李佳穎 張海 楊絮 李思維

為深入貫徹落實(shí)黨的十九大精神，加快教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國建設(shè)，推進(jìn)新時(shí)代教育信息化發(fā)展，2018年4月，教育部正式啟動(dòng)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，提出“將教育信息化作為教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量”。今天處于領(lǐng)先地位或處于試驗(yàn)階段的各種各樣的技術(shù)可能很快就會(huì)成為在物理空間學(xué)習(xí)的常用工具。佐治亞理工大學(xué)、賓夕法尼亞州立大學(xué)、斯坦福大學(xué)等美國高等學(xué)校正在測(cè)試學(xué)習(xí)空間的智慧課堂技術(shù)，旨在營造一個(gè)可以讓學(xué)生參與更積極的個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生可以更深入地參與協(xié)作。但是，要轉(zhuǎn)變過去“先買裝備，再考慮如何把它們加入到固有的教學(xué)模式中”的思維方式，讓技術(shù)真正融入并推動(dòng)教育教學(xué)發(fā)展并不容易。

智慧課堂技術(shù)是指將一些正在出現(xiàn)的人工智能新技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)和學(xué)習(xí)領(lǐng)域，旨在促進(jìn)課堂的互動(dòng)與參與?，F(xiàn)如今，我們對(duì)如何使用這些工具的理解越來越復(fù)雜，除了對(duì)數(shù)字投影儀和平板顯示器等無處不在的工具的預(yù)期進(jìn)化外，各機(jī)構(gòu)正在試驗(yàn)開發(fā)一系列智慧課堂技術(shù)，這些技術(shù)不僅可以豐富主動(dòng)學(xué)習(xí)的體驗(yàn)，更能夠敞開主動(dòng)學(xué)習(xí)的“大門”。本文將詳細(xì)介紹美國高校正在試驗(yàn)應(yīng)用的兩個(gè)智慧課堂技術(shù)成功案例，及其相應(yīng)的工作原理。兩個(gè)案例在理論和設(shè)備使用上存在一定的差異。斯坦福大學(xué)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集技術(shù)應(yīng)用于課堂，它可以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的深度學(xué)習(xí)、主動(dòng)參與等，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式等進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)與反饋。北卡羅來納州立大學(xué)將可視化技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)，學(xué)生們能夠有效地使用Viz Studio設(shè)計(jì)演示文稿，有助于確保所有學(xué)習(xí)者都能充分參與課堂，增加了物理空間支持學(xué)習(xí)的方式。

● 斯坦福大學(xué)智慧課堂技術(shù)應(yīng)用案例

斯坦福大學(xué)（Stanford University）采用基于Web智能設(shè)備和SMS文本的友好型觀眾響應(yīng)系統(tǒng)，活動(dòng)可以通過簡(jiǎn)單的界面進(jìn)行設(shè)計(jì)，并直接嵌入PowerPoint、Keynote或Google幻燈片演示文稿中，并且響應(yīng)可以集成到顯示屏上。如圖1所示，該測(cè)量系統(tǒng)可以支持交互式課堂教學(xué)和學(xué)生的實(shí)時(shí)參與，使教職員工可以輕松獲得學(xué)生的反饋數(shù)據(jù)并給予及時(shí)指導(dǎo)。在課堂上，教師可以運(yùn)用該系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)民意調(diào)查、問答、檢查出勤或進(jìn)行實(shí)時(shí)分級(jí)測(cè)驗(yàn)，以更有效地評(píng)估學(xué)生對(duì)課程材料的理解程度，學(xué)生在討論中可以使用匿名。除此之外，教師可以根據(jù)實(shí)時(shí)收集到的數(shù)據(jù)創(chuàng)建詞云以增強(qiáng)學(xué)生的反應(yīng)。

數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)是為整個(gè)斯坦福社區(qū)提供語言教學(xué)和學(xué)習(xí)的資源、設(shè)施和支持。先進(jìn)的教學(xué)空間、企業(yè)級(jí)軟件資源和專家支持人員相結(jié)合，使斯坦福數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室成為一個(gè)動(dòng)態(tài)且高效的教學(xué)設(shè)施。數(shù)字語言實(shí)驗(yàn)室是斯坦福大學(xué)的多語言計(jì)算和評(píng)估中心，提供可靠的音頻和視頻記錄功能、外語數(shù)字媒體內(nèi)容和軟件圖像，以支持多種外來字符集的計(jì)算。該實(shí)驗(yàn)室還希望充當(dāng)物理和虛擬的跨文化相遇環(huán)境，具體包括以下設(shè)施：

①嵌入式區(qū)域包含4個(gè)平板電視屏幕（42英寸）和可移動(dòng)的桌子和椅子。如圖2所示，該空間可以看作是靈活的空間，在其中教師可以促進(jìn)小組項(xiàng)目、協(xié)作活動(dòng)、小組討論等。該區(qū)域有2臺(tái)壁掛式投影儀和智能墻面涂料（僅供教員使用），還包含4臺(tái)帶有引導(dǎo)頭和麥克風(fēng)的雙啟動(dòng)計(jì)算機(jī)（Mac OS和Windows 7）。學(xué)生也可以使用該區(qū)域進(jìn)行在線評(píng)估、多語種寫作、Skype和語音錄制等。

②198區(qū)域用于指導(dǎo)、在線評(píng)估、動(dòng)手培訓(xùn)及學(xué)生的項(xiàng)目和活動(dòng)，同時(shí)它還用于顯示方向。如圖3所示，該智慧教室由1個(gè)指導(dǎo)員站、1臺(tái)天花板投影儀、2臺(tái)壁掛式投影儀和屏幕板、白板漆墻、19張折疊桌（每張6英尺×2英尺）;3張雙折疊桌（5英尺×10英寸/2英尺3英寸/3英尺8英寸）構(gòu)成。它們不僅可以用作投影儀的顯示器，還可以讓我們用干擦標(biāo)記筆寫字。在這個(gè)房間里，秋季開始時(shí)進(jìn)行了口語診斷評(píng)估（ODA）和在線寫作診斷評(píng)估（WDA）。此外，還會(huì)進(jìn)行“口語能力改進(jìn)訪談”（MOPI）。每個(gè)春季學(xué)期，大約有800名學(xué)生在兩周內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)室參加模擬口語能力面試（SOPI）和在線寫作能力評(píng)估（WPA）的出場(chǎng)考試。

● 北卡羅來納州立大學(xué)可視化工作室智慧課堂技術(shù)案例

在北卡羅來納州立大學(xué)，教師和研究生可以使用一個(gè)可視化工作室，如下頁圖4所示，這是一個(gè)有12臺(tái)LCD投影儀（1024×768）的協(xié)作工作室，可以在四面墻上360度顯示內(nèi)容，具有高質(zhì)量的360度投影能力。1個(gè)USB端口的Windows服務(wù)器和4臺(tái)筆記本電腦（VGA或HDMI）連接作為資料來源。麥克馬納斯說：“Visualization Studio使豐富的知識(shí)展示和更互動(dòng)的交流環(huán)境成為可能。在民族志研究方法課程中，它為學(xué)生帶來的創(chuàng)造潛力立即讓我震驚。”“除了學(xué)生的高質(zhì)量和令人興奮的內(nèi)容外，我喜歡學(xué)生的演講是包羅萬象的。學(xué)生們能夠有效地使用Viz Studio設(shè)計(jì)演示文稿，吸引了我們所有人的參與?！?/p>

NCSU圖書館的Josephine McRobbie（當(dāng)時(shí)的圖書館研究員）和Markus Wust（數(shù)字研究與獎(jiǎng)學(xué)金圖書館員）與學(xué)生合作開展了這些項(xiàng)目，幫助他們學(xué)習(xí)Visualization Studio工具并在此展示他們的工作。另外，通過使用環(huán)繞式投影來呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)記錄、視頻采訪、圖表和文本分析，學(xué)生擺脫了早期的困擾并接受了挑戰(zhàn)。

● 對(duì)我國智慧課堂技術(shù)應(yīng)用的啟示

通過對(duì)斯坦福大學(xué)應(yīng)用于課堂的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集技術(shù)和北卡羅來納州立大學(xué)的可視化技術(shù)的了解，我國智慧課堂技術(shù)的應(yīng)用可以從中受到一些啟示。

首先，智慧課堂技術(shù)將傳統(tǒng)的以教師為主體的模式轉(zhuǎn)化為學(xué)生深入合作參與學(xué)習(xí)的模式。例如，將白板上的文字轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式的軟件，鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者成為內(nèi)容的共同創(chuàng)造者，并在小組工作中實(shí)現(xiàn)更好的互動(dòng)。其次，智慧課堂技術(shù)促進(jìn)了新的、更生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，如那些可以使用AR和VR創(chuàng)建的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以及那些能夠讓學(xué)生體驗(yàn)到他們無法訪問的地方的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。最后，提高學(xué)生的認(rèn)知和參與潛力進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)。智慧課堂技術(shù)的缺點(diǎn)是對(duì)收集數(shù)據(jù)隱私的擔(dān)憂，如那些可以跟蹤學(xué)生參與課程或其他校園活動(dòng)的技術(shù)，特別是如果這種跟蹤技術(shù)將使用情況與特定個(gè)人聯(lián)系起來，可能需要新的政策來管理這種數(shù)據(jù)使用。

通過促進(jìn)學(xué)生更深入地參與學(xué)習(xí)，智慧課堂技術(shù)可以支持當(dāng)前的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)趨勢(shì)，包括改進(jìn)評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容的方式。同時(shí)，這些技術(shù)有能力將學(xué)生吸引到全新的、豐富生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)中，如通過新一代技術(shù)（如3D可視化、360度視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)）實(shí)現(xiàn)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。同時(shí)，這些技術(shù)將有助于提高學(xué)習(xí)空間互動(dòng)的質(zhì)量，包括加強(qiáng)不同地點(diǎn)學(xué)習(xí)者之間的聯(lián)系，擴(kuò)大解決復(fù)雜問題的能力。

本項(xiàng)研究受到吉林省教育廳“十三五”社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目重點(diǎn)課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的卓越教師能力結(jié)構(gòu)與培訓(xùn)研究”（課題號(hào)：JJKH20170931SK），東北師范大學(xué)教師教育研究基金重點(diǎn)課題“基于數(shù)據(jù)挖掘的教師專業(yè)發(fā)展成長(zhǎng)軌跡研究”（課題號(hào)：JSJY20180104），東北師范大學(xué)交叉研究項(xiàng)目“基于教育數(shù)據(jù)科學(xué)的課堂學(xué)習(xí)測(cè)量與評(píng)價(jià)研究”（課題號(hào)：108-130026916），認(rèn)知智能國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目“基于教育數(shù)據(jù)科學(xué)的智慧課堂測(cè)量與評(píng)價(jià)研究”（課題號(hào)：iED2019-Z01）資助。