当前,我国的教育信息化已经发展到智慧教育阶段。智慧教育是信息时代背景下教育领域发展的新阶段,提倡利用智能技术,创设符合智慧教育特点的智慧环境,提供智慧教学方法,以促进学习者的智慧学习。合作学习能力是大学生的基本素养之一,更是支撑大学生进行智慧学习的重要基础。然而,大学生的合作学习能力现状不容乐观,普遍存在缺乏沟通能力、互动协调能力等问题。智慧教室作为智慧教育发展的依托环境之一,为师生提供了更加丰富的教学资源,为合作学习活动的顺利开展提供了环境支撑。因此,如何借助智慧教室环境提升大学生的合作学习能力成为当前亟待解决的问题。本研究以H大学的智慧教室为依托环境,以建构主义学习理论、合作学习理论、社会互赖理论和混合式学习理论为理论基础,在充分了解智慧教室的功能特点以及应用现状的前提下,结合教学模式的构成要素以及现有的小组合作教学模式——小组成绩分工法（简称STAD教学模式）,并依据教学模式构建的目的以及原则,初步构建了智慧教室环境下的大学生小组合作教学模式。该教学模式以高校师生为应用对象,以异质小组为学习单位,以培养和提升学生的合作学习能力为目标,其教学流程主要包括课前线上学习、课中线下学习和课后线上学习三个阶段。然后,本研究采用基于设计的研究法,以H大学教育技术学专业的本科三年级必修课程《远程教育基础》为例,通过对教学模式的三轮迭代应用、反思与修订,最终形成较为完善的智慧教室环境下的小组合作教学模式,并通过测验成绩对比分析、合作学习能力对比分析以及满意度问卷调查检验教学模式的有效性。最后,综合教学实施情况,提出教学模式的应用建议。通过研究,主要得出以下结论:（1）构建的教学模式有利于智慧教室内容呈现、及时互动、资源获取以及环境管理等功能的发挥。（2）构建的教学模式有利于大学生整体合作学习能力的提升,对于合作学习能力二级维度中的表述能力、接纳能力和自我批评能力提升效果尤为显著。（3）构建的教学模式的应用与实施建议:教师应具备承担多种角色的能力,主要角色包括组织者、引导者、反馈者以及智能设备的灵活运用者;教师应注重提升学生的合作学习意识,鼓励学生自觉融入小组的合作学习过程中;分组方式应为异质分组,角色分工为轮流制,避免分工不均以及搭便车现象的发生;高校应注重智慧教室的功能建设,满足合作学习活动的开展要求。智慧教室环境下的小组合作教学模式是对高校课堂教学模式的新探索,以期为大学生合作学习能力的提升提供参考,为高校一线教师提供借鉴。