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智慧课堂:“互联网+”时代的课堂变革

(2018-01-16 17:26:16)
分类: 教学

互联网+”时代,大数据、云计算和移动互联网等新一代信息技术对社会各个领域产生深刻影响,教育也不例外。在学校信息化教学实践中,从早期的辅助教学手段到与学科教学的深度融合,信息技术促使传统课堂向数字化、智能化、泛在化方向发展,许多学校开展“电子书包”“智慧教室”“一对一数字化学习”“智能学习终端”等教学实验,对智慧课堂教学进行了有益的探索。智慧课堂的核心在于用“互联网+”的思维方式和最新的信息技术手段来变革和改进课堂教学,打造智能高效、富有智慧的课堂教学环境,通过智慧的教与学,促进学生个性化成长和智慧发展,解决传统课堂教学中长期存在和难以解决的问题,具有重要的现实意义。

    智慧课堂的提出和发展实际上是学校教育信息化聚焦于教学、课堂、师生活动的必然趋势。关于智慧课堂的含义,从不同的视角来看有不同的理解。“智慧”通常包含心理学意义上的“聪敏、有见解、有谋略”和技术上的“智能化”两个不同层面上的含义 。因此,对智慧课堂的概念有两种视角的理解:一种是从教育视角提出的,新的课程理念认为,课堂教学不是简单的知识传授或学习的过程,而是师生情感与智慧综合生成的过程,智慧课堂的根本任务是“开发学生的智慧”,这里“智慧课堂”的概念是相对于“知识课堂”而言的;另一种是从信息化视角提出的,指利用先进的信息技术手段实现课堂教学的信息化、智能化,构建富有智慧的教学环境,这里是相对于使用传统教学手段的“传统课堂”。事实上,上述两种视角的认识是紧密关联的,利用信息技术创设富有智慧的课堂教学环境,其根本目的也是促进“知识课堂”向“智慧课堂”转变,实现学生的智慧发展。本文所使用的概念是侧重于后一种视角而提出的。从信息化视角建立“智慧课堂”的概念,是开展信息化教学研究的前提,也是构建智慧课堂理论与实践体系的逻辑起点。

  从信息化的视角来看,“智慧课堂”的概念是“信息化课堂”发展的结果。2008年,IBM最早提出“智慧地球”概念,随后国内外出现智慧城市、智慧教育、智慧课堂、智慧学习等概念。实际上,IBM使用与广泛推广“智慧地球”,并将其应用于教育领域,从而率先提出智慧教育的概念及内涵。基于这一理解,现在人们广泛应用的“智慧课堂”实质上就是智能化课堂,是从信息化的视角来界定的,即使用先进的信息技术实现教育手段的智能化,使课堂教学环境更加富有智慧,进而实现教育教学的智慧化。

  最近,我们对国内的学校或教育信息化企业发布的“智慧课堂”相关应用或产品研发项目,以及学者使用的智慧课堂概念进行了系统的梳理分析,总体上大约有40多种,但大都是相同或相近的。目前,基于信息化视角对智慧课堂概念的理解或定义区分度比较大的,主要有以下几类:一是基于物联网技术应用的。有的学者定义“智慧课堂”是集物联网和智能终端等新技术于一体的智能课堂。智慧课堂互动教学是一种由“互动教学系统”整合了电脑终端、互动电子白板、实物展台、即时反馈系统、智能终端等软件、硬件的智能化教学方式 。这一定义强调基于物联网的“智能化”感知特点。二是基于电子书包应用的。有的研究者提出建立基于电子书包的“智慧课堂”系统,具有课前多媒体电子教材预习、课中互动教学、课后微课程作业辅导的功能,解决了Pad不受控、WiFi掉线、与电子白板难以无缝对接等关键问题,为教师和学生提供了一种高效的“教”与“学”模式 。这一定义强调基于电子书包的“移动化”智能终端特点。三是基于云计算和网络技术应用的。有学者认为,“智慧课堂”重点是课堂中的应用,是通过云计算、网络技术、应答系统等技术手段来支持个性化学习的有效开展,具体依托课前备课系统、多媒体教学系统、问卷和答题系统等信息化技术手段为个性化学习的开展提供支持 。这一定义强调课堂中的“个性化”学习应用的特点。四是基于技术支持的课堂目标分析的。有的学者专门研究认为,“智慧课堂”的构建应以主动、轻松愉快、高质高效和提升智慧为根本目标,智慧的培养应贯穿于整个智慧课堂中。因此将智慧课堂定义为 :在信息技术的支持下,通过变革教学方式方法,将技术融入课堂教学中,构建个性化、智能化、数字化的课堂学习环境,从而有效促进智慧能力培养的新型课堂。

  “互联网+”背景下的智慧课堂,实质上是基于动态学习数据分析和“云+端”运用的新型课堂教学形态,是由系统(信息化平台和工具)、人(教师和学生)及其活动(课前、课中、课后教学环节)等组成的现代信息化课堂教学体系。“智慧课堂”体系的总体框架构成如图2所示:

  从上述总体框架图中,我们可以看到,“智慧课堂”体系总体上是由从下至上的资源管理与服务、多元评价分析、应用支持平台、师生移动终端和教学应用环节五个部分组成的智慧教学服务体系。其具体内涵:一是资源管理与服务。提供智慧课堂的教学内容基础,是实现智慧课堂教与学的基本支撑条件,采取云部署服务模式。基于资源管理平台,建立课程标准、全科数字化教材、微课及多媒体课件、各类题库系统、教学动态数据和教育管理信息等资源库,提供学习资源的管理和服务。二是多元评价分析。这是智慧课堂的核心组成部分,是实现动态学习数据分析和评价的关键。基于多元学习评价系统,实现课前、课中、课后的全过程动态测评和数据分析,提供对学习和教学的形成性评价、总结性评价和诊断性评价服务,包括测试系统、动态评价分析系统、GPA综合评价系统和教学质量评价系统等子系统。三是应用支持平台。应用平台是智慧课堂的基本工具,为智慧课堂的教与学终端提供应用支持。应用支持平台实际上是由一类移动APP组成,提供智能终端的学习、管理和应用功能,包括微课制作、微课应用、作业平台、统计分析、学习资源推送、沟通交流工具和第三方APP应用等。四是师生移动终端。移动终端是智慧课堂的主要应用工具及应用方式。应用工具包括智能手机、IPAD、可穿戴智能设备等,有教师端工具和学生端工具两种类型,分别安装不同的应用软件,提供教师的“教”与学生的“学”的应用程序和方法,实现对智慧课堂教学全过程沟通交流和信息服务支持。五是教学应用环节,即智慧课堂的教学实际应用程序、方式、步骤等。智慧课堂教学应用总体上由课前、课中、课后三个环节组成。课前环节包括学情分析、预习测评、教学设计等步骤,课中环节包括课题导入、探究学习、实时检测、总结提升等步骤,课后环节包括课后作业、微课辅导、反思评价等步骤。

  实质上,智慧课堂概念的提出与发展既是信息技术在教学领域应用的产物,也是课堂教学自身不断变革发展的结果。尤其是近几年来,以大数据、云计算和移动互联网等为代表的新一代信息技术迅猛发展及应用,信息技术与教育教学的融合不断深入,促使传统课堂教学向信息化、智能化方向发展。我们结合自身的研究和实践探索,提出“互联网+”时代基于动态学习数据分析的智慧课堂定义。 

  所谓“智慧课堂”,就是以建构主义学习理论为依据,以“互联网+”的思维方式和大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术打造的,实现课前、课中、课后全过程应用的智能、高效的课堂。其实质是基于动态学习数据分析和“云+端”的运用,通过数据化的决策分析、即时化的评价反馈、立体化的互动交流和智能化的资源推送,创设富有智慧、有利于协作交流和意义建构的理想学习环境,通过智慧的教与学,促进全体学生实现符合个性化成长规律的智慧发展。

  “互联网+”时代,基于大数据、云计算、移动互联网等新一代信息技术构建的智慧课堂与传统课堂相比,在信息技术与教学的融合创新及应用上具有丰富的内涵和重要的特色,主要包括四个特点: 一是教学决策数据化。智慧课堂始终以学校构建的信息技术平台为支撑,基于动态学习数据的收集和挖掘分析,对学生学习全过程的效果进行数据化呈现,使得智慧教学过程从依赖于存在教师头脑中的教学经验转向依赖于对海量教学数据的分析,一切靠数据说话,依靠直观的数据精准地掌握学情,方便教师有的放矢地安排及调整教学。二是评价反馈即时化。智慧教学中采取动态伴随式学习评价,即贯穿课堂教学全过程的动态学习诊断与评价,包括课前预习测评和反馈、课堂实时检测评价和即时反馈、课后作业评价和跟踪反馈,从而实现了即时、动态的诊断分析和评价信息反馈,重构形成性教学评价体系。三是交流互动立体化。智慧课堂教学的交流互动更加生动灵活,教师与学生之间、学生与学生之间的沟通、交流与互动方式立体化,除了课堂内的师生互动,师生还可以借助云端平台进行课外交流,实现师生、生生之间的持续沟通,无障碍地进行任何时间、任何地点的交流互动。四是资源推送智能化。智慧课堂为学习者提供了极为丰富的多媒体资源,包括微视频、电子文档、图片、语音、网页等形式多样的学习资源,而且可以根据学生的个性化特点和差异,智能化地推送有针对性的学习资料,满足学习者富有个性的学习需要,帮助学生固强补弱,提高学习成绩。

  智慧课堂将引发课堂教学的全面变革,对传统教学结构产生 “革命性”的影响,在学校教学实践中具有重要的应用价值和意义。

  教学理念与形态的变革。“互联网+”时代,数据改变教育是智慧课堂的核心理念。传统课堂主要依靠教师的个人教学经验对课堂上学生的学习行为进行判断和制定教学决策;智慧课堂则从依赖于存在教师头脑中的教学经验转向依赖于对海量教学案例和行为数据的分析,一切靠数据说话,数据来源于学生作业、测试、学案、课堂即时反馈等学习全过程,依据对学生学习行为大数据的挖掘分析与决策,用直观的数据了解学生对知识掌握的水平,用数据描述每一个学生的个性化特征和差异,即时、精准地掌握来自全体学生的第一手学情资料,及时调整教学策略,基于数据分析提升教学机智,在课堂教学中实现了基于证据的教育 。

  课堂环境与结构的变革。新技术、新媒体和智能终端为学习者提供了丰富的认知工具与支撑环境,为师生建立了更为开放的教室、更为开放的课堂活动。例如,智慧课堂中没有了传统的讲台、黑板和粉笔,课桌、座椅以分组讨论方式摆放,投影屏幕、电子白板可以放置在教室的前后左右任一个需要的地方,教师始终面向学生教学并直接融入小组讨论。

  师生角色与关系的变革。在传统课堂教学中,教师是知识的传授者、垄断者,而学生是被动接受知识的容器,是被教育的对象、被制造的“产品”。智慧课堂教学中,这种角色关系得到了根本性的转变。智慧课堂倡导教育为学习服务,教师是学习服务的提供者、帮助者,协助学生自主学习和知识构建。智慧课堂是“以全体学生为中心”,尊重学生学习的主体地位,实现了“把课堂还给学生,让学生自己成为学习的主人”。

  教学目标与设计的变革。智慧课堂能够将传统课堂中难以描述与传递的隐性知识显性化,使认知目标发生了由低阶至高阶的变革,为认知目标及教学设计的优化提供了重要条件。例如,在认知目标及教学内容的选择和确定上,基于动态学习数据分析的智慧课堂,根据课前进行的数字化预习和预习测评情况的反馈,即时、精准地掌握来自一线学生的学情分析资料,弄清学生已有的认知基础,据此来设置教学目标,确定相适应的教学内容和教学方法,就是要基于学生的“最近发展区”设计问题,做到有的放矢,以学定教,提高智慧课堂教学的整体效能。

  教学模式与方法的变革。从以教师为中心、强调知识传授的传统教学转向以学生为中心、强调能力培养的新型教学;从传统多媒体教学的“望屏解读”向师生共同使用技术转变,师生、生生之间的沟通交流更加立体化,无障碍地进行即时交流互动;学习资源实现媒体化、智能化、碎片化,按需推送、实时同步;可实现导学式、互动式、合作式、游戏式、泛在式等各种教学方式。课堂教学流程和方法均发生了变化,从“先教后学”到“先学后教”“以学定教”,教师依据动态测评分析,掌握每一个学生的知识掌握情况和个体差异,有的放矢,分层教学,真正实现个别化教学和因材施教。

  评价体系与策略的变革。基于动态学习数据分析,教师能够快速地对学生的学习全过程进行动态、实时的诊断评价和反馈,对教师的评价也从传统的注重结果评价转变为动态过程评价,从主观评价转向数字化客观评价,依靠大数据分析实现精准评价诊断。

  智慧课堂构建的目的,是利用先进的信息技术,实现教育技术手段的信息化、智能化,创设富有智慧的教学环境,以支持智慧的教与学。“互联网+”时代,基于动态学习数据分析的智慧课堂之关键目标与功能包括以下6个方面 :

  实现课堂动态开放。智慧课堂本质上是一个动态开放的系统,借助于云计算、移动互联网等新兴信息技术,运用智能手机、可穿戴计算设备等各种智能终端,使课堂系统超越了时空限制,动态的信息互通交流,实现了更为开放的教室、更为开放的课堂活动,使得课前、课中、课后成为一体,单一、封闭的课堂教学向多元化的开放式教学发展。同时,开放的课堂有利于增强学生学习的独立性、自主性,鼓励学生自由、自主地学习,为学生激发潜能、发展智力提供了有利条件。

  增进课堂高效互动。利用智能化的移动学习工具和应用支撑平台,教师与学生、学生与学生之间的沟通与交流更加立体化,能无障碍地进行即时交流,大大提高了课堂互动能力和教学效率。通过情境感知、数据挖掘等方法,可以提前预知学习者潜在的学习需求,可以针对学习者的需要,通过资源订阅和智能推送等方式,在第一时间推送最新的学习资源,基于动态学习数据分析和即时教学评价信息反馈,实现交互式教学,增加师生互动交互的深度和广度。

  促进合作探究学习。根据意义建构的需要,依托信息化平台构建的学习环境,智慧课堂中可采取小组协商讨论、合作探究等学习方式,协作群组服务能够帮助有相同学习需求和兴趣的学习者自动形成学习共同体,通过平台获取丰富的学习资源和信息动态,就某个问题开展深入的互动交流和探究,有利于实现对所学知识的意义建构,促进知识内化。同时,教师也可以通过平台对小组合作进行实时的数字化评价和及时的反馈,指导、帮助学习小组的讨论和合作探究。

  促进个性化学习。大数据使实施个性化教学和因材施教具有了现实可能性,真正实现从群体教育的方式转向个体教育。基于大数据的学习分析,能够准确把握每个学习者掌握知识的状况,实现对学生的个性化学习能力的评估,使教师对每一位学生的认知度更清晰,有针对性地制定教学方案和辅导策略,推送个性化的学习资料,在课后进行个别化的“微课”作业和辅导,真正实现了以学生为中心的、“一对一”的个性化教学。

  实现引导性施教。在新的课堂教学模式中,教师不再是知识的传授者、灌输者,而是学生学习的引导者、帮助者,在教学全过程中始终起着重要的引导性作用。课前,通过情境建构、问题激发,教师引导学生对预习内容产生兴趣,并积极主动地查阅资料、开动脑筋、探讨研究教师推送的预习材料和测验;课中,通过互动交流,教师引导学生阐述自己对预习内容的认识过程、表达自己的观点,引导学生发现新的问题、展开讨论;课后,通过布置个性化的作业及辅导,教师引导学生形成对知识的整体掌握和更深入的理解。

  提升课堂教学机智。课堂教学是千变万化的,再好的教学预设方案也不能预见课堂上可能出现的所有情况。在智慧课堂教学中,更要求教师具备很强的随机应变的能力,根据教学进程中随时可能出现的新情况、新问题,利用智慧课堂信息化平台提供的学生信息支持,基于动态学习测评分析和即时反馈,依靠数据科学决策,采取机智性行动,及时调整课前的教学预设,优化和改进课堂教学进程,充分体现智慧课堂中教师的教学智慧和教学艺术。

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