王妍莉 毛曉龍 李茂蘭

摘 要 智慧教室是應(yīng)用智能技術(shù)優(yōu)化教學(xué)的環(huán)境，能夠更好地為師生之間的數(shù)據(jù)共享、信息管理和互動交流提供便利。結(jié)合科學(xué)知識圖譜和系統(tǒng)分析方法，基于CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫，運用可視化分析軟件CiteSpace呈現(xiàn)國內(nèi)外智慧教室的發(fā)展現(xiàn)狀。2000年以來，相關(guān)研究從無到有，呈迅速上升趨勢，說明智慧教室仍是目前的熱點問題。國內(nèi)外關(guān)于智慧教育的研究可分為基本理論、教學(xué)應(yīng)用和媒體技術(shù)三類。后續(xù)應(yīng)從學(xué)習(xí)空間的設(shè)計、評價體系的完善、個性化的教學(xué)研究、從智慧教室到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變等四方面逐步深入。

關(guān)鍵詞 智慧教室 智慧教育 個性化教學(xué) 學(xué)習(xí)空間

作者簡介：王妍莉，教育學(xué)博士，西北民族大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授;毛曉龍，西北民族大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生;李茂蘭，西北民族大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院碩士研究生。

基金項目：2020年甘肅省高等教育教學(xué)成果培育項目“基于SPOC的課堂教學(xué)改革研究”;2021年度甘肅省青年博士基金項目“‘三區(qū)三州學(xué)前教育數(shù)字化資源公共服務(wù)均等化機制研究”（2021QB-068）;2021年度西北民族大學(xué)中央高?；究蒲许椖俊岸嗑S學(xué)習(xí)空間下大學(xué)生學(xué)習(xí)投入分析評價與干預(yù)策略研究”（31920210093）

①陸根書、楊兆芳：《學(xué)習(xí)環(huán)境研究及其發(fā)展趨勢述評》，《高等工程教育研究》，2008年第2期，第55-61頁。

②黃榮懷：《教育信息化助力當(dāng)前教育變革：機遇與挑戰(zhàn)》，《中國電化教育》，2011年第1期，第36-40頁。

教室一直是教書育人的主要場所，也是學(xué)校教育的核心陣地。教室環(huán)境的建設(shè)長期受到研究者的廣泛關(guān)注。①隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷推進與發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”融入現(xiàn)代社會的各行各業(yè)，對傳統(tǒng)教室的建設(shè)和改革產(chǎn)生了巨大的影響。②2018年頒布的《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》提出，要積極推廣混合式教學(xué)，大力推進智慧教室建設(shè)，構(gòu)建線上線下相結(jié)合的教學(xué)模式?？梢钥闯觯瑢淌噎h(huán)境的建設(shè)、優(yōu)化得到了基本認(rèn)同，學(xué)界開始深入探索智能技術(shù)強化背景下教與學(xué)的行為變化。然而，智慧教室何以被稱為智慧教室？具有怎樣的特征與優(yōu)勢？對教育教學(xué)將產(chǎn)生怎樣的影響？基于這些問題，本研究利用CiteSpace軟件系統(tǒng)分析國內(nèi)外與智慧教室相關(guān)的學(xué)術(shù)論文，以期深度理解國內(nèi)外智慧教室的研究現(xiàn)狀、熱點話題和發(fā)展趨勢。

一、研究設(shè)計與方法

（一）研究方法與工具

本研究主要采用科學(xué)知識圖譜和系統(tǒng)分析方法，通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析、文獻的共被引分析、科學(xué)合作網(wǎng)絡(luò)分析等方法進行知識圖譜呈現(xiàn)，使用CiteSpace軟件對文本信息進行可視化分析，從而展現(xiàn)國內(nèi)外智慧教室研究發(fā)展的知識脈絡(luò)、現(xiàn)狀與動態(tài)。在此基礎(chǔ)上，深入分析核心文獻，系統(tǒng)梳理國內(nèi)外智慧教室的研究熱點與發(fā)展趨勢。

（二）樣本來源

本研究的樣本源于CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫，以2000年以來（2000年1月—2021年12月）刊發(fā)的論文為主要對象。在CNKI中使用高級檢索功能，以“智慧教室”“智能課堂”“未來教室”和“未來課堂”進行關(guān)鍵詞檢索，文獻來源選擇教育相關(guān)的CSSCI來源期刊，精確查找并刪除獲獎?wù)故?、廣告、會議通知等無效記錄，獲得267條樣本。在Web of Science數(shù)據(jù)庫核心數(shù)據(jù)合集中以“smart classroom”“intelligent classroom”“classroom of the future”“classroom of tomorrow”為主題，限定教育學(xué)、心理學(xué)、計算機科學(xué)等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域進行檢索，篩選得到385條樣本。

二、數(shù)據(jù)分析與討論

（一）智慧教室研究的發(fā)展階段

針對2000年以來刊發(fā)的文章進行年度量化統(tǒng)計，結(jié)果如圖1所示。整體而言，與智慧教室相關(guān)的研究從無到有，呈迅速上升趨勢，這表明智慧教室仍屬于目前關(guān)注的熱點問題，還需要進一步的深入研究。值得一提的是，2020年國內(nèi)外相關(guān)研究的數(shù)量呈斷崖式下降，推測可能與全球新冠肺炎疫情防控導(dǎo)致學(xué)校停課有關(guān)，也可能受數(shù)據(jù)庫同步更新速度的影響。

基于發(fā)文數(shù)量的統(tǒng)計結(jié)果，進行綜合分析，可以將智慧教室的研究大致分為三個階段：萌芽階段、興起階段和發(fā)展階段。

1.萌芽階段

依據(jù)發(fā)文數(shù)量，可以將2008年以前界定為智慧教室研究的萌芽階段。這一階段關(guān)于智慧教室的研究整體較少，發(fā)文量增長較為平緩，智慧教室相關(guān)概念比較模糊。尤其在國內(nèi)，智慧教室的文章數(shù)量趨近于零，相關(guān)研究主要是對智慧教室方案的構(gòu)想和對國外研究成果的介紹，例如趙勇等推介了“蘋果未來教室計劃”實驗，認(rèn)為教師使用技術(shù)有五個發(fā)展階段。趙勇、華偉：《教師應(yīng)當(dāng)掌握怎樣的技術(shù)》，《中國遠程教育》，2003年第5期，第33-35頁。國外對智慧教室的研究側(cè)重于闡述如何將設(shè)備設(shè)施、技術(shù)手段等融入多媒體教室。如Davar等提出智慧教室的靈感源自對智能空間的研究，智能空間是融合了嵌入式計算機、信息設(shè)備和多模態(tài)傳感器的工作環(huán)境。Davar P， Nishantha G G D，“Smart classrooms for distance education and their adoption to multiple classroom architecture”， Journal of Networks， vol.3， no.5（2008），pp.56-64.

2.興起階段

2009—2014年是智慧教室研究的興起階段。2008年11月，IBM公司提出“智慧地球”（Smarter Planet）的概念，界定了智慧教育的框架。這一典型事件引發(fā)了智慧教室的研究熱潮。陳琳、孫夢夢、劉雪飛：《智慧教育淵源論》，《電化教育研究》，2017年第2期，第13-18頁。2010年，我國頒布《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》，綱要明確了信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，提出要超前部署教育信息網(wǎng)絡(luò)，為智慧教室的探索注入了動力。隨著技術(shù)的日益成熟，技術(shù)與教育的結(jié)合越來越全面和深入，智慧教室的研究成果急劇增加。國外的研究開始關(guān)注智慧教室環(huán)境下的課堂教學(xué)活動，如教師行為、學(xué)生投入度、媒體技術(shù)對教育教學(xué)的影響等，例如，Jim Slotta 教授介紹了人與高科技互動的“智能課堂”的構(gòu)想;趙建華、朱廣艷：《技術(shù)支持的教與學(xué)——多倫多大學(xué)安大略教育研究所Jim Slotta教授訪談》，《中國電化教育》，2009年第6期，第7-12頁。Sevindik認(rèn)為使用傳感等技術(shù)對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動機和學(xué)業(yè)成績成效很大。Sevindik T，“Futures learning environments in health education： The effects of smart classrooms on the academic achievements of the students at health college”，Telematics & Informatics，vol.27，no.3（2010），pp.314-322.我國學(xué)者也開始探索符合國情的研究，如智慧教室的概念特征、理論與技術(shù)支持、環(huán)境建設(shè)等。祝智庭、賀斌：《智慧教育：教育信息化的新境界》，《電化教育研究》，2012年第12期，第5-13頁。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

3.發(fā)展階段

2015年至今，國內(nèi)與智慧教室有關(guān)的文章數(shù)量呈指數(shù)型增加趨勢，可以將這個時期界定為智慧教室研究的全面發(fā)展階段。2015年是一個關(guān)鍵性的時間節(jié)點，世界經(jīng)濟論壇創(chuàng)始人兼執(zhí)行主席克勞斯·施瓦布（Klaus Schwab）提出“第四次工業(yè)革命”的概念。物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬和增強現(xiàn)實等技術(shù)逐步廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域，智慧教室的推進步伐不斷加快。2015年，國務(wù)院發(fā)布了《“互聯(lián)網(wǎng)+”行動指導(dǎo)意見》，強調(diào)要逐步探索網(wǎng)絡(luò)化教育新模式。智慧教室在人才的規(guī)?；c個性化培養(yǎng)方面擁有巨大優(yōu)勢，各類學(xué)術(shù)研究全面展開，學(xué)者們從學(xué)習(xí)投入、教學(xué)效果、學(xué)習(xí)空間等各個方面展開深入探索。Mendini M，Peter P C，“Research note： The role of smart versus traditional classrooms on students engagement”， Marketing Education Review， vol.29， no.1（2019），pp.17-23.毛齊明、蔣立兵、侯敬奇：《高校教師應(yīng)用智慧教室的有效性調(diào)查研究——以h大學(xué)為例》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2018年第10期，第50-56頁。江豐光、孫銘澤：《國內(nèi)外學(xué)習(xí)空間的再設(shè)計與案例分析》，《中國電化教育》，2016年第2期，第33-40頁。

（二）智慧教室研究的關(guān)鍵主體

利用CiteSpace軟件，以年為基本單位進行時間切片選擇，分析2000—2021年的文獻，得出作者與發(fā)文機構(gòu)的共現(xiàn)圖譜。

1.主要研究機構(gòu)

發(fā)文量的高低可以體現(xiàn)出研究機構(gòu)對智慧教室的關(guān)注程度和相應(yīng)的科研實力。2000—2021年，排名榜首的是華東師范大學(xué)（文章首次出現(xiàn)年份是2009年），發(fā)文34篇。其次是華中師范大學(xué)，發(fā)文30篇。發(fā)文量在10篇以上的學(xué)校包括北京師范大學(xué)、安第斯大學(xué)（Universidad de los Andes）、清華大學(xué)等。從發(fā)文量還可以看出，國內(nèi)研究智慧教室的學(xué)者主要集中在師范類院校。

2.關(guān)鍵研究作者

普賴斯提出了核心作者的最低發(fā)文數(shù)量計算公式：m=0.749×nmax，nmax為統(tǒng)計時間范圍內(nèi)作者的發(fā)文數(shù)。2000—2021年，在智慧教室領(lǐng)域，發(fā)表文章最多的作者是張際平教授團隊，發(fā)表相關(guān)文獻20篇，通過核心作者的最低發(fā)文數(shù)量計算公式，計算得到國內(nèi)m=3.35，國外m=2.73，向上取整數(shù)值分別為4和3。根據(jù)這樣的方法，發(fā)現(xiàn)研究智慧教室的核心作者多是教育技術(shù)學(xué)方面的專家。張際平團隊發(fā)文20篇，陳衛(wèi)東、許亞鋒、Jose Aguilar、張屹、葉新東等的發(fā)文數(shù)量均在10篇以上。

（三）智慧教室研究的主題分析

1.關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析

運行CiteSpace軟件，選擇分析項目，選擇方法為“g-index，k=25”，無剪裁。其他設(shè)置為默認(rèn)選項，分別得到CNKI和Web of Science數(shù)據(jù)庫中相關(guān)論文的關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖譜，如圖2、3所示。

共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖譜中，節(jié)點代表關(guān)鍵詞，連線代表關(guān)鍵詞之間的聯(lián)系，節(jié)點的大小表示關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次。圖2中出現(xiàn)306個節(jié)點，548條連線;圖3中出現(xiàn)380個節(jié)點，729條連線。綜上可以看出，關(guān)鍵詞之間雖有聯(lián)系，整體密度卻不高（國內(nèi)文獻密度為0.0117，國外文獻密度為0.0101）。高頻次的關(guān)鍵詞常被用來確定一個研究領(lǐng)域的熱點問題。欒春娟、趙呈剛：《基于SCI的基因操作技術(shù)國際前沿分析》，《技術(shù)與創(chuàng)新管理》，2009年第1期，第11-13頁。本文基于CiteSpace軟件可視化分析結(jié)果，統(tǒng)計出國內(nèi)外智慧教室研究領(lǐng)域前10位的高頻關(guān)鍵詞，結(jié)果如表1所示。頻次和中心性較高的關(guān)鍵詞包括智慧教室（smart classroom）、未來課堂、智慧教育、學(xué)習(xí)空間、物聯(lián)網(wǎng)（internet of thing）、增強現(xiàn)實（augmented reality）、環(huán)境智能（ambient intelligence）、人工智能、云計算（cloud computing）、協(xié)作學(xué)習(xí)等，這些關(guān)鍵詞代表了智慧教室研究中，學(xué)者們聚焦領(lǐng)域和研究熱點的變化。

2.關(guān)鍵詞聚類分析

通過對數(shù)似然率算法（Log-Likelihood Rate）對相關(guān)文獻的關(guān)鍵詞進行聚類分析，以該類中取值最高的關(guān)鍵詞作為聚類名稱，如圖4、5所示。聚類模塊值（Modularity）即Q值，國內(nèi)文獻為0.755，國外文獻為0.745，一般認(rèn)為Q>0.3即意味著聚類結(jié)構(gòu)顯著。聚類平均輪廓值（Silhouette）即S值，國內(nèi)文獻為0.933，國外文獻為0.912，一般認(rèn)為S>0.7即表示聚類是令人信服的。因此，可以證明聚類圖譜分析具有合理性。陳悅、陳超美、劉則淵等：《CiteSpace知識圖譜的方法論功能》，《科學(xué)學(xué)研究》，2015年第2期，第242-253頁。

圖4顯示，國內(nèi)研究共分為11個聚類，分別為“智慧教室”“教育信息化”“教學(xué)變革”“教學(xué)設(shè)計”“教學(xué)結(jié)構(gòu)”“媒體技術(shù)”“互動”“教學(xué)行為”“PBL教學(xué)”“教學(xué)模式”和“教學(xué)應(yīng)答系統(tǒng)”。圖5顯示，國外研究共分為9個聚類，分別為“smart learning environment（智慧學(xué)習(xí)環(huán)境）”“machine learning （機器學(xué)習(xí)）”“enabling spaces（適應(yīng)性空間）”“mobile ad hoc networks（移動自組織網(wǎng)絡(luò)）”“digital competences（數(shù)字能力）”“software systems（軟件系統(tǒng)）”“l(fā)earning analytics（學(xué)習(xí)分析）”“intelligent classroom（智能教室）”和“distance education（遠程教育）”。

三、智慧教室研究進展述評F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

有學(xué)者認(rèn)為智慧教室的構(gòu)建需要三個維度的要素：技術(shù)、環(huán)境和執(zhí)行過程。Recalde J M，Palau R， Galés N L， Gallon R，“Developments for smart classrooms：School perspectives and needs”， International Journal of Mobile and Blended Learning， vol.12， no.4（2020）， pp.24-50.根據(jù)該理論框架，結(jié)合上述關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析圖譜、聚類圖譜，合并類似的主題內(nèi)容，對智慧教室的研究進展進行系統(tǒng)述評。

（一）智慧教室基本理論研究

1.智慧教室概念

關(guān)于智慧教室的概念，研究者從不同角度進行了界定?；谧髡吆献骶W(wǎng)絡(luò)分析圖譜獲得的核心作者，分析相關(guān)文獻，總結(jié)歸納智慧教室的概念。

有研究者從教與學(xué)交互的角度進行界定，認(rèn)為智慧教室是為整個教學(xué)過程（包括教學(xué)內(nèi)容、資源獲取、教學(xué)交互等）提供便捷、優(yōu)化、智能管理的新型教室。黃榮懷、胡永斌、楊俊鋒等：《智慧教室的概念及特征》，《開放教育研究》，2012年第2期，第22-27頁。聶風(fēng)華、鐘曉流、宋述強：《智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2013年第7期，第5-8頁。有研究者從技術(shù)的角度出發(fā)進行界定，認(rèn)為智慧教室是由普適計算技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、實時傳感和機器智能等技術(shù)構(gòu)建起來的，它能顯著增強學(xué)生和教師的學(xué)習(xí)體驗，創(chuàng)造無縫溝通的環(huán)境。張亞珍、張寶輝、韓云霞：《國內(nèi)外智慧教室研究評論及展望》，《開放教育研究》，2014年第1期，第81-91頁。Yelin K， Soyata T， Behnagh R F，“Towards emotionally aware AI smart classroom： Current issues and directions for engineering and education”， IEEE Access，vol.6（2018），pp.5308-5331.也有研究者用“未來課堂”指代智慧教室，“未來課堂”是一個新型教學(xué)活動場所，堅持人本主義、互動、環(huán)境心理學(xué)等理論，依靠信息、智能、人機交互等技術(shù)，從空間重構(gòu)與技術(shù)促進兩個方面充分發(fā)揮各種課堂組成要素的作用，旨在構(gòu)建可以充分發(fā)揮課堂主體主動性、能動性的環(huán)境，實現(xiàn)和諧、自由發(fā)展的教與學(xué)。張際平、陳衛(wèi)東：《教學(xué)之主陣地：未來課堂研究》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2010年第10期，第44-50頁。許亞鋒、葉新東、王麒：《未來課堂的設(shè)計框架研究》，《遠程教育雜志》，2013年第4期，第83-91頁。

2.智慧教室特征

雖然學(xué)界對智慧教室沒有形成統(tǒng)一的概念，但是現(xiàn)有概念都具備交互性、系統(tǒng)性、智能性等特征。

第一，交互性。智慧教室的交互性不僅強調(diào)在教室的物理空間中教學(xué)主體的交流互動，同時還注重教育的衍生空間，即學(xué)習(xí)者與外部環(huán)境的交互，教室不再是一個封閉的場所，而是一個有意義的學(xué)習(xí)環(huán)境。在技術(shù)的支持下，教學(xué)主體可以充分開展協(xié)作交流，因此在智慧教室中的學(xué)習(xí)是一種集體產(chǎn)品，而不是單一方向的思維輸出。Liu T C， Wang H Y，Liang J K， Chan T W， “Applying wireless technologies to build a highly interactive learning environment”， Wireless and Mobile Technologies in Education， Doi：10.1109/WMTE.2002.1039222. 教師和學(xué)生可以擺脫多媒體教室或者網(wǎng)絡(luò)教室中手離不開鍵盤的局限，利用自然化的手段和方法，就知識內(nèi)容進行實時交互，在同一時間實現(xiàn)多維化的交互。

第二，系統(tǒng)性。智慧教室的建設(shè)需要凸顯系統(tǒng)性，不是各種硬件技術(shù)的疊加，而是系統(tǒng)的設(shè)計，甚至包括考慮對學(xué)習(xí)者的心理影響。崔亞強、甘啟宏、王春艷：《高校智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)和運行機制思考——以四川大學(xué)為例》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2020年第3期，第95-100頁。賀占魁、黃濤：《高校智慧教室的建設(shè)理念、模式與應(yīng)用展望——以華中師范大學(xué)為例》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2018年第11期，第55-61頁。有研究表明，物理環(huán)境的建設(shè)直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗與效率，舒適感、安全感和愉悅感能激發(fā)學(xué)生積極的情感體驗，形成一種樂學(xué)的心理狀態(tài)。葉新東、陳衛(wèi)東、張際平：《未來課堂環(huán)境的設(shè)計與實現(xiàn)》，《中國電化教育》，2014年第1期，第82-87頁。郭成：《試論課堂教學(xué)環(huán)境及其設(shè)計的策略》，《西南師范大學(xué)學(xué)報（人文社會科學(xué)版）》，2001年第2期，第75-80頁。智慧教室的學(xué)習(xí)環(huán)境在一定程度上會對學(xué)生的學(xué)習(xí)行為產(chǎn)生積極的影響。Tibúrcio T， Finch E，“The impact of an intelligent classroom on pupils interactive behaviour”， Facilities， vol.23， no.5/6（2005），pp.262-278.因此，在設(shè)計智慧教室時要考慮硬件設(shè)備之間的系統(tǒng)關(guān)系，如自動調(diào)節(jié)溫度、光線、音效、桌椅位置等，提高學(xué)習(xí)者和教學(xué)者的操作便捷性，保證他們的交互處于有效狀態(tài)。陳衛(wèi)東、葉新東、秦嘉悅等：《未來課堂——高互動學(xué)習(xí)空間》，《中國電化教育》，2011年第8期，第6-13頁。戴曉娥：《智能反饋系統(tǒng)參與高互動課堂的形式和特點》，《中國電化教育》，2012年第5期，第109-112頁。李葆萍等認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)專注于學(xué)生獲得真實的學(xué)習(xí)體驗，以便分析大規(guī)模的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)。李葆萍、江紹祥、江豐光等：《智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的研究現(xiàn)狀和趨勢——近十年國際期刊論文的內(nèi)容分析》，《開放教育研究》，2014年第5期，第111-119頁。

第三，智能性。智慧教室的建設(shè)需要強調(diào)設(shè)備操作的集成處理和一鍵式控制，避免繁雜的操作步驟。智慧教室應(yīng)該幫助學(xué)生開展自主、泛在、多樣化的學(xué)習(xí)，幫助教師收集評測、觀察過程中的數(shù)據(jù)。在智慧教室環(huán)境下，學(xué)習(xí)者和教學(xué)者可以很容易地獲取信息而不受設(shè)備的限制，全身心投入學(xué)習(xí)和教學(xué)活動中。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

（二）智慧教室教學(xué)應(yīng)用研究

1.教育學(xué)理論基礎(chǔ)

作為新型學(xué)習(xí)空間的一種，智慧教室的目的是支持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)，提升學(xué)習(xí)者的績效。關(guān)于智慧教室如何支持學(xué)習(xí)和提升績效，目前主要有兩種看法：一種觀點認(rèn)為，智慧教室應(yīng)該盡可能地多樣化、靈活化，方便配置，支持不同的學(xué)習(xí)方式;高丹丹、陳向東、張際平：《未來課堂的設(shè)計》，《中國電化教育》，2009年第11期，第11-15頁。另一種觀點認(rèn)為，應(yīng)根據(jù)不同的學(xué)習(xí)方式開發(fā)對應(yīng)的智慧教室。Ramsden B，“Evaluating the impact of learning space”， Reference Services Review， vol.39， no.3（2011），pp. 451-464.兩種觀點都強調(diào)，不同的學(xué)習(xí)方式需要的環(huán)境是不同的。以往針對傳統(tǒng)教室的教育理論、學(xué)習(xí)理論和評價體系無法完全適配智慧教室。

與傳統(tǒng)教室相比，在智慧教室中，學(xué)生的角色、教師的角色、學(xué)習(xí)資源的呈現(xiàn)方式都有所轉(zhuǎn)變。劉海、陳瑩瑩、張昭理等：《多學(xué)科資源工具研制與教學(xué)實踐創(chuàng)新研究》，《電化教育研究》，2018年第4期，第46-51頁?；谶@些變化，筆者主要從學(xué)習(xí)理論和教學(xué)理論兩個方面對智慧教室的理論基礎(chǔ)進行探討。

第一，學(xué)習(xí)理論。智慧教室環(huán)境下，主流的學(xué)習(xí)活動包括發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)、探究性學(xué)習(xí)、體驗學(xué)習(xí)、基于問題的學(xué)習(xí)等，均受到建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)。van Joolingen W R， Jong T， Lazonder A W， Savelsbergh E R， Manlove S，“Co-Lab： Research and development of an online learning environment for collaborative scientific discovery learning”， Computers in Human Behavior， vol.21，no.4（2005），pp.671-688.建構(gòu)主義是一種在20世紀(jì)末迅速發(fā)展的學(xué)習(xí)理論，其核心要素——協(xié)作與真實的情境被視為促使學(xué)習(xí)發(fā)生的重要因素。何克抗：《建構(gòu)主義的教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計》，《北京師范大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）》，1997年第5期，第74-81頁。許亞鋒、趙博、張際平：《論技術(shù)支持的學(xué)習(xí)空間的領(lǐng)域基礎(chǔ)》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2015年第8期，第33-39頁。智慧教室不僅幫助學(xué)生擺脫了傳統(tǒng)教室中桌椅板凳等物質(zhì)的束縛，開辟了更多的學(xué)習(xí)資源獲取方式，而且還可以為學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的學(xué)習(xí)情景與環(huán)境。余鵬、李艷、沈振興等：《高校四元智慧應(yīng)用模型的設(shè)計與有效性驗證》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2020年第11期，第84-90頁。在智慧教室中，學(xué)生的角色從傳統(tǒng)教室中的“被動參與者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)主導(dǎo)者”。

第二，教學(xué)理論。教授主義作為傳統(tǒng)教室環(huán)境中的支撐理論，一直推崇學(xué)校教育的目的是將陳述性知識和程序性知識傳授給學(xué)生。[美]基思·索耶：《學(xué)習(xí)科學(xué)及其跨學(xué)科基礎(chǔ)》，《世界教育信息》，2011年第7期，第26-29頁。隨著研究的深入，新觀點不斷出現(xiàn)，例如認(rèn)為知識的理解與運用遠比記憶更重要;不僅要注重教的重要性，更要注重學(xué)的重要性;教師不能僅僅作為知識的傳輸者，更要在“傳道授業(yè)解惑”中“授之以漁”，教會學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。學(xué)界對這些新觀點逐步達成了廣泛共識。然而，理論落地需要教學(xué)環(huán)境的支持，智慧教室在技術(shù)的有效支持下，可以創(chuàng)設(shè)不同的學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生和教師之間進行合作、開發(fā)存儲知識資源并確定學(xué)習(xí)目標(biāo)。Brown A L， Campione J C，“Guided discovery in a community of learners”， Classroom Lessons Integrating Cognitive Theory & Classroom Practice，Doi：10.1111/j.1600-0579.2011.00693.x.不同于傳統(tǒng)教室中“人灌”的教學(xué)方式和多媒體教室中“機灌或人機混合灌”的教學(xué)方式，在智慧教室中，教師的角色由“課堂講授者”向“學(xué)習(xí)引導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變，有效支持了教學(xué)理念的改革實踐。

2.教學(xué)應(yīng)用模式

關(guān)于智慧教室，目前有兩種較為廣泛的模型，即SMART模型和iSMART模型。

較之傳統(tǒng)教室和多媒體教室，智慧教室的區(qū)別體現(xiàn)為“智慧性”，由“黑板+粉筆”模式或“計算機+投影”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸腔坌汀苯淌摇｜S榮懷等提出了智慧教室的SMART模型，包括內(nèi)容呈現(xiàn)（Showing），強調(diào)教學(xué)信息的呈現(xiàn)要清晰、合理、優(yōu)化;環(huán)境管理（Manageable），強調(diào)智慧教室要布局多樣、管理有效;資源獲?。ˋccessible），強調(diào)教學(xué)資源豐富，設(shè)備接入便捷;及時互動（Real-time Interactive），強調(diào)智慧教室應(yīng)該實現(xiàn)良好的人機互動、深度互動和互動跟蹤;情境感知（Testing），強調(diào)多元的物理環(huán)境和對良好學(xué)習(xí)行為的感知能力。這五個維度正好體現(xiàn)了智慧教室的特征， 故稱為SMART模型。黃榮懷、胡永斌、楊俊鋒等：《智慧教室的概念及特征》，《開放教育研究》，2012年第2期，第22-27頁。

在SMART模型的基礎(chǔ)上，聶風(fēng)華等進一步從系統(tǒng)組成的角度構(gòu)建了智慧教室的iSMART模型。在該模型中，智慧教室由基礎(chǔ)設(shè)施（Infrastructure）、網(wǎng)絡(luò)感知（Network Sensor）、可視管理（Visual Management）、增強現(xiàn)實（Augmented Reality）、實時記錄（Real-time Recording）、泛在技術(shù) （Ubiquitous Technology）等六大系統(tǒng)組成，將六個關(guān)鍵詞的首字母提取出來， 可以縮寫為“iSMART”，聶風(fēng)華、鐘曉流、宋述強：《智慧教室：概念特征、系統(tǒng)模型與建設(shè)案例》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2013年第7期，第5-8頁。由此為智慧教室的建設(shè)提供了新的參考模型。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

（三）智慧教室媒體技術(shù)研究

技術(shù)是智慧教室區(qū)別于傳統(tǒng)教室的重要體現(xiàn)，技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展成為影響學(xué)習(xí)和教學(xué)活動有效性的關(guān)鍵。許亞鋒、張際平、高丹丹：《技術(shù)支持的體驗學(xué)習(xí)研究述評》，《遠程教育雜志》，2012年第4期，第20-29頁。技術(shù)支持不僅實現(xiàn)了教學(xué)中心的轉(zhuǎn)變，余鵬、李艷、沈振興等：《高校四元智慧應(yīng)用模型的設(shè)計與有效性驗證》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2020年第11期，第84-90頁。還有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和社交能力。分析有關(guān)智慧教室的文章，智慧教室的技術(shù)支持可以分為技術(shù)支持教育環(huán)境、技術(shù)支持教育教學(xué)、技術(shù)支持教育管理等三個方面。

1.技術(shù)支持教育環(huán)境

技術(shù)支持下的智慧教室環(huán)境包括真實的物理環(huán)境和虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境兩種。教室環(huán)境會影響學(xué)習(xí)者的進度、情緒、專注力等。傳統(tǒng)教室的物理環(huán)境模式單一，例如：固定位置的桌椅、恒定的溫度與光亮、單一的視覺和聽覺效果等。但是在智慧教室中，利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)可以對物理環(huán)境進行實時管理，使得人與環(huán)境的關(guān)系更加和諧。智慧教室中的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不僅包括更多元的教學(xué)資源，也包括技術(shù)支持下的體驗性學(xué)習(xí)。例如應(yīng)用虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)可以更好地開展教學(xué)活動;Dong P J， Ma B， Wang F C，“Development and evaluation of an experiential learning service in 3D virtual world”， 2010 International Conference on Service Sciences， Doi： 10.1109/ICSS.2010.37.虛擬現(xiàn)實技術(shù)使學(xué)習(xí)活動的交互性更為突出，更適合體驗學(xué)習(xí)。Kalyuga S，“Enhancing instructional efficiency of interactive E-learning environments： A cognitive load perspective”， Educational Psychology Review， vol.19， no.3（2007），pp.387-399.

2.技術(shù)支持教育教學(xué)

智慧教室環(huán)境中的教育教學(xué)可以為學(xué)生和教師提供相應(yīng)的技術(shù)支持。在以往的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)習(xí)交互多在師生之間或者生生之間開展，因此，教育教學(xué)方法多圍繞這兩方面展開。但在智慧教室環(huán)境中，學(xué)習(xí)交互還包括人機交互和人與環(huán)境的交互。隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，云計算、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等設(shè)備和技術(shù)被引入智慧教室，教師可以使學(xué)生獲得身臨其境的感受，教學(xué)過程中可以對知識內(nèi)容進行實時的共享、訪問和交流，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的交互變得更加容易。此外，智慧教室的基本功能之一便是根據(jù)課程內(nèi)容，提供合適的策略和支持方案，滿足學(xué)生的需求。Aguilar J， Sánchez M， Cordero J，“Learning analytics tasks as services in smart classrooms”， Universal Access in the Information Society， vol.17， no.4（2018），p.693.因此，智慧教室應(yīng)該根據(jù)每個人的發(fā)展情況提供有針對性的技術(shù)支持，或者幫助學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習(xí)概況定制自己的道路。Shimaa O， Mahmoud A E， Salama S E， Yehia H，“A proposed paradigm for smart learning environment based on semantic web”，Computers in Human Behavior，vol.72（2017），pp.796-818.

3.技術(shù)支持教育管理

在信息數(shù)字化時代，移動設(shè)備如手機、平板電腦等在日常生活中不可或缺。在教育教學(xué)中忽略這些設(shè)備，顯然是不現(xiàn)實的。因此，必須將移動設(shè)備完全集成到智慧教室中，使其成為教育教學(xué)的一部分。例如通過手機、智能手表等設(shè)備檢測學(xué)生的出勤情況。此外，智慧教室配備的傳感器和識別系統(tǒng)可以幫助教育者監(jiān)控室內(nèi)環(huán)境，調(diào)節(jié)空氣質(zhì)量等因素。例如及時通風(fēng)、保持舒適的溫度、保證合適的光線等。傳感器還可以用于語音檢測和識別、面部識別、運動跟蹤等，以判斷學(xué)生是否掌握了所學(xué)知識，檢測學(xué)生的動作、情感狀態(tài)和健康狀況等。Uskov V L， Bakken J， Pandey A，“The ontology of next generation smart classrooms”， Smart Education and Smart e-Learning，Doi：10.1007/978-3-319-19875-0_1.部分研究者正在嘗試將傳感器放置在手機、智能相機之類的設(shè)備中。

（四）智慧教室研究發(fā)展趨勢

1.智慧教室學(xué)習(xí)空間的設(shè)計

傳統(tǒng)教室往往被認(rèn)為是開展教學(xué)活動的空間，主要強調(diào)實體性的物理空間，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，尤其是計算機通信技術(shù)在教育中被廣泛運用之后，更多研究者開始用“學(xué)習(xí)空間”的概念來界定“包含了物理空間和虛擬網(wǎng)絡(luò)空間的用于學(xué)習(xí)的場所”許亞鋒、尹晗、張際平：《學(xué)習(xí)空間：概念內(nèi)涵、研究現(xiàn)狀與實踐進展》，《現(xiàn)代遠程教育研究》，2015年第3期，第82-94頁。。智慧教室被認(rèn)為是學(xué)習(xí)空間的典型代表，張際平、陳衛(wèi)東：《教學(xué)之主陣地：未來課堂研究》，《現(xiàn)代教育技術(shù)》，2010年第10期，第44-50頁。Wilson G， Randall M，“The implementation and evaluation of a new learning space： A pilot study”， Research in Learning Technology， vol.20， no.2（2012），p.17.以人工智能、學(xué)習(xí)分析、虛擬助理等為代表的信息技術(shù)構(gòu)成了智慧教室的核心技術(shù)支持，但研究者們也達成基本共識，即技術(shù)本身不會促進學(xué)習(xí)，只有對技術(shù)進行有效的運用才能夠促進學(xué)習(xí)。從2019年的《地平線報告》開始，學(xué)界多次提出，重新設(shè)計學(xué)習(xí)空間將是未來發(fā)展的趨勢，重點是擴展現(xiàn)實學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計。蘭國帥、郭倩、呂彩杰等：《“智能+”時代智能技術(shù)構(gòu)筑智能教育——〈地平線報告（2019高等教育版）〉要點與思考》，《開放教育研究》，2019年第3期，第22-35頁。關(guān)于智慧教室的建設(shè)，需要關(guān)注基于學(xué)習(xí)者體驗的空間設(shè)計，具體地考慮桌椅位置、溫度、光線、操作設(shè)備等物理環(huán)境，也包括研究開放資源、網(wǎng)絡(luò)連接、智能體驗等虛擬空間。這些實踐需求會催生新的跨學(xué)科研究，如學(xué)習(xí)體驗設(shè)計、學(xué)習(xí)工程等。將實踐與理論結(jié)合起來，有助于逐步優(yōu)化智慧教室學(xué)習(xí)空間的設(shè)計。陳新亞、李艷：《〈2020地平線報告：教與學(xué)版〉的解讀及思考——疫情之下高等教育面臨的挑戰(zhàn)與變革》，《遠程教育雜志》，2020年第2期，第3-16頁。F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84

2.智慧教室評價體系的研究

2020年頒布的《深化新時代教育評價改革總體方案》對新時代的教育評價改革進行了全面部署。在智慧教室環(huán)境中，如何有效評價教學(xué)效果？如何對學(xué)習(xí)進行過程性評價？如何確定技術(shù)的有效作用？這些都是需要進一步關(guān)注和細(xì)化的問題。應(yīng)當(dāng)在遵循教學(xué)目標(biāo)的基本原則下，對技術(shù)支持的教學(xué)開展評價。例如，精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)分析技術(shù)可以詳細(xì)記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)行為、生理反應(yīng)等，從而為教師提供即時的反饋，作為評價的參考依據(jù)。動態(tài)積累的學(xué)情信息形成一定規(guī)模后，可以開展大數(shù)據(jù)的科學(xué)統(tǒng)計，為一線教師、教育管理部門和教育決策者提供量化的分析結(jié)果。然而，分析過程中要特別注重道德倫理，慎重對待數(shù)據(jù)的透明度、所有權(quán)和控制權(quán)、可訪問性、有效性和可靠性、機構(gòu)責(zé)任、授權(quán)許可、學(xué)生參與和責(zé)任等問題。

3.智慧教室環(huán)境下個性化教學(xué)研究

教室是學(xué)生學(xué)習(xí)的主要場所之一，教室的建設(shè)質(zhì)量直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、身心健康。王曉晨、江紹祥、黃榮懷：《面向智慧教室的中小學(xué)課堂互動觀察工具研究》，《電化教育研究》，2015年第9期，第51-55頁。智慧教室是信息時代的產(chǎn)物，應(yīng)當(dāng)滿足目前學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，在促進學(xué)生的個性化發(fā)展方面起到一定的積極作用，為“培養(yǎng)全面發(fā)展的人”提供物質(zhì)基礎(chǔ)。未來，智慧教室在人才培養(yǎng)方面將提供強大的助力。隨著技術(shù)的不斷進步與發(fā)展，學(xué)習(xí)資源的獲取將會越來越便捷，人們可以隨時隨地進行學(xué)習(xí)，智慧教室正是為應(yīng)對這種新的學(xué)習(xí)范式而創(chuàng)建的物理空間。因此，在智慧教室的建設(shè)與發(fā)展過程中，還必須考慮所有流程的個性化設(shè)計，以便為小組的學(xué)習(xí)活動和個人的任務(wù)完成提供更有效的方案。Shimaa O， Mahmoud A E， Salama S E， Yehia H，“A proposed paradigm for smart learning environment based on semantic web”，Computers in Human Behavior，vol.72（2017），pp.796-818.此外，構(gòu)建智慧教室還要考慮包容性，無論學(xué)生擁有怎樣的基礎(chǔ)知識和能力，都有相同的機會參與教學(xué)活動。Webster C B，Dunn B C，“Creating a model of sustainability through the design， construction， and operations of a new high school”， Journal of Green Building， vol.6， no.3（2011），pp.1-20. Angelis E D，Ciribini A L C，Tagliabue L C，Paneroni M，“The brescia smart campus demonstrator. Renovation toward a zero energy classroom building”， Procedia Engineering， vol.118（2015），pp.735-743.

4.從智慧教室向智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的轉(zhuǎn)變

2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境。在全球新冠肺炎疫情防控的背景下，在線教學(xué)和技術(shù)應(yīng)用普遍被人們接受。后疫情時代，高校加快了混合式教學(xué)改革的步伐，這意味著高校教育逐步向以學(xué)習(xí)者為中心轉(zhuǎn)變。高巍、周嘉騰、經(jīng)湛等：《后疫情時代的高等教育技術(shù)轉(zhuǎn)向：實踐反思與未來圖景——〈2021地平線報告（教與學(xué)版）〉要點分析》，《現(xiàn)代遠程教育》，2021年第3期，第63-72頁。教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變會產(chǎn)生更加多元化的教學(xué)方式，例如正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)、在線教學(xué)和課堂教學(xué)、講授教學(xué)和協(xié)作教學(xué)等。這些教學(xué)方式的有效實施將對教學(xué)環(huán)境不斷提出新的需求，例如從智慧教室的優(yōu)化，到智能化校園的建設(shè)與發(fā)展等。適合終身學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境將成為今后發(fā)展的主要趨勢。

〔責(zé)任編輯：沈 丹〕F576F4FA-76D1-4E4D-852A-D3F352E2AF84