基于智慧課堂的學(xué)科教學(xué)模式創(chuàng)新與應(yīng)用研究

劉邦奇 李新義 袁婷婷 董晶晶

[摘? ?要] 智能時(shí)代智慧課堂的構(gòu)建與學(xué)科應(yīng)用迎來新的發(fā)展契機(jī)。文章通過對(duì)智慧課堂三個(gè)發(fā)展階段及應(yīng)用現(xiàn)狀類型分析，結(jié)合智能時(shí)代對(duì)課堂變革的新要求，提出新一代智慧課堂是以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為宗旨，利用人工智能等技術(shù)打造智能高效的課堂，推動(dòng)學(xué)科教學(xué)模式創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)識(shí)為智、智慧發(fā)展;新一代教學(xué)體系由智能資源服務(wù)、智能評(píng)測服務(wù)、智能終端服務(wù)和智能教學(xué)應(yīng)用四個(gè)部分組成;結(jié)合學(xué)科教學(xué)特點(diǎn)提出學(xué)科智慧課堂“4+N”特征模型，包括4個(gè)共性特征以及語文、數(shù)學(xué)、英語、自然學(xué)科和社會(huì)學(xué)科的N個(gè)個(gè)性特征;并基于教改實(shí)驗(yàn)，以高中數(shù)學(xué)概念課為例闡述了數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)模式的構(gòu)建與應(yīng)用方法。

[關(guān)鍵詞] 智能時(shí)代; 新一代智慧課堂; 教學(xué)結(jié)構(gòu)變革; 學(xué)科教學(xué)模式; 高中數(shù)學(xué)

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

一、引? ?言

從信息化的視角提出與構(gòu)建智慧課堂已有近十年的時(shí)間，初步探索了智慧課堂的概念、技術(shù)框架和應(yīng)用模式[1]。隨著教育信息化進(jìn)入2.0時(shí)代，人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)對(duì)課堂教學(xué)產(chǎn)生深刻影響[2]，智慧課堂發(fā)展在服務(wù)理念、技術(shù)策略、體系架構(gòu)、實(shí)踐模式等方面面臨新的挑戰(zhàn)[3]，基于智慧課堂的學(xué)科教學(xué)應(yīng)用也進(jìn)入新的階段，迎來新的契機(jī)。本文對(duì)智能化背景下智慧課堂的發(fā)展及學(xué)科教學(xué)模式創(chuàng)新與應(yīng)用進(jìn)行專門探討。

二、信息化視閾下智慧課堂發(fā)展現(xiàn)狀及分類

（一）智慧課堂的發(fā)展歷程

智慧課堂最早源于21世紀(jì)初素質(zhì)教育和新課程改革的實(shí)施，強(qiáng)調(diào)從注重知識(shí)傳授的“知識(shí)課堂”向注重開發(fā)智慧的“智慧課堂”轉(zhuǎn)變[4]。但真正使智慧課堂得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的是前些年興起的信息化教學(xué)改革，特別是以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等為代表的“智慧”技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[5]，從使用傳統(tǒng)手段教學(xué)的“傳統(tǒng)課堂”轉(zhuǎn)向基于“智慧”技術(shù)構(gòu)建富有智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境、促進(jìn)學(xué)生智慧發(fā)展的“智慧課堂”，由此“智慧課堂”概念不斷發(fā)展和深化。

基于信息化視角的智慧課堂的發(fā)展歷程大體上可分為三個(gè)階段：第一階段為初步探索、試點(diǎn)應(yīng)用階段。起始于2008年IBM提出的“智慧地球”戰(zhàn)略，“智慧”概念在教育教學(xué)中得到推廣與應(yīng)用，從體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)“感知”特點(diǎn)的智能教室，到基于“電子書包”的智慧學(xué)習(xí)，再到基于“云、網(wǎng)、端”平臺(tái)的智慧課堂，進(jìn)行了多樣化的探索實(shí)踐，提出了智慧課堂1.0定義[6]，出版了《智慧課堂》專著[1]，初步建立了智慧課堂理論、平臺(tái)和應(yīng)用框架。第二階段為集成建設(shè)、綜合應(yīng)用階段。在各類智能教室平臺(tái)、資源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，將“教”“學(xué)”“評(píng)”“管”等信息化教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行集成建設(shè)，開展智慧課堂全面應(yīng)用和教改實(shí)驗(yàn)與理論研究，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)探索學(xué)科智慧課堂教學(xué)模式，提出了智慧課堂升級(jí)版定義[7]，形成了智慧課堂2.0概念和常態(tài)應(yīng)用模式[7]。第三階段為融合創(chuàng)新、智能發(fā)展階段。在智能時(shí)代和教育信息化2.0背景下，利用人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)對(duì)信息化課堂賦能[8]，增強(qiáng)課堂互動(dòng)能力，提升課堂教學(xué)智能化水平，促進(jìn)智慧課堂創(chuàng)新應(yīng)用和學(xué)生智慧發(fā)展[9]，預(yù)示著新一代智慧課堂應(yīng)運(yùn)而生。

（二）智慧課堂的應(yīng)用現(xiàn)狀及分類

在智慧課堂建設(shè)與應(yīng)用實(shí)踐中，由于使用不同的信息技術(shù)，著眼于不同的應(yīng)用目的與場景，針對(duì)不同的學(xué)科教學(xué)應(yīng)用，使得智慧課堂的概念和類型豐富多樣。依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以有不同的分類（見表1）。

按所采用的信息技術(shù)劃分，包括基于物聯(lián)網(wǎng)和云端一體化技術(shù)的智能課堂[10]、基于電子書包的智慧課堂[11]、基于云計(jì)算和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的“智慧課堂”[12]、基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的智慧課堂[13]、基于大數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)分析的智慧課堂[14]等種類。

按學(xué)校類型和層次劃分，智慧課堂可分為中小學(xué)智慧課堂[15]、職教智慧課堂[16]和大學(xué)智慧課堂[17]等種類。

按學(xué)科專業(yè)應(yīng)用類型劃分，可分為各學(xué)科、各專業(yè)、各類課程或課型的智慧課堂，如基礎(chǔ)教育學(xué)校的語文、數(shù)學(xué)、英語、自然學(xué)科、社會(huì)學(xué)科等學(xué)科教學(xué)的智慧課堂[18-19];高校和職業(yè)教育院校的公共課、專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課、綜合實(shí)踐課等各類課程的智慧課堂[20]。

三、智能化背景下智慧課堂的升級(jí)發(fā)展

（一）智慧課堂面臨新挑戰(zhàn)、亟須新對(duì)策

當(dāng)今社會(huì)進(jìn)入智能時(shí)代，人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)加速推進(jìn)教育信息化發(fā)展，推動(dòng)人才培養(yǎng)模式和教學(xué)方式變革，智慧課堂發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)，亟須新的應(yīng)對(duì)之策。

服務(wù)宗旨轉(zhuǎn)變。從“教學(xué)信息化”向“信息化教學(xué)”轉(zhuǎn)變，適應(yīng)新時(shí)代人才培養(yǎng)和新課程改革的需要，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為根本宗旨;堅(jiān)持以建構(gòu)主義、聯(lián)通主義等學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，突出以學(xué)生為中心，將系統(tǒng)功能從“支持課堂教學(xué)為主”向“支持學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)”拓展，聚焦學(xué)生成長和素養(yǎng)提升，促進(jìn)知識(shí)轉(zhuǎn)化為智慧，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化成長。

技術(shù)策略轉(zhuǎn)變。充分利用人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)打造智能、高效的課堂;以“云—臺(tái)—端”為核心支撐，構(gòu)建新一代智慧課堂服務(wù)平臺(tái);提升和利用課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)智能[2]，開發(fā)應(yīng)用智能化檢索、測評(píng)、推薦、交互等技術(shù)，創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、交互化、智能化，有利于協(xié)作交流和意義建構(gòu)的智能學(xué)習(xí)環(huán)境。

體系架構(gòu)轉(zhuǎn)變。以“智能化”為核心進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)，利用人工智能核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能教學(xué)應(yīng)用落地，從“云平臺(tái)”向“智能云服務(wù)”轉(zhuǎn)變，從“微云服務(wù)器”向“教室智能平臺(tái)”轉(zhuǎn)變，從“移動(dòng)終端”向“智能終端”轉(zhuǎn)變，從“信息化服務(wù)”向“智能化服務(wù)”轉(zhuǎn)變，構(gòu)建基于智能技術(shù)的智能化服務(wù)平臺(tái)，構(gòu)筑AI賦能、體系優(yōu)化的智慧教學(xué)生態(tài)體系。

應(yīng)用場景轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步拓展智慧課堂的多領(lǐng)域、多形態(tài)應(yīng)用，基于智慧課堂智能化服務(wù)平臺(tái)，支持線上與線下、課內(nèi)與課外、虛擬與現(xiàn)實(shí)全場景教與學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能化評(píng)測和精準(zhǔn)化管理，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)校智慧課堂教學(xué)的全領(lǐng)域、全場景、全過程應(yīng)用，為智慧教育的實(shí)施提供典型的應(yīng)用場景和范例[21]。

實(shí)踐模式轉(zhuǎn)變。大力開展智能教育教學(xué)應(yīng)用最佳實(shí)踐，從試點(diǎn)應(yīng)用向常態(tài)應(yīng)用、深度應(yīng)用發(fā)展，從智慧課堂教學(xué)的共性特征分析向各學(xué)科智慧課堂教學(xué)的個(gè)性特征模型構(gòu)建發(fā)展，從一般智慧課堂教學(xué)模式向各學(xué)科智慧課堂教學(xué)模式發(fā)展，從知識(shí)教學(xué)向核心素養(yǎng)培養(yǎng)和智慧發(fā)展轉(zhuǎn)變[22]。

（二）新一代智慧課堂的定義及內(nèi)涵

適應(yīng)智能時(shí)代發(fā)展新要求，我們在繼承已有定義和近幾年智慧課堂教改實(shí)驗(yàn)成果基礎(chǔ)上，提出智慧課堂的新定義、新模式。所謂新一代智慧課堂，也稱智慧課堂3.0，是以建構(gòu)主義、聯(lián)通主義等學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)發(fā)展為宗旨，利用人工智能、大數(shù)據(jù)等智能技術(shù)打造智能、高效的課堂;通過構(gòu)建“云—臺(tái)—端”整體架構(gòu)，創(chuàng)設(shè)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)據(jù)化、交互化、智能化學(xué)習(xí)環(huán)境，支持線上線下一體化、課內(nèi)課外一體化、虛擬現(xiàn)實(shí)一體化的全場景教學(xué)應(yīng)用;推動(dòng)學(xué)科智慧教學(xué)模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)和因材施教，促進(jìn)學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)識(shí)為智、智慧發(fā)展。

其中，智慧課堂“云—臺(tái)—端”架構(gòu)是基于人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等智能信息技術(shù)打造的智能化教學(xué)服務(wù)平臺(tái)。智慧課堂建設(shè)通過打造以教室智能平臺(tái)為核心（形成通訊中樞、數(shù)據(jù)中心、能力中心、控制中心），配合智能教育云服務(wù)（實(shí)現(xiàn)資源管理、微課服務(wù)、智能評(píng)測、在線學(xué)習(xí)、決策服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)教研功能），并結(jié)合各類智能教學(xué)管終端和智能環(huán)境終端（教師端、學(xué)生端、管理者端、家長端、環(huán)境端），提供資源服務(wù)、互動(dòng)服務(wù)和教學(xué)工具，形成了智能化的課堂教學(xué)服務(wù)支撐環(huán)境。智慧課堂的“云—臺(tái)—端”智能化服務(wù)平臺(tái)如圖1所示。

四、基于智慧課堂的教學(xué)體系架構(gòu)

根據(jù)上述定義，智慧課堂教學(xué)在智能技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)線上與線下、課內(nèi)與課外、虛擬與現(xiàn)實(shí)的全過程、全場景教學(xué)應(yīng)用，體現(xiàn)了人與技術(shù)、環(huán)境融為一體的特征，形成了智慧課堂教學(xué)的生態(tài)體系。

（一）智慧課堂教學(xué)體系總體框架

新一代智慧課堂作為基于智能技術(shù)構(gòu)建的新型課堂形態(tài)，一方面它是技術(shù)應(yīng)用的結(jié)果，體現(xiàn)了智能技術(shù)的應(yīng)用特征，離不開技術(shù)系統(tǒng)的支撐;同時(shí)，它是技術(shù)系統(tǒng)支持下的課堂教學(xué)變革與創(chuàng)新，表現(xiàn)為智能技術(shù)與教學(xué)融為一體所形成的新的課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)形態(tài)。因此，智慧課堂不同于一般的智能教室、未來教室，不是指單純的技術(shù)系統(tǒng)、技術(shù)環(huán)境，實(shí)際上是由智能系統(tǒng)（智能化平臺(tái)和工具）、人（教師和學(xué)生）及其活動(dòng)（課前、課中、課后教學(xué)環(huán)節(jié)）等組成的新型智能化課堂教學(xué)體系。

何克抗教授認(rèn)為[23]，教學(xué)系統(tǒng)由教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體四個(gè)要素組成，信息技術(shù)與課程教學(xué)整合的本質(zhì)是要用信息技術(shù)改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，形成新的教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)。隨著教學(xué)信息化的深入發(fā)展，新一代智能信息技術(shù)的出現(xiàn)及其在教學(xué)中的深度融合和創(chuàng)新應(yīng)用，教學(xué)系統(tǒng)要素與結(jié)構(gòu)形態(tài)將發(fā)生新的變化，如從傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容向教學(xué)資源體系轉(zhuǎn)變，從靜態(tài)的組成要素向動(dòng)態(tài)的過程要素轉(zhuǎn)變，從教學(xué)系統(tǒng)向信息化教學(xué)生態(tài)體系轉(zhuǎn)變。在智慧課堂教學(xué)中，人、系統(tǒng)與活動(dòng)相互關(guān)系及結(jié)構(gòu)形成了“智慧課堂”教學(xué)生態(tài)體系，由智能資源服務(wù)、智能評(píng)測服務(wù)、智能終端服務(wù)和智能教學(xué)應(yīng)用構(gòu)成。其總體框架如圖2所示。

（二）智慧課堂教學(xué)體系組成部分

1. 智能資源服務(wù)層

智能資源服務(wù)是智慧課堂教學(xué)體系的基礎(chǔ)服務(wù)層，為智慧課堂教與學(xué)提供教學(xué)內(nèi)容資源、數(shù)據(jù)信息資源等。智能資源服務(wù)基于智慧教學(xué)云服務(wù)方式，利用智能管理、智能檢索、智能推薦等技術(shù)，建立智能資源管理與服務(wù)平臺(tái)，為教學(xué)全過程應(yīng)用提供智能化的學(xué)習(xí)資源管理和服務(wù)。智能資源服務(wù)的主要內(nèi)容包括各類學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)、多版本數(shù)字化教材、微課課程資源、多媒體素材和課件、作業(yè)和考試題庫、教學(xué)管理信息、教學(xué)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)等資源。

2. 智能評(píng)測服務(wù)層

智能評(píng)測服務(wù)是智能化教學(xué)服務(wù)平臺(tái)的核心功能，也是智慧課堂教學(xué)應(yīng)用服務(wù)的關(guān)鍵支撐。通過建立綜合素質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)、多元學(xué)習(xí)測試系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)分析系統(tǒng)等子系統(tǒng)，基于全過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、匯聚，利用智能評(píng)測、學(xué)習(xí)分析、數(shù)據(jù)挖掘等新技術(shù)進(jìn)行處理分析，提供對(duì)教與學(xué)的形成性評(píng)價(jià)、總結(jié)性評(píng)價(jià)和診斷性評(píng)價(jià)服務(wù)，重構(gòu)教學(xué)評(píng)價(jià)體系。

3. 智能終端服務(wù)層

智能終端服務(wù)是智慧課堂教學(xué)應(yīng)用的終端實(shí)現(xiàn)方式，由終端應(yīng)用支持軟件和硬件組成。針對(duì)各類教學(xué)應(yīng)用終端設(shè)備，如智能手機(jī)、PAD、筆記本電腦、臺(tái)式電腦、可穿戴智能設(shè)備等，開發(fā)相應(yīng)的教學(xué)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)教學(xué)、學(xué)習(xí)、管理等各類應(yīng)用功能，包括智能微課制作、微課應(yīng)用、測驗(yàn)評(píng)價(jià)、統(tǒng)計(jì)分析、學(xué)習(xí)資源智能推送、溝通交流工具和第三方APP應(yīng)用等。智能終端服務(wù)主要有教師端、學(xué)生端、管理端、家長端、環(huán)境端等類型。

4. 智能教學(xué)應(yīng)用層

智能教學(xué)應(yīng)用主要是智能化教學(xué)應(yīng)用流程，提供教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”的應(yīng)用程序和方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)課前、課中、課后的全過程溝通交流和信息服務(wù)支持。課前環(huán)節(jié)包括學(xué)情分析、預(yù)習(xí)測評(píng)、教學(xué)設(shè)計(jì);課中環(huán)節(jié)包括課題導(dǎo)入、探究學(xué)習(xí)、實(shí)時(shí)檢測、總結(jié)提升;課后環(huán)節(jié)包括課后作業(yè)、微課輔導(dǎo)、反思評(píng)價(jià)等。

五、智慧課堂學(xué)科應(yīng)用特征分析

智慧課堂不是抽象的理論概念，而是基于技術(shù)的教學(xué)系統(tǒng)及教學(xué)實(shí)踐形態(tài)，具體落腳到學(xué)科教學(xué)活動(dòng)和教學(xué)過程中。因此，應(yīng)注重從學(xué)科教學(xué)應(yīng)用的視角對(duì)智慧課堂特征進(jìn)行研究。從近幾年部分名校進(jìn)行的全學(xué)科智慧課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)來看，可以構(gòu)建“4+N”智慧課堂學(xué)科特征模型。

（一）智慧課堂“4+N” 學(xué)科特征模型

與傳統(tǒng)課堂及早期CAI應(yīng)用相比，智慧課堂呈現(xiàn)了教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評(píng)價(jià)反饋即時(shí)化、交流互動(dòng)立體化、資源推送智能化等顯著特征[24]，這是對(duì)各個(gè)學(xué)科教學(xué)應(yīng)用都應(yīng)該具有的、通用的智慧課堂共性特征，早期智慧課堂主要關(guān)注共性特征[1]。

近年來，通過智慧教學(xué)實(shí)踐運(yùn)用可以發(fā)現(xiàn)，中小學(xué)課堂教學(xué)是按學(xué)科課程分類進(jìn)行教學(xué)實(shí)施的，由于不同學(xué)科在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)評(píng)價(jià)等方面存在顯著的差異，各個(gè)學(xué)科的智慧課堂教學(xué)也具有不同的個(gè)性化特點(diǎn)。智慧課堂“4+N”特征就是從全學(xué)科智慧課堂教學(xué)應(yīng)用的視角，提出的學(xué)科智慧課堂特征模型。其中“4”是指一般智慧課堂的共性特征，“N”是各個(gè)不同學(xué)科智慧課堂的個(gè)性特征。為便于討論，本文分為語文學(xué)科、數(shù)學(xué)學(xué)科、英語學(xué)科、自然學(xué)科、社會(huì)學(xué)科五個(gè)學(xué)科類型進(jìn)行特征分析?！?+N”特征模型分析見表2。

（二）各學(xué)科智慧課堂的個(gè)性特征

1. 語文學(xué)科智慧課堂特征

鑒賞點(diǎn)評(píng)交互化?；谥腔壅n堂智能化平臺(tái)，語文課中的文本鑒賞與點(diǎn)評(píng)能夠更為即時(shí)、立體、直觀、靈活、生動(dòng)。師生、生生之間通過“云—臺(tái)—端”智能化平臺(tái)，無論課中學(xué)習(xí)，還是課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，都能實(shí)現(xiàn)即時(shí)無障礙的溝通與交流。這樣有助于師生之間充分互動(dòng)，碰撞出更多的思想火花，促進(jìn)文本鑒賞的成果更全面、豐富和深刻。

表達(dá)分享富媒化。智能化平臺(tái)提供給學(xué)生更多樣的表達(dá)分享媒介，學(xué)生可以根據(jù)自身需求，自由選擇諸如文字、圖片、視頻、語音等方式表達(dá)思想觀點(diǎn)或分享優(yōu)秀的學(xué)習(xí)資源及個(gè)人學(xué)習(xí)成果;教師也可以通過平臺(tái)使用富媒體資源和呈現(xiàn)方式，更恰當(dāng)?shù)乇磉_(dá)自己的觀點(diǎn)想法;師生之間可以實(shí)現(xiàn)多元化、即時(shí)化、智能化的互動(dòng)交流，從而促進(jìn)共同的進(jìn)步。

閱讀資源庫量化。智能化平臺(tái)能夠提供強(qiáng)大的資源庫，教師能夠根據(jù)需要篩選整合優(yōu)秀閱讀資源，分類上傳到平臺(tái)資源庫。學(xué)生通過平臺(tái)能夠即時(shí)查閱或下載自己所需的閱讀資源，或者獲得智能化的資源推薦服務(wù)。整合后的資源庫中資源質(zhì)量高、針對(duì)性強(qiáng)，學(xué)生查找方便，能夠節(jié)省搜索時(shí)間，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。

2. 數(shù)學(xué)學(xué)科智慧課堂特征

感受體驗(yàn)情境化。數(shù)學(xué)課堂多以抽象概念、定理、公式為主，僅依靠學(xué)生的大腦想象很難從本質(zhì)上認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)、理解數(shù)學(xué)。通過多媒體、VR/AR等技術(shù)，以圖片、語音、視頻等方式，創(chuàng)設(shè)接近真實(shí)的問題情境，可以喚起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與、探究的欲望，使學(xué)生直觀感受數(shù)學(xué)知識(shí)，為難以理解的數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)預(yù)設(shè)鋪墊，也可以使學(xué)生感受體驗(yàn)數(shù)學(xué)來源于生活，又服務(wù)于生活。

抽象探究模型化。基于智能化平臺(tái)，針對(duì)數(shù)學(xué)抽象問題，通過計(jì)算機(jī)和多媒體技術(shù)，讓學(xué)生親身經(jīng)歷將實(shí)際問題抽象成數(shù)學(xué)模型。用計(jì)算機(jī)仿真建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行計(jì)算分析，就是對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行抽象、概括、提煉、轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，再利用已學(xué)過的數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題，實(shí)現(xiàn)抽象問題直觀化、復(fù)雜問題簡單化。引導(dǎo)學(xué)生從直觀具體的事物中抽象概括出數(shù)學(xué)問題的本質(zhì)，進(jìn)一步理解數(shù)學(xué)、運(yùn)用數(shù)學(xué)。

3. 英語學(xué)科智慧課堂特征

作文批閱信息化。在英語智慧課堂教學(xué)中，使用高精準(zhǔn)度的手寫文字識(shí)別、自然語言理解、智能評(píng)測等手段，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)應(yīng)用于主觀題的智能閱卷，包括作文智能批閱、自動(dòng)生成測試報(bào)告、提供答題結(jié)果的大數(shù)據(jù)分析，解決了傳統(tǒng)教學(xué)手段無法解決的問題，減輕教師閱卷負(fù)荷，智能診斷出問題所在，幫助教師實(shí)現(xiàn)基于智能批改和數(shù)據(jù)分析的英語習(xí)題講評(píng)，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)教學(xué)”。

聽說讀寫情境化。各種聽說讀寫情境的創(chuàng)設(shè)是英語課堂教學(xué)的重要基礎(chǔ)。通過智慧課堂智能化平臺(tái)提供的多元化學(xué)習(xí)資源，特別是各種視聽說學(xué)習(xí)資源，極大地豐富了英語教學(xué)手段，創(chuàng)設(shè)情境化的聽說讀寫活動(dòng)和互動(dòng)性的高效課堂，改變了原來“粉筆+錄音機(jī)”的單調(diào)教學(xué)手段，利用新技術(shù)手段來變革和改進(jìn)課堂教學(xué)。

4. 自然學(xué)科智慧課堂特征

實(shí)驗(yàn)過程數(shù)字化。在物理、化學(xué)、生物等實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中，借助傳感器、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備對(duì)現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，跟蹤采集過程數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)化采集。同時(shí)，進(jìn)行曲線擬合、對(duì)比及數(shù)據(jù)分析，將更多的定性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化成定量實(shí)驗(yàn)，為師生定量化研究實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提供支撐平臺(tái)，有助于學(xué)生理解科學(xué)的本質(zhì)。

微觀結(jié)構(gòu)可視化。對(duì)自然學(xué)科中的微觀結(jié)構(gòu)等難以觀察或抽象的事物，運(yùn)用新媒體技術(shù)手段，可以使教學(xué)呈現(xiàn)可視化，比如實(shí)現(xiàn)由大變小、由小變大、由快變慢、由慢變快、平面立體化、靜態(tài)動(dòng)態(tài)化、無形有形化等。借助AR技術(shù)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)、反應(yīng)微觀過程的宏觀化。

5. 社會(huì)學(xué)科智慧課堂特征

材料實(shí)證數(shù)字化。材料實(shí)證指利用智能信息技術(shù)對(duì)政治、歷史和地理等社會(huì)學(xué)科教學(xué)中使用的材料進(jìn)行科學(xué)辨析，準(zhǔn)確呈現(xiàn)出材料的含義，服務(wù)教學(xué)過程。通過智能化平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集、處理，將政治、歷史和地理課堂中復(fù)雜的材料實(shí)證的過程轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，依靠直觀的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)地掌握學(xué)情和調(diào)整教學(xué)策略。

理解分析情境化。理解分析是指政治、歷史和地理等學(xué)科的“學(xué)科知識(shí)理解”，它是指把事實(shí)的敘述提升為理解其意義的理性認(rèn)識(shí)和情感取向。通過智能化平臺(tái)，教師有目的地構(gòu)建具有一定情緒色彩的、以形象為主體的生動(dòng)具體的場景，以引起學(xué)生一定的情感體驗(yàn)，從而幫助學(xué)生更好地分析并理解政治、歷史和地理學(xué)科中的知識(shí)。

六、學(xué)科智慧課堂教學(xué)模式構(gòu)建與應(yīng)用

——以高中數(shù)學(xué)概念課為例

根據(jù)智慧課堂“4+N”特征模型，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科個(gè)性特征和應(yīng)用優(yōu)勢，可以建立數(shù)學(xué)學(xué)科智慧課堂教學(xué)模式。這里結(jié)合筆者研究團(tuán)隊(duì)在安徽省蚌埠二中進(jìn)行的全學(xué)科智慧課堂教改實(shí)驗(yàn)研究，以高中數(shù)學(xué)概念課為例分析構(gòu)建數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)模式。

（一）數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)總體設(shè)計(jì)

數(shù)學(xué)智慧課堂依據(jù)建構(gòu)主義理論進(jìn)行系統(tǒng)性教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，以數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提升為宗旨，以學(xué)生為主體，關(guān)注學(xué)生的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí);突出“感受體驗(yàn)情境化、抽象探究模型化”，充分利用智能化服務(wù)平臺(tái)推送學(xué)習(xí)資源，創(chuàng)設(shè)多樣化學(xué)習(xí)情境，實(shí)施線上、線下多元互動(dòng)和協(xié)作探究等教學(xué)方式;實(shí)施“先學(xué)后教，以學(xué)定教”策略，通過課前、課中、課后全過程學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，基于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)掌握學(xué)情，優(yōu)化教學(xué)預(yù)設(shè)和教學(xué)進(jìn)程，促進(jìn)個(gè)性化教與學(xué)[25]。

在數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)中遵循主體性原則、個(gè)性化教學(xué)原則和教學(xué)系統(tǒng)性原則。學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)、知識(shí)檢測、數(shù)據(jù)處理、提交學(xué)習(xí)任務(wù)，教師及時(shí)處理，根據(jù)得到的學(xué)生課前自主學(xué)習(xí)情況，制訂相應(yīng)的個(gè)性化教學(xué)方案，實(shí)現(xiàn)“以學(xué)定教”;課中突出教學(xué)互動(dòng)、協(xié)作探究，重點(diǎn)、有效解決學(xué)生存在的問題和疑惑;課后通過個(gè)性化輔導(dǎo)和練習(xí)鞏固知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生薄弱知識(shí)點(diǎn)加強(qiáng)訓(xùn)練，并實(shí)時(shí)監(jiān)測和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以提高教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

（二）數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)流程結(jié)構(gòu)

高中數(shù)學(xué)概念課教學(xué)過程一般分為概念引入、形成、鞏固、運(yùn)用等階段。數(shù)學(xué)概念課的根本任務(wù)是正確地揭示數(shù)學(xué)概念的內(nèi)涵和外延，使學(xué)生深刻理解和牢固掌握概念，并且能夠靈活運(yùn)用所學(xué)概念。數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)整體結(jié)構(gòu)包括三個(gè)方面，即教學(xué)流程、學(xué)習(xí)方式、技術(shù)支持，三者相輔相成、融合共生，形成多層次、多策略、多環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)模式?；谶@一模式，使得數(shù)學(xué)概念課的教學(xué)更加高效，學(xué)習(xí)者得到智慧發(fā)展，數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)得到有效提升。數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)的基本流程結(jié)構(gòu)具體如圖3所示。

（三）數(shù)學(xué)智慧課堂教學(xué)應(yīng)用環(huán)節(jié)

問題引領(lǐng)，感受體驗(yàn)?；谥腔壅n堂智能化平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)資源、多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)，設(shè)置與概念課有關(guān)的學(xué)習(xí)情境，使學(xué)生有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。引入概念方式很多，如以數(shù)學(xué)故事和數(shù)學(xué)史創(chuàng)設(shè)問題情境引入數(shù)學(xué)概念，通過活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)引入概念，回顧知識(shí)引入概念，聯(lián)系實(shí)際問題引入概念，通過視頻、圖片等方式引入概念等。

抽象概括，獲取新知。在創(chuàng)設(shè)情境過程中，教師設(shè)置問題，讓學(xué)生自主實(shí)踐、探索，引導(dǎo)學(xué)生類比感性經(jīng)驗(yàn)，并對(duì)感性事物進(jìn)行抽象概括，抓住問題本質(zhì)，可采用在線互動(dòng)、自主探究、計(jì)算機(jī)仿真、小組合作、師生相互討論等多種方式探討分析，從而得到數(shù)學(xué)概念，掌握概念的內(nèi)涵和外延，從具體到抽象，實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍。

應(yīng)用新知，鞏固提高。應(yīng)用新知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生從不同途徑求解問題的方法，通過知識(shí)概念的聯(lián)系，加深概念理解，可以利用移動(dòng)終端教學(xué)，采取個(gè)性化、多樣化方式，如隨機(jī)點(diǎn)名、限時(shí)訓(xùn)練、學(xué)習(xí)作答過程展示、在線提交、數(shù)據(jù)處理等，幫助教師及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)化、針對(duì)性教學(xué)，有效鞏固和提高。

拓展延伸，反思提升。通過設(shè)置一些開放性、創(chuàng)新性問題，使學(xué)生對(duì)概念的學(xué)習(xí)理解得到拓展和延伸。這一過程可以利用移動(dòng)終端擬制個(gè)性檢測題，向不同層次的學(xué)生推送不同的題型，達(dá)到因材施教，不同學(xué)生得到相應(yīng)的提升。學(xué)生也可以利用移動(dòng)終端整理回顧，隨時(shí)查閱，形成屬于自己的學(xué)習(xí)資料庫，有助于提升學(xué)生的反思和自我綜合能力。

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