與發展等。適合終身學習、泛在學習的智慧學習環境將成為今后發展的主要趨勢。

〔責任編輯：沈 丹〕F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84