基于OPST框架的“教学先行”智慧教室建构模式探究

陈力行　王鑫　曹伍军

摘   要：智慧教室的建設是教学结构变革的大势所趋，也是教育信息化发展的必经之路。然而，目前的智慧教室建设中使用的“技术先行”建构模式却成为智慧教室真正发挥其“智慧”作用的肘腋之患。因此，设计以“教学先行”为指导的智慧教室建构模式并以此作为智慧教室建设依据，已经成为促进其常态化运行的当务之急。文章厘清两种“技术先行”建构模式及对应的两种成因——缺乏正确理念和缺乏行动指南，并基于此提出以“教学先行”理念为指导、以OPST框架为行动指南的智慧教室建构模式。该模式包括纲领和内容两部分，纲领部分涵盖教学先行理念、智慧教室概念、建设目标，内容部分涵盖智慧教室两方面建设目标、四种智慧教学法、三类空间结构、五层技术模型，以期为建设能真正发挥“智慧”作用、改善日常教学的智慧教室提供参考。

关键词：智慧教室;技术先行;教学先行;OPST框架;建构模式

中图分类号：G434         文献标志码：A         文章编号：1673-8454（2022）09-0103-08

一、引言

教育信息化是教育理念和教学模式的深刻变革，是促进教育公平、提高教育质量的有效手段。课堂教学结构的根本变革是实现教育信息化宏伟目标的创新举措与具体方法，营造以智慧教室为代表的智慧化学习环境是变革传统课堂教学结构的重要内容。[1]因此，智慧教室建设成为教育研究者与一线教师关注的重点领域，这既体现出教育信息化背景下学习者对学习环境发展的诉求，也是信息技术与课程教学深度融合的着力点与突破口。

目前，对智慧教室的建设研究中，有学者从传统教室的缺陷出发，提出智慧教室“SMART”概念模型[2];有学者从系统组成的角度构建智慧教室的iSMART模型[3];有学者立足于传统多媒体教室与智慧教室的区别提出智慧教室技术设计的四层模型[4]。综上，多位学者基于不同的角度对智慧教室的概念和特征加以探讨，并提供不同思路的建设方案，对智慧教室的建设发展起到重要的指导作用。

二、智慧教室教学应用的困境与成因

（一）智慧教室教学应用的困境

现有研究聚焦于智慧教室的内涵解析及理论模型架构，却回避其概念组成及模型架构的底层缘由。与此同时，在实际的教学场景中智慧教室却没有发挥其应有的作用，很多智慧教室被当成增强版的多媒体教室使用，对其复杂功能的灵活应用则较少，其设计目标未能达成。其“智慧”作用也无从凸显，[5]而这显然与智慧教室的建设初衷相悖。关于这种现象成因的探索，研究者把精力更多地放在对师生使用智慧教室的技巧、方式、意愿等的研究上，而忽略智慧教室本身是否真正适应教育改革的前进方向这一核心问题。

（二）困境的成因：技术先行

存在上述问题的智慧教室大多基于“技术先行”建构模式进行建设。“技术先行”建构模式，是指在教育技术建构过程中，先选择技术工具（因为这种工具易于获得），并使教学意图适应技术工具的用途，而不是根据教学需要选择某一种技术工具（因为这种工具有助于教学的实施）——这其实是在削足适履。[6]这样选取的技术工具在使用时可能不符合教与学的基本规律。所以，当基于这种模式建设的智慧教室无法融入常态教学时，需要改变的不仅是使用者的技术应用能力或意愿，更需要改变的是“技术先行”建构模式及其构建出来的智慧教室。“技术先行”建构模式存在外显和隐藏两种情况，深入分析两种情况的成因，可避免陷入“技术先行”建构模式，从而探究智慧教室合适的建构路径。

1.外显的技术先行建构模式

外显的“技术先行”建构模式是基于“技术先行”理念所形成的，其成因是正确理念的缺失。具体表现为：将技术本身的特点当成某种选定的教育技术的特点、将技术特点的组合归纳为其概念，以及将技术本身能达到的指标作为其使用目标。因此，基于这种模式设计的智慧教室在设计之初就与教学需要相脱离，难以达到提升教学质量的目的。

外显的“技术先行”建构模式在一开始就迷失了正确方向，没有朝着改善教学这一根本目的前进。朝着改善教学前进并不是喊口号式的前进，是对智慧教室建设实质内容的评判。关键在于：在设计某种教育技术时，其设计目标到底是否来自教学的实际需求。这种模式下建设的智慧教室会因为建设目标和概念界定上的“技术先行”，使其在设计之初就不适合作为常态化教学环境。这种模式比较容易被发现并被纠正，同时也是大多数研究者所极力避免的。

2.隐藏的技术先行建构模式

隐藏的“技术先行”建构模式是由于缺乏正确行动指南导致的。通常隐藏的“技术先行”建构模式是拥有正确的指导理念的，即已经确定将改善教学当成正确方向。但是，因为缺少正确行动指南而导致在具体实践中偏离原先设定的方向，使整个建构模式依然是“技术先行”的。

这是因为，当行动指南缺失时，就只能用最基本的原理去指导最具体的实践，而这是行不通的。进一步来说，建构主义理论是当前教学实践最重要的理论基础之一，但是，如果没有基于建构主义设计的诸多教学模式，教师直接依据建构主义理论进行教学，在这种情况下就不能得到预期的效果。正如诺贝物理学奖得主菲利普·沃伦·安德森（Philip Warren Anderson）在《多者异也：破缺的对称性与科学的层级结构》（More Is Different： Broken symmetry and the nature of the hierarchical structure of science）一文中所说的那样：“还原论假设绝没有蕴涵它的逆命题‘建构论假设，即将万物还原为简单基本定律的能力，并不蕴涵从这些定律出发重建整个宇宙的能力……在复杂性的每一个层次，都会有崭新的性质出现。”[7]因此，如果智慧教室的具体实践仅仅依靠由教学先行理念指导，那么“最基础的方向”和“最具体的实践”之间本可以被行动指南抹平的“复杂性”鸿沟，会使最终建成的智慧教室反倒与待解决的教育问题不相关。

隱藏的技术先行建构模式往往是不受研究者关注的。因为，在有了一个“改善教学、解决教学问题”的正确大方向后，随后的研究能够用于实践是很自然的联想——如果有一些错误则会被认为是不可避免的弯路或者系统误差，而没有认识到这是缺乏行动指南导致的“技术先行”。

（三）教学先行建构模式的必要性

在明确技术先行建构模式的缺点和成因之后，设计一种同时弥补以上两种技术先行建构模式缺陷的“教学先行”建构模式的必要性不言而喻。弥补两种技术先行建构模式的缺陷应当从其成因入手进行针对性的改进，即若想弥补外显的技术先行建构模式的缺点，应坚定地使用教学先行理念指导实践，以使智慧教室建设沿着改善教学的方向前进;若想弥补隐藏的技术先行建构模式的缺点，应该使用正确行动指南填平最基础的“由教学先行理念确定的大方向”和最具体的“智慧教室建设”之间的复杂性鸿沟，以使最终的智慧教室建设实践不偏离最初的方向。

三、基于OPST框架的

教学先行智慧教室建构模式

如上所述，本文意在设计一种智慧教室建构模式，由这种模式所建设出来的智慧教室将能够真正服务于常态化教学。根据之前的分析，这种建构模式应该弥补智慧教室技术先行建构模式的缺憾。因此，研究提出基于“目标—教学法—空间—技术”（Overall-Pedagogy-Space-Technology，简称OPST）框架的智慧教室教学先行建构模式。该模式分为两个部分，即教学先行理念指导的纲领建设部分和正确行动指南指导的内容建设部分，前者以坚定的教学先行理念指导弥补外显的技术先行建设模式缺乏正确理念指引的缺陷;后者以正确行动指南（OPST框架）弥补隐藏的技术先行建构模式缺乏正确行动指南的缺陷。其中，教学先行理念指导的纲领建设部分包括教学先行理念、智慧教室的概念、智慧教室的两方面建设目标;正确行动指南指导的内容建设部分包括智慧教室的四种智慧教学法、三类空间结构、五层技术模型。

（一）教学先行理念指导的纲领建设部分

纲领建设部分存在的意义在于用正确理念为智慧教室指明正确的建设方向。为此，教学先行理念将被具象化成智慧教室的建设目标，以指导智慧教室具体的内容建设。

1.教学先行理念

教学先行是与技术先行相对立的一个理念，即将满足教学需要（实现教学目标、提高教学质量）作为教育技术设计的根本出发点与着力点。具体地说，就是基于教学实际界定所选择教育技术的概念、基于教学需要表征其技术特点，以及基于教学需求设定其使用目标。本研究中教学先行理念贯穿智慧教室的建设整体，是智慧教室建设的总体思路和根本指导。

教学先行理念指导实践的具体表现就是：立足教学，明确智慧教室建设目标，即将教学需要转化为智慧教室建设目标。这样，由教学需要转化而来的建设目标，既可以成为OPST框架的目标导向（即“O”），为教学法、空间、技术提供顶层指导，也可以成为衔接教学先行理念与具体行动指南OPST框架之间的桥梁。

2.智慧教室概念

学者从不同视角对智慧教室加以分析，将智慧教室视为学习空间、学习环境或学习场域等。对于智慧教室，本研究从教学变革的实际需求、特征、技术、实现功能等角度出发，将其界定为一种具有记录学习过程、识别学习情境、联结学习社群、感知物理环境四个特征的，以教育数据挖掘技术和学习分析技术为核心，能够帮助教师有效地进行智能决策、智能实施、智能评价，帮助学生实现主动意义建构的学习环境。

3.智慧教室的建设目标

立足教学，明确智慧教室的建设目标，既是对教学需要和智慧教室内涵的深刻认识，也是为智慧教室建设提供蓝图。基于对智慧教室建设总任务（为实现“教师主导—学生主体”的教学结构提供环境基础）的思考，本研究认为智慧教室应实现以下两方面目标。

（1）从智慧教室的作用与教学要素的关系来看，智慧教室应实现如下目标：

第一，智慧教室要具备智能决策、智能实施、智能评价的功能，从而促进和支持教师由课堂教学的主宰和知识的灌输者，转变为课堂教学的组织者指导者、学生建构意义的帮助者促进者、学生良好情操的培育者。

第二，智慧教室能提供多种认知、探究、创作、交流展示的途径，从而促使学习者由知识灌输的对象和外部刺激的被动接受者，转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者、情感体验与培育的主体。

第三，智慧教室能提供丰富的教学资源，使教学内容在呈现方式上，从依赖教材，转变为以教材为主并包含丰富的数字化教学资源;在组织形式上，从高结构化的内容模块转变为结构化与非结构化并举的内容组织形式。

第四，智慧教室要配置有各种教学媒体，从而支持和促进教学媒体由只是辅助教师突破重难点的形象化教学工具，转变为辅助教的工具、促进学生自主学习的认知工具、促进教学交互的交流工具、创建真实情境的情境工具。[8]

（2）从智慧教室的功能与教学流程的关系来看，智慧教室的目标是通过各种信息技术的应用，以教育数据挖掘技术和学习分析技术为核心，构建智慧化的、适应学生身心健康发展要求的学习环境，以支持师生课前智能化的备课、课后智能化的评估和研讨、课中以新型教学结构为基础的多模式的教学活动，为实现“教师主导—学生主体”的教学结构提供支持。具体表现如表1所示。

（二）正确行动指南指导的内容建设部分

内容建设部分即智慧教室包含哪些具体内容。其存在的意义是，通过正确行动指南OPST框架保证在纲领部分确定的智慧教室建设方向在实践中不偏离。本部分依据正确行动指南OPST框架设计而来，并通过OPST框架中的目标导向（即“O”）与纲领部分一脉相承。

1.智慧教室建设行动指南

基于教学先行的指导思想，本研究选择具体的行动路径指南——“目标—教学法—空间—技术”（OPST）框架。不同于很多口号式的原则，在教学中，OPST框架融合目标、教学法、空间、技术四个直观的要素，并据此形成一套各元素间关联性极强的操作框架。这使以此为据的智慧教室建设能够在使用教学法完成目标的前提下兼顾空间与技术。OPST框架这样的特点与教学先行理念高度吻合，这也是选择其作为落实教学先行理念的具体行动指南的原因。

OPST框架源自于昆士兰大学戴维·拉德克利夫（David Radcliffe）教授的“教学法—空间—技术”（Pedagogy-Space-Technology，简称PST）框架，该框架基于下一代学习空间（the Next Generation Learning Spaces，简称NGLS）项目提出，多个组织或项目在PST框架的指导下推动学习空间的再设计。[9]国内有学者将PST框架中的总体设计（Overall）细化为目标导向，并基于此提出基于目标导向的“目标—教学法—空间—技术”（OPST）框架，包括目标、教学法、空间、技术四个方面的设计环节。[10]本研究对OPST框架做进一步阐述，其四者之间的关系应为立体的三维结构，在不同的层面表现出不同的作用。OPST具体关系如图1所示。

其中，目标是指对智慧教室建设的总体把控，它决定智慧教室中教学法、技术、空间的设计方向;教学法是指为实现教学目标，在指定的教学情境中所采取的方法和手段，它为空间与技术的结合提供思路;空间是指教室设施的布局，它对技术进行承载并对教学法提供支持;技术指教室中教育技术与非教育技术的总和，它保障和增强教学法的效果并延伸空间的边界。在OPST框架中，“教学先行”的理念决定建设目标，建设目标进一步决定教学法，这两者共同决定空间和技术的选择。因此，OPST框架可以作为践行教学先行理念的行动指南。

2.智慧教室的两方面建设目标

目标作为OPST框架的首要环节，需要在对教学法、空间、技术进行设计之前加以考量，以便为后续设计提供指导。本研究从智慧教室优化教学流程所需要的功能出发，明确智慧教室功能与教学流程之间的关系;从智慧教室建设总任务中新型教学结构的具体表现出发，明确智慧教室作用与教学要素之间的关系，基于这两种关系确定智慧教室两方面的建设目标。

3.基于目标的四种智慧教学法

教学法是指为实现教学目标所采取的方式和手段，其为空间与技术的结合提供引导。在传统的教学过程中出现诸多基础性的教学法，总的来说包括授导型、自主探究型、小组协作型、远程协同型四类。然而，随着教学需求的不断提高，传统的教学法已无法满足需要，需要探索與之相匹配的智慧教室特色教学法。

基于对智慧教室的内涵与建设目标的理解，本研究提出适应性、强交互性、情境性三重智慧教学特性，这三种特性既可补益传统教学法，也是技术发展的成果。适应性有两层含义：一层是通过适应学习者个人兴趣，设计个性化学习目标;另一层是通过适应学习者学习风格，提供个性化学习方式，[11]以此助推个性化教学。强交互性体现在智慧教室为师生、生生交互提供更多的渠道，如学习轨迹实时追踪与反馈、同伴互评等。情境性则是指，通过为学生创设真实情境，使学生在真实情境中实现知识习得、问题解决，以及高级思维培养。

智慧教室特色教学法，是三重特性和传统教学法的有机结合，包括强交互适应授导型、适应性自主探究型、情境化小组协作型、强交互远程协同型。强交互适应授导型教学法中，除了师生间授导教学，更多应体现出师生个性化的教与学，以及生生、师生间的交互，学习者需要提升自身自主学习能力，加强和同学教师之间的沟通。适应性自主探究型教学法强调学生发挥其学习主动性，体现出学习者的学习主体地位;同时，教师作为探究活动的组织者与引导者，为学生提供个性化的学习目标与学习支架。情境化小组协作型教学法中，教师基于各种信息技术为学生创建真实情境，学生在不同的任务情境中进行分组协作探究。强交互远程协同型教学法中，信息技术为远程双方搭建起沟通的桥梁，教师是远程课堂的组织者和管理者，学生成为远程知识协同建构的主体。

在不同的教学法中，智慧教室提供的支持在技术、空间等层面上均有所变化。

4.适应教学法的三类空间结构

空间结构是指教室设施的布局，主要体现为桌椅摆放，它对技术进行承载并对教学法提供支持。为实现空间结构跟随教学进行灵活变化，本研究选择一体式的移动桌椅，“移动”使其能变化、“一体式”使其够灵活——在课堂时间和师生精力有限的前提下，一体式的移动桌椅有利于大幅节省变更空间结构所花费的时间和精力。

依据信息传播模式与教学的关系可将空间结构分为三类。强调信息广播式传递的电影院模式：桌椅面向同一方向、呈多排扇形分布，利于信息的高效传递，适合集中授课。强调信息点对点交流的宴会厅模式：以数个桌椅为一个整体（小宴会厅3～5人，大宴会厅6～8人），呈环形分布，环与环之间存在适当间隔，适合小组协作学习。强调信息辐射式分享的展演馆模式：桌椅呈大环状四周分布，中间位置供学习者展示作品、演说等。[12]

每种模式所对应的空间布局都各有特色，以满足不同教学法的需要。每种模式并不设置严格的布局式样，可根据教学实际调整。在三种模式里，学习空间密度（即师生、生生间距离）应保持适中，过小或过大的学习空间密度都会导致师生的不适，不利于促进学生思考和交流。[13]三种模式如图2所示（图2的桌子并不实际存在，只作为理解学生间相对位置的标定物）。

电影院模式可为强交互适应授导型教学法和适应性自主探究型教学法提供空间支持。对于强交互适应授导型教学法，该模式既体现出授导型课堂中以教师讲解为中心的特点，又能体现学生个体的独立学习风格和满足学生间随时交互的课堂需求;对于适应性自主探究型教学法，这样的桌椅摆放能够在授导之余为学生提供相对独立的学习空间，以便学生自主探究。

宴会厅模式可为适应性自主探究型教学法、情境化小组协作型教学法提供空间支持。对于自主探究型教学法，该模式不仅可以为学生提供独立自主的学习空间，还为师生间的低密度课堂交互提供独立空间。对于情境化小组协作型教学法，该模式能缩短学生间交流协作的空间距离，有利于学生深层次、多角度地学习交互。

展演馆模式可为强交互适应授导型教学法、强交互远程协同型教学法提供空间支持。对于强交互适应授导型教学法，该模式既为学生提供极好的观摩视野，也为教师提供宽阔的展示平台。对于强交互远程协同型教学法，该模式一方面有利于为本地端学生提供高清的远端画面，另一方面有利于将本地端的画面无损地传递至远端。

上述空间结构与教学法的对应关系并非绝对，一种空间结构能支持多种教学法，一种教学法也需要多种空间结构。事实上教学活动中往往依照需要选择多种教学法并灵活变化空间结构。

5.支持教学法的五层技术模型

智慧教室中的各种技术共同支持和保障教学法的效果，它们相互支撑、相互促进。为理清各技术之间的关系、整合技术并使其有效应用，本研究依据功能分层的思想，按照教学信息传播的流程，将智慧教室中所用到的技术分为五层，具体如表2所示。

该五层模型中，基础设施层、网络通讯层、信息处理层是智慧教室的建设基础，在不同教学法中都扮演着重要角色。技术对教学法的差异化支持主要表现在综合服务层和教学接口层。

在综合服务层中，电子书包系统[15]、交互应答系统[16]、交互演示系统[17]支持“强交互”;电子学档系统、智能决策系统、学习资源系统支持“适应”;学习资源系统、交互演示系统支持“情境化”;交互演示系统支持“授导”;电子书包系统、学习资源系统支持“探究”;交互演示系统、电子书包系统支持“协作”;远程会议系统支持“远程协作”。综合服务层流转的教学信息会通过相应的教学接口传递各课堂要素，从而完成对教学法的支持。不同智慧教学法因自身教学需求会有侧重地选择综合服务层与教学接口层的技术，同层其它技术或设备发挥协同作用。

强交互适应授导型教学法：侧重于实现教学主体之间的交互作用，因此，需要选择综合服务层的电子书包系统、智能决策系统、交互演示系统，以及教学接口层的平板电脑、教学双屏、手写板等设备作为主体间交互的媒介。适应性自主探究型教学法：强调满足学习者个性化学习的需要，因此，选择综合服务层的智能决策系统、学习资源系统，教学接口层的平板电脑，给学生提供丰富的学习资源，满足不同学生的个性化需求。情境化小组协同型教学法：在综合服务层选择学习资源系统和交互演示系统实现情境构建，在教学接口层选择平板电脑、讨论屏满足学生间的协作需求。强交互远程协同型教学法：远程的交互演示是教学实现的重点，为实现远程的交互，在综合服务层选择交互演示系统、远程会议系统，在教学接口层选择教学双屏和讨论屏。

四、建构模式纵览

基于OPST框架的教学先行智慧教室建构模式的总体情况如图3所示。教学先行理念是整个智慧教室建设过程中的根本指导，通过将其具象化并连接具体行动指南OPST框架，促使智慧教室优化教学流程和变革教学结构两方面目标的实现。在OPST框架中以之前所确定的两方面目标作为目标导向（“O”）;根据目标导向确定智慧教室改善教学的方法核心，即强交互适应授导型、适应性自主探究型、情境化小组协作型、强交互远程协同型四种智慧教学法（“P”）;为了能使四种智慧教学法落在实处，一方面设计包含电影院模式、宴会厅模式、展演馆模式的智慧教室三类空间结构（“S”）为其提供空间支持，一方面构造涵盖基础设施层、网络通讯层、信息处理层、综合服务层、教学接口层的智慧教室五层技术模式为其提供技术支持（“T”）。在整个模式中，基于教学先行理念的纲领部分为智慧教室建设提供方向，基于正确行动指南OPST框架的内容建设使智慧教室建设在具体实践时不脱离最初的目标。只有这样的模式才能同时弥补两种技术先行建设模式的缺陷，依据这样的模式建设的智慧教室才能真正能够融入常态化教学，达到技术改善乃至变革教学的目的。

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作者简介：

陈力行，硕士研究生，主要研究方向为学习心理与技术，邮箱：Chennilv@163.com;

王鑫，硕士研究生，通讯作者，主要研究方向为信息技术教育应用，邮箱：2368912966@qq.com;

曹伍军，硕士研究生，主要研究方向为信息技术教育应用，邮箱：caowjun@126.com。

Research on the Construction Mode of “Teaching First” Smart Classroom Based

on OPST Framework

Lixing CHEN， Xin WANG Wujun CAO

（Faculty of Education， Shaanxi Normal University， Xian Shaanxi 710062）

Abstract： The construction of smart classrooms is the general trend of the reform of teaching structure， and is also a necessary path for the development of education informatization. However， the current construction mode of “technology first”， used in the construction of smart classrooms， has become an impediment to smart classrooms to truly play their “smart” role. Therefore， designing a smart classroom construction model guided by“teaching first”， which will serve as the basis for smart classroom construction， has become an urgent task to promote its normalized operation. The article clarifies two construction modes of “technology first” and the corresponding causes-the lack of correct theory and the lack of action guidelines. On this basis， a smarter classroom construction model， guided by the concept of “teaching first” based on OPST framework， is proposed. The model consists of two parts： the guideline and the content. The former covers the teaching-first concept， the concept of smart classrooms and construction goals， while the latter two aspects of smart classroom construction goals， four smart teaching methods， three types of space structure and five-layer technology model. Through these， the paper is expected to provide a reference for building a smarter classroom that can truly play its “smart” role and improve daily teaching.

Keywords： Smart classroom; Technology first; Teaching first; OPST framework; Construction mode

編辑：王天鹏   校对：王晓明