摘要：人工智能、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)的快速發(fā)展，給課堂教學(xué)帶來了前所未有的沖擊和改變，取得了十分顯著的成效，但人工智能等技術(shù)還沒有真正給課堂教學(xué)帶來深層次、大規(guī)模、革命性f結(jié)構(gòu)性）的改變。該文從信息化視角對(duì)課堂教學(xué)問題做了層級(jí)劃分，系統(tǒng)分析了信息技術(shù)條件下課堂教學(xué)第一層級(jí)和第二層級(jí)問題的實(shí)際解決情況，闡述了在人工智能等技術(shù)條件下，課堂教學(xué)第二層級(jí)問題尚未形成完整有效的解決方法體系是導(dǎo)致課堂教學(xué)沒有出現(xiàn)深層次、大規(guī)模、革命性改變的根本原因;討論了在人工智能等技術(shù)支持下，破解課堂教學(xué)第二層級(jí)問題的信息化教學(xué)新模式構(gòu)建方向和基本思路;提出了從基于工具和資源的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究、基于微課和云課的人網(wǎng)融合課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)、基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)等方面，分類、分層次構(gòu)建課堂教學(xué)新模式的方法，并深入討論了學(xué)科圖譜、教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑、技術(shù)賦能方式等影響課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞：課堂教學(xué)新模式;人工智能;智慧教育;人網(wǎng)融合

中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、信息技術(shù)難以引發(fā)課堂教學(xué)革命的根源剖析

人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)的快速發(fā)展，給課堂教學(xué)帶來了前所未有的沖擊，帶來了課堂教學(xué)變革與創(chuàng)新的機(jī)遇，課堂教學(xué)在很多方面也的確發(fā)生了令人矚目的改變。正因如此，智慧教室、智慧校園和云平臺(tái)等各種與課堂教學(xué)相關(guān)的環(huán)境建設(shè)已經(jīng)大規(guī)模、快速鋪開;各種智能技術(shù)在教育中應(yīng)用相關(guān)的詞匯，諸如智慧教育、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間、翻轉(zhuǎn)課堂、微課與慕課、智慧課堂、精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)、個(gè)性化與自適應(yīng)學(xué)習(xí)等，更是如雨后春筍一般涌現(xiàn)了出來。這些足以顯現(xiàn)出在教育領(lǐng)域中，無論是環(huán)境建設(shè)，還是教學(xué)研究與實(shí)踐等對(duì)信息化的重視程度。

然而，盡管各種信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)全面鋪開，也取得了十分顯著的成效，但是，在教育的主戰(zhàn)場(chǎng)，課堂教學(xué)方面，還沒有真正出現(xiàn)通過信息化帶來的深層次、大規(guī)模、革命性（結(jié)構(gòu)性）改變[1]。那么，為什么在其他領(lǐng)域和教育的其他方面，信息技術(shù)很容易帶來革命性改變，而在課堂教學(xué)方面卻很難帶來革命性改變呢？

要想找到真正的原因，還得從源頭談起。事實(shí)上，任何技術(shù)引入到課堂教學(xué)中應(yīng)用，其目的只有一個(gè)，就是為解決課堂教學(xué)所存在問題提供有效支持。因此，判斷一種技術(shù)是否能夠在課堂教學(xué)中發(fā)揮作用，以及發(fā)揮作用程度大小，應(yīng)從課堂教學(xué)自身所存在問題是否得到解決人手研究。

課堂教學(xué)所存在的問題，從信息化視角看，可以分為兩個(gè)層級(jí)：第一層級(jí)問題是課堂教學(xué)的思路和方法自身沒有不足或缺欠，主要是由于支撐手段、條件方面存在不足所導(dǎo)致的效率和便捷性方面的問題;第二層級(jí)問題是由于課堂教學(xué)自身思路和方法方面存在缺欠所導(dǎo)致的問題。這兩個(gè)層級(jí)問題的性質(zhì)完全不同，相應(yīng)通過信息化解決問題的做法自然也是有天壤之別的。

通過信息化解決課堂教學(xué)第一層級(jí)問題的模式比較簡(jiǎn)單，只要按照問題實(shí)際需要建設(shè)必要的信息化環(huán)境，再開展相應(yīng)的技術(shù)操作培訓(xùn)就可以了。所需要的設(shè)備和系統(tǒng)，一般情況下，技術(shù)人員能夠獨(dú)立研發(fā)出來。因此，從一定程度上講，建設(shè)了環(huán)境等同于實(shí)現(xiàn)信息化了。

目前，從信息技術(shù)為課堂教學(xué)已經(jīng)提供的較為成熟的實(shí)際支撐情況看，成效比較顯著的應(yīng)用是為課堂教學(xué)提供便利有效的教學(xué)和學(xué)習(xí)支撐環(huán)境。而這些應(yīng)用，大多數(shù)只是解決了課堂教學(xué)第一層級(jí)問題。諸如考試閱卷和成績統(tǒng)計(jì)分析，多媒體教學(xué)設(shè)備及所配套的教學(xué)課件，交互電子教學(xué)設(shè)備（白板或電視）及配套的交互教學(xué)工具，移動(dòng)終端及所使用的客觀題答題與統(tǒng)計(jì)分析、練習(xí)上傳與評(píng)價(jià)，資源云平臺(tái)所提供的教師快速獲得和共享資源等，這些教學(xué)應(yīng)用的確給課堂教學(xué)帶來了非常大的便利和實(shí)效。

但是，課堂教學(xué)的情況是非常復(fù)雜的，很多需要通過信息化解決的問題屬于第二層級(jí)問題，如果不研究清楚教學(xué)自身問題如何解決，單純靠技術(shù)，無論技術(shù)多么先進(jìn)，多么智能，應(yīng)用多么全面，只能解決課堂教學(xué)第一層級(jí)問題，是無論如何也解決不了課堂教學(xué)第二層級(jí)問題的。

課堂教學(xué)第二層級(jí)問題大多數(shù)又是較為復(fù)雜和動(dòng)態(tài)多變的，在很多情況下，不可能用一種教學(xué)方法解決所有教學(xué)問題。比如，一門課程有很多知識(shí)點(diǎn)，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)又有多個(gè)知識(shí)片段，針對(duì)同一知識(shí)片段，不同學(xué)生可能出現(xiàn)的問題也是動(dòng)態(tài)多變的[2]。教師面對(duì)動(dòng)態(tài)多變的教學(xué)過程，一方面，無法事先預(yù)見出所有可能情況，就難以將所有情況下的問題解決辦法全部梳理清楚，另一方面，即使能夠預(yù)見出所有可能的情況，也不可能按照無法窮盡多變情況的需要，事先準(zhǔn)備出滿足所有實(shí)際情況的信息化支撐環(huán)境。如果僅是就事論事的應(yīng)用信息技術(shù)，又很難找到統(tǒng)一規(guī)律，也就無法將信息技術(shù)快速大規(guī)模推廣出去。這些問題不僅是是影響課堂教學(xué)質(zhì)量和效率的關(guān)鍵之所在，也正是導(dǎo)致信息技術(shù)難以給課堂教學(xué)帶來深層次、大規(guī)模、革命性改變的根本原因。

二、課堂教學(xué)新模式構(gòu)建方向與思路

教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃明確指出，要充分運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等智能等技術(shù)，建設(shè)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)，構(gòu)建解決教育教學(xué)瓶頸性問題的人才培養(yǎng)新模式、教育服務(wù)供給新模式和教育治理新模式，實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)、教師教學(xué)和數(shù)字校園建設(shè)全覆蓋，師生信息素養(yǎng)和信息化應(yīng)用水平提高[3]。其中，人才培養(yǎng)新模式和教育服務(wù)供給新模式，其主要目的就是要解決課堂教學(xué)中所存在的核心問題，這也明確了人工智能等技術(shù)在課堂教學(xué)中應(yīng)用的總體方向。

要想在課堂教學(xué)中充分發(fā)揮人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)的作用，就必須找到人工智能等技術(shù)能夠帶來課堂教學(xué)深層次、大規(guī)模、革命性改變的正確方向與思路，以及切實(shí)可行的途徑和方法。

（一）課堂教學(xué)新模式構(gòu)建方向

如果課堂教學(xué)中不存在任何不足和缺欠的話，就根本不需要任何信息技術(shù)。但是，常規(guī)條件下的課堂教學(xué)，由于受到教學(xué)條件、教師數(shù)量和水平等限制，課堂教學(xué)中能夠選擇的教學(xué)結(jié)構(gòu)、可采取的教學(xué)方法和所能夠使用的教具等是相對(duì)固定和受限的，課堂教學(xué)模式也是很難改進(jìn)的。正是這一原因，致使課堂教學(xué)中一直存在著很多難以解決的瓶頸性問題，諸如學(xué)生厭學(xué)、疑難知識(shí)不易理解、創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)普遍欠缺，優(yōu)秀教師不可能服務(wù)所有學(xué)生，無法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)教學(xué)狀況并做出及時(shí)調(diào)控等。這些問題，在常規(guī)教學(xué)條件下很難找到讓絕大多數(shù)教師和學(xué)生都能夠采用且行之有效的解決辦法。

如果沒有新的教學(xué)手段和條件出現(xiàn)，這些問題仍然難以很好破解。實(shí)踐證明，人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)，能夠?yàn)檫@些問題的破解提供切實(shí)可行的條件支持。但是，即便是有了很好的信息化環(huán)境，如果僅停留在課堂教學(xué)第一層級(jí)問題的解決層次上，課堂教學(xué)的深層次問題仍然無法通過信息技術(shù)來解決。因此，人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)支持下的課堂教學(xué)新模式的構(gòu)建，應(yīng)當(dāng)朝著為解決課堂教學(xué)中普遍存在的瓶頸性問題提供有效支持的方向努力，應(yīng)在課堂教學(xué)第一層級(jí)問題已經(jīng)有了很好解決的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)是解決課堂教學(xué)第二層級(jí)問題。應(yīng)充分運(yùn)用人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)，構(gòu)建出使學(xué)生發(fā)自內(nèi)心認(rèn)同教師所安排的學(xué)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生找到最適合的學(xué)習(xí)路徑，為學(xué)生提供最有效的支撐環(huán)境，讓學(xué)生找到最佳學(xué)伴、得到最優(yōu)秀教師支持開展學(xué)習(xí)活動(dòng)、能夠動(dòng)態(tài)掌控學(xué)習(xí)狀況并及時(shí)做出相應(yīng)調(diào)整等的課堂教學(xué)新模式。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建起人網(wǎng)融合智慧學(xué)習(xí)新樣態(tài)，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的高素質(zhì)人才[4]。

（二）課堂教學(xué)新模式構(gòu)建思路

不同類別的課堂教學(xué)問題，對(duì)人工智能、大數(shù)據(jù)、 “互聯(lián)網(wǎng)+”和AR/VR等技術(shù)的支持需求也不盡相同，相應(yīng)需要構(gòu)建的課堂教學(xué)新模式差異也會(huì)很大。因此，在構(gòu)建課堂教學(xué)新模式時(shí)，應(yīng)根據(jù)課堂教學(xué)問題的實(shí)際情況和特點(diǎn)，有針對(duì)性地應(yīng)用人工智能等技術(shù)解決問題，構(gòu)建出相應(yīng)的課堂教學(xué)新模式，并形成與之對(duì)應(yīng)的應(yīng)用方式及支撐系統(tǒng)。

能否構(gòu)建出有效的課堂教學(xué)新模式，一方面取決于對(duì)課堂教學(xué)問題把握的準(zhǔn)確程度及相應(yīng)問題解決辦法的有效程度，另一方面則取決于可能獲得的支撐技術(shù)類別與水平、成熟度及可能應(yīng)用程度等[5]，教學(xué)本身問題的梳理及解決方法決定著課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的方向和效度，而所能夠采用的各種信息技術(shù)，則決定著信息化環(huán)境建設(shè)的層次和水平，進(jìn)而影響著課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的品質(zhì)。

課堂教學(xué)中可能出現(xiàn)的問題是多種多樣的，因此，在構(gòu)建課堂教學(xué)新模式時(shí)應(yīng)充分考慮到各種可能的情況，應(yīng)有與之相應(yīng)的處理對(duì)策和辦法。由于課堂教學(xué)中所存在的問題分為兩個(gè)層級(jí)，而這兩個(gè)層級(jí)問題的性質(zhì)截然不同，因此，在構(gòu)建課堂教學(xué)新模式時(shí)，對(duì)于兩個(gè)層級(jí)問題的處理對(duì)策和辦法必然有很多差異。

對(duì)于課堂教學(xué)第一層級(jí)問題，由于自身教學(xué)思路和方法方面不存在缺欠，因此不需要做教學(xué)思路和方法方面的研究，只要按照教學(xué)便利和效率方面的實(shí)際需要配備設(shè)備、軟件系統(tǒng)和資源等，并開展技術(shù)使用方面的操作類培訓(xùn)，就可以解決問題了。在這種情況下，課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的基本思路是，系統(tǒng)梳理出課堂教學(xué)第一層級(jí)問題，確定解決每類問題所需要的支持技術(shù)和應(yīng)用方式，提出相應(yīng)的支撐系統(tǒng)功能要求，在此基礎(chǔ)上選擇合適的信息化環(huán)境，并開展有針對(duì)性的應(yīng)用。如何準(zhǔn)確判斷并梳理出課堂教學(xué)第一層級(jí)問題，構(gòu)建與之相應(yīng)且行之有效的信息化教學(xué)模式，并選擇適合的信息化手段，相對(duì)而言比較容易。具體需要研究和實(shí)證的是如何按照問題的實(shí)際需要，盡可能提供針對(duì)性強(qiáng)、便利有效的信息化支撐平臺(tái)。比如利用考試系統(tǒng)完成閱卷與成績統(tǒng)計(jì)分析，利用交互教學(xué)設(shè)備和多媒體課件講課，利用資源云平臺(tái)快速獲得和共享教學(xué)資源等，就屬于這種情況。針對(duì)課堂教學(xué)第一層級(jí)問題，所構(gòu)建的課堂教學(xué)新模式，能帶來的革命改變主要體現(xiàn)在便捷和效率方面。在這種情況下，再好的技術(shù)，也不可能直接帶來課堂教學(xué)思路和方法方面的改變。因此，不可能出現(xiàn)課堂教學(xué)思路和方法方面的革命。

對(duì)于疑難知識(shí)不易理解、創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)困難、優(yōu)秀教師不可能服務(wù)所有學(xué)生、學(xué)生無法根據(jù)自己個(gè)性情況選擇最佳學(xué)習(xí)路徑完成學(xué)習(xí)活動(dòng)等課堂教學(xué)第二層級(jí)關(guān)鍵問題，要想構(gòu)建出人工智能等技術(shù)支持下能夠有效解決所存在問題的課堂教學(xué)新模式，則應(yīng)從課堂教學(xué)中可能存在的問題，相應(yīng)問題的教學(xué)新思路和新方法，以及有效支撐技術(shù)等方面做深入系統(tǒng)研究。應(yīng)首先梳理清楚課堂教學(xué)問題，并做出科學(xué)的分類。然后，在課堂教學(xué)問題分類基礎(chǔ)上，針對(duì)每類問題分別研究出人工智能等技術(shù)支持下的課堂教學(xué)新思路和新方法，再按照課堂教學(xué)新思路和新方法的實(shí)際需要研究相應(yīng)的技術(shù)支撐方式，并在應(yīng)用實(shí)證中通過迭代建設(shè)和改進(jìn)智能支撐環(huán)境。這項(xiàng)研究和實(shí)證涉及到很多方面因素[6]，諸如學(xué)科圖譜，群體學(xué)生共性學(xué)習(xí)規(guī)律和個(gè)體學(xué)生畫像，可能的教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑集，學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)圖譜，可以使用的教學(xué)設(shè)備、場(chǎng)地和支持系統(tǒng)，教師教學(xué)能力與素養(yǎng)，教師可以獲得的教研和培訓(xùn)支持，地域及學(xué)生家長情況，學(xué)校及地方政策導(dǎo)向等，都可能對(duì)課堂教學(xué)新模式的構(gòu)建產(chǎn)生重要的影響。

當(dāng)前，課堂上可用的教學(xué)環(huán)境主要分為多媒體教室、PAD智慧教室、數(shù)字紙筆教室和學(xué)科教室等類型，課下主要是網(wǎng)絡(luò)和學(xué)習(xí)終端。但無論哪種環(huán)境，都應(yīng)從教學(xué)和學(xué)習(xí)的具體問題人手，研究適合的支撐技術(shù)及相應(yīng)的支撐方式。因此，在課堂教學(xué)新模式構(gòu)建時(shí)，應(yīng)在教學(xué)問題梳理及解決研究基礎(chǔ)上，從技術(shù)可能提供的支持方式角度，針對(duì)每類問題分層次構(gòu)建出技術(shù)支持下的課堂教學(xué)新模式。

三、課堂教學(xué)新模式構(gòu)建途徑與方法

由于課堂教學(xué)可能出現(xiàn)的問題是多方面和多種多樣的，因此，構(gòu)建通過信息化解決課堂教學(xué)問題的新模式，應(yīng)從不同教學(xué)環(huán)境、不同教學(xué)組織形式、不同教學(xué)階段、不同教學(xué)活動(dòng)類別等方面分類、分層次研究。在課堂教學(xué)新模式構(gòu)建時(shí)，應(yīng)著重解決課堂教學(xué)第二層級(jí)問題。

目前，從宏觀層面看，人工智能等技術(shù)支持下的課堂教學(xué)的方式角度可以分為三種類別：一是在多媒體設(shè)備、移動(dòng)終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)等信息化教學(xué)環(huán)境中，利用教學(xué)資源和軟件所開展的課堂教學(xué);二是利用網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程互動(dòng)教學(xué)支撐系統(tǒng)所開展的網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)，包括專遞課堂、網(wǎng)絡(luò)直播課堂、雙師互動(dòng)課堂;三是利用網(wǎng)絡(luò)課程（慕課）、微課等所開展的人網(wǎng)融合課堂教學(xué)等。

本文在充分考慮人工智能等技術(shù)支持課堂教學(xué)的多種可能方式基礎(chǔ)上，從基于教學(xué)工具和資源的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究、基于微課和云課的人網(wǎng)融合課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)、基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)等方面，分類、分層次討論課堂教學(xué)新模式的構(gòu)建途徑與方法。

（一）基于教學(xué)工具和資源的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究新模式

常規(guī)條件下的課堂教學(xué)，是由任課教師組織與講解、指導(dǎo)和幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)活動(dòng)，這也是當(dāng)前課堂教學(xué)主要結(jié)構(gòu)類型。因此，人工智能等技術(shù)，首先應(yīng)為這種教學(xué)結(jié)構(gòu)類型的課堂教學(xué)提供有效支持和幫助。

在這種教學(xué)結(jié)構(gòu)類型的課堂教學(xué)中，教學(xué)的難點(diǎn)主要是學(xué)生厭學(xué)、疑難知識(shí)不易理解和創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)普遍欠缺等。而學(xué)生厭學(xué)，很大程度上是由于疑難知識(shí)不易理解和創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)普遍欠缺所導(dǎo)致的。因此，在這種情況下，構(gòu)建課堂教學(xué)新模式的重點(diǎn)應(yīng)聚焦在如何借助信息技術(shù)有效支持知識(shí)深度理解和問題深入探究上。通過基于教學(xué)工具和資源的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究新模式構(gòu)建，破解“疑難知識(shí)不易理解”和“創(chuàng)造性思維能力培養(yǎng)困難”等課堂教學(xué)第二層級(jí)問題。

不同學(xué)科、不同知識(shí)點(diǎn)、不同知識(shí)片段的知識(shí)理解和問題探究方式差異很大，因此，對(duì)信息技術(shù)的需求也不盡相同。目前，信息技術(shù)在這兩個(gè)方面的應(yīng)用，能夠起到比較有效支持作用的是教學(xué)資源和教學(xué)工具。

因此，應(yīng)重點(diǎn)研究如何基于教學(xué)工具和教學(xué)資源，有效支持知識(shí)深度理解和問題深入探究的途徑和方法，再建立相應(yīng)的智能支撐系統(tǒng)，并按照教學(xué)路徑對(duì)課堂教學(xué)所需要素材與工具、套件和路網(wǎng)資源等進(jìn)行系統(tǒng)分類。應(yīng)充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和作用，建立起備課、課堂互動(dòng)教學(xué)、教研和培訓(xùn)一體化系統(tǒng)，豐富和完善素材與工具、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、教學(xué)套件和路網(wǎng)等資源，為新模式構(gòu)建提供有力支撐和保障。

不同專業(yè)、不同學(xué)科的課程差異非常大，對(duì)教學(xué)工具和教學(xué)資源的需求類別和程度也不一樣。總體上看，可以分為理工和文史兩大類，其中，理工類更多需要工具類資源做支撐，而文史類則更需要體系化資料類資源做支撐。

1.基于體系化集成資料的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究

在很多課程的課堂教學(xué)中，普遍存在常規(guī)條件下不易理解的學(xué)習(xí)內(nèi)容或難以探究的問題，而這其中又有相當(dāng)比例的內(nèi)容需要精準(zhǔn)和豐富的相關(guān)資料做支撐，才能更好地完成知識(shí)理解和問題探究活動(dòng)。但是，在常規(guī)條件下學(xué)生很難快速、系統(tǒng)、準(zhǔn)確獲得這些資料。即便是能夠做到，也要耗費(fèi)學(xué)生大量時(shí)間，且在能夠找到相當(dāng)豐富文獻(xiàn)資料的前提下才能夠完成。而信息技術(shù)在這方面恰恰能夠提供很好的支持，因此，應(yīng)借助多媒體、“互聯(lián)網(wǎng)+”和人工智能等技術(shù)，按照科學(xué)的分類體系建立體系化的資料庫，將所有相關(guān)資料匯聚在一起，并建立智能檢索引擎系統(tǒng)，使得教師和學(xué)生能夠快速、便捷、精準(zhǔn)獲得所需要的資料，有效支持知識(shí)的深度理解和問題的深入探究。

比如文史、藝術(shù)類課程的知識(shí)理解和問題探究，較為重要的學(xué)習(xí)支撐資料是能夠反映出人類社會(huì)發(fā)展過程的相關(guān)信息資料，以及學(xué)科發(fā)展沿革相關(guān)的信息資料等。以《紅樓夢(mèng)》小說閱讀為例，如果學(xué)生不知道那個(gè)年代社會(huì)的組織形態(tài)，人們的生產(chǎn)和生活樣態(tài)，人與人之間的關(guān)系等，就很難理解小說中所描寫的諸如劉姥姥、王熙鳳等人物，以及劉姥姥進(jìn)大觀園等相關(guān)的事件，也就很難真正體會(huì)到作者寫作的高明之處。針對(duì)這一問題，借助信息技術(shù)，將社會(huì)發(fā)展過程中的關(guān)鍵人物和事件，按照年代、地域和朝代等，建立歷史沿革關(guān)鍵信息體系化資料庫，就能夠?yàn)檫@類語文閱讀教學(xué)提供很好的支持，幫助學(xué)生深度理解知識(shí)，完成問題探究。

2.基于教學(xué)工具和仿真實(shí)驗(yàn)室的知識(shí)學(xué)習(xí)與問題探究

對(duì)于理工、農(nóng)醫(yī)、交通和礦山等專業(yè)類課程，除了通過體系化集成資料能夠很好完成的知識(shí)理解和問題探究之外，還有很多通過資料不好理解的知識(shí)和難以探究的問題。這些知識(shí)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)和問題的深入探究，不僅需要知識(shí)應(yīng)用過程方面的學(xué)習(xí)支撐環(huán)境，還需要知識(shí)內(nèi)涵可視化理解的學(xué)習(xí)支撐手段。以血液在人類身體中的流動(dòng)為例，對(duì)于心臟供血和回血等知識(shí)的學(xué)習(xí)和相關(guān)問題的探究，如果僅借助文字、圖片和音視頻等資料，就很難將人體血液在所有血管中的流動(dòng)情況動(dòng)態(tài)清晰展現(xiàn)出來。這種情況下，借助人工智能技術(shù)，按照人體血液運(yùn)行規(guī)律，通過計(jì)算仿真建立血液動(dòng)態(tài)流動(dòng)模型，再利用AR/VR技術(shù)模擬仿真出真實(shí)樣態(tài)，并可交互控制流動(dòng)狀態(tài)等，就能夠幫助學(xué)生更好地理解知識(shí)和探究相關(guān)問題。

應(yīng)當(dāng)注意的問題是，這些知識(shí)的理解和問題的探究，不是將過程簡(jiǎn)單模擬出來，將知識(shí)可視化呈現(xiàn)出來，就一定能夠很好地提供學(xué)習(xí)所需要的支撐環(huán)境、教學(xué)工具和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室了。

對(duì)于知識(shí)理解而言，一是要能夠?qū)⒅R(shí)的內(nèi)在機(jī)理可視化呈現(xiàn)出來。如果存在多種變化狀態(tài)的話，則需要能夠交互控制各種影響因素，并可視化呈現(xiàn)出相應(yīng)的變化樣態(tài)。二是對(duì)于存在多種變化狀態(tài)的情況，要能夠按照教學(xué)和學(xué)習(xí)需要，便捷選擇多個(gè)狀態(tài)進(jìn)行比較和分析，能夠記錄各個(gè)特殊狀態(tài)特征并做比對(duì)分析。三是要能夠按照知識(shí)內(nèi)在機(jī)理模擬操作過程，并能夠?qū)﹃P(guān)鍵學(xué)習(xí)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的測(cè)試和評(píng)價(jià)。

對(duì)于問題探究而言，一是需要計(jì)算仿真出問題探究所需要的支撐環(huán)境和各種探究支撐工具，能夠根據(jù)探究方案開展探究活動(dòng)，并呈現(xiàn)出相應(yīng)的探究結(jié)果。二是能夠記錄探究活動(dòng)過程，并能夠?qū)μ骄炕顒?dòng)過程中的不同階段狀態(tài)進(jìn)行比較分析。三是能夠?qū)μ骄炕顒?dòng)過程進(jìn)行指導(dǎo)和評(píng)價(jià)。

總而言之，這種課堂教學(xué)模式的實(shí)施，需要利用人工智能等技術(shù)建模，計(jì)算仿真出符合知識(shí)內(nèi)在機(jī)理的動(dòng)態(tài)演化過程，利用AR/VR技術(shù)模擬仿真出真實(shí)樣態(tài)并可交互，在此基礎(chǔ)上研究開發(fā)課程虛擬仿真系統(tǒng)和學(xué)科教學(xué)工具等。

（二）基于微課和云課的人網(wǎng)融合課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式

當(dāng)前，主流課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)還是一個(gè)教師以班級(jí)為單位組織一批學(xué)生開展教學(xué)活動(dòng)。按照這種教學(xué)結(jié)構(gòu)，即使配備了現(xiàn)代化多媒體教學(xué)設(shè)備，課堂教學(xué)仍然只能是教師統(tǒng)一講授、指導(dǎo)或評(píng)價(jià)，所有學(xué)生只能在教師統(tǒng)一組織和安排下，按照單一方式開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，教師不可能單獨(dú)為某個(gè)學(xué)生提供個(gè)性化教學(xué)服務(wù)。下了課后，學(xué)生也不可能有機(jī)會(huì)得到教師的個(gè)性化指導(dǎo)和幫助，更不可能得到其他更優(yōu)秀教師的講解、指導(dǎo)和幫助。課堂教學(xué)的這一實(shí)際情況，直接制約了學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。在這種情況下，無論使用什么樣先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和手段，都改變不了學(xué)生只能通過課堂獲得教師講解、指導(dǎo)和幫助等的教學(xué)局面。

而在常規(guī)條件下，無論如何也不可能打破這種教學(xué)結(jié)構(gòu)，因此，也沒有機(jī)會(huì)破解優(yōu)秀教師不可能服務(wù)所有學(xué)生的教學(xué)瓶頸性問題了。 “互聯(lián)網(wǎng)+”和視頻技術(shù)的迅猛發(fā)展，為解決優(yōu)質(zhì)師資個(gè)性化供給問題提供了全新的途徑和機(jī)會(huì)[7]。借助視頻技術(shù)，可以按照需要錄制優(yōu)秀教師的教學(xué)片段或完整教學(xué)活動(dòng)，再通過“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)將這些視頻資源以合適的方式，供給所有需要的學(xué)生和教師。正是因?yàn)橛辛四軌驅(qū)?yōu)秀教師教學(xué)智慧無限放大的技術(shù)支持，翻轉(zhuǎn)課堂等多種形式的課堂教學(xué)改革便應(yīng)運(yùn)而生，微課、云課、網(wǎng)絡(luò)課程和慕課等也的確給課堂教學(xué)帶來了強(qiáng)有力的沖擊，正在逐步改變著原有課堂的教學(xué)結(jié)構(gòu)，給課堂教學(xué)帶來了巨大的生機(jī)和活力。

但是，“互聯(lián)網(wǎng)+”和視頻技術(shù)等，只能提供將教師教學(xué)智慧錄制和傳播的技術(shù)支撐手段，還是無法保障課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)的品質(zhì)。課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)效果的好與壞，主要取決于錄制目的明確、錄制內(nèi)容精準(zhǔn)有效、錄制教師優(yōu)秀、錄制效果好等。而錄制目的是否明確、錄制內(nèi)容是否精準(zhǔn)有效、錄制教師是否優(yōu)秀，則主要取決于課堂教學(xué)問題梳理是否系統(tǒng)，每類問題相應(yīng)解決方法是否正確，可能的教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑是否科學(xué)，每條路徑所選擇的教師是否恰當(dāng)，是否能夠持續(xù)挖掘出教師最優(yōu)教學(xué)智慧，智能技術(shù)支撐教學(xué)和學(xué)習(xí)活動(dòng)的融合應(yīng)用是否有效等。

優(yōu)秀教師教學(xué)智慧的錄制與匯聚，不能盲目進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)可能的教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑，有針對(duì)性地錄制。目前，教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑可以分為講練結(jié)合、學(xué)導(dǎo)練和探導(dǎo)拓三種基本類別，因此，應(yīng)按照這三種不同類別的教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”和視頻等技術(shù)錄制優(yōu)質(zhì)教師教學(xué)視頻，建立學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，在此基礎(chǔ)上分類構(gòu)建與之相應(yīng)的課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式。通過課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式的構(gòu)建，破解課堂教學(xué)第二層級(jí)問題“優(yōu)秀教師不可能服務(wù)所有學(xué)生”，同時(shí)，為解決另一個(gè)課堂教學(xué)第二層級(jí)問題“學(xué)生無法根據(jù)自己個(gè)性情況選擇最佳學(xué)習(xí)路徑完成學(xué)習(xí)活動(dòng)”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.講練課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式

目前，大多數(shù)教師的課堂教學(xué)思路和方法，主體上還是采取講練方式的。這種類型的課堂教學(xué)，學(xué)生只能在課堂上才能夠聽教師講解，而且也只能按照教師的統(tǒng)一教學(xué)安排聽講。在課前或課后學(xué)生不可能聽到教師的講解，即便是在課堂上，也不可能隨時(shí)隨地按照自己的需要、適合的方式聽到教師的講解，更不可能聽到其他教師的講解。

因此，講練課堂教學(xué)的翻轉(zhuǎn)，應(yīng)著重從課前、課中和課后個(gè)性化聽講的角度展開。課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)的基礎(chǔ)保障是有能夠支撐翻轉(zhuǎn)的微課、云課或慕課，這些微課、云課或慕課，可以由主講教師自己完成，也可以匯聚更多的優(yōu)秀教師共同完成;可以按照單一教學(xué)路徑錄制，也可以按照多個(gè)教學(xué)路徑錄制。針對(duì)這一情況，我們將講練課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)模式分為基本型、完全型和人網(wǎng)融合型三種。

（1）基本型。教師按照自己課堂上的教學(xué)路徑，選擇有必要的環(huán)節(jié)分片段錄制成講解或指導(dǎo)微視頻，并提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)材料，制作成微課程。通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間將這些微課程提供給學(xué)生，使得學(xué)生有機(jī)會(huì)在課前聽到教師講解，課上和課后根據(jù)學(xué)習(xí)情況進(jìn)一步選擇性聽講。

（2）完全型。教師根據(jù)所教學(xué)生的實(shí)際情況，篩選符合所教班級(jí)學(xué)生共性學(xué)習(xí)情況的教學(xué)路徑集，并針對(duì)一節(jié)課中的關(guān)鍵教學(xué)片段，按照每一條路徑分別錄制講解和指導(dǎo)微視頻，并提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)材料，形成微課程。在此基礎(chǔ)上，建成學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，使得學(xué)生有機(jī)會(huì)能夠按照自己適合的方式聽到教師的講解或指導(dǎo)。

（3）人網(wǎng)融合型。不僅教師自己按照完整型做微課程，建成學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，還能夠?qū)⑵渌麅?yōu)秀教師的學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源匯聚到一起，形成優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，共同為學(xué)生提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源。所建設(shè)的學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，除了能夠用于支持學(xué)生個(gè)性化聽講以外，還可以支持教師實(shí)現(xiàn)人網(wǎng)融合的課堂教學(xué)。

通過學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，學(xué)生可以隨時(shí)隨地獲得優(yōu)秀教師的講解或指導(dǎo)。對(duì)于教師而言，一方面，自己可以借鑒優(yōu)秀教師的教學(xué)思路和方法，另一方面，當(dāng)自己某一環(huán)節(jié)講解或指導(dǎo)不到位的話，可以將最好教師的講解或指導(dǎo)視頻直接播放給學(xué)生，局部替代教師講解，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教師供給課堂。真正做到教師自己和學(xué)習(xí)路網(wǎng)有機(jī)融合，為學(xué)生供給最好的教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)人網(wǎng)融合的課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)。

從匯聚教師講解或指導(dǎo)的微課程方式上看，無論是由主講教師自己完成，還是同其他教師共同完成，微課或網(wǎng)絡(luò)課程（名師云課）又可有兩種做法：一是按照一種教學(xué)路徑制作云課或微課程;二是根據(jù)群體學(xué)生共性特征，優(yōu)化篩選出能夠基本上覆蓋群體學(xué)生總體情況的教學(xué)路徑集，再按照每條教學(xué)路徑分別制作云課或微課程，形成學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源。一般情況下，學(xué)校常態(tài)化同步課堂的翻轉(zhuǎn)教學(xué)，比較適合的支撐資源是微課程，而寒暑假、中高考或階段性復(fù)習(xí)等，比較適合的資源則是名師云課。

2.學(xué)導(dǎo)練課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式

在學(xué)導(dǎo)練課堂教學(xué)中，教師主要是通過問題/任務(wù)牽引學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，在學(xué)習(xí)活動(dòng)中起到組織、引導(dǎo)、指導(dǎo)、講解和幫助等作用，盡可能讓學(xué)生自主或合作學(xué)習(xí)。在這種類型的課堂教學(xué)中所存在的主要教學(xué)難點(diǎn)是，學(xué)生無法按照自己的實(shí)際需要和適合的學(xué)習(xí)路徑得到最好教師的個(gè)性化講解、指導(dǎo)和幫助，無法快速、準(zhǔn)確、系統(tǒng)獲得所需要的學(xué)習(xí)資料等。

基于微課/云課的學(xué)導(dǎo)練課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式，就是為解決學(xué)導(dǎo)練課堂教學(xué)所存在教學(xué)難點(diǎn)問題而提出的。該模式的構(gòu)建，需要重點(diǎn)解決如何讓學(xué)生獲得教師個(gè)性化幫助和便捷獲得所需學(xué)習(xí)資料等方面問題。應(yīng)盡可能實(shí)現(xiàn)學(xué)生只能在課堂得到任課教師統(tǒng)一的指導(dǎo)、講解和幫助，翻轉(zhuǎn)為基于學(xué)習(xí)系統(tǒng)、微課和云課的課前、課中和課后，可隨時(shí)隨地獲得教師個(gè)性化的指導(dǎo)、講解和幫助;學(xué)生可利用的信息資料由書本為主提供翻轉(zhuǎn)為由網(wǎng)絡(luò)體系化學(xué)習(xí)資料、虛擬仿真學(xué)習(xí)工具和智能交互學(xué)習(xí)環(huán)境，與書本和學(xué)具等聯(lián)合提供。

實(shí)現(xiàn)學(xué)導(dǎo)練課堂教學(xué)的翻轉(zhuǎn)，需要兩個(gè)層面的基礎(chǔ)保障：一個(gè)方面的基礎(chǔ)保障是能夠有效支持知識(shí)學(xué)習(xí)的資源與系統(tǒng)，具體包括學(xué)科工具、仿真實(shí)驗(yàn)室、專題學(xué)習(xí)網(wǎng)、學(xué)習(xí)資料集成引擎等;另一個(gè)的基礎(chǔ)保障是教師指導(dǎo)和講解微課程，以及學(xué)伴學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和思考結(jié)果微視頻等。其中，微課程和云課程是核心基礎(chǔ)保障，其建設(shè)類別與思路與講練課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)的類別和思路相同，也是分為基本型、完整型和人網(wǎng)融合型，具體制作的方法也是相同的，主要差異是教師的講解與指導(dǎo)內(nèi)容上有所不同。

3.探導(dǎo)拓課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式

要想大規(guī)模開展創(chuàng)新型人才培養(yǎng)活動(dòng)，僅靠專門的創(chuàng)客或科技創(chuàng)新活動(dòng)等來完成，是存在很大局限性的，應(yīng)盡可能通過專業(yè)或?qū)W科課程來完成。這就需要在各個(gè)專業(yè)或?qū)W科課程中，盡可能將創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)做系統(tǒng)的安排和部署。因此，開展探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，應(yīng)是各個(gè)專業(yè)或?qū)W科課程教學(xué)的一個(gè)重要任務(wù)。

探導(dǎo)拓課堂教學(xué)方式，其主要目的就是為了更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。而探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展，普遍遇到一些共性的難題，具體包括缺乏必要的探究支撐環(huán)境、探究過程中缺乏教師有針對(duì)性的及時(shí)指導(dǎo)、缺乏更加適合學(xué)伴的互助等，這些探究活動(dòng)所需要的支持，在常規(guī)條件下很難提供。

基于微課/云課的探導(dǎo)拓課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)新模式，就是為解決上述問題所提出的。通過該模式的構(gòu)建，讓學(xué)生由只能在課堂上獲得教師統(tǒng)一的探究活動(dòng)引導(dǎo)、指導(dǎo)和講解，翻轉(zhuǎn)為基于探究學(xué)習(xí)系統(tǒng)、微課和云課的課前、課中和課后可隨時(shí)隨地獲得教師個(gè)性化引導(dǎo)、指導(dǎo)和講解;由缺乏必要的探究環(huán)境或只能在課堂上獲得探究工具，翻轉(zhuǎn)為通過網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地獲得智能仿真探究環(huán)境。

在構(gòu)建該模式時(shí)，需要重點(diǎn)解決讓學(xué)生能夠在探究活動(dòng)過程中根據(jù)需要得到教師個(gè)性化指導(dǎo)和學(xué)伴互助、能夠得到切實(shí)可行的探究支撐環(huán)境等問題。所構(gòu)建的課堂教學(xué)新模式，應(yīng)能夠在探究活動(dòng)過程中，為學(xué)生個(gè)性化提供教師的引導(dǎo)、指導(dǎo)和講解微視頻，以及學(xué)伴的合作探究支持微視頻。在探究活動(dòng)支撐環(huán)境中，應(yīng)能夠呈現(xiàn)出所探究問題與現(xiàn)象的初始狀態(tài)，且能夠隨著探究活動(dòng)的開展而逐步遞進(jìn)展開;應(yīng)提供探究活動(dòng)過程所需要的遞進(jìn)變化場(chǎng)景，探究活動(dòng)智能計(jì)算仿真支撐工具，探究活動(dòng)過程和結(jié)果等的展現(xiàn)與比對(duì)工具;應(yīng)提供探究活動(dòng)中問題與現(xiàn)象等內(nèi)在機(jī)理的學(xué)習(xí)支撐工具，以及學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)工具等。

探導(dǎo)拓課堂翻轉(zhuǎn)教學(xué)所需要的核心支撐，除了各種探究工具和環(huán)境外，則是微課程和云課程。其建設(shè)的類別與思路，與學(xué)導(dǎo)練課堂教學(xué)翻轉(zhuǎn)的類別和思路相同。

（三）基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)新模式

我們所追求的課堂教學(xué)樣態(tài)，應(yīng)當(dāng)是教師能夠根據(jù)群體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，動(dòng)態(tài)調(diào)控教學(xué)安排;學(xué)生能夠根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況，及時(shí)開展有針對(duì)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。但這樣的課堂教學(xué)樣態(tài)，在常規(guī)條件下幾乎是不可能做到的。這種課堂教學(xué)樣態(tài)的實(shí)現(xiàn)，涉及到課前、課堂和課后等不同階段。要實(shí)現(xiàn)課堂、課前和課后精準(zhǔn)學(xué)習(xí)，首先要完成的任務(wù)是建立起知識(shí)學(xué)習(xí)與能力形成的量化評(píng)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，且能夠依據(jù)量化標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)采集每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和方式等學(xué)習(xí)情況大數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，基于所采集的學(xué)生學(xué)習(xí)情況大數(shù)據(jù)，教師才能夠真正做到動(dòng)態(tài)掌控課堂教學(xué)實(shí)時(shí)情況和精準(zhǔn)調(diào)控課堂教學(xué)活動(dòng)安排，學(xué)生根據(jù)所存在問題及時(shí)開展有針對(duì)陛的精準(zhǔn)學(xué)習(xí)活動(dòng)。

在常規(guī)教學(xué)條件下，教師只能通過個(gè)別提問來了解學(xué)生課堂學(xué)習(xí)情況，但通過這種方式，不可能及時(shí)采集到每個(gè)學(xué)生較為完整的學(xué)習(xí)結(jié)果和方式大數(shù)據(jù)，因此，無法實(shí)現(xiàn)課堂的精準(zhǔn)教學(xué)和學(xué)生的精準(zhǔn)學(xué)習(xí)。

隨著多媒體教室、PAD智慧教室、數(shù)字紙筆教室、學(xué)科智慧教室、創(chuàng)客教室等智能教室，以及云智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間的逐步普及和應(yīng)用，為及時(shí)采集到每個(gè)學(xué)生較為完整的學(xué)習(xí)結(jié)果和方式大數(shù)據(jù)提供了切實(shí)可行的環(huán)境和手段，使得課堂精準(zhǔn)教學(xué)有了可能。但是，僅僅有了環(huán)境和手段，沒有科學(xué)、系統(tǒng)、量化、可操作的評(píng)價(jià)體系，還是很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的精準(zhǔn)教學(xué)。

因此，基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)新模式的構(gòu)建，應(yīng)首先依據(jù)學(xué)科圖譜建立課堂教學(xué)評(píng)價(jià)的量化指標(biāo)體系;第二是按照量化標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)采集每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果和學(xué)習(xí)路徑大數(shù)據(jù);第三是能夠基于大數(shù)據(jù)分析每個(gè)學(xué)生所存在的學(xué)習(xí)問題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步的學(xué)習(xí)方向和路徑，有針對(duì)性推薦相應(yīng)的學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，并實(shí)時(shí)給出學(xué)習(xí)情況分析報(bào)告;第四是能夠基于群體學(xué)生學(xué)習(xí)情況大數(shù)據(jù)，分析出群體學(xué)生共性問題，引導(dǎo)教師進(jìn)一步調(diào)整教學(xué)方向和路徑，并為教師推薦相應(yīng)教學(xué)路徑的優(yōu)質(zhì)教學(xué)套件和學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，并為教師的教學(xué)活動(dòng)提供有效支撐。在此基礎(chǔ)上，以學(xué)習(xí)路徑為線索，持續(xù)迭代挖掘優(yōu)秀教師教學(xué)智慧，建設(shè)智慧學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，并基于課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)情況大數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化智慧學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，將優(yōu)秀教師教學(xué)智慧源源不斷地供給所有師生，真正實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育全覆蓋。通過基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)與精準(zhǔn)學(xué)習(xí)新模式的構(gòu)建，破解課堂教學(xué)第二層級(jí)問題“學(xué)生無法根據(jù)自己個(gè)性情況選擇最佳學(xué)習(xí)路徑完成學(xué)習(xí)活動(dòng)”。

四、課堂教學(xué)新模式構(gòu)建關(guān)鍵影響因素分析

影響課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的因素很多，相應(yīng)的影響程度也不盡相同。其中，對(duì)課堂教學(xué)新模式構(gòu)建影響程度比較大的關(guān)鍵因素主要有學(xué)科圖譜、教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑、技術(shù)賦能方式與程度等。下面，著重圍繞這些關(guān)鍵影響因素展開討論。

（一）學(xué)科圖譜

衡量課堂教學(xué)效果的好與壞，應(yīng)主要依據(jù)班級(jí)群體學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)水平。課堂教學(xué)的目的就是通過學(xué)科課程的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，即讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)科知識(shí)，并形成相應(yīng)的問題解決能力;同時(shí)，在學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)和能力形成的過程中，盡可能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，建立正確的情感態(tài)度和價(jià)值觀等。因此，影響課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的首要因素是學(xué)科素養(yǎng)。課堂教學(xué)新模式的構(gòu)建，應(yīng)必須明確通過課堂教學(xué)讓每一個(gè)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)提高到什么水平，且應(yīng)有明確的量化標(biāo)準(zhǔn)。

學(xué)科素養(yǎng)應(yīng)至少涵蓋學(xué)科知識(shí)與技能、學(xué)科思維能力、學(xué)科精神、共性思維能力及品德修養(yǎng)等方面。如果所建立的量化標(biāo)準(zhǔn)不能全面、準(zhǔn)確刻畫這些方面學(xué)科素養(yǎng)水平的話，那么，以此為基礎(chǔ)所構(gòu)建的課堂教學(xué)新模式就可能迷失了方向。因此，必須建立起能夠準(zhǔn)確衡量這些方面素養(yǎng)的量化指標(biāo)體系。

但是，建立衡量學(xué)科素養(yǎng)的量化指標(biāo)是一件非常困難的事情。諸如知識(shí)體系掌握到一個(gè)什么水平，提升了哪些方面的學(xué)科思維能力，以學(xué)科為載體在情感態(tài)度與價(jià)值觀方面得到了什么樣的提升等。

無論何種能力或素養(yǎng)是否真正形成了，以及形成到了什么樣的程度等，唯一能夠精準(zhǔn)評(píng)定的辦法，是給出能夠檢測(cè)出能力水平的問題或任務(wù)。通過問題或任務(wù)的完成情況，評(píng)定出學(xué)生的實(shí)際能力水平。

因此，評(píng)定學(xué)科知識(shí)及相應(yīng)技能的學(xué)習(xí)水平，應(yīng)通過學(xué)科問題求解和任務(wù)完成來衡量。顯而易見，一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段的相應(yīng)能力水平評(píng)定，不是一兩個(gè)題或任務(wù)就能實(shí)現(xiàn)的。這就需要建立完整的問題和任務(wù)體系，且數(shù)量恰到好處，多了重復(fù)了，少了不完整。這樣的問題和任務(wù)集，稱之為內(nèi)核問題和任務(wù)集。以內(nèi)核問題和任務(wù)為線索，將基本問題解決方法，復(fù)雜問題的解決策略和方法，以及基礎(chǔ)性知識(shí)串聯(lián)起來，形成完整的體系，稱之為知識(shí)與能力圖譜。

在知識(shí)與能力圖譜的建立過程中，非常關(guān)鍵的任務(wù)是如何給出內(nèi)核問題與任務(wù)集。內(nèi)核問題與任務(wù)集的確定思路是，應(yīng)針對(duì)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段，從記憶、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)、創(chuàng)造等層面，分別準(zhǔn)備相應(yīng)層次的內(nèi)核問題和任務(wù)。在確定內(nèi)核問題與任務(wù)集時(shí)，應(yīng)充分考慮到訓(xùn)練、測(cè)試等的實(shí)際需要，準(zhǔn)備出足夠數(shù)量的問題和任務(wù);還要充分考慮到內(nèi)容體系的重點(diǎn)程度，準(zhǔn)備出相應(yīng)層面的內(nèi)核問題和任務(wù)。

比如，以一元二次方程的解法知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)為例。第一層次，記憶層面的測(cè)試。檢測(cè)學(xué)生是否記住了一元二次方程的解法，可以通過簡(jiǎn)答、填空、糾錯(cuò)等不同類別的題來測(cè)試。第二層次，理解層面的測(cè)試。不僅需要記住知識(shí)，還要理解，知道一元二次方程什么情況下有解，什么情況下沒有。有解的時(shí)候，什么情況下是一個(gè)解，什么情況下有兩個(gè)。第三層次，應(yīng)用層面的測(cè)試。能夠求解已經(jīng)列出的一元二次方程。第四層次，分析層面的測(cè)試。當(dāng)遇到實(shí)際問題時(shí)，能夠?qū)?shí)際問題轉(zhuǎn)化為一元二次方程，再求解。第五層次，綜合層面的測(cè)試。當(dāng)遇到更復(fù)雜的問題時(shí)，能夠?qū)栴}轉(zhuǎn)化為一元二次方程和已有知識(shí)組合能夠解決的層面上，再綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題。等等。

而學(xué)科思維能力、學(xué)科精神、共性思維能力及品德修養(yǎng)等素養(yǎng)的評(píng)定，除了在學(xué)科知識(shí)與能力評(píng)定過程中完成以外，還應(yīng)有專門的探究性問題或任務(wù)集來評(píng)價(jià)。我們將能夠充分衡量出學(xué)科知識(shí)與技能、學(xué)科思維能力、學(xué)科精神、共性思維能力及品德修養(yǎng)等方面形成情況的量化標(biāo)準(zhǔn)，稱之為學(xué)科圖譜。學(xué)科圖譜是學(xué)科教學(xué)的基石，是學(xué)生通過學(xué)科應(yīng)學(xué)習(xí)的所有內(nèi)容，是學(xué)科教學(xué)優(yōu)劣評(píng)價(jià)的量化標(biāo)準(zhǔn)。知識(shí)圖譜和能力圖譜是學(xué)科圖譜的核心構(gòu)成內(nèi)容。

（二）教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑

課堂教學(xué)是讓學(xué)生按照知識(shí)圖譜學(xué)會(huì)學(xué)科知識(shí)體系，并能夠形成解決/完成學(xué)科能力圖譜中分類、分層問題/任務(wù)的能力。盡管同一班級(jí)的不同學(xué)生，在同一知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段上的學(xué)習(xí)目的一致，學(xué)習(xí)目標(biāo)相同，但是，由于不同學(xué)生之間的認(rèn)知能力、興趣愛好、已有知識(shí)水平、思維能力等存在一定的差異，因此，不同學(xué)生在同一知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段最適合的教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑就可能存在差別。顯而易見，這是影響課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的最關(guān)鍵因素。

教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑的選擇，應(yīng)在充分考慮學(xué)科圖譜的特點(diǎn)，群體學(xué)生的實(shí)際情況，可使用的教學(xué)條件和手段，可獲得教師的水平，以及立德樹人對(duì)學(xué)科教學(xué)的要求等基礎(chǔ)上完成。

課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)路徑選擇的邏輯起點(diǎn)是教學(xué)目標(biāo)，因此，一節(jié)課教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑的選擇，首先需要明確的是教學(xué)目標(biāo)，在教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上選擇適合的路徑。教學(xué)目標(biāo)分為多個(gè)方面，具體包括學(xué)科知識(shí)與問題解決能力、思維能力、情感態(tài)度與價(jià)值觀等內(nèi)容，這些內(nèi)容應(yīng)當(dāng)源自于學(xué)科圖譜。其中，最核心的是學(xué)科知識(shí)與能力圖譜，其完整度和精準(zhǔn)程度直接決定著教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑選擇的正確性。從知識(shí)與能力圖譜角度看，并不是講練、學(xué)導(dǎo)練、探導(dǎo)拓和混合式等教學(xué)思路都適用于每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段，即使適用，相應(yīng)的適用程度也不一定相同。因此，應(yīng)將可能的教學(xué)思路做合理篩選和排序，以便于為課堂教學(xué)新模式構(gòu)建提供必要的依據(jù)。

群體學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，是進(jìn)一步篩選和優(yōu)化教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑的依據(jù)。在教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑篩選過程中，應(yīng)充分考慮到群體學(xué)生共性學(xué)習(xí)特點(diǎn)，盡可能選擇數(shù)量少、覆蓋度高的路徑集，同時(shí)還要兼顧到立德樹人的需要，特別是要盡可能安排和部署創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)方面的活動(dòng)。

在依據(jù)知識(shí)與能力圖譜、群體學(xué)生學(xué)習(xí)情況的基礎(chǔ)上，所選擇的教學(xué)與學(xué)習(xí)路徑.并不等于任意一個(gè)教師都能夠采用，因?yàn)榻處煹鸟{馭能力各自不同。因此，教師對(duì)于一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或知識(shí)片段的駕馭能力也是課堂教學(xué)新模式構(gòu)建的重要決定性因素。

（三）技術(shù)賦能課堂教學(xué)可能的方式

如果課堂教學(xué)不存在任何問題和欠缺的話，那就沒有應(yīng)用技術(shù)的理由和依據(jù)了。顯而易見，這種情況下，再好的技術(shù)也沒有價(jià)值和作用了。因此，要想讓技術(shù)在課堂教學(xué)中發(fā)揮作用，真正賦能教學(xué)和學(xué)習(xí)的話，就必須根據(jù)課堂教學(xué)問題的實(shí)際需要，結(jié)合各類技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足，對(duì)技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用方式做系統(tǒng)分類，在此基礎(chǔ)上，梳理出技術(shù)賦能課堂教學(xué)有效方式。

從教育教學(xué)自身的實(shí)際需求角度看，常規(guī)教學(xué)條件下很難構(gòu)建出有利于知識(shí)理解、問題探究、教學(xué)評(píng)價(jià)與調(diào)控、個(gè)性化講解與指導(dǎo)等所需要的教學(xué)支撐環(huán)境，具體包括交互學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建，知識(shí)匯聚與便捷使用，知識(shí)可視化學(xué)習(xí)與問題探究支持，學(xué)習(xí)情況大數(shù)據(jù)采集與分析，教師教學(xué)智慧匯聚與供給，以及教學(xué)與學(xué)習(xí)精準(zhǔn)導(dǎo)引等方面的支撐系統(tǒng)與工具。這就需要將更多的新技術(shù)引入課堂教學(xué)中來，為解決這些問題提供有效的支持。

目前，對(duì)于課堂教學(xué)能夠發(fā)揮作用的技術(shù)非常多，有代表性的技術(shù)包括人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、AR/VR、 “互聯(lián)網(wǎng)+”、5G等。但是，任何一種新技術(shù)都不是萬能的，都有其各自的優(yōu)勢(shì)和不足，對(duì)于課堂教學(xué)中所存在問題的解決，有的可能一種技術(shù)就能夠很好地提供支持，有的可能需要兩種或更多的技術(shù)結(jié)合起來提供支持。

對(duì)于課堂教學(xué)所存在的問題，從技術(shù)賦能的作用上看，可以分為三大類別。一是以AR、VR和MR技術(shù)為主，結(jié)合人工智能和“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)，在智能建?；A(chǔ)上，建立智能仿真交互學(xué)習(xí)環(huán)境，將不論是肉眼看得見，還是看不見的世界及其運(yùn)行過程，按照內(nèi)在的規(guī)律智能仿真出來，并可以根據(jù)需要交互控制，為知識(shí)深度理解和問題深入探究提供有效支撐。AR、VR和MR等技術(shù)的這種優(yōu)勢(shì)，對(duì)于課堂教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的價(jià)值和作用是非常顯著的。這為將知識(shí)轉(zhuǎn)化為有趣的問題或任務(wù)，能夠讓學(xué)生在可參與、可控制、身臨其境的環(huán)境中，按照自己適合的學(xué)習(xí)路徑開展學(xué)習(xí)活動(dòng)。二是以大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)為主，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)、5G等技術(shù)，建立智能感知環(huán)境，以學(xué)科圖譜為依據(jù)，動(dòng)態(tài)采集課堂教學(xué)情況大數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析教學(xué)狀況，幫助教師調(diào)控教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生完成個(gè)性化學(xué)習(xí)活動(dòng)。三是以“互聯(lián)網(wǎng)+”和視頻技術(shù)為主，結(jié)合大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)，依據(jù)教學(xué)和學(xué)習(xí)路徑，在教學(xué)套件資源建設(shè)基礎(chǔ)上，錄制優(yōu)秀教師講解與指導(dǎo)微視頻，錄制有代表性學(xué)生學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，建立學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，并基于應(yīng)用效果大數(shù)據(jù)迭代優(yōu)化學(xué)習(xí)路網(wǎng)資源，為優(yōu)秀教師教學(xué)智慧供給提供有效支持。

總而言之，物聯(lián)網(wǎng)、5G和智能信息處理等智能感知技術(shù)，為學(xué)生學(xué)習(xí)、生活、社會(huì)活動(dòng)參與等行為信息的實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)采集提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。為基于大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)教學(xué)和精準(zhǔn)學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)教研、精準(zhǔn)管理等打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而人工智能、大數(shù)據(jù)則為精準(zhǔn)教學(xué)和精準(zhǔn)學(xué)習(xí)、精準(zhǔn)教研、精準(zhǔn)管理等提供了切實(shí)可行的技術(shù)支撐。針對(duì)優(yōu)質(zhì)教師無法覆蓋所有學(xué)生問題，學(xué)習(xí)路網(wǎng)則是將優(yōu)質(zhì)教師教學(xué)智慧供給所有需要學(xué)生和教師的切實(shí)可行、有效的途徑，而“互聯(lián)網(wǎng)+”和視頻處理技術(shù)是有效支撐這一目的達(dá)成的最適合技術(shù)。

五、結(jié)語

課堂教學(xué)新模式構(gòu)建，是在人工智能、大數(shù)據(jù)、“互聯(lián)網(wǎng)+”、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬仿真等技術(shù)支持下，解決教學(xué)和學(xué)習(xí)瓶頸性問題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。但是，課堂教學(xué)新模式的構(gòu)建，絕不是技術(shù)的簡(jiǎn)單應(yīng)用，而是課堂教學(xué)的變革與創(chuàng)新，是課堂教學(xué)的一場(chǎng)革命。因此，應(yīng)牢牢把握以課堂教學(xué)問題解決為目的，以創(chuàng)新教學(xué)思路和方法為根本，以提供有效便捷手段為保障，以全面育人為目標(biāo)的基本原則開展構(gòu)建工作，特別是應(yīng)著重關(guān)注培養(yǎng)高素質(zhì)和有創(chuàng)造力的人。應(yīng)以解決課堂教學(xué)問題為教育信息化的初心，以辦人民滿意的教育為教育信息化的使命。

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作者簡(jiǎn)介：

鐘紹春：教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹腔劢逃?、人工智能（sczhong@sina.c om）。

收稿日期：2020年1月10日

責(zé)任編輯：邢西深