信息技术环境下智慧课堂的概念、特征及实施框架
摘 要：智慧课堂是信息技术与教育教学高度融合而产生的新型课堂，代表了未来课堂教学的发展与改革方向。物联网、云计算、泛在网络、大数据等技术的发展与完善为实现智慧课堂提供了可能。在已有研究基础上界定了智慧课堂的内涵，追溯了智慧课堂的发展并概括出了信息技术环境下智慧课堂的特征，构建了智慧课堂的概念框架，期望能够为智慧课堂的实施提供一定的指导。
关键词：智慧；智慧课堂；概念框架
中图分类号：G423.07 文献标识码：A
在社会信息化、经济全球化以及知识爆炸的时代，知识型的人才已不能满足社会的需要，社会需要更多创新型的人才，需要具有终身学习能力的人才。作为高等技术应用型人才培养的摇篮――高等职业教育，应时刻关注社会发展的需要，将学生培养成为社会所需要的创新型技术应用人才。然而受中国传统文化及凯洛夫教育思想的影响，目前高职的课堂教学任然以“学科、教师、课堂”为中心，仍然是一种以知识为本位的课堂，是对学生进行机械训练的课堂。如何让课堂教学通过知识的传递达成智慧生成的艺术的目的，如何让课堂充满智慧，是当今教育者共同的心愿。随着现代信息化技术的飞速发展和广泛应用，课堂教学方式正发生着深刻的变化，一种充分运用信息技术的新教育形态――“智慧课堂”悄然而生。而物联网、大数据、云平台、泛在网络等先进技术的飞速发展为智慧课堂的实施提供了有效的技术支持。本文基于以上背景及现状解读了信息技术环境下智慧课堂的概念及特征，并提出了信息技术环境智慧课堂的实施框架，以期从本质上对智慧课堂的实施提出有意义的参考。
一、国内外研究现状
随着加拿大阿尔伯特大学教育学教授马克斯？范梅南的《教学机智――教育智慧的意蕴》的热销，智慧教育无疑是近几年来的热点话语，而信息技术作为实现智慧教育的平台无疑为智慧教育注入了新的血液。虽然智慧课堂还没有一个正式的官方定义，但智慧课堂的理念已日趋成熟，在教育界引发了教育教学改革的新思潮。通过查阅相关的文献资料，智慧课堂的研究主要有以下几个方面：
一是智慧课堂本质特征的研究。通过阅读智慧课堂、智慧学习相关文献资料，可以发现许多学者关于智慧课堂的内涵讨论在一定程度上体现了技术在教育教学中的应用。智慧课堂是指教师通过自己的教学智慧为学生创建的自主的、活动的、情感的、生活的、趣味的课堂，从定义可以看出对其特征的描述主要是对教与学特征的概括。现有的智慧课堂的定义是由智慧教育衍生而来的，“主张借助信息技术的力量，创建具有一定智慧的（如感知、推理、辅助决策）的学习时空环境，旨在促进学习者的智慧全面、协调和可持续发展”，对其特征的描述主要是从技术的角度来分析的，他们认为智慧课堂具有“资源分层共享”“实时内容推送”“学习情境采集”“智能学习分析”“即时反馈评价”“协作互动交流”和“移动通信互联”等技术特征。
二是智慧课堂环境构建的研究。智慧课堂环境是实现智慧课堂的根本保证，因此智慧课堂环境的构建对教育研究者来说亦是至关重要的课题。关注和研究智慧课堂的研究者特别是一些一线教师，已经开展了智慧课堂的实践，并尝试打造智慧课堂生态系统，构建适合培训学生智慧学习和教师智慧教育的空间与环境。如黄荣怀教授根据智慧课堂“智慧性”的本质特征，利用人工智能、物联网、富媒体等技术构建了“SMART”智慧课堂概念模型。
三是智慧课堂学习模式及案例的研究。尽管目前教育研究者在如何设计智慧课堂学习模式方面的探讨相对较少，但也有部分研究者提供了有益的理论分析与实践经验。研究者们结合现有教学实际，将信息技术充分融合到课堂教学中让学生在学习过程中达到智慧生长的目的。例如在《基于智慧课堂的学习模式设计与效果研究》一文中，研究人员设计了基于智慧课堂的学习模式，将学习环节分为课前、课中和课后三个环节，并将模式运用于实际的教学中检验学习的效果。 二、智慧与智慧课堂
（二）智慧与智慧课堂的含义
在《现代汉语词典》中，智慧是“辨析判断、发明创造的能力”，是“不断认知和思考的能力”。《牛津英语词典》里对“智慧”一词作了更详尽的界定：“对于有关人生和行为的问题能够做出正确判断的能力；在目标与手段的选择中表现出判断的公正合理，能够真实判断什么是正确或适宜的，并有意去采取相应的行动；具有感知和采用最佳途径去实现目标的能力；具有认知判断能力强以及审慎的特点。”由此可以看出：首先，智慧是在知识和经验的基础上形成的反思力、判断力和创造力，是智慧主体高阶思维能力和解决复杂问题的能力的内在驱动。其次，智慧有着向善求美的道德观和价值观，即利用知识和创造力达到利人利己的“善益”。
以上可以看出，它与强调记忆力、观察力、想象力和判断力的智力（Intelligence）不同，它是人类先天遗传与后天环境交互作用的结果，而后者对智慧的影响较大。因此，要促进学习者智慧的发展，就需要为学习者创设良好的学习环境，智慧教育应运而生。智慧课堂的构建是智慧教育环境下的一种新诉求，是实现智慧教育的核心组成部分。对于什么是智慧课堂，目前国内外文献尚没有统一的论述，但从许多教育家的论述中，不难概括出智慧课堂的概念。例如我国著名教育家陶行知先生认为“教学生学就是对于一切问题不是要先生产现成的解决方法来传授给学生，而是要把这个解决方法如何找来的手续、程序安排停当，指导他，使他以最短的时间经过相类似的经验。”智慧课堂从其目的上来说是指让学生用创新思维发现问题、用智慧方式解决问题的课堂，是促进学生智慧生长的课堂。而信息技术的发展为智慧课堂带来了新的契机，它在学习情境的创设、学习过程的互动等方面具有得天独厚的优势。因此，信息时代的智慧课堂与农业时代、工业时代的智慧课堂在基本内涵、方法手段、支持环境上存在差异。可以将智慧课堂定义为：教师运用教学智慧将信息技术融于课堂教学中，为学习者构建情境化、智能化、互动化的智慧学习环境，引导学生去发现问题、思考问题、创造性地解决问题并最终促进学生智慧成长的新型课堂。
（二）智慧课堂溯源
让学生到达最高的善――“智慧”是教育永恒的追求，关于智慧课堂的思想可以在许多著名的教育家的论述中找寻到它的痕迹。古希腊著名的教育家、哲学家苏格拉底认为教育应该是“通过认识自己达到获得知识，最终成为有智慧、有完善道德的人。”因此，作为学生的引路人和指导者，应该鼓励学生在自我认识中，去探索、寻找永恒的真理。而信息化环境下的智慧课堂可以追溯到1997年钱学森先生的所提出的“网络交换信息空间中的智慧科学”（Science of
Wisdom in Cyberspace），即“大成智慧学”。IBM首席执行官彭明盛在2008年所作的报告――《智慧地球：下一代领导议程》在推进智慧课堂发展的过程中具有较强影响力。报告中提出借助传感技术、物联网技术、移动技术等新一代信息技术，地球上“几乎所有东西――任何物理对象、过程或者系统――都可以被感知化、互联化和智慧化（Instrumented ，Interconnected and Infused with Intelligence）。”智慧城市、智慧交通、智慧医疗等许多新的概念在“智慧地球”思想的渗透下不断被催生而出。如美国的迪比克市与IBM在2009年9月共同宣布，将在未来成为美国第一个“智慧城市”。在“智慧”无处不在的时代大浪潮下，智慧课堂应运而生。
（三）智慧课堂的特征
课堂英文名“schoolroom”，是指教与学行为发生的场所，包涵学习者、促进者、 活动、资源、工具、设备六个要素。新一代信息技术催生了新的课堂形态――智慧课堂，与传统的知识课堂的相比，信息技术环境下的智慧课堂在内容的呈现、学习内容的获取、交流互动等多个方面有着自己的本质特征：
1.情境感知性
物联网、云计算、数据挖掘等智能技术为智慧课堂提供了技术支撑，学习环境可以被感知，可以动态地记录学习过程，可以量化、表达和预测学习者的思维过程和学习需要。智慧课堂以情境感知为基本支撑，在学习内容和学习资源适应性推送的基础上为学生设计更具适应性、灵巧性的学习环境。智慧课堂的情境感知性主要体现在利用数据智能化挖掘技术和GPS、RFID、QRCode以及各类传感器感知数据学习者的个性差异（如能力、风格、偏好、认知）、知识背景、学习状态（如焦虑、烦躁、开心）、学习进度、学习需求以及学习所处的物理位置信息，可以使资源按需获取和使用，让不同的学习者达到知识与智慧的交融，最终到达创新思维能力提升的目标。
2.全向交互性
课堂活动的本质是交互，智慧课堂支持全方位的交互，具体体现在以下几个方面：一是媒体交互。通过语音、身体等方式与多媒体设备或系统进行交互，系统可以动态地记录学生的学习过程，为资源的智慧推送与决策提供数据支持。二是师生互动。通过面对面或者网络实现师生之间随时、随地的互动交流，促进深层学习发生。三是生生互动。通过面对面或者网络实现思想的碰撞与交流，协作解决问题。
3.学习体验性
从课堂教学的过程价值来看，课堂教学应重视学生的学习体验。在智慧课堂中，因环境具有感知性、适应性、生动性等特征，可以引起学生一定的态度体验，从而帮助学生理解教材，从而使学习者能够更加轻松地投入学习；在智慧课堂中，生动的学习场景、先进的设备和丰富的资源，可以引导学习者积极参与，从而在情境化、移动化、感知化的学习活动中灵巧、高效地运用知识解决问题，在实际的体验中实现智慧的成长。
4.工具多样性
信息技术的发展为学习者提供了效能、信息获取、交流互动、思维认知、情境创设等丰富的学习工具，这些工具可以帮助学习者学生对概念本体知识、方法本体知识和应用本体知识进行有意义的建构，可以帮助学生对所学知识进行语义网络组织，让学生成为获取知识的主动建构者，最终实现知识的内化。
5.智慧推送
智慧课堂可以达成“学习资源按需获取，教与学可以按需开展”的美好愿望，按需推送是智慧课堂的另一重要特征，通过物联网、云计算等技术可以根据学习者的兴趣、需求和知识结构适应性推送学习资源、服务、工具和人际关系资源。
三、智慧课堂的概念框架
新一代信息技术给课堂教学带来了无限的生机，催生了新的课堂学习环境，加快了教学方式和学习方式的转变，让学生拥有了更广阔的学习天地。智慧课堂是在智慧环境中开展的以学习者为中心，促进学生智慧生长的课堂。智慧课堂的概念框架如图1所示，体现了“需求智慧感知，资源和服务智慧推送，教师引导学生智慧生长”的思想。 从图1可以看出，物联网、大数据、泛在网络、智慧教育云平台等技术以及各种智能学习终端是智慧课堂实施的技术基础。物联网能够感知学习环境和学习需求，记录学习者的学习过程。数据挖掘技术通过推理学习者的学习特征，发现学习者的学习兴趣，并根据所分析的数据建立学习者学习模型，并上传到智慧教育云平台。泛在网络为实现跨情境的无缝学习提供网络保障。教师根据教学内容并结合学生的需求设计教学活动和数字资源并上传到智慧教育云平台中。智慧教育云平台根据物联网所感知的数据以及大数据所计算出的学习者特征模型为学习者智慧化的推送资源和服务。
根据教学活动开展的地点不同，智慧课堂的实施可以分为两种：一种是网络课堂。这种课堂可以由学习者主动发起，主动提出学习需求，在学习者主动学习的过程中系统可以根据学习者的学习过程、学习兴趣以及学习者的知识结构，智慧教育云平台中过滤出最优的学习资源推送给学习者。另一种是实体课堂。根据学习者的行为、感情等个性化特征的变化为学生推送相关的资源，教师利用这些资源去引导学生发现问题并创造性的解决问题，促进学生的智慧生长。从智慧课堂的概念框架可以看出，新技术的出现为智慧课堂的开展提供了可能，但不是拥有这些技术的课堂都称之为智慧课堂。教师在智慧课堂的实施过程中有着重要的作用，如何利用技术设计课堂教学活动和资源并有效地的开展教学是学生智
