国内外智慧教室研究评论及展望_张亚珍

国内外智慧教室研究评论及展望张亚珍1张宝辉1，2韩云霞3(1．江西九江学院信息科学与技术学院，九江332005;2．陕西师范大学教育学院，西安710062;3．南京师范大学教育科学学院，南京210024)［摘要］智慧教室的设计与应用已成为教育技术学领域的热点研究主题之一，也是目前许多国家的政府、企业、科研院所以及教育研究人员关注的热点。在智慧教室的设计中，如何将技术有效地整合于教学环境和活动中，促进和支持学习者的学习和发展，一直是研究者重点关注的问题。本研究运用文献分析方法，结合美国电气和电子工程师协会(IEEE)和中国知网(CNKI)数据库，对国内外与“智慧教室”有关的文章发文时间、载文量、研究主题及其下位变量等进行分析，得出国内外智慧教室在理论、设计、应用和评价四个方面存在的异同。笔者从利用脑科学和学习科学研究结果、学习分析、与学科整合等方面提出了智慧教室研究的建议，为我国智慧教室研究和发展提供参考。［关键词］智慧教室;内容分析［中图分类号］G481［文献标识码］A［文章编号］1007－2179(2014)01－0081－11［收稿日期］2013－12－24［修回日期］2014－01－02［基金项目］2011年江西省“十二五”教育科学规划课题“社会计算环境下电子书包教育应用创新研究”。［作者简介］张亚珍，讲师，江西九江学院信息科学与技术学院，研究方向为教育资源设计、教学设计;张宝辉，博士，教授，博士生导师，陕西师范大学教育学院，研究方向为教育技术、科学教育、学习科学(baohui．zhang@gmail．com);韩云霞，南京师范大学在读研究生，研究方向为教育游戏研发及应用。随着信息产业的发展，硬件设备和无线宽带通信成本愈加低廉，技术已经步入便携式个人终端时代，信息的产生、传输、处理、复制和储存等成本也愈加低廉。随着“智慧地球”(SmartPlanet)概念的提出，智能技术的应用，智慧的医疗、智慧的交通、智慧的电力、智慧的基础设施甚至智慧城市、智慧校园、智慧教育、智慧教室应运而生(彭明盛，2012)。目前对智慧教室的研究，因各国技术发展情况不一研究内容也有所不同。英国雷丁大学关注互动技术，研究了智慧教室的学生交互行为(Tu’lioTi-bu’rcioetal．，2005);德堡大学的DEBBIE项目研发了课堂笔记的自动化系统;美国亚利桑那州立大学的智能教室利用PDA、情境感知中间件(Context－SensitiveMiddleware)基于泛在计算和网络技术，实现小组之间的交流和合作学习。国内智慧教室研究的成果有智慧教室设计理念和教学模式的构建等，对智慧教室的应用还只是从理论上构建，缺乏全面实验。为更好地促进我国智慧教室的建设，本研究对CNKI和IEEE数据库中有关智慧教室的文献进行分析，透视智慧教室研究的主题和发展趋势，从设计、应用、评价等维度进行分析，提出智慧教室设计与应用的建议，为我国智慧教室的建设与发展提供启迪。一、研究设计(一)研究资料来源与样本本研究资料源于CNKI和IEEE数据库。本文以近10年(2003．1．1———2013．8．31)刊发的论文为对象，在CNKI以“智慧教室”、“智能教室”、“未来教室”、“未来课堂”为关键词进行检索，删除一些公告、 通知 关于发布提成方案的通知关于xx通知关于成立公司筹建组的通知关于红头文件的使用公开通知关于计发全勤奖的通知 等文章，最后得到中文学术文献181篇;在IEEE数据库中以“SmartClassroom”、“IntelligentClassroom”，“ClassroomoftheFuture”，“ClassroomofTomorrow”关键词进行检索，筛选得到文献382篇。(二)研究方法本研究采用内容分析法，以系统、客观和量化的方式对信息内容进行归类统计，然后进行质的描述，阐释研究结果(李克东，2003)。本研究统计分析主要采用图表结合的方法。在研究过程中，我们严格遵循内容分析法的基本过程·18·第20卷第1期2014年2月开放教育研究OpenEducationＲesearchVol．20，No．1Feb．2014DOI:10.13966/j.cnki.kfjyyj.2014.01.005和步骤，在通读563篇中英文文献摘要和浏览全文的基础上，先进行主题分类，然后按文章发表日期、载文量和主题建立数据库，最后用图表展示数据。文章研究主题(一级主题、二级主题)、研究方法的确定与归类，都通过研究者多次集体交流、修改和编码，直到意见达成一致。本文数据的获取、分析由第一作者完成，第三作者检验并确认。(三)内容分析变量本研究在内容分析中设立发文时间、载文量、研究主题三个研究变量。1．发文时间与载文量本研究主要通过分析发文时间，了解智慧教室研究的起源及现状;分析智慧教室的载文量，了解教育信息化大环境下智慧教室的发展情况及受重视程度。2．研究主题本文把许亚锋等(2013)提出的智慧教室研究的四个方面:基本理论研究、设计研究、应用研究和评价研究，作为一级主题(见表一)。根据一级主题变量，同时结合每篇文章的研究主旨、文章标题、摘要及全文，我们抽取每篇文章的关键主题，放在一级主题下，形成若干二级主题。表一智慧教室研究主题分类变量一级主题说明理论研究为智慧教室建立理论框架，指导智慧教室的设计与应用，研究如何界定智慧教室的概念、设计理念，分析智慧教室功能与教学关系。主要涉及智慧教室概念、功能、教学特性和智慧教室应用的关键技术等。设计研究研究智慧教室的设计原则、方法和理念，主要涉及内容有智慧教室的框架(物理空间架构)、空间布局、多屏显示空间空间、技术系统 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。应用研究对智慧教室的教学模式进行构建，研究如何通过这些教学模式获得有组织的知识、理解和技能。主要内容有智慧教室的教学方法、互动模式、教学模式、实践案例。评价研究构建智慧教室的建设 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 、教学考核方案和标准，研究如何通过智慧教室，提高学生的学习效果，主要内容有使用者对智慧教室的满意度、师生的经验反馈、互动效果对比、学生的技能、智慧教室的成本效益等方面。3．统计工具本研究定量数据的统计、分析和图表生成均采用Excel2010软件进行处理。二、研究结果与分析(一)载文时间和载文量1．论文数分布。通过图1可知，国内关于智慧教室的研究在2008年前年发文量较少，平均不超过5篇，2008年后，文章数迅速上升，特别是近几年来，年平均超过30篇。原因可能是近年国内信息产业发展迅速，特别是信息化产品愈加便宜，个人终端更加便携，使信息的产生、传输、处理、复制和储存等成本愈加低廉，使如何运用信息技术改善学习环境成为了研究热点。此外，继2008年“智慧地球”概念提出后，传感技术、网络技术、物联网技术、富媒体技术及人工智能技术与社会进步紧密结合，进一步促进了物联网、智能技术与教育相结合，如何建设智慧教育、智慧教室也成为了研究焦点。国外智慧教室研究开始较早。最早可以追溯到1988由罗纳德·雷西尼奥提出的“Smart－Class-room”(Ｒescigno，Ｒ．C，1988)。图1显示，国外智慧教室的文献量逐年递增。随着2008年IBM“智慧地球”的三大要素:物联化(Instrumented)、互联化(Interconnected)、智能化(Intelligent)提出，物联网与互联网开始全面整合，实现协同发展。在智慧地球大背景下，关于智慧教育的核心阵地———智慧教室的研究引起广泛关注，如何建立开放式学习环境和智慧学习环境广受关注。2008年后，有关智慧教室的文献数量急剧上升，2009年后年平均载文量在40篇以上，2012年最高达到55篇。虽然国外研究智慧教室较早，但是在智慧地球大背景下，在智能技术、云计算技术和物联网技术发展下，智慧教室的研究才开始全面铺开。图1载文总量统计2．样本来源期刊载文数。为了进一步了解近10年国内外智慧教室的研究现状，本文选择国内在教育技术领域较有影响力的核心类学术期刊，如《中国电化教育》、《中小学信息技术》、《远程教育杂志》、《现代教育技术》、《中国信息技术教育》等一些编排 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 、质量上乘、信誉度高的期刊载文量进行分析。统计数据见图2。·28·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)图2学术期刊论文刊载量统计结果表明，2007年前，这些刊物没有刊载这方面的研究论文。2008年后，我国各类学术期刊逐步开始刊发有关智慧教室的论文，说明我国对智慧教室的关注滞后。自智慧地球概念提出后，国内重视智慧教室的设计与发展，并取得了一定的理论成果。如《中国信息技术教育》杂志设置专栏，定期报道未来课堂研究现状及取得成果，为我国智慧教室的研究人员提供了交流平台，促进了智慧教室的发展。另外，其它期刊也开始跟踪智慧教室的研究现状和发展，且关注程度持续增加。(二)研究主题根据一级研究主题，及每篇文献的研究主旨，抽取其关键主题归入相应的类框架中，得出研究主题的整体数量分布(见表二)。表二中外期刊论文研究主题分布一级主题篇数及百分比国内国外二级主题篇数国内国外理论研究25(13．8%)51(13．4%)智慧教室的概念1635智慧教室功能分析916设计研究96(53%)178(46．6%)智慧教室的空间设计1314智慧教室的技术设计3893系统设计4571应用研究58(32%)115(30．1%)智慧教室的教学模式3151互动研究1833实践案例931评价研究2(1．2%)38(9．9%)智慧教室标准12智慧教室的教学效果评价标准130经济成本效益06从表二可得，国内外的研究主要分布在设计和应用方面，尤其是技术设计方面的研究，国内占53%，国外占46．6%，原因是技术设计受到了计算机和教育技术学领域研究者的重点关注。本文主要从教育技术学角度警醒探讨，不对系统设计进行分析。评价研究国内外相对来说比较少，这表明智慧教室研究还不太成熟，需要国家、政府、院校、企业更多加以关注。1．理论研究主题1)智慧教室的概念图3国内外智慧教室概念分布趋势由图3可以看出，智慧教室概念的提出我国集中在2008年后，因为智慧教室的建设与发展与信息技术发展息息相关。文献分析发现，智慧教室概念在国内有多种观点，它们从不同角度阐述智慧教室。其共同的趋势是关注利用新兴技术创建教与学的环境，促进资源个性化呈现、教学交互多元化，实现学习者的学习和相关技能的提高。国外学者罗纳德·雷西尼奥在《教育技术的实际执行》一文中提出了“Smart－Classroom”，认为“Smart－Classroom”，就是在传统教室嵌入个人电脑、交互式光盘视频节目、闭路电视、VHS程序、卫星链接、本地区域网络和电话调制解调器的教室。查尔斯·斯基顿(Skipton，2006)认为智慧教室就是基于电子或技术增强的教室。2008年后，国外关于智慧教室概念的界定出现明显变化，不再从教室的信息技术装备来界定，而从学习环境来界定。2009年，美国《每日论坛》指出未来的课堂是一个学习环境，采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的所有方面提高对技术的使用，使教学者和学习者成为优越的学习环境的一部分(TheDailyTribune，2009)。2010年，英特尔全球教育总监布雷恩·格洛扎莱兹(BrainGlozalez)提出，未来课堂是颠倒的课堂，教育者赋予学生更多的自由，把知识传授过程放在教室外，让大家选择最适合自己的方式接受新知识，而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间有更多的沟通和交流。综合国内外研究，本文认为智慧教室是借助于普适计算技术、物联网技术、云计算技术和智能技术构建起来的促进学生构建知识的智慧学习空间。其中学习空间是物理空间与数字空间的结合，本地与远程的结合，改善人与学习环境的关系，在学习空间实现人与环境自然交互，利于交流、协作和共享，促进个性化学习、开放式学习和泛在学习。·38·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)2)智慧教室的功能智慧教室的功能研究主要通过研究智慧教室的功能定位，设计智慧教室的功能模型及技术支撑和各功能之间的关系。国内外关于智慧教室功能的研究比例都不高(如图4所示)，说明智慧教室的功能还没有被全面剖析，现今教室教学功能主要是从技术的角度进行分析。图4国内外智慧教室功能分布趋势比如，国内具有代表性的观点有:陈卫东(2011)提出课堂笔记的自动化、课堂实录、反馈及时、多维交互等。这是从技术角度分析智慧教室的功能。黄荣怀(2012)提出智慧教室的“SMAＲT”概念模型，认为智慧教室的功能体现在内容呈现、环境管理、资源获取、即时交互和情境感知五方面。这五方面充分展现了信息技术在教学中的作用，对我们今后设计智慧教室有重要参考。国外主要从教与学的角度分析智慧教室的功能。如澳大利亚维多利亚州教育部在州属各公立学校普及智能教室，认为未来教室的功能在于针对学生的个性化差异创建新的学习课程，以保证学生找到适合自己的学习方法，老师根据每个学生的性格量身设置学习课程。怀利·旺(WylieWong)认为智慧教室能提供多种教学工具以方便教师教学，利用多种呈现技术，使教学内容丰富多彩，教学手段灵活多变;在学习上能激发学生的学习兴趣，促进学生开展体验学习;在交互过程中，教师、学生可摆脱键盘，采用自然的交互手段与内容进行交互，同时实现多维化交互方式(Wong，2008)。阿希亚·贾瓦(AksheyJawa)认为智慧教室的功能主要体现在课堂讲义的标注和存储、反馈及时、设备的自动化控制、自动识别功能、信息检索快，能够实现个性化检索，促进个人信息库的建立(Ak-shey，2010)。本文认为智慧教室功能应包括环境、工具、交互、学习支持等:在物理环境上能根据温度、湿度、学生数自动调节教室的温度、湿度、照明和色彩，适合学生学习;在人际环境上强调和谐、平等，促进师生、生生交流和共享;在资源环境上，实现个性化推送和资源共享，消除信息孤岛;在工具上，提供丰富和智能的学习工具，开发学生潜力和提高学习效果;在交互上，实现简单、自然、友好的人机交互，为学习者提供高效的信息获取、交流的工作空间，提高学习、讨论和协作效率;在学习支持上，提供方便快捷的学习支助服务，实现线上和线下相结合，正式学习和非正式学习相结合，为每个学习者实现个性化学习提供可能。2．设计研究主题从实践角度看，当前智慧教室设计研究可分为空间设计和技术设计。空间设计研究主要借鉴环境心理学、建筑学和人体工程学的研究成果，通常包含灵活的空间布局与配色、多显示屏空间、动态的课桌椅设计与组合等。技术设计主要研究如何利用技术改善教学效能，通过技术对教学各个环节进行分析，合理设计，包括学习支持系统的设计、智慧教室技术方案以及智慧学习工具和资源(陈卫东，2012)。图5国内外智慧教室空间设计分布1)空间设计表二和图5显示，国内教室空间设计研究在技术设计中占4．7%，主要分布在2011年后，原因是智慧教室的研究要以理论研究为基础。关于空间设计，部分研究成果是建筑设计和人体工学设计，在2008年后，智慧教室空间设计在借鉴前人研究成果的基础上，更多地体现在人、技术与环境协调。这说明在关注如何利用新技术手段设计更具人性化、智能化的空间，是研究空间设计的第二高峰。如陈卫东(2012)运用专家意见征询法，对未来课堂的认识进行了意见征询，最后提出未来课堂的设计应从课堂环境设计和课堂教与学的活动设计两方面入手。叶新东(2012)等认为未来课堂设计，一要关注“人”与学习环境的整体研究，二要关注学习共同体的社会性研究，从“人”的本质开始对未来课堂教学重新进行思考，通过“人”认识发展的趋势来探寻未来课堂教学理念向“社会性回归”和“人的回归”的转变。许亚峰等(2013)以“以人为本”的理念为指导，在普·48·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)渡大学的拉德克利夫(Ｒadcliffe)2009年提出的教育—空间—技术框架基础上，提出FCDF(FutureClassroomDesignFramework)设计框架。该框架以人为本，教育、技术和空间的设计都围绕着体验学习进行，能很好发挥教师的主导和监控作用，同时能丰富学生的体验，发挥学生的主动性。如图5所示，国外关于智慧教室设计从2003开始，每年都有一定数量的相关研究。2003年美国北卡罗莱纳州立大学的SCALE－UP项目(Beichner，2003)结合空间设计理论，依据合作学习理论，设计圆桌结构的教室，并通过实验研究得出，圆桌教室在同学间交流、协作和知识社区的建立方面比有规则的桌椅教室有效。2006年英国联合信息系统委员会(JISC)发布了“为有效学习设计空间”的研究报告，指出21世纪学习空间设计应具备五个特征:灵活、远见、创造、支持和有魄力(JISC，2006)。报告还根据不同学校、不同教育背景提出具体的空间和结构。2007年赛格德大学与微软公司合作建设未来教室项目。真吉·莫尔纳(GyongyverMolnar)在此项目中，根据学习空间设计原则，提出未来教室应具有移动性、家庭氛围、良好学习环境、最新多媒体学与教工具等特征。未来教室空间具有灵活的空间布局、动态课桌椅组合、丰富的色彩变化、多显示屏空间等特点(Molnar，2007)。通过以上分析可知，我国智慧教室空间设计由最初的借鉴建筑学、人体工学的研究成果，发展到从空间布局的科学、通用性角度，从“人”的本质出发对教室结构重新进行思考。我们认为成熟的设计框架、设计原则对智慧教室的开发极为重要。2)技术设计智慧教室应用了许多信息技术，包括无线接入、多点触控、分布式伺候、泛在计算技术、情境感知、物联网、云计算等技术，如何运用技术，使传统教室充满智慧，促进学生学习，提高学习效果，是计算机和教育技术学领域研究者重点关注的。技术设计在近年的智慧教室研究中约占30%，说明技术设计是整个智慧教室的核心，直接关系智慧教室“智慧”的发挥。图6表明技术设计的研究在2008－2010年间呈上升趋势，在2012年到2013年急剧上升。这说明研究者关注如何利用信息技术改善教室的学习环境和开发教室的功能，特别是多图6国内外智慧教室技术设计分布趋势元化的学习系统，实现不同系统和平台之间的对接和数据互操作。例如，陈卫东(2012)根据交互理论，结合未来课堂的功能:个性化学习、服务和体验学习，提出学习支持系统模型。此模型通过三个模块:基础设施平台(IaaS)、云平台服务(PaaS)、云软件服务(SaaS)，从理论上很好地解决了设备集成与智能化控制，实现不同设备间的数据应用与共享，多元化交互，以促进个性化学习。国外技术设计研究比例较高，在2003－2010年间一直呈上升趋势，2010－2012年急剧下降。原因大概是，2010年前，国外主要利用技术改善物理学习环境。到2012年，技术设计更多的是从教与学的功能出发，体现教室的“智慧性”，所以在2012年后又开始上升。如加拿大麦基尔大学2003年提出智能教室的技术设计，以解决教师忙于多种遥控或按钮操作，设计了所有设备集成化的一种智能接口(Cooperstock，2003)(见图7)。在教室中，教师只需要操作一个控制面板，就能够对所有设备进行操作，减轻负担。这种设计能有效提高设备使用的便捷性和效率。但是，麦基尔大学的智慧教室设计着重强调了教室讲台部分的设计，没有提及学生课桌椅及学习设备和资源的配置。德国开罗大学拉比·拉姆丹(ＲabieaＲamadan)认为，技术设计不仅能实现多种设备集成化和自动化，还需要智能代理服务器(Ｒamadanetal．，2010)(见图8)。通过智能代理服务器，我们可以访问、控制、监视各电子设备的工作状态，同时还能智能地使用信息，改善操作，提高工作效率，降低维护成本。2011年，中国台湾网奕资讯科技公司吴权威正式提出TEAMModel智慧教室项目。该项目在硬件设备上实现了多种设备集成化和自动化;在软件上，实现数字化教学设备电子白板、视频展台、即时反馈系统三种软件的整合。其最大特点是结合云计算技术，实现学习分析功能云端诊断分析服务，能够有效分析学生的学习态度与学习能力，帮助教师做个性·58·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)图7智能教室结构连接图图8智慧教室物理架构化辅导。这是智慧教室的重要突破。2013年《新媒体联盟地平线报告》指出，学习分析是未来2～3年的重要发展趋势，即通过对学习者的数据分析，发现信息和学习者之间的社会联系，预测和指导学习。TEAMModel智慧教室项目只是通过学习过程记录来分析学习者，不能记录学习者的学习经历和学习活动。3．应用研究主题1)教学模式研究教学模式研究在国内占17%，比重较高。随着智慧教室的展开，智慧教学模式自2010年后迅速上升，说明这是智慧教室发展和推广的关键。文献分析发现，国内关于智慧教室教学模式的研究，主要是分析教学结构要素，对教与学的要素进行重新组合。胡卫星等(2011)充分考虑智慧教室架构特点，建构以互动交流、讨论分享的参与方式，提出了智慧教室教学活动模式:演讲讲授型、小组协作型和虚拟操作型。陈卫东(2012)通过分析未来课堂的理论基础、环境和活动特点，提出课前、课中、课后一体化设计的教学模式。此教学模式关注学生创新思维的培图9国内外智慧教室教学模式分布趋势养，教学过程的动态性、生成性和教学者与学习者的反思，有效提高了教与学的效果。但是，我国教学模式大部分是通用的，并没有与具体学科相结合，同时，相应的教学模式在教学中应用较少，还不能很好反映这些教学模式的优势和存在问题。国外关于教学模式研究的比例为13．6%，且年研究量比较稳定，前期理论基础研究较多，后期主要关注教学模式的具体应用过程。21世纪学习模式让所有学习者在校内外都有参与式的学习体验，使其成为全球化社会中积极、富有创造力、有知识、有道德的参与者。在信息化教学模式基础上，加拿大多伦多大学詹姆斯·斯洛特(JamesD．Slotta)教授提出了协作式探究的知识社区教学模式(KnowledgeCommunityandInquiry)。它通过异质分组，以合作学习任务为课程学习的主线，学生在知识社区相互积极交互，解决问题(Lui，2011)。这种教学模式能充分体现智慧教室空间设计与技术设计的特点，学生能自由、方便地交流和展示。该项研究的实验测试表明，协作式探究的知识社区教学模式的应用提升了学生的学习成绩，提高了学生的协作能力、问题解决能力和信息技术运用能力。2)互动研究图10国内外智慧教室互动分布趋势从图10可以看出，国内外互动研究每年占比较高，且逐年上升。国内的典型代表有清华大学“SmartClassroom”项目。该项目依靠智能交互空间技术增强真实的教学环境，解决远程教育中的交互问题。教师通过板书、语音命令、激光笔指点等方式·68·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)获得计算机辅助教学和远程教学的便利，解决远程教学桌面交互模式的问题(史元春，2005)。陈卫东(2011)基于互动理论和智慧教室教学因素，围绕资源、人、技术三要素，把学生置于课堂互动的核心上，调动人、技术、环境、资源等各方面的要素，创设和谐、自由、发展和具有个性化、智能的互动课堂。国外关于互动的研究不仅着力在理论建构方面，更着力在互动技术的实现和应用。2008年，英国杜伦大学的研究者与SynergyNet软件公司合作，在观察课堂师生互动，以及信息通信技术如何改进协作的基础上，设计了一种名为SynergyNet的交互教室的解决方案———全交互式智能课桌系统(王莹，2008)。在这种交互教室中，书桌可以是屏幕也可是键盘，实现了以“自然的方式”来使用电脑。同时这种交互方式有利于帮助学生理解数学概念。在技术上，拉比·拉姆丹进一步更新智慧教室的交互方式，提出了语音交互和基于手势的交互，把人机交互转变为人人交互，使交互方式更自然，更便于主体———技术———资源(环境)之间的交互。由此可见，互动是课堂教学的核心。如何利用信息技术为学生提供友好、直观、自然的交互操作，促进师生、生生以及学生与资源等多元化的互动，实现学生个性化、人性的互动方式，最终促进学生更好地进行概念内化，提高学习效果是大家最关心的问题。所以互动研究是智慧教室设计与应用的关键因素之一。3)案例研究案例研究在国内的比例不到5%，这主要因为智慧教室在我国还没有进入试用阶段。而智慧教室的研究主要是利用信息技术提高学生的协作能力、问题解决能力，我们只有在应用中才能挖掘智慧教室的功能，验证智慧教室的“智慧性”。所以，此类研究非常重要，特别是智慧教室与具体学科结合，有利于促进学习情境化和社会性，提高学生问题解决能力和信息技术应用能力。中国台湾的TEAMModel智慧教室项目建构了多个科技创新教学模式，如台北市双园小学建构了“自然智慧教室－预习与复习”创新教学模式。华东师范大学2012年在闵行校区建成了20间未来课堂，针对不同学科、不同对象(研究生、本科生、师范生、外国留学生等)设计不同的学习模式，然而至今还没有详细的数据说明和比较学生在智慧教室和传统教室的能力提高情况。国内对智慧教室对具体学科是否具有提高学习者解决问题的能力还没有相关的验证研究，这也说明了我国智慧教室还处于初步探索阶段。图11国内外智慧教室实践案例分布趋势图11显示，国外实践案例研究比例明显高于我国，说明国外较侧重于案例和实验研究。在加拿大多伦多大学的智慧教室项目中，詹姆斯·斯洛特教授(2011)在数学和物理课程中，按照12年级学生的兴趣将每四个学生分为一组，每组学生自己选择任务，开展小组协作来解决问题，各个小组可在大屏幕上看到多种不同的问题解决过程。通过与传统课堂的学生进行对比发现，智慧教室的学生各方面能力优于传统教室的学生。美国北卡罗莱纳州立大学的SCALE－UP项目，通过教师设计仿真、高交互的学习空间，促进学生开展合作、体验式学习。实验证明，学生旷课率降低，学习态度明显改善，解决问题能力、理解力明显高于在传统教室学习的学生。在物理和工程学课程中，女生表现得更明显(Ｒamadanetal．，2010)。但是，再智能的教室也不能缺乏优秀的教师。智慧教室只是一种学习空间，只有利用技术恰当地辅助教学，才能更好地提高学习效果。4．评价研究主题ACOT的研究表明:将技术引入教室能大大提高学习的潜在效率。这一结论不仅要求我们要把教学新思想、新技术与课程结合起来，也要求我们要有可靠的评价标准。然而，图12显示，智慧教室的评价研究在国内外比例都非常低，主要原因是此研究还处于起步阶段，对智慧教室的研究主要停留在硬件配置上，即技术和空间设计，对软件资源的设计或应用缺乏实践。1)智慧教室标准对智慧教室的标准研究，国内只有普旭在2013年在其硕士论文中提出了智慧教室的建设规范体系。这一项研究成果说明我国研究者开始考虑智慧教室的标准和规范。国外对智慧教室评估标准的研究也出现在近·78·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)图12国内外智慧教室评价研究分布趋势年。2009年，美国国家教育技术董事协会和美国TitleⅠ董事协会联合撰写了学校技术工具资源指南。该指南框架针对技术结构、教室构成、软件和资源、在线协作和交流工具和在线编辑工具描述智慧教室内计算机的配置方式、硬件、软件和资源、师生教学用的工具软件及注意事项。(Fox＆Jones，2009)。2010年，美国制订了《洛杉矶社区学院学区视音频智慧教室信息技术标准》，该标准提出了教室物理环境评价、教室信息化设备标准，视音频组件和系统的最低性能和标准、教室信息化设备之上的应用系统、智慧教室应用指导(CFMGroup，2010)。这些标准和指南的提出，对智慧教室的硬件建设和软件设计以及智慧教室规范研究有重要参考价值。然而，这些标准只提供了描述性的粗略标准框架，没有与标准相对应的具体指标项和评估报告范例。2)教学效果评价标准智慧教室教学效果评价研究比例不到1%，这主要因为智慧教室项目在2008年才全面铺开，对其应用效果的评价还很少。然而，教学效果评价是智慧教室建设的重要参考因素之一。智慧教室建设的最终目标是培养学生的问题解决能力、信息技术应用能力、创新能力。如何评价学生是否获得了这些能力，需要我们建立合理的智慧教室评价标准。陈卫东(2012)围绕人才培养、设施、教室功能、技术维度和教室的参与性易用性等进行评价。这些评价没有具体的教学效果考核标准。华东师范大学的未来课堂，还处于实验阶段，并没有对外开放，实验结果还不能全面反映智慧教室的功能和学习者的满意度，特别是能否提高学习效果还需要更多的证明。国外关于教学效果的评价也没有形成具体的评价体系，各学校的评估只是根据本校的考核目标而建立标准。美国《公共广播公司K－12数字教室试点评估报告》指出，智慧教室教学应用的评估内容是学生对教学材料的实际使用、学习研究、材料的主要来源、学生技术经验的使用和教师协作教学等(Pasniketal．，2003)。美国加州州立大学拉乌尔·弗里曼(Freeman，2004)认为评估智慧教室的教学效果可以从三方面进行:(1)对概念和材料的理解更深;(2)掌握这些概念和材料需更少的时间;(3)学生不明白的内容数量减少。他还通过调查指出:大部分学生和老师认为，智慧教室可以提高学生对知识的理解层次和理解速度。阿卜杜勒卡德尔·德凯杜(Dekdouk，2012)提出评估智慧教室学习效果的三方面内容:一是学生的表现力，这可以从一系列的考试分数来说明;二是考核智慧教室技术的使用难易程度;三是安全、可靠的数据存储和管理。但是这种方法还没有形成整体的评价体系，不能全面反映智慧教室与学生能力之间的关系。不过，对智慧教室教学效果也有否定的观点。如马特·立克特(MattＲichtel，2011)通过实验得出智慧教室是一个充满活力的教室，可以提高学生的学习兴趣、注意力，但是很少有证据证明，技术可以提高学生的考试分数，智慧教室与学生考试分数没有必然联系。尽管这方面的研究还很少，大部分研究者还是认为智慧教室能很好地支持学习，提高学生问题解决能力和信息处理能力。3)经济成本效益评估关于智慧教室的经济成本效益分析，国内暂时还没有相关文献。国外这方面的研究也不多，占比不到2%，主要原因是关于智慧教室的研究还处于建设阶段，经济成本效益分析需要在智慧教室应用达到一定程度才能进行。美国蒙哥马利郡社区学院自2001年开始至今已建立了多间智慧教室，并开展了十多年试验，他们认为一间智慧教室的成本为7000—10000美元(Wyliz，2008)。美国加州州立大学从2002年开始实验智慧教室，2年实验中提出了四种不同标准的智慧教室，所需经费不尽不同。根据教育生均经费评估标准，他们认为智慧教室课程经费比传统课程高出2．5%(一间教室25人)。要降低智慧教室成本，方法之一是我们使用次数和学生数必须提高(Freeman，2004)。这些研究为今后智慧教育经济成本效益分析提供了参考。三、总结与展望(一)总结经过10余年的发展，智慧教室研究已经取得了一定成果。笔者认为，随着信息技术的发展，学习环·88·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)境必将改革，智慧教室必将成为今后的主流，也将促进学生更好地学习。由于国内外教育体制、信息技术发展及教育理念的不同，国内外智慧教室的研究存在异与同。共同点主要有:一是智慧教室建设运用的技术相似，主要是运用云计算、无线网、物联网、情境感知等技术支持;二是智慧教室的空间设计大都参考建筑、人体工学的研究成果;三是智慧教室的建设主要停留在硬件配置和设计方面，智慧教室配套课程材料及其它相关学科资源还没有相关研究;四是缺乏明确的评价指标体系，传统评价方式不能很好地反映智慧教室环境与学生学习效果、能力之间的关系。不同点主要有:一是智慧教室的研究者与机构不同。国外研究者是公司和高校合作开展研究，理论与实践相结合，国内研究主要集中在高校和企业，但两者相互独立，没有实现资源共享，优势互补。同时，国外关注智慧教室的建设，如英国政府2002年启动未来教室 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ，美国宾夕法尼亚州教育部门实施未来课堂计划，这些对促进智慧教室的发展有很好的引导作用;二是智慧教室应用方式不同。国内主要是进行理论研究，提出具体的实现方法和策略。国外主要通过实验研究和对比研究，通过数据验证智慧教室的教学效果;三是应用对象不同。国内智慧教室的建设大部分在中小学，国外分布在中小学和大学，如麻省理工大学基于技术的学习TEAL(TechnologyEnabledActiveLearning)项目，加拿大多伦多大学的未来课堂项目。通过以上分析，我们从中受到一些启迪:1．智慧教室的设计要与脑科学和学习科学相结合。智慧教室的研究具有前瞻性，它的设计需要有更多学科研究者的关注和参与，遵循心理学、建筑学、人体工学等原理，结合脑科学和学习科学的相关研究成果，促进学习者的全脑开发。2．智慧教室的空间环境设计要趋向于分布式布局:运用硬件技术进行物质上的支撑，借助于软件系统对硬件技术进行智能的集成控制，实现现实教室与虚拟教室(主要面向远程学习者)之间的信息及群体间的互动;充分发挥云计算技术支持系统和各智能终端的功能，实现从单一智慧教室到多个智慧教室的连通，实现学与教过程的资源共享和交流互动，正式学习和非正式学习无缝连接。3．要促进学习分析技术的应用。智慧教室的功能之一是记录学生的学习过程和学习轨迹。我们要充分发挥智慧智慧教室的功能，对学生学习风格、态度、能力进行分析，实现个性化的资源推送和学习支持。4．智慧教室的应用要与具体学科充分结合。针对学校的性质和学科，设计不同的智慧教室方案和教学应用模式，是我们急需解决的问题。在教学活动设计中，要根据不同的学科，运用新的技术重构课堂、重构教学过程，重视引导、采用适应性方案评价学习结果;在学习方式上，要根据学科特点和学生特征，重构教室环境、建立群体协同知识建构。5．智慧教室要建立多元评价机制。首先国家或学校需建立智慧教室的建设标准和规范;其次要建立使用效果的评价标准和考核方式，针对不同的学科和不同的教学活动，采用不同的考核方式和评价指标;最后要考核经济投入与生均经费、学生学习效果等。6．要重视教师的培训。美国拉勒米县社区学院的智慧教室项目中，为了保证教学成功，经常对教师组织面对面或在线培训。培训不仅要提高教师的技术和教学方法，关键要培养信息素养和新环境下的教学理念，让教师快速适应信息化环境的教学方式和方法。(二)展望智慧教室的研究可以从以下几个方面进一步深化:1．理论研究。智慧教室的建构、实施以及评价等支撑理论还有待深入，特别是教与学的理论，以指导智慧教室的教与学活动。2．技术研究。2012年《新媒体联盟地平线报告》指出，在未来4～5年，增强现实技术、可穿戴技术、3D打印技术将会越来越多地被应用到艺术、设计、制造、科学等领域。如何在智慧教室中应用这些新技术，促进人与计算机的结合，促进人的发展成为重要问题。3．设计研究。如何在理论指导下，应用最新的技术，并结合脑科学和学习科学的研究成果，设计和开发智慧教室设计的原则将成为重要研究方向。4．实践研究。目前的文献研究还没有发现在课堂层面上有影响力的成熟的智慧教室案例。在智慧·98·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)教室中，关注教学活动的设计，提高教与学主体的参与性，记录学生的变化，分析学生能力与智慧教室功能之间的关系，构建适合具体学科的教学模式和评价依据等有待研究者深入探讨。(致谢:感谢南京大学张金磊对本文写作给出的反馈和建议。)［参考文献］［1］Beichner，Ｒobert，J．＆Saul，Jeffery，M．(2003)．Introduc-tiontotheSCALE－UP(Student－CenteredActivitiesforLargeEnroll-mentUndergraduatePrograms)Project［J］．TheInternationalSchoolofPhysicsEnricoFermi，Varenna，Italy，(6):1－17．［2］CFMGroup(2010)，AVSmartClassroom［S］．LACCDInfor-mationTechnologyStandards［EB/OL］．［2010－01－29］．http://stand-ards．build－laccd．org/projects/dcs/pub/IT%20Standards/released/ITS－008．pdf．［3］Cooperstock，J．Ｒ．(2003)．Intelligentclassroomsneedintel-ligentinterfaces:HowtoBuildaHigh－TechTeachingEnvironmentthatTeacherscanuse?［C］．ComputerTechnologiesandInformationSci-ences，(6):9263－9270．［4］陈卫东，叶新东，秦嘉悦，张际平(2011)．未来课堂———高互动学习空间［J］．中国电化教育，(8):6－13．［5］陈卫东(2012)．教育技术学视角下未来课堂的研究［D］．上海:华东师范大学博士论文．［6］Dekdouk，A．(2012)．Integratingmobileandubiquitouscom-putinginasmartclassroomtoincreaselearningeffectiveness［C］．Inter-nationalConferenceonEducationandE－LearningInnovations，(7):1－5．［7］Fox，C．，＆Jones，Ｒ．(2009)．Ｒesourceguideidentifyingtechnologytoolsforschools［EB/OL］．［2009－9－19］．http://www．setda．org/c/document_library/get_file?folderId=295＆name=DLFE－498．pdf．［8］Freeman，Ｒ．J．(2004)．Cost－effectivenessoftheintelligentclassroomforinformationsystemsinstruction［J］．JournalofInformationTechnologyManagement，VolumeXV，Numbers1－2:39－43．［9］Gonzalez，B．(2011)未来的课堂:颠倒的教室［EB/OL］．［2011－10－10］．http://www．jyb．cn/ad/news/201110/t20111010_456993．html．［10］黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，肖广德(2012)．智慧教室的概念及特征［J］．开放教育研究，(2):22－27．［11］胡卫星，田建林(2011)．智能教室系统的构建与应用模式研究［J］．中国电化教育，(9):127－132．［12］JawaA．，DattaS．，NandaS．，Garg，V．，Varma，V．，ChandeS．＆MuraliKrishnaPunagantiVenkata(2010)．Smeo:Aplat-formforsmartclassroomswithenhancedinformationaccessandoperationsautomation［M］．NEW2AN:123－134．［13］JISC(2006)．Designingspacesforeffectivelearning:Aguidetoe21stcenturylearningspacedesign［Ｒ］．UK:HEFC．［14］李克东(2003)．教育技术学研究方法［M］．北京:北京大学出版社．［15］Lui，M．，Tissenbaum，M．＆James，D．(2011)．Scriptingcollaborativelearninginsmartclassroom:Towardsbuildingknowledgecommunities［J］．CSCL2011proceedings:430－437．［16］Molnar，G．(2007)．NewICTToolsinEducation–Class-roomoftheFutureProject［C］．In:DraganSolesa(ed．):Thefourthin-ternationalconferenceoninformatics，educationaltechnologyandnewmediaineducation．A．D．NoviSad．332－339．［17］Pishva，D．，＆Nishantha，G．G．D．(2008)．Smartclassro-omsfordistanceeducationandtheiradoptiontomultipleclassroomarchi-tecture［J］．JOUＲNALOFNETWOＲKS，(5):54－64．［18］普旭(2013)．中国中小学智慧教室建设规范初探［D］．武汉:华中师范大学．［19］彭明盛(2012)．IBM智慧地球的“智慧成长”［EB/OL］［2012－03－21］．http://www．5lian．cn/html/2012/guojiwulianqiye_0321/31685．html．［20］Pasnik，Shelley，＆Nudell，H．(2003)．PBSK－12digitalclassroompilotevaluationreport［Ｒ］．CCT．［21］Ｒichtel，M．(2011)．Inclassroomoffuture，stagnantscores．［EB/OL］．［2011－09－04］．http://www．nytimes．com/2011/09/04/technology/technology－in－schools－faces－questions－on－value．ht-ml．ref=technology．［22］Ｒamadan，Ｒ．，Hagras，H．，Nawito，M．，Faham，A．E．，＆Eldesouky，B．(2010)．Theintelligentclassroom:Towardsaneduca-tionalambientintelligencetestbed．［C］．IntelligentEnvironments(IE)，2010SixthInternationalConferenceon(pp．344－349)．IEEE．［23］Ｒescigno，Ｒ．C．(1988)．Practicalimplementationofeduca-tionaltechnology．TheGTE/GTELSmart－Classroom［Z］．TheHuene-meSchoolDistrictExperience．［24］Skipton，C．(2006)Movingfrom“dumb”to“smart”class-room:technologyoptionsandimplementationissues［J］．Journalofcol-legeteaching＆learning(6):19－27．［25］史元春(2005)．智能空间．中国计算机协作通讯［J］，(9):15－19．［26］吴权威(2011)．TEAMModel智慧教室［EB/OL］．［2011－04－08］．http://www．habook．com．tw/eteaching/habook_epaper/2011/20110428_Smarter_classroom/20110428_Smarter_classroom．htm．)［27］TheDailyTribune(2009)．Classroomofthefuture，here，now［EB/OL］．［2009－09－06］．http://telebisyon．net/balita/SCHOOL%20－MATTEＲS/artikulo/69732/．［28］Tu’lioTibu’rcio，＆EdwardF．F．(2005)．Theimpactofanintelligentclassroomonpupils’interactivebehavior［J］．Facilities，(5):262－278．［29］王莹(2008)．未来的学校课桌———智能课桌将使科幻片场景在教室中展现［J］．中国信息技术教育，(12):91－92．［30］Wyliz，W．(2008)．TheCaseforSmartClassrooms［J］．Com-·09·张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望OEＲ．2014，20(1)munityCollegeJournal，(10):31－34．［31］许亚锋，张际平(2013)．面向体验学习的未来课堂设计—基于改进的PST框架［J］．中国电化教育，(04):13－19．［32］叶新东，陈卫东，许亚锋(2012)．未来课堂研究的转变:社会性回归和人的回归［J］．远程教育杂志，(3):17－22．［33］祝智庭，贺斌(2012)．智慧教育———教育信息化的新境界［J］．中国电化教育，(12):5－14．(编辑:徐辉富)Meta－analysisofＲesearchonIntelligentClassroomsWorldwideZHANGYazhen1ZHANGBaohui2＆HanYunxia3(1．SchoolofInformationScience＆Technology，JiujiangUniversity，Jiujiang332005，China;2．SchoolofEducation，ShanxiNormalUniversity，Xi＇an710062，China;3．InstituteofEducationSciences，NanjingNormalUniversity，Nanjing210024，China)Abstract:ThedesignandimplementationofIntelligentClassroomshasem