智慧課堂循證教學的實踐研究

吳宇辰 李開榮 倪震祥

[摘? ?要]“互聯網+教育”大背景下，教育大數據使基于證據的教學理念煥發出新的生機與活力。但智慧課堂教學仍存在經驗主義、融合不足、信息利用不充分等問題。為此，研究者提出利用智慧課堂循證教學，將智慧課堂各個教學環節的證據進行記錄、整理、統計、分析、評價，同時可視化呈現，以挖掘和培養學生的潛力、創造力、優勢能力。通過記錄、整理、分析、評價，讓智慧課堂循證教學更富生命力，賦能個性化教育，實現因材施教，并促進“雙減”政策落地見效，促進有效教學的發生。

[關鍵詞]智慧課堂;循證教學;大數據;“雙減”;“互聯網+教育”

一、引言

早在教育部《教育信息化“十三五”規劃》中就已提出：積極組織推進多種形式的信息化教學活動，鼓勵教師利用信息技術創新教學模式，推動形成“課堂用、經常用、普遍用”的信息化教學新常態。《教育信息化2.0行動計劃》中又提出“百區千校萬課引領行動”，要遴選出萬堂優秀課堂教學案例。這就要求教師在信息技術條件下，要促進課堂教學與信息技術的深度融合，實現教學模式的創新。

智慧課堂從教與學的角度，提供了多種教學工具、教學模式，基于先進教學理念和真實教學情境，結合超算能力、大數據挖掘、人工智能等技術，以軟硬件一體的方式實現集中智能平臺、實時互動，實現教學決策數據支持、評價反饋即時呈現、交流互動立體進行、資源推送智能有效，能有效促進教學模式的創新。現階段，智慧課堂在各地各校進行了廣泛的教學實踐。智慧課堂教學也是課堂教學的一部分，而教學質量是學校教育質量的重要保障，面對基礎教育高質量發展的歷史新階段，構建科學有效的教學質量評估是教育改革的關鍵，理所當然地，智慧課堂的教學質量也必然被每一位學生和教師、每所學校及教育行政部門所關注。[1]

二、智慧課堂教學的現狀及困境

1.智慧課堂教學現狀

智慧課堂教學是一個新生事物，有關智慧課堂教學的研究正日益增多。當前，我國教師多根據自己的實踐經驗、其他優秀教師的指導或借鑒教育期刊發表的研究報告及論文開展智慧課堂教學，并取得了一些卓有成效的成果，但也不可避免地存在一些問題。[2]例如，有時因教學過程中使用教學設備多、操作繁瑣而導致教學效果不顯著;教師覺得技術影響了教學，不能將信息技術與學科教學進行深度融合;有時一些真正有效的方法因不為教師所了解而長期未被采用，而一些實際無效的教學因從理論上推斷可能有效而長期被廣泛使用等。

2.智慧課堂教學困境的原因

智慧課堂教學存在的這些現象及困境，是經驗主義在教學實踐活動中的真實反映，學校和教師往往基于傳統經驗開展智慧課堂教學。[3]例如，將智慧課堂教學錯誤理解為使用信息技術設備進行教學的課堂，讓智慧課堂教學等同于簡單的信息技術手段加上常規課堂的課，這種失去了融合和創新的經驗，造成了對智慧課堂教學核心價值的影響。而經驗失效的根本問題在于兩點：一是缺少成功有效的經驗，即缺少符合智慧課堂教學，信息技術服務教學最根本、最科學、最本質的結論。二是缺少已成功使用的方法，即缺少搜索、判斷和應用成功經驗的方法框架，而這些都必須依賴更完善的科學方法、實施標準和過程性研究。[4]

找尋一條正確有效之路，對智慧課堂教學進行精準的問題診斷和方法指導，正是當務之急，而如何判斷一節智慧課堂教學的好壞，讓智慧課堂循證教學由此應需而生。

三、智慧課堂循證教學

循證（Evidence-based）概念起源于醫學，其英文意為“基于證據”。循證的理念最初應用于教育教學領域，其目的是突破經驗主導型教學和主觀性教學的問題，將教師的教學實踐與客觀的教學證據結合起來，以提高教育教學的針對性和有效性，強調教學活動的設計與開展需遵循教育研究規律，要有科學證據支撐，因此被稱為基于證據的教學或循證教學。

隨著教育技術和大數據技術的發展，循證教學的內涵隨之擴展，在原基礎上又增加了教學工具與相應技術、學習者的個體特質、交流互動證據以及學習評估證據等。智慧課堂教學通過創設有利于協作交流和知識建構的信息技術環境和學生學習環境，可以提供實時檢測評價和及時反饋，真正讓學生和教師參與課堂。因此，智慧課堂循證教學使基于證據的教學理念在當前的時代背景下煥發出新的生機與活力，讓循證教學更富生命力。在智慧課堂教學中，學習者知識與能力的有效表征依賴于海量數據，而大數據技術為此提供了有力支撐。

四、智慧課堂循證教學證據

及獲取途徑、處理分析和評價使用

智慧課堂循證教學遵循一般循證教學的六個基本特征，通過四種途徑進行循證教學證據的獲取，并進行證據處理分析與可視化呈現，最終對這些教學證據進行評價使用，如圖1所示。

1.智慧課堂循證教學的基本特征

智慧課堂循證教學利用課堂教學產生的大數據證據幫助教師判斷教學實踐是否真實有效，從而調整教學過程，提高學生的學習結果，為教學決策提供大數據支撐，以實現教學決策數據支持、評價反饋即時呈現、交流互動立體進行、資源推送智能有效。與一般的循證教學一樣具有以下基本特征，即：教學目標具有可發展性，教學內容具有問題導向性，教學過程注重證據的利用，教學結果具有可檢驗性，教學評價具有診斷性和發展性，教學活動具有綜合性。圍繞這六個基本特征，智慧課堂循證教學中教學證據的收集就有了明確的思路和方法。

2.智慧課堂循證教學證據

傳統課堂的學習證據，主要是學生在學習中已經發生的真實材料和學生在課堂教學中的表現，它是判斷學生課堂學習活動發生和證明學生學習效果的基本依據。從外在表現形式來看，學生學習證據的形態主要有學生完成的實物、課堂教學照片、師生討論結果、學生書面報告、口頭報告、學生表演、學生自我評價報告及同伴評價報告等。

智慧課堂教學實際上是一種混合式教學，也就是把傳統課堂的教學方式和網絡化學習融合起來，既發揮教師引導、啟發、實施教學過程的主導作用，又充分體現學生個性化學習過程的主動參與、積極實施與發現自我。在智慧課堂循證教學過程中，學習證據的收集會融入到整個教學過程之中。智慧課堂教學證據可分為兩類，如表1所示。

3.智慧課堂循證教學證據獲取途徑

智慧課堂教學模式走向多元化，教授型、探究型、異地同課等多種教學形式并存，基于人臉識別技術，掌握學生課堂學習狀態，為課堂教學提供直觀技術分析;平板移動終端的使用為課堂教學中師生、生生、人機實時交互提供了技術手段;利用平板移動終端實現教師在課堂上融入學生群體，拉近師生關系，多場景、多種教學模式的全程自動大數據采集，保證了教學證據充足。[5]智慧課堂循證教學證據收集可以有四種途徑，如表2所示。

在智慧課堂循證教學過程中，可通過多種探究活動與工具，促進教學過程證據的利用與生成。工具如在線討論、問卷調查、在線答題、投票、實驗模擬環境、自動繪畫、自由提出論點、可視化圖表、在線筆記等;活動如知識檢測、活動響應、作品記錄、自我評價、同伴評價等。通過這些活動和工具，可進行行為獎罰、課堂評價和動態記錄，詳細記錄學生的學習情況與成長檔案，生成較為完善的智慧課堂循證教學證據。[6]

4.智慧課堂循證教學證據的分析處理與可視化

要想利用課堂教學產生的大數據證據幫助教師判斷教學實踐的真實有效性，就必須對智慧課堂教學產生的證據進行統計和分析。證據分析的核心思路表現為三個特征，即：次序特征、時間特征及交互特征。次序特征是知識點或解題關鍵過程的訪問次序;時間特征是單個步驟的用時、在某個點上的整體用時、間斷時間及用時比例等;交互特征是為了完成某個步驟，使用了哪些工具，活動結果是否正確等。對智慧課堂循證教學課前、課中、課后和測評等環節的證據進行處理分析時，要注意以下幾點。

一是課前證據處理分析。學生課前在網上預習后，教師要通過導學稿讓學生預習生成結果，從而了解學生的知識點掌握情況，結合預習情況進行備課，借助大數據平臺的反饋，形成課前證據，然后根據自己的教學經驗，為學生提供個性化因材施教的方案。

二是課中證據處理分析。智慧課堂循證教學通過采集課堂教學數據，建立教師與學生的多維度數據畫像，如記錄作業報告的全面數據，從時間、投入度、頻次、正確度等多維度分析全班學生的完成情況，使教師能夠通過大數據更全面地掌握學生學習情況。還可以通過攝像頭追蹤學生的面部表情和肢體動作等，分析學生的學習狀態和掌握知識的情況，以及學生的學習興趣、學習意志、學習態度等。利用物聯網配備智能傳感器接入系統，如通過智能手環獲得學生的脈搏數據，用智能椅墊獲得學生的坐姿數據等，使教師對教學計劃、教學節奏進行相應調整，對于學生知識未掌握的地方，教師再次就學生疑問點進行講解，最終生成學生學習狀態數據。再如，在傳統教學中，教研大多以學生成績為依據調整教學方法或學生的學習方法;而現在，通過大數據，教師可以預測學生的個性化學習、學習有效性以及學習態度和能力，基于數據分析的可能性，為如何提高學生學習效果做出預判和針對性改進。此外，還可通過課堂反饋分層布置作業，依據大數據收集學生答題結果，智能判斷并生成分層鞏固練習題庫，讓學生有針對性地學習，學生答題后，系統可為學生自動推送知識導圖，便于學生隨時復習，高效掌握知識要點等。所有這些，都可通過智慧課堂循證教學，形成課中證據，切實提高課堂教學質量和效率。[7]

三是課后證據處理分析。課后可根據課前預習和課堂教學大數據建立符合學生學習水平的訓練題庫，以滿足學生自主學習的需求，并對教學周期內的學情記錄進行分析，提供多維度的統計圖表，形象地呈現整個班級的學習進展以及每個學生的學習和作業情況等，并智能生成需要重點關注的典型學生，形成課后證據，幫助教師快速作出教學管理決策。

四是測評證據處理分析。在智慧課堂循證教學中，所有的測評不只有結果數據，還應建立過程性評價數據，通過測評，利用圖像、語音、手寫識別等功能對問題進行分析，通過對數據的深度學習、自適應處理和計算挖掘等，形成針對每位學生的有效診斷和預警，再結合基于作業、考試評價的數據分析，形成測評證據，從而有效改進教學。[8]

五是教學證據的可視化。通過信息技術，可將教學證據進行可視化，生成相應圖文報告。一方面，可借此分析學生的學習全過程和學習結果，幫助教師理清教學和學習問題，讓可視化教學證據分析結果成為針對學生學情制定個性化學習方案的依據，使教師可依此做出準確的教學決策;另一方面，通過數據分析學生特征、學習需求、學習行為、學習路徑、學習結果等來判斷學生當前的狀態，預測學生將來的學習結果，生成符合學生個性化學習的教學方案，為學生提供自主學習的服務支持。

5.智慧課堂循證教學證據的評價使用

證據導向的智慧課堂教學重視教與學的全過程，需要采集教學過程所有數據以反映學習過程和驗證有效學習的發生。通過對課堂各個環節的證據進行記錄，并使用機器學習、知識圖譜、知識推理、自然語言搜索等人工智能技術對采集到的大量過程性數據進行整理、處理、分析、評價，就能為學生輸出個性化的成長報告及評價檔案，構建學習者模型，挖掘和培養學生的潛力、創造力、優勢能力，讓智慧課堂循證教學更富生命力，賦能個性化教育，讓學校、教師、家長能夠從不同需求、不同維度了解孩子、關注孩子，實現因材施教，服務“雙減”政策落地見效，促進有效教學的發生。[9]

五、智慧課堂循證教學實踐發展建議

1.建立智慧課堂循證教學自覺

智慧課堂循證教學強調科學思維、理性思維，在教學實踐中具有十分強烈的現實需求。我國的智慧課堂循證教學實踐仍處于起步階段，需不加強重視程度。要基于問題的批判精神，讓證偽成為智慧課堂循證教學經驗和教學方法增長的動力;更要基于證據的實證精神，讓經過規范性科學驗證的智慧課堂教學成為成功有效的經驗而能被其他教師學習和應用;還要基于協作精神，讓智慧課堂循證教學的大數據形成證據庫，全體參與者協作，通過網絡共同建立和豐富智慧課堂循證教學的證據庫，形成知識共享的證據庫共同體。

2.強化智慧課堂循證教學研究

智慧課堂循證教學研究的開展依賴于理論、人才和數據的積累，但目前三者均存在不同程度的局限性。智慧課堂循證教學的研究仍顯薄弱，特別是證據的采集、分析、共享等多個方面都存在不足，數據偏靜態、量少、維度不多、挖掘不深等，對證據的利用不充分，一些前瞻性的教育測量手段如腦電波、皮膚電等極少使用等，這些都還需要下功夫進行研究與改造。

3.深化智慧課堂循證教學實踐

我國已有一批教師開展了智慧課堂循證教學實踐，并取得了一些可喜成果，但整體上仍有明顯的問題，主要是證據來源多樣，但缺乏標準化定義，不利于證據間的比較與整合，更不利于建立循證證據庫;此外，收集數據不足，導致“制證不足”。為此，應在制證的數量、完備性以及科學性方面予以加強，在信息技術支持下，不斷充實實踐數據，運用證據提升學習結果，由此促進學生學習能力和學習成效的提升。

綜上，智慧課堂循證教學推進了信息技術與學科教學的深度融合，有助于學生個性化學習和探究性學習，提升學生創新精神與終身學習能力，也有利于創新型特色人才的培養。智慧課堂循證教學順應時代發展的需要，關注教學過程，注重收集證據和應用證據，有利于教師改變傳統教學手段，服務每一個學生的個性成長和自我發展，服務“雙減”政策落地見效，促進有效教學的發生，對“互聯網+教育”大背景下的教學創新與變革具有重要的現實意義。[10]

參考文獻

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[9]唐翠翠.交互閱讀模式提高英語閱讀實效的實證研究[D].漳州：閩南師范大學，2015.

[10]教育部.教育部關于印發《教育信息化“十三五”規劃》的通知[EB/OL].（2016-06-07）[2022-03-05].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201606/t20160622_269367.html.

作者簡介：吳宇辰，揚州大學新聞與傳媒學院，E-mail：1538664586@qq.com（江蘇揚州，225009）

李開榮，揚州大學信息工程學院（人工智能學院）教授，軟件與信息管理系主任，E-mail：krli@yzu.edu.cn（江蘇揚州，225009）

倪震祥，江蘇省揚州中學高級教師，信息裝備中心主任，E-mail：61033373@qq.com（江蘇揚州，225127）