當(dāng)下作為新事物的智慧教室在未來將會成為教室的基本形態(tài)，我們對使用智能媒體提升教學(xué)質(zhì)量也一直抱有很高期望。以往，雖有研究表明媒體技術(shù)具有提升教學(xué)質(zhì)量的功能，但那些結(jié)論多是通過對比實驗得來的，媒體技術(shù)在常態(tài)教學(xué)中的實際作用到底如何還有待商榷。揭示智慧教室中媒體技術(shù)的實際教學(xué)作用就需要在該環(huán)境下開展常態(tài)化的教學(xué)實踐。與常規(guī)教室不同，智慧教室旨在提供豐富的信息感知、加工處理功能，它不僅僅是教學(xué)的物理空間，同時也是教學(xué)信息空間的一部分，具有智能性、高互動性等特點。常規(guī)教室環(huán)境下的教學(xué)，我們耳熟能詳，但智慧教室環(huán)境下的教學(xué)，我們所知甚少。如果不將智慧教室作為常態(tài)教室使用，我們就不會知道智慧教室環(huán)境下的教學(xué)到底是怎樣的，也不會在經(jīng)驗層次上深刻體驗到智慧教室對提升教學(xué)質(zhì)量的潛力。而協(xié)作學(xué)習(xí)是一種特殊的教學(xué)形式。相比其他教學(xué)形式，協(xié)作學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)環(huán)境更為復(fù)雜，對師生的要求更高，如能搞清楚智慧教室環(huán)境下協(xié)作學(xué)習(xí)的特征，對其他形式的教學(xué)探究也將會迎刃而解，因而研究智慧教室環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)是深入理解智慧教室環(huán)境下教學(xué)的突破口。為深入理解智慧教室環(huán)境下的教學(xué)，推動智慧教室環(huán)境下教學(xué)的設(shè)計與實施，完善智慧教室的功能設(shè)計，促進智慧教室在教學(xué)實踐中的發(fā)展與應(yīng)用，我們迫切需要在該環(huán)境下開展協(xié)作學(xué)習(xí)實踐并對其進行多元化分析。在此過程中需要重點解決三個問題：①如何理解和表征協(xié)作學(xué)習(xí)過程，并探索不同教室環(huán)境下協(xié)作學(xué)習(xí)之間的差異及這種差異與媒體技術(shù)使用之間的關(guān)系？②如何準確反映智慧教室中諸媒體產(chǎn)品在協(xié)作學(xué)習(xí)中的特定功能與實際作用？③如何設(shè)計協(xié)作學(xué)習(xí)活動以促進優(yōu)良協(xié)作學(xué)習(xí)過程的發(fā)生？
　　基于此，2015年8月，我開始依托課題確定博士論文選題。同年9月，我嘗試在北師大7號樓的智慧教室中進行為期6個月的探索性實驗，初步形成了智慧教室判定標(biāo)準、協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計框架、協(xié)作學(xué)習(xí)IIS圖分析法規(guī)范、協(xié)作學(xué)習(xí)角色行為編碼體系、媒體技術(shù)教學(xué)功能判定方法和教學(xué)過程機制圖生成規(guī)范等理論，驗證了項目執(zhí)行方案的可行性，并于2016年3月完成了博士論文開題工作。當(dāng)時，關(guān)于智慧教育、智慧教室或智慧課堂的相關(guān)研究如雨后春筍，各大教育公司也相繼推出了智慧教室解決方案，全國各地中小學(xué)也開始陸續(xù)配備智慧教室�？梢哉f，無論是學(xué)術(shù)圈、教育科技公司，還是中小學(xué)，都卷入了智慧教室建設(shè)浪潮之中，智慧教室的發(fā)展呈現(xiàn)一派欣欣向榮的景象。但在后期尋找中小學(xué)實驗校時，我發(fā)現(xiàn)這只是一種假象。教育科技公司的產(chǎn)品多是掛羊頭賣狗肉，換湯不換藥，只是在原有教育產(chǎn)品的基礎(chǔ)上掛上智慧二字，然后進行大肆宣傳。學(xué)術(shù)圈則很少關(guān)注這些，他們多只顧自吹自擂，幫助人們暢想人工智能的教育應(yīng)用能夠帶來的無限可能，至于能否實現(xiàn)則較少關(guān)心，無形中充當(dāng)了教育科技公司的免費宣傳員。當(dāng)下多數(shù)教育科技公司的智慧教室解決方案與人們所期望的智慧教室實際教學(xué)功能之間存在很大的差距。
　　為確保研究的順利開展，我們從常態(tài)教學(xué)需求出發(fā)，通過對普通教室的改造來搭建滿足研究所需要的智慧教室環(huán)境。但普通教室沒有學(xué)習(xí)系統(tǒng)和必需的硬件設(shè)備，也沒有錄像機、三腳架、錄音筆等樣本采集設(shè)備，條件好點的教室也只有錄播功能，并未達到我所期望的智慧教室要求。當(dāng)向余勝泉老師尋求幫助時，他慷慨地借給我25臺平板電腦，當(dāng)武法提老師知道我的困難時，也雪中送炭資助了研究經(jīng)費，非常感謝兩位老師的無私幫助。萬事俱備，但樣本的采集與處理也異常艱辛。當(dāng)時，我們拖著平板電腦、DV、三腳架、錄音筆等實驗設(shè)備，來回穿梭在石景山、通州等地。從北師大到通州，來回乘地鐵要4小時，我們每每都是迎著朝陽出，伴著晚霞歸，歸途中常東倒西歪地酣睡在地鐵里。就這樣，我們用時3個月收集到了64個協(xié)作學(xué)習(xí)視頻樣本，然后又花了2個月的時間，人工完成了視頻轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄文本多達44萬字，而后又花了4個月的時間完成了樣本的IIS圖分析、行為分析、媒體功能判定和教學(xué)過程機制圖繪制等數(shù)據(jù)處理工作。
　　基于上述樣本，研究將ns圖分析法與行為分析法進行結(jié)合，提出了還原協(xié)作學(xué)習(xí)過程的教學(xué)過程機制圖，并借助教學(xué)過程機制圖和一些定量數(shù)據(jù)來檢驗智慧教室環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)與常規(guī)教室環(huán)境下的協(xié)作學(xué)習(xí)之間的差異；然后借助基于信息流分析的媒體功能判定指標(biāo)和相關(guān)信息流數(shù)據(jù)進行質(zhì)性分析，來考察這種差異與智慧教室功能設(shè)置的關(guān)系，尋求智慧教室的功能設(shè)計啟示和協(xié)作學(xué)習(xí)活動的設(shè)計思路。經(jīng)過七年的不斷完善，形成了本書的章節(jié)體系架構(gòu)，具體內(nèi)容如下。
　　緒論綜述了智慧教室、協(xié)作學(xué)習(xí)和教學(xué)分析的研究現(xiàn)狀。目前，智慧教室的功能設(shè)計與交互方面的研究已趨成熟，但如何在智慧教室中開展常態(tài)教學(xué)成為一個亟待解決的實踐問題。國內(nèi)外雖有這方面的教學(xué)個案研究，但數(shù)量少，不足以解釋該環(huán)境下的教學(xué)真相。因此，我們亟須對智慧教室環(huán)境下的教學(xué)進行全方位探索，特別是以學(xué)生為中心的協(xié)作學(xué)習(xí)。但協(xié)作學(xué)習(xí)設(shè)計普遍存在聚焦原則性或規(guī)范性知識、研究不系統(tǒng)和缺乏數(shù)據(jù)驅(qū)動等不足，無法保證目標(biāo)一手段一結(jié)果的一致性，難以解釋實施該活動的協(xié)作學(xué)習(xí)發(fā)生過程。而目前協(xié)作學(xué)習(xí)分析研究多集中于協(xié)作學(xué)習(xí)的交互分析，但協(xié)作學(xué)習(xí)的交互分析多研究在協(xié)作過程中發(fā)生了什么、表現(xiàn)出什么行為特征，至于如何表征和還原協(xié)作學(xué)習(xí)的整體過程，呈現(xiàn)更多過程性數(shù)據(jù)細節(jié)，并以此分析協(xié)作學(xué)習(xí)的運行特征，卻很少被關(guān)注。為此，研究提倡從信息系統(tǒng)角度出發(fā)，通過教學(xué)過程機制圖從整體上描述常態(tài)教學(xué)過程是如何發(fā)生的，通過IIS圖分析和教學(xué)行為分析的相關(guān)數(shù)據(jù)來進一步分析教學(xué)過程中發(fā)生了什么，以此還原教學(xué)過程細節(jié)，解釋反思教學(xué)。