未来课堂研究之关键

邱峰

编者按：“未来课堂”项目是华东师范大学“985工程”《教师教育创新基地和优势学科平台建设》子项目“教师实践创新的主阵地”研究内容之一。该项目由华东师范大学张际平教授领衔，带领强大的研究团队，并与多家科技企业紧密合作，经过两年左右时间的研究，在课堂的理论研究、物理空间的设计、新技术新媒体的运用、多种互动形式的实现、学生座位的形态组合、教学平台的设计开发、新型教学模式的创建及教学实践的探索等方面均取得了很大成果，引起了社会各类教学机构和部门的极大关注。本文为专栏系列文章的第六篇。

● 未来课堂研究关键词谱

通过前面我们对于未来课堂内涵、架构、模型、定位与特性、互动等的讨论，已基本清楚了未来课堂应体现人性化（空间舒适）、装备齐全（设备先进）、操控便利（运用自如）、资源丰富（充分满足）、交互实时（流畅及时）、教学灵活（形式多样）等特征。依据我们对未来课堂的项目研究与文献梳理，基本可以勾画出未来课堂研究的关键词谱（如图1）。该词谱从核心、目标、特征、途径四层概括了未来课堂研究中应关注的一些关键词，这张词谱不仅能为我们进行未来课堂的设计与应用研究提供参考，也可以作为评价一个未来课堂设计成功与否的参考依据之一。

正如前面我们在对未来课堂进行界定的时候已经提及未来课堂是作为一种面向未来人才培养，以互动为核心，注重人与环境之间的和谐，促进人的自由与发展的教学环境与活动。未来课堂包括物理形态的课堂和心理形态的课堂。所以未来课堂的研究应该包括这两种形态的理论与实践研究。作为教育技术研究的领域之一，教育技术研究范畴的界定同样对未来课堂研究内容的确定具有重要的意义。未来课堂的研究内容包括对物理和心理两种形态课堂的创建、应用与管理（如下页图2）。

● 理论与实践层面的研究

理论上来讲，未来课堂主要包括两种形态课堂的创建、应用与管理的理论研究。作为学校教育组成要素之一的未来课堂，其设计与应用需要有相关的理论指导。未来课堂的设计与应用，既需要研究未来课堂设计的自身基本理论，也需要借鉴教育学、心理学、艺术设计学、建筑学、环境设计学、声学及光学等方面的理论，目标在于通过基本理论和相关理论的研究，指导我们的实践，建构体现和符合创新人才培养和新课程改革所需的未来课堂。

未来课堂的创建主要包含课堂的物理架构（空间设计）研究。未来课堂既包括物理形态的课堂，也包括心理形态的课堂，而作为课程教学实施的载体，学习者学习活动的主要场所，物理形态的课堂更应受到关注，这也是教育技术研究者更有所作为的领域。未来课堂的物理架构研究主要包括研究未来课堂的空间设计，设备配置，声、光、电的设计，包括无线网络的配置，投影及显示屏幕的设计等。

未来课堂研究的应用范畴主要包含未来课堂的教与学的方式研究与未来课堂的互动研究。作为课程教学和人才培养实施的主要阵地，未来课堂在设计理念上有别于传统课堂，需要创新和重构传统的教与学的方式，研究适合于未来创新人才培养和新课程改革所需的教与学的方式也是教育技术研究者应该关注的课题。此外，互动是未来课堂设计理念的核心，叶澜教授说：“课堂教学的本质应当被视为师生、生生互动的过程。”[1]西方学者克林伯格也指出，“在所有的教学之中，进行着最广义的‘对话。不管哪一种教学方式占支配地位，这种相互作用的对话是优秀教学的一种本质性的标识。”在他看来，教学原本就是形形色色的对话，拥有对话的性格。通过对话，学生不仅获得了活的知识，更重要的是获得了人生的感悟，在启发式的、探索式的对话中获得了主体性的发展。[2]因此未来课堂从物理空间设计、设备功能配置以及教与学活动的选择上都应体现出互动。

未来课堂的互动研究包括：教与学主体与课堂设备、设备与设备、主体与主体之间（包括教学者与学习者、学习者与学习者，课堂内的主体与课堂外主体之间），主体与资源之间的交互等。未来课堂的人本性、开放性、混合性等特性的体现需要研究适应于不同学习与教学状态下的互动。

未来课堂研究的管理范畴应主要研究未来课堂设计与应用的规范和标准，是教学场所或教学活动的体现。未来课堂并不是凭空臆想出的虚无缥缈的事物，它是在针对当前课堂存在的诸多弊端进行分析的基础上提出的，其设计包括物理的和心理的环境设计，尤其是物理架构的设计需要有相应的设计与应用的规范和标准，这个规范和标准的研究有助于将未来课堂的研究规范化，有利于在实际的教育领域中进行推广。

而从实践层面，实践研究更是未来课堂研究的重要组成部分。作为一个新的事物、新的研究领域，我们需要在理论研究的基础上，将创建、应用与管理的理论应用于未来课堂的设计与应用上，同时也需要借助已经构建的未来课堂进行教学实践研究，通过实践研究可以探讨不同学科性质的课程，不同层级的学习者在未来课堂中的学习特点，从质性和量化两方面来研究未来课堂设计和应用的实际效果。

美国未来学家乔治·伦纳德（1968）设想未来的小学将是一个自由、开放和以学习者为中心的环境。尽管伦纳德的理想化预想尚未实现，但他预见到了未来学校有许多将要实现的要素。在未来的校园里，每个儿童都有个别化的教育计划（1975年为特殊需求学习者提供法律依据）和要求课程中包含人际交往、心理活动、体育运动以及许多其他方面的学习体验。而霍华德·加德纳1983年提出多元智能理论，并建议在一些试验学校实施。他希望学生通过计算机控制的输入装置与投影显示屏进行交互，达到学习基本技能并同时提高多方面的智能之目的。课程学习内容来自交叉矩阵数据库，该数据库可以从“普通文化数据库”任意检索资料。学生可以通过可视屏幕与其他学生交流。伦纳德的设想是一个丰富多彩的学习环境，包括面对面的和以媒体为中介的各种活动，涉及智力、运动、艺术、精神和道德的学习体验。[3]技术和教学方面的新近发展为理想的学习环境增添了新的想象空间。

当今时代，人们对于教育的理想和期待主要有以下四个方面：①可以促使每个人对社会做出贡献。为此，教育必须提供终身学习与合作学习的机会，教育帮助每个人掌握批判性的思维和行动方式、创造性的工作方式、开展有效合作的团队工作方式、跨文化的理解、采用不同媒介方式与不同人沟通的方式、达到高水平的数字化素养、根据需要不断学习的能力。②可以实现每个人的天赋才能。在今天，这一点具体化为：在责任地控制新技术滥用的同时，充分利用现代信息技术的力量，顺应时代发展的需求去发掘每个人潜在的天赋才能。③可以使每个人履行其公民的职责。在今天则表现为：充分用现代信息技术，为每个人提供更多的生存空间、参与的机会和选择的自由，在注意培养公民信息素养的同时，增强每个人的社会责任感。④可以使传统得以继承、延续与发展，通过教育，在多元文化的碰撞与交融中将传统的传承与发展创新辩证地统一起来。[4]

● 学生与专家心目中的理想课堂

作为教与学实施的主要场所之一，未来课堂应为学习者这个主体而建，要建构未来课堂的功能模型，首先应该了解学生们心目中的“未来课堂是什么样子的”。张玉彬等人于2009年3～5月对广东省深圳市5所公办学校（初中3所，高中2所）的600名学生进行了问卷调查。[5]调查内容为“你心目中的理想课堂是什么”，答案选项包括下表中的8中类型，统计结果如下表所示。

通过统计分析结果不难发现学生心目中理想课堂依次是“有趣、快乐的”“自由、开放的”“思考、探索的”，“平等、互动的”“有趣、快乐、自由、开放、平等、互动、思考、探索”是学生对理想课堂的主要要求。而其中出现最多的十个词汇依次是：互动、兴趣、活跃、活动、启发、轻松、生活、平等、实践、讨论。可见学生心中的理想课堂是能够实现自我、积极参与、民主平等、寓教于乐、充满激情和快乐的课堂。

基于对学生的调查分析，我们又采用了专家意见征询法和专家访谈法，以了解当前在教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学、心理学等领域专家对于未来课堂的认识，藉此构建未来课堂的理论模型，并在此基础上进一步分析未来课堂的定位和特性。在专家意见征询方面，我们对22名专家进行了两轮意见征询。在这22名专家中教授14人，副教授8人；华东地区11人，华南地区4人，华中地区2人，华北地区4人，西南地区1人；专业领域涉及教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学和心理学。

在第一次专家意见征询之前，我们初步拟定了教室设计理念维度、目标维度、教与学模式维度、空间形式维度和技术支撑五个维度，并对每个维度进行了内容细分和内容说明描述，对设定的维度和内容细分及说明向专家进行了意见征询，征询方法采用“非常赞同、基本赞同、一般、基本不赞同和非常不赞同”五级，并留有专家修改意见栏。

第一轮意见征询反馈回来以后，笔者对第一轮回收的专家意见征询信进行了统计分析，并综合各位专家的意见，在第二轮征询意见信中主要对未来课堂设计的理念维度进行指标调整，并对指标进行细化，细化到可以操作的层面，以此形成第二轮的专家意见征询信。

为保证所建未来课堂模型的可操作性，根据第一轮意见征询专家建议，本课题所设计的未来课堂主要面向中小学（普教，不含职教专业教室）学校教育常规课堂，设计理念主要从围绕未来课堂设计能够促进学习者的个体学习，促进学习者的社会化学习，以及体现室内空间设计新理念三个维度进行。第二轮专家意见征询，我们针对调整后的三个维度进行了二级指标划分，并对二级指标再进行了细化和内容说明。在对返回的第二轮专家意见征询信进行整理的过程中，专家们对修改后的指标和细化指标达成了较高的一致度，也对部分指标细化及细化说明提出了修改意见，基于两轮专家意见征询信专家们提出的建议和我们先前对当前学生对于未来课堂的内容分析，构建了未来课堂理论模型（如下页图3）。

从理论上讲，未来课堂的终极目标应该是促进学习者的学习和发展，其应该是通过促进学习者的个体学习与社会化学习两种途径来实现，未来课堂具体表现的就是能够促进学习者进行个体学习和社会化学习的环境和活动，并能符合和体现未来空间设计的新理念。在促进个体学习方面，其设计理念的重点应体现在三个方面：①未来课堂环境应利于学习者进入学习状态。②未来课堂能为学习者学习提供便利、便捷的学习支持。③未来课堂的环境和活动应能满足学生面向21世纪技能中个体技能的培养。

● 未来课堂研究的关键技术

就目前而言，未来课堂构建的关键技术主要涉及普适计算技术、人工智能技术、交互式电子白板技术、分布式伺候计算技术以及智能空间技术等，普适计算技术与人工智能技术在很多论文中都有所论及，本文主要简述以下三种技术基础。

1.分布式伺候计算技术

“分布式”包含了两个方面的含义：①环境分布。在此环境中，计算机将嵌入到环境的各种设备中，甚至可穿戴在人身上。这时无需且无法区分所使用的是哪一台计算机，而是由整个分布式环境主动地为用户提供计算机服务，也就是说用户是在一个“交互空间”中使用计算机并得到计算服务。②服务分布。在信息时代中，计算机的根本作用是人与人之间的信息交流的媒介。计算机、网络和多媒体技术相结合使得在地理上分布较广、在时间上不同步的多个用户能方便地进行信息交流和合作，这时用户使用计算机的目的是为了与其他用户进行信息交流和合作，也就是以人—计算机—人的方式进行人机交互。

“侍候式”[6]（attentive or self-aware）则是指在这样的环境中使用计算机时，计算机不是被动地等待用户的命令，而是能觉察到交互的上下文（context awareness），主动地适应用户的特殊需求并提供个性化的服务。这些服务包括：基于上下文的服务、基于生物特征的用户身份鉴别、识别用户的动作和意图甚至情绪并主动地做出响应、记忆用户的工作日程和作息时间表，习惯和爱好，以便为用户提供个性化和自适应的服务。

2.交互式电子白板或电子黑板技术

交互式电子白板或黑板是一种输入输出设备，成为人（用户）与计算机进行交互的智能平台。它集书写、记忆、储存、控制、演示以及打印等功能于一体，具有良好的兼容性和实用性。教学中的交互式电子白板是一组媒体组合，其核心组件是电子白板、投影仪和计算机三者循环相连；而感应笔、打印机和存储器是该组合中的重要附件。

从课堂教学实践来看，交互式电子白板技术除了具备一般计算机的投影显示功能之外，还有一些独特的功能：①直接板书。可以使用电子感应笔直接在电子白板上板书，随时保存，方便教师课后整理、打包，循环使用。同时，调用电子白板上不同的色彩进行板书可以增强教学效果。②电子备注，强调重点。③随时调用各种资源。教师备课时可以调用各种数字资源，如图像、视频剪辑，或者在上课过程中根据教学需要随时生成这些材料。甚至可以直接进入网上的在线资源。④模板化、程式化。电子白板软件本身所提供的一些模板（如方格纸、乐谱格等）或图示框架（如生产流程图、头脑自由联想模板等）等可以使教师在电子白板上方便有效地进行相关工作，而传统的教学手段很难做到这一点。[7]⑤可视功能。根据教学需要，这一功能可以通过点击按钮来实现，如转动、跳动、成像等，还可以录音、配音。这样，可以使课堂教学内容（如讲故事、讲授抽象的语法时态等） 具有可视性和现场感，学生容易理解和牢固掌握。

交互式电子白板技术整合了普通多媒体教学的优点，又具备更加强大的交互功能。因此，基于交互式电子白板的信息技术环境，可以灵活调用教学中的各种媒体资源，支持所有的课堂教学行为，以及日前常见的教学策略和组织形式，“其强大的交互性尤其适合课堂教学的半开放结构和多种交互的需求，同时在教学中凸显学生参与的主体地位，实现了信息技术和课堂教学的无缝连接”。[8]

3.智能空间技术

智能空间（SmartSpace）是“一个嵌入了计算、信息设备和多模态的传感器的工作空间，其目的是使用户能非常方便地在其中访问信息和获得计算机的服务来高效地进行单独工作和与他人的协同工作”。[9]智能空间是普适计算的两个本质特征在房间、建筑尺度上的集中体现，其具体表现为：智能空间的整个空间成为一个连续立体的交互通道，同时嵌入的计算系统可以充分识别和利用空间中的上下文，体现信息空间与物理空间的融合。智能空间的一个重要特性是游牧服务（Cyber Foraging），指用户携带入空间的无线手持设备可以充分利用其周围基础设施中的资源相对较丰富的设备的能力，同时其上运行的模块也可以与空间中的其他模块进行交互和协作以使用户获得与当地空间相关的各种服务。智能空间的交互通道是“立体、连续的”，意味着人们不需要特地去往一个位置接受计算机服务，同时计算系统是隐藏的，并大量运用多模态感知交互技术和觉察上下文技术，使得人们在获得计算服务时无需明确意识空间中计算系统的存在。[10]

● 展望

从上述对未来课堂研究之关键的讨论，基本可以认为：目前正在研究或初步投入使用的未来课堂都存在各自的特点，有侧重于环境设计的、设备集成控制的、课堂教学互动的、教学过程实录的以及教学过程智能化的等。总体而言，未来课堂重点将体现在环境舒适、设备齐全、功能多样，交互充分、资源丰富、教学灵活等方面。

另外，未来课堂的大小适度通常以容纳20～30人为佳，便于组织开展多种教学活动，方便师生、生生、界面之间的交互。教室里安装有无线网络，形成泛在的计算环境，方便师生便携设备的无线接入。教室的照明、温度等环境可以根据外在的环境变化进行智能控制，使照明和温度处于一个最合适的水平；教师进入教室后，教室的设备就会自动调整到讲课教师预先设定的状态，学生进入教室后，课桌椅都会按照学生自身的特点和偏好来调节。教室的讲台不一定是长方形的，可以像舞台一样，上面安装有各种模拟设备，利于教师创造合适的教学情境。教师与环境之间的交互无需通过控制面板来完成，可以通过语音、手势或者一个特定的动作，相应的设备就会做出反应。譬如，教师在教室中来回走动讲课，无需走到讲台上，用语音就可以打开一个想让学习者观看的视音频资源。这样就将教师从空间上解放出来，将更多的精力放到教学活动本身。学生也无需固定在特定的桌椅上，他们也可以根据教与学活动的需要在教室中来回走动，可以在电子白板上自由地板书。利用无线网络环境，未来课堂可以使远程学习者直接参与到现场的教学中，也可以随时与之交互。基于实录功能，课堂上的一切行为都可以被记录下来，甚至教师所用的课件，以及在课件上面的注释都可以以数字化的形式被存储下来，方便学生课后复习。

新媒体、新技术的不断涌现及在课堂中的应用，必将会改变课堂的结构和形式。目前未来课堂的设计与应用已经渐成为教育技术学研究一个新领域。[10]课堂的智能性也肯定是未来课堂的重要形式和特性之一，加强智能性的研究将有助于我们对课堂进行重新认识和设计，最终构建出一个面向未来创新人才培养需求和新课程改革需要的、充分关注课堂主体自由发展的新型和谐课堂。

参考文献：

[1]张敬汝.思想政治课堂互动研究[D].华东师范大学，2007.

[2]钟启泉.对话与文本：教学规范的转型[J].教育研究，2001（3）：33-39.

[3]George L.， Education and Ecstasy[M].New York， NY： Delacorte Press，1968.

[4]高文.学习科学的关键词[M].华东师范大学出版社，2009：27.

[5]张玉彬.理想课堂的构建与实施[M].西南师范大学出版社，2010：11-12.

[6]徐光祐，史元春，等.将计算融入环境——认识无所不在的计算与智能环境[EB/OL].http：//www.pcworld.com.cn/2001/back_issues/2112/1208a.asp[2012-09-11].

[7]张际平，等.交互电子白板原理与应用[M]. 华东师范大学出版社，2010：55.

[8]王龙.基于电子交互白板的日常课堂教学[J].中小学信息技术教育，2005（3）：34-36.

[9]NIST Smart Space Laboratory[EB/OL]. http：//www.nist.gov/smartspace/[2012-09-21].

[10]陈卫东，张际平.未来课堂设计与应用研究[J].远程教育杂志，2010（4）：27-33.