智慧教室應用現狀及其影響研究基于高中物理學科學習的跟蹤研究.pdf

121 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實 踐 與 教 師 專 業(yè) 發(fā) 展 2016.9 中國電化教育 總第356期 智慧教室：應用現狀及其影響研究 * 基于高中物理學科學習的跟蹤研究 翟小銘1 ，2，孫 偉3，郭玉英1，Me i l a n Z h a n g 4 (1.北京師范大學 物理學系，北京 100875；2.美國華盛頓大學 教育學院，華盛頓 西雅圖 98195； 3.山東省淄博第一中學，山東 淄博 255200；4.美國德克薩斯大學 教師教育系，德克薩斯 厄爾巴索 79968) 摘要：以“智慧教室”為標志的智慧教育學習環(huán)境研究，推動了從數字化學習環(huán)境向智能化學習環(huán)境的根本 轉變。該文從某使用智慧教室系統(tǒng)的高中學校選取454個一年級學生樣本，進行為期一年的跟蹤研究，測查智慧 教室使用現狀、對物理學習轉變深度等，同時基于時間和空間兩維面板數據，建立固定效應模型以測查對不同層 次、不同性別學生物理學習興趣和物理學習成績影響。結果顯示，智慧教室系統(tǒng)總體使用頻率和時間較高，具體 功能使用頻率不均，學生主導、復雜應用偏少；使用功能類型單一，主要集中在即時互動和資源共享；未達到預 期“轉變科學學習”方式的目標，主要以“強化”原有學習為主；整體對學生學習興趣和學習成績有正向顯著影 響，對低層次學生成績影響高于高層次學生，而對其興趣影響反而低于高層次學生；對男生的學習成績影響高于 女生，而對其興趣影響反而低于女生。 關鍵詞：智慧教室；智慧教育；智能化；學習環(huán)境；深度融合；固定效應模型 中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 一、引言 教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年) 提出建設“推進信息技術與教學融合，建設智能 化教學環(huán)境”的發(fā)展任務。在新世紀第二個十年剛 剛過半之際，以“智慧教室”為標志的智慧教育 學習環(huán)境研究，推動了從數字化學習環(huán)境向智能化 學習環(huán)境的根本轉變1。智慧教育是目前國際上移 動學習、智能學習研究熱點下的主要成果之一， 其研究可追溯到1988年雷西尼奧在教育技術的實 踐應用中最早提出的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 學習環(huán)境被賦予新的含義，集深度融合、無縫共 享、開放按需、綠色管理和大數據評價支持為主要 特征的智慧教育理念正在形成3。國際上一些大公 司、大實驗室的參與，如MIT AI Lab 的“智能教室 項目”、GIT的“意識家園”項目以及Microsoft的 “宜居”項目等4進一步推動了相關研究的發(fā)展， 使其成為最具潛力的“技術改變學習”研究和實踐 方向，被何克抗等譽為“實現教育信息化宏偉目標 的根本途徑”5。 然而，智慧教室的研究目前主要處于實驗 和推廣階段，其實踐中究竟能多大程度上改變傳 統(tǒng)學習，缺乏基于長期跟蹤、嚴格論證分析的證 據。張亞珍等綜述了國內外智慧教室的相關研究 發(fā)現，關于其教學效果評價的研究比例尚不到 1%6。一些已有的研究主要是基于特定教學活動或 特定教學內容，研究周期短、樣本小，長期追蹤 式研究尚較少。本研究對某使用智慧教室系統(tǒng)的 高中學校一年級學生進行為期1年的物理學習追蹤 研究，以了解其使用現狀及對學習方式的轉變深 度，并檢測了其課堂和課后使用效應對學生的物 理學習興趣和學習成績的影響。研究數據為時間 和空間兩個維度面板數據，分析過程采用固定效 * 本文系教育科學“十二五”規(guī)劃教育部重點項目“運用現代教育技術裝備促進基礎教育實踐教學模式的改革與創(chuàng)新研究”(項目編號： DCA110195)、教育部人文社會科學研究規(guī)劃基金項目“基于科學概念學習進階的教學設計模型研究”(項目編號: 13YJA880022)、淄博市 十二五重點項目“科學教育中數據探究教學模式的理論和實踐研究”(項目編號：2013ZJTZ002)、國家留學基金委建設高水平大學項目(項 目編號：201506040139)研究成果。 文章編號:10069860(2016)09012107 122 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實踐與教師專業(yè)發(fā)展 2016.9 中國電化教育 總第356期 應模型(Fixed Effects Model)對無關變量進行有效控 制，保證了研究的效度。 二、研究背景 研究樣本學校為典型的省屬重點高中，具 有一定代表性。其于2014年開始建設智慧教室系 統(tǒng)，軟件上建構了網絡云平臺、智慧課堂應用系 統(tǒng)等；硬件上安裝有電子白板、投影設備、教學 終端機、學生端手持設備(平板電腦為主)、教師端 電腦等。通過軟、硬件設備的搭設，建構聯(lián)系課 堂學習和課后學習的智慧教室教學系統(tǒng)(如圖1所 示)。在課堂上，教師主要使用教學終端機與學生 1對1手持設備建立互動關系，同時可調用教學云 平臺的資源以實現課堂控制、資源管理、應答反 饋、電子白板互動演示等功能，學生可通過手持 設備完成獲取信息、交互、反饋、分享等學習任 務。在課后，教師可用教師端電腦通過教學云平 臺實現資源共享、任務布置與回收、在線幫助、 教學準備等，學生則可通過手持設備瀏覽教學資 源(微課、視頻、圖片、文本資源等)、上傳、獲取 學習幫助等。在啟動項目前，對教師進行了專業(yè) 培訓，再由教師對學生進行培訓，以保證師生均 能應用該系統(tǒng)進行學習。 然而，實際教學過程中由于各種原因(如教學 系統(tǒng)因素、學科因素、教師因素、學生因素等)， 使學生在物理學習過程中的實際使用時間、頻 次、方式等產生了較大的差異，進而對其學習產 生了不同的影響。本研究首先遴選學生最常使用 的20種功能用法，對其使用現狀進行了測查，并 研究了這些使用對學生的物理學業(yè)成績和興趣的 影響。 三、研究設計 (一)研究對象 研究對象為從一年級16個班級中隨機抽取的學 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、使用頻率及使用時間等，研究者首 先閱讀了該智慧教室系統(tǒng)使用說明，并訪談了該校 物理教學組長和主管信息技術使用的教師。在此基 礎上針對學生的具體使用擬定了開放性題目預測試 問卷，并選擇了23個學生行了預測試。上述訪談和 預測試結果用以指導擬定Smart Classroom測試問卷 (下簡稱SC問卷)和物理學科具體使用情況描述文本 (下簡稱PSC文本)的初稿。之后，將正式SC問卷和 PSC文本初稿交由被試學校教師審閱，并征求修訂 意見，在此基礎上形成正式SC使用問卷和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使用問卷 本問卷用以測查學生在課堂、課后對智慧教 室系統(tǒng)的使用時間和使用頻率。最終共擬定測量 總體使用時間和使用頻率測試題4個，具體使用時 間和使用頻率測試題20個。經內部結構性檢驗顯 示，4個題目的Cronbach系數=.846，20個題目的 Cronbach系數=.973，說明問卷具有良好的信度。 2.SMART模型 黃榮懷等提出了智慧教室SMART概念模型， 以體現其智能化功能特征7。其五個維度分別為內 容呈現(Showing)、環(huán)境管理(Manageable)、資源獲取 (Accessible)、即時互動(Real-time Interactive)、情境 感知(Testing)。本研究將依據本模型對PSC文本中使 用方式進行功能類型區(qū)分。 3.S-SAMR評價模型 2006年，普恩特杜拉在“緬因州學習技術倡 議”項目中首次提出SAMR模型，用以鼓勵通過 技術改變學習8。目前，該模型被廣泛用于評價 教育技術改變學習的程度。本研究結合翟小銘等 人提出的數據探究概念9，在不改變原模型要素 名稱前提下，將該模型的內涵與數據探究理念融 合后形成S-SAMR模型用以評定教育技術對科學 學習的影響深度。該模型共四個層次，從低到高 依次是替代(Substitution)、強化(Augmentation)、 優(yōu)化(Modification)和重定義(Redefinition)。其 中 ， 前 兩 個 層 次 被 界 定 為 “ 促 進 科 學 學 習 (Enhancement)”，后兩個層次被界定為“轉變科學 課堂學習學生端課后學習 課堂 控制 資源 管理 應答 反饋 教學 終端 電子 白板 教學 云平臺 教學 準備 教師端 資源 共享 任務 布置與 回收 在線 幫助 圖1 智慧教室教學系統(tǒng)連接課堂學習和課后學習 123 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實 踐 與 教 師 專 業(yè) 發(fā) 展 2016.9 中國電化教育 總第356期 學習(Transformation)”(如圖2所示)。本研究將依據 本模型對PSC文本中使用深度進行評價。 4.物理學習興趣問卷和學業(yè)測量 為了測查智慧教室對學生物理學習的影響， 我們以學生的物理學習興趣和物理成績?yōu)橐蜃兞?做了相關分析。從拉姆的科學興趣量表10中抽取 并改編了四個測試題目，經檢驗其具有較高的內 部一致信度(Cronbach系數=.887)。同時，抽取了 學生在一年期間的7次測試成績。其第一次成績?yōu)?剛進入高中時的物理測試成績，其余6次為兩次期 中、期末成績和兩次月考成績。試題由研究者、 任課教師及教研員等針對全年級學生學習進度統(tǒng) 一命制，測試過程嚴格控制環(huán)境變量。7次成績 Cronbach系數=.948，具有較高的內部一致性， 說明測查的是學生的同一個構念一般物理學 習能力。 (三)數據與分析 1.數據收集 本研究SC使用預測試和正式測試均通過網上 收集數據，學生在線完成問卷并提交。正式測試共 回收454份問卷。經剔除無效問卷后，有效樣本為 439份。 2.分析方法和策略 本研究在編碼分析學生使用類型和對學科教學 影響深度時，由物理教育研究領域專家和教育技術 領域專家共同討論完成。由于學生成績來自7次不 同時間節(jié)點，439個學生隨機分布于16個班級，不 可測協(xié)變因素在時間上來自于不同測試的難度、題 量等；在空間上來自于教師效應、同伴效應等諸多 變量。為了在分析使用時間和使用頻率對興趣和成 績影響時能有效控制這些不可測因素，建立了固定 效應模型11。模型區(qū)分了課堂效應和課后效應，并 以剛入高中后第一次成績、性別為協(xié)變量。以學生 的成績?yōu)槔?，其數學模型如式(1)所示： Ysct = 0+1gendersct +2prescoresct+3In- treatmentsct+4Af-treatmentsct+sc+st+esct (1) 其中Ysct表示班級c中的學生s 在第他的t次考 試中的成績，0為截距項，gendersct為其性別， prescoresct為其第一次測試成績，In-treatmentsct為其 課堂干預效應，Af-treatmentsct為其課后干預效應， st代表時間固定效應，sc為空間固定效應，esct為 誤差項。1-4為相應各項的系數。 四、研究結果 (一)智慧教室使用情況 1.總體使用情況 學生總體使用情況如表1所示。其中59.00%的學 生在大部分課堂使用，只有9.34%的學生很少在課堂 使用。63.10%學生每周課后使用達3次以上，只有10% 左右的學生平均每周使用次數少于1次。從上述數據 可以看出，大部分學生整體使用智慧教室的頻率是 很高的。在使用時間上，每堂課使用達到了30分鐘以 上(每節(jié)課45分鐘)的學生占59.23%，每堂課在15分鐘 以上學生占到81.32%，由此可見，智慧教室的使用時 間已經在學生的課堂學習中占據了相當高的比例。 課后使用時間上，每天平均大于15分鐘的學生達到了 81.55%，說明大部分學生在課后都使用智慧教室來幫 助完成學習任務。總體來看，大部分學生的使用頻率 和使用時間都相當高，智慧教室已經成為學生課堂和 課后學習的主要工具和手段。 表1 總體使用頻率和時間 使用頻率使用時間 課堂 使用 (/每周) 使用 比例 (/每節(jié)課) 課后 使用 (/天) 使用 比例 課堂 使用 (/每周) 使用 比例 (/每節(jié)課) 課后 使用 (/天) 使用 比例 大部分 課堂 59.00% 大于 3次 63.10% 大于 30分鐘 59.23% 大于 30分鐘 52.85% 半數 課堂 13.90% 2-3次 20.50% 大于 15分鐘 81.32% 大于 15分鐘 81.55% 少數 課堂 17.77%1次6.38% 大于 5分鐘 92.26% 大于 5分鐘 91.34% 很少用9.34% 小于 1次 10.02% 小于 5分鐘 7.74% 小于 5分鐘 8.66% 2.具體使用情況 下頁表2列出了學生常用的功能及其使用方式。 其使用類型主要集中在資源獲取(55%)、即時互動 (40%)，未涉及資源管理和情境感知等類型。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的教學行為，導學本為學 生自主學習行為，學生在使用時均不需要復雜的技術 處理，主要為查看等。從使用深度上看，85%的使用 屬于“強化”學習的層次，15%屬于簡單的“替代” 學習層次，這兩個層次都屬于“增強”學習，并沒 Substitution 技 術 直 接 替 代傳統(tǒng) 科 學 習 方 式 ， 沒 有 任 何 功 能 的改變 Augmentation 技術直接替 代傳統(tǒng)科學 學習方式， 功能上有所 增強 Modification 技術的使用 與科學探究 任務的設計 探究任務的 設 計 相 結 合，改變了 原有的科學 探究活動 Redefination 技術的引入 創(chuàng)造了新的 科學探究活 動，是沒有 技術引入前 無法做到的 促進科學學習 轉變科學學習 圖2 S-SAMR 評價模型 替代強化優(yōu)化重定義 124 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實踐與教師專業(yè)發(fā)展 2016.9 中國電化教育 總第356期 有達到“轉變”學習的水平?？傮w來看，智慧教室使 用功能類型較為單一，高頻使用的功能集中在一些簡 單、易于操作的功能上，使用深度上主要是直接在原 有學習方式基礎上做了直接的“強化”，并未能實際 轉變學生的學習方式。 表2 物理學科具體使用方式、頻率及深度 功能功能特征使用方式 類 型 頻次深 度高 中 低 課 堂 屏幕 廣播 將學習材料 廣播到每一 個學生的移 動設備上 學生通過移動設備看教 師展示的課件、圖片、 視頻等材料，可截圖等 保存相關內容 s A 畫筆 批注 直接在移動 設備屏幕上 批 注 、 記 錄、截圖等 教師講課、學生展示 時，學生可以在屏幕上 批注并保存到電腦上或 與他人分享 r A 拍照 上傳 通過攝像頭拍 攝作業(yè)、作品 等上傳到教師 的終端 當教師布置練習或作業(yè) 任務時，學生可將完成 的作業(yè)或作品拍照傳到 教師終端 r S 手寫 涂鴉 直接在移動 設備上涂寫 答案，并保 存、上傳 學生可在屏幕上直接涂 寫答案、觀點，并提 交，也可基于涂鴉作品 與同學小組討論 r A 課堂 表決 通過按鍵對問 題進行表決， 可顯示表決統(tǒng) 計結果 當教師有形成性問題、 隨堂測驗或不同觀點 時，學生可用表決器表 決 r A 當堂 測試 支持輸入試 題、截圖試 題 、 W o r d 文檔。客觀 題可實時統(tǒng) 計。主觀題 可 通 過 手 寫、拍照上 傳等 當教師期望了解學生學 習進展時，可以發(fā)放測 試題給學生?？陀^題可 實時得到統(tǒng)計結果，主 觀題教師可挑選后進行 講評或分享給學生 r A 交流 互動 通過畫筆批 注、照片上 傳、涂鴉、 屏幕廣播等 進行師生交 流展示 教師將學生的屏幕調到 電子白板上展示，學生 在移動設備屏幕上涂 寫，并進行講解 r A 就平板上的資源、作 品、畫圖等進行小組討 論、交流、共享 r S 導學本同下“導學 本” 當遇到疑難問題時，學 生可查看教師預置的學 習資源 a A 錯題集 出錯率達70% 的題目自動 加 入 錯 題 集；也可自 行將題目加 入錯題集。 支持搜索、 編輯、標注 學生可在上課過程中將 涉及的典型錯題等加入 錯題集 a A 學生可瀏覽、查找、標 記和管理錯題集中的內 容 a A 課 后 導學本 儲存結構化 學習素材， 如試題、視 頻、音頻、 圖片、仿真 實驗等，并 可顯示學生 的使用頻次 用導學本預習新課的內 容 a A 用導學本復習學過的內 容 a A 我的 作業(yè) 學校層次作 業(yè)每個教師 都能使用； 教師也可自 己建作業(yè)， 并查看學生 完成的統(tǒng)計 結果 教師通過我的作業(yè)給學 生布置作業(yè)。客觀題學 生可直接提交答案，教 師可查看統(tǒng)計結果；主 觀題學生可在作業(yè)本完 成后拍照上傳，教師可 在移動設備上進行批閱 r A 作業(yè) 輔導 儲 存 微 視 頻、課件、 文字資料等 作業(yè)輔導資 料 學生查看微視頻等資料 以獲取作業(yè)輔導；或在 完成作業(yè)后查詢答案 a A 我的 課本 系統(tǒng)提供不 同 版 本 教 材，支持搜 索、標記等 學生在預習、復習過程 中可以查看電子教材并 進行搜索、批注等 a S 思維 導圖 建立知識間 結構關系圖 學生利用思維導圖做筆 記、建立知識結構圖等 a A 筆記本 記錄文字、 聲 音 、 視 頻、圖片等 學生課后查看、整理筆 記 a A 錯題集同上 學生在課后學習、閱讀 過程中將遇到的典型問 題加入錯題集 a A 學生瀏覽查看、標記、 管理錯題集 a A (二)智慧教室使用效果 1.總體影響 為了研究智慧教室對學生物理學習產生的影響， 按使用頻率和使用時間分別對物理學習興趣和物理學 習成績的影響做了定量分析。結果顯示，課堂使用頻 率和課后使用頻率均對物理成績和物理學習興趣產生 了正向顯著影響。其中，課堂使用頻率對物理學習興 趣影響明顯高于課后使用頻率；課堂和課后使用頻率 對物理學習成績影響基本相當。課堂使用時間只對物 理學習興趣產生了顯著影響，而課后使用時間對學習 興趣和學習成績均產生了顯著影響(如表3所示)。總體 來看，使用頻率和使用時間對學生的物理學習興趣和 物理學習成績產生了積極影響。 表3 智慧教室對物理學習總體影響 因變量 使用頻率使用時間 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 物理學習 興趣 .164* (.000) .088* (.000) .031*(.037) .232* (.000) 物理成績.597*(.019).621*(.019).494(.083).849*(.004) 注：* p 0.05 * p 0.01 * p 0.001，下同。 2.對不同學習層次學生的影響 使用頻率和使用時間對不同學習層次學生產生 了不同的影響(如下頁表4所示)。首先，使用頻率的 課堂效應對高、中、低三個層次學生的物理學習興 趣有正向積極影響，對低層學生影響更大，但是對 其物理學習成績均無顯著影響；其課后效應對高、 中層學生物理學習興趣有積極影響，而對其學習成 績無顯著影響。相反，對低層次學生學習興趣無顯 著影響，而對其學習成績有顯著正向影響。其次， 使用時間的課堂效應僅對高層次學生有影響，對其 學習興趣有顯著性影響(但影響系數較小)，對其學 續(xù)表2 125 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實 踐 與 教 師 專 業(yè) 發(fā) 展 2016.9 中國電化教育 總第356期 習成績有負向影響；其課后效應對高、中、低層次 學生學習興趣有正向顯著影響，且只對低層次學生 學習成績有顯著正向影響?？傮w來看，智慧教室對 低層次學生成績影響要高于高層次學生，而興趣影 響則恰好相反。 表4 智慧教室對物理學習總體影響 學生 層次 因變量 使用頻率使用時間 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 高 物理學習 興趣 .109* (.000) .124* (.000) . 051*(.040) .197* (.000) 物理成績-.081(.816)-.217(.537) -1.04* (.006) .390(.293) 中 物理學習 興趣 .083* (.000) .156* (.000) .032(.173) .276* (.000) 物理成績.184(.537).290(.351).042 (.899).162(.647) 低 物理學習 興趣 .260* (.000) .022(.402).027 (.354) .228* (.000) 物理成績.217(.551) 1.700* (.000) .071(.861) 1.752* (.000) 注：學生層次按照七次測試平均分均分為高、中、低三個學習層。 3.對男、女生的影響 分別對男、女生的作答做檢測后發(fā)現，使用 頻率的課后效應較課堂效應對男生物理成績影響更 高，但均不顯著；其課堂效應較課后效應對女生物 理成績影響更高，但亦均不顯著；其課堂效應對 男、女生學習興趣均產生了顯著影響，而課后效應 只對女生學習興趣有顯著影響。使用時間的課堂和 課后效應均對男生成績產生了顯著影響，而對女生 均無顯著影響；其課堂效應對女生學習興趣有顯著 影響，而對男生無顯著影響；其課后效應對男、女 生學習興趣均產生了顯著影響(如表5所示)。總體來 看，智慧教室對男生的學習成績影響顯著于女生， 而對女生的學習興趣影響顯著于男生。 表5 智慧教室對不同性別學生影響 學生 性別 因變量 使用頻率使用時間 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 課堂效應 Coef. (p-value) 課后效應 Coef. (p-value) 男 物理學習 興趣 .168* (.000) .031 (.144)-.012 (.562).253*(.000) 物理成績 .082 (.090).711(.057) 2.184* (.000) 3.138*(.000) 女 物理學習 興趣 .167* (.000) .142* (.000) .079* (.000) .205*(.000) 物理成績 .667 (.079).468(.213).496(.223).309(.469) 五、討論與建議 (一)使用層面：尚未從根本上改變傳統(tǒng)物理學習 自從庫班揭示教育信息技術的“易上手，低使 用(High Access Low Use)”瓶頸問題以來12，它幾乎 成為所有新技術應用關注的焦點。然而，與其他一 些新教育技術不同，本研究發(fā)現學生對智慧教室系 統(tǒng)的使用時間和使用頻率均很高，其已經成為學生 課堂和課后學習的主要工具和手段。這可能與本系 統(tǒng)的易操作性和教師的主體推動有直接關系。如學 生最常用的屏幕廣播、導學本等主要以教師操作、 教師建設為主，學生則主要是被動觀看和查閱。而 學生最不常用的功能中，如課后錯題集、思維導圖 等均需要學生主動建構，且需要一定技術。這些發(fā) 現暴露了智慧教室使用中存在的問題，促進學生主 導的、建構性使用仍有待加強，學生成為學習主體 的目標仍尚未顯現。 清華大學史元春等是我國最早參與研發(fā)智慧教 室的團隊成員，他們指出智慧教室是集各種功能于 一體的智能化學習環(huán)境，其功能的發(fā)揮有賴于不同 功能類型間的交互協(xié)作13。然而，本研究發(fā)現學生 主要使用了相對單一的資源獲取和即時互動功能， 而像情境感知、環(huán)境管理等均未涉及。說明學生在 學習中只是揀挑了一些簡便、易用的功能，如此并 未真正發(fā)揮智慧教室系統(tǒng)各功能間強大的交互作 用，對功能本身的開發(fā)利用及功能類型間的交互協(xié) 作應進一步加強。 信息技術與教育融合的主要特征之一是“改變 教學活動的各項要素，引發(fā)教學方法、教學工具、 教學內容等各環(huán)節(jié)的深刻變革14”。智慧教室，被 譽為“人工智能與人類智能”的最佳融合體15，本 應承擔起“深度融合”的重任。然而，其在實踐中 的應用僅達到了“強化”原有學習方式的水平，并 未真正轉變學生的學習方式。只有將技術使用與學 習活動一起設計，才能真正轉變學習方式?？梢姡?一項新的技術不管其功能本身多強大，其對學習方 式的轉變將更多地有賴于其與學科內容本身的融合 程度以及教學設計者的引領。 (二)效果層面：對不同層次、性別學生產生了 不同影響 整體來看，智慧教室的使用對學生的物理學習 興趣及成績產生了積極影響。對物理學習興趣的影 響要優(yōu)于對物理成績的影響，這可能因為學習興趣 比較主觀，影響因素相對單一；而學習成績更為客 觀，影響因素更為復雜，因此物理學習興趣通常是 物理成績提高的必要而非充分條件16。例如，由于 技術的使用使學生感覺物理學習更方便了，容易提 高其興趣，但未必一定能提高其成績。課后效應要 顯著于課上效應，這可能是由于課上受教師主導成 分較多，不同層次學生對使用效應并不敏感。在課 堂效應上，使用頻率要顯著于使用時間，而課后效 應上，則恰好相反?？梢?，課堂經常使用能正向影 響學生成績，但是使用時間應適度，過長時間的使 用并不能產生積極的效應。而課后使用時，使用時 126 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實踐與教師專業(yè)發(fā)展 2016.9 中國電化教育 總第356期 間的長短代表了學生能否深入研究問題，其對學生 成績理應有正向影響；單純的增加使用頻率，由于 學習活動不能深入，反而效果不明顯。 智慧教室對不同學習層次學生產生的影響差異 顯著。其對高、中、低層次學生物理興趣影響依次減 弱，其中課堂使用時間的減弱效應最顯著。研究發(fā) 現，物理學習興趣和學習難度本身有直接關系17?？?慮到低層次學生物理學習興趣本身比較低，且高中物 理學習難度比較大，單純的通過技術“強化”教學， 而并未“轉變”學習方式，較難改變學生的學習興 趣。以課堂使用時間為例，在未轉變物理學習難度的 情況下，再長時間的技術介入也不會改變低層次學生 感覺學習“枯燥無味”的現實。智慧教室對物理學習 成績的影響表現在：其對低層次學生，通過課后效應 產生了積極影響；對中等層次學生無顯著影響；對 高層次學生，課堂使用時間效應反而是負向的。這說 明，技術的介入為低層次學生課后學習提供了更有力 的支持，如作業(yè)輔導、導學本等，他們可以進行個性 化學習。而對于中、高層次學生，并未提供有效的支 持。高層次學生課堂使用時間效應為負，可能是由于 技術的介入未能滿足其個性化學習的需求，也可能是 由于技術的使用對他們已經屬于“過度使用”。依據 魯濱遜(Robinson)等的研究，過度使用信息技術反而會 影響正常學習18。 智慧教室對女生學習成績并無顯著影響，而對 其物理學習興趣均有顯著影響。這可能是由于女生 相對來講對物理的學習處于中游的學生偏多，符合 中層學生的特征19。其自我效能感較低，而技術介 入使其能獲得更多的資源和學習幫助，從而提高了 其學習興趣。然而，這種興趣的提高并未能從根本 上提升其物理學習能力。男生的物理成績容易兩極 分化，課堂使用時間和課后使用頻率對其學習興趣 未產生顯著影響，使用時間對其學習成績有顯著影 響，這與低層學生特征相符，可能與低層學生中男 生比例較大有關。 上述發(fā)現說明，智慧教室對不同層次、性別 的學習者產生效果并不相同。同時也說明不同學習 者對教育技術的潛在需求并不相同，這與阿爾迪托 (Ardito)等20的觀點一致。可見，智慧教室仍需進一 步加強依據不同學習者需求的個性化學習功能應用 方式的開發(fā)。如對中、高層學生以更多的課堂指導 以使其更好利用課堂時間。同時，應深化智慧教室 與學科教學的進一步融合，轉變學習方式。 六、結束語 智慧教室雖然有較高的使用頻率和較長的使 用時間，但是功能類型單一；高頻使用的集中于一 些教師主導、學生被動的功能；在促進和轉變物理 學科學習方面僅達到了“強化”原有學習方式的層 次。因此，本研究中的智慧教室使用情況顯示其并 未轉變傳統(tǒng)學習方式。然而，其對學生物理學習興 趣和物理成績均產生了積極影響，說明其具有巨大 的開發(fā)潛力。其對不同層次、男女生產生的影響差 異顯著，說明在指導個性化學習，實現不同層次學 生均有發(fā)展方面，仍有很大的開發(fā)空間。 參考文獻： 1 胡欽太, 鄭凱, 林南暉. 教育信息化的發(fā)展轉型:從 “數字校園” 到 “智慧校園” J.中國電化教育. 2014,(1):35-39. 2 Rescigno R. Practical implementation of educational technologyDB/OL. /p-4083932679471.html,2016-05-05. 3楊現民.信息時代智慧教育的內涵與特征J.中國電化教 育,2014,(1):29-34. 4 Xie W, Shi Y, Xu G, Xie D. Smart Classroom - an Intelligent Environment for Tele-educationM. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2001. 5 何克抗.智慧教室+課堂教學結構變革實現教育信息化宏偉 目標的根本途徑J. 教育研究,2015,(11):76-81. 6 張亞珍,張寶輝,韓云霞.國內外智慧教室研究評論及展望J.開放 教育研究,2014,(1):81-91. 7 黃榮懷,胡永斌,楊俊鋒,肖廣德. 智慧教室的概念及特征J.開放教 育研究. 2012,(2):22-27. 8 Puentedura R. Transformation, technology, and educationDB/OL. http:/ /resources/tte/puentedura_tte.pdf.2006,2016-05- 05. 9 翟小銘,項華,穆明.基于S-WebQuest的主題探究模式教學實踐研 究例談信息技術與物理學科教學深度融合J.中國電化教育. 2015,(5):130-134. 10 Lamb R, Annetta L, Meldrum J, Vallett D. Measuring science interest: Rasch validation of the science interest surveyJ. International Journal of Science and Mathematics Education,2012,10(3): 643-668. 11 Borenstein M, Hedges LV, Higgins J, Rothstein HR. A basic introduction to fixed effect and random effects models for meta analysisJ. Research Synthesis Methods,2010,1(2):97-111. 12 Cuban L, Kirkpatrick H, Peck C. High access and low use of technologies in high school classrooms: Explaining an apparent paradoxJ. American Educational Research Journal,2001,38(4):813-834. 13 Shi Y, Xie W, Xu G, Shi R, Chen E, Mao Y, et al. The smart classroom: merging technologies for seamless tele-educationJ. IEEE Pervasive Computing,2003,(2):47-55. 14 楊宗凱,楊浩,吳砥.論信息技術與當代教育的深度融合J.教育研 究, 2014(3):88-95. 15 劉清堂,毛剛,楊琳,程云.智能教學技術的發(fā)展與展望J.中國電化 教育, 2016,353(6):8-15. 16 Chang CY, Cheng WY. Science achievement and students self-confidence and interest in science: A Taiwanese representative sample studyJ. International Journal of Science 127 Instruction and Teacher Professional Development 教 學 實 踐 與 教 師 專 業(yè) 發(fā) 展 2016.9 中國電化教育 總第356期 Education,2008,30(9):1183-1200. 17 Oon PT, Subramaniam R. On the Declining Interest in Physics among Students-From the perspective of teachersJ. International Journal of Science Education,2011,33(5):727-746. 18 Robinson C, Sebba J. Personalising learning through the use of technologyJ. Computers 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) Abstract: 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 different learning ability levels and of different 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 ar