陳凱泉?沙俊宏?孫明月

摘 要 應用各類智慧教學平臺推進信息技術與學科課程教學的深度融合是當前教育信息化發(fā)展的重要內涵，但廣大學校對基于電子書包開展智慧課堂教學的實效仍面臨諸多質疑。研究顯示，在講授新課和實踐課上，技術支持的教學內容呈現(xiàn)及師生多樣化互動更有助于調動學生參與教學的積極性;在復習課上，智慧教學模式與傳統(tǒng)教學差距較小。采用智慧課堂教學模式的實驗班在教學行為、學生的學習行為、課程性質以及課堂文化四個維度上的課堂觀察評分均高于使用傳統(tǒng)教學模式的對照班。

關鍵詞 智慧教學 電子書包 實驗研究

隨著信息技術與課堂教學的深度融合，技術對師生互動的支持與影響更加深入，用移動學習設備構建數(shù)字化環(huán)境能有效支持課堂教學中多元化的師生互動形式，這種模式在一些學校已獲得較深入的應用[1]。近年來將平板電腦、手機、穿戴設備等技術引入課堂教學已較為普遍，有學者也開始研究其與傳統(tǒng)媒體相比是否真的更有效[2]。在我國，這類移動學習設備被引入課堂后被稱為電子書包，電子書包的發(fā)展及智慧課堂理念的逐步完善與應用正推動智慧教育理念日益獲得落實。通過構建基于電子書包的智慧課堂教學模式，并對比實驗分析其在初中數(shù)學課堂上的應用效果，希望能為其他學科開展智慧教學模式的研究與應用提供借鑒。

一、概念界定及研究評述

1.電子書包與智慧課堂

高志麗將電子書包界定義為數(shù)字化教學資源包，包含學生學習需要的教材、教輔、工具書等[3]。吳永和認為電子書包（e-Schoolbag）是整合了電子課本閱讀器、虛擬學具以及連通無縫學習服務的個人學習終端[4]。總體而言，電子書包是一種便攜式移動終端，其提供的資源管理、教學內容呈示、教學交互、評價反饋等教學服務功能與相配套的教室硬件裝備共同構成了開展智慧課堂教學實踐的智慧環(huán)境。

智慧課堂中的“智慧”通常包含心理學意義上的“聰敏、有見解、有謀略”和技術上的“智能化”兩種含義，由此國內對智慧教學的研究存在“智能技術支持的教育”和“以培養(yǎng)學生智慧為目的的教育”兩種研究取向[5]。本研究關注智能技術支持的教育，將智慧教學界定為利用移動互聯(lián)網、人工智能等新一代信息技術為課前、課中、課后教學提供全過程支撐服務的智能化課堂教學。

2.智慧課堂的實踐

智慧課堂的實踐獲得了教育技術專家和學科教師的高度關注。學者們更為關注教學模式的設計和對智慧學習環(huán)境的構建。在智慧教學模式設計方面，已經形成知識社區(qū)與探究教學模式，虛擬智慧課堂教學模式和基于評價的智慧課堂教學模式等多種模式[6]。卞金金等分析了智慧課堂的七個技術特征[7]。為了探索智能化教學環(huán)境的構建，Gligori?等討論如何利用智能環(huán)境根據(jù)參數(shù)的數(shù)量提供實時、自動的課堂質量反饋[8]。Kim Y.等設計了師生之間使用實時感知和機器智能實時向教師提出建議的教學系統(tǒng)，系統(tǒng)支持教師對非語言行為做出實時調整，進而提高教學的質量[9]。

總體而言，基于電子書包的智慧課堂教學模式已獲得較為廣泛的關注，并且因為智慧校園的逐漸普及，在未來相當長的時間內對智慧課堂教學模式的探索會進一步深化。但當前在應用成熟的教學平臺探究教學模式和實施效果方面仍顯不足。本研究的實驗學校在全校初一、初二兩個年級共二十余個班級中采用了國內成熟的智慧課堂教學平臺和電子書包平臺，平臺功能完備、運行流暢，學校領導和老師期望借助該平臺構建起有效的教學模式，數(shù)學課程作為示范課被先行嘗試，為此以初中數(shù)學的講授新課、實踐課與復習課三種課型為例研究智慧課堂的教學模式設計、實施與效果評測。

二、實驗對象及研究方法

1.實驗對象

本研究對實驗學校的初一五個班級的學生從學習個性與先前知識經驗兩方面做具體分析。學習個性分析采用國際通用的測試量表，包括學習成就動機、一般自我效能感、思維風格、學習風格四個方面。先前知識經驗分析借助數(shù)學課月末考試的機會，采用同一套試卷對五個班級進行測驗。測量結果顯示，都有52個學生的1班和5班學生的學習個性和數(shù)學成績的平均值、標準差均較為接近。選擇1班作為實驗班，設置5班作為對照班。

2.研究方法

為全面了解電子書包能夠為智慧課堂提供的技術支持，從課前準備、課堂授課、課后鞏固三個教學環(huán)節(jié)入手，按照講授新課、實踐課與復習課三種課型設計具體教學方案。采用對比實驗分析電子書包在初中數(shù)學課堂上的應用效果。研究中所采用的數(shù)據(jù)收集工具包括問卷、課堂觀察量表、訪談和直接取自智慧教學平臺。

調查問卷選用了四個已被實踐證明具有良好的信效度水平的國際通用測試量表：（1）挪威心理學家編制修訂、國內學者葉仁敏譯制的中文版成就動機量表;（2）一般自我效能感量表;（3）Stenberg-Wagner思維風格量表，有104道題目，統(tǒng)計結果時取平均分;（4）Felder-Silverman學習風格量表，有44道題目，計分方法為選項a、b，分別代表兩種學習風格類型，計算選擇a與b選項個數(shù)的差值并以選擇多的字母為準，如共11道題，有7道題選擇了a，有4 道題選擇了b，則結果記為“3a”，表示該學習者偏向于a類學習風格，差值越大，偏好程度越強烈。課堂觀察量表的制定參照了國內崔允漷教授提出的課堂觀察框架，從學生學習、教師教學、課程性質、課堂文化四個方面對課堂教學進行評分[10]。訪談部分，選取兩個班級的任課教師及15位學生為訪談對象。問卷的數(shù)據(jù)收集是通過問卷星平臺，共收回259份，回收率和有效率均達到100%。課堂觀察量表由研究者課前發(fā)放給聽課教師A和教師B，研究者作為課堂觀察員在課堂教學中也做了實時記錄。

三、智慧課堂教學模式設計

智慧課堂教學需從學習者分析、內容分析、目標設計、師生活動、評價方法等方面對教學模式進行設計。智慧課堂教學模式是在一定的教育教學理論指導下，以實現(xiàn)教學目標為導向，密切聯(lián)系學生學情，依托電子書包等智能平臺有序地組織教學內容，開展互動式教學實踐的穩(wěn)定活動程式與結構框架，教學模式的重要構成要素包括教育教學理論基礎、學生學情分析、教學目標、教學內容、智能平臺（電子書包）以及交互活動等六個部分，從可操作性的角度，將六個組成要素融入智慧課堂的課前準備、課堂授課、課后鞏固三個基本流程之中，得到基于電子書包的智慧課堂教學模式設計如圖1所示。

本研究中的教學模式設計以智慧課堂的課前準備、課堂授課、課后鞏固為中心，將形成性評價貫穿于整個教學活動中，以期通過電子書包的即時反饋使教師及時掌握教學情況，進行教學的動態(tài)調整。課前準備階段依賴于智慧教學平臺上的資源庫，課堂授課階段依賴于師生、生生互動的網絡學習空間，課后鞏固分析依賴于智慧教學平臺上的數(shù)據(jù)處理中心。

1.課前準備

教師搜索資源庫，篩選、提取與所授教學內容相匹配的資源與媒體，教學資源的提取過程也記錄在教師行為模型中，構成教師行為元數(shù)據(jù)，通過元數(shù)據(jù)刻畫教師教學風格可為教師教學提供更加精準化的資源適配。

2.課堂授課

智慧教學平臺將教學過程性數(shù)據(jù)進行采集、記錄、存儲與上傳，如科大訊飛研發(fā)的暢言智慧課堂，網絡學習空間能支持隨堂測驗、即時統(tǒng)計與反饋、成果展示和學生討論等。

3.課后鞏固

智慧教學平臺從教師平板、交互式電子白板等處及教學過程中的講授、提問、討論等環(huán)節(jié)收集結構化與非結構化的多模態(tài)數(shù)據(jù)，將其輸入智慧教學平臺的數(shù)據(jù)處理中心進行統(tǒng)計、量化，并以可視化的方式反饋給教師。

四、智慧課堂教學模式的實施

實驗學校引入電子書包平臺已有近兩年時間，學校教師對電子書包平臺功能較熟悉。本研究前后持續(xù)近三個月，充分顧及了數(shù)學課程的講授新課、實踐課、復習課三類基本課型，每種課型選取一節(jié)初一數(shù)學課為代表。所選擇的兩個班所用教材完全相同，兩班的任課教師在長期以來形成的教學業(yè)績、同事評價及學生評價方面非常接近。在實驗組授課過程中，研究者在旁邊通過課堂觀察將任課教師使用到的電子書包平臺功能與應用效果記錄下來。

1.講授新課

講授新課的題目是“用關系式表示變量之間的關系”。在課堂導入環(huán)節(jié)，教師通過平臺的“電子課本”功能將課程標題與學習內容發(fā)送到學生端，通過“聚焦”功能突顯需要解決的習題，促使學生在新舊知識間建立聯(lián)系。在習題鞏固環(huán)節(jié)，通過“隨機提問”功能選擇學生作答，通過“電子白板”功能標注學生的易錯點和教學重難點，通過“發(fā)布測試題”功能，將隨堂測驗題目以選擇題形式發(fā)送至學生，獲取學生作答正確率，分析錯誤原因，通過“計時”功能限制作答時間，控制課堂節(jié)奏。在隨堂鞏固環(huán)節(jié)，通過“隨機提問”功能隨機選擇學生作答，然后通過“拍照上傳”功能查看學生作答情況。

2.實踐課

實踐課的題目是“用尺規(guī)作角”。在課堂導入環(huán)節(jié)，教師通過“電子白板”呈現(xiàn)課件，勾畫課堂重點。在鞏固訓練環(huán)節(jié)，通過“拍照上傳”“計時”“投屏”功能觀察學生的作圖過程，控制課堂節(jié)奏，展示學生作品，發(fā)現(xiàn)學生存在的問題。在合作探究環(huán)節(jié)，通過“共享”功能將不同作圖方法的標準過程共享到學生端，供學生查看學習。在拓展延伸環(huán)節(jié)，通過“電子白板”讓學生在學生端練習電子作圖，并通過“答題報告”功能查看學生作圖情況。

3.復習課

復習課的內容是“平方差公式”課后習題。在導入環(huán)節(jié)，通過電子書包平臺播放微課視頻，幫助學生復習平方差公式計算的法則與要點，通過“視頻分享”功能控制學生端，掌控視頻進度，引導學生邊看邊回答問題。在習題講解環(huán)節(jié)，通過“電子白板”呈現(xiàn)題目，勾畫易錯點，通過“隨堂測驗”“答題報告”“計時”功能發(fā)布測試題，即時呈現(xiàn)作答結果情況，控制作答時間。最后通過“電子白板”呈現(xiàn)課件完成課堂總結。

五、智慧課堂教學模式效果分析

1.隨堂習題統(tǒng)計

兩個班學生做習題的結果顯示（見表1），采用智慧課堂的實驗班正確率稍高于使用傳統(tǒng)教學與隨堂測驗的對照班，且實驗班的結果反饋更加精準和及時。實驗班使用智慧課堂平臺實時統(tǒng)計隨堂測試題的正確率，對照班主要由教師提問并由觀察者記錄。因為隨堂習題數(shù)據(jù)為計數(shù)數(shù)據(jù)，故使用X2檢驗兩組數(shù)據(jù)的差異，實驗班總正確率為54.3%，與對照班的總正確率45.7%相比較，兩組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較為顯著的差距（Sign<.05）。實驗班教師能夠根據(jù)平臺數(shù)據(jù)直觀地了解學生地作答情況，對錯誤最多的選項分析原因并做考點鞏固。對照班的教師僅依靠提問，存在學生隱瞞不報的可能，教師只能大致掌握學生作答情況。

2.課堂觀察分析

整體而言復習課上兩個班級的分數(shù)差較小，講授新課和實踐課分差較大，原因在于復習課上教師使用智慧教學平臺的空間不大，教學過程與傳統(tǒng)教學差異不明顯。在講授新課上，兩個班的顯著差異體現(xiàn)在呈示與對話環(huán)節(jié)，基于電子書包的課堂教學資源更加豐富，教師可發(fā)起的師生對話形式更加多元，打破了傳統(tǒng)課堂中師生問答的單一對話方式，有助于激發(fā)學生的參與熱情。實踐課上，兩個班的差異主要體現(xiàn)在課前準備與學生互動環(huán)節(jié)，實驗班學生課前準備階段已有較好的準備，而對照班學生課前準備意識相對較弱。在學生參與互動方面，實驗班學生的操作練習通過紙筆結合拍照上傳同步播放，學生的作圖結果通過學生端拍照上傳給教師，教師隨機展示學生作品，再由同學們一起討論作圖正確與否，學生參與度普遍較高，針對個別學生作圖遇到的細節(jié)問題有更加深入地討論。對照班學生采用紙筆作圖，教師巡回指導，課堂缺乏活力，只有組內探究作圖步驟時學生間才發(fā)生交流互動。

3.滿意度分析

訪談結果顯示參與訪談的所有學生和教師都對使用暢言智慧課堂進行智慧教學模式表示認可，實驗班的學生表示使用平板上課增添了課堂的趣味性，“尤其是作圖課上，可以看到其他同學的作品大家一起討論，感覺很興奮”。對照班的學生因為沒有使用智能平臺的體驗，表示很期待有機會能夠嘗試一下。實驗班的任課教師表示使用暢言平臺之前，自己也曾有過畏難情緒，但是經過平臺供應商的專門培訓，發(fā)現(xiàn)上課教學非常便利，備課和各種課后資源能夠滿足需要，學生上課積極性也很高，發(fā)言很踴躍，“在提問時使用‘搶答功能，搶答不到的同學會很失望，但課堂參與度高，氣氛特別好”，教師表示在熟練掌握電子書包的功能之后非常樂于使用這種智能工具進行智慧教學模式的

探索。

利用電子書包產品設計智慧課堂教學模式，以初中數(shù)學課為代表，對比實驗結果表明，采用智慧課堂教學模式的實驗班比對照班使學生獲得了更高的教學滿意度，在新課講授及在實踐課上智慧教學的應用效果較為顯著，基于電子書包的智慧課堂教學模式更能提升學生的學習積極性。值得注意的是，盡管有研究發(fā)現(xiàn)在初中數(shù)學復習課教學中，使用電子書包能顯著提高學生成績[11]，然而本研究顯示復習課上兩個班級在各個維度上的表現(xiàn)基本持平。實驗研究中所獲取的課堂觀察數(shù)據(jù)、訪談結果充分顯示，智慧教學模式的教學空間與傳統(tǒng)教室相比，智慧教學能較大程度上提升學生的課堂參與度，便于學生們之間的協(xié)作學習和互評互學。智慧教學更容易實現(xiàn)學科內容融合、資源推薦、師生互動、數(shù)據(jù)即時反饋，為教學帶來明顯的便利，教學效率得到較大幅度提升。智慧教學更加關注從學習者的學情特點分析入手，結合學生參與度和學習過程數(shù)據(jù)從多個維度進行教學效果的評測，學情展示更為全面、真實，為教師教學的精準決策提供了充分依據(jù)。

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[作者：陳凱泉（1977-），男，山東東營人，中國海洋大學教育系，副教授，博士;沙俊宏（1993-），女，山東煙臺人，青島市科技館，助理館員，碩士;孫明月（1995-），女，山東濟寧人，中國海洋大學教育系，碩士生。]

【責任編輯 郭振玲】