智慧教育智慧教育新發展：從翻轉課堂到智慧課堂及智慧學習空間

以智慧教育引領教育信息化的創新發展，從而帶動教育教學的創新發展，已成為資訊時代的必然趨勢。

技術中介的智慧教育是現今教育信息化的新境界、新訴求。

智慧課堂：用智慧教育理念再塑翻轉課堂

(一)翻轉課堂的一般內涵

翻轉課堂將學習過程中的課內知識傳授與課外知識內化兩個階段翻轉過來(將「先教後學」倒置為「先學後教」)。

它將原本在課堂上的知識講授錄製成微視頻，學生在學習單的導引下課前觀看微視頻，並做少量針對性小測驗，因此而空餘出來的課堂時間，讓學生專注於練習、項目或者討論，或者用於教師集中講解知識結構，並有針對性地答疑解惑，從而簡單地進行了教學流程的逆序創新，促使教與學的方式發生變化，改變了人們所詬病的課堂上教師「猛灌猛填」、課後學生「猛練猛寫」的傳統教學模式。

(二)國內翻轉課堂的智慧火花

針對我國近年掀起的翻轉課堂應用高潮，筆者曾對山東濰坊昌樂一中、上海市古美高中、溫州第二中學、青島實驗中學、廣州天河區「天雲項目」和深圳南山實驗學校六所中小學的成功案例進行了系統分析，透過這些實踐案例可以發現，翻轉課堂在信息化教學應用實踐中無不迸發出絢麗的智慧火花，主要表現在：

1.自定步調學習，體現生本思想。

課前學習者可根據提供的自主學習材料，按照自己的節奏學習，甚至反覆學習。

翻轉課堂把學生還原到人的特性：他們具有個體差異、能夠思考、會用工具、可以自學、需要溝通。

所以翻轉課堂模式在一定程度上體現了「以學生為本」的人本主義思想。

2.人機合理分工，雙邊優勢互補。

機器適合完成具有邏輯性、單調性、重複性的工作，教師適合完成具有情感性、創造性、社會性的工作。

因此，翻轉課堂將知識傳播、測練提供、消息傳遞、數據處理交給機器，讓教師專注於學案設計、解難答疑、點撥啟發、個性關照等工作。

3.採納混合學習，優化學習策略。

翻轉課堂連接了課前學習(含網絡學習)與課堂學習(面對面學習)，將網絡學習與面對面學習的優勢結合起來。

在網絡學習中，學習者可以跨越時空限制，自定學習步調，反覆使用學習資源；在面對面學習中，教師可以利用更多的時間開展豐富的學習活動，促進師生、生生之間的情感交流。

這就避免了傳統課堂中單一的灌輸式教學，實現了優勢互補，整體優化。

4.注重人際協同，發揮集體智慧。

翻轉課堂改變了傳統的單一備課模式，也改變了單一的師生問答互動模式，注重協同作用，發揮集體智慧。

課前教師團隊集中備課，相互合作，集思廣益地為學生設計高品質的教學活動，提供優質的學習資源；課內教師鼓動學生以小組為單位，相互協作、相互學習，大幅提高學習效果。

(三)從翻轉課堂到智慧課堂

智慧課堂是以嶄新的智慧教育理念為指導，積極借鑑翻轉課堂應用實踐的成功經驗，對翻轉課堂進行重塑和升級，為當前階段技術支持下的智慧教育提供典型範例。

1.突破視頻微課的「效果天花板」走向智慧課堂

翻轉課堂最主要的學習資源是視頻微課。

它憑藉容量小、時間短、自足性、易傳播、一課多用、符合網絡時代學習者注意力模式等優勢，迅速滲透於微課程、MOOCs等技術變革中。

然而，視頻微課並沒有想像的那麼強的作用。

按照著名的學習金字塔原理，自頂向下，學習內容平均留存率逐漸增高，「教授給他人」層可高達90%。

而視頻微課只能到達第三層，如果僅看微視頻，兩周最多只能記住20%，此現象叫作視頻微課的「效果天花板」現象。

智慧教育旨在培養智慧型人才，對視頻微課的要求必然會更高，因此，需要突破「效果天花板」現象，才可走入智慧課堂，達到智慧課堂對學習資源的要求。

突破效果天花板一：提升學習資源質量

設計視頻微課時，可採用「普適設計」+「'心動'設計」的策略以進一步提升學習資源的質量，即在普適設計(具有「小粒度、富媒體」「自足性、不粘連」「多元化、預植入」等特徵)的基礎上，進行「心動」設計。

「心動」設計旨在讓學習者怦然心動，對學習內容產生濃厚的情趣。

富有「心動」設計的視頻微課，可促使學習者產生「行動」的慾望，從而保證翻轉課堂乃至智慧課堂中，基礎知識與核心技能傳授的有效完成。

視頻微課的「心動」設計，可從「問題化+故事化」「結構化+可視化」「科學性+趣味性」等方面入手。

突破效果天花板二：製作互動數字課本

在提升學習資源質量的基礎上，還可通過製作互動數字課本突破效果天花板。

孔子云：「學而時習之，不亦說乎?」，可見「學」與「習」是兩類不同的活動，前者主要接收知識信息，後者關乎知識轉化與應用實踐。

由此可知，學習的基本活動是「學」與「習」，而傳統的紙媒「教材」是為教設計的，不能直接支持學與習。

因此，學習者在學習過程中，不僅要有「學材」，也要有「習材」。

前者內容為主，學具為輔；後者工具為主，內容為輔。

也就是說，這裡的互動數字課本就是一種「學材+習材」的重要代表，而不是傳統教材的電子版。

互動數字課本盂具有富媒體性、交互性、關聯性和開放性，不僅能為學習者提供試聽刺激，而且注重發展他們的動手動腦能力，為他們的提供大量的交互活動。

2.突破翻轉課堂的「效果天花板」走向智慧課堂

這是翻轉課堂出現「認知天花板」的主要原因之一，因此必須優化教法生態，從根本上改變「教」與「學」的方式。

在新的教法生態中，除了適合於小組合外，還有模擬學習、問究學習、辯論學習、協作學習、案例學習等輔助模式。

突破認知天花板之一：優化教法生態

大多數翻轉課堂目前只是在知識授導型教學方面找了個切入點，本質上依然屬於「灌輸式」教法，只是將灌輸階段前置到了課前，避免了「滿堂灌」，這是翻轉課堂出現「認知天花板」的主要原因之一，因此必須優化教法生態，從根本上改變「教」與「學」的方式。

在新的教法生態中，除了適合於小組合作學習的問題學習和項目學習外，還有模擬學習、問究學習、辯論學習、協作學習、案例學習等輔助模式。

突破認知天花板二：循證評估，精準教學

信息技術的迅猛發展，使得學習評估有證可循，從經驗性評估走向依據科學數據分析的發展性評估。

翻轉課堂可藉此進行精準教學。

具體策略為：以電子學檔為評估依據，結合結構化、指標化的評價量規(如針對問題化學習—過程性評價的量規)加強過程性評估，同時注重以學生自評與互評為主的主體性評估，並對學習過程中產生的大數據進行數據挖掘與學習分析，以科學、準確地評估學生的現有水平，進而定向干預，提供針對每位同學具體問題的精準教學。

例如，可汗學院試用大數據分析為學習者提供符合自己認知水平的學習視頻，提高學習者的學習興趣和學習效果。

上海普陀區的視頻微課雲平台也利用預學習數據支持精準教學決策。

學習者完成學習後，還可以獲得具體的學習反饋、推薦的後續內容以及相應的練習題目。

突破認知天花板三：創建智慧學習生態

在翻轉課堂中，學習者可根據自己的認知水平，在課前重複觀看視頻微課，在課內與其他學習者、教師研討，解答覆雜的問題、難題，體現班級差異化教學的思想。

然而，這種教學方法對於培養智慧型人才遠遠不夠。

翻轉課堂需要建構智慧學習生態框架，實現全方位、立體交叉的智慧學習模式。

智慧學習生態框架以教學組織結構為主線把學習方式分成四層：班級差異化教學、小組合作研創型學習、個人自主適應性學習、群體互動生成性學習。

班級差異化教學主要讓學習者掌握基礎知識與核心技能；小組合作研創型學習主要是培養學習者綜合應用能力；在個人自主適應性學習中，學習者可以根據個人偏好與發展需要，自主選擇學習資源；群體互動生成性學習指在網絡上通過互動、廣泛聯通生成學習、實現知識在網絡個體與連接網絡間的循環發展。

突破認知天花板四：提升教師信息化教學能力

2014年教育部印發的《中小學教師信息技術應用能力標準(試行)》指出，根據信息化教學環境的差異(以學生是否可以上網為界)，教師應具備兩類信息化教學能力：一是在學生不能上網的環境中，教師應具備利用信息技術優化課堂教學的能力；一是在學生能夠上網的環境中，教師應具備利用信息技術改變學習方式的能力。

翻轉課堂的實踐顯示，教師已具備利用信息技術進行講解、啟發、示範、指導、練習與反饋等教學能力，即利用信息技術優化課堂教學的能力，但在利用信息技術支持學生開展交流合作、探究建構、自主學習與個性化發展等方面仍然能力欠缺，因此，教師在利用信息技術改變學習方式方面依然任重道遠，具有很大的提升空間。

這是今後教師發展變革的主要方向，也是翻轉課堂乃至智慧課堂對教師提出的必然要求。

從智慧課堂到智慧學習空間

翻轉課堂將課堂從課內延伸到課前甚至課後。

而智慧課堂將課堂由課內延伸到課外，由物理環境延伸到網絡虛擬環境，形成了智慧學習空間。

從場所的虛實(觸及對象與事物是否真實)來看，學習空間包括物理空間和虛擬空間。

從功能看，網上個人學習空間是連接他人指導與自主學習的「中間結構」。

而智慧學習空間就是在智慧學習環境下的學習空間。

它允許學習者在任何設備上以任何形式接入時都可以獲得持續的服務，可以獲取隨時、隨地、按需學習的機會。

它還能夠感知學習情境(甚至是學習者所在方位和社會關係)，通過深入發掘與分析記錄的學習歷史數據，給予學習者科學合理的評估，推送真實情境下的優質學習資源和最適配的學習任務，從而幫助學習者進行正確的決策，促進學習者思維品質的發展、行為能力的提升和創造潛能的激發。

智慧學習空間的設計可從以下幾點入手。

(一)基於大平台建構開放服務模式

教育部於2011年5月啟動了數字化學習資源開放服務模式的研究及應用，這對智慧學習空間中學習資源的開放服務模式建構具有一定的借鑑作用。

然而，智慧學習空間作為促進學習者智慧能力發展與智慧行動出現的最主要學習場所，不能僅止於學習資源服務的開放。

對此，智慧學習空間可以基於大平台建構全方位的開放服務模式，主要包括基礎設施層開放服務、平台層開放服務、應用軟體層開放服務、客戶端層開放服務和數據層開放服務五大方面。

基礎設施層開放服務主要提供各種基礎設施的計算資源；平台層開放服務主要提供各類教育平台(如教育門戶網站、社區等)；應用軟體層開放服務主要提供諸如學習工具、協作交流工具等教育軟體服務；客戶端層開放服務可以提供各類設備的無縫接入服務，學習者可以在任何設備中獲得持續的學習服務；數據層開放服務則主要面向各市的教育資源和第三方應用等。

筆者目前正攜團隊與某大公司合作設計基於雲作業系統的教育大平台，平台將依據智慧學習理念生成適性學習卡片，並能跟蹤記錄學習全過程。

(二)基於大數據進行學習分析與評估

學習者在學習的過程中會伴隨生成大量的行為數據，這些大數據是提供個性化的學習診斷、學習決策、精準推送和多元評估等個性化自適應學習服務的科學依據。

基於大數據進行學習分析，可以描述和解釋過去的現象、預警和干預正在發生的學習、推斷髮展趨勢和預測將來，讓學習者了解自己的學習情況及可能的後果，以便引導學習者向健康的方向發展。

另外，通過對大數據的深入挖掘與分析，智慧學習空間可以豐富評價的指標，加強過程性評價和以學習者自評與互評為主的主體性評價，實行多元評估，最後將評估結果做成直觀形象的圖表，就像汽車駕駛座前面的儀錶盤一樣，學習分析可視化軟體因此被人們稱為「儀錶盤」。

(三)提供個性化適需學習服務

智慧教育將學習者視作完整的人，強調學習者之間的差異，注重每位學習者的智慧都可以得到全面的發展與提高，因此智慧學習空間能夠為學習者提供個性化的適需學習服務。

對此，智慧學習空間需在對學習者的數據挖掘與學習分析的基礎上，全面、客觀地了解每位學習者的學習偏好、學習狀態及優勢與不足，以此精準地向學習者推送符合其特徵的學習資源，激發學習者的學習熱情、提高學習效率。

同時，智慧學習空間能夠讓學習者舒適地沉浸在技術支持的智慧環境中，允許學習者根據自己發展需求有選擇地自主學習。

比如，美國一家公司推出Knewton平台，可以支持個性化適性學習，能夠生成27億條不同的個性化學習路徑。

(四)基於O2O架構搭建無縫學習環境

O2O全稱為Online to Offline，譯為線上至線下。

O2O原屬於電子商務概念，旨在讓網際網路成為線下交易的前台，利用線上的優勢促進線下營銷。

這與注重培養較強的創造能力和較深的創造潛能的智慧教育相似。

在智慧教育中，行為能力和創造潛能終歸要回到實體空間中才能得到較好的培養，甚至所學的所有知識與能力，最終都要應用到實踐中，在實踐中加以體現。

因此，智慧學習空間需要藉助O2O理念搭建無縫學習環境。

這樣學習者可以在線上的虛擬空間中享受優越的、人性化的學習服務，完成知識的傳授與內化，在線下的實體空間中，完成知識的外顯與遷移。

對於基於O2O架構設計的學習空間，本團隊已具備了一定的基礎和經驗。

不久前，本團隊基於O2O建構的創客空間2.0，成功地將創客空間升級為線上虛擬空間與線下實體空間相互融合的個人-集體交互學習空間，其中實體空間主要負責項目實踐，虛擬空間圍繞實體空間提供支持服務。

(五)建構生態化的學習資源

智慧教育遵循「以學習者為中心」的人本主義理念。

因此，學習者是智慧教育的出發點和最終歸宿。

從學習者角度看，智慧課堂已將傳統意義上的「教材」升級為「學材」+「習材」，而智慧學習空間還需加入另一重要的學習資源——「創材」。

「創材」是智慧學習空間培養學習者行為能力，激發創造潛能的「戰術武器」，主要包含「開源硬體開發平台」和「積木式開源硬體」兩類。

因此，智慧學習空間需要建構優化的生態學習資源。

「學材」「習材」和「創材」三者相輔相成，共同促使學習者智慧能力的發展。

其中「學材」作用於知識的傳授，「習材」作用於知識的內化，「創材」作用於知識的外顯和遷移。

歸根究底，信息技術支持下的智慧教育旨在培養具有良好價值觀念、較強行動能力、較好思維品質、較深創造潛能的人才。

對於至今沒有找到好的答案的、著名的錢學森之問「為什麼我們的學校總是培養不出創新人才」，智慧教育或許可以給出部分答案。

從智慧教育的發展中，筆者對教育信息化可歸納為如下四點：（1）科學探究發現真理；（2）技術應用實現價值；（3）創意設計提升價值；（4）文化取向影響價值。

它們分別對應教育領域中「學習科學」「教育技術」「教師發展」和「教育文化」四個方面。

當前教育信息化建設正走向融合創新的深層次發展階段，信息技術促進教育變革與創新的時代已經來臨，我們倡導通過智慧教育引領教育信息化的健康發展。