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摘要：信息技术和教育教学的深度融合对课堂教学环境提出了新需求。本文分析了智慧教室的智能环境和智慧互动系统对课堂教学的支撑，设计了促进学生有效学习的教学设计具体策略：充分应用智慧教室的互联、互动、合作、分享等核心功能改变课堂的教学结构，以学生的逻辑生成和发展为核心，应用互动功能实施讨论、问题研究、统计分析等课堂设计改善学生的独立思考能力，更好地建构阐述、演讲等高阶技能；充分利用数据分析多屏比对等功能设计高质量的练习，提高课堂练习的效率和质量，实行个人和小组的学习责任制，让学生为自己的学习负责；充分利用数据统计个性推送等功能为学生的学习提供及时有效的反馈，提供个性化的建议，大大提升学习的积极性与参与度。
关键词：智慧教室；有效学习；教学设计
本文引用格式：施教芳.智慧教室环境下促进有效学习的教学设计研究[J].教育现代化,2019,6(70):157-159.
一 引言
营造全新的智慧学习环境的智慧教室，是以满足真正使课堂从“教”为中心转变为以“学”为中心，实现信息技术和教育教学的深度融合为目标的环境改造。教学环境变革，何以能推动教学模式创新，何以促发课堂教学设计革新，并促进高效率的学习发生，又何以既便利又挑战师生们每个人的学习建构？专业化的模块部署、智能化交互、集中化管理以及最重要的互动教学的设计将回答这些问题。
二 信息技术和教育教学的深度融合对教学环境的新需求
何克杭教授认为信息技术对教育发展未能真正产生出革命性影响的问题原因在于：教育系统没有实现用信息技术支持的重大结构性变革，而常常只关注了如何运用技术去改善“教与学环境”或“教与学方式”[1]。何教授还认为“学校教育系统结构性变革”的具体内涵就是要实现课堂教学结构的根本变革。然而，课堂教学环境的主阵地教室是怎样的？你是否还能想起伴随你十余年学校教育的教室是什么样的？我们知道它几乎是标准化的，讲台、课桌椅、黑板或白板，如果是屏幕则称为多媒体教室。当教师希望转变课堂教学结构时，教室环境是不支持的。教室建设缺少对互动教学、研讨合作等模式的有效支撑。老师教学管理工作量大，学生缺乏便捷的内容展示途径和小组研讨环境，互动难以常态化。同时，教学环境保障难，教师使用教室台式机开展教学，终端易感染病毒，造成教学中断；使用自带笔记本，设备转接投屏费时费力，或有兼容问题；手机中的教学素材，不方便即时展示。
信息技术和教育教学深度融合背景下，新型的教学范式如TBL、PBL等教学模式在高职理实一体的课堂教学中推广应用。TBL（Team-Based Learning）核心理念是团队合作，将一个班级分为若干个小组，小组成员经过课前充分准备材料，课上充分发挥交流探讨等形式合作，在课堂上通过预设的阶梯测试，教师以讲解或点评等方式给予指导从而达到较好的教学效果。PBL（Problem-Based Learning）是以问题为导向的教学方法。问题可由教师提出并提前发给每位同学，也可由学生思考提出，教师归纳呈现。学生根据课程问题课前查找资料，课前分组讨论。教师在授课过程中分析问题，学生以小组的形式进行回答，教师对问题及课程内容进行总结归纳。以上两种教学法都对教室环境提出了新需求。师生互动、生生互动以及互动中的数据传输呈现及保留输出是新教学范式下的主要诉求。
三 智慧教室的智能环境和智慧互动系统对课堂教学的支撑
正是在这样的教学改革的呼唤下，智慧教室的建设方兴未艾。智慧教室的功能模块可以分为智能环境和智慧教学两大部分。智慧环境包括智能控制中心、集中管理模块、智能交互音视频等模块。智慧教学则是互动教与学、资源管理及学习数据分析等有机融合的模块。智能环境和智慧教学服务师生，从而实现助力教与学模式创新的改革目标。
智能环境下，教室智能控制中心支持Zigbee无线通信及红外技术，能够全面智能识别控制LED教室灯、智能插座、智能窗帘等物联网设备和交互智能平板、空调等设备，轻松构建物联网环境。一间教室一台智能控制中心，轻松实现PC、交换机、中控、音视频切换矩阵、录播主机、功放等教室内众多设备控制功能。智能控制平板，通过简单的操作，可以对录播、视频、音频、灯光和空调等整间教室环境进行集中管控。4K极清交互智能平板和定制教学白板软件，提供更好交互式教学体验。定制的教学白板软件支持不同学科工具，支持批注、绘画、手势识别、课件播放等功能，丰富了课堂教学手段。同时在Windows和Android系统下均提供人机交互的触控体验，大大简化了教师的操作复杂度，提高了课堂效率。
智慧教学支持教学模式发生了巨大的变革。智慧互动体现在教学内容展示、资源共享、互联互动、环境管理、教学应用等多方面的深度融合。首先，互动教学系统提供了教师及学生内容展示的视讯平台：教师可使用简洁高效的触摸控制面板，方便地将授课内容广播给各小组的显示设备上，也可以有选择地将某一组显示设备上的学生讨论的内容转播给其他组分享，或将任意学生的终端内容转播给全班学生研讨学习，这些操作都是由教师受控的。其次，互动系统可以按课程设置的内容确定学生学习相关的学习内容，可将内容方便地投送到学习终端分享。学习设备可以是自带的笔记本电脑，平板电脑、智能手机，这些设备都可以通过高清线或Wi-Fi无线网络连接分享资源。再次，互动系统提供了便捷的连接切换方式，这种连接方式无需在电脑设备上安装驱动软件，即插即用，稳定安全可靠，避免无线网络连接需花费的准备时间及不稳定因素。每个学习小组都安装了Wi-Fi无线同屏设备的连接热点，支持学生使用手机或PAD交互学习。学生可将自己的终端设备显示内容交互投送到显示设备上，也可四人多屏同时投送到屏幕上比对讨论学习。这些互联互动极大地方便了研究、讨论、评讲等课堂教学结构的根本变革，极大地促进了学生主动学习、全身投入、积极建构等有效的学习，极大地提高了教学效率和学习效果。互动系统调动学生学习的优势手段还有问题反馈机制：通过扫描二维码或直接登录热点输入学号登入签到，问题引入可有多种形式，答题可由教师随机从签到的统计名册中抽取或点名提问，答题可实时分析统计。在线提问可使用手机或电脑发送至教师的客户端。总之，组织和传递毫无障碍，师生的关注点将集中于问题的内容本身，每一名学生都能是积极的参与者。
四 促进学生有效学习的教学设计具体策略
美国佛罗里达国际大学教授莎拉·艾迪（Sarah Eddy）和华盛顿大学教授玛丽·帕特·温德罗斯（Mary Pat Wenderoth）等研究开发了大学STEM教师促进学生主动学习的实证观察和评价系统[2]。这项研究中，为学生提供练习机会和积极鼓励学生参与课堂学习活动成为关键的有效教学指导策略，充分地调动学生的主动学习，可以显著地促进有效学习的形成，提升学生的学业质量。
应用该研究的具体实施策略应重视以下三个方面：一是教与学的关系。传统课堂教学是教师的表演场，教师在讲台描绘知识的图谱，学生常常是教师的道具、教学的工具，常常仅限于观看、记忆。调动学生的主动学习必须强调学：尊重学生知识和能力获得的规律，鼓励学生带着问题去实践；尊重学生的体验学习路径，允许学生犯点错误走点弯路，在纠正错误中建构知识和能力；尊重学生的各种体验学习方式，创造条件，让学生不仅动眼也动脑不仅动口还动手。二是想与讲的关系。传统课堂教学中，学生的主要任务是听，听的过程中能够思考已经是优秀学生的表现。而认知科学认为分析、甄别、综合、应用、评价等高阶的认知技能是提高学生知识架构逻辑发展的最有效手段。课堂教学中要训练高阶技能，一定要创设教学情境，为学生提供“讲”的平台。可以是学生表达观点，用论据证明自己的观点；可以是向小组成员解释自己的答案；可以是向小组同伴描述自己的思路和方法；可以是学生对案例的评判和可能错误的分析。学生的“讲”是促进有效学习的关键策略。三是个别和全班的关系。传统课堂受限于课堂结构的局限，教师能关注到的学生数量极为有限，造成一定数量的学生游离于课堂，缺乏主体的责任制。改进课堂的交往结构，能够提高全体学生的参与率。让学生参与设置学习目标，恰当调节学生焦虑水平，提高学生的自我效能感；精心设计每堂课的活动程序和内容程序，综合运用模式控制、目标控制和评价控制等控制方法，培养学生自我控制能力；主体的责任制落实于全体学生。
五 在智慧教室环境中实施有利于有效学习的教学设计
促进学生主动学习是提高课堂教学质量的重要举措，莎拉·艾迪（Sarah Eddy）等提出的促进学生主动学习的实证观察和评价系统在智慧教室环境下能够得到充分的应用。在教学实践中，实施的教学策略可见表1。
以上的课堂教学策略充分应用智慧教室的互联、互动、合作、分享等核心功能改变课堂的教学结构，以学生的逻辑生成和发展为核心，精心营造宽松面向所有学生主动学习的氛围，实行个人和小组的学习责任制，让学生为自己的学习负责；充分应用互动功能实施讨论、问题研究、统计分析等课堂设计改善学生的独立思考能力，更好地建构阐述、演讲等高阶技能；充分利用数据分析多屏比对等功能设计高质量的练习，提高课堂练习的效率和质量，改善学生的学习效果；充分利用数据统计个性推送等功能为学生的学习提供及时有效的反馈，提供个性化的建议，大大提升学习的积极性与参与度。
六 结语
要实现课堂教学结构的根本变革，传统的一言堂讲授、学生游离于学习的课堂教学方式需要被智能联接、智慧互动的主动学习方式所替代。智慧教室教学环境下，个性化取代标准化，教育更加尊重学生个体特征、学习兴趣和学习者体验。通过近年持续的建设和实践，我们认为基于智慧教育环境的优化的教学设计和创新的教学实践将营造环境变革模式、效率优化教育的新局面。
参考文献
[1]何克抗.如何实现信息技术与教育的“深度融合”[J].课程·教材·教法，2014(2):58-62.
[2]Eddy,S.L.,Converse,M.,&Wenderoth M.P.(2015).PORTAAL:A classroom observation tool assessing evidence-based teaching practices for active learning in large science,technology,engineering,and mathematics classes[J].CBE life sciences education,14(2):1-16.
[3]高巍，王莉娟.如何通过教学促进大学生主动学习?——美国大学STEM课堂教学评价系统PORTAAL研究及启示[J].开放教育研究，2019,25(01):55-61.
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