用國際TRIZ 理論淺析智慧課堂的教學(xué)與考核模式

黃振永 薛竣文 裴雪丹 蘇秉華

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 信息學(xué)院 廣東珠海 519088

1 “智慧課堂3.0”的概念

劉邦奇在《智慧課堂的發(fā)展、平臺架構(gòu)與應(yīng)用設(shè)計——從智慧課堂1．0 到智慧課堂3．0》一文中提出了“智慧課堂3．0 的定義?！盎ヂ?lián)網(wǎng)”和“物聯(lián)網(wǎng)”已經(jīng)是人們熟悉的概念了。2019 年1 月，“移動學(xué)習(xí)”教育部-中國移動聯(lián)合實驗室MOOC 研究中心主任王濤提出了“室聯(lián)網(wǎng)”的概念。從王濤對“室聯(lián)網(wǎng)”的定義看，“室聯(lián)網(wǎng)”的概念僅僅體現(xiàn)了劉邦奇提出的“智慧課堂3．0”概念的一個方面。本文用國際TRIZ 理論針對“智慧課堂3．0”詮釋了適配的教學(xué)模式——“基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式”的概念、特點、問題及其解決方案[1]。

2 基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式的概念

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式是“一種教師與學(xué)生在同一間教室里面對面的授課模式”，即“面-面”模式，其英文寫作“Face-to-Face”模式。隨著科技的進步，教室越來越智慧、越來越富高科技含量。在國家教育信息化2．0 背景下，一種新型的課堂教學(xué)模式出現(xiàn)了：以“學(xué)堂在線”為代表的平臺中很多慕課課程有“見面課”環(huán)節(jié)，以“騰訊課堂”為代表的平臺中有很多課程是“直播課”，以新維學(xué)習(xí)空間站為代表的智慧學(xué)習(xí)空間站中有很多培訓(xùn)課程是異地同步直播授課的。在該教學(xué)模式中，教師在“臺”（智慧教室）面向屏幕授課（不直接面向?qū)W生本人），授課內(nèi)容通過“云”（互聯(lián)網(wǎng)）傳播，學(xué)生通過“端”及其屏幕上課學(xué)習(xí)，它正符合“智慧課堂3．0”的構(gòu)成特征：有“云”、“臺”、“端”三個要素。該課堂教學(xué)模式的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)牵航處?“臺”的屏幕?“云”（互聯(lián)網(wǎng)）?“端”的屏幕?學(xué)生，該模式對應(yīng)的英文寫作“Teachers-Screens-Internet-Screens-Students”模式。為了方便與傳統(tǒng)的“Face-to-Face”模式相互區(qū)分、記憶、交流，推薦新的模式對應(yīng)的英文寫作“Screen-to-Screen”模式。

3 基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式的特點和熱點問題

3.1 基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式的特點

教師直面的授課對象是屏幕及屏幕里的學(xué)生，而不再是學(xué)生本人：教師面前的屏幕可以是很多個孤立的小屏幕，也可能是一個被分割成很多個小屏幕的超級大屏幕。教師和學(xué)生不再在同一個房間里上課。

學(xué)生通過學(xué)習(xí)終端的屏幕上課學(xué)習(xí)：學(xué)習(xí)終端可以是電腦、手機、投影機、電視機等學(xué)習(xí)設(shè)備，可以是學(xué)校的學(xué)習(xí)終端也可以是學(xué)生私人物品。

學(xué)生不再受國別地域的限制：同時上課的學(xué)生可能來自全球幾十個國家，學(xué)生被系統(tǒng)隨機的分組，組內(nèi)的學(xué)生通過在線方式相互討論交流，學(xué)生之間在網(wǎng)上互評作業(yè)。

學(xué)生不再受教室容量的限制：在常規(guī)的教室里，同時容納數(shù)萬人是不現(xiàn)實的。而在線式課堂的課容量在理論上是無上限值的，學(xué)生戲稱“全球數(shù)億學(xué)生可以像看春晚一樣學(xué)習(xí)了”。

學(xué)生不再受場所的限制：學(xué)生可能是在常規(guī)教室里學(xué)習(xí)、也可能是在圖書館里、宿舍里、咖啡館里、辦公室里，或動車上等場所學(xué)習(xí)。移動式學(xué)習(xí)終端使得學(xué)習(xí)場所更有個性化。

學(xué)習(xí)不再受年齡的限制：對于大眾類課程而言，上課的學(xué)生可能是在校的學(xué)生，也可能是辦公室里的白領(lǐng)，或是退休在家的父母們。它是一種終身學(xué)習(xí)模式。

建設(shè)成本高且有偏斜性：“智慧課堂3．0”離不開智能化的硬件和軟件的支撐，智慧課堂是時代性產(chǎn)物，巧婦難為無米之炊——原始社會不存在“智慧課堂3．0”。這就決定了“智慧課堂3．0”的建設(shè)成本高的特點。由于教師和學(xué)生不在同一個房間里上課，教師在“智慧教室里”隔著屏幕教，學(xué)生利用手機等私人終端隔著屏幕學(xué)，所以，高校只需要重點關(guān)注“臺”（智慧教室）和“云”（互聯(lián)網(wǎng)）的建設(shè)，即建設(shè)有偏斜性。

課堂翻轉(zhuǎn)：因為“臺”-“云”-“端”的課程時間有限，但涉及到的學(xué)生多、課堂的影響廣泛且深遠，一旦課堂有差錯則會造成不可挽回的后果。所以，為了保證課堂質(zhì)量，教師需要多花時間認(rèn)真?zhèn)湔n并公告直播課的預(yù)習(xí)要求，同樣學(xué)生也需要提前按平臺公告的預(yù)習(xí)要求做好準(zhǔn)備工作；在直播課后，學(xué)生也需要按平臺的要求完成課后作業(yè)、課后反思與課后總結(jié)[2]。

3.2 基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式的熱點問題

當(dāng)前配套法律制度不健全：當(dāng)一個學(xué)生參與屏聯(lián)網(wǎng)模式學(xué)習(xí)時，有可能會無意識地暴露他人的隱私、學(xué)生完成的作業(yè)可能會被在未授權(quán)的情況下在網(wǎng)上傳播、教師在引用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源時可能未得到版權(quán)人的授權(quán)、師生共同產(chǎn)生的教學(xué)成果可能無法鑒定和分配版權(quán)比例。

當(dāng)前配套的教學(xué)評價方法不完善：因為教室和課堂的構(gòu)成要素已經(jīng)發(fā)生了變化，所以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)質(zhì)量的評價方法已經(jīng)不再適用屏聯(lián)網(wǎng)型的課堂教學(xué)模式，在屏聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生了大量的教學(xué)數(shù)據(jù)，這些教學(xué)數(shù)據(jù)是“智慧課堂3．0”中教學(xué)設(shè)計、教學(xué)實施、教學(xué)反思、教學(xué)改善的基石性支撐資源，數(shù)據(jù)驅(qū)動型的教學(xué)評價方法亟待研究和完善。

同校多室或異校多室同步教學(xué)的協(xié)調(diào)性難度高：高的建設(shè)成本自然希望有廣泛的教學(xué)受益覆蓋面。很多個教室、手機、電腦等學(xué)習(xí)終端實現(xiàn)同步教學(xué)時，要想獲得好的教學(xué)效果就需要各間教室和學(xué)生協(xié)調(diào)好。這并不是通知學(xué)生同時上課那么簡單。每個教學(xué)班級（尤其是異校）的上課時段不同、教學(xué)進度不同，而直播課的內(nèi)容是同一個，并不見得直播課的內(nèi)容適合每一個教學(xué)班的學(xué)生。所以說，同步教學(xué)的協(xié)調(diào)性難度高。

教學(xué)互動難度高：當(dāng)一位老師面向數(shù)百人、數(shù)千人或數(shù)萬人同時授課時，如何有效地教學(xué)互動是個難題：如果學(xué)生同時發(fā)聲，勢必七嘴八舌，則誰也聽不清楚發(fā)言；如果學(xué)生排隊搶麥，則在上課時間內(nèi)能發(fā)聲的學(xué)生人數(shù)是很少的；如果采用彈幕的方式發(fā)言，則屏幕上會滿屏地飄過的留言，影響觀看教學(xué)內(nèi)容。

課程成績的誠信度備受質(zhì)疑：在沒有人像識別的功能的平臺中學(xué)習(xí)時，理論上講只要有賬號和密碼就可以學(xué)習(xí)，難免會出現(xiàn)李代桃僵的現(xiàn)象：如何保證張三的賬戶成績是張三本人的學(xué)習(xí)行為，是各類慕課平臺需要解決的共性難題。網(wǎng)課的期末考試通常有3～7天的時間，參加考試有早有晚，在沒有有效監(jiān)控的狀態(tài)下，任憑學(xué)生自主進行網(wǎng)課的期末考試，其成績的誠信度備受質(zhì)疑。這就需要平臺提供一種功能：在學(xué)生學(xué)習(xí)時，可以不定時抓拍數(shù)次照片與后臺的照片進行比對，如果不一致，則中斷學(xué)習(xí)或考試過程。因此課程需要安排線下的監(jiān)考型考試。

成績評定標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：有的網(wǎng)課規(guī)定：網(wǎng)課總成績≥80 分是優(yōu)秀，有的網(wǎng)課規(guī)定：≥85 分是優(yōu)秀，也有的網(wǎng)課規(guī)定≥90 分才是優(yōu)秀。而線下的絕大多數(shù)課程規(guī)定：≥90 分才是優(yōu)秀。同樣是“優(yōu)秀”等級，但是其含金量不同。在允許用網(wǎng)課的結(jié)課證書兌換校內(nèi)學(xué)分的高校里，各網(wǎng)課評分標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一給兌換學(xué)分也帶來了不公平。

4 用STC 算子法解析基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式

STC 算子法是一種極限思考方式，是將尺寸、時間和成本因素進行一系列變化的思維實驗。STC 的含義是：S—尺寸（size）、T—時間（time）、C—成本（cost），從尺寸、時間和成本三個參數(shù)的變化來改變原有的問題[3]。思考步驟：

（1）明確現(xiàn)有系統(tǒng)：智慧課堂3．0。

（2）明確現(xiàn)有系統(tǒng)在尺寸、時間和成本方面的特性。當(dāng)前系統(tǒng)：智慧教室；子系統(tǒng)：屏幕；超系統(tǒng)：室聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。智慧教室的尺寸、時間和成本都是可變參數(shù)。尺寸：教室的空間大小、同時容納學(xué)生人數(shù)、上課教師人數(shù)，等。時間：學(xué)生學(xué)習(xí)時間、教室上課時間、測評反饋時間，等。成本：建設(shè)智慧課堂3．0 的成本。

（3）設(shè)想逐漸增大對象的尺度，使之無窮大。教室空間無限大：把孤立的教室聯(lián)網(wǎng)在一起，形成一個超級學(xué)習(xí)空間系統(tǒng)。學(xué)生人數(shù)無限多：學(xué)生來自全球各地；可實現(xiàn)數(shù)萬人同時在線上課學(xué)習(xí)。教師人數(shù)無限多：教師來自全球名校；不出國就能學(xué)習(xí)世界頂級名校名師的課程。

（4）設(shè)想逐漸減小對象的尺度，使之無窮小。教室空間減小到零：實體教室變成虛擬教室；直播間、錄播間即為教室。學(xué)生人數(shù)減少到零：教師面前的授課對象不再是學(xué)生，而是屏幕。教師人數(shù)減少到零：無面對面授課的教師也能學(xué)習(xí)；師資和教學(xué)資料共建共享。

（5）設(shè)想逐漸增加對象的作用時間，使之無窮大。學(xué)習(xí)時間無限長：學(xué)生可以重復(fù)性學(xué)習(xí)（看回放）；終身學(xué)習(xí)。教學(xué)時間無限長：學(xué)生離開課堂后也能與老師交流。

（6）設(shè)想逐漸減少對象的作用時間，使之無窮小。教學(xué)時間無限短：在一個場地教學(xué)，多場地同步學(xué)習(xí)，減免趕場教學(xué)時間。測評時間無限短：系統(tǒng)即時判分統(tǒng)計，減免人工批改作業(yè)、人工評價課堂教學(xué)質(zhì)量的時間。

（7）設(shè)想增加對象的成本，使之無窮大。成本無限大：用科技產(chǎn)品裝配智慧教室，讓科技反饋教育教學(xué)。

（8）設(shè)想減少對象的成本，使之無窮小。成本無限?。寒悋惖赝綄W(xué)習(xí)成本低；學(xué)習(xí)終端是學(xué)生的手機等私人學(xué)習(xí)終端，可降低學(xué)校建設(shè)成本。

（9）修正現(xiàn)有系統(tǒng)，重復(fù)步驟2 ～8，并得出解決問題的方向。屏聯(lián)網(wǎng)型的課堂教學(xué)模式是適配未來超級學(xué)習(xí)空間系統(tǒng)的教學(xué)模式。

5 用物理矛盾分析法解析基于屏聯(lián)網(wǎng)的課堂教學(xué)模式

物理矛盾一般來說有2 種表現(xiàn)：系統(tǒng)中有害性能降低的同時導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有用性能的降低；系統(tǒng)中有用性能增強的同時導(dǎo)致該子系統(tǒng)中有害性能的增強。TRIZ 提供了2 個分離原理。

（1）空間分離：常規(guī)教學(xué)模式是師生同時容納在一間實體教室里。因建筑空間和設(shè)備數(shù)量的限制，并考慮到安全要求，數(shù)萬人一起在實體教室上課是不現(xiàn)實和不理智的教學(xué)方案。將教師空間和學(xué)生空間分離：重點關(guān)注教師空間的建設(shè)，準(zhǔn)許學(xué)生自由選擇學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)終端，有利于教學(xué)空間的最大化；教師面對的屏幕可以是很多個分離的孤立屏幕，也可以是一個被分割成很多個小屏幕的超級大屏幕。

（2）時間分離：常規(guī)教學(xué)模式是教與學(xué)是同步進行的，下課后因師生常不再見面，學(xué)生無法在教師輔導(dǎo)下繼續(xù)學(xué)習(xí)。將教與學(xué)時間分離（異步進行）：如果平臺有錄課回放功能、或老師事先錄好視頻課件，那么學(xué)生就可以如臨其境般地學(xué)習(xí)了；如果教師在上課前先在PPT 中插入隨堂測試題目（雨課堂手機課件），那么在課堂上就可以節(jié)省板書的時間和人工統(tǒng)計答題數(shù)據(jù)的時間了。

（3）條件分離：在課堂上：在需要教學(xué)互動時，學(xué)生可以使用手機；在不需要教學(xué)互動時，要求學(xué)生不能玩弄手機。大班上課時，如果很多人同時發(fā)言，勢必都聽不清楚：先讓想發(fā)言的學(xué)生提交發(fā)言申請，再根據(jù)提交發(fā)言申請的時間順序逐一發(fā)言，這樣每個人的發(fā)言都能聽清楚了。當(dāng)把“聽發(fā)言”變成“看彈幕”時，也可以實現(xiàn)同時發(fā)言了。

（4）系統(tǒng)級別分離：如果把一間智慧教室看作當(dāng)前系統(tǒng)，則屏聯(lián)網(wǎng)型的學(xué)習(xí)空間是超系統(tǒng)，學(xué)生是子系統(tǒng)。當(dāng)數(shù)百人、數(shù)千人或數(shù)萬人同時上課時，會產(chǎn)生大量的平時作業(yè)。如果讓老師批改每一份作業(yè)，是不太容易落實的，利用25 號自服務(wù)原理，讓每個學(xué)生隨機的、匿名的批閱一定數(shù)量（如7 份）的作業(yè)（當(dāng)然了，要保證每份作業(yè)被打分7 次），再去掉一個最高分和一個最低分并取平均分作為每份作業(yè)的得分。