未来课堂什么样？一零一中三节课让你看懂智慧课堂
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百尺竿头，更进一步
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创
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10月24日，第五届中国教育智库年会暨新技术与教育融合创新发展研讨会在北京一零一中召开。
北京一零一中等12所具有鲜明智慧校园建设特色的学校，被遴选为首批未来智慧校园协同创新基地校。未来智慧校园研究中心从学校空间改造、学习方式变革、管理模式创新、学习生态开放融合等多维度，共同探索未来智慧校园的评价标准。
未来智慧校园研究中心正式揭牌
科学技术的飞速发展使新技术赋能智慧课堂成为创新教育的重要突破口。北京一零一中校长、未来智慧校园研究中心主任陆云泉在研讨会做主题分享。北京一零一中教师呈现了三节“智慧课堂”教学展示，让我们看到大数据、人工智能等智慧教育技术如何塑造新课堂。
陈佩莹：“教-学-评一体化”精准教学
陈佩莹老师展示的是初中物理《磁场》一课。磁场是非常抽象的一个概念，学生很难理解和想象，在传统课堂中讲授相对困难。整节课利用了“101智慧课堂智慧云教学系统”进行授课，并运用classin平台开展了异地同步课堂，发布实验任务、随机抽问、上传自主探究作业、自我评价等环节，引导学生思考，发散学生思维，激发学生对于该课程的兴趣。丰富的课程资源让抽象的知识概念具象化，最终真正掌握知识。展现了高效、高能、互动的信息化技术新课堂教学。
学生反馈：
周梓涵
为智慧课堂打call!“这节课上，我们每个人手里都有一个pad，可别小看它，老师通过它为我们下发学习任务、发布有奖问答；我们通过它可以直接拍照快捷方便地上传学习成果、与其他的小组成员共同讨论。还可以很方便地完成自我学习评价，体验很棒。它让我们的课堂更加活跃，平时课堂上无法实现的功能都可以轻松地通过它来实现，真是太神奇了！为智慧课堂打call！”
学习变得更简单，更快乐！
陈佩莹老师表示，这是一节简单的物理课，但是它很好地融合了传统物理课堂现场学习和网络在线学习的优势，充分调动了学生学习的主动性，进一步提高了教与学的效率。基于“101智慧课堂”的资源和功能，整个课堂教学非常流畅。教师评价、生生互评、自我评价贯穿始终，让“教-学-评一体化”的精准化教学成为了可能。学生完全浸润在信息技术营造的学习环境中，多元化、数据化的课堂让学生成为课堂的主体，学习也变得更简单、更快乐。”
问题抢答，调动课堂氛围
课堂上，陈老师以一个小活动 “如何让静止的小磁针转动起来？你有哪些办法？”快速切入主题，同学们开动脑筋，进行各种尝试。
陈老师在平台发起了问题抢答，“恭喜你被选中！”一个同学的学习平板上收到这条提示后，他积极地站起来分享自己在刚才实验中的新发现。
可视化讨论，交互更充分
在“撒铁屑实验”和“设计仿真地球仪”的活动中，陈老师利用平台的讨论区功能发布了任务，利用各种磁石和地球仪模具现场设计一个地球仪模型。任务完成后，同学们将自己的设计图拍照上传，发送到大屏幕上对比，同学们发表评论和观点。
在讨论区里，学生的学习过程及结果被可视化，教师可以对优秀小组置顶，学生可以进行互相点赞、评论。这种小组合作，整体评价的课堂教学模式克服了传统课堂的短板，激发学生主动学习的意识，让每个学生都有机会发表观点，大大提高了学生的参与度，让课堂焕发生命活力。
小组讨论，拍照上传，激发交流碰撞
学生自我评价，教学更精准
在每个活动结束后，陈老师利用答题器功能，向学生发布了“自我评价”。平台快速统计出学生自评的结果，帮助教师准确了解学生学情，及时调整策略，充分展现了以学生为中心的智慧课堂理念。
学生进行自我评价，教学有的放矢
异地同步授课，促进资源共享
陈老师还利用classin的异地同步授课功能，让在另一个教室的同学参与了整个课堂教学过程。实时交互的技术保障，让同学们就像在一个教室里上课一样。
远程教室的同学正在参与实时讨论
异地同步授课这一功能，我校已在疫情期间的分教室上课中应用。未来，通过这一技术，我校在四川凉山定点帮扶学校的同学们，将可以和北京一零一中的同学们实时互动同上一堂课。
王曌君茹：评价贯穿语言学习始终
王曌君茹老师展示的是英语的智慧听说课，内容为北师大新教材第三单元第二课，探讨“人与社会”主题下“庆祝活动”(Celebrations)中的“重要场合”(Special Occasions)。课程围绕“聚会”(Parties)展开，通过听力输入和口头输出，帮助学生了解“聚会”的类型，对比中西方文化背景下“聚会”礼仪的异同，从而提升学生的跨文化意识和交际能力。整堂课与“Classin”在线课堂和“科大讯飞英语听说教学系统”相结合，充分体现了“智慧课堂”的共享性和开放性。
学生反馈：
郭耀远
新颖的课，简直太棒！“很方便，脱离了传统教学利用书本的不方便性；很新颖，可以激发我们的学习兴趣；材料上传很快，学习资料多元化；师生互动非常的方便；大数据可以随时检测每个学生的课堂学习质量，起到了监督作用”
大数据让我对每个学生了如指掌！
王曌君如老师说，“智慧课堂”的融合，使英语听说教学互动性更强，更开放。数据分析的使用帮助教师更及时有效地掌握教学的效度和难度，更有针对性地给予学生反馈。在线课堂的使用则将学生的学习过程“外化”，课堂中能真正呈现“学习发生的过程”，真正实现了语言教学课堂从单向输出，到双向交流，再到多向交互的“大迁徙”。
外化学习心理活动，随时过程性评价
课程以学生熟悉的“聚会”导入，通过图文匹配，识别不同类型“聚会”在英语中的表达。传统课堂通常采用全班讨论的方式，教师提问为引导，学生在纸质学案上连线勾画。教师评价时往往只能看到学生的最终成果，无法进一步了解其思考过程。而智慧课堂中，学生能够在自己的屏幕页面上完成活动，教师通过屏幕切换实时监测学生完成情况，有效地实现了学习心理活动的“外化”，教师能据此对学生形成更准确的过程性评价。
大数据分析，快速反馈、个性评价
课程主体部分为四段听力输入，类型分别是“听后选择”，“听后回答”，“听后填空”及“听后朗读”。学生进行听力任务时，教师可同步观察学生的完成度。任务完成提交后，“及时数据分析”功能会将学生的产出与可供选择的答案进行对比，反馈学生的正确率，班级平均分，生成成绩报告单及讲评报告。教师可以查看选择各个选项的学生人数，学生的错误点分析，学生也可以即时得到反馈，查看听力原文，加深理解。
传统听力课堂，教师需要花一定时间给予学生反馈，在课堂有限的时间内无法对每个学生的个性化问题给出评价，也很难第一时间了解班级整体情况。但通过大数据分析后，教师能对学生给出相对准确的评价，做到了及时、高效、准确、个性化。
记录分析，给出精准指导
学生的口语输出在智慧课堂的环境中也得到了有效地测评和反馈。传统听说课堂，对口语输出的评价更偏向流利度和信息容量，因时间有限，准确度无法及时评价，学生语言中的语法错误、发音问题可能无法及时反馈。而“听说教学系统”记录学生的口语输出，将语言中的发音问题按照准确度进行标注，供学生和老师参考。学生可以获得对应的分数，根据成绩报告单中的建议继续练习，逐步提升准确度。
课程最终环节，学生进行小组讨论，在线课堂的“小黑板”上记录要点，绘制思维导图，实现知识的内化。教师通过小黑板观察学生讨论内容，以便及时指导。
周宇辰：在智能环境中学习人工智能
周宇辰老师展示的是人工智能课。这节课基于光场扫描显微镜、无人机、机器人和云平台的交互式课堂实验教学环境，揭开了当前人工智能领域的热点——人工神经网络和深度学习的神秘面纱。
学生反馈：
樊邓岳
一下子就明白了黑箱子的原理
“在之前的许多课程中，人工智能总是被描述为一种强大而先进的计算机技术，它就像一个厉害的黑箱子，能够把输入的数据输出为规律判断或者某种有价值的产品。但我们从来不知道黑箱子里真正发生的是什么。通过这一节有趣的课，我们竟然真正明白了这个黑箱子的本质原理，了解了开发人工智能的科学家都在做什么。这将是我们拆开这个黑箱子的第一步。”
直观、立体、深入浅出地学习人工智能
周宇辰老师说，人工智能是一门汇集了各门基础课程知识的综合学科，其复杂性令很多大学生望而却步。北京一零一中学英才学院以光场扫描显微镜、无人机、机器人等高科技设备为引导，以智能交互式课堂实验平台为依托，通过高端实验室与课程相结合的方式，让同学在浸入式智能教学环境中直观、立体、深入浅出地学习人工智能，积极探索贯通式创新教育的未来发展方向，并使同学们深入体会扎实学习基础课程是未来成为一名创新型人才的关键所在。
展示路线图：知其然与所以然
课程首先向同学们展现了人工神经网络的知识体系以及北京一零一中学高端实验室与书院课相结合的智慧校园综合课程体系，包括本校人工智能课程以及与清华大学合作的生命科学实验室、智能无人系统实验室。
周老师从生物课本中的生物神经系统知识入手，通过观摩单光子光场扫描显微镜对生物神经细胞反应的观测实验结果，引入人工神经网络的生物学原理，进而让同学们了解了人工智能算法的数学和物理原理，最后以无人机视觉为例展现了人工神经网络的应用。
短短五分钟，同学们了解了深度学习的仿生学原理和课程的整体脉络。
脑洞大开：从原理到探索
类似 “深蓝”与卡斯帕罗夫的国际象棋挑战赛以及AlphaGo与李世石的围棋挑战赛，现场从机器人与同学的车型识别挑战赛开始。在兼任机器人助手和裁判的女同学“帮助”下，机器人成功的挑战了本班男生车型识别冠军，展示了基于神经网络的机器人视觉能力。
随即，背后的原理展开了。同学们的任务变成了为机器人设计”脑洞”。晦涩的线性和非线性函数幻化为初中甚至小学数学就曾学过的排水模型，复杂的神经网络参数和激活函数也变成了阀门和水龙头，使同学们认识到原来高不可攀的人工智能算法模型其实我们早就学过了，而学好基础课才是掌握人工智能知识的关键。
计算机视觉最核心的卷积核幻化为彩色魔方，卷积核与人眼视觉细胞感受野之间的关系也通过教学平台动态地展现出来。
在交互式人工智能实验平台上，同学们快速的熟悉卷积计算的原理，并且尝试不同卷积核在图像上工作的效果。
通过各人实验设备在教室主屏幕共享，同学向全班实时展示并解释了自己的实验成果，尝试创造并以自己名字命名了“奇葩”卷积核，发现科技创新离我们是那么的近。
手势控制：飞翔的三维想象空间
人工神经网络能做什么呢？英才学院智能无人系统实验室为同学们在提供了无限的想象和发挥空间。手势控制让无人机通过空中翻滚表现出喜怒哀乐，使同学理解了特征提取在计算机视觉中的重要性。
无人机运动中的人脸识别，使同学体会了真实三维空间场景中识别的复杂度，也为将来的课程设计展开了无限的遐想。
敲黑板，划重点：
在大数据、人工智能等为核心的智慧教育技术强力支撑下，学生的学习过程得以“外化”，课堂中能真正呈现“学习发生的过程”；教师更及时有效地掌握教学任务的适切性，更有针对性地给予学生反馈指导；教师评价、生生互评、自我评价贯穿始终，让“教-学-评一体化”的精准化教学成为了可能；学生完全浸润在信息技术营造的学习环境中，多元化、数据化的课堂让学生成为课堂的主体，学习也变得更简单、更快乐。
课程教学中心供稿
撰稿：陈佩莹 周宇辰
王曌君茹 高建民
审核：陈争
编辑：大熊
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