智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学模式构建及应用*

刘喆

（华南师范大学 数学科学学院，广东 广州 510631）

一、引言

随着智慧课堂、个人学习空间等数字化环境，电子书包、智慧学伴等技术工具以及翻转课堂、同伴在线互助学习等教学模式的涌现，“互联网+”时代的教师教育教学能力无疑需要被重新定义。近年来，国家政策性文件相继提出要发展教师乃至师范生的“信息技术应用能力”“信息化教学能力”或“信息素养”。《教育信息化“十三五”规划》明确指出应“将信息化教学能力培养纳入师范生培养课程体系”“使信息化教学真正成为教师教学活动的常态”。那么，教师教育如何才能使未来教师拥有信息化教学能力，从技术消费者转化为“技术制品”（technological artifacts）设计者和创造者，以便做好教育未来孩子的准备？早期与技术相关的教师教育课程和教师专业发展项目都认为只要将特定的教育技术及其相关课程呈现给学习者就足够了，这种只教技术技能的方法是不充分的，学习技术和学习如何在教学中融合技术是完全不同的。因此，教师教育者需要着力开展面向信息化教学能力发展的课程与教学改革实践。

智慧教室的出现推动数字化学习向智能化学习的根本转变。过去，智慧教室更多地是针对中小学校而言。《教育信息化2.0 行动计划》要求“加快面向下一代网络的高校智能学习体系建设”“加快建设在线智能教室”“推进信息技术和智能技术深度融入教育教学全过程”，由此，智慧教育环境建设已成为高校教学资源投入的新方向。顺应“互联网+”国家战略，迈上智能教育新征程，华南师范大学充分利用云计算、大数据、虚拟现实等技术，建设起虚实结合的新型“互联网+”教育实践空间，立足“实学、实训、实习”一体化师范教育课程体系，为师范生提供理论学习与实践体验有效整合的支撑环境。[1]智慧教室作为实践空间的重要组成部分，包括电子书包、交互式电子白板和智能录播三大系统以及一个网络学习空间，其对实现《教育信息化2.0 行动计划》提出的运用智能学习环境“增强知识传授、能力培养和素质提升的效率和效果”目标任务发挥重要作用，为推进信息技术与教师教育深度融合、变革教学模式提供平台和资源保障。以学校智慧教室为主阵地，整合课程资源，构建并应用面向师范生信息化教学能力发展的教学模式，设计和实施多轮次迭代的师生共同参与的信息化教学实验活动，并对教学效果进行评价检验，以期通过完整的教学实证研究，促进师范生信息化教学能力的发展。

二、师范生信息化教学能力的核心观点

从本质内涵来说，信息化教学能力的实质是教师在真实的教学情境中运用ICT 将学科知识“转化”成学生有效获得的一种知能结构体，其目的在于实现技术促进型学习（technology-enhanced learning）。其不仅应具备媒介与信息素养（media and information literacy），还必须涵括根据具体而真实的教学情境所生发的“信息技术-教学法-课目内容”三者融通转化的能力。[2]因此，整合技术的学科教学知识（Technological Pedagogical Content Knowledge，TPCK）是信息化教学能力的知识内核，是实现知能转化的关键。针对构成要素，华东师范大学联合华中师范大学、南京师范大学、陕西师范大学、西北师范大学、西南大学共同研制出《师范生信息化教学能力标准》，将师范生信息化教学能力划分为基础技术素养、技术支持学习、技术支持教学三个主要维度，每个维度下又分三个子维度。[3]基础技术素养包括意识态度、技术环境和信息责任，技术支持学习分为自主学习、交流协作和研究创新，技术支持教学划分为资源准备、过程设计和实践储备。标准为师范院校诊断、优化师范生信息化教学能力培养提供了重要的参考依据。面对21 世纪人才需求和未来教师专业发展，师范生必须深谙技术力量，并善用技术进行学与教，在知识学习、知识迁移和知识创造的过程中实现能力发展。

信息化教学能力的发展根植于真实实践场域，且依赖于技术与课程深度融合这一特殊活动参与所创生。智慧教室是一种新型学习环境，更是一种架接人、资源、工具于一体的技术系统，在此环境中学习和浸染，对于师范生信息化教学能力发展具有潜移默化的影响作用。①智慧教室助力发展“基础技术素养”。智慧教室是师范生在未来信息化教育工作中必须能够驾驭的教学环境，尽早融入智慧的技术环境，丰富临场体验，增长主动学习和运用信息技术的自主意识，掌握智慧教室的软硬件及系统平台，能够为智慧地学与教奠定技术素养基础。②智慧教室助力发展“技术支持学习”。师范生要能够用技术教学，必须先经历用技术学的过程。智慧教室为师范生认知成长提供学习环境，包括利用电子书包自主学习资源设计、在线观摩智慧课堂教学、开展在线专题交流研讨、协作设计原创性学习资源，从而将教学重心从教师直接呈现学习内容转向师范生主动建构知识和交互学习。③智慧教室助力发展“技术支持教学”。师范生利用电子书包设计创作教学资源并完成教学过程设计，开展多轮次迭代的技术促进型教学并使用录播系统录制，上传信息化教学设计和实施视频至学习空间，参与完成一系列智慧教室教学实践。高校教师、中小学教师和师范生形成学习共同体，打破高校和中学之间的时空限制，共同对教学设计和实施视频进行评议。因此，智慧教室为师范生创设丰富的软硬件以及资源体验环境，在自主地建构和交互学习中，信息化教学能力得到孕育发展。

三、智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学模式及其应用

本研究将构建智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学模式，并以华南师范大学教育科学学院2016 级小学教育专业（数学）36 名本科生为研究对象，依托《小学数学课程与教学论实验》专业课程和华南师范大学智慧教室学习环境，开展历时18 周的教学模式应用实践，最后对教学效果进行评价检验。

1.模式构建：系统设计与说明

实践和反思是信息化教学能力的生长之域和发展之源。打破传统教学模式，基于TPCK 知识理论，在智慧教室学习环境中，以设计学习（learning by design）为核心，建立智慧教室支持信息化教学能力发展的教学模式（如图1 所示），为课程教学序列做出系统化安排。

图1 智慧教室支持信息化教学能力发展的教学模式

该教学模式具有四方面特点：①依托智慧教室开展设计学习。教学模式蕴含显著的技术性和设计思维（design thinking），智慧教室的系统技术支持信息化教学设计与实施，智慧教室的空间技术支持在线交流、协同研修和档案管理。设计是一个解决复杂的劣构（illstructured）问题的过程，通过设计学习允许师范生像设计师一样设计学习活动，利用设计思维解决真实复杂的教学问题，将“技术、教学法、课目内容”的内在关联融入具体设计中，设计出符合学生学习需求的“制品”（artifact），进而提升信息化教学能力。②以教学设计和TPCK 知识理论为依据。教学设计是一个全面规划教学系统的过程，该模式遵循教学设计对资源和程序作出有利于学习安排的准则。信息化教学能力发展存在于技术、教学法、课目内容知识动态交互关系中，任何一个知识元素的改变都需要由另两个元素的变化来“补偿”（compensated）。所以模式强调信息化教学能力的生成和发展不是依靠单一知识教学，而是孕育于TPCK整体性学习、应用、迁移和创造之中。③考虑信息化教学能力影响因素。对教师信息化教学行为有着间接或直接影响的因素包括绩效期望、努力期望、社会影响、促进条件，具体是指感知有用性、感知易用性、感知行为控制、社会因素、主观规范、便利条件等，它们基本涵括已有研究提及的信息化教学能力影响因素且具有相对的理论可靠性。[4]教学中认识并提高因素的正向影响力，有助于更好地培养信息化教学能力。④具有可操作的进程安排。模式对教学流程及如何实施各个程序有清晰的描述，体现实践取向的动态学习路径，做出有利于发展信息化教学能力的系统化教学安排。模式包括“理解-观察-设计-实践-反思-修正”六个环节，十分重视“理解”何谓信息化教学和通过“观察”或“示范”学习如何开展信息化教学两环节；呈现一个交互式闭路活动进程，师范生从旁观者转化为行动者，设计和实践不是一次性行为，是经过反复迭代直到满意为止的多轮次学习历程。

2.模式应用：环境、课程开发与实践

（1）智慧教室的系统和空间

华南师范大学教育实践空间支持学校各项实践性教与学活动，拥有两间智慧教室，为教学实验提供环境保障。配套硬件有电子白板系统、录播系统以及投影设备、手持设备（平板电脑）、移动桌椅等；软件包括助力教学资源设计和推送的电子书包系统以及作业呈交和在线互动的网络学习空间。学习空间具有学习者个人门户、学习管理平台、交流研讨社区、学习资源库、学习质量监控等模块，支持教师发布学习计划和学习资源、组织教学视频的听评课、创建专题教研以及开展过程性评价，支持师范生提交教学设计和教学视频，支持学习共同体之间协同评议、远程互助。

（2）课程整合与内容重构

依据TPCK 知识理论，信息化教学能力的发展更多地存在于“技术、教学法、课目内容”三个核心知识动态交互过程之中，高师院校应关注师范生二维交互知识的学习，开设整合类课程。[5]本研究依托《小学数学课程与教学论实验》，整合《数学教学技术》《小学现代教育技术》以及《教育见习》等课程师资力量，并邀请小学数学名师参与在线评议和研讨活动，形成学习共同体。增加信息化教学设计、信息化教学模式、信息化教学评价、走进智慧教室、微课资源开发等教学内容，课程包括理论学习和实践探索两个环节，承载着发展师范生的基础技术素养以及交流协作、资源准备、过程设计和实践能力等功能。

（3）教学过程与任务设计

教学实验分为六个阶段：第一阶段，理解信息化教学。第1-6 周，教师介绍智慧教室、信息化教学的前沿课题和数学教学技术，在教学过程中示范智慧教室和教学软件的运用，并鼓励师范生进行探索。然后，师范生分组学习信息化教学模式、信息化教学资源设计、信息化教学过程设计的文献知识，并将学习结果整理发布在网络学习空间。同时需要回答问题：从自身的数学学习经历和教学实践来看，哪些小学数学教学内容是小学生难以理解的？为什么？

第二阶段，观察信息化教学。第7-8 周，师范生到小学教育见习一周，教师择取优课资源并发布于学习空间。师范生采用师生共同研制的听评课记录表详细记录在课堂见习和优课视频中观察到的数学信息化教学片断，就此组织在线专题研讨活动。需要回答的问题是：将小学数学内容知识转化成可以教学的形态，使小学生更易于理解和掌握，你会用哪些技术表征方式或教学策略？

第三阶段，设计信息化教学。第9 周，基于前两个阶段的学习和电子书包系统资源，师范生分组合作开发一份40 分钟的数学信息化教学设计以及促进学习的“技术制品”，如课件、微课、教学游戏等，并公布在学习空间，供教师点评。需要回答的问题是：如何确定合适的可以用技术教学的数学主题？如何选择具有教学法意义的技术工具？如何择取合适的教学模式？

第四阶段，实践信息化教学。第10-15 周，每位师范生在智慧教室实施自己创造的教学设计，独立开展40分钟数学信息化教学，必须使用电子白板和学生平板，选择性使用微课等教学资源，并将录像共享到学习空间。每组推荐一个录像供师生点评，全班选出两名学生开展一次同课异构活动。需要回答的问题是：你选择的技术工具能否支持教学重难点内容转化？学生是否更易于理解？你设计的教学资源能否优化教学过程？

第五、六阶段，反思和修正信息化教学。第16-18周，根据师生的反馈和评论，师范生反思教学经历，撰写反思日志，任课教师给出点评，然后师范生修正教学设计、优化教学资源。需要回答的问题：亲历信息化教学全过程后，请描述你的信息化教学能力发展情况。

图2 师范生信息化教学设计和实施过程

“通过设计学习”发展信息化教学能力是教学实验的核心，在第三和第四阶段中，师范生着力思考如何在技术、教学法、教学内容间建立联结和技术能够有效地将抽象数学概念转化成具体的或现实的形式，最后设计并实施技术促进型教学。具体设计过程如图2 所示。

四、智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学效果

一学期实验结束后，对智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学模式运用效果进行检验，研究数据来源于两方面，一是学习空间的各种痕迹，如教学设计、教学视频、反思日志和在线研讨，以及各项在线作业的评价反馈；二是问卷和访谈调查记录。

1.调查结果分析

任友群、闫寒冰等学者编制了《师范生信息技术应用能力自评工具》，可以作为我国师范生信息技术应用能力测评工具[6]。与《师范生信息化教学能力标准》一致，该自评量表分为基础技术素养、技术支持学习、技术支持教学三个维度，包括61 个题项，选项赋值为1-5，分值越大表示与实际情况符合程度越高，师范生在该维度的能力水平越高。本研究采用此工具，以36名师范生为样本开展问卷调查。如图3-5 所示，经历六阶段学习实践，师范生信息化教学能力水平得到一定程度的提升。但是从整体来看，师范生对自身各方面素养和能力的评价并不理想，分值均低于3 分，说明师范生信息化教学能力水平相当一般，教育培养工作任重道远，将是一项长期持续工程。

图3 基础技术素养的前后测对比

图4 技术支持学习的前后测对比

图5 技术支持教学的前后测对比

通过访谈发现，师范生已经修读部分与信息技术、教育技术相关的课程，但针对这些课程，30.77%的师范生认为它们对发展信息化教学能力非常有帮助或者比较有帮助，其余大部分认为帮助一般或帮助不大。师范生对增强课程的实践环节或者增加实践类课程的诉求相当强烈，如开设微课设计、信息技术与课程整合实践、新型教学环境的使用、新兴技术软件应用操作、小学生STEM 课程等，希望“学校设立有组织性的实际操作课程”“多结合一线教学经验分享，而不是纯粹地讲理念和原理”，等等。

2.学习内容分析

季清华教授（Michelene T.H.Chi）经过十年实证研究和实验验证，提出“ICAP 学习方式分类学”，倡导一个新的革命性理念：参与就是能力，主张当学习者越积极参与学习过程，学习效能将依次提升。[7]这代表一种学习者能力发展蕴藏于积极参与之中的学习隐喻，故而本研究藉此理论认为师范生在教学实验中参与度越高，信息化教学能力发展力度越大。

那么，如何评价参与度呢？师范生在学习空间完成一系列实践活动，包括在线观摩优课、呈交各类作业、在线互评和研讨等等，所以师范生在线参与度能够反映其在教学实验中的整体参与度。因此，结合奥利弗（Oliver R.）和麦克洛克林（Mcloughlin C.）的多层次互动分析模型[8]，建立在线学习参与度评价量表（见表1）。该量表从交互内容类型和发言次数两方面评价参与度，交互内容由浅入深依次分为社交型（Social）、程序型（Procedural）、说明型（Expository）、解释型（Explanatory）、认知型（Cognitive），分别赋值1-5 分，若五个类型文本发言次数分别为X1、X2、X3、X4、X5，则参与度的平均得分为（X1×1+X2×2+X3×3+X4×4+X5×5）/（X1+X2+X3+X4+X5）。

表1 在线学习参与度评价量表

表2 师生对不同作业项目的参与度

将学习空间所有学习痕迹分为文本练习、资源设计、教学视频、专题研讨四类，把师范生提交的作业以及教师点评、师范生互评和在线研讨的文本发言归类并进行定量编码统计，得到参与度的统计结果（见表2）。

文本练习中的文献学习笔记和听课记录多为说明型浅层参与，批评性思考的成分不足；反思日志和各阶段必答题以及教师对作业的评价大都属于解释型或认知型交互。资源设计类包括数学信息化教学设计和微课等开发，师范生在资源开发之前均认真完成详细的课标、教材和学情分析以及信息技术、教学方法选取说明，然后再设计教学活动、教学进程和开发资源，在建构学习中知识变化结果从应用迈向迁移和共创；教师对此类作业逐一点评，提出建设性反馈意见，所以师生参与度很高，属于深层参与。每位师范生亲自开展信息化教学，录制并提交教学视频，教师根据提前编制好的评课表进行打分，生生之间亦可互评，此类学习基本属于解释型交互活动。专题研讨类包括教师择取的供师范生观摩点评的教学视频和教师专门组织的即时在线专题研讨活动，从跟帖情况来看，教师参与度越高，师范生交互越频繁、交互内容越有深度，群体互动效果越好。

高质量的研修项目是提高群体参与度的必要条件。[9]在教学实验中，教师设计层层递进、具有内在逻辑联系的学习任务，促进了师生间的深度交互。从统计数据来看，除文本练习深层解释和认知较弱外，师范生在其余活动中都表现出不错的参与度，也揭示了在教学实践中教师大力支持师范生建构性地、交互性地参与学习可以带来信息化教学能力提升这一道理。

五、结束语

“互联网+”时代对教育的冲击并不仅仅是教育技术的革新，更是对课程内容、教学模式和学习方式的深层影响。为直面这场变革的挑战，师范生需要增加信息技术与教学深度融合的临场经验。本研究构建了智慧教室支持师范生信息化教学能力发展的教学模式，并用一学期时间在智慧教室环境下实践这一教学模式，取得一定成效。首先，实践前后师范生对自身信息化教学能力水平的自我评价发生一定变化，问卷后测数据明显优于前测。其次，针对系列学习活动，师范生保持积极主动的建构及交互行为参与，参与时间横跨一学期，参与深度属于深层参与，参与度具备较好的广度和深度。此外，教师设计出高品质学习项目，并保持自身的深层参与，真正助力师范生信息化教学能力的发展。该教学模式对教师时间投入和质量保证都提出较高的要求，未来教学实验可以聚焦以下内容：一是建立信息化教学能力层级模型，使教学阶段性和针对性更加明晰；二是探讨智慧教室支持信息化教学能力发展的教学模式应用策略，增强模式的操作性；三是采用专门的信息化教学环境下课堂教学行为分析方法对师范生信息化教学过程数据加以数理统计和质性分析，通过追踪诊断进行精准干预和靶向提升。