信息技術(shù)環(huán)境下智慧課堂的構(gòu)建研究

張艷明 桂忠艷 李巍巍

摘? ?要隨著云計算、大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，信息技術(shù)與教育教學(xué)不斷融合，由此誕生了智慧課堂。智慧課堂改變了傳統(tǒng)教學(xué)模式，堅持“以學(xué)生為中心”，在學(xué)情分析、師生互動和個性化輔導(dǎo)等方面進(jìn)行了改革，形成了科學(xué)的可行性評價體系。本文在分析智慧課堂特征的基礎(chǔ)上，介紹了智慧課堂環(huán)境的構(gòu)建和教學(xué)新形態(tài)，研究了智慧課堂在課前階段、課中階段和課后階段的教學(xué)流程設(shè)計方案，以期對智慧課堂的實踐應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞 智慧課堂? 信息技術(shù)? 教學(xué)流程? 云計算

現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展給傳統(tǒng)教學(xué)帶來了重大變革，信息技術(shù)與教育的深度融合已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的研究熱點?！秶抑虚L期教育改革與發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中重點強調(diào)了現(xiàn)代信息技術(shù)對教育發(fā)展的革命性影響[1]，彰顯了教育信息化在教育發(fā)展過程中的重要地位。隨著云計算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的迅速發(fā)展，信息技術(shù)與教育教學(xué)不斷融合，智慧課堂應(yīng)運而生，為學(xué)校教育教學(xué)的改革提供了新的思路。

近年來，國內(nèi)外有許多學(xué)者著眼于現(xiàn)代信息技術(shù)下的智慧課堂，對智慧化教學(xué)、智慧教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建、學(xué)生個性化學(xué)習(xí)、數(shù)字化學(xué)習(xí)、課堂互動教學(xué)系統(tǒng)等進(jìn)行了深入的研究和探討[2-4]，但多數(shù)停留在理論層面，對智慧課堂的實際應(yīng)用研究較少。本文在分析智慧課堂特征的基礎(chǔ)上，對智慧課堂環(huán)境的構(gòu)建、智慧課堂教學(xué)流程的設(shè)計進(jìn)行了研究，以期對智慧課堂的應(yīng)用提供參考。

一、智慧課堂的特征

智慧課堂由智慧教育發(fā)展而來，即將現(xiàn)代信息技術(shù)融合于課堂教學(xué)，構(gòu)建智能化、個性化和數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境，促進(jìn)智慧的傳播與發(fā)展，推動課堂改革與創(chuàng)新。相較于傳統(tǒng)課堂，智慧課堂具有多樣化的教學(xué)資源、立體化的交流互動和數(shù)據(jù)化的評價決策三個特征。

1.多樣化的教學(xué)資源

智慧課堂中的教學(xué)資源不再局限于傳統(tǒng)的板書和PPT，而是具有多樣化的富媒體資源，如微課、慕課、網(wǎng)頁、圖像、視頻、語音等，并且能夠根據(jù)學(xué)生的個性化差異推送不同的學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率。

2.立體化的交流互動

智慧課堂中師生之間、生生之間的互動更加靈活，除了傳統(tǒng)課堂提問以外，還可以通過智能手機、ipad、電腦等智能終端登錄云平臺，隨時隨地與教師和學(xué)生進(jìn)行互動交流。

3.數(shù)據(jù)化的評價決策

在傳統(tǒng)課堂模式下，教師的教學(xué)決策和對學(xué)生的評價主要依賴于教師的教學(xué)經(jīng)驗，而大數(shù)據(jù)和云計算背景下的智慧課堂可以動態(tài)收集學(xué)生全過程的學(xué)習(xí)狀態(tài)，包括課前預(yù)習(xí)、課中討論、課后作業(yè)等數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，為教師的教學(xué)決策和對學(xué)生的評價提供可靠的依據(jù)。

二、智慧課堂下的“教”與“學(xué)”

1.智慧課堂環(huán)境的構(gòu)建

智慧課堂的實現(xiàn)依賴于學(xué)校信息化教學(xué)平臺的構(gòu)建，信息化教學(xué)平臺基于互聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，打破了傳統(tǒng)的“學(xué)?！淌摇處煛獙W(xué)生”的教學(xué)常態(tài)，為教師和學(xué)生提供一種智能化、個性化、多樣化的教學(xué)環(huán)境。信息化教學(xué)平臺一般由以下四個層次構(gòu)成：云終端接入層（PC機、智能手機、ipad）、虛擬實驗平臺層（統(tǒng)一身份認(rèn)證、訪問控制、數(shù)據(jù)分析）、資源虛擬化平臺層（虛擬計算資源、虛擬存儲資源、虛擬網(wǎng)絡(luò)資源）和云基礎(chǔ)設(shè)施硬件層（服務(wù)器集群、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、存儲設(shè)備）[5-6]。信息化教學(xué)平臺的硬件拓?fù)湟妶D1。

信息化教學(xué)平臺以私有云模式為基礎(chǔ)，在云基礎(chǔ)設(shè)施硬件層通過光纖連接服務(wù)器集群和各類存儲資源;在資源虛擬化平臺層通過虛擬化技術(shù)將硬件資源如計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源等映射為邏輯資源，通過CloudStack云計算管理軟件實現(xiàn)各類資源的統(tǒng)一管理和分配;在虛擬實驗平臺層用戶通過統(tǒng)一身份認(rèn)證后，可以申請?zhí)摂M化后的計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲資源，在虛擬機上實現(xiàn)實驗環(huán)境的部署和教學(xué)資源的共享;在云終端接入層，教師和學(xué)生通過智能終端登錄信息化教學(xué)平臺，獲取云平臺上的計算服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和存儲服務(wù)。信息化教學(xué)平臺的建設(shè)遵循“以學(xué)生為中心”的原則，充分體現(xiàn)了教育的自由、平等和開放原則，并且平臺建設(shè)是動態(tài)的，將隨著信息技術(shù)的發(fā)展不斷完善。

2.智慧課堂教學(xué)新形態(tài)

在信息化教學(xué)平臺的支持下，智慧課堂教學(xué)形態(tài)從傳統(tǒng)的“以教師為中心”發(fā)展為“以學(xué)生為中心”，翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課和創(chuàng)客教育的發(fā)展為智慧課堂的發(fā)展提供了新的動力。

（1）微課

微課是利用多媒體技術(shù)就某一個知識點制作的短小精煉的在線教學(xué)視頻，具有制作簡單、內(nèi)容精簡準(zhǔn)、吸引學(xué)生注意力等優(yōu)點。近年來微課廣受教育者的喜愛，它滿足了移動學(xué)習(xí)時代知識的傳播和學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的要求。

（2）慕課

慕課是大規(guī)模在線開放課程。教師首先在慕課網(wǎng)上開設(shè)課程，通過制作資源、課程測試、布置作業(yè)等方式組織教學(xué)，最后組織考試，評定成績。學(xué)生注冊自己感興趣的課程，通過觀看慕課視頻、完成作業(yè)、參加測試等方式進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在學(xué)校教育背景下，在慕課的基礎(chǔ)上又產(chǎn)生了小規(guī)模限制性在線課程SPOC（Small Private Online Course），在知識碎片化和時間碎片化的環(huán)境下，慕課有效地實現(xiàn)了資源共享，提高了資源利用率。2012年以來，慕課在學(xué)生人數(shù)、課程數(shù)量、參與學(xué)校數(shù)量上一直呈現(xiàn)穩(wěn)定增長的態(tài)勢。據(jù)ClassCentral統(tǒng)計，截止2017年，慕課的學(xué)生總數(shù)達(dá)到了7800余萬人，慕課平臺已經(jīng)成為學(xué)習(xí)者提升專業(yè)能力和拓展職業(yè)生涯的重要切入點，在教學(xué)中發(fā)揮的作用不斷增強。

（3）翻轉(zhuǎn)課堂

翻轉(zhuǎn)課堂改變了傳統(tǒng)的“教→學(xué)”模式，而采用“學(xué)→教”模式。在課前，教師負(fù)責(zé)制作和上傳微課等教學(xué)資源，學(xué)生在課前完成課程學(xué)習(xí)，并積極進(jìn)行互動交流。在課上，教師創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境并提出問題，引導(dǎo)學(xué)生獨立探索，通過師生、生生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)尋找問題答案。教學(xué)過程的中心是學(xué)生，學(xué)生可以隨時隨地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)或協(xié)作學(xué)習(xí)。

（4）創(chuàng)客教育

創(chuàng)客是指不以盈利為目的、努力把自己的創(chuàng)意變?yōu)楝F(xiàn)實的人。創(chuàng)客是“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的產(chǎn)物，鼓勵動手實踐和分享交流。基于創(chuàng)客的教學(xué)一般采取線上和線下相結(jié)合的教學(xué)模式，一方面，在線上通過信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的微視頻、微課和慕課等教學(xué)資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí);另一方面，在線下通過教師的引導(dǎo)開展創(chuàng)意設(shè)計和創(chuàng)作。創(chuàng)客教育不僅注重知識的探究性和綜合性，而且注重能力的應(yīng)用性和多元性。創(chuàng)客教育以探究創(chuàng)新為主導(dǎo)，以學(xué)生完成創(chuàng)新型應(yīng)用型任務(wù)為主線，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力和創(chuàng)新能力。

微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂和創(chuàng)客教育的發(fā)展都是依托于云計算、互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，并且會隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展發(fā)揮越來越重要的作用。在學(xué)校教育背景下，微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂和創(chuàng)客教育的內(nèi)在聯(lián)系見圖2。

3.智慧課堂教學(xué)流程設(shè)計

在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式下，教師的教學(xué)流程為備課、講課、布置作業(yè)、批改作業(yè)，學(xué)生的學(xué)習(xí)流程為預(yù)習(xí)、聽課、完成作業(yè)，教師和學(xué)生的互動交流僅限于課堂提問，這在一定程度上影響了教學(xué)效果。而智慧課堂基于學(xué)校的信息化教學(xué)平臺，以云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)為依托，通過微課、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂和創(chuàng)客教育等新型教學(xué)模式，堅持以“學(xué)生為中心”的宗旨，教學(xué)流程發(fā)生了巨大的變化，有效實現(xiàn)“教”與“學(xué)”的深度融合。智慧課堂教學(xué)流程主要分為以下幾個環(huán)節(jié)：學(xué)情分析、微課預(yù)習(xí)、測評反饋、教學(xué)設(shè)計、提出問題、創(chuàng)建環(huán)境、獨立探索、協(xié)作學(xué)習(xí)、匯報討論、課后作業(yè)、微課輔導(dǎo)、反饋評價（見圖3）。

（1）課前階段

課前階段以學(xué)情分析為核心。收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、作業(yè)的完成情況等，然后平臺對學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，精確掌握學(xué)生學(xué)習(xí)薄弱環(huán)節(jié)，教師根據(jù)學(xué)生薄弱環(huán)節(jié)合理推送微課預(yù)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生在平臺上通過測試題等進(jìn)行預(yù)習(xí)反饋，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況合理設(shè)置教學(xué)方案，實現(xiàn)以學(xué)定教。

（2）課中階段

課中階段以師生互動、生生互動為核心。教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況提出問題，創(chuàng)建多種情景導(dǎo)入新課，引導(dǎo)學(xué)生共同探究和學(xué)習(xí)，學(xué)生重點聽取感覺疑惑的知識，提高學(xué)習(xí)效率。課程學(xué)習(xí)后，全班學(xué)生通過集體討論、分組討論或個人匯報的方式進(jìn)行反饋，教師針對課堂探究情況和學(xué)生反饋情況進(jìn)行課堂總結(jié)，鞏固重難點，拓展知識。

（3）課后階段

課后階段以個性化輔導(dǎo)為核心。教師可以通過大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，智能為不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生推送不同難度的作業(yè)和微課輔導(dǎo)視頻，以適合每個同學(xué)的需求。教師可以通過平臺及時批改作業(yè)，學(xué)生也可在平臺上進(jìn)行溝通交流，教師根據(jù)學(xué)生反饋結(jié)果設(shè)置下一次的課程方案。

現(xiàn)代信息技術(shù)下智慧課堂的產(chǎn)生改變了傳統(tǒng)“教”與“學(xué)”的形態(tài)，給教育教學(xué)改革提供了新的思路。本文分析了智慧課堂的特征，在信息化教學(xué)平臺環(huán)境和智慧課堂教學(xué)新形態(tài)的基礎(chǔ)上，提出了智慧課堂在課前、課中和課后階段的教學(xué)流程設(shè)計方案，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。目前智慧課堂的研究處于起步階段，還有許多待解決的問題，比如如何對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和情感等做出客觀測評，這些問題都需要在實踐過程中不斷探索和解決。

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[作者：張艷明（1983-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，助理研究員，碩士;桂忠艷（1987-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，工程師，碩士;李巍?。?982-），女，黑龍江哈爾濱人，黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，副教授，碩士。]

【責(zé)任編輯? 郭振玲】