智慧教学平台建设与课堂智慧教学模式研究

“互联网+”时代的学校课堂教学面临着新的挑战和机遇。课堂是学校教育教学活动的主要场所，也是“班级授课制”的核心标志。在当今信息技术广泛应用和新的课程改革推进多年的背景下，社会各界对学校的人才培养和教学质量越来越关注，对学校里长期不变的课堂教学方式及效果提出了许多质疑之声，为什么教室对学生缺乏吸引力、学生不愿进课堂、课堂教学效果低下、学习效率不高……，当前确实有必要对传统的课堂教学进行深刻的反思和剖析，以现代教育技术和学习理论为指导，运用“互联网+”的思维方式和新一代信息技术来探索构建新的课堂教学模式。智慧课堂是信息技术支持下传统课堂向信息化课堂转变并进一步发展的结果。随着新一代信息技术的广泛应用，技术与课堂教学的融合不断深化，课堂变革向深层次创新发展。从技术辅助教学的传统课堂教学模式，到技术变革教学流程的信息化课堂教学，再到技术与教学融合创新的智慧课堂教学，实现了课堂教学理念、学习内容、学习方式、教学结构、师生关系等全面变革。本文对“互联网+”背景下基于建构主义的智慧课堂的理念与模式进行专题研究。

（一）“班级授课制”课堂模式亟须革新

传统课堂教学是指教师给学生班级集体传授知识和技能的全过程。相对“个别教学”而言，传统的课堂教学也称作“班级授课制”。有学者对传统课堂教学的典型风貌进行了精彩的描述：“教师一五一十地讲授教案中的知识”“学生聚精会神地聆听”“教师巧妙的设问、学生异口同声地回答”“教师按部就班地完成预定的教学内容”……。这样的描述听起来很精彩、很生动，但是，课堂教学的实际状况果真是如此吗？事实上，许多学校存在课堂上学生睡觉、玩手机的普遍现象，许多学生早退、迟到或缺课……。学生们为什么不愿意来课堂？为什么不愿意听课？恐怕不能简单地归结为学习风气不好、学习动力不足的原因。事实上，从新的时代背景来考察，“班级授课制”这一传统教学模式先天就存在着明显的弊端。

1.基于经验的学情分析与教学预设

传统课堂采取基于经验的学情分析与教学预设。有调查表明，很多教师在整个备课过程中，20%的精力用于钻研教材和了解学情，80%的精力用于书写教案。而对于了解学情，由于课前教师没有渠道去了解班级里学生对相关知识的掌握情况，难以了解每个学生的具体特点和学习需求，因此教师只能靠平时对学生学习情况的模糊印象和感觉，基于经验来主观、大致地判断，这样的学情分析和教学预设必然是“粗放式”的，缺乏科学依据和针对性，不可能“精准”，这在技术手段丰富多样的信息时代显然不合时宜。

2.整齐划一的学习计划与学习进程

班级授课采取“整齐划一”的学习标准和进程，按照“工厂化”的生产模式，把学生当作“产品”在课堂“车间”进行标准化、批量生产，按照统一的标准和流程进行“生产加工”。教师按照统一的教学大纲和教材，依据统一的课程表，进行全班统一授课，并用统一的课程标准进行考试评价，这对于一个有五十多人甚至更大班额的班级来讲，根本不可能照顾到每个学生的个体差异，忽视了学生的个体特征，违背了个性化教育规律，更不适合数字化新生代的教育与学习。

3.形式化、简单化的提问与交流

课堂中教师是知识的传授者、灌输者，在教学中处于控制、主导地位，习惯于“一讲到底”，学生是被灌输的容器、被加工的对象，学习方式单一、被动。这样导致师生之间的教学关系就是：我讲，你听；我问，你答；我写，你抄；我给，你收。因而“双边活动”变成了“单边活动”，教代替了学，师生间的交流互动往往是形式化的、淡而无味的一问一答。这对于激发学生的学习主体意识，调动他们的主动性，培养他们的好奇心和创新思维十分不利。

4.缺乏课内外的协作与同伴互助

班级授课中教师通常是不允许学生“交头接耳”自由讨论的，学习是“孤立”的，只能跟着教师的讲授去听课，在规定的时间内看教师指定的内容，当学生遇到问题时，没有渠道去查阅资料，或尝试合作探究，使得学生在课上获取信息和开展协作学习受阻，具有很大的局限性。而在课外学生也缺少合作交流的机会，大多数不住校的同学放学后各自回家，当他们在课外做作业遇到问题时，缺乏与老师、同学沟通交流的手段，不方便随时向教师请教、与同伴互助。

5.粗略滞后的学习评价及反馈

传统教学教师为了检验学生是否掌握了所学内容，通常采用个别提问与点评、现场测试与抽阅讲评、下发课后作业题等方式。前两种评价方式是基于针对个别学生的学习掌握情况的评价来对全班学生的学习情况做出评判，必然是粗略的。由于缺少有效的技术手段，对测试结果难以进行详细的分析，做不到贯穿课堂教学全过程的学习诊断与评价。而课后的作业批改和讲评往往更不及时，使得评价信息反馈严重滞后。

传统课堂教学存在上述局限性，其根本原因在于采取的“以教材为中心、以课堂为中心、以教师为中心”的教学理念和方式，教学手段落后，教学资源不足，教学结构单一，课堂由教师主宰和控制着，学生始终处于被动的地位，这些问题利用传统的方式和手段难以解决。在“互联网+”背景下，这样的教学情景与时代格格不入，必然引发学习者的不满，造成课堂教学中的不协调现象。因此，客观上需要采用新的视角和新的方法手段来改变，对传统课堂教学进行根本性的变革。

（二）以学生为中心的“建构主义”模型与启示

传统课堂教学存在的不足已经引起了教育理论界的重视和探索，提出了一些新的学习技术及理论，其中最具代表性的当属“建构主义”理论。“建构主义”是适应互联网时代技术变革，富有全新理念和模式的新型教育理论，为开展网络环境下的教学和学习提供了科学依据。其核心观念认为“学习是在一定情境下、借助其他人的帮助即通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程”。因而“建构主义”倡导“以学生为中心”，将学习的自主权还给学生，让学生自主学习，在教学实践中十分重视理想学习环境的构建，突出协作、互动的学习方式。建构主义学习模型为“互联网+”时代破解“班级授课制”教学的难题，创建新的课堂教学模式提供了重要的理论参考模型。

1.学习是学习者主动建构知识意义的过程

“建构主义”认为，在学习过程中学生依靠已有的知识经验和认知能力，通过新、旧知识之间的双向相互作用，调整、改造原有的经验，形成新的经验体系。这充分体现了学习是学生主动的行为，而不是被动的外部刺激接受，课堂教学是必须以“学生为中心”的。我们必须真正地将课堂交还给学生，衡量课堂教学效果优劣的根本标准在于“学”的怎样，包括学生在课堂上的学习态度、学习气氛、学习参与程度等行为表现。

2.教师是学生意义建构的帮助者、促进者

教师应当摒弃那种以自我为中心和“控制课堂”的思想，摒弃那种照本宣科的“灌输式”教学方式，通过设计有价值的、有意义的问题，引导学生持续思考，不断丰富或调整学生原有的知识经验，帮助学生建构起真正的、灵活的知识，激发学生学习的热情、好奇心以及探索研究的精神，帮助和促进学生愿学、乐学、会学。

3.“情景创设”“协商会话”“信息提供”是促进意义建构的关键要素

建构主义强调课堂教学情景的创设，在教学中应该把所学知识与一定的真实任务联系起来，通过具体情景认识其本质，以便于灵活运用于现实世界的真实问题中；建构主义认为学习具有社会互动性，学生通过协商会话，可以形成对知识的更丰富、深入、灵活的理解，为知识建构提供丰富的资源和积极的支持；信息提供是实现建构主义学习的重要支持，它可以及时、大量地提供学习资源信息，辅助学生建构知识意义。

4.信息技术有助于创设理想的学习环境

现代信息技术的发展与广泛应用，尤其是大数据、物联网、移动互联网和人工智能等新兴智能信息技术，为打造信息化、智能化的学习环境提供了先进的技术手段。通过开发利用智能教室、电子书包、智慧学习平台等，实现“云网端”的教学运用，在课堂教学中，师生可进行更为灵活、更为高效的交流互动，实现即时、动态的评价信息反馈，构建理想的学习环境。

（三）构建面向未来的智慧课堂模式

针对“互联网+”背景下课堂变革的需要，依据“建构主义”学习模型，基于信息技术实现课堂教学的结构性变革，重构面向未来的新型课堂，“智慧课堂”应运而生。

1.智慧课堂的定义

对“智慧课堂”概念的理解有教育学和信息化两种视角。从学校教学改革的现实需求来看，随着素质教育改革的不断深入，新的课程理念认为，课堂教学不是简单的知识学习的过程，它是师生共同成长的生命历程，是情感与智慧综合生成的过程。《辞海》中对智慧有专门的解释，即“对事物认识辩解、判断处理和发明创造的能力”。由此看来，“知识”与“智慧”不是等同关系，智慧是不能像知识一样可以直接传授。智慧的形成是需要在一定的情境下，通常是在意义建构的过程中，通过教育的帮助和促进而不断得到开启、丰富和发展。因而课堂教学不再是简单地传授知识，而是要帮助和促进学习者在知识意义获取的过程中得到智慧的发展。智慧的发展也只有在富有智慧的教育环境下才能实现。

从信息化教学实践的发展来看，课堂教学作为学校教育的主阵地，智慧教育需要智慧课堂教学环境来落地应用和实现。华东师范大学祝智庭教授提出智慧教育，主张借助信息技术创建智慧的学习环境，促进学习者的智慧全面、协调和可持续发展。东北师范大学唐烨伟博士等学者认为，学生智慧的培养应贯穿于整个智慧课堂中。前不久我们曾基于互联网对国内研究者使用的智慧课堂概念，以及有关研究机构或开发商发布的“智慧课堂”研发项目进行了统计分析，总体上大约三四十种，但大多数的理解都是类同的，其中区分度比较大的有：基于物联网技术应用的“智能课堂”；基于电子书包的“智慧课堂”系统；基于云计算和网络技术应用的“智慧课堂”；基于技术支持的课堂目标分析等。

我们研究认为，“互联网+”时代智慧课堂的构建应以“建构主义”理论为基本依据，利用“互联网+”的思维方式和物联网、大数据、云计算、人工智能等新一代信息技术来构建一个智能、高效的新型课堂，实现数据化的教学决策、即时化的评价反馈、立体化的交流互动、智能化的资源推送、可视化的教学呈现和数字化的实验展示，创设有利于协作交流和意义建构、富有智慧的学习环境，促进课堂教学结构和教学模式变革，实现全体学生的智慧发展。

2.智慧课堂教学的主要特征

智慧课堂作为“互联网+”时代利用新一代信息技术构建的新型课堂，具有鲜明的技术特色，主要包括以下六个方面。

（1）数据化教学决策

现代学校教育教学过程中面临着丰富多样的数据信息，涉及教学、学习、实践、管理等各方面的状态情况，学习状态数据又包括学习者特征、学生学习的基础状况、学习态度和需求、学习行为、学习效果等，智慧课堂基于大数据和学习分析，对学生学习的全过程进行动态数据的收集和挖掘分析，使得教学决策从过去依赖于教师的教学经验转向依靠教学过程中的数据信息，实现基于数据的教育。(www.xing528.com)

（2）即时化评价反馈

在智慧课堂教学中，由于信息化平台的应用使得伴随式学习评价成为可能。即基于智慧课堂的多元教学评价系统，实现了课堂教学全过程的学习诊断与评价，在课前可以进行预习试题的测评与反馈，在课堂内教学实时的学习效果检测与即时的评价反馈，在课后通过基于平台的作业评判和情况反馈，从而实现即时化的学习诊断及评价反馈。

（3）立体化交流互动

基于智慧课堂“云、网、端”平台，实现了学习时空泛在化，教学交流互动立体化。教师与学生之间、学生与学生之间的信息沟通和交流方式更加多元化，形式更加生动活泼。无论在课堂内进行的师生即时互动，还是课外借助云端平台的沟通交流，使得教师和学生可以在任何的时间、地点进行信息互动交流，实现师生、生生之间无缝沟通。

（4）智能化资源推送

智慧课堂云学习平台为学习者提供了电子文档、图片、语音、微视频、网页等形式多样的富媒体学习资源，基于大数据分析和智能推送技术，还可以按照学生的个性化特征和需求差异，有针对性地推送学习者需要的个性化学习资料，实现资源推送的智能化、个性化，帮助学习者固强补弱，真正实现因材施教和个性化教学。

（5）可视化教学呈现

在智慧课堂教学中利用计算机图形学和图像处理技术，提供计算机辅助设计、虚拟现实、思维可视化呈现等功能，有效提高信息加工和信息传递的效能。比如利用学科思维导图、模型图等思维可视化功能，把本来不可见的“思维”呈现出来，使其清晰可见；在实验教学中基于建模、仿真、渲染、增强现实等技术，将难以展现的复杂实验过程形象化地呈现出来。

（6）数字化实验展示

基于物联网、移动互联网、虚拟现实技术等新的技术手段，构建数字化的实验教学环境，利用传感器采集实验过程数据，通过软件处理以图表展示，信息量大、直观，通过图表容易产生问题，促进学生思考与探究。如利用PH传感器、温度传感器、电导率传感器来判断中和反应的终点。

3.智慧课堂教学模式的核心内涵

智慧课堂教学是依据“建构主义”学习理论进行教学顶层设计，运用“互联网+”的思维方式和新一代信息技术开发应用，通过技术与学科教学的深度融合，创新、重构课堂教学模式，实现“云端构建、先学后教、以学定教、智慧发展”的新型信息化教学模式。这一模式的基本内涵如下所述。

（1）云端构建

利用云计算、大数据、移动互联网和人工智能等新兴智能信息技术，基于“云、网、端”的部署方式，构建智慧学习云平台，提供教师端和学生端的移动学习工具，创设有利于协作交流和意义建构、富有智慧的学习环境和手段。

（2）先学后教

依据“建构主义”学习理论，树立“以全体学生为中心”的理念，注重利用技术为学习者的有效学习服务，变革传统课堂“先教后学”、课后“知识内化”的流程，开发富媒体学习资源提供给学生课前自学，主动开展预习探究，实现“先学后教”和“知识内化”的提前。

（3）以学定教

基于“云网端”平台，提供学生学习特征和学习历史档案记录，通过课前预习测评和即时反馈，课中随堂测验和实时交流互动，课后在线作业和个性化、微课式辅导，精准地掌握学生学情，优化教学预设和实施策略，实现“以学定教”。

（4）智慧发展

基于新的课堂形态和学习环境，提高教学全过程的针对性、科学性、有效性，通过智慧的教和智慧的学，帮助学习者实现符合个性特征的智慧成长，帮助教师实现专业化发展，实现学校智慧教育的健康发展。

4.智慧课堂教学的实践应用

（1）重构学习环境

“建构主义”理论为互联网时代课堂教学的变革指明了方向，但如何实施“建构主义”的思想观念，有待人们实践探索，“智慧课堂”教学为此提供了一种具体的实践模式。“建构主义”理论揭示了互联网背景下学习的本质、特点和实现方式，提出了理想学习环境的要素构成，这些为“互联网+”时代智慧课堂的构建提供了重要的参考模型。利用“互联网+”的思维方式和当今多种最新的信息技术手段，如基于物联网的感知技术、大数据分析技术、人工智能技术等，针对课堂教学的课前、课中、课后全过程应用需要，创建一个高度感知、互通共享、协同服务的智慧教育环境和各种有利的认知工具，使原来单调、枯燥的课堂变成生动的数字化“体验馆”“实验场”，有利于在教学过程中采取多元的交互协作方式，增进老师与学生之间、学生与学生之间的立体化沟通交流，加强数据信息的智能处理、推送，有利于开展协作和探究学习，帮助学习者实现意义建构。

（2）重构教学模式

在传统的“班级授课制”教学中长期存在“以教师为中心”、基于经验的教学预设、难以即时评测、师生互动不够、缺乏课内外协作互助等不足，利用新一代信息技术可以有效破解传统教学的难题。借助于智慧课堂“云网端”信息化平台，促使传统教室的形态发生了变革，教师利用移动智能终端走进学生中间，与学生平等交流，融洽了师生关系，改变了师生角色，教师成为学生学习的帮助者、促进者，有利于树立“以学生为中心”，利用动态数据和学习分析技术，实现了数据化决策、即时化评价、立体化交流、智能化推送、可视化呈现和数字化实验，增进了课堂学习的交互与协作，建立新型的信息化课堂教学模式，提升课堂的信息化、智能化水平。基于智慧课堂信息化平台应用，通过课前预习和测评反馈，实现“以学定教”；在课中通过实时检测和互动交流，实现“精准教学”；在课后通过智能化作业推送和微课式辅导，实现“因材施教”。

（3）重构学习方式

在智慧课堂学习环境下，移动的学习工具、富媒体学习资源、教师的个性化辅导等，为学生的个性化学习提供了极为便利的条件。学生利用移动终端，既可以与教师、同伴互动交流，又可以在线学习相关课程和配套资料，实现碎片化、泛在化学习。传统的“班级授课制”课堂中一个班级有几十个学生，教师根本不可能照顾到每个学生的个性特征和个性需求，大数据等新一代信息技术的应用解决了这一难题。例如，利用大数据学习分析，我们可以去关注每一个个体学生的学习过程、学习行为，可以精准地获得学生的真实表现。大数据学习分析提供了最为个性化的学生特点信息，有助于课前针对性的导学，课中有针对性地进行分组学习、协作学习，课后完成多样化、个性化的作业，提高了学习的针对性、有效性。

（4）重构教学评价

基于智慧课堂动态学习数据分析和“云网端”应用，有利于构建全过程动态学习评价体系。未来课堂在课前阶段，基于学生学习历史数据分析和课前预习测评反馈，实现准确的学情评价分析，以利于教学预设、以学定教；在课中阶段，通过课堂的实时评测和互动交流，准确地了解学生课堂学习的实时状态，便于随机调整教学策略，实现精准教学；在课后阶段，通过智能化作业推送、在线提交和批改，与学生课后交流，及时地掌握学生作业情况和反馈辅导，有效地巩固和提高学生的学习效果。学习评价从过去的结果性评价向伴随式、诊断性评价转变，评价与教学有机结合，形成全新的评价体系。

（5）重构教学管理

智慧课堂学习环境下的教学管理方式也发生了根本变化。智慧课堂教学模式鼓励学生自主选课、自主学习、分层教学，必然要求教务管理、学分管理、考试管理等进行相应的调整改革，建立“自主选课”的课程计划、“走班学习”的教学安排、“在线学习”的学分认定等新的制度，探讨基于个人网络空间、班级学习社区的学生管理、班级管理新方式，通过建立学生学习成长档案、学生个性特征记录，开展学生的综合素质评价。此外，智慧课堂端工具可以拓展到“家长端”“管理端”，有利于家校互通，将管理、家庭教育与学生学习有机结合起来，建立新的教学管理模式。

随着现代科学技术在教育领域广泛应用，技术与教学的融合不断深化，课堂教学变革的步伐将不断加快。适应从数字化到智能化的信息技术发展新要求，“智慧教育”正在向深度发展，课堂信息化是学校教育信息化的核心，智慧课堂是智慧教育的具体落实和关键。本文从“互联网+”时代“班级授课制”教学变革的需求出发，沿着课堂教学信息化的理论与实践探索发展历程，对基于“建构主义”理论的智慧课堂的提出、概念、特征和实践价值等进行了探讨。课堂教学变革是学校教育发展的永恒主题，技术支持下的课堂模式重构将是长期的任务，需要我们持续不断的努力。