未来教室的特征分析与构建

江丰光 孙铭泽

【摘 要】未来教室、智能教室与创新学习空间是信息技术迅猛发展与实现教育变革的产物。本文在综合国内外相关文献的基础上，分析并概括了未來教室应具备的基本特征，并以国内外已成功建设的未来教室为例，提出构成未来教室的几个维度，为未来教室的后续研究提供参考。

【关键词】未来教室；案例分析；模型构建

【中图分类号】G434 【文献标识码】A

【论文编号】1671-7384（2014）09-0029-04

教室是正规教育下学生学习的主要场所，而学习环境对学习者的认知、情感、价值观的形成有着重要的影响，这与古代所提倡的“身教、言教与境教三者缺一不可”相呼应。随着交互式电子白板、智能空间技术、无线射频技术、智能录播系统等一些先进的科技产品、创新技术手段的出现，与不断有学者所提出新的学习理论、教育理念的形成，一场科技与教育的巨大变革势在必行。未来教室是将传播学、心理学、空间设计、教学论、科学技术等相关理论有机地融合在一起，构建出更适合学习者进行知识探索的学习环境。未来教室概念的提出，是将具有高科技含量的信息技术与传统教学环境整合的探索，从而重构学习者的学习环境，使多种学习方式得以顺利开展，促进学习者的自主、探究、协作能力与心智的全面发展。

学习空间的发展变革

现今绝大多数的课堂教学离不开技术的支持。技术作为教学的检测、信息、社群工具与承载信息的媒体，在整个教学系统中（教学前中后）起着举足轻重的作用。随着技术的不断发展，笔者从过去教室变革至今，归纳出学习空间大致经历了以下三个不同发展阶段。

1.以教师“教”为中心的教室设计

基于黑板、粉笔等基础设施，并以教师讲授为主的学习空间，如同行为主义下的学习环境。在该学习空间内，教具主要是粉笔、黑板、印刷教材，教学结构是以教师为中心。教师为主导课堂的施教者，通过板书或者口授的方式将知识传递给学生。学生的学习资料是传统的纸质教材，课堂上只是被动地用耳听、用笔记，相当于一个物理接收器。教室的座位布局属于传统的“插秧式”（如图1）：教师在讲台前授课，学生的座位则整齐地排列在下方。座位相对来讲比较固定，不能灵活地将座位进行变换重组。这极大地限制了师生之间的互动与生生之间的讨论交流，教师与学生容易产生距离上的隔阂，不利于开展探究协作与小组互动，一成不变的教室设计同时也阻碍了学生自主创新能力的发展。

图1 传统“插秧式”教室设计

2.以学生“学”为中心的教室设计

基于计算机、投影仪等教学设备，并以学生为中心的学习空间，如同建构主义下的学习环境。在该种学习空间下，幻灯、投影、电子白板、平板电脑、教学机器、电子书包等具备先进技术的产品开始出现并应用于教学。教学结构是在教师讲授的基础上，融入了小组学习、协作学习、探究学习等多种学习方式。学生除了纸质教材，更多地使用电子教材及多媒体设备，减轻了学生书包的重量，学习资料的获取也更为便捷。交互式电子白板取代了传统的黑板，现今平板电脑的使用使教师能够更好地掌握学生的学习情况与进度，更能体现个性化教学的趋势。教室的座位布局打破了传统的“插秧式”，而采用灵活的小组式布局。教师的位置也不再局限于讲台，可以在教室的中心位置进行授课（如图2）。这种空间布局使多种学习方式得以顺利开展，有利于培养学生的沟通协作能力。同时电子白板、平板电脑等一些电子设备的使用，使知识的呈现形态得以多样、直观、具体化，有利于学生对知识的获取、吸收与理解。但是该学习空间只是机械地将先进的技术等软硬件应用于教学现场，并未考虑人机工程学，教学与技术并未做到真正的融合。

图2 以学生学习为中心的教室设计

3.以人体工程学中“人”为中心的教室设计

在第二阶段的基础上，将人体工程学运用到空间设计中，体现出以人为中心的设计理念，如同人本主义下的学习环境设计。在这种学习空间下，各种技术或设备并不是简单地安放于教室之中，而是充分考虑了学生的实际需求与学习活动设计规划。比如，教室四周都设有交互式电子白板，使教室内的学生都能够看清楚屏幕。室内的灯光、温度、气味、颜色、湿度等能够随着课程内容的要求而发生改变，达到贴近情境导向的作用，产生出更适合于学生学习的学习空间设计。这个阶段的课桌椅也不是固定的，而是能够根据实际教学活动需要进行任意调整，灵活拼接成可供个人学习、二人交流、多人合作的多元摆放形式。课堂上不再总是教师主导—学生主体的学习，而是能依据不同学科、不同课程内容、不同教学方法与不同学习活动设计而体现师生间教学融合，有学生主导课程与教师主导课程的不同教学设计，教室的空间设计更多彩、更多元、更贴近学习者的特性。可以说，第三阶段的学习空间是便于实现科技与教学有机整合的无障碍的学习空间。

图3 以人为本的多样化教室设计

未来教室的趋势与特征分析

1.以人为中心的设计理念

未来教室的设计必须充分考虑到人体工程学原理，实现“人—机—环境”的和谐。比如，考虑到不同阶段学习者的身高体重，学习时间的长短，以及不同的学习形式等，而设计出可调节高度、可旋转拼接、让使用者具有最舒适感觉的课桌椅。室内的物理因素，如光线、气温、颜色、气味、温度等都经过设计并可调控，从而创造出最有利于学习者学习的环境，达到舒适安全与智能的学习空间。走廊或其他非正式场所同时提供随机的讨论场所与学习角；过去研究表明，友好、非正式、放松的互动会让人们较容易产生新的灵感与创意。学习者看到同伴在认真学习，自然会增强自身学习的动力，这称为同伴引力与学习氛围。因此，不同的学习空间之间最好使用玻璃板隔墙。学习空间需融入自然元素，在这种环境下，学习者会在潜意识中产生积极、愉悦的感觉。同时，需要打破传统的长方形的教室空间结构，可尝试圆形、多边形等空间布局，给学习者带来不同的感官体验。

2.学习空间的可重构性与无限延伸性

未来教室必须能满足不同的教学类型，即教室的设计必须能够适用于多种不同类型的教学场所。学习空间的可重构性包含两个方面：一是课堂桌椅的重构，二是空间的可重构性。桌椅的重构性体现在教室内桌椅的位置不是固定不变的，而是能够根据不同的教学类型，灵活、快速地进行拆分与重组。如日本东京大学 KALS未来教室所采用的豆瓣型课桌，可满足2～6人的协作学习组合。空间的重构性是指，教室内具有可切换透明度并可通过控制实现自由移动的玻璃。通过切换透明度可决定是否能观察到不同学习区域学习者的学习状态，通过控制玻璃的自由移动，可在一间教室内划分出不同的学习区域，以适应不同的教学情境；或将两间教室合并成一间大教室。

同时，学习空间不应局限于教室内，应将其延伸至走廊甚至校园，即能够随时随地进行学习，打破时间与空间的障碍，并且可与自然生态空间进行连结。此外，还可在走廊安放圆桌、沙发等，提供给师生一种轻松舒适的可进行小组协作或随时随地都可进行讨论的空间；校园内设有木桌、长椅等基础设施，并保证无线网络的可使用，供个人或小组进行自主、合作学习。

3.具有高科技的智能技术与教学装备的应用

除了普通教室具有的基础设备之外，未来教室还配有多种先进的软、硬件设备。交互式电子白板是未来教室最常见的设备之一，通过电子白板，教师可将不同媒体资源进行整合，创设课程情境，使学生进行自主、协作学习。同时电子白板的交互性可以提高学生课堂参与度。平板电脑的使用改变了学生的学习方式，教材的电子化、通过无线网络学习资料的随时获取、及时的在线测评等应用强化每位同学的课堂参与度，并增强学生的自主学习能力，也有利于教师对学生学习情况的掌握。通过智能录播系统，师生可进行课后反思巩固，也让家长了解到孩子在校的各种学习情况。

案例分析——美国戴顿大学

位于美国俄亥俄州的戴顿大学所成立的学教中心致力于推动学生之间的合作，所建立的巴黎圣母会成员馆学习空间为学习者创造出良好的学习环境。

1.合作友好型走廊

该学教中心将非传统意义上的学习场所——走廊进行了改建，安放了桌椅、沙发，配以柔和的灯光，为学生进行即兴讨论、小组学习或是师生间的交谈创造了条件，将学习从教室延伸到室外（如图4）。

2.放松舒适的讨论区

该学习空间在教室外设置了临时讨论区。该讨论区配有舒适的两张单人沙发与一张多人沙发、三个圆桌，可将笔记本、书籍或是咖啡等放于桌上，同时提供数块可供书写的白板。空间上方柔和的灯光给人舒适的感觉，学生可通过无线网络查找资料，进行讨论交流。

3.工作室

该工作室的中间摆放了24把可360度旋转的椅子，所有椅子构成了一个大圆形。工作室的四周各配有一块巨型白板，可供教师书写。在白板中间挂有等离子屏幕，可播放图片、视频，或是切到网站进行教学。工作室还为学生提供了数个便携式手写白板。同时，教师可通过控制器调节室内光线，如使光线变得柔和从而让学生能够安静地回想刚刚所学到的知识（如图5）。

4.灵活的教学方式

教师可在公共区的电子白板上进行授课，布置完任务后，学生会三五个人站在公共区讨论，或是去工作室利用那里的投影机、网络、电子白板等资源，或是一群人坐在沙发上，或是搬几把椅子在圆桌旁坐下。通常情况下学生们的讨论都会非常激烈，冲泡咖啡的频率很高，有时也会点披萨等外卖。这种小组式学习与灵活多变的小组组织形式极大地激发了学生的积极性与创造力。培养了他们检索资料、自主学习与合作探究的能力。

在戴顿大学，学生与教员在崭新的学习空间下采用多变的教学方式获得了成功。学生与教员之间能够获得近距离的接触交流，小组成员之间为了共同的学习目标而勤奋学习，学习活动从室内延伸到室外，这些特点使学生在相同的时间内得到了最大的收益。

未来教室模型构建

通过对相关文献与案例的分析研究，笔者认为构建未来教室的核心应以人为中心，在该核心理念的基础上，分为空间设计、硬件、软件、教师培训、学习分析、自然生态交互性六个维度。“一个核心与六个维度”很好地体现了未来教室的结构与特征。

1.空间设计

空间设计是指对未来教室的空间进行整部布局。对教室的设计应最大化地满足教学需求，提高空间利用率，充分满足教学结构与环境之间的关系。在进行空间设计时，要预留出教师进行多中心授课的空间，方便教师在室内走动，与学生进行交流或答疑解惑。同时，应考虑室内可移动玻璃的安放位置，使其在需要时能够对室内空间进行有效分割，划分出独立的学习空间。课桌的设计也应满足拼接方便的特点，达到适用于个人学习、小组讨论、讲座等不同用途。除此之外，教室内需提供专门的区域用于展示学生作品，提高学生的积极主动性，使其体验到自我成就感。

2.硬件

硬件是指协助教师教学与学生学习的各种仪器、技术产品等教学装备。具体可包括智能录播系统、交互式电子白板、等离子显示仪、平板电脑、光电系统、增强现实设备等。教學设备的合理配置与使用可以丰富教师的授课形式，创设多种学习情境，及时了解学生的学习进度与知识掌握度，刺激学生的多种感觉器官，充分调动学生学习的积极性与主动性。

3.软件

软件是指除硬件以外的一些学习资源，是未来教室不可或缺的一部分。主要包括网络教学平台、电子教材、教学资源库等。在教学平台上，教师可以发布学习资源、布置作业、与学生进行互动，学生可以进行自主学习、提交作业、与其他同学进行讨论交流等。电子教材的使用拓宽了学生获取学习资料的途径，节约了教学成本。

4.教师培训

教师应具备熟练操纵并应用教学装备的技能，能够利用有关的教学软件与教育资源对课程进行设计，提高教学效果。同时，教师的教学方法也应结合软、硬件资源，顺应新的教学理念。在充分考虑学生身心发展的情况下，制定出合理、高效的教学计划。

5.学习分析

学习分析是指通过收集与学生行为以及教学环境有关的数据，对其进行分析，从而有针对性地对学习进行干预，为学习者制定个性化的教学方案并实现教学效果的最优化。因此，在未来教室进行的教学过程中，应将学生数据与智能化数据进行有效收集，分析学生所处的学习状态与环境因素，判定现阶段的学习成效，诊断学习过程中出现的问题，不断地改进教学方法，为每位学生的具体现状与能力提供有针对性的教学。

6.自然生态交互性

自然生态交互性是指未来教室与大自然进行的生态连结，使教学环境更加生态化、人性化。学习环境包括建筑的内部环境，如室内光、声、电、温度、湿度等因素都可通过控制器进行调节，教室的天花板可设计成具有起伏式的屋顶，像层层树冠一样，使学生在室内犹如身处树林。建筑外部的自然环境可通过扩大校园的绿化范围、修建庭宇湖泊等措施，为学生营造良好的学习氛围，缓解学生的学习压力，陶冶性情，为学生提供优美的学习环境。建筑屋顶可安装太阳能电池板，实现能量的自给。室外配备雨水收集净化系统等。同时，建筑材料也应尽量使用可降解、循环的环保材料，保护环境的同时能够避免对学生的身体健康造成安全隐患。

结语

一间成功设计的未来教室是多领域、多学科相互融合、共同作用的结果。随着科学技术的飞速发展与各国对教育重视程度的加深，越来越多的专家学者投入到对未来教室的设计与研究当中，各国的学校甚至企业也都在实际行动中探索未来教室所必备的成功要素。可以说，未来教室作为教育技术研究领域的一个课题，具有强大的前景与生命力，势必产生出全新的教育模式。