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在人工智能环境下,智慧课堂该如何深度建设?

作者:中国未来学校实验室 发布时间:

在人工智能环境下,智慧课堂该如何深度建设?

作者:中国未来学校实验室 发布时间:

摘要:发展新趋势:处处皆课堂。

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图片来源:unsplash

2018年11月11日,在第五届中国未来学校大会“信息化2.0时代的课堂教学”主题分论坛上,首度师范大学教育技术系教授方海光围绕大数据智慧课堂的情况回顾了大数据应用的发展历程,同时对于当前的教育技术支撑的课堂进行了讲解,特别聚焦智慧课堂的四个问题,对于智慧课堂的类型和对比、智慧课堂操作的技巧,以及智慧课堂的发展趋势给大家进行了详细的介绍,同时对于大数据的认识提供了专业的看法。

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方海光 首都师范大学教育技术系教授 远程教育研究所所长

趋势1:教育大数据技术应用深度广度加强

当前整个信息化架构呈现新的变化,云+端是以前我们倡导的结构,但是未来是云加上边缘,即逐渐形成边缘汇集的小个体。我们的课堂有教师的平板,有学生的平板,教师和学生的平板会停留下来,把有必要的送到云端,而没有必要的停留在本地,当然教师和学生的平板也会形成一个小小的闭环。

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这种架构的趋势实际上呈现什么状态呢?我们的知识结构、我们未来的学习服务,逐渐随着进程的深入,大数据的应用会越来越深,也会越来越广。当前所有的很多产品都提到了大数据,未来我们要在深度和广度上下功夫。

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来源:方海光; 王红云; 黄荣怀, 移动学习的系统环境路线图,现代教育技术, 2011年01期

趋势2:人工智能使得等教育场景在具体化

随着人工智能的推进,课堂很多教育场景在具体化。严格意义上说,当某个场景具体化了,那么场景里的内容就有可能被人工智能所取代。比如一个投票的环节,两分钟的内容可能就被人工智能取代了。

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来源:2018年蓝象资本《教育科技融合:2018教育科技趋势报告》
  • 数字化课堂

什么是数字化课堂?首先数字化课堂,就是我们说的翻转课堂,翻转课堂最关键的是课前和课上,两者之间的连接,即反馈,从人工智能的角度来讲,这个反馈代表着大数据。

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这是IBM提供的翻转课堂的模型,国内有几十种模型,有很多做法。首先第一个是数字化课堂,第二个是平板课堂,数字化课堂是不是平板课堂?不见得。

01、Pad课堂

目前来讲国内在平板课堂上的教学模式有多种,尤其不能遗忘的是传统授课方式依然可以在平板课堂上所采用。

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PAD课堂的一般教学模式

平板课题有一个模式,如下图所示。其实很多平板课堂的例子都可以参照这个模式,中间加上学生自主学习的环节,有重点的去进行讲解。这虽然是平板课堂,但它依然也是一个翻转课堂。这个我们称之为课内小翻转。所以数字化课堂和平板课堂之间是有很强关联的。

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PAD课堂的一个例子

02、智慧课堂

智慧课堂是什么?这里面又存在新的问题,平板课堂是不是智慧课堂,智慧课堂是不是就是平板课堂?

智慧课堂源于智慧学习。智慧学习以学习者为中心,能够在任何时间(Anytime)、任何地点(Anyplace)、以任何方式(Anyway)和任何步调(Anypace)(简称4A)进行轻松的(Easy Learning)、投入的(Engaged Learning)和有效的(Effective Learning)(简称3E)的学习。但智慧学习没有具体的定义,一千个读者有一千个哈姆雷特,每个人所理解的智慧学习都不一样。

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智慧课堂的通用模型

国内有一个典型的智慧课堂通用模型,四个角上代表了智慧课堂设计的四个基本原则,一为资源匹配、二为教学逻辑、三为用户体验、四为交互及时。

  • 智慧课堂三种典型课堂环境类型

目前国内的智慧课堂有三种类型。第一种类型即常见的多媒体教室,多媒体教室里上的课可能是智慧课堂,这种叫做基础型的智慧课堂,还有一类就是电子白板,电子白板的教室依然可以上智慧课堂,我们都称之为基础型的智慧课堂。

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多媒体教室空间布局—基础型智慧课堂
秧苗式”和“层叠 U 型”多媒体教室空间布局

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交互白板教室空间布局—基础型智慧课堂
“秧苗式”和“多组圆桌型”交互白板教室空间布局

第二种称之为智慧型的智慧课堂,它代表着当前的一个现状。第一个典型教室环境就是我们的机房,第二个环境就是平板电脑的教室,在机房和平板电脑的教室上的课是典型的智慧型的智慧课堂。

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计算机机房空间布局—智慧型智慧课堂
“队列式”和“多组圆桌型”计算机机房空间布局

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平板电脑教室空间布局—智慧型智慧课堂
“多组圆桌式”和“多组 U 型”平板电脑教室空间布局

第三种智慧课堂大家可能想象不到,我们定义为空间型智慧课堂,典型就是3D/VR智慧课堂。

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3D/VR创新空间设计—空间型智慧课堂

还有一种代表着当前的STEAM教育,学生围绕自己的项目进行有需要的学习,这也属于空间型智慧课堂。从大数据的角度,我们该如何看待这三种智慧课堂?我们可以进行一个可视化对比。

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STEAM教育新环境—空间型智慧课堂
  • 三种类型智慧课堂可视化对比

电子白板课堂代表第一类,平板课堂代表第二类,3D课堂代表第三类,我们可以对这三类课进行数据比较。

我们所采用的是改进型弗兰德斯的分析方法,由原本的十种行为改造为14种,我们分别对“教师提到的问题是否开放”、“学生是否主动参与学习“,以及“技术的使用”进行了很大改善。原来的弗兰德斯模型只能分析传统课堂,没法分析智慧课堂,改进之后的模型完全可以分析智慧课堂。

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改进弗兰德斯(IFIAS)

首先我们将平板课堂和白板课堂进行对比,两者都是初中的课程。这里面有典型的现象,我们标红的就是学生主动学习所做的表现,比如这一节是平板课,学生主动参与率达到12%,白板课参与率也达到了12%,但是学生活动的数量完全不同,学生参与的程度是完全不同的。所以我们从数据上能看出,两种课学生参与的程度完全不同。

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PAD课堂vs白板课堂

不同的基础环境对学生学习带来了影响有哪些?第一,学生的行为习惯,因为初中学生很多行为已经成了一种习惯,而这种行为习惯在课上所带来的表现不同。第二,学生主动学习的程度也是完全不同的,学生主动参与的程度和次数完全不同。第三,课堂的交互程度也是完全不同的。所以我们深入地从“学生交互程度”这一维度去比较这三种课堂。

第一个课是电子白板课,这里面有四类曲线,交互的程度代表着课堂交互的水平,其中黄色部分代表整个技术研发思考的程度,所以电子白板的课典型的现象就是交互频率不高,技术使用的是局部的,少技术少互动。

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电子白板:少技术、少互动

第二类就是平板的课,平板的课很特别,你看见了很强的交互,另外一个就是技术使用具有很强的阶段性,过了这条界限之后,技术一般使用比较少,所以平板的课典型的有阶段性,就和当前国家倡导的一个平板的课尽量使用不超过15分钟是完全吻合的,另外一个就是多互动。

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移动终端:阶段性、多互动

第三类课大家也会比较关心,就是3D/VR的课,这类课当中实际上交互程度处于平板课和PAD课之间也是频率很高,技术使用属于比较均匀分布的情况,所以通过数据我们能看见三种典型的课它的趋势。

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3D课堂:强互动、多技术

我们简单总结就是有六个维度可以看出课之间的区别,即行为习惯、交互程度、技术应用深度、课堂开放程度、主动学习程度、环境智能效果。

智慧课堂实践十条技巧

通过比较,我们可以得到一个结论,教师进行智慧课堂教学时,可以运用很多技巧。智慧课堂分析的角度一般侧重于三个核心内容,第一个核心内容是课堂互动的程度,第二个内容是课堂反馈的情况,第三个就是课堂对个性的一种体现。我们简单总结了十个技巧。

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智慧课堂技巧三要素

1、教师和学生的手写过程是一个积极的交互方式。手写过程吻合了学习者思考和观察进行双重印证的过程,更符合学习者学习习惯和提高体验。其中的过程笔记清晰很重要。

2、学生的个体答题的一一呈现和适当的讲解是一个个性化的重要体现。在课堂实践的过程中,这一特点甚至可以是答题的统计数据呈现,这样有足以个体学生的参与感。

3、适当辅助学生的思维过程进行互动是很有吸引力的设计。在课堂实践过程中,有时候需要设计举手环节,甚至根据现场决策有一些题不需要进行讲解,这些都是很好的与思维过程结合的活动。

4、教师结合内容进行思维导图的板书,有利于学生的认知。教师可采用多种的思维主题,主要用于辅助学生认知过程,但也不建议思维导图过于细致。

5、有些时候设置的抢答活动会出现“积极失控”现象,这是可取的表现。经常的学生通过抢答活动表现的过分热烈和高沉浸的投入,这样都是有利于智慧课堂的体验和反馈的内容。

6、分组教师环境进行设计的时候,保证每一位学生都能够面向教师。通过面对面的方式可以增加学生正向反馈的一种体验,也是智慧课堂公平的一种体验。

7、点赞和故障都是有意义的一种课堂鼓励的方式。诸如此类的实践技巧,在调动学生的积极性的同时也增加了课堂的良好氛围和学生的体验感。

8、充分的个性化学习的智慧课堂会导致个别学生“学不会”现象。同样也存在学不饱的现象,这些现象都需要教师进行适当的补充和拓展,比如课下微课自学。

9、分组的时候注意各组活动公平是很重要的。往往的由于时间限制,只能进行个别小组的展现或汇报,这样是不利于课堂氛围,可采用优化活动设计进行弥补。

10、知识点学习的扎实程度是进行问题解决活着活动设计的基础。往往的,过于注重课堂氛围和忽略的必要知识点的基础性学习,这样也是不利于学生学习的现象。

未来智慧课堂发展趋势

第一,规模化的技术带来的是降维打击式的课堂变革和教育变革,传统教育教学方法将降低价值,技术带来的是智慧化、AI化、数据驱动化。

第二,随着移动互联网、人工智能(AI)的发展,移动智能终端应用趋于饱和和理性应用。(移动智能终端应用的深度融合)目前大家都对移动终端的使用比较敏感,甚至担心学生会沉迷,但是整体上全球的趋势移动终端的使用趋于越来越理性。

第三.以线上“移动终端+5G+AI+大数据”支持下的小班、一对一教学场景模式,将有可能代替面对面学习模式。(学习场景应用被人工智能取代)回归到学习场景,学习场景越具体,效率越高,越有可能被人工智能取代。所以将来的社会应该是一个教师和人工智能辅助两者协同进行课堂的讲授。

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数字化环境是智慧课堂的第四个必备要素

发展新趋势:处处皆课堂

移动智能终端+教育大数据的新型智慧课堂建设的四个关键点:

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人工智能环境下的智慧课堂建设

01、智能学习终端是智慧校园和智慧课堂应用的关键

传统的教育信息化建设中,平台、系统、资源、空间、师生,各要素都具备,而能够将硬件、软件、人的协同应用依靠智能学习终端。

02、管控是移动智能终端应用的红线

诸多反对智能学习终端(如手机)进入校园的主要问题是担心学生分散精力和玩游戏,从软件底层系统进行管控是关键,其优于学校管理措施。

03、设备普及率和使用率决定深度应用程度

学校智能治理和科学决策依靠自然数据的采集和大数据分析,智能学习终端的普及率和常态使用是关键。

04、个性化学习和学校科学治理是未来课堂和学校深度建设的发展方向

数据驱动教学,数据驱动决策,数据驱动治理是未来学校发展和建设的关键。(实现全员多元互动新型学校生态,同样有利于提高成绩。)

本文转载自微信公众号“中国未来学校实验室”,作者方海光。文章为作者独立观点,不代表芥末堆立场,转载请联系原作者。

1、本文是 芥末堆网转载文章,原文: 中国未来学校实验室
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来源: 中国未来学校实验室

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