基于智慧教室的教學應用場景及其分析

摘 "要 "智慧教室是教育教學與技術融合的重要物理形態之一，基于智慧教室的教學應用場景逐漸多樣化。列舉并分析智慧教室支持下的四種典型教學應用場景，系統闡述智慧教室環境下教與學資源的生成路徑與教學流程，以期為國內智慧教學發展提供借鑒和參考。

關鍵詞 "智慧教室；數據驅動的精準教與學；PBL協作學習；AI“雙師”課堂；深度互動教學；微課

中圖分類號：G434 " "文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2022）11-0007-03

0 "引言

近年來，推進教育改革和教育信息化的政策文件相繼出臺，對信息時代的教育提出新要求，要求促進信息技術與教育的深度融合，其關鍵點是要重視智慧教學環境和數字教育資源體系的構建。在此背景下，國內中小學及高校紛紛建設智慧教室，力求學校教育跟上信息時代發展的步伐，與時俱進。

在政策和技術支持下，智能形態的學習和教學模式層出不窮，在智慧教室中進行的教學應用也越來越多樣化，如數據驅動的精準教與學、PBL協作學習、深度互動教學、AI“雙師”課堂等。本文系統列舉四個典型的基于智慧教室的教學應用場景，并分析其教與學資源生成的路徑和教學運行機制，以期為國內智慧教學發展提供借鑒和參考。

1 "智慧教室的內涵

從物理層面看，智慧教室是包含多種現代媒體技術以供教學使用的信息空間和物理空間[1]。

智慧教室空間布局非常靈活，可隨意調整課桌椅，按需形成空間區隔；多種設備終端互聯；多臺電子屏幕能夠支持全方位多模態的學習；為教室內師生提供方便快捷的網絡信息檢索、分析、呈現服務；將物理空間、社區空間、資源空間有機融合，能夠增強課堂交互和智慧性，改善課堂學習環境。

目前，國內關于智慧教室建設的頂層指導性文件當屬廣東省教育廳2018年印發的《廣東省中小學智慧教室建設指南（試行）》[2]，其關于智慧教室建設的指標內容如表1所示[3]。從教育層面來看，智慧教室能夠實現師生深度互動，便捷獲取學習資源，優化教學內容的呈現；有利于實現課堂教學結構的轉變、創設實踐智慧教育的技術融合的學習環境。在智慧教室中，學生不僅可以從環境中汲取資源和服務，更可以與環境進行良好互動。建構智慧時代的新教育，本質上就是要進行包括方法、策略、模式等教育教學的創新，而在智慧教室環境下，更有利于教師構建多樣化的教與學形式。

2 "基于智慧教室的經典教學應用場景闡述

2.1 "數據驅動的精準教與學

在學校教育中會產生大量且復雜的學習內容數據、學習行為記錄數據、測試評價數據、教學管理數據、學習者個性化數據等。基于智慧教室強大的技術支持，可以實現數據驅動的精準教與學，通過智慧教室中的智能教學平臺，收集、處理和分析師生過程性和個性化的數據，更好地幫助教師及時發現教學中的不足，根據數據反饋，針對性地對學習與教學進行干預和提升，如在課堂中改變教學策略，組織不同的學習方式，課后對個別學生進行輔導。數據支持使教學評價的途徑變得多樣化，考試測驗成績等終結性評價不再是唯一標準。在智慧教室中，通過分析課堂教學數據的反饋，教師能夠快速了解學情，實現精準教學，可以對不同情況采取最有效的技術手段支撐，采用更有效快捷的方法研判學生的學習情況，真正做到智慧性地因材施教。

2.2 "PBL協作學習

在智慧教室中進行的協作學習因技術支持而變得不同，教師端和學生端設備能夠通過信息感知將師生輸入或輸出的數據進行加工處理，使協作學習智能化、高互動。尤其在空間布局方面，常見的智慧教室的座椅布局有圓桌式和秧苗式[4]：在圓桌教室中，學生按小組圍桌而坐，縮短生生之間的距離，教師靈活巡視，能更方便地指導每組的學習情況，非常適合小組協作學習，可有效提升課堂活動參與度；秧苗式布局類似于常規教室座椅的布局，一橫一豎整齊排列，適合單純的知識講授教學。兩種布局的桌椅都可以靈活拆分與拼接，且智慧教室存在多個電子屏幕，教學內容可以全方位多角度展現，更加清晰。如在圓桌式的智慧教室教學中，教師布置一個項目任務，學生立即可以以圓桌為小組進行協作學習，生生之間拉近距離，每個小組都能夠通過距離自己最近的電子屏幕清晰地看到項目任務要求，并通過學生平板自主搜索項目資料并討論。物理、科學等需要做實驗的學科，在小組實驗遇到問題或結束討論需要展現成果時，利用智慧教室的無線投影功能可將小桌上的操作過程投放在大屏幕上，使每位學生都能夠清晰看到。

總之，在智慧教室中，基于項目的協作學習能夠更加順利、高效、智能地進行。

2.3 "深度互動教學

良好的課堂互動是實施有效教學的基礎，對教學質量的影響非常大，良好的課堂交互可以有效提升學生學習動機，使學生保持專注力，保持課堂參與度，進而激發對學習的深度思考。傳統教學中缺乏豐富的技術支持，教師遵循固定的教學流程用大量時間講解知識，進行板書，互動時間非常少，更多是流于表面，使課堂低效枯燥。在智慧教室中，利用教學應答系統，通過系統即時的學情反饋，教師可靈活調整下一步教學環節，使師生互動有更強的動態性，產生更多樣化的教學循環[5]；還可利用系統中的搶答、小競賽等游戲功能，增進互動的趣味性。

王曉晨等[6]選取一線城市的部分中小學智慧教室，使用中小學課堂互動觀察工具（CIOSM）進行了54節小學英語常態課的課堂互動觀察，研究結果表明，每節課的互動時長都占當堂課總時長的60%以上。技術的賦能大大減少了教師的勞動時間，學生有更充足的時間表達自己的觀點。在智慧教室環境下，能夠進行更充分的課堂互動，學生課堂參與度得到顯著提升，大部分學生能夠較好地跟隨教師設定的教學流程，在師生互動和小組協作中積極交流，認知交互和情感交互都能得到較好的支持。這種轉變將大大改善傳統教室的教學交互不足、深度不夠的情況。

智慧教室中的課堂互動，除了人際互動以外，也存在人機互動，即師生與教學媒體設備的操作互動：學生可在平板上自行搜索學習資源，觀看微課，做課堂筆記和測試題；教師在系統上發布任務和學習資源，使用系統功能輔助教學，并進行課堂實錄，無形中提升信息化教學能力，使用各類教學設備更加得心應手，也能夠使學生學會利用數字化學習資源，提高學生的數字化自主學習能力。

2.4 "AI“雙師”課堂

“雙師”課堂是國家教育扶貧政策中促進優質教育資源均衡化發展的有效實踐行動，早期的“雙師”課堂的實施方式主要是將優秀教師錄制的教學資源光盤配送到教育資源匱乏的欠發達地區，替代性地完成一些特定的教學任務，但只能夠滿足最基礎的掌握知識與技能的教學目標。在技術賦能的時代，“雙師”課堂發展為線上線下融合的“雙師”課堂：在線上，通過優秀教師遠程直播或優秀教學視頻的錄像進行授課，在線下設置輔助教師在教室中解答學生疑問、處理突發情況、把控課堂節奏等，或是由本地教師學習觀看優質授課視頻，將內容吸收內化，加工處理成適合本班學情的教學資源，再傳授給學生。線上線下融合的“雙師”教學可以實現知識、技能、情感態度價值觀的教學目標，但需要以智慧教室為實施載體。

在AI賦能的時代，出現AI“雙師”課堂[7]，教育人工智能設備作為AI代理、AI助手、AI教師等多種角色與真人教師在智慧教室中共同承擔教學任務，以提升學生信息素養、自主學習能力、合作交流能力和高階思維等綜合素養為主要目標。AI+智慧教室，為課堂提供更加超前的技術化環境，多模態的信息輸入方式為課堂提供充足的教學資源。

如科大訊飛的智慧課堂，AI以不同的角色和功能出現在同一課堂的學生端與教師端，作用于教學、學習、評價、測試、管理五個方面，涵蓋課前、課中、課后三個階段。在教師層面，AI充當一個全能的助教，在課前提供海量的備課資源，通過課前預習數據預判學情，以幫助教師制定更合適的教學策略，在教學實施過程中實時監測，記錄學生的學習過程數據，能夠有效地幫助教師分析學生的思維走向，實現精準的教與學。在學生層面，AI能夠作為一個學習伙伴，通過分析預習、學習、復習情況，提供針對性的練習題與指導。在教學管理方面，AI將收集的教與學的過程數據形成可視化分析報告，幫助優化管理策略；并且還能夠搭建家校互通平臺，家長端也能夠接收到數據報告，讓家長更了解孩子的學習情況。

3 "智慧教室的教學資源及運行機制分析

3.1 "資源支持

在智慧教室中，設備提供給學生的學習資源是支持學習目標及任務達成的多維資源，以數字化形式存在，主要分為學習支持資源和教學支持資源兩大類型[8]。教育教學資源主要包括電子教材、微課資源、學科題庫、再生資源和資源制作工具。教師可在智慧教室中利用智能錄播系統，將知識點錄制成微課，微課是智慧教室中能夠提供的最重要的教與學的資源之一，既是學習工具，也是教學工具和資源開發工具。智慧教室的設備支持上課過程實時錄制，簡單剪輯后便可作為微課資源發送給學生進行復習。

智慧教室學習資源的形成路徑是基于微云服務器實現的，微云服務器是智慧課堂信息化平臺的三大核心組件（云—臺—端）之一，可以在教室內構建無線局域網、跨平臺多屏互動、上傳和本地化存儲、動態數據統計與分析等一系列功能。微云服務器構建的課堂信息化環境支持多種移動設備組建局域網，在無互聯網的狀態下，教室里的師生也可實現點對點的通信交互，支持教師的手持設備屏幕投送到大屏幕或學生設備，可將課堂教學全過程錄制下來，形成新的教學資源并上傳至云平臺。微云服務器的構成與功能如表2所示。

3.2 "教學運行機制

智慧教室環境下的教學十分依賴技術與設備。以AI“雙師”課堂為例，在備課階段，教師進行教學設計，向學生發放預習任務，學生進行自主學習，AI對學生的學習形成數據反饋，幫助教師制定教學策略，并向學生推送個性化學習資源；課中，知識性內容由AI進行講授和個性化輔導，并監測學生的學習情況，教師把控教學實施和教學節奏，著重學生的素養提升，學生通過自主學習和AI的個性化輔導，提高解決問題的能力；課后，學生進行知識的內化并提交作業，AI進行作業批改和智能評測，生成智能診斷報告并提供給教師，教師進行評價，制作成學習檔案，可一鍵發送給家長端，最后整合AI的數據集成與教師的評價，可進行下一輪的學情評估。在整個AI“雙師”課堂實施過程中，AI與真實的師生進行有機協同，環環相扣，形成良好的智慧課堂生態體系。

4 "結束語

在智慧教室產生和發展過程中，一部分教師利用智慧教室構建越來越多的教學應用場景，但從整體上看，目前我國大中小學對智慧教室的利用并不充分，大部分學校只是響應國家的號召，實現了智慧教室從無到有。筆者相信，隨著技術的迅速發展和一線教育工作者的努力，基于智慧教室的教學應用將實現多模態發展。

參考文獻

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[4] 劉清堂，盧國慶，吳林靜，等.智慧教室中座位偏好

與學習動機的相關性研究：以“圓桌式”、“秧苗式”

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