信息技术与课堂教学创新

刘三

（华中师范大学 国家数字化学习工程技术研究中心，湖北 武汉430079）

一、背景——信息技术驱动下的教育变革

信息技术与课堂教学的整合有两大时代背景，第一个是信息技术已经以非常广泛、深刻、迅速的方式渗透到各个领域之中，渗透到我们生活的各行各业，如医疗、电子商务、物流、智能交通、智能家居和信息化战争，信息技术对我们的生活已经产生了重大影响，但是就教育而言，其与技术本身的发展或者与其他各行业来比，是非常缓慢的，中间还存在着深刻的差距。第二个是现在的学生已经发生了巨大的变化，他们被称为数字原生代，他们成长在网络环境中，利用各种信息工具和信息手段去进行交流和获取知识,学习方式和我们相比有了很大的变化。怎样引领数字原生代去学习，带着他们去获取知识，是我们要关注的问题。面对这些变化，教育只有去拥抱信息技术进行变革和整合，而不是把信息技术排斥在外，信息技术与教育教学的融合势在必行。我们将教育与技术的融合发展分为起步、应用、融合和创新四个阶段，目前我国教育信息化的发展正处于初步应用整合阶段，国家提出的“十二五”建设目标是“力争通过十年时间进入全面融合创新阶段”，即达到信息技术与教育之间的深度融合，真正让信息技术为教和学来服务，信息技术不再是一个可有可无的辅助手段，而将成为教育教学中常态化和必不可少的工具和手段。

教室的信息化在教育信息化中占据着非常重要的地位。目前，我国的教育信息化建设较多侧重在第一个维度——管理的信息化，如数字校园的建设，通过信息技术将教育部门、学校等基础设施、人财物进行管理，提高管理效率。第二个维度是教和学的信息化，教育信息化发展的出发点和根本落脚点都是为教学服务。教和学的信息化包含两个部分，一个是教室的建设，另一个是利用互联网技术或者教育云等信息技术来支持教师的课堂教学、课下辅导和学生的自主学习等，分别对应教室和教育云平台的建设，我们通常称之为云端一体化。国家通过多年的教育信息化建设，很多地区和区域的基础设施和管理信息化方面做得比较充分，接下来面临的问题就是怎么就教与学教育信息化建设进行深入改革。在这个过程中，作为课堂教学主战场的教室是实现信息技术和教育教学融合的核心，教室的信息化建设是我们研究和探索的重中之重。

二、现状——信息技术融入课堂教学

随着信息技术的发展和在教室中的应用，国内教室的发展经历了以下两个阶段：以黑板+粉笔为主导的传统教室和以计算机、投影机、幕布和交互式电子白板为典型特征的多媒体教室。

传统教室的最大优点是教师用粉笔把教学内容书写在板面上,并配以现场讲解,学生边听老师讲解边做笔记,这种方式统称为传统板书方式。板书通过一定的方式展示了教学内容的逻辑联系和教学过程的进行程序，反映了正确的思维过程,对学生的思路有引导调节的作用。由于板书可以反复感知，所以它能不断刺激学生的视觉注意，使学生清晰地意识到实际的教学过程,启发学生的思维随着教学的进程而顺利发展。但是传统教室中粉笔灰尘对教师健康造成了很大影响，另外资源呈现种类单一，教师板书无法进行保存，是传统教室的几大弊端。

多媒体教学作为一种新的教学方式，以其图文并茂、声像俱佳等优点，越来越多的走进和深入到课堂教学中。多媒体教学可以充分发挥多媒体资源的优势，避免了传统教学的很多弊端，但在一线教学中，多媒体教室也出现了一些新的问题，如多媒体教学已经逐渐演化成“PPT教学”，成为教师新型的照本宣科的工具，很多教师在授课时，多媒体资源和板书呈分离状态，这就使原本互动的课堂教学变成了报告式的演示教学，抑或是纯呈现式的人机交互模式。

目前国内这两种教室属于并存的状态，在实际教学中，有两个问题要和大家进行分享，第一，随着多媒体资源在课堂中的应用增多，展示形式多样化，展示效率得到提高，但是板书不能被忽视，其作用前面进行了仔细讲述。第二，关于信息负载的问题，借助于多媒体技术课堂展示效率得到大力提高，但是从认知的角度出发，学生在一节课内所能接受的信息量有限，信息如果过多，学生会自动抛弃掉一部分内容，建议老师将课堂中剩余的时间留给学生进行讨论交流、思考、分析和解决问题，培养学生发现问题和解决问题的能力，这也符合利用信息技术来更好的支撑课堂教学的初衷。如果在信息环境下我们还是采用满堂灌的方式进行教学，其教学效果可能还不如传统教学好。

三、教育视野下的课堂教学

上一部分是关于信息技术融入课堂教学现状的讨论，本部分我们回归到课堂本身，从教育本身出发来看一下课堂教学的核心要素是什么。

本位主义。从本位主义理解来看，教师的角色和定位已经发生了巨大的变化，教师不再在是知识的唯一占据者，由于学生的学习和交流方式发生了巨大变化，教师从知识占有者变成了学习活动的组织者，从知识的传授者变成了学习的引导者，从教教材变成了用教材教，同时教师的角色也从课程的执行者，变成了课程的开发者，从简单的教书匠变成了教学研究者，从知识守旧者变成了终身学习者。

教学设计。目前有些地方在做信息技术与教育教学融合培训时，较多侧重教师制作资源能力的培训，旨在老师打造成为媒体资源制作专家。这种做法过于强调技术本身，对教师的定位也存在偏差。信息技术应用能力培训的目的是培养老师使用信息技术更好的上课，但是体现老师教学价值或者水平高低的核心要素是教学设计，是教学的设计而不是传递教学的媒体决定了学习者的学习，这是做好信息技术和教育教学融合的一个非常关键的要素。在实际实施过程中，我们要充分强调教学设计重要性的同时，使用信息技术去支撑老师的教学实施。

课堂知识载体。课堂知识载体包括语言肢体动作，板书和媒介三类，主要讨论后两个因素。板书因其方便性和可重复利用性在课堂教学中非常重要，但是现在普遍应用的交互式电子白板却存在一定的不便性，老师需要用电子白板展示教学内容，需要大量板书时要拿起粉笔进行书写，十分不便，利用技术手段可以克服这些问题，如使用双板模式。利用信息技术将板书进行数字化保存发给学生进行课下复习，也方便老师进行教学反思（通过对板书的反思，会对他教学的各个方面进行不断的思考）。使用媒介进行教学，除了我们常说的使用PPT、视频、动画等通识多媒体教学资源进行图文并茂等方式的教学，还有一个更深层次的意义是知识的可视化，知识可视化可以将抽象的知识进行具象化和形象化，辅助大部分老师把晦涩、抽象的概念和知识讲解清楚，比如讲物理中核的链式反应，利用仿真手段很清晰形象的把这个过程模拟出来，让学习者能够清楚明白，这对基础教育的质量提升有很大意义。

教学结构。结构的变化是革命性的变化，它从根本上改变了课堂教学的流程，教学结构包含微观和宏观两个层面。微观层面是指教学模式，即在信息环境下教师利用信息技术可以进行怎样的教学模式创新。我们以翻转课堂为例来解释教学结构的宏观层面，翻转课堂改变了原来课内讲授知识，课外做题复习的模式，传统课内进行的任务将放在课下进行，学生可以通过互联网进行自我学习，看老师提供的教学视频，甚至看第三方提供的资源和素材，课内时间则被用来分析、讨论和解决问题，这种改变就是宏观结构的变化。这种变化有两个特征，一是技术不是可有可无，没有技术的支持，这种结构性的变化是无法实现的。特征二就是课堂进行了延伸，前面说的都是物理课堂，而未来的物理课堂还将对应一个虚拟的课堂，即在线课堂，未来在线课堂将支持课堂讨论、资源分享和自我学习等，并且将更加专业，更符合老师的要求和更常态化。如果老师能够善于把握这些变化和利用这些变化，就可能会对我们未来的教学产生更好的效果，因为这种变化打破了课堂的界限和时间的界限，课堂将变的无处不在。

四、信息时代的教室——信息技术驱动下的教室演进之路

从技术和装备的维度出发，我们将教室分成了以下三个阶段，从以黑板加粉笔为典型特征的传统教室（Classroom0.0）发展到以计算机、投影机、幕布和电子白板为典型特征的多媒体教室（Classroom1.0），再到先进教室或者未来教室（Classroom2.0）。传统教室和多媒体教室在演变的过程中，技术和装备有了很大的进步，从黑板过渡到投影、幕布和交互式电子白板，从单一的粉笔板书过渡到利用多媒体资源进行教学，资源展示形式得到极大丰富。但是这两种教室中的课堂教学并没有发生本质性变化，都是以教师为主导，以传统的课堂讲授和展示为主要的教学方式。而先进教室相对于前两种教室，最根本的区别是先进教室是被设计用来支撑多元化的教学，以教师为中心向以学生为中心进行转变，教学模式向多元教学方向演变，而不仅仅是指技术或者装备方面的先进。图1是三种教室在教学模式上的变化过程。

图1 教室演变历程

从上述教室的变化，我们也可以看出教室在建设时如果要体现它的价值，一定要和课堂教学本身需求进行结合，而不仅仅只关注技术本身。

教室在演变过程中主要考虑两个方面的变化，一个是技术维度的变化，目前教室正在往网络化、虚拟化和智能化等方向发展，但是技术的变化不是教师关注的重点，教师关注的重点主要是教学模式可以进行怎样的创新与变革，即如何支持以学生的学为中心的教学，怎么有效地进行课堂交互，技术如何支持多元教学方式和方法的变革和创新等，这也是我们在建设教室时所应关注的问题。归结起来，未来教室的建设主要侧重以下四个因素：第一个因素是云端装备的建设，在教学中，老师把教学装备与教学目标、教学实践完美结合起来，并达到一个很融洽的地步，才能体现教室的价值，教室并不一定要装修的非常豪华，装备非常先进。但是，从前面的介绍我们能够看出信息技术是在未来教室的建设也是一个必要条件，不再是可有可无的。第二个要素是资源，资源除了包括老师们经常使用的通识资源，如PPT、动画、音视频等多媒体教学资源，也包括面向学科的学科工具和资源，另外各种云端应用和服务也在我们所说的资源范畴之内，一切可以为教师的课堂教学所服务的应用和服务都可以称为资源。资源主要有两个来源，一个是教师自己制作，一部分是来自互联网或者云平台。第三个要素是空间结构，教学育人和培养学生的环境是一个灵活多样的环境，课堂空间结构需要教师根据不同的教学目标和教学方式进行设计和组织。空间结构的变化目前有以下两个趋势，一个是建设专业化教室，传统的专业化教室通常是参考大学和研究所等机构的实验室来进行建设，后期我们要兼顾学科的特点和学生动手的能力建立面向学科的专业化教室。另外一个是，未来教学的组织形式将是走班制和固定班级制相结合，低学段的学生在固定教室学习，高学段的学生将在不同的学科教室中学习。第四个要素就是教师培训，它在四个要素里是最重要的，教室中所有的装备和资源，如果老师不会用或者用不好的话，都是价值不大的。教师的职业要求也在发生着变化，未来可能要制定新的教师标准，教师可能不再是终生制，对教师的要求将会越来越严格。

五、创新之路——信息技术与课堂教学的深度融合

目前，国家数字化学习工程技术研究中心在课堂教学中的实践和探索主要包含以下几个方面：

云端装备创新。国家数字化学习工程技术研究中心利用专利技术，开发出新型教学设备——电子双板，能够克服传统多媒体教室教学内容单板呈现的弊端，搭建全新的教学支撑平台，可实现教学内容双轨呈现需求，为推进课堂教学方式变革提供了硬件解决方案。同时，在课堂教学中可以集成即时应答器、台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、手机等多种交互终端等，进行多种教学模式的探索。

内容创新。第一种是数字化电子课本与电子教材，电子教材不仅仅是内容的数字化，还可以进行多样互动，如学生可以观看电子课本中的视频或者直接进行答题交互，并查看实时的交互结果。第二种是信息技术与教育教学进行深度融合——开发面向学科的资源和工具，资源不仅仅是传统PPT等常规资源，还包括体现不同学科教学特点，智能化、可视化、交互式的辅助教学软件和学科工具，包括数学教学工具（二维动态几何工具、三维立体几何工具）、物理仿真实验工具、化学仿真实验工具、地理教学工具、历史教学工具、音乐教学工具等等。

资源组织创新——基于学习活动理论。教师在设计和制作课件时，以学习活动组织教学，充分尊重教师教学设计的个性化与创造性，让老师在教学过程清楚自己要先讲什么，再讲什么，并且在每一个教学环节中都可以方便调用资源或者工具来辅助教学的展开，老师在这个舞台中很方便的实施自己教师设计的目标，而且还可以实现自己的个性化教学。

教/学空间创新。华中师范大学已经建设了80余间的交互式教室来进行对师范生的培养，教室形态多样，能够满足不同的教学需求。目前师范院校在培养师范生时较多采用传统的黑板+粉笔的教学方式，这不利于学生掌握先进的教育信息技术，更无法培养他们利用信息技术来支持教学的思维和理念。虚拟学习空间是和物理教学空间是相对应的，也是统一的，即常说的混合式教学模式，华师目前已经有400余课程正在使用大规模在线课程进行授课，学生课下利用大规模在线课程进行学习，课堂中则进行问题讨论和答疑。

教学模式创新。目前在国家数字化学习工程技术研究中心的支持下，全国各地现在有十多个省市，200多所中小学建成交互式教室进行教学应用和探索。教学模式多元化实践中有一个很重要的部分就是及时互动学习，哈佛大学的EricMazur教授使用Clicker讲授物理概念，其研究成果发表在Science上，科罗拉多大学的M.K.Smith教授也做了和Clicker相关的研究，同样也在Science发表了文章。他们之所以能在Science这种世界顶级杂志上发表文章就是因为他们利用Clicker改变了传统教学的学习生态。

最后探讨一下数字化学习时代的学习情境。未来的学习有三个场景，一个是学校（School），一个是户外（Outdoor），一个是家庭（Family），简称SOF模式，通过信息技术将这三个场景进行无缝的切换和整合，将课上、课下、课内、课外，课中、课后进行无缝结合，让学生在这个环境中进行学习、体验和交流是未来的一个发展趋势。在这个模式中有两点非常重要，一个是架构完善的云平台来支撑这个学习情境，另一个就是针对各种学习端（包括教室和各种学习终端）进行创新，即如何使用信息技术结合教学要求来进行创新，这是我们目前面临的挑战和重要的任务，信息化教室创新建设就是其中的一个方面。如何科学地建设这个学习情境也是国家数字化学习工程技术研究中心目前专注的研究内容。