国内外智慧教室研究评论及展望.pdf

1、国内外智慧教室研究评论及展望张亚珍1摇 张宝辉1,2摇 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)摇 摇 摘要摇 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“智慧教室冶

2、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。关键词摇 智慧教室;内容分析中图分类号 G481摇 摇 摇 文献标识码 A摇 摇 摇 文章编号 1007-2179(2014)01-0081-11收稿日期2013-12-24 摇 摇 摇 修回日期2014-01-02基金项目2011 年江西省“十二五冶教育科学规划课题“社会计算环境下电子书包教育应用创新研究冶。作者简介张亚珍,讲师,江西九江学院信息科学与

3、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 );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。摇 摇 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“智慧地球冶(Smart Planet)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

4、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爷 lio Ti鄄bu爷rcio etal.,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-Sensitive Middleware)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

5、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、研究设计摇 摇(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“智慧教室冶、“智能教室冶、“未来教室冶、“未来课堂冶为关键词进行检索,删除一些公告、通知等文章,最后得到中文学术文献 181 篇;在IEEE 数据库中以“Smart Classroom冶、“IntelligentClassroom冶,“Classroom of the Future冶,“C

6、lassroomof Tomorrow冶 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 期摇 2014 年 2 月开放教育研究Open Education ResearchVol.20,No.1Feb.2014摇和步骤,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

7、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、

8、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。表一摇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。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

9、价研究构建智慧教室的建设标准、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 Excel 2010 软件进行处理。二、研究结果与分析摇 摇(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

10、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“智慧地球冶概念提出后,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鄄room冶(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“智慧地球冶的三大要素:物联化(Instrumented)、互联化(Interconn

11、ected)、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摇载文总量统计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

12、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、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,韩云霞郾 国内外智慧教室研究评论及展望OER.2013,19(4)图 2摇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

13、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)。表二摇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

14、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摇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

15、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冶,认为“Smart-Classroom冶,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

16、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(The Daily Tribune,2009)。2010 年,英特尔全球教育总监布雷恩格洛扎莱兹(Brain Glozalez)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,韩云霞郾 国内外智慧教室研究评论及展望OER.2013,19(4)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