高职智慧课堂：内涵特征、系统模型及运行机制

［摘要］智慧课堂是技术发展与价值选择的时代产物，是富有智慧的课堂，是基于“物”的智能，以活动为载体，赋予“人”的智慧，具有智能化、立体化、精准化、高效化等鲜明特征。按照活动理论，智慧课堂可以构建学习者、学习效果、师生共同体、平台与资源、教学模式、学习机制六个要素之间相互作用的基本结构模型，推动其中的主体学习子系统、协作学习子系统、互动交流子系统、开放共享子系统四个子系统运行，需要建立反馈主导机制、资源主导机制、协商主导机制。［关键词］高职院校；智慧课堂；活动理论；智慧课堂模型以“云物大智移”为代表的新一代信息技术迅速发展和成熟，推动人类快步进入“智慧时代”，人们的生产生活开启了“智慧模式”。在教育领域，课堂作为育人主阵地，“智慧课堂”应运而生，在教育理论和实践研究的推动下，发挥其独特优势，推进“教师智慧地教，学习者学得智慧”。调研发现，基础教育和高等教育关于智慧课堂应用研究的理论成果颇为丰硕，实践方面也取得了较好成效，有力地促进了学习者自由而全面的发展。然而，高职智慧课堂的内涵共识、模型创设、运行机制等基本问题尚未达成共识，尚有较大研究空间。为构建智慧课堂，勾画智能时代课堂变革图景，提升教学质量和人才培养质量，本文探讨高职智慧课堂的内涵特征、构建系统模型，创新和实践智慧课堂运行机制，希冀为高职“智慧课堂”建设应用提供参考。一、高职智慧课堂的内涵特征智，法用也；慧，明道也。智慧，是对事物认识、辨析、创造的能力[1]。在教育领域，斯滕伯格倡导为智慧而教，钱学森先生创建的“大成智慧学”包含“性智”和“量智”[2]。引导学习者生成“智慧”，是教育的根本追求。“课堂”是教书育人的主阵地，是由人（师生）、物和活动等构成的综合体[3]。“智慧课堂”是富有智慧的课堂，是基于“物”的智能，以活动为载体，赋予“人”的智慧。具体而言，智慧课堂是技术发展与价值选择的时代产物，是依托5G技术与“云物大智移”新技术的深度融合，打造“云网边端”一体化的网络架构[4]，创设智能化、感知化、泛在化、情感化、个性化的教学形态，创新人机协同的教学模式，重构师生教学关系，开展“云端”的学习活动与支持服务，为学习者提供良好的学习体验，提高教学效率和效果，促进学习者理解知识、提高技能、提升素质，最终实现“转识成智”。与传统课堂教学相比，智慧课堂具有智能化、立体化、精准化、高效化等鲜明特征。一是场景化，增强实践性。场景化是创设学习者探索实践的教学场景，是高职智慧课堂的基本特征。职业教育，作为一种注重实践、产教融合的教育类型，旨在通过项目任务实践，支持学习者建构自身知识和技能体系。高职智慧课堂应当实现教学内容对接岗位工作、教学场景对接工作场景、教学过程对接生产过程，将行业新技术、新工艺、新规范以及企业真实生产项目或典型生产案例引入教学过程，创设真实场景，建设新型课堂，提升学习者的技能水平和创新能力。当无法创设真实场景时，可通过虚拟现实、增强现实等技术手段，将教学内容呈现在具体的场景中，使学生能够身临其境地感受和体验所学知识，帮助学生将理论知识与实际操作相结合，提高他们的动手能力和解决问题的能力。二是智能化，增强探究性。智能化是指在教学决策、学习引导、资源推送、考核评价等活动中发挥人工智能等技术优势，为教学提供智能化的支持，为学习者的全面发展创造无限可能。高职智慧课堂应能帮助教师更好地进行教学设计和教学管理，个性化地指导学生学习，同时能够根据学生的学习情况进行实时反馈和调整，提高教学的效率和质量。同时，在对学习者发展综合分析的基础上，以智能手段挖掘学习者的潜在问题，以智能方式帮助其制定个性化学习方案、获取学习资源、反馈学习问题、改进学习策略，引导参与探究学习和实践，培养学习者的问题解决能力和创新思维，形成具有情境感知和环境管理功能的智慧空间[5]，凸显高职智慧课堂的智能化特征。三是立体化，增强体验性。立体化是指人人、人机之间的互动交流突破时空的限制，课前学习者能够线上自主学习、相互讨论、自由提问、实地考察，以及教师答疑解惑、适时引导；课中能够自主训练、小组讨论、合作探究、虚拟实验、实践操作等，以及教师现场示范、解决学生共性和个性化问题；课后能够随时随地开展作业点评、主题讨论、拓展学习、个别辅导等，多层次、多元化的交流与互动，给学习者带来立体化的教学服务，让学习者能够亲身体验所学知识和技能，从而更深刻地理解和掌握所学知识和技能，有效地激发学习者的学习兴趣和学习动力，同时也能够培养学习者的实践能力和解决问题的能力。四是精准化，增强针对性。精准化是指通过数据分析和个性化学习系统，更准确地了解学习者的学习情况和学习需求，从而针对每个学习者的基础、特点和需求推送学习资源，引导优化学习规划，支持改进学习策略。以资源推送为例，智慧课堂能够为学习者提供视频、动画、虚拟仿真等形式多样的学习资源，智能化地推送符合学习者的实际情况和个性差异化需求的数字资源，满足学习者的个性化学习需要，帮助学习者固强补弱，同时能够帮助教师更好地进行教学设计和教学管理，帮助教师根据学生的学习情况和学习目标，有针对性地进行教学指导和辅导，增强教学的针对性、有效性，实施精准教学。五是即时化，增强获得感。即时化是指伴随式采集教学数据，经过智能分析评价，即时将结果反馈至师生，不仅能支持其优化调整，还能增强其获得感。智慧课堂可以帮助教师及时调整教学内容和方法，根据学生的反馈进行实时指导，更好地满足学生的学习需求，也可以帮助学生在学习过程中随时获取所需的信息和资源，提高学习效率。智慧课堂系统伴随式记录学习者的学习行为和结果数据，经清洗和脱敏后，按照标准模型，深度挖掘特征数据，以可视化技术绘制学习者学习画像，形成学习评价结论，并即时反馈给学习者，让学习者即时掌握自身学习状态，及时改进学习策略，让学习者更能感受获取知识的喜悦。二、高职智慧课堂的模型构建模型是对真实世界或某个系统的简化和抽象，构建模型是架构思维与应用之间的桥梁，模型能够较好地呈现系统要素之间的关系，较好地支持解决实际问题。图1（a）活动基本结构模型呈现了人类活动的要素和子系统之间的相互作用。其中包括主体、客体、共同体、工具、规则和分工六个要素，以及生产、分配、消耗和交流四个子系统[6]。智慧课堂的实质是智慧型教学活动，是师生与其他要素之间交互作用的过程。因此能够以图1（a）所示的人类活动基本结构模型为指导。智慧课堂不是简单的“智能+课堂”，不是将传统教学和在线学习简单相加，而是在遵循科学性、系统性、可行性、开放性、灵活性、趣味性等基础上，更注重以人为本、融合创新和协同合作，构建图1（b）所示的智慧课堂基本结构模型，清晰表达学习者、学习效果、师生共同体、平台与资源、教学模式、学习机制六个要素之间相互作用，形成主体学习子系统、协作学习子系统、互动交流子系统、开放共享子系统四个子系统。学习者是主体，具有学习动机、学习目标、学习基础等前置影响因素，学习效果则是智慧课堂教学活动的结果，能够与前置影响因素实时反馈。学习者（主体）与教师构成师生共同体（共同体），依据教学模式（规则）和学习机制（分工），利用平台和资源（工具）学习，通过学习者主体学习、师生共同体互动交流、师生共同体协作学习、学习资源和成果共建共享等多个复杂活动，达成学习效果（客体）。第一，主体学习子系统。多要素、多层次的数字化学习平台，是智慧课堂的核心工具要素[7]。数字化学习平台通常具有基础层、系统层、数据层和应用层四大模块。其中，基础层主要是网络、硬件等；系统层包括数据存储系统、数据分析系统以及其他应用系统等；数据层除了依托存储系统存储海量的数字资源之外，还支持数据采集，能够开展数据清洗、数据统计、数据分析以及数据画像等；应用层是直接面对用户，包括学习应用、互动交流应用、数据采集应用等。主体学习子系统通过学生档案、学习历史和学习偏好等信息，为每个学生提供个性化的学习支持；利用智能化技术，如人工智能、大数据分析等，为学生提供智能化的学习辅助；通过智能化的学习评估、个性化的学习反馈、智能化的学习资源推荐等，帮助学生更好地理解和掌握知识；通过学生创造个性化的学习空间、学习工具和学习资源，激发学生的学习兴趣，提高学习效果。第二，互动交流子系统。智慧课堂教学活动中，学习者不再仅仅接受知识和技能，而是开始主动地构建它们。为了实现知识和技能的建构，学习者需要参与学习共同体，以进行意义协商，使互动交流比传统课堂复杂而频繁。课前，学生依托在线学习社区、协作工具等，共同开展问题探讨、互动合作等交流和学习，教师依托学习平台进行在线答疑、作业批改、个性化学习指导等；课中，师生共同体开展协作探索等互动交流，包括实时讨论、问答环节、投票和在线测验等功能；课后，师生共同体开展总结反思等互动交流。同时，互动交流子系统也促进学习资源的共享和交流，包括教学资料、多媒体资源、学习笔记等。共同体的各项互动交流都应建立相应的规则，才能促进共同体成员成长和成熟，其效果也反作用于交流互动效率，以及共同体成员的彼此信任，从而建立“共同体文化”。第三，协作学习子系统。学习共同体成员的学习基础和学习风格各异，传统课堂的统一化、标准化教学会导致部分重叠或部分冲突，导致降低部分成员的学习效率和效益。协作学习系统中，学生能够在项目和作业中进行协作，包括共享文档、在线讨论、项目管理工具、资源共享平台等；不同学科领域的学生之间进行跨学科合作，促进综合性思维和解决问题能力的提升；教师可以在这个平台提供指导和反馈，与学生共同制订学习目标，以及监督和评估学生的学习成果。智慧课堂教学活动中，依托学习平台的智能分析、智能决策、智能推送、智能评价等技术，为不同成员匹配内容、资源和策略，从而增进协作水平，实现不同主体在共同体中“各司其职”，形成稳定平衡的协作系统，让所有共同体成员处于同一个“问题空间”。第四，开放共享子系统。学习过程是主体向客体作用的消耗过程，传统课堂的消耗过程是“黑箱”，主体无法在过程中知晓自身学习进度、效果和差距。智慧课堂教学活动中，依托学习平台的开放共享子系统，能够将学习目标显性化，比如学习目标被公开展示，使学生能够清楚地了解课程的目标和期望的学习成果，能够清楚地了解自己的学习任务和目标；能够将学习空间开放化，比如学生可以跨越地域限制，在不同的学习环境中进行学习；能够将学习资源共享化，比如学习笔记、多媒体资料等的共享；学习效果可视化，比如学生作品、项目成果、研究成果等的展示；学习反馈即时化，比如学生目标达成度、学习方法的及时反馈，从而引导和激励不断调整其作用和改造客体的策略，提高学习过程的能量消耗，推动学习者的能力持续提升。三、高职智慧课堂的运行机制智慧课堂系统模型运行需要机制推动和保障。如图1所示，主体（学习者）与客体（学习效果）之间的主体学习子系统需要主体主导机制，主体（学习者）和师生共同体之间的互动交流子系统需要交流协商机制，师生共同体与客体（学习效果）之间的协作交流子系统需要团队协作机制，开放共享子系统是围绕“消耗”发生需要开放共享机制。第一，建立主体作用机制。学习者是智慧课堂教学活动的主体，主体处在活动系统中，也会被系统所改变[8]。因此，应当建立个性化学习、合作学习、教学互动、学习者创新、即时反馈和学习资源共享等机制，促进学习者主体作用的发挥，激发学习者的学习动力和创造力，培养其合作能力和自主学习能力。具体可以充分利用学习平台，提供个性化学习机会，让每个学习者根据自身需求和兴趣定制学习路径，并积极促进学习者之间的合作学习，通过增强共同体的互动激发学习者思考和积极参与，培养学习者的批判思维能力和自信心。第二，建立交流协商机制。互动交流的发生，需要交流协商机制的保证。传统课堂是以统一化、标准化成就普遍共识。然而，学习是实现纯粹理性和永恒精神，二者是建立在主体消耗的基础上[9]，仅靠学习者个人的单独活动无法实现，交流协商机制是存在意义形成和建构过程的根本机制[10]。因此，智慧课堂教学活动中建立交流协商机制，应关注生命、尊重个性，明确交流协商的目的和规则，确保参与者的权益和意见得到充分尊重。同时，建立问题反馈渠道和解决机制，及时解决交流中的问题和困难。第三，建立团队协作机制。智慧课堂教学活动中，学习者、教师、同伴和“机器”构成共同体，需要建立师生协作机制、生生协作机制和人机协作机制，及时、经常、持续的协作机制能够催生高绩效的学习[11]。通过明确共同体目标和角色分工，确保共同体成员清楚目标和角色，并建立多样化的沟通渠道，确保快速、高效的信息交流。同时，应制定协作规范，包括沟通方式、工作时间、任务分配、进度报告等，提醒团队成员遵守时间约定和工作纪律。最后，要重视共同体的凝聚力和合作精神，通过共同体活动、定期会议、团队分享等方式，促进共同体成员之间的合作和交流。第四，建立开放共享机制。在传统的课堂教学中，学习常常是以固定、封闭的方式进行，很少能够通过开放式的交流实现不同知识之间的有效关联。然而，事实上，建立不同知识之间的联系比单纯地掌握知识本身更加重要[12]。在智慧课堂教学活动中，学习平台可以构建开放共享子系统，让学习者拥有更多话语权。依托学习平台，开放学习资源，通过鼓励学习