智慧课堂模型构建的实证研究

2020-12-28杨鑫解月光苟睿何佳乐

中国电化教育 2020年9期

杨鑫解月光苟睿何佳乐

摘要：智慧课堂主张充分应用信息技术促进学生智慧发展，彰显“智慧”的目的价值及手段价值。该研究在文献分析的基础上，阐明了智慧课堂的概念。从系统论视角出发，提出了实证构建智慧课堂模型的基本思路。首先，从目的与环境两个方面提炼智慧课堂的关键构成要素，推演课堂环境支持与学生智慧发展之间的逻辑关系，初步建立理论模型假设;然后，基于大规模数据调研，采用结构方程模型法定量探索信息技术、问题解决与学生智慧发展之间的影响关系，验证理论模型假设;其次，在模型修正基础上确立智慧课堂模型，并详细阐释了问题解决活动对于学生智慧的生成影响，以及信息技术对学生智慧生成的调节效应;最后，以模型为依据，提出了构建智慧课堂的针对性建议，期望为智慧课堂研究开拓实证建模新视角，为智慧课堂实践提供科学参照。

关键词：智慧课堂;模型构建;结构方程模型;实证研究

中图分类号：G434

文献标识码：A

智慧課堂是教育信息化背景下培育智慧人才的主要阵地。《中国教育现代化2035》提出“加快信息化时代教育变革”“利用现代技术加快推动人才培养模式改革”"。《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022年）》则进一步将“推进智慧教育创新发展”明确为教育现代化的重点任务，强调了开展智慧课堂教学实践的重要历史意义。一定意义上，认识“是什么”是确定“如何做”的科学前提。然而，已有研究一般聚焦智慧课堂内涵与特征分析、技术环境布局、教学模式设计等方面的理论叙事表达应“如何做”的观点，而缺乏以科学态度俯身对智慧课堂系统结构与功能的科学测量、实证与解释。鉴于此，本研究从系统论视角出发，旨在通过为智慧课堂系统建模，刻画智慧课堂关键环境要素、目的要素以及其之间的影响关系，并在大规模数据调研的基础上，使用结构方程模型法（SEM）对其进行实证探索及量化分析，以求为教师有效组织课堂要素促进学生智慧发展提供客观依据。

一、智慧课堂的内涵及模型构建思想

（一）智慧课堂的内涵阐释

课堂一般被解释为教学场所、环境、活动或是前者的综合体。系统论视角下，课堂是一个由多要素构成、结构复杂且具有特定功能的系统，可以理解为教师通过构建教学要素支撑学生学习，进而实现教学目的，促进学生发展的育人系统。

智慧课堂是智慧教育理念映照课堂的产物。用“智慧”修饰课堂，意在表达“智慧”既是一种目的，也是一种手段4。“智慧”作为目的，是指智慧课堂以促进学生智慧发展为核心价值取向。当然，智慧是一个内涵丰富且“模糊”的概念，诸多观点将其解读为素养、创造力、高阶思维、问题解决能力等不一而足。也有研究关注生活文本中智慧的朴素意义，将其解构为工具理性、价值理性、意义理性，标志学生在认知、人际及自我维度的发展，阐明了智慧作为育人目的主张求真、求善、求美的独特魅力，具有一定解释力。“智慧”作为方法，主张信息技术应用及建构主义学习方式。如有观点认为智慧课堂是利用大数据、云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术打造的智能、高效课堂间，强调技术应用对课堂变革及学生学习的促进作用。也有研究通过研制、实施智慧课堂教学模式，变革学习结构，以支持学生开展问题解决、项目式学习等“以学生为中心”的智慧学习实践。

综合而言，关于智慧课堂的认识主要关涉建构主义学习思想、新一代信息技术应用及学生智慧生成三个方面。智慧课堂追求智慧“方式”与“目的”的统一，本质上是期待通过将信息技术引人课堂而达到促进学生学习及智慧发展的价值目的。基于此，本研究提出了关于智慧课堂的理解，即智慧课堂是学生在教师所创设的信息化学习环境的支持引导下，开展建构式学习，进而获得工具、价值、意义思维协调发展的育人系统。这一认识同时也表达了本研究的几个观点及假设。（1）课堂环境中蕴含影响学生智慧发展的给养因子，且亟待认识与设计;（2）学习可以解释为学生使用课堂环境要素自主改造个体智慧世界的活动及过程;（3）教师通过设计、改造课堂环境要素，影响学生智慧发展;（4）信息技术可以优化课堂环境中给养因子功能的发挥，进而促进学生智慧发展。

（二）系统论视角下智慧课堂实证建模的基本思想

实践视角下的智慧课堂是一个非常复杂的客观实体，不同研究往往关注其不同侧面，如课堂活动、结构、模式、过程、策略、师生行为等。本研究主要关注智慧课堂的系统构造与功能。从系统论视角来看，智慧课堂是一个由诸多要素相互联系而构成的统一整体，课堂要素结构决定课堂系统的育人功能。在智慧教育理念下，信息技术是构成智慧课堂系统的关键要素，智慧课堂系统功能则表现为育人目的与结果，指向促进学生智慧发展。一定意义上，方式与目的、结构与功能的统一是智慧课堂的本质要求以。而本研究实证构建智慧课堂模型的目的，正是在于定量探索、验证智慧课堂关键环境要素与学生智慧目的达成的客观影响关系，并重点观测信息技术对学生智慧生成的具体作用，以进一步明确智慧课堂系统的关键结构及育人逻辑。

智慧课堂可以被视作一种客观存在的教育现象，“实证建模思想”有助于科学把握这一客观现象的内在逻辑。一般而言，模型是对客观对象（系统）的组成要素及其之间结构关系的模拟、抽象或标准化描述。所谓“建模”，是指根据特定需要，从某个视角、层面出发，联系相关理论进行逻辑推理，以求在逻辑层面揭示智慧课堂系统中客观存在的结构、功能及其因果关系。而“实证建模”则主张通过直接或间接地观察及收集事实证据，验证、判断理论假设模型的科学性，进而以获得观念（理论模型）与客体（客观数据）的统一。基于此，本研究形成了智慧课堂模型实证构建的基本思路。（1）通过文献研究，解构智慧的要素构成，提炼课堂环境中影响学生智慧发展的关键要素;（2）基于相关理论，推演课堂环境要素与智慧要素发展之间的影响关系，建立假设模型;（3）根据假设模型，设计数据采集工具，收集事实证据，使用结构方程模型法检验模型逻辑假设的科学性，并探索定量信息;（4）智慧课堂模型修正及建立，以此为依据，提出构建智慧课堂的科学建议。

须特别说明的是，智慧课堂问卷调查的目的在于收集学生个体对于信息技术等课堂环境要素的综合感知、使用情况及个体实际智慧水平的客观数据;其逻辑在于透过数据，分析信息技术等课堂要素影响学生智慧三要素发展的内在联系，进而揭示系统论视角下智慧课堂的内在育人逻辑。由此而言，这个“归纳式”调查研究逻辑可以规避“学生样本是否长期接受形而上学意义上智慧课堂学习”的问题。当然，在调查之前研究者确定了学生使用技术手段进行学习的情况，以确保抽样的科学性及合理性。

（二）测量模型检验

本研究采用极大似然估计法（ML）进行测量模型检验，以确定观察变量与潜在变量之间的因果模型与所收集数据的拟合程度。测量模型拟合度（内在结构适配度）一般由指标载荷量、测量模型信度和效度三部分反映。数据评估结果显示：（1）在指标载荷方面，各测度项的因子载荷量均符合判定标准（入》0.4）;（2）在测量模型结构信度方面，组合信度（CR）和克隆巴赫系数（Cronbach'sa）均大于0.7，符合判定标准;（3）在测量模型效度方面，7个收敛效度（AVE=0.499、0.601、0.618、0.638、0.567、0.500、0.533）总体符合收敛判定标准（AVE》0.5）;各潜在变量的平均方差抽取量（AVE）得值（p）的平方根与“该潜变量与其他所有潜变量的皮尔森相关（y）”之间的关系总体符合评估标准，说明测量模型具有良好的区别效度。综合而言，测量模型检验结果显示良好。

（三）假设路径检验

结构模型检验的目的在于判定问题感知、情境感知、评价启发与学生工具思维、价值思维、意义思维之间的影响关系是否能够得到数据的支持，且进一步探索影响路径的量的信息。结构模型检验是关于模型内生变量和外生变量之间路径系数及其显著性的检验。本研究采用极大似然估计法对7条影响路径假设进行检验，根据路径系数显著性判定标准（t》1.96，P《0.05）2”进行分析发现，“H2：问题感知→价值思维”“H6：启发评价→价值思维”两条路径t《1.96，P》0.05，说明两条假设路径所反映的理论逻辑不具有统计学意义上的显著性。原假设中的“H1：问题感知→工具思维”“H3：问题感知→意义思维”“H4：情境感知→价值思维”“H5：情境感知→工具思维”“H7：启发评价→意义思维”五条路径均得到数据的支持，如表1所示。此外，本研究对模型拟合适配情况进行判定叫，结果显示理论假设模型与实际数据的一致性较好。

（四）技术感知变量的调节效应检验

根据假设，技术感知并不是学生智慧发展的“因”，而是能够调节“环境要素与智慧要素之间影响路径”强弱程度的调节变量。鉴于原路径假设H2、H6被否定，所以原有调节假设H9、H13也随之被拒绝。调节效应检验旨在判定“某变量对其他两个变量之间关系的影响”。本研究采用Ping在1995年提出的潜变量作为调节变量的调节效应检验的“乘积指标法→，通过构建“交互相乘项（公式为y=b0+b1X+b2M+b3（X*M）+e）”，对技术感知变量之于5条影响路径的调节效应进行检验，结果如表2所示。

如表2所示，“H10：技术感知调节‘问题感知→意义思维”的P》0.05，t=0.55，表明该调节路径不具有统计学意义上的显著性;“H8：技术感知调节‘问题创设→工具思维”“H11：技术感知调节‘情境创设→工具思维”“H12：技术感知调节‘情境创设→价值思维”“H14：技术感知调节‘启发评价→意义思维”的调节效应均得到数据的支持（P《0.05，t=0.381、0.811、0.579、0.508），表明技术感知能够正向调节“环境感知与智慧要素”之间的绝大多数影响路径。

此外，在检验调节效应过程中，本研究对技术感知与三个智慧要素之间的影响关系进行了回归检验，结果显示，技术感知与工具思维之间存在正向显著的回归关系（P《0.05，t=0.199），而“技术感知→价值思维（P》0.05，t=-0.070）”“技术感知→意义思维（P》0.05，t=0.034）”的回归关系不具有统计学意义上的显著性，这在一定程度上说明本研究将技术感知假设为调节变量、而不作为“直接影响智慧的自变量”的合理性。

四、智慧课堂模型的确立及理论诠释

系统论视角下的智慧课堂模型，旨在刻画智慧课堂系统内在结构及育人逻辑，使得信息技术、活动要素与智慧生成之间的逻辑关系在“质”与“量”的层面得以全面显现，如图2所示。

工具、价值、意义思维的协调发展是智慧课堂的核心育人追求。以学生智慧发展为着眼点，对路径及调节效应检验的数量关系进行探索性理论分析，有助于精准且深人地把握智慧课堂系统的内在育人规律及科学逻辑。

（一）问题和情境感知影响学生工具思维生成

研究结果表明，学生感知课堂问题、情境对自身工具思维的发展具有正向影响。说明对于学生而言，智慧课堂中教师创设可感知性良好的学习问题，营造可以呈现知识及问题背景的学习情境，是影响学生工具思维生成的关键因素。或者说，相比于要求学生单纯理解、记忆科学知识原理，或是割裂情境仅要求对事实性知识进行简单回忆、应用的问答教学策略，那种要求学生在真实的自然、社会实践情境中发现、解决问題的教学方式更有助于学生工具思维的发展。其理论逻辑在于，问题反映自然现象、事物的本质属性及关键矛盾。在课堂中，学习问题往往是指学生为获得某种知识、思维，而不得不克服、排除的困难或障碍123）。学生为了回答教师创设的问题，必须搜寻资料、调用知识，探索问题未知域，进而获得关于事物本质规律的独特认识，积累问题探究的思维经验，进而实现工具思维生成。此外，情境认知理论认为，问题往往镶嵌于情境之中，且以情境的方式呈现;心理学认为心理活动及行为由具体情境所决定，情境是一切认知活动的基础，这解释了问题与情境影响学生工具思维发展的理论逻辑。

此外，量化分析发现，问题感知对工具思维的影响程度（0.25）小于情境感知对工具思维的影响（0.46）。这在一定程度上质疑了已有研究认为问题是影响学生工具思维的主要因素的观点4。本研究猜想其原因可能在于：其一，问题解决往往由具体情境引起，情境是引起学生调用问题解决经验、认知技能、策略的重要因素;其二，将复杂问题镶嵌于真实情境之中，更有助于提升问题的可感知性，进而影响工具思维的发展，而现实中导致学生无法解决问题的真正原因可能并不在于问题本身的复杂性，而在于真实问题情境的缺失，这对改善智慧课堂教学具有重要借鉴意义。

（二）情境感知影响学生价值思维生成

数据表明，情境感知与价值思维之间的影响路径系数为0.71，问题感知、启发评价与价值思维之间的影响路径假设被样本数据拒绝，不具有统计学意义上的显著性。这在一定程度上验证了情境学习理论的观点2，即在真实社会情境中的学习交往或“知识以情境的方式呈现”有助于学生形成在具体社会价值背景中通过价值逻辑分析，选择、构建合理社会行为范式的思维能力及态度倾向，进而理解道德规范的价值合理性，形成社会情感，获得社会化发展。或者说，脱离真实社会情境的问题解决、标准化社会行为评价等传统教学策略及工具主义教学观，并不能让学生价值思维获得真正发展，而容易导致学生对社会认知及交往模式的简单照搬。智慧课堂关注情境教学的育人价值，重视情境对于学生智慧发展的意义。情境是具有特定生理、社会意义的特定环境，是社会背景、文化特征、群体交往等各种因素的总和，建构性学习往往主张知识在社会文化语脉中得以“情境地”理解。情境学习理论认为，真实的社会生活情境是价值性思维产生的根本土壤，在情境中学习，学生可以体悟特定情境所蕴含的伦理秩序及价值观念，内化情境之于主体自然实践行为、社会交往行为的特定价值约束，积累社会性交往经验，进而形成合理应用社会价值规律处理社会事务，乃至发现、挑战且有效改造不合理社会规约的价值思维。

（三）启发评价和问题感知影响学生意义思维生成

数据表明，学生接受启发评价（0.57）、感知问题（0.17）对自身意义思维的发展具有显著的正向影响，说明课堂中教师对学生的启发式评价对话及问题探究感知是帮助学生生成意义思维的重要条件。一定意义上，这在数据层面验证了积极心理学的意义启发理论在课堂教学场域中的适用性，并对其进行了补充。意义启发理论认为，引导学生体悟创造、爱与美、克服痛苦的意义，是帮助学生建立积极生命态度，形成对生命意义的发现、分析能力的重要途径。启发学生感悟生命意义是智慧作为教育目的的应有之义。一般而言，评价是对学生思想、行动和个性等方面进行判断的过程，其目的在于调节学习，提供反馈。智慧课堂所倡导的启发式评价并非狭隘的测验及选拔，而主张教师根据积极心理学理论，解蔽教学内容及学习事件中所蕴含的生命意义，引导学生发现、感悟及享受生活、学习之中的丰富人生意义。基于以上分析，本研究猜想，在长期的学校生活过程中，学生意义迷失等消极心理问题的出现，可能是由于少数学生个体对学习及生活意义的先天感知敏感性较低，且传统课堂往往忽视对学生意义思维积极发展的启发引导而导致的。

当然，数据也显示，问题感知也在一定程度上（0.17）影响学生意义思维的发展。研究猜想，可能存在两方面的原因。其一，学生在感知、解决问题的过程中能够获得主体思维运动克服困难的成就感、力量感等生命体验;其二，问卷所收集的学生感知问题的数据，可以在一定程度上反映学生所受到教师关注的程度，或者说，教师向学生提出并耐心解释问题，可以让学生感受到被关爱、重视的积极情感体验。这些发现进一步揭示了意义启发理论在课堂场景中的价值及应用途径。

（四）技术感知对学生智慧生成绩效的正向调节

检验调节效应之前，研究首先探索了技术感知与智慧要素之间的回归关系，发现技术感知与价值思维、意义思维之间的回归关系不显著。这与本研究的原始理论假设较为一致，即信息技术并不是学生智慧生成的原因及决定性因素。然而，不可忽视的是，数据分析结果也显示技术感知与工具思维之间存在显著的回归关系。研究猜想，作为“数字原住民”，学生在长期使用手机、电脑、互联网进行生活、学习及解决日常问题的过程中必然形成了计算思维、信息素养，而这些思维可能正是打上技术烙印的工具思维。或者说，信息时代的工具思维也包括学生利用技术解决问题的思维能力。

调节效应检验发现，技术感知对于活动要素与智慧要素之间的大多数影响路径具有显著的正向调节作用，即通过正向调节影响路径系数，进而影响智慧发展水平。具体而言，信息技术可以正向调节“问题创设一工具思维”“情境创设一工具思维”“情境创设一价值思维”“启发评价一意义思维”。说明学生有效使用学习工具、网络资源、交互软件开展学习，有助于增强其对课堂问题、情境及启发评价的感知及理解，进而提升智慧发展水平。或者说，有效借助信息技术手段，客观事物的微观结构或运动规律会得到更好的呈现;自然的或社会的情境背景会更为生动、真实乃至更具身临其境感;在视音频及虚拟现实媒介中，知识内容所蕴含的自然之美、真挚感情、克服苦难的力量感等积极意义因子可以更好地还原为生命体验，这均有助于学生智慧生成绩效的提升。此外，值得注意的是，技术感知并不是可以调节所有的影响路径，如技术感知对“问题感知一意义思维”的调节假设被样本数据拒绝。结合前文相关结论，本研究认为其原因可能在于，信息技术有助于学生解决问题，但使用信息技术解决问题的过程，并不会使学生获得更多的成就感及意义体验，因此可能导致技术感知对该路径的调节效应不显著。

综上所述，结合检验结果及调节效应原理，本研究认为，（1）信息技术是学生智慧学习发展的催化剂。信息技术并不决定学生智慧发展与否，但是却可以优化智慧生成的绩效。相同的问题、情境、启发评价感知水平前提下，有效掌握、感知信息化工具、资源、交互水平越高的学生个体，其智慧发展水平往往会越高。这应是信息技术“革命性”作用的一种具体体现。（2）信息技术并不是智慧发展的“本源”，课堂活动才是。即使是信息技术缺位的传统课堂环境也天然蕴含着促进学生智慧发展的给养因子，亦能培养智慧人才，但其培育规模、效率及质量必然受到历史及技术的局限。在现实智慧课堂教学中，当学生智慧发展出现问题时，教师应首先考察学生对问题、情境、评价等课堂环境要素的感知情况，再考虑如何使用技术对其进行调节优化，而不可缘木求鱼，舍本逐末。譬如，当面临由于课堂教學不重视学生感知情境、启发评价而引起学生意义思维等智慧要素发展水平低、不均衡的问题时，仅仅依靠为学生提供大量信息化要素，并不能解决根本问题。

五、智慧課堂构建建议

充分把握智慧课堂系统的内在结构及育人逻辑，本研究认为有效构建智慧课堂应重点关注智慧目标定位、学习项目设计、技术调节效应等关键维度，以实现智慧课堂手段价值与目的价值的统一。

（一）智慧目标定位的多元、高阶化

课堂教学活动以学习目标为导向而进行。为了实现智慧课堂的有效构建，教师应注重智慧学习目标定位的多元高阶化。其一，教师应摒弃单向度注重学生掌握科学知识、训练数理逻辑的工具主义教学观，转向以“智慧的多元发展视角”充分挖掘学科内容的多元育人价值，让学科内容所蕴含的工具价值、社会价值及生命价值充分绽放，并成为教学的导向。其二，教师应在兼顾低阶学习目标（记忆、理解）的基础上，科学组织指向分析、综合、评价乃至创造的高阶目标。或者说，智慧课堂所欲培养的是能够高阶建构人与自然、社会、自我关系世界，善于求真、求善、求美的智慧人才。其能够以积极乐观的生命状态投入开拓性及创造性的生产、生活交往实践，而不是按部就班的低阶执行者及知识消费者。

（二）学习项目设计的问题化、情境化及生命化

项目式学习是引发高阶学习行为的有效范式。本研究认为，设计问题化、情境化及生命化的学习项目是引导学生智慧学习的重要方法。其一，问题化是指教师应将学生还未认识或未能充分认识的知识，还原为能够揭示事物关键本质，引起学生深度思考，并具有一定挑战性的学习问题。其二，情境化是指教师应将课堂学习场景设置在知识产生及发展所处的特定社会历史背景及学科知识脉络之中，用创设情境的方式让学生体悟问题思考方式及实践思维所应受到的自然客观法则及社会价值规范的现实约束。其三，生命化是指教师应通过对话、评价、解释的方式，启发学生发现学习、生活之中所蕴含的生命意义，如支持学生体验创造的成就感，鼓励学生克服困难，引导学生欣赏美及感受爱之美好，以此促进学生建立正确认识、体悟、享受生命意义的积极态度及思维方式。

（三）营造技术感知的调节效应

积极营造技术感知对于智慧学习的调节效应是构建智慧课堂的关键。当然，调节效应的发生有其固有条件，技术产品的盲目堆积并不会产生积极的育人效果，只有遵照调节效应所揭示的优化规律才能提升智慧学习绩效。其一，教师应围绕科学探究、问题解决为学生针对性提供具有良好使用性的认知探究、信息检索、思维可视化工具以及学习资源等，帮助学生分担低阶认知负荷，支持开展探究、分析、归纳的高阶认知。其二，充分利用信息技术的虚拟情境功能，营造知识脉络及关系场景，提升学生对于学习内容及环境要素的感知度，如使用视音频或虚拟现实技术营造故事背景，呈现真实自然场景、微观结构细节及社会生活情境，为学生细致入微地探究自然及社会世界的运行规律创造条件。其三，教师应借助信息技术的“超媒体”功能，组织丰富的艺术作品、电影音乐等意义感知材料，向学生淋漓尽致地渲染、解蔽生产、生活实践中所蕴含的生命意义，以引导学生建立发现、寻找生命意义的积极态度及思维方式。一定意义上，这些信息技术应用方法分别指向调节智慧生成的四条路径，可以针对性调节学生工具、价值、意义思维的高阶发展。

六、结语

本研究通过实证的方法构建智慧课堂模型，探索并验证智慧课堂环境与学生智慧发展之间的定量关系以及信息技术对智慧学习的调节作用效应，开辟了探究智慧课堂育人外在现象及内在规律的科学实证新视角，为智慧课堂教学实践提供了科学依据。当然，智慧课堂是一个宏大的时代命题，智慧内涵的丰富性、技术调节效应的复杂性，也对关于智慧课堂的进一步实证研究、实验研究提出了要求。

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作者简介：

杨鑫：讲师，博士，博士后，研究方向为智慧课堂评价、教研员信息化能力建设（yangx846@nenu.edu.cn）。