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武侯把课堂作为智慧教育下的变革核心，充分运用成熟的已有信息科技手段，围绕学生成长需要，促动教与学方式的提升进步，推进线上线下双线融合的育人体系构建，通过“场景再造、数据赋能、结构优化”等形式，在最大技术程度上，实现学生个性化学、教师差异化教的人才精准培养新范式。
武侯通过改变三种结构突破三大课堂教学瓶颈：改变课堂教学组织的结构，突破学生学习者主体地位不显的瓶颈；改变学习资源的结构，突破个性化学习支撑不够的瓶颈；改变教学评价的结构，突破课堂教学效果反馈不及时不全面的瓶颈。从而重树教学价值观、重组教学结构、重造教学流程、重构教学文化，在最大程度上，实现学生个性化学习、教师差异化教学。
传统课堂的弊端不需赘言，教育工作者及学生都深有体会。而线上教学，在提供空间便利性等优势的同时，也普遍存在师生间缺乏沟通、教学有效性低等相应问题。如何借助技术，弥补两者的短板，扬长两者的优势，让教学变得精准且高效，是探索智慧教育下课堂变革要面对的首要问题。
武侯的课堂创新，在一定程度上，给出了这个问题的有效解答。通过有机融合线上与线下教学，扬长避短，相对于传统课堂，武侯新型课堂具有三个特征：场景再造、数据赋能、结构优化。
武侯各项目试点学校根据学科和学段的特点，聚焦学生关键能力，关注课前、课中、课后关键环节，分别在分层、探究、合作等方向开展课堂变革探索。武侯在不断探索中，形成了多种类型的“新型教与学”模型课和上百节典型课例。课堂教学变革模式也经历了“资源包＋直播网络课堂”“双师交互课堂”“混合分层课堂”3 次迭代升级，逐步形成了由浅到深规模化、常态化、个别化 3 个层次的双线融合课堂教学应用。
平时课堂上总是神采飞扬的徐老师，是一名小学语文骨干教师。他年近50 岁，有着近 30 年教龄，教学经验丰富。在课堂变革试验中，教学空间由教室空间变换到了网上屏幕，这让徐老师一时很不习惯、十分焦虑，习惯于在黑板上用粉笔板书传递要点与难点的他，在网上授课时往往许多时候不知所措。一堂课中，近 30 分钟都是他一个人在滔滔不绝，单向传输，既没有在适当的地方请学生发言，也没有在必要的时候组织线上讨论。课后，脱离了传统的课堂氛围让徐老师疲惫而茫然。
针对不少老师这样的焦虑和无措，武侯努力寻求解决办法，逐渐摸索出一种“资源包＋直播”的线上教学新模式。武侯区组织教研员，面向 12 个年级、17 个学科，录制遴选了 9 128 个优质教育资源，根据教学进度，按周通过武侯“三顾云”平台发送到教师个人空间；针对作业交互不及时的问题，武侯区还定制开发了手机端作业批改小程序，帮助教师实时发布、查阅、批改学生作业。
有了这些技术与资源支持，让武侯的线上教学顺利度过了前期的不适应。一个月后，徐老师的线上教学已经能够轻松自如，他会提前查看学生的预学反馈；在教学过程中，使用计时器、随机点名这些“教学法宝”，让学生不再分心；他可以精准把控讲授、提问、练习各个环节的时长。逐渐地，徐老师找回了曾经课堂上应付自如的感觉，开始享受直播教学。
在 2020 年，这一课堂模式得以迅速推广。武侯依托“三顾云”平台，在资源制作、数据分发、教师信息能力培训各个方面开展行动，采用“资源包＋直播”的资源供给与授课形式，在全域实施在线教学，确保了“停课不停学”的政策有效、高效落地。但是，相应的问题与不足也随即暴露出来：这种教学模式，客观上存在照搬线下内容、教师单向讲授过多、师生交互不够、学情数据不能及时反馈等问题。
武侯不少学校和教师，基于线上教学积累的经验，研究基于数据分析的“线上＋线下”混合的“三段式”课堂教学模式，构建起线下真实教师和线上虚拟教师相结合的双师课堂。课前“以学定教”，课中“精准教学”，课后“因材施教”。这种模式在保留了推送个性化资源的同时，在课中增加了数据的及时反馈和分层应用。
课堂情景：刁老师是一名初中英语老师，在课堂上，刁老师结合学生网络预习情况，精心收集、制作了不同层次的微视频和练习题目。教学中，刁老师首先安排学生使用平板电脑观看学习“典型例题”的微视频，然后组织学生进行测验练习。根据实时反馈的测验结果，刁老师将不同难度的“课堂变式练习”微视频推送给学生，供学生开展差异化自学。
整个过程中，所有学生检测数据实时显示在教师终端上，不同层次学习资源分别传送到不同学生终端。知识掌握情况较好的学生可以自主进行进一步拓展学习，有问题的个别学生会得到老师第一时间的单独指导。下课后，刁老师会在网络学习平台上，继续给学生发送新的复习资源和新课预习资源，学生的复习和预习情况也会通过平台及时反馈给教师。
这种模式产生的教学问题是：对教师的信息技术应用能力要求较高，课前的准备量也较大；过于依赖电子设备，不利于学生保护视力，也使课堂上师生间的情感交流不够充分。
课堂片段 1：寻求不同创新方法的踊跃。
“这个问题我知道答案了！大家听听我说得对不对……”张同学激动地说道。
“你说的这个方法我也想到了，但我还有一种更简便的算法！我为大家介绍一下”王同学立刻接上话……针对老师提出的问题，同学们纷纷发表意见，声音也逐渐传遍整间教室，越来越多的学生开始表达自己的观点，课堂气氛活跃了，各种创新的思路打开了。
课堂片段 2：动态的课堂。
此刻，课堂进行到第 25 分钟，老师已经将随堂练习题发送到了学生端，学生们在学习终端上开始答题。教室里很安静，学生们都在思考，偶尔有几声点击屏幕的声音。教室大屏上每发出“滴答”一声，就出现一位完成答题并全部正确的学生名字。时间到！这些解答全对的同学随后站了起来，拿着平板自主地走到教室最后，与后排解答错误的同学交换座位，这些同学可以继续观看终端上推送的拓展练习。不能正确解答而往前坐的其他同学，则眼光投向黑板，仔细聆听老师的讲解。
在这节课上，老师尝试扮演一个学习“引路人”的角色，以信息技术支撑学生自主探究学习，协助学生互助合作，鼓励学生大胆表达、增强自信。这种动静结合的“混合自信课堂”教学模式，让教育载体回归课堂本身，将变革的重心放在流程重塑，让学生成长回归教育本位，让技术精准赋能学习过程，既尊重了学生的学习规律和情感需要，又避免了技术应用和师生交互的本末倒置。
武侯双线融合的线下教学环节，通过对线上教学的内容进行大致的回顾和运用，锻炼培养学生对相关知识的实际运用能力。在课前导入环节，教师提取微课的重点部分，以问题的形式，组织学生展开讨论和探究。线上教学中学生存在的普遍性疑惑，可以在线下课堂中进行讨论和探究。其后，教师将学生的学习能力与教学知识的复杂性相结合，以发挥课堂经验，发展学生的技能并运用知识。在教研过程中，教师结合先进知识，扩大知识的广度和深度，拓宽学生的视野。同时，教师可以结合复杂的在线和离线情况，帮助学生重新理解知识问题，确保学生对知识有完整而深刻的理解，并对学生的参与和学习做出科学、合理的评估。
双线融合式教育不仅可以在学习过程中以教师为主导，而且可以增强学生的主导作用。通过互联网的便利，教师将学习与大量信息联系起来，从而使学习管理和学习评估更加科学。融合学习的要点，是将网络资源与课堂学习、科学技术的使用以及庞大的资源合理地结合在一起，满足每个学生不同的学习需求，并最终以信息形式将其传达给学习者，从而激发学习者的学习兴趣，促使学习者积极投入学习活动，提高教学质量。
融合教学，不是老师一味讲、学生一味听，而是有讲、有听、有互动。在学习中，可以穿插有关课本学习内容的视频，通过视频视听效果，引发学生学习兴趣、吸引学生注意力，让学生能在愉悦中掌握知识。也可以在线上教学中，结合教师的讲解，适当地安排一些相关课外小视频，穿插在课文的学习中，为学生打开扩大知识面的窗口。
武侯通过变革传统教与学方式，探索“全向交互”的智慧教学新模式，实现点到点、人与人、人与物之间的互联互通，开展自适应学习、双师课堂学习、深度学习、探究式学习、混合式学习、体验式学习等实践。
武侯通过智能化教育技术环境下的教室智慧黑板、多媒体教室、研讨型教室、线上智慧课堂、虚拟仿真平台和学生终端等手段，完成了对智慧教学环境的全面升级。教学中便捷联通教室黑板、教师平板和学生终端，实施教学过程分级监管，实现资源个性化推送、可视化呈现、师生立体化交流、即时化评价，增进了师生之间交互协作，打破了传统教学的常规流程，实现了教学流程精准再造。
在课堂变革中，武侯探索课堂教学全流程精准化，开展“三段式教学”和“自导式教学”结构改革。疫情期间，武侯提出在线教学“三三五”指导原则，在构建“三段”课堂结构理念的基础上，关注混合式学习在其后的延续深度应用，通过一批学校的先行先试，创新开展教学流程再造、教学分级监管，常态化开展精准指导教学全流程的试验。
在省教科院的指导下，武侯探索自导式教学，即利用信息技术，将课前、课中、课后老师教与学生学的过程进行结构性改革，强调学生课前自学、课中合作探究、课后学习效果反馈，通过信息化手段推送、监控项目推进，培养学生自学习惯和自学能力。两年多来，全区开展自导式教学公开课超 200节，2 000 多人次参与听评课活动，将课堂改革从“理念”走向了“行动”，从“形式”走向了“内涵”。
在教学实践中，通过前置检测、自主学习，问题导学、活动体验，精准反馈、个性学习等环节，形成课前预学、课中智学、课后促学的教学基本结构。武侯通过在各试点学校的探索，形成多种校本化模式，如武侯实验中学的双师双空间教学，北二外成都附中的混合式分层自信课堂，成都市西川实验学校基于数据采集的精准教学等。
对于学习效果的评估把握，武侯展开伴随式学业数据系统（大数据诊改系统）跟踪探索，作为课堂流程变革的另一个重要举措。武侯全区所有中学、部分小学推行以图像识别，语言信息处理等人工智能技术为支撑的“大数据精准教学”系统。系统通过常态化采集学生阶段性学业数据，加以检测，分析出不同层次学生的差异性和薄弱点，生成个体、班级、年级的阶段性学业报告，系统帮助教师实时快速了解学生的学业情况，实现精准备课与高效自学。针对检测到的知识薄弱点，教师利用智学数据平台，智能推送相关资源，提高教学针对性。
武侯规模化开展学业数据的普适采集，提升了学科教学效率。西川中学等学校坚持将学生每天作业题目进行知识标签电子化，常态收集整理学生作业和课堂检测过程产生的学业数据。帮助教师实时、快速了解学生知识掌握程度，帮助学生梳理形成“一人一案”的学习精准指导集。个别化试点学业数据伴随跟踪，实现了大数据背景下的精准备课和高效自学。
武侯实验中学的“双师双空间”教学，借助智慧教学平台，打造起从课前到课中再到课后的全链条精准教学模式。教师会在课前推送预习资源，让学生自主预习，学生完成检测后可将预习情况拍照上传，学校的智慧教学平台在进行智能批阅后会将检测结果自动反馈给老师，老师则根据学生的预习效果调整自己的教学设计。
在掌握了学生的预习情况后，在课堂上，老师便可以根据学生学习水平的不同，分层推送学习资源，布置学习任务，让学生根据学习目标，开展个性化学习。同时，教师也可以借助智慧教学平台，及时掌握学生的学习反馈，引导他们通过小组合作等方式解决学习上的问题。
为了弥补学生在离开了学校和教师的学习场景后无人指导的难题，学校还发动老师录制习题解析视频，对学生的课后作业进行“云辅导”，帮助他们解决疑难问题。与此同时，在智慧教学平台的赋能下，学生的学习数据被自动采集和保存至云平台，系统会自动生成个性化知识图谱，完成学生能力薄弱点分析，并为其智能配套学习资料和巩固练习，实现基于数据的精准教学。
这些实践探索，不仅改变优化了传统的教学流程和方式，还改变了学生的学习方式，培养了学生课前独立思考、发现问题，课中合作探究、协作解决问题，课后评价反思、自主建构的深度学习能力。
武侯通过智慧课堂的建构，促进了教师从经验教学向智慧教学转变。促进学生开展自适应学习、双师课堂学习、深度学习、探究式学习、混合式学习、体验式学习等。由此，全面提升学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任等核心素养，构造全向交互的教学变革新模式。
通过环境的智慧化，促使课堂空间智慧化，课堂空间的智慧化，则助力重构课堂组织、课堂活动、课堂进程、课堂管理和课堂评价等，从而重构课堂结构与模式，重塑课堂生态。
武侯通过打造软硬件相结合的智能化教育环境，运用大数据中心、多媒体教学平台、在线课程平台、智慧课堂平台、虚拟仿真平台等设施，改造传统教学流程，真正解决智慧教学“如何教”的问题，促成学生学习方式革新，形成教学新生态。
在智慧教育建设探索中，武侯秉持“大处着眼、小处着手”的策略，从教师、学生的切身切实需要出发，直面教育教学中的痛点和难点，从“小处”创新，在“大处”突破，在全国率先展开“教室声光环境智能化改造”，进行“校园雪亮工程”“教室清听工程”，解决课堂教学过程中基础性的视听难题。
针对教室声光环境问题，武侯于 2020 年年初开展技术论证，形成改造方案，以“先试点再铺开”的方式推进。前期通过校内试点和整校试点，取得良好效果后，再大面积展开。
教室声环境是长期以来容易被忽视的课堂问题。教学中，教师经常需要提高音量、多次重复地高负荷用嗓，这成为教师的职业痛点。
武侯关注教师职业健康，针对这一长期存在的问题，启动了“教室清听工程”。该工程利用智能技术对课堂声场进行改造，通过物理环境建设和技术辅助，打造自然、舒适的教室声场。首先是尽可能地去除掉噪声；其次是最大限度降低混响，提高噪声识别能力，最大限度消除教室内外部噪声；最后是扩大并保真声音传递，即零噪声、低混响、自然声传递。
针对师生对声音传播的要求，武侯选用AIoT （人工智能＋物联网）扩声主机、高保真音箱，利用智能技术对声环境开展三个方面的优化，即无感体验、智能拾音和扩音、均衡传输。其采用“计算机软件进行辅助分析＋现场实际调测”相结合的方法，解决教室各区域传声分布不均的问题。
在智能管控上，武侯采取“分散建设、统一管理”的模式，构建区校两级扩声云平台，云平台基于扩声系统应用场景，对物理分散、规模部署的扩声主机和业务进行统一云管理、云运维，具有故障报警、分级分区管理功能。
日常运作中，学校负责软、硬件集中管理，区域进行数据采集和分析，汇聚扩声业务应用数据，进行统计分析，沉淀优化应用策略。
近视问题一直是社会关注的热点，根据世界卫生组织研究报告显示：当前中国青少年近视率高居世界第一，高中生和大学生的近视率均已超过七成，小学生的近视率也超过 45％，并逐年上升。实验表明，学校教室照明，直接影响学生学习效率及视力健康。长期以来，教室使用的光源与照明环境良莠不齐，普遍存在色温过高、照度不足不均、眩光超标、光衰严重、显色指数低等问题，容易引起视觉疲劳、危害视力健康。
针对落后不良的教室传统照明环境，武侯着眼恒定照度、“三防”护眼两大目标，启动“校园雪亮工程”。为实现教室的恒定照度，在教室内安装 9 盏直下式面板灯和 3 盏黑板灯，改善光源条件；利用红外感应、蓝牙控制、自适应调光等智能技术，对教室内的灯光照度进行智能感知和自动调节，确保学生桌面的灯光照度保持恒定状态，不受自然光线变化、教室空间布局变化的影响。武侯区改造后的教室，学生桌面的平均照度恒定在 333 LX，超过国家标准的 300 LX，满足日常教学的高标准需求。照度优化的同时，改造更促进节电环保。通过人体感应器和灯组联控技术，教室被分区划域，自动调整功率和亮度，实现按需照明，达到了极限节能的效果，比传统光环境节能60％～85％，切实为环保事业做出贡献。
为达成“三防护眼”的效果，武侯进行教室光环境改造，应用全光谱技术，采用第二代微晶防眩面板，其光谱结构与自然光光谱接近，显色指数达到 95 及以上，具备高标准的色彩还原力，天然消减有害蓝光。在保持各项照度、均匀度指标的前提下，为师生提供安全，豁免级的无蓝光照明体验。实现防蓝光、防频闪、防目眩的“三防护眼”光环境。
在智慧课堂的声光建设方面，武侯不断投入资金加大力度，以科技手段智能化改造，低成本高效率地解决了长久以来困扰教学过程中的“视”“听”两大痛点，为提升教学效果，保护师生身心健康，切实提供了环境保障。