基于电子书包的智慧课堂教学模式研究

陈凯泉?沙俊宏?孙明月

摘 要 应用各类智慧教学平台推进信息技术与学科课程教学的深度融合是当前教育信息化发展的重要内涵，但广大学校对基于电子书包开展智慧课堂教学的实效仍面临诸多质疑。研究显示，在讲授新课和实践课上，技术支持的教学内容呈现及师生多样化互动更有助于调动学生参与教学的积极性;在复习课上，智慧教学模式与传统教学差距较小。采用智慧课堂教学模式的实验班在教学行为、学生的学习行为、课程性质以及课堂文化四个维度上的课堂观察评分均高于使用传统教学模式的对照班。

关键词 智慧教学 电子书包 实验研究

随着信息技术与课堂教学的深度融合，技术对师生互动的支持与影响更加深入，用移动学习设备构建数字化环境能有效支持课堂教学中多元化的师生互动形式，这种模式在一些学校已获得较深入的应用[1]。近年来将平板电脑、手机、穿戴设备等技术引入课堂教学已较为普遍，有学者也开始研究其与传统媒体相比是否真的更有效[2]。在我国，这类移动学习设备被引入课堂后被称为电子书包，电子书包的发展及智慧课堂理念的逐步完善与应用正推动智慧教育理念日益获得落实。通过构建基于电子书包的智慧课堂教学模式，并对比实验分析其在初中数学课堂上的应用效果，希望能为其他学科开展智慧教学模式的研究与应用提供借鉴。

一、概念界定及研究评述

1.电子书包与智慧课堂

高志丽将电子书包界定义为数字化教学资源包，包含学生学习需要的教材、教辅、工具书等[3]。吴永和认为电子书包（e-Schoolbag）是整合了电子课本阅读器、虚拟学具以及连通无缝学习服务的个人学习终端[4]。总体而言，电子书包是一种便携式移动终端，其提供的资源管理、教学内容呈示、教学交互、评价反馈等教学服务功能与相配套的教室硬件装备共同构成了开展智慧课堂教学实践的智慧环境。

智慧课堂中的“智慧”通常包含心理学意义上的“聪敏、有见解、有谋略”和技术上的“智能化”两种含义，由此国内对智慧教学的研究存在“智能技术支持的教育”和“以培养学生智慧为目的的教育”两种研究取向[5]。本研究关注智能技术支持的教育，将智慧教学界定为利用移动互联网、人工智能等新一代信息技术为课前、课中、课后教学提供全过程支撑服务的智能化课堂教学。

2.智慧课堂的实践

智慧课堂的实践获得了教育技术专家和学科教师的高度关注。学者们更为关注教学模式的设计和对智慧学习环境的构建。在智慧教学模式设计方面，已经形成知识社区与探究教学模式，虚拟智慧课堂教学模式和基于评价的智慧课堂教学模式等多种模式[6]。卞金金等分析了智慧课堂的七个技术特征[7]。为了探索智能化教学环境的构建，Gligori?等讨论如何利用智能环境根据参数的数量提供实时、自动的课堂质量反馈[8]。Kim Y.等设计了师生之间使用实时感知和机器智能实时向教师提出建议的教学系统，系统支持教师对非语言行为做出实时调整，进而提高教学的质量[9]。

总体而言，基于电子书包的智慧课堂教学模式已获得较为广泛的关注，并且因为智慧校园的逐渐普及，在未来相当长的时间内对智慧课堂教学模式的探索会进一步深化。但当前在应用成熟的教学平台探究教学模式和实施效果方面仍显不足。本研究的实验学校在全校初一、初二两个年级共二十余个班级中采用了国内成熟的智慧课堂教学平台和电子书包平台，平台功能完备、运行流畅，学校领导和老师期望借助该平台构建起有效的教学模式，数学课程作为示范课被先行尝试，为此以初中数学的讲授新课、实践课与复习课三种课型为例研究智慧课堂的教学模式设计、实施与效果评测。

二、实验对象及研究方法

1.实验对象

本研究对实验学校的初一五个班级的学生从学习个性与先前知识经验两方面做具体分析。学习个性分析采用国际通用的测试量表，包括学习成就动机、一般自我效能感、思维风格、学习风格四个方面。先前知识经验分析借助数学课月末考试的机会，采用同一套试卷对五个班级进行测验。测量结果显示，都有52个学生的1班和5班学生的学习个性和数学成绩的平均值、标准差均较为接近。选择1班作为实验班，设置5班作为对照班。

2.研究方法

为全面了解电子书包能够為智慧课堂提供的技术支持，从课前准备、课堂授课、课后巩固三个教学环节入手，按照讲授新课、实践课与复习课三种课型设计具体教学方案。采用对比实验分析电子书包在初中数学课堂上的应用效果。研究中所采用的数据收集工具包括问卷、课堂观察量表、访谈和直接取自智慧教学平台。

调查问卷选用了四个已被实践证明具有良好的信效度水平的国际通用测试量表：（1）挪威心理学家编制修订、国内学者叶仁敏译制的中文版成就动机量表;（2）一般自我效能感量表;（3）Stenberg-Wagner思维风格量表，有104道题目，统计结果时取平均分;（4）Felder-Silverman学习风格量表，有44道题目，计分方法为选项a、b，分别代表两种学习风格类型，计算选择a与b选项个数的差值并以选择多的字母为准，如共11道题，有7道题选择了a，有4 道题选择了b，则结果记为“3a”，表示该学习者偏向于a类学习风格，差值越大，偏好程度越强烈。课堂观察量表的制定参照了国内崔允漷教授提出的课堂观察框架，从学生学习、教师教学、课程性质、课堂文化四个方面对课堂教学进行评分[10]。访谈部分，选取两个班级的任课教师及15位学生为访谈对象。问卷的数据收集是通过问卷星平台，共收回259份，回收率和有效率均达到100%。课堂观察量表由研究者课前发放给听课教师A和教师B，研究者作为课堂观察员在课堂教学中也做了实时记录。

三、智慧课堂教学模式设计

智慧课堂教学需从学习者分析、内容分析、目标设计、师生活动、评价方法等方面对教学模式进行设计。智慧课堂教学模式是在一定的教育教学理论指导下，以实现教学目标为导向，密切联系学生学情，依托电子书包等智能平台有序地组织教学内容，开展互动式教学实践的稳定活动程式与结构框架，教学模式的重要构成要素包括教育教学理论基础、学生学情分析、教学目标、教学内容、智能平台（电子书包）以及交互活动等六个部分，从可操作性的角度，将六个组成要素融入智慧课堂的课前准备、课堂授课、课后巩固三个基本流程之中，得到基于电子书包的智慧课堂教学模式设计如图1所示。

本研究中的教学模式设计以智慧课堂的课前准备、课堂授课、课后巩固为中心，将形成性评价贯穿于整个教学活动中，以期通过电子书包的即时反馈使教师及时掌握教学情况，进行教学的动态调整。课前准备阶段依赖于智慧教学平台上的资源库，课堂授课阶段依赖于师生、生生互动的网络学习空间，课后巩固分析依赖于智慧教学平台上的数据处理中心。

1.课前准备

教师搜索资源库，筛选、提取与所授教学内容相匹配的资源与媒体，教学资源的提取过程也记录在教师行为模型中，构成教师行为元数据，通过元数据刻画教师教学风格可为教师教学提供更加精准化的资源适配。

2.课堂授课

智慧教学平台将教学过程性数据进行采集、记录、存储与上传，如科大讯飞研发的畅言智慧课堂，网络学习空间能支持随堂测验、即时统计与反馈、成果展示和学生讨论等。

3.课后巩固

智慧教学平台从教师平板、交互式电子白板等处及教学过程中的讲授、提问、讨论等环节收集结构化与非结构化的多模态数据，将其输入智慧教学平台的数据处理中心进行统计、量化，并以可视化的方式反馈给教师。

四、智慧课堂教学模式的实施

实验学校引入电子书包平台已有近两年时间，学校教师对电子书包平台功能较熟悉。本研究前后持续近三个月，充分顾及了数学课程的讲授新课、实践课、复习课三类基本课型，每种课型选取一节初一数学课为代表。所选择的两个班所用教材完全相同，两班的任课教师在长期以来形成的教学业绩、同事评价及学生评价方面非常接近。在实验组授课过程中，研究者在旁边通过课堂观察将任课教师使用到的电子书包平台功能与应用效果记录下来。

1.讲授新课

讲授新课的题目是“用关系式表示变量之间的关系”。在课堂导入环节，教师通过平台的“电子课本”功能将课程标题与学习内容发送到学生端，通过“聚焦”功能突显需要解决的习题，促使学生在新旧知识间建立联系。在习题巩固环节，通过“随机提问”功能选择学生作答，通过“电子白板”功能标注学生的易错点和教学重难点，通过“发布测试题”功能，将随堂测验题目以选择题形式发送至学生，获取学生作答正确率，分析错误原因，通过“计时”功能限制作答时间，控制课堂节奏。在随堂巩固环节，通过“随机提问”功能随机选择学生作答，然后通过“拍照上传”功能查看学生作答情况。

2.实践课

实践课的题目是“用尺规作角”。在课堂导入环节，教师通过“电子白板”呈现课件，勾画课堂重点。在巩固训练环节，通过“拍照上传”“计时”“投屏”功能观察学生的作图过程，控制课堂节奏，展示学生作品，发现学生存在的问题。在合作探究环节，通过“共享”功能将不同作图方法的标准过程共享到学生端，供学生查看学习。在拓展延伸环节，通过“电子白板”让学生在学生端练习电子作图，并通过“答题报告”功能查看学生作图情况。

3.复习课

复习课的内容是“平方差公式”课后习题。在导入环节，通过电子书包平台播放微课视频，帮助学生复习平方差公式计算的法则与要点，通过“视频分享”功能控制学生端，掌控视频进度，引导学生边看边回答问题。在习题讲解环节，通过“电子白板”呈现题目，勾画易错点，通过“随堂测验”“答题报告”“计时”功能发布测试题，即时呈现作答结果情况，控制作答时间。最后通过“电子白板”呈现课件完成课堂总结。

五、智慧课堂教学模式效果分析

1.随堂习题统计

两个班学生做习题的结果显示（见表1），采用智慧课堂的实验班正确率稍高于使用传统教学与随堂测验的对照班，且实验班的结果反馈更加精准和及时。实验班使用智慧课堂平台实时统计随堂测试题的正确率，对照班主要由教师提问并由观察者记录。因为随堂习题数据为计数数据，故使用X2检验两组数据的差异，实验班总正确率为54.3%，与对照班的总正确率45.7%相比较，两组数据呈现出较为显著的差距（Sign<.05）。实验班教师能够根据平台数据直观地了解学生地作答情况，对错误最多的选项分析原因并做考点巩固。对照班的教师仅依靠提问，存在学生隐瞒不报的可能，教师只能大致掌握学生作答情况。

2.课堂观察分析

整体而言复习课上两个班级的分数差较小，讲授新课和实践课分差较大，原因在于复习课上教师使用智慧教学平台的空间不大，教学过程与传统教学差异不明显。在讲授新课上，两个班的显著差异体现在呈示与对话环节，基于电子书包的课堂教学资源更加丰富，教师可发起的师生对话形式更加多元，打破了传统课堂中师生问答的单一对话方式，有助于激发学生的参与热情。实践课上，两个班的差异主要体现在课前准备与学生互动环节，实验班学生课前准备阶段已有较好的准备，而对照班学生课前准备意识相对较弱。在学生参与互动方面，实验班学生的操作练习通过纸笔结合拍照上传同步播放，学生的作图结果通过学生端拍照上传给教师，教师随机展示学生作品，再由同学們一起讨论作图正确与否，学生参与度普遍较高，针对个别学生作图遇到的细节问题有更加深入地讨论。对照班学生采用纸笔作图，教师巡回指导，课堂缺乏活力，只有组内探究作图步骤时学生间才发生交流互动。

3.满意度分析

访谈结果显示参与访谈的所有学生和教师都对使用畅言智慧课堂进行智慧教学模式表示认可，实验班的学生表示使用平板上课增添了课堂的趣味性，“尤其是作图课上，可以看到其他同学的作品大家一起讨论，感觉很兴奋”。对照班的学生因为没有使用智能平台的体验，表示很期待有机会能够尝试一下。实验班的任课教师表示使用畅言平台之前，自己也曾有过畏难情绪，但是经过平台供应商的专门培训，发现上课教学非常便利，备课和各种课后资源能够满足需要，学生上课积极性也很高，发言很踊跃，“在提问时使用‘抢答功能，抢答不到的同学会很失望，但课堂参与度高，气氛特别好”，教师表示在熟练掌握电子书包的功能之后非常乐于使用这种智能工具进行智慧教学模式的

探索。

利用电子书包产品设计智慧课堂教学模式，以初中数学课为代表，对比实验结果表明，采用智慧课堂教学模式的实验班比对照班使学生获得了更高的教学满意度，在新课讲授及在实践课上智慧教学的应用效果较为显著，基于电子书包的智慧课堂教学模式更能提升学生的学习积极性。值得注意的是，尽管有研究发现在初中数学复习课教学中，使用电子书包能显著提高学生成绩[11]，然而本研究显示复习课上两个班级在各个维度上的表现基本持平。实验研究中所获取的课堂观察数据、访谈结果充分显示，智慧教学模式的教学空间与传统教室相比，智慧教学能较大程度上提升学生的课堂参与度，便于学生们之间的协作学习和互评互学。智慧教学更容易实现学科内容融合、资源推荐、师生互动、数据即时反馈，为教学带来明显的便利，教学效率得到较大幅度提升。智慧教学更加关注从学习者的学情特点分析入手，结合学生参与度和学习过程数据从多个维度进行教学效果的评测，学情展示更为全面、真实，为教师教学的精准决策提供了充分依据。

参考文献

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[11] 王永固，肖镭，莫世荣，等.电子书包赋能的精准教学模式有效性研究——以初中数学复习课为例[J].中国电化教育，2019（05）：106-113+119.

[作者：陈凯泉（1977-），男，山东东营人，中国海洋大学教育系，副教授，博士;沙俊宏（1993-），女，山东烟台人，青岛市科技馆，助理馆员，硕士;孙明月（1995-），女，山东济宁人，中国海洋大学教育系，硕士生。]

【责任编辑 郭振玲】