蒋立兵 毛齐明 万真 沈欢

摘要：以智慧教室为代表的智慧学习环境研究推动着课堂教学逐渐从数字化向智能化转变。技术丰富的智慧教室为中小学教学改革提供了便利条件，它能否推动高校课堂教学变革尚缺少相关研究。该文采用分层抽样法选取某大学一个学期的27节智慧教室中的教学视频作为分析对象，利用自主设计的CTBAS课堂教学行为分析框架对智慧教室下的师生活动进行分析，并从学科性质和教师职称两个维度对教学行为变量开展组间差异性分析。研究表明，智慧教室对促进高校课堂教学改革具有重要价值，具体表现为智慧教室中的教学互动比较频繁、教学模式发生了转变；学科性质和教师职称对智慧教室中的教学改革有显著影响，文科课程教学改革明显优于理工科课程，高级职称教师的课堂教学改革明显优于非高级职称的课堂。智慧教室促进教学改革还必须具备两个关键条件：一是教师具有以学生学习为中心的教学理念和改革意愿；二是教师要具有熟练使用智慧教室的能力。通过对教师和学生的调查还发现：智慧教室的配套教学资源比较缺乏，智慧教室的设备需要及时维护更新，高校教师使用智慧教室的层次和能力亟待提高。

关键词：智慧教室；高校；教学变革；教学行为；绩效

随着智能终端、无线接入和传感技术的迅速发展，智慧校园、智慧教育应然而生。基于移动设备和无线通信的智慧学习环境成为教育信息化领域发展的热点，它不仅是教育信息化发展的必然趋势和高级形态，也是教育信息技术发展的必然结果，对课堂教学有着革命性影响。智慧教室（未来教室）是一种典型的智慧学习环境，是多媒体教室和网络教室的高端形态；是一种能优化学习内容呈现、便利学习资源获取、促进课堂交互开展，具有情境感知和环境管理功能的新型智能学习场所。虽然学者们对智慧教室的理解尚未取得共识、智慧教室的建设也未出台通用的标准，但是智慧教室的建设、应用和研究如火如荼地进行，迅速成为教育信息化发展的热点，一定程度上推动着我国课堂教学模式与教学方式的改革。

一、提出问题

长期以来，我国的课堂教学过于注重知识传递。近几年，课程与教学改革虽然已经取得了喜人的成果，不少课堂教学方式已经发生转变；但是绝大部分课堂依然属于讲授型教学。教学改革就是要改变过于注重知识传授的教学方式，逐步从“以教为中心”转向“以学为中心”。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确提出：信息技术对教育发展具有革命性影响；……要提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果；鼓励学生充分利用技术手段自主学习，增强运用技术解决问题能力。信息技术促进教学变革是通过技术改变教学环境、教学资源、教学方式、教学方法、教学评价来实现的，其中技术优化教学环境是促进教学变革的重要方面。智慧教室以可视化的信息表达、便捷的信息传输、丰富的智能应用等功能帮助师生开展丰富多彩的教学活动，增强教学的互动性，推动教学方式的变革，提高课堂教学的效果，最终促进学生多维素质的发展。

从课堂教学改革的力度和成效来看，基础教育尤其是义务教育段的改革要远远好于高等教育。国内智慧教室的建设、应用和研究主要集中在基础教育领域。王晓晨、黄荣怀等（2015-2016）设计开发了面向智慧教室的中小学课堂互动观察工具，并对54节英语常态课进行了观察，研究发现技术丰富的智慧教室环境较好地提高和丰富了互动频率、互动主体和互动内容。翟小铭、孙伟、郭玉英等（2016）以某校高一454名在智慧教室中学习的学生为研究对象，跟踪一年研究发现：智慧教室的使用频率和使用时间较高，具体功能使用频率不均，使用功能主要集中在即时互动和资源共享，学生主导或复杂的应用偏少。张屹、祝园、白清玉等（2016）选取小学数学《扇形统计图》作为教学内容，开展智慧教室下和多媒体教室下的对比准实验研究，研究发现智慧教室下的教学更有助于学生主体性的发挥，课堂教学互动行为更加丰富、深入、高效，同时学生的情感投入更多，行为参与更加积极。

随着智慧教室的进一步推广，近两年来不少大学也开始尝试性地建设和应用智慧教室，试图通过智慧教室优化教学环境，创新课堂教学模式，促进教学方式改革，引导学生开展自主合作探究学习，以促进学生的批判思维能力、问题解决能力、合作学习能力、创新能力和自我导向学习能力的发展。从理论上分析，这样的推论完全符合逻辑。当前国内高校的课堂教学相对于基础教育来说，教学方式更为枯燥、教学手段更为单一，大学的教学改革迫在眉睫。确实需要尽快更新教学理念、教学环境、教学方式、教学模式和评价手段。但是，高等教育和基础教育在教育目的、教育功能、教育对象、教育内容、教育方法等方面都存在着显著差异，这就导致了大学的课堂与中小学课堂有着明显的不同。相对于中小学课堂来说，大学的教学容量大、知识难度大、教学弹性大；智慧教室在中小学课堂中的应用效果是否能在大学的课堂上重复？这个问题是高校领导、教务部门和学科教师关注的焦点。智慧教室是否能够很好地促进高校教学改革、改善课堂教学效果，成为高校建设和应用智慧教室的关键。但是到目前为止，国内鲜有学者研究智慧教室促进高校教学变革的效果问题。本研究试图通过分析一定数量的大学智慧教室中常规课堂的教学行为，重点探讨以下问题：（1）智慧教室是否能够促进高校教学变革，教学变革的绩效如何？本文将从教学方式、教学时空、教学互动等维度考察智慧教室促进教学变革的绩效情况。（2）在智慧教室中，课程性质和教师人口学变量对教学改革有多大影响？（3）大学教师应用智慧教室开展教学改革需要具备哪些条件？

二、研究设计

（一）样本选择

某大学于2016年暑期建设智慧教室12间，已经投入使用了2个学期，考虑到第—学期教师们大多对新环境、新设备比较陌生。我们采用分层抽样的方法选取智慧教室2016-2017学年下学期（即智慧教室投入使用的第二个学期）的27节常规课作为分析对象，通过观察教学录像统计智慧教室中师生的教学行为来分析教学改革的效果。该学期共有115个课堂在智慧教室授课，以課程性质（文科、理工科）和教师职称（教授、副教授、讲师、助教）两个维度按照比率进行分层，除去复习课、随堂考试等非正常授课课堂，共选出具有代表性的27节课作为研究对象。其中，文科、理工科课堂分别为20节和7节；任课教师中教授、副教授、讲师、助教分别为3人、5人、5人、2人。同时，对应用智慧教室的教师和学生开展问卷调查和个别访谈。

（二）研究工具

研究智慧教室环境下高校教学变革的实际情况，需要对课堂教学行为和教学模式进行分析。国内外已有不少课堂教学互动分析方法，比较有代表f生的有：S-T教学分析法、弗兰德斯分析法（FIAS）、基于信息技术的互动分析法（ITIAS）。S-T分析法从教师行为和非教师行为两个维度分析数据，减少了行为分类的模糊性，易于操作和应用，但是难以反映整个课堂教学的过程。FIAS分析法量化了课堂教学中师生言语交互行为，有利于对课堂教学行为进行整体把握，但是忽视了学生的行为表现。国内学者在FIAS基础上增加了“学生言语”“技术”两个类别形成了ITAS法，虽然考虑到了学生行为和信息技术因素，但是教与学的行为分类存在彼此交叉、归类模糊的问题。无论何种技术都是为教学服务的，技术是手段而不是目的。因此，笔者认为要考察教学变革问题可以直接分析教学行为，依据教学行为判断课堂教学方式和教学模式。借鉴FIAS分析法，本研究将教学行为分为：教师活动、学生活动和沉寂混乱三个类别。

参考LTIAS编码和陈佑清教授对教导行为的分类，再结合笔者长期对课堂教学的观察，将教师的教学行为归为：激发学习动机、知识讲授、提问、演示或示范、组织教学活动、课堂管理、反馈与评价、个别指导或参与活动、板书、操作设备10个子类。参考ITIAS编码，结合笔者对课堂教学的观察将学生活动分为：听课、自主学习、讨论与合作、学生展示、提问、应答、观察与模仿、独立思考8个子类。由于教师活动和学生活动在同一时空进行，有些教师活动和学生活动是重叠的，比如“知识讲授”与“听课”“演示或示范”与“观察与模仿”“个别指导或参与讨论”与“讨论与合作、操作与练习”。基于当前教学改革的取向，教师的教导是促进学生参与能动学习活动的条件，课堂应逐渐从“教”为中心转向以“学”为中心，強调自主、合作、探究等学习方式，避免知识满堂灌。当教师活动与学生活动重叠时，考察此时的教学活动是以学生的“学”为主还是以教师的“教”为主，如果教学行为是以“学”为主就将该行为归类到学生活动中，如果教学行为是以“教”为主就将该活动归类到教师活动中。即当教师和学生活动重复时，坚持“学生优先”的原则。基于这个原则，“知识讲授”与“听课”活动中保留“知识讲授”，“演示或示范”与“观察与模仿”活动中保留“演示或示范”，“个别指导或参与讨论”与“讨论与合作、操作与练习”中保留“讨论与合作、操作与练习”。基于以上分析，本研究设计了符合我国课堂教学情境的教学行为分析系统简称如表1所示。教学行为分析的抽样一般有两种方法：一是机械抽样，即将教学视频按照固定频率划分为若干时间片，观察每个时间片的行为类型，该方法操作难度大且易遗漏数据；另—个方法是按照教学行为转换点进行切片，记录每种教学行为的时间，操作起来更加容易。由于大学课堂教学活动转换频率相对较低，因此本研究采用第二种采样方法。

（三）统计方法

借鉴FIAS的课堂行为变量分析法和S-T教学行为变量分析法，本研究设计了9种基于教学活动的课堂教学行为分析变量：教师活动率、学生活动率、沉寂混乱率、教师语言率、教师讲授率、教师活动间接影响与直接影响比、学生语言率、课堂互动率、师生行为转换率。在一节课堂中，假设某个教学行为的累积时间为，所有活动的时间和为，CTBAS分析变量计算方法和含义如表2所示。借鉴S-T分析法关于教学模式的判断条件，本研究提出了CTBAS分析法的教学模式及课堂类型判断条件，如下页表3所示。CTBAS分析法不仅可以对智慧教室的每一节课进行教学行为分析，而且还可以统计出整体样本的教学行为变量。教师的教学观念、人口学变量、技术熟练程度、教学经验、所授学科性质等因素都可能会影响教师在智慧教室中的教学变革；但由于教师的教学观念、技术熟练度属于较难测量的隐性变量，教师职称隐含了教师年龄和教学经验等信息，因此本文将从学科性质、教师职称两个维度对课堂进行分组，用统计学方法考察其组间的差异性。

三、分析结果

为了考察智慧教室中课堂教学变革的情况，本研究基于CTBAS教学分析法从教学改革的整体状况、教学改革绩效的学科性质差异、教学改革绩效的教师职称差异三个层面对教学行为、教学模式、课堂控制和教学互动等方面进行了深入的分析。

（一）教学改革绩效的整体状况分析

1.课堂教学模式发生转变

改变过于注重知识传递的教学方式是我国当下课程与教学改革的基本取向。在教学方式与教学模式改革的过程中，信息化环境和信息技术手段承担着重要角色。本研究借鉴S-T教学模式分析法和课堂互动率Rci，对27节课的教学模式进行了判断，分析发现智慧教室下的课堂教学模式逐渐从教师高度主控的讲授型课堂逐步向混合型和互动型转变。教学行为整体状况分析结果如表4、表5和下页表6所示。27节课中，48.1%的课堂属于互动型或混合型，其中互动型9节、混合型4节，各占33.3%、14.8%。在14节讲授型课堂中，除开4节课为“满堂讲”外，其他10节课的学生活动率都在15%左右。在学生活动行为中，学生平均语言率Rsl=29.99%，占据学生行为的86.01%；表5中自主学习、独立思考的活动率数据表明教师给学生独立自考和自主学习的时间和机会很少。智慧教室环境下课堂时间利用率比较高，沉寂混乱率Rqc=0.72%，即每节课平均沉寂混乱时间控制在一分钟以内。另外，教师在学生活动时，有11节课即40.7%的课堂对学生开展了个别指导或参与了讨论，教师的该项活动与学生活动重叠，约占课堂总时间的4.73%。

2.课堂教学互动比较频繁

智慧教室强大的交互功能为教学互动提供了便捷的条件。智慧教室能否促进师生、生生以及学生与资源之间的多元互动成为研究者们关注的焦点。本研究在分析具体教学行为的基础上，考察了课堂互动率Rci和师生行为转换率Ch两个变量。课堂互动率Rci=教师提问率+反馈与评价率+学生语言率，该变量可以直接反应课堂上师生、生生开展教学互动的情况。27节课的平均互动率Rci=41.93%，师生行为平均转换率Ch=0.29，结合教师活动率Rt=64.41%，达到混合型课堂的互动水平，说明师生或生生之间的互动时间已经占据相当大的比率。两个互动变量结果的一致性也间接印证了本研究的效度。在所有的互动行为中，学生展示占17.20%位居榜首，反馈与评价、讨论与合作、学生应答、教师提问、学生提问分别占总时长的8.82%、7.34%、5.37%、3.12%、0.08%，统计数据表明虽然课堂互动较为频繁，但互动行为主要由教师驱动，学生在课堂上提问并不积极。

3.课堂教学依然由教师主控

27节课的教学行为统计分析发现：在智慧教室中，教师依然主要控制着课堂（教师平均活动率Rt=64.41%），但学生活动也占据一定比率（学生平均活动率Rs=34.87%），超过了总教学时间的1/3。27节课中，教师主控的课堂有18节，占66.7%；师生共同控制的课堂有4节，占14.8%；学生主控的课堂有5节，占18.5%。教师活动中，教师平均语言率Rtl=62.87%，即课堂教學中教师的语言行为基本上占据着教师活动；其中教师平均讲授率Rtt占41.99%，即知识讲授又占了教师语言行为的65%。教师语言间接影响与直接影响比均值Rii-di=0.36，表明教师的语言行为主要通过知识讲授、演示或示范或课堂管理等活动直接作用于学生。教师活动中，除开知识讲授所占比重较大外，反馈与评价、组织教学活动、演示或示范、提问所占比例分别为8.82%、4.56%、4.30%、3.12%，板书、操作设备、激发学习动机和课堂管理所占时间非常小。尤其是激发学习动机方面，仅有一个认知心理学的教师开展了此项活动，这也表明高校教师们尚未认识到激发动机对促进学生参与课堂的重要价值。

（二）教学改革绩效的学科性质差异性分析

利用SPSS20.0对文科课程课堂（20节）和理工科课程课堂（7节）的数据进行独立样本均值t检验。同时，计算文科课堂和理工科课堂的教师平均活动率、学生平均活动率、平均沉寂混乱率、教师平均讲授率、学生平均语言率、课堂平均互动率、师生行为平均转换率等数据。为了提高数据的准确性，把每组课堂看作一个整体，按照表2公式求得各个变量的加权均值；而非先计算各个课堂的教学行为分析量变，再对各个课堂分析变量进行算数平均。t检验结果和如表7所示。从教学方式和教学模式改革的角度看，文科课堂的教师活动率、学生活动率、沉寂混乱率、教师语言率、教师讲授率、学生语言率、课堂互动率、师生行为转换率等数据明显优于理工科课堂数据。从统计学角度看，两组数据在课堂互动率（t=2.418，0.01

（三）教学改革绩效的教师职称差异性分析

利用SPSS20.0对高级职称教师的课堂（14节）和非高级职称教师的课堂（13节）的数据进行差异性检验。同样采用加权平均的方法计算高级职称教师课堂和非高级职称教师课堂的教师平均活动率、学生平均活动率、平均沉寂混乱率、教师平均讲授率、学生平均语言率、课堂平均互动率、师生行为平均转换率等数据。t检验结果如下页表8所示。从教学方式和教学模式改革的角度看，高级职称教师课堂的教师活动率、学生活动率、教师语言率、教师讲授率、学生语言率、课堂互动率等数据明显优于非高级职称教师课堂的数据。从统计学角度看，两组数据在教师活动率（t=2.299，0.01

四、研究结论

（一）智慧教室对促进高校教学改革具有重要价值。技术丰富的智慧教室一定程度上满足了大学生对教学强交互的需求，对推动高校教学方式和教学模式的改革具有重要作用。本研究选取某大学27个智慧教室的课堂教学录像，利用自主设计的CTBAS教学行为分析框架对其进行统计分析发现：智慧教室中高校课堂教学的生生互动、师生互动比较频繁，课堂教学模式与教学方式发生了一定程度的转变，接近一半的教学属于混合型课堂或互动型课堂，尤其是互动型课堂约占1/3。但是，分析发现高校智慧教室课堂中教师依然主要控制着教学，学生活动仅占总学时的34.87%。不少教师在访谈中表示目前智慧教室的功能还不够成熟、系统不够稳定，一定程度上影响了教学效果。基于此，学校应在系统调研高校课堂教学需求的基础上，更新升级智慧教室的硬件设备及软件环境，力求提高整个智慧教室系统的可用性、友好性、便捷性、稳定性、成熟性。另外，还需要委派专业技术人员对智慧教室进行产品维护，当智慧教室出现故障时，技术人员能尽快解决问题。同时，建立专门的反馈渠道和及时处理问题的问责机制，以确保智慧教室中的教学正常进行。

（二）学科性质和教师职称对教学变革有显著性影响。为了弄清不同性质的学科、不同职称的教师对智慧教室中课堂教学改革的影响，本研究对27个课堂从学科性质和教师职称两个维度进行分组，利用t检验开展组间教学行为数据的差异性分析。研究发现：（1）文科课堂教学改革整体优于理工科课堂。文科课堂在所有考察变量上都比理工科课堂要好，尤其是两组数据在课堂互动率维度上具有显著性差异，在师生行为转换率维度上具有极显著性差异。（2）高级职称教师课堂教学改革优于非高级职称教师的课堂。高级职称教师课堂的教师活动率、学生活动率、教师语言率、教师讲授率、学生语言率、课堂互动率数据明显优于非高级职称教师课堂的数据。尤其是两组数据在教师活动率、学生活动率、教师语言率、学生语言率等指标上具有显著性差异。通过教师访谈发现，非高级职称教师（青年教师）尽管在学习智慧教室使用方法上更占优势，但是他们的教学任务更为繁重，同时缺足够的教学经验，加上来自职称晋升和科研考核等方面的壓力，在教学过程中比较关注如何把知识讲授清楚，较少关注课堂教学变革。

（三）通过教学研修增强教师开展教学变革的意愿。调查显示教师们开展教学变革的动机和意愿普遍不强。约有12.3%的教师认为大学教学不需要从“以讲授为中心”转向“以学习为中心”，大学课堂应该由教师进行系统的知识讲授，可见还有一小部分教师的教学观念还比较落后。尽管87.7%的教师赞成大学课堂应从“教为中心”转向“学为中心”，但是不少教师表示受到繁重的科研任务和繁杂的量化考核等因素影响，自己在教学变革上花费的时间精力确实不够。另外，有相当一部分教师缺少开展课堂教学变革的能力，尚未掌握“学习中心课堂”的教学设计、教学实施与教学评价技能。基于此，教务部门可在学校、学院不同层面上开展诸如专家讲座、教师工作坊、案例研修、课堂展示、教学大讨论、年度教学节等多种类型的教研活动，帮助教师树立学习中心课堂的教学理念，掌握学习中心课堂的教学活动设计技巧，提高学习中心课堂的教学实施能力。此外，学校人事部门、学科院系还需转变教师评价方式与评价机制，加大教学创新、教学质量在职称评审和绩效考核中的比重，提高教师开展教学变革的外部动机。

（四）开展教师培训提高教师使用智慧教室的能力。调查结果显示，绝大部分教师处于浅层次使用智慧教室的阶段，即利用智慧教室的多屏展示功能优化信息呈现，主要利用它来辅助教师的“教”，在利用智慧教室支持学生的学、促进课堂互动交流、支持即时教学评价等方面较为欠缺。约有一半的教师表示自己勉强使用或难以使用智慧教室进行授课，63.66%的教师认为由于自己不能熟练使用智慧教室而制约了教学效果。在对教师使用智慧教室的能力统计中，教师们应用智慧教室的能力一般，除开智慧教室的“优化信息呈现”功能用得较好之外，实现资源推送、作为认知工具、促进课堂互动、实现即时评价、支持教学变革等功能使用情况都不理想。仅有1/5的教师表示可以将智慧教室作为学生的认知工具，26.67%的教师可以使用智慧教室的即时评价功能。在开放式问卷统计中，有学生提到“要避免出现‘技术超前、教师跟不上的困境”。鉴于此，学校应开展智慧教室功能和使用方法的系列培训，保证教师能够熟练运用智慧教室的主要功能；在培训方式上为教师提供实际操作的机会，让教师在“做中学”“用中学”；同时配备专业技术人员随时为教师使用智慧教室提供技术支撑。