翟小銘，孫 偉，郭玉英，Meilan Zhang

(1.北京師范大學(xué) 物理學(xué)系，北京 100875；2.美國(guó)華盛頓大學(xué) 教育學(xué)院，華盛頓 西雅圖 98195；3.山東省淄博第一中學(xué)，山東 淄博 255200；4.美國(guó)德克薩斯大學(xué) 教師教育系，德克薩斯 厄爾巴索 79968)

智慧教室：應(yīng)用現(xiàn)狀及其影響研究*
——基于高中物理學(xué)科學(xué)習(xí)的跟蹤研究

翟小銘1，2，孫 偉3，郭玉英1，Meilan Zhang4

(1.北京師范大學(xué) 物理學(xué)系，北京 100875；2.美國(guó)華盛頓大學(xué) 教育學(xué)院，華盛頓 西雅圖 98195；3.山東省淄博第一中學(xué)，山東 淄博 255200；4.美國(guó)德克薩斯大學(xué) 教師教育系，德克薩斯 厄爾巴索 79968)

以“智慧教室”為標(biāo)志的智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境研究，推動(dòng)了從數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境向智能化學(xué)習(xí)環(huán)境的根本轉(zhuǎn)變。該文從某使用智慧教室系統(tǒng)的高中學(xué)校選取454個(gè)一年級(jí)學(xué)生樣本，進(jìn)行為期一年的跟蹤研究，測(cè)查智慧教室使用現(xiàn)狀、對(duì)物理學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變深度等，同時(shí)基于時(shí)間和空間兩維面板數(shù)據(jù)，建立固定效應(yīng)模型以測(cè)查對(duì)不同層次、不同性別學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和物理學(xué)習(xí)成績(jī)影響。結(jié)果顯示，智慧教室系統(tǒng)總體使用頻率和時(shí)間較高，具體功能使用頻率不均，學(xué)生主導(dǎo)、復(fù)雜應(yīng)用偏少；使用功能類(lèi)型單一，主要集中在即時(shí)互動(dòng)和資源共享；未達(dá)到預(yù)期“轉(zhuǎn)變科學(xué)學(xué)習(xí)”方式的目標(biāo)，主要以“強(qiáng)化”原有學(xué)習(xí)為主；整體對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績(jī)有正向顯著影響，對(duì)低層次學(xué)生成績(jī)影響高于高層次學(xué)生，而對(duì)其興趣影響反而低于高層次學(xué)生；對(duì)男生的學(xué)習(xí)成績(jī)影響高于女生，而對(duì)其興趣影響反而低于女生。

智慧教室；智慧教育；智能化；學(xué)習(xí)環(huán)境；深度融合；固定效應(yīng)模型

一、引言

《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》提出建設(shè)“推進(jìn)信息技術(shù)與教學(xué)融合，建設(shè)智能化教學(xué)環(huán)境”的發(fā)展任務(wù)。在新世紀(jì)第二個(gè)十年剛剛過(guò)半之際，以“智慧教室”為標(biāo)志的智慧教育學(xué)習(xí)環(huán)境研究，推動(dòng)了從數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境向智能化學(xué)習(xí)環(huán)境的根本轉(zhuǎn)變[1]。智慧教育是目前國(guó)際上移動(dòng)學(xué)習(xí)、智能學(xué)習(xí)研究熱點(diǎn)下的主要成果之一，其研究可追溯到1988年雷西尼奧在《教育技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用》中最早提出的Smart-Classroom概念[2]，近些年研究熱度持續(xù)攀升。特別是IBM在2008年提出“智慧地球”概念后，“智慧教室”等新型智能化學(xué)習(xí)環(huán)境被賦予新的含義，集深度融合、無(wú)縫共享、開(kāi)放按需、綠色管理和大數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)支持為主要特征的智慧教育理念正在形成[3]。國(guó)際上一些大公司、大實(shí)驗(yàn)室的參與，如MIT AI Lab 的“智能教室項(xiàng)目”、GIT的“意識(shí)家園”項(xiàng)目以及Microsoft的“宜居”項(xiàng)目等[4]進(jìn)一步推動(dòng)了相關(guān)研究的發(fā)展，使其成為最具潛力的“技術(shù)改變學(xué)習(xí)”研究和實(shí)踐方向，被何克抗等譽(yù)為“實(shí)現(xiàn)教育信息化宏偉目標(biāo)的根本途徑”[5]。

然而，智慧教室的研究目前主要處于實(shí)驗(yàn)和推廣階段，其實(shí)踐中究竟能多大程度上改變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)，缺乏基于長(zhǎng)期跟蹤、嚴(yán)格論證分析的證據(jù)。張亞珍等綜述了國(guó)內(nèi)外智慧教室的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，關(guān)于其教學(xué)效果評(píng)價(jià)的研究比例尚不到1%[6]。一些已有的研究主要是基于特定教學(xué)活動(dòng)或特定教學(xué)內(nèi)容，研究周期短、樣本小，長(zhǎng)期追蹤式研究尚較少。本研究對(duì)某使用智慧教室系統(tǒng)的高中學(xué)校一年級(jí)學(xué)生進(jìn)行為期1年的物理學(xué)習(xí)追蹤研究，以了解其使用現(xiàn)狀及對(duì)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變深度，并檢測(cè)了其課堂和課后使用效應(yīng)對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績(jī)的影響。研究數(shù)據(jù)為時(shí)間和空間兩個(gè)維度面板數(shù)據(jù)，分析過(guò)程采用固定效應(yīng)模型(Fixed Effects Model)對(duì)無(wú)關(guān)變量進(jìn)行有效控制，保證了研究的效度。

二、研究背景

研究樣本學(xué)校為典型的省屬重點(diǎn)高中，具有一定代表性。其于2014年開(kāi)始建設(shè)智慧教室系統(tǒng)，軟件上建構(gòu)了網(wǎng)絡(luò)云平臺(tái)、智慧課堂應(yīng)用系統(tǒng)等；硬件上安裝有電子白板、投影設(shè)備、教學(xué)終端機(jī)、學(xué)生端手持設(shè)備(平板電腦為主)、教師端電腦等。通過(guò)軟、硬件設(shè)備的搭設(shè)，建構(gòu)聯(lián)系課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)的智慧教室教學(xué)系統(tǒng)(如圖1所示)。在課堂上，教師主要使用教學(xué)終端機(jī)與學(xué)生1對(duì)1手持設(shè)備建立互動(dòng)關(guān)系，同時(shí)可調(diào)用教學(xué)云平臺(tái)的資源以實(shí)現(xiàn)課堂控制、資源管理、應(yīng)答反饋、電子白板互動(dòng)演示等功能，學(xué)生可通過(guò)手持設(shè)備完成獲取信息、交互、反饋、分享等學(xué)習(xí)任務(wù)。在課后，教師可用教師端電腦通過(guò)教學(xué)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)資源共享、任務(wù)布置與回收、在線幫助、教學(xué)準(zhǔn)備等，學(xué)生則可通過(guò)手持設(shè)備瀏覽教學(xué)資源(微課、視頻、圖片、文本資源等)、上傳、獲取學(xué)習(xí)幫助等。在啟動(dòng)項(xiàng)目前，對(duì)教師進(jìn)行了專業(yè)培訓(xùn)，再由教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，以保證師生均能應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖1 智慧教室教學(xué)系統(tǒng)連接課堂學(xué)習(xí)和課后學(xué)習(xí)

然而，實(shí)際教學(xué)過(guò)程中由于各種原因(如教學(xué)系統(tǒng)因素、學(xué)科因素、教師因素、學(xué)生因素等)，使學(xué)生在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)際使用時(shí)間、頻次、方式等產(chǎn)生了較大的差異，進(jìn)而對(duì)其學(xué)習(xí)產(chǎn)生了不同的影響。本研究首先遴選學(xué)生最常使用的20種功能用法，對(duì)其使用現(xiàn)狀進(jìn)行了測(cè)查，并研究了這些使用對(duì)學(xué)生的物理學(xué)業(yè)成績(jī)和興趣的影響。

三、研究設(shè)計(jì)

(一)研究對(duì)象

研究對(duì)象為從一年級(jí)16個(gè)班級(jí)中隨機(jī)抽取的學(xué)生454人，其中男生240人，女生214人。

(二)研究工具

為了了解該智慧教室系統(tǒng)在物理課堂和課后的主要使用方式、使用頻率及使用時(shí)間等，研究者首先閱讀了該智慧教室系統(tǒng)使用說(shuō)明，并訪談了該校物理教學(xué)組長(zhǎng)和主管信息技術(shù)使用的教師。在此基礎(chǔ)上針對(duì)學(xué)生的具體使用擬定了開(kāi)放性題目預(yù)測(cè)試問(wèn)卷，并選擇了23個(gè)學(xué)生行了預(yù)測(cè)試。上述訪談和預(yù)測(cè)試結(jié)果用以指導(dǎo)擬定Smart Classroom測(cè)試問(wèn)卷(下簡(jiǎn)稱SC問(wèn)卷)和物理學(xué)科具體使用情況描述文本(下簡(jiǎn)稱PSC文本)的初稿。之后，將正式SC問(wèn)卷和PSC文本初稿交由被試學(xué)校教師審閱，并征求修訂意見(jiàn)，在此基礎(chǔ)上形成正式SC使用問(wèn)卷和PSC文本(該文本包括主要使用的功能、功能特征、使用方式等)。

1.SC使用問(wèn)卷

本問(wèn)卷用以測(cè)查學(xué)生在課堂、課后對(duì)智慧教室系統(tǒng)的使用時(shí)間和使用頻率。最終共擬定測(cè)量總體使用時(shí)間和使用頻率測(cè)試題4個(gè)，具體使用時(shí)間和使用頻率測(cè)試題20個(gè)。經(jīng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)性檢驗(yàn)顯示，4個(gè)題目的Cronbach系數(shù)α=.846，20個(gè)題目的Cronbach系數(shù)α=.973，說(shuō)明問(wèn)卷具有良好的信度。

2.SMART模型

黃榮懷等提出了智慧教室SMART概念模型，以體現(xiàn)其智能化功能特征[7]。其五個(gè)維度分別為內(nèi)容呈現(xiàn)(Showing)、環(huán)境管理(Manageable)、資源獲取(Accessible)、即時(shí)互動(dòng)(Real-time Interactive)、情境感知(Testing)。本研究將依據(jù)本模型對(duì)PSC文本中使用方式進(jìn)行功能類(lèi)型區(qū)分。

3.S-SAMR評(píng)價(jià)模型

2006年，普恩特杜拉在“緬因州學(xué)習(xí)技術(shù)倡議”項(xiàng)目中首次提出SAMR模型，用以鼓勵(lì)通過(guò)技術(shù)改變學(xué)習(xí)[8]。目前，該模型被廣泛用于評(píng)價(jià)教育技術(shù)改變學(xué)習(xí)的程度。本研究結(jié)合翟小銘等人提出的數(shù)據(jù)探究概念[9]，在不改變?cè)Ｐ鸵孛Q前提下，將該模型的內(nèi)涵與數(shù)據(jù)探究理念融合后形成S-SAMR模型用以評(píng)定教育技術(shù)對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的影響深度。該模型共四個(gè)層次，從低到高依次是替代(Substitution)、強(qiáng)化(Augmentation)、優(yōu)化(Modification)和重定義(Redefinition)。其中，前兩個(gè)層次被界定為“促進(jìn)科學(xué)學(xué)習(xí)(Enhancement)”，后兩個(gè)層次被界定為“轉(zhuǎn)變科學(xué)學(xué)習(xí)(Transformation)”(如圖2所示)。本研究將依據(jù)本模型對(duì)PSC文本中使用深度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖2 S-SAMR 評(píng)價(jià)模型

4.物理學(xué)習(xí)興趣問(wèn)卷和學(xué)業(yè)測(cè)量

為了測(cè)查智慧教室對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的影響，我們以學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和物理成績(jī)?yōu)橐蜃兞孔隽讼嚓P(guān)分析。從拉姆的科學(xué)興趣量表[10]中抽取并改編了四個(gè)測(cè)試題目，經(jīng)檢驗(yàn)其具有較高的內(nèi)部一致信度(Cronbach系數(shù)α=.887)。同時(shí)，抽取了學(xué)生在一年期間的7次測(cè)試成績(jī)。其第一次成績(jī)?yōu)閯傔M(jìn)入高中時(shí)的物理測(cè)試成績(jī)，其余6次為兩次期中、期末成績(jī)和兩次月考成績(jī)。試題由研究者、任課教師及教研員等針對(duì)全年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度統(tǒng)一命制，測(cè)試過(guò)程嚴(yán)格控制環(huán)境變量。7次成績(jī)Cronbach系數(shù)α=.948，具有較高的內(nèi)部一致性，說(shuō)明測(cè)查的是學(xué)生的同一個(gè)構(gòu)念——一般物理學(xué)習(xí)能力。

(三)數(shù)據(jù)與分析

1.數(shù)據(jù)收集

本研究SC使用預(yù)測(cè)試和正式測(cè)試均通過(guò)網(wǎng)上收集數(shù)據(jù)，學(xué)生在線完成問(wèn)卷并提交。正式測(cè)試共回收454份問(wèn)卷。經(jīng)剔除無(wú)效問(wèn)卷后，有效樣本為439份。

2.分析方法和策略

本研究在編碼分析學(xué)生使用類(lèi)型和對(duì)學(xué)科教學(xué)影響深度時(shí)，由物理教育研究領(lǐng)域?qū)＜液徒逃夹g(shù)領(lǐng)域?qū)＜夜餐懻撏瓿伞Ｓ捎趯W(xué)生成績(jī)來(lái)自7次不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)，439個(gè)學(xué)生隨機(jī)分布于16個(gè)班級(jí)，不可測(cè)協(xié)變因素在時(shí)間上來(lái)自于不同測(cè)試的難度、題量等；在空間上來(lái)自于教師效應(yīng)、同伴效應(yīng)等諸多變量。為了在分析使用時(shí)間和使用頻率對(duì)興趣和成績(jī)影響時(shí)能有效控制這些不可測(cè)因素，建立了固定效應(yīng)模型[11]。模型區(qū)分了課堂效應(yīng)和課后效應(yīng)，并以剛?cè)敫咧泻蟮谝淮纬煽?jī)、性別為協(xié)變量。以學(xué)生的成績(jī)?yōu)槔?，其?shù)學(xué)模型如式(1)所示：

其中Ysct表示班級(jí)c中的學(xué)生s 在第他的t次考試中的成績(jī)，β0為截距項(xiàng)，gendersct為其性別，prescoresct為其第一次測(cè)試成績(jī)，In-treatmentsct為其課堂干預(yù)效應(yīng)，Af-treatmentsct為其課后干預(yù)效應(yīng)，μst代表時(shí)間固定效應(yīng)，μsc為空間固定效應(yīng)，esct為誤差項(xiàng)。β1-β4為相應(yīng)各項(xiàng)的系數(shù)。

四、研究結(jié)果

(一)智慧教室使用情況

1.總體使用情況

學(xué)生總體使用情況如表1所示。其中59.00%的學(xué)生在大部分課堂使用，只有9.34%的學(xué)生很少在課堂使用。63.10%學(xué)生每周課后使用達(dá)3次以上，只有10%左右的學(xué)生平均每周使用次數(shù)少于1次。從上述數(shù)據(jù)可以看出，大部分學(xué)生整體使用智慧教室的頻率是很高的。在使用時(shí)間上，每堂課使用達(dá)到了30分鐘以上(每節(jié)課45分鐘)的學(xué)生占59.23%，每堂課在15分鐘以上學(xué)生占到81.32%，由此可見(jiàn)，智慧教室的使用時(shí)間已經(jīng)在學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)中占據(jù)了相當(dāng)高的比例。課后使用時(shí)間上，每天平均大于15分鐘的學(xué)生達(dá)到了81.55%，說(shuō)明大部分學(xué)生在課后都使用智慧教室來(lái)幫助完成學(xué)習(xí)任務(wù)?？傮w來(lái)看，大部分學(xué)生的使用頻率和使用時(shí)間都相當(dāng)高，智慧教室已經(jīng)成為學(xué)生課堂和課后學(xué)習(xí)的主要工具和手段。

2.具體使用情況

下頁(yè)表2列出了學(xué)生常用的功能及其使用方式。其使用類(lèi)型主要集中在資源獲取(55%)、即時(shí)互動(dòng)(40%)，未涉及資源管理和情境感知等類(lèi)型。高頻使用的占20%，以中頻(55%)使用的方式為主。其中高頻使用的屏幕廣播為教師主導(dǎo)的教學(xué)行為，導(dǎo)學(xué)本為學(xué)生自主學(xué)習(xí)行為，學(xué)生在使用時(shí)均不需要復(fù)雜的技術(shù)處理，主要為查看等。從使用深度上看，85%的使用屬于“強(qiáng)化”學(xué)習(xí)的層次，15%屬于簡(jiǎn)單的“替代”學(xué)習(xí)層次，這兩個(gè)層次都屬于“增強(qiáng)”學(xué)習(xí)，并沒(méi)有達(dá)到“轉(zhuǎn)變”學(xué)習(xí)的水平?？傮w來(lái)看，智慧教室使用功能類(lèi)型較為單一，高頻使用的功能集中在一些簡(jiǎn)單、易于操作的功能上，使用深度上主要是直接在原有學(xué)習(xí)方式基礎(chǔ)上做了直接的“強(qiáng)化”，并未能實(shí)際轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。

表1 總體使用頻率和時(shí)間

表2 物理學(xué)科具體使用方式、頻率及深度

續(xù)表2

(二)智慧教室使用效果

1.總體影響

為了研究智慧教室對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生的影響，按使用頻率和使用時(shí)間分別對(duì)物理學(xué)習(xí)興趣和物理學(xué)習(xí)成績(jī)的影響做了定量分析。結(jié)果顯示，課堂使用頻率和課后使用頻率均對(duì)物理成績(jī)和物理學(xué)習(xí)興趣產(chǎn)生了正向顯著影響。其中，課堂使用頻率對(duì)物理學(xué)習(xí)興趣影響明顯高于課后使用頻率；課堂和課后使用頻率對(duì)物理學(xué)習(xí)成績(jī)影響基本相當(dāng)。課堂使用時(shí)間只對(duì)物理學(xué)習(xí)興趣產(chǎn)生了顯著影響，而課后使用時(shí)間對(duì)學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)成績(jī)均產(chǎn)生了顯著影響(如表3所示)?？傮w來(lái)看，使用頻率和使用時(shí)間對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣和物理學(xué)習(xí)成績(jī)產(chǎn)生了積極影響。

表3 智慧教室對(duì)物理學(xué)習(xí)總體影響

2.對(duì)不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生的影響

使用頻率和使用時(shí)間對(duì)不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生產(chǎn)生了不同的影響(如下頁(yè)表4所示)。首先，使用頻率的課堂效應(yīng)對(duì)高、中、低三個(gè)層次學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣有正向積極影響，對(duì)低層學(xué)生影響更大，但是對(duì)其物理學(xué)習(xí)成績(jī)均無(wú)顯著影響；其課后效應(yīng)對(duì)高、中層學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣有積極影響，而對(duì)其學(xué)習(xí)成績(jī)無(wú)顯著影響。相反，對(duì)低層次學(xué)生學(xué)習(xí)興趣無(wú)顯著影響，而對(duì)其學(xué)習(xí)成績(jī)有顯著正向影響。其次，使用時(shí)間的課堂效應(yīng)僅對(duì)高層次學(xué)生有影響，對(duì)其學(xué)習(xí)興趣有顯著性影響(但影響系數(shù)較小)，對(duì)其學(xué)習(xí)成績(jī)有負(fù)向影響；其課后效應(yīng)對(duì)高、中、低層次學(xué)生學(xué)習(xí)興趣有正向顯著影響，且只對(duì)低層次學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)有顯著正向影響?？傮w來(lái)看，智慧教室對(duì)低層次學(xué)生成績(jī)影響要高于高層次學(xué)生，而興趣影響則恰好相反。

表4 智慧教室對(duì)物理學(xué)習(xí)總體影響

3.對(duì)男、女生的影響

分別對(duì)男、女生的作答做檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，使用頻率的課后效應(yīng)較課堂效應(yīng)對(duì)男生物理成績(jī)影響更高，但均不顯著；其課堂效應(yīng)較課后效應(yīng)對(duì)女生物理成績(jī)影響更高，但亦均不顯著；其課堂效應(yīng)對(duì)男、女生學(xué)習(xí)興趣均產(chǎn)生了顯著影響，而課后效應(yīng)只對(duì)女生學(xué)習(xí)興趣有顯著影響。使用時(shí)間的課堂和課后效應(yīng)均對(duì)男生成績(jī)產(chǎn)生了顯著影響，而對(duì)女生均無(wú)顯著影響；其課堂效應(yīng)對(duì)女生學(xué)習(xí)興趣有顯著影響，而對(duì)男生無(wú)顯著影響；其課后效應(yīng)對(duì)男、女生學(xué)習(xí)興趣均產(chǎn)生了顯著影響(如表5所示)。總體來(lái)看，智慧教室對(duì)男生的學(xué)習(xí)成績(jī)影響顯著于女生，而對(duì)女生的學(xué)習(xí)興趣影響顯著于男生。

表5 智慧教室對(duì)不同性別學(xué)生影響

五、討論與建議

(一)使用層面：尚未從根本上改變傳統(tǒng)物理學(xué)習(xí)

自從庫(kù)班揭示教育信息技術(shù)的“易上手，低使用(High Access Low Use)”瓶頸問(wèn)題以來(lái)[12]，它幾乎成為所有新技術(shù)應(yīng)用關(guān)注的焦點(diǎn)。然而，與其他一些新教育技術(shù)不同，本研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)智慧教室系統(tǒng)的使用時(shí)間和使用頻率均很高，其已經(jīng)成為學(xué)生課堂和課后學(xué)習(xí)的主要工具和手段。這可能與本系統(tǒng)的易操作性和教師的主體推動(dòng)有直接關(guān)系。如學(xué)生最常用的屏幕廣播、導(dǎo)學(xué)本等主要以教師操作、教師建設(shè)為主，學(xué)生則主要是被動(dòng)觀看和查閱。而學(xué)生最不常用的功能中，如課后錯(cuò)題集、思維導(dǎo)圖等均需要學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)，且需要一定技術(shù)。這些發(fā)現(xiàn)暴露了智慧教室使用中存在的問(wèn)題，促進(jìn)學(xué)生主導(dǎo)的、建構(gòu)性使用仍有待加強(qiáng)，學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體的目標(biāo)仍尚未顯現(xiàn)。

清華大學(xué)史元春等是我國(guó)最早參與研發(fā)智慧教室的團(tuán)隊(duì)成員，他們指出智慧教室是集各種功能于一體的智能化學(xué)習(xí)環(huán)境，其功能的發(fā)揮有賴于不同功能類(lèi)型間的交互協(xié)作[13]。然而，本研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生主要使用了相對(duì)單一的資源獲取和即時(shí)互動(dòng)功能，而像情境感知、環(huán)境管理等均未涉及。說(shuō)明學(xué)生在學(xué)習(xí)中只是揀挑了一些簡(jiǎn)便、易用的功能，如此并未真正發(fā)揮智慧教室系統(tǒng)各功能間強(qiáng)大的交互作用，對(duì)功能本身的開(kāi)發(fā)利用及功能類(lèi)型間的交互協(xié)作應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)。

信息技術(shù)與教育融合的主要特征之一是“改變教學(xué)活動(dòng)的各項(xiàng)要素，引發(fā)教學(xué)方法、教學(xué)工具、教學(xué)內(nèi)容等各環(huán)節(jié)的深刻變革[14]”。智慧教室，被譽(yù)為“人工智能與人類(lèi)智能”的最佳融合體[15]，本應(yīng)承擔(dān)起“深度融合”的重任。然而，其在實(shí)踐中的應(yīng)用僅達(dá)到了“強(qiáng)化”原有學(xué)習(xí)方式的水平，并未真正轉(zhuǎn)變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式。只有將技術(shù)使用與學(xué)習(xí)活動(dòng)一起設(shè)計(jì)，才能真正轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式。可見(jiàn)，一項(xiàng)新的技術(shù)不管其功能本身多強(qiáng)大，其對(duì)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變將更多地有賴于其與學(xué)科內(nèi)容本身的融合程度以及教學(xué)設(shè)計(jì)者的引領(lǐng)。

(二)效果層面：對(duì)不同層次、性別學(xué)生產(chǎn)生了不同影響

整體來(lái)看，智慧教室的使用對(duì)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)興趣及成績(jī)產(chǎn)生了積極影響。對(duì)物理學(xué)習(xí)興趣的影響要優(yōu)于對(duì)物理成績(jī)的影響，這可能因?yàn)閷W(xué)習(xí)興趣比較主觀，影響因素相對(duì)單一；而學(xué)習(xí)成績(jī)更為客觀，影響因素更為復(fù)雜，因此物理學(xué)習(xí)興趣通常是物理成績(jī)提高的必要而非充分條件[16]。例如，由于技術(shù)的使用使學(xué)生感覺(jué)物理學(xué)習(xí)更方便了，容易提高其興趣，但未必一定能提高其成績(jī)。課后效應(yīng)要顯著于課上效應(yīng)，這可能是由于課上受教師主導(dǎo)成分較多，不同層次學(xué)生對(duì)使用效應(yīng)并不敏感。在課堂效應(yīng)上，使用頻率要顯著于使用時(shí)間，而課后效應(yīng)上，則恰好相反。可見(jiàn)，課堂經(jīng)常使用能正向影響學(xué)生成績(jī)，但是使用時(shí)間應(yīng)適度，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用并不能產(chǎn)生積極的效應(yīng)。而課后使用時(shí)，使用時(shí)間的長(zhǎng)短代表了學(xué)生能否深入研究問(wèn)題，其對(duì)學(xué)生成績(jī)理應(yīng)有正向影響；單純的增加使用頻率，由于學(xué)習(xí)活動(dòng)不能深入，反而效果不明顯。

智慧教室對(duì)不同學(xué)習(xí)層次學(xué)生產(chǎn)生的影響差異顯著。其對(duì)高、中、低層次學(xué)生物理興趣影響依次減弱，其中課堂使用時(shí)間的減弱效應(yīng)最顯著。研究發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)難度本身有直接關(guān)系[17]。考慮到低層次學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣本身比較低，且高中物理學(xué)習(xí)難度比較大，單純的通過(guò)技術(shù)“強(qiáng)化”教學(xué)，而并未“轉(zhuǎn)變”學(xué)習(xí)方式，較難改變學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。以課堂使用時(shí)間為例，在未轉(zhuǎn)變物理學(xué)習(xí)難度的情況下，再長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)介入也不會(huì)改變低層次學(xué)生感覺(jué)學(xué)習(xí)“枯燥無(wú)味”的現(xiàn)實(shí)。智慧教室對(duì)物理學(xué)習(xí)成績(jī)的影響表現(xiàn)在：其對(duì)低層次學(xué)生，通過(guò)課后效應(yīng)產(chǎn)生了積極影響；對(duì)中等層次學(xué)生無(wú)顯著影響；對(duì)高層次學(xué)生，課堂使用時(shí)間效應(yīng)反而是負(fù)向的。這說(shuō)明，技術(shù)的介入為低層次學(xué)生課后學(xué)習(xí)提供了更有力的支持，如作業(yè)輔導(dǎo)、導(dǎo)學(xué)本等，他們可以進(jìn)行個(gè)性化學(xué)習(xí)。而對(duì)于中、高層次學(xué)生，并未提供有效的支持。高層次學(xué)生課堂使用時(shí)間效應(yīng)為負(fù)，可能是由于技術(shù)的介入未能滿足其個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求，也可能是由于技術(shù)的使用對(duì)他們已經(jīng)屬于“過(guò)度使用”。依據(jù)魯濱遜(Robinson)等的研究，過(guò)度使用信息技術(shù)反而會(huì)影響正常學(xué)習(xí)[18]。

智慧教室對(duì)女生學(xué)習(xí)成績(jī)并無(wú)顯著影響，而對(duì)其物理學(xué)習(xí)興趣均有顯著影響。這可能是由于女生相對(duì)來(lái)講對(duì)物理的學(xué)習(xí)處于中游的學(xué)生偏多，符合中層學(xué)生的特征[19]。其自我效能感較低，而技術(shù)介入使其能獲得更多的資源和學(xué)習(xí)幫助，從而提高了其學(xué)習(xí)興趣。然而，這種興趣的提高并未能從根本上提升其物理學(xué)習(xí)能力。男生的物理成績(jī)?nèi)菀變蓸O分化，課堂使用時(shí)間和課后使用頻率對(duì)其學(xué)習(xí)興趣未產(chǎn)生顯著影響，使用時(shí)間對(duì)其學(xué)習(xí)成績(jī)有顯著影響，這與低層學(xué)生特征相符，可能與低層學(xué)生中男生比例較大有關(guān)。

上述發(fā)現(xiàn)說(shuō)明，智慧教室對(duì)不同層次、性別的學(xué)習(xí)者產(chǎn)生效果并不相同。同時(shí)也說(shuō)明不同學(xué)習(xí)者對(duì)教育技術(shù)的潛在需求并不相同，這與阿爾迪托(Ardito)等[20]的觀點(diǎn)一致?？梢?jiàn)，智慧教室仍需進(jìn)一步加強(qiáng)依據(jù)不同學(xué)習(xí)者需求的個(gè)性化學(xué)習(xí)功能應(yīng)用方式的開(kāi)發(fā)。如對(duì)中、高層學(xué)生以更多的課堂指導(dǎo)以使其更好利用課堂時(shí)間。同時(shí)，應(yīng)深化智慧教室與學(xué)科教學(xué)的進(jìn)一步融合，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式。

六、結(jié)束語(yǔ)

智慧教室雖然有較高的使用頻率和較長(zhǎng)的使用時(shí)間，但是功能類(lèi)型單一；高頻使用的集中于一些教師主導(dǎo)、學(xué)生被動(dòng)的功能；在促進(jìn)和轉(zhuǎn)變物理學(xué)科學(xué)習(xí)方面僅達(dá)到了“強(qiáng)化”原有學(xué)習(xí)方式的層次。因此，本研究中的智慧教室使用情況顯示其并未轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式。然而，其對(duì)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣和物理成績(jī)均產(chǎn)生了積極影響，說(shuō)明其具有巨大的開(kāi)發(fā)潛力。其對(duì)不同層次、男女生產(chǎn)生的影響差異顯著，說(shuō)明在指導(dǎo)個(gè)性化學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)不同層次學(xué)生均有發(fā)展方面，仍有很大的開(kāi)發(fā)空間。

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Smart Classroom: An Evaluation of Its Implementations and Impacts—Based on the Longitude Data of Physics Learning in a High School

Zhai Xiaoming1，2, Sun Wei3, Guo Yuying1, Zhang Meilan4
(1.Department of Physics, Beijing Normal University, Beijing 100875; 2.College of Education, University of Washington, Seattle Washington 98195; 3.Shandong Zibo NO.1 Middle School, Zibo Shandong 255200; 4. Department of Teacher Education, University of Texas, El Paso Texas 79968)

The paper selected 454 samples from a high school with smart-classroom system, conducted a followed-up study for a year, and surveyed the use of Smart-classroom, the extent to which it changed the traditional physics learning, etc., and examined the in-class and after-class impacts of using frequency and using time on physics interest and physics achievement for students with di ff erent learning ability levels and of di ff erent genders, based on panel data. Results indicate that the overall using time and frequency are high with fluctuant in specific use, and the student-driven and complexity use are relatively rare; the types of use are simplex, and mainly focuses on real-time interactive and accessing use; only augment traditional physics learning without transformation; however, still has signi fi cant impacts on students’ interest and achievements, though fl uctuates among di ff erent levels and gender of students.

Smart-classroom; Smart Education; Intellectualization; Learning Environment; In-depth Integration; Fixed E ff ects Model

G434

A

翟小銘：在讀博士，研究方向?yàn)槲锢斫逃⑿畔⒓夹g(shù)與課程整合、教育評(píng)價(jià)與測(cè)量等(xiaomingzh@mail.bnu.edu. cn)。

孫偉：中學(xué)高級(jí)教師，研究方向?yàn)槲锢斫逃?sunweiw@zbyz.net)。

郭玉英：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)槲锢斫逃?、科學(xué)教育等(yyguo@bnu.edu)。

Meilan Zhang: 副教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)榻逃畔⒓夹g(shù)等(mzhang2@utep.edu)。

2016年5月5日

責(zé)任編輯：宋靈青

1006—9860(2016)09—0121—07

* 本文系教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃教育部重點(diǎn)項(xiàng)目“運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)裝備促進(jìn)基礎(chǔ)教育實(shí)踐教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新研究”(項(xiàng)目編號(hào)：DCA110195)、教育部人文社會(huì)科學(xué)研究規(guī)劃基金項(xiàng)目“基于科學(xué)概念學(xué)習(xí)進(jìn)階的教學(xué)設(shè)計(jì)模型研究”(項(xiàng)目編號(hào): 13YJA880022)、淄博市十二五重點(diǎn)項(xiàng)目“科學(xué)教育中數(shù)據(jù)探究教學(xué)模式的理論和實(shí)踐研究”(項(xiàng)目編號(hào)：2013ZJTZ002)、國(guó)家留學(xué)基金委建設(shè)高水平大學(xué)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：201506040139)研究成果。