大數(shù)據(jù)時(shí)代智慧課堂的構(gòu)建與應(yīng)用

吳楠楠

摘 要：智慧課堂是當(dāng)前教育信息化、現(xiàn)代化的研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，是智慧教育理念實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。從智慧課堂的概念、特征入手，分析了當(dāng)前智慧課堂研究發(fā)展趨勢，通過與傳統(tǒng)課堂的比較分析，構(gòu)建適合的智慧課堂模式，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通訊等新興技術(shù)的應(yīng)用，致力于打造智能、高效的課堂。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；智慧課堂；教學(xué)模式

中圖分類號：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.23.090

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，伴隨著社會整體信息化程度不斷加深，高等教育領(lǐng)域也逐漸向信息化和智能化的方向發(fā)展?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”與教育的融合滲透不斷深入，信息化教育在內(nèi)涵、深度和質(zhì)量上也不斷發(fā)展，教育教學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)正在發(fā)生變革與轉(zhuǎn)型，涌現(xiàn)出了諸如移動(dòng)學(xué)習(xí)、微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、智慧課堂等教學(xué)新理念和學(xué)習(xí)新范式，這將引領(lǐng)我們開啟第四次教育革命。

2017年2月，教育部辦公廳印發(fā)了《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》，要點(diǎn)指出要充分發(fā)揮教育信息化對教育現(xiàn)代化的支撐和引領(lǐng)作用，10月，黨的十九大報(bào)告明確指出要“加快教育現(xiàn)代化”、“辦好網(wǎng)絡(luò)教育”。黨的發(fā)展規(guī)劃是教育事業(yè)的指揮棒，指引著我國教育的發(fā)展方向。為促進(jìn)全省教育信息化建設(shè)，河南省教育廳于2017年啟動(dòng)實(shí)施了高校智慧校園，評出了：11所高校智慧校園試點(diǎn)、7個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”精準(zhǔn)扶貧試點(diǎn)縣、8個(gè)貧困縣開展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”精準(zhǔn)扶貧試點(diǎn)縣。

1 智慧課堂的起源與發(fā)展

“智慧教育”源于2008年IBM公司提出的“智慧地球（A Smart Planet）”，隨后，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)飛速發(fā)展，促使智慧教育開始進(jìn)入人們的視野。“智慧”側(cè)重于互聯(lián)化、智慧化以及感知化，表達(dá)了人們對于新技術(shù)渴求與愿望。

目前國內(nèi)學(xué)者對智慧課堂進(jìn)行了大量的研究和探索。祝智庭教授提出了翻轉(zhuǎn)課堂的五大亮點(diǎn)，并由此提出了智慧課堂的使用方法與設(shè)計(jì)思路。唐燁偉等深入分析信息技術(shù)與教學(xué)融合，提出了的智慧課堂的構(gòu)建方法，并運(yùn)用案例加以驗(yàn)證和說明。龐敬文等從實(shí)踐出發(fā)，通過教學(xué)微視頻的觀看、課堂設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場觀摩，提出了基于微課的初中數(shù)學(xué)智慧課堂的構(gòu)建與案例研究。孫曙輝從智慧課堂入手，提出了基于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析的智慧課堂模式。龐敬文等根據(jù)智慧課堂支持深度學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，構(gòu)建了信息化的教學(xué)評價(jià)維度，進(jìn)而設(shè)計(jì)了深度學(xué)習(xí)視角下智慧課堂的評價(jià)指標(biāo)。

2 智慧課堂的內(nèi)涵和特征

2.1 智慧課堂的內(nèi)涵

智慧課堂是教育信息化、現(xiàn)代化的必然結(jié)果，它聚焦于教學(xué)、聚焦于課堂、聚焦于師生互動(dòng)。關(guān)于智慧課堂的內(nèi)涵，則是仁者見仁智者見智。當(dāng)前智慧課堂的概念主要從兩個(gè)方面：一是基于教學(xué)，智慧課堂不同于傳統(tǒng)課堂，它最根本任務(wù)是構(gòu)建積極主動(dòng)、高質(zhì)高效、智慧化的課堂。基于信息技術(shù)，致力于實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)的信息化、智能化，從而實(shí)現(xiàn)智慧的課堂教學(xué)環(huán)境。本文將智慧課堂定義為：以建構(gòu)主義理論為依據(jù)，充分利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，從而建立個(gè)性化、智能化、數(shù)字化的“智慧課堂”，促使信息技術(shù)從早期的輔助手段向與學(xué)科教學(xué)的深度融合發(fā)展。這既是開展信息化教學(xué)研究的前提，也是構(gòu)建智慧課堂教學(xué)理論與實(shí)踐體系的邏輯起點(diǎn)。

智慧課堂應(yīng)著重關(guān)注以下幾點(diǎn)：一是充分將新信息技術(shù)、新教學(xué)媒體納入到教育教學(xué)當(dāng)中，這里“新”不僅是一種手段、一種方向、一種理念，更是激發(fā)學(xué)習(xí)者創(chuàng)新型思維能力的方法；二是移動(dòng)化的智能終端，實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間、空間、位置局限的學(xué)習(xí)；三是智慧教育資源重新設(shè)置與建構(gòu)，以目標(biāo)和任務(wù)為導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)式、碎片化學(xué)習(xí)。智慧課堂順應(yīng)了時(shí)代發(fā)展趨勢，是信息技術(shù)與教學(xué)活動(dòng)的深度融合，是教育教學(xué)的新階段、新融合、新形態(tài)，通過智慧的教與學(xué)，促進(jìn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化的智慧發(fā)展。

2.2 智慧課堂的特征

智慧課堂是基于動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析，具有如下特色。

2.2.1 數(shù)據(jù)資源分層共享

目前，越來越多教育機(jī)構(gòu)對外公布及共享其教育資源，逐漸推進(jìn)教育資源的共享共用。為更好的利用資源，應(yīng)以教學(xué)目的和對象為依據(jù)，對教育資源進(jìn)行分類分層，便于教師和學(xué)生根據(jù)不受客觀條件的限制的獲取各類資源。如此一來，不僅可以進(jìn)行媒體資源的融合，更能夠?qū)崿F(xiàn)資源的自適應(yīng)性和個(gè)性化的分配。

2.2.2 動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)智能推送

依據(jù)學(xué)習(xí)需求，主動(dòng)、實(shí)時(shí)、個(gè)性化向師生進(jìn)行教學(xué)及學(xué)習(xí)資源的推送，將教育資源的內(nèi)容與個(gè)人學(xué)習(xí)內(nèi)需緊緊結(jié)合，將學(xué)習(xí)環(huán)境與動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)時(shí)間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，有效實(shí)現(xiàn)分布式資源的共享。通過新興技術(shù)記錄每位學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)歷程，進(jìn)而對教育數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果與評價(jià)，從而對學(xué)習(xí)者進(jìn)行智能化地推送針對性的學(xué)習(xí)資料，滿足學(xué)習(xí)者富有個(gè)性的學(xué)習(xí)需要，提升學(xué)習(xí)者的環(huán)境適應(yīng)性和情境體驗(yàn)。

2.2.3 創(chuàng)設(shè)情境及時(shí)反饋

通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用，采集學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)偏好、認(rèn)知特征和學(xué)習(xí)風(fēng)格等個(gè)體數(shù)據(jù)，據(jù)此分析并挖掘?qū)W習(xí)者可能存在的問題及潛在需求，為全過程學(xué)習(xí)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)提供支持。通過云端平臺進(jìn)行雙向甚至多向溝通，實(shí)時(shí)跟進(jìn)，及時(shí)引導(dǎo)，及時(shí)調(diào)整，激發(fā)熱情，實(shí)現(xiàn)了即時(shí)、動(dòng)態(tài)的分析及評價(jià)信息反饋。

2.2.4 移動(dòng)互聯(lián)協(xié)作互動(dòng)

依據(jù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，終端工具（如智能手機(jī)、IPAD等）輕便小巧、便于攜帶， 教育APP的推廣，更加便于分布式學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)聯(lián)通。智慧終端設(shè)備的普及，動(dòng)態(tài)實(shí)現(xiàn)交流時(shí)間、地點(diǎn)、對象、形式的多樣化，真正實(shí)現(xiàn)一對一、一對多、多對多的協(xié)作式學(xué)習(xí)。

3 智慧課堂研究現(xiàn)狀

目前國內(nèi)學(xué)者對智慧教學(xué)進(jìn)行了深入的研究和探討，但多數(shù)停留在理論研究的層面，對于實(shí)際的應(yīng)用研究仍存在很多的不足。為了更為全面的了解智慧課堂的研究現(xiàn)狀，作者通過資料對比分析最終選擇CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。其中檢索項(xiàng)為“關(guān)鍵詞”、 檢索詞為“智慧課堂”、 時(shí)間限定為2012年至2017年，共檢索出284篇期刊論文。這些期刊類型多樣，其中教育技術(shù)學(xué)專業(yè)核心或者CSSCI期刊的有：中國電化教育6篇、遠(yuǎn)程教育雜志2篇、開放教育研究1篇，占總數(shù)的3%左右，普刊占97%。數(shù)據(jù)表明智慧課堂是當(dāng)前學(xué)者研究的熱點(diǎn)，具有較高的研究價(jià)值。下面將圍繞研究趨勢、文獻(xiàn)被引用次數(shù)等方面進(jìn)行剖析。

3.1 研究趨勢分析

現(xiàn)將搜索結(jié)果繪制如圖1所示。

如圖 1所示，整體來說，智慧課堂的起步晚，發(fā)展相對緩慢，目前尚處于初步發(fā)展階段。自2012年出現(xiàn)之后，便一直穩(wěn)步發(fā)展。相信隨著新信息技術(shù)的發(fā)展及普及，智慧課堂將被越來越多的研究者和教育者關(guān)注和推廣。未來，智慧課堂如同智慧地球、智慧城市、智慧交通等一樣，成為教育領(lǐng)域的引領(lǐng)者。

3.2 文獻(xiàn)被引用的次數(shù)

期刊文章的發(fā)表數(shù)量表明了研究趨勢，而文獻(xiàn)被引用次數(shù)則是對于學(xué)術(shù)文章質(zhì)量的衡量指標(biāo)。故現(xiàn)將被引次數(shù)超過5次的文章統(tǒng)計(jì)如表1。

據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，在檢索到的文獻(xiàn)中，被引頻次大于3次的共28篇，約占總數(shù)的10%。其中，被引次數(shù)的最高的是祝智庭作者的《智慧教育新發(fā)展：從翻轉(zhuǎn)課堂到智慧課堂及智慧學(xué)習(xí)空間》，且該數(shù)字仍在增加。其次是唐燁偉、詹青龍、劉邦奇、龐敬文等的論文。這幾篇文章主要集中于探討智慧課堂環(huán)境和模式的構(gòu)建。如：祝智庭教授分析了翻轉(zhuǎn)課堂應(yīng)用實(shí)踐的五大智慧亮點(diǎn)，指出了翻轉(zhuǎn)課堂的“效果天花板”和“認(rèn)知天花板”。論述了智慧學(xué)習(xí)空間的設(shè)計(jì)思路；唐燁偉等提出了智慧課堂的構(gòu)建的核心是改變教學(xué)模式，闡明了智慧課堂的構(gòu)建和應(yīng)用；詹青龍等闡述創(chuàng)客教育2.0的智慧學(xué)習(xí)活動(dòng)；龐敬文等提出了智慧課堂的設(shè)計(jì)思路和活動(dòng)流程。

4 智慧課堂的模式探究

4.1 模式比較

傳統(tǒng)教學(xué)基本采用“5+4模式”，并將它們形成互動(dòng)聯(lián)系的系統(tǒng)過程，形成了“課前、課中、課后”三階段的教學(xué)循環(huán)。但傳統(tǒng)模式相對簡單，缺乏全面、深入的學(xué)習(xí)，加之大數(shù)據(jù)分析、動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)評價(jià)以及云平臺的運(yùn)用，是傳統(tǒng)模式逐漸向翻轉(zhuǎn)課堂和智慧課堂發(fā)展，智慧課堂是翻轉(zhuǎn)課堂的2.0版，目前形成了“8+8模式”，由“5+4模式”到智慧課堂的 “8+8模式”，實(shí)現(xiàn)了基于“課前、課中、課后”的智慧教學(xué)的持續(xù)改進(jìn)，體現(xiàn)了信息技術(shù)支持下教育教學(xué)的變革趨勢。

4.2 智慧課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

智慧課堂的“8+8模式”在教學(xué)流程的各階段，既要承擔(dān)總體目標(biāo)任務(wù)，又要有各階段的重點(diǎn)和特色，從而構(gòu)成完整的智慧課堂過程和發(fā)展體系，具體分析如下幾點(diǎn)。

4.2.1 課前的預(yù)習(xí)反饋

對于教師而言，應(yīng)提前準(zhǔn)備教學(xué)資料。教學(xué)資料的準(zhǔn)備階段是教學(xué)活動(dòng)的起點(diǎn)，教學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，通常可以選擇自制微課、精選慕課、甄選富媒體資源等。微課是一種新型的教學(xué)資源，是部分教學(xué)片斷，一般是5-10分鐘的知識點(diǎn)，既可以重復(fù)觀看，又適合同行間的觀摩、學(xué)習(xí)和反思。慕課是當(dāng)前新型的在線課程資源，具有大規(guī)模、社會性和開放性，目前較為有影響力慕課平臺的有Coursera、edX、Udacity、學(xué)堂在線、中國大學(xué)MOOC、慕課網(wǎng)等，這些平臺并相繼推出了移動(dòng)版APP，開放了大量的免費(fèi)、優(yōu)質(zhì)課程。為了解學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，利于教師對教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，將檢測習(xí)題放在一堂課的課前，以此增強(qiáng)學(xué)生的個(gè)體知識建構(gòu)。教師整理好預(yù)習(xí)資料后發(fā)布給學(xué)習(xí)者，并時(shí)刻關(guān)注得到的反饋信息，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃。

對于學(xué)生而言，在收到教師推送的預(yù)習(xí)資料后，應(yīng)自主安排學(xué)習(xí)計(jì)劃，并在指定時(shí)間內(nèi)完成學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過程中積極給出反饋意見，也可以指出錯(cuò)誤、推薦資料，也可以形成學(xué)習(xí)小組、討論組等，同學(xué)間相互協(xié)作、相互溝通。

4.2.2 課中的互動(dòng)溝通

隨著信息技術(shù)的普及，教學(xué)活動(dòng)出現(xiàn)了豐富的形式，如文字、圖片、聲音、視頻動(dòng)畫等，教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自由選擇合適的方式，方便活躍課堂氛圍，提升學(xué)習(xí)興趣。在課堂教學(xué)中主要采用問題引導(dǎo)式教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)。針對預(yù)習(xí)提出的問題進(jìn)行討論，關(guān)注討論的過程而非一致的結(jié)論。通過情景構(gòu)建，進(jìn)行代入式教學(xué)、體驗(yàn)式教學(xué)。例如通過預(yù)習(xí)結(jié)果的分析反饋、測試聯(lián)系等構(gòu)建情景，或者進(jìn)行預(yù)習(xí)結(jié)果的戰(zhàn)士，教師通過爭議與疑問，適時(shí)的拋出問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考、討論，從而促使學(xué)生參與到教學(xué)的整個(gè)過程當(dāng)中，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、評價(jià)問題的能力。在課堂的互動(dòng)過程中教師應(yīng)實(shí)時(shí)對學(xué)生的反饋進(jìn)行評價(jià)，以此達(dá)到鞏固內(nèi)化的作用。

4.2.3 課后的輔導(dǎo)鞏固

智慧課堂通過信息技術(shù)平臺根據(jù)每一個(gè)學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課堂學(xué)習(xí)，針對性的推送個(gè)性化的復(fù)習(xí)資料。學(xué)生可以根據(jù)自身進(jìn)度，通過平臺作業(yè)系統(tǒng)提交作業(yè)，客觀題可由系統(tǒng)自動(dòng)批改，而主觀題則有教師解答。同時(shí)在平臺上和同學(xué)間可以發(fā)出疑問，也可以提起討論、交流，進(jìn)行總結(jié)反思，教師可逐一回復(fù)，也可以集中講解。

4.2.4 整體的教學(xué)評價(jià)

智慧課堂的引入為課堂注入了“新鮮血液”，真正體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位和學(xué)生的全面發(fā)展，因此智慧課堂的評價(jià)主要是“以學(xué)評教”，評價(jià)的主體是學(xué)生，分為線上評價(jià)和線下評價(jià)。線上評價(jià)依據(jù)是學(xué)生的學(xué)習(xí)痕跡、行為數(shù)據(jù)，可通過大數(shù)據(jù)分析得到量化結(jié)果，即以數(shù)據(jù)說話。線下評價(jià)主要針對學(xué)生在課堂的反應(yīng)做出的一系列評價(jià)，譬如以在小組討論中的表現(xiàn)、對于問題的理解層次、成果的展示、同學(xué)間的協(xié)作等為依據(jù)。

5 結(jié)語

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、AI等新一代信息技術(shù)的普及和應(yīng)用，推動(dòng)和變革著教育的信息化，當(dāng)前我國的信息化建設(shè)在軟硬件配備、環(huán)境建設(shè)等方面取得顯著進(jìn)步，但在技術(shù)與教學(xué)的深度融合方面存在諸多問題?；谥腔劢虒W(xué)理念的翻轉(zhuǎn)課堂，在流程顛倒、角色互換的基礎(chǔ)上，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和云計(jì)算等對學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤分析，定向推送、定向檢測、定向優(yōu)化，由此推動(dòng)學(xué)習(xí)者知識和技能的獲取能力，提升學(xué)習(xí)效率和信息處理能力。

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