未来课堂:教育信息化的新领域

刘 勉,赵瑞军,扎丽玛

(1.华东师范大学教育信息技术学系,上海普陀200062; 2.内蒙古师范大学网络信息中心,内蒙古呼和浩特010022)

未来课堂:教育信息化的新领域

刘 勉1,赵瑞军1,扎丽玛2

(1.华东师范大学教育信息技术学系,上海普陀200062; 2.内蒙古师范大学网络信息中心,内蒙古呼和浩特010022)

促进教育信息化,提高各级学校在教育信息化中的投入,培养教师及学生运用信息化手段进行教育与学习的能力一直是我国教育改革发展的一个重要方向.教育的信息化离不开课堂的信息化,课堂始终是教学的主阵地.未来课堂的提出,即是围绕现代教育理念,将传统的课堂进行重构,利用最新ICT科技,构建出以人为本,全面发展学生各方面素质的面向未来的课堂.

未来课堂;教育信息化;教育技术研究

0 引言

我国于2010年7月29日正式发布《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》,其中在第十专题“教育发展保障条件与机制研究”中,提出必须加强教育信息化的持续发展:“教育信息化建设与应用现状分析;教育信息化建设可持续发展策略;2012年和2020年教育信息化建设战略方针、指导建设、发展思路、总体目标、重大工程和政策建议”.[1]紧接着在2015年12月27日通过的《中华人民共和国教育法》修改案的第六十六条表述为:“国家推进教育信息化,加快教育信息基础设施建设,利用信息技术促进优质教育资源普及共享,提高教育教学水平和教育管理水平.县级以上人民政府及其有关部门应当发展教育信息技术和其他现代化教学方式,有关行政部门应当优先安排,给予扶持.国家鼓励学校及其他教育机构推广运用现代化教学方式.”[2]从上述国家教育政策的纲领性的文件可以看出,大力促进教育信息化,提高各级学校在教育信息化中的投入,培养教师及学生运用信息化进行教育与学习的能力一直是我国教育改革发展的一个重要方向.

教育的信息化离不开课堂的信息化,课堂始终是教学的主阵地.[3]培养学生的自主探索能力,是当代教育界关注的问题,学生在与他人合作过程中掌握深度的知识,拓展自我的认知范围.作为教学的主阵地,课堂应该在学生的知识建构、情感培养、动作技能训练等各方面都起到决定性作用,而当今绝大多数课堂并没有与先进的现代教育理念相融合.郑金洲教授曾经提出:“若要满足现代教育的需求,必须对具有固定化、单调化、教条化和范式化的传统课堂进行改变,其改变既是针对物理环境,同样也要针对心理环境”.[4]所以,对传统课堂进行重构,不仅符合国家制定的教育信息化方针政策,而且也是对现代教育观念的践行,力求将课堂构建成适应学生全面发展的“知识课堂”和“心理课堂”的综合体.[5]59

1 认识课堂

所谓课堂,也作教室,在英文中对应的单词是“classroom”,牛津现代英汉双解大词典对“classroom”的解释为:“A room in which a class of pupils or students is taught”,可以理解为课堂是一个房间,在该房间中,一个班级的孩子或学生能够被教学.

从历史上的课堂表现形式和内在功能来看,课堂的形态至少包含三种,教室、教学、教室教学综合体,分别对应于教学产生的空间、在该空间里进行的有关教与学的活动、以上各类要素相互作用的综合体等.[5]60

钟启泉教授指出,课堂是学校教育教学活动的基本组织形式.学生在课堂中不仅获取知识,而且也应该学会社交相关的技巧.在课堂中,学生应该既能独立思考,也能与他人合作,以多种方式获得提升.所以,课堂应该是一个充满灵性、交互的知识空间.[6]10

杨庆余教授提出,课堂是学校教育之中的主要空间,在该空间中产生各种交互活动,它是一个由施教者、受教者、学习资源、教学环境等元素持续交互,不断作用的知识生态系统.[6]25

Walter Doyle教授定义出课堂的六大特性:同时性、即时性、多样性、不可预测性、公共性和历史性.[7]

随着科技的发展,课堂在一定程度上来说确实有所发展,特别是信息技术装备上的提升,但从现在课堂本质上来说还是处于教师对学生单向传授知识的阶段,现代教育理念中的以学生为本、自主学习、探究学习、合作学习等先进的教学模式还未得到大规模的运用.而未来课堂研究项目的开展,正是践行以学生为中心的现代教育理念,重新构筑传统课堂,使组成课堂的人、资源、技术和环境等要素能够得到充分发挥,以此更好的促进学生的情感、认知和技能的发展与提升.[8]

2 课堂的概念界定

未来课堂作为一个新兴的领域,相关的研究才刚起步,但已经成为国内外教育技术学科的重点关注对象.克莱顿.克里斯滕森,迈克尔.霍恩和库尔蒂斯.约翰逊在“Disrupting Class”一书中指出今后的课堂应该让学生自主选择合适的软硬件,在该软硬件的支持下学生能够更加流畅的达成课堂目标.在此类课堂中,学生不再只是单纯的知识记忆器,而是通过有趣的小组合作,最终完成一项任务.[9]美国每日论坛报“Classroom of the future,here,now”一文中指出“Classroom of future”是创设一个学习环境,在其中采用创新式的教育活动,使技术所发挥的作用从课堂管理到教学的各方面都能得到良好的体现.施教者与学习者自然的融入课堂环境,在课堂环境中展开有益的互动.[10]台湾的《启动学习革命》一书中把未来课堂定义为自由教室、高互动空间、泛在学习环境、电子书包、虚拟实验室、远程相连教室的有机组合,在未来课堂里,空间和时间的局限被打破,学习与交流的隔阂也被化解,从而构建起师生之间彼此交融的崭新课堂.[11]

综合上述国内外学者的观点,结合我国现有国情,可以将未来课堂(classroom of future/ future classroom)定义为以《中华人民共和国教育法》和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中的“以人为本”、“创新人才培养”、“把提高质量作为未来教育的战略重点”等指导思想为基本出发点,以教育心理学、教育环境学、人本主义等为理论依据,以人机交互、智能信息技术等为技术手段的面向未来的课堂教学体系.[12]

3 未来课堂的相关特性

David Miliband在设计创新型的学校中提出未来的课堂应该具备给予灵感的(Inspirational)、美丽的(Beautiful)、可适应的(Adaptable)、可持续的(Sustainable)、可兼顾的(Inclusive)、灵活的(Flexible)、趣味的(Fun)、愉悦的(Delightful)、鲜活的(Fresh)、安全的(Safe)、信息通讯技术支持的(ICT enabled)、多用户的(Multi－User)、曲线的(Curved)、成长型的(Growing)、自然的(Natural)特性.[13]

关注教与学的本质,整合先进信息技术的未来课堂首先应是集成多种媒体技术的课堂,包括多屏技术,泛在网络,环境监控等;然后应是一个简洁明快的,体现后现代主义的课堂,处处体现以人为本的设计精神,如桌椅的人性化设计,根据具体需求的灵活摆放方式等;最后还可以是一个虚实结合的课堂,课堂参加者可以有其虚拟化身,利用虚拟化身通过网络与远端的同学进行交流协作,参与在线课程等.具体来说,未来课堂对比传统课堂的进步主要体现在人性化、智能性、混合性、交互性、开放性和生态性等方面.[14]

人性化表现为未来课堂关注的重点始终是施教者与受教者,在适合的技术支持下,更多的体现出人本主义的精神.包括符合人体工学的、可活动的、方便组合的桌椅,可随教学需要和主体情感调节明暗色彩的灯光等,营造出富有人性关怀的物理环境与心理环境.

智能性体现为未来课堂应是一个智能化的课堂.在未来课堂中引入多种ICT设备,具有良好兼容性的用户接口,教师和学生并不会感觉到技术的突兀,而是将技术当成自身的延展,自然而然的融入富技术的课堂.

混合性表现为多种学习方式的混合,如Formal Learning&Informal Learning,Online Learning&Offline Learning.也可以体现为多学科或跨学科的融合,利用丰富的技术手段创建适合多样化教学的情境,从而促进学生综合能力的提升.

交互性是指在未来课堂中各种要素之间能够进行不间断的互动.现代教学理论认为,课堂中的交互是重要而必须的,交互性也是未来课堂中的核心.未来课堂中的交互包括人与人、人与技术、人与环境、技术与技术等,突破了传统课堂只注重人与人互动的限制,将课堂中交互的维度进行拓展,体现出无处不互动的先进教学理念.

开放性体现为课堂的教学组织形式与教学资源的开放.教学组织形式的开放是指课堂中的物理设施(主要指教学的桌椅)可以按需要灵活的摆放,克服了传统课堂中进行小组合作学习时桌椅难以移动的缺点.教学资源的开放是指借助高速的网络信息平台,师生能够将网络上的有效资源方便的搜索到并为我所用.

生态性则是站在教育生态学的角度来阐述未来课堂应具有的公平、和谐的教学生态系统.教育生态位原理、教育生态链法则、限制因子定律、耐度定律、最适度原则等生态学理论在未来课堂中都应有所体现,目标则是建立“以人为本为指导思想,使教育的各因素相互依存、相互促进、协调合作,形成完美的教学生态,从而促进学生自我激励、自我成长、自我完善.”的和谐课堂.[15]

4 未来课堂研究分类

未来课堂的研究包括信息科学、教育学、心理学、学习科学、环境科学、声学、光学等关联学科,与翻转课堂(flipped classroom)、智慧教育(smart education)、慕课空间(MOOC space)、移动学习(mobile learning)等近几年涌现的新技术新名词相辅相成,共同构成了当今教育技术学界百花齐放的新格局.对未来课堂的研究可以分为未来课堂物理架构的研究和未来课堂心理环境的研究,物理架构的研究和心理环境的研究需从理论和实践两方面入手,并且均包括创设、管理和应用三部分,如图所示.

图1 未来课堂研究分类图

4.1 创设研究

在未来课堂的创设研究中,重点构筑理论模型和搭建物理架构.理论模型的研究,应该体现出未来课堂的定位及特性,明确可实现的功能,各功能之间的相互关系,构建符合系统化思想的模型.物理架构的研究,主要包括课堂建筑空间设计,网络的搭建,声、光、电的合理布置,高清一体机和交互式电子白板的搭配方式等,充分体现出未来课堂的富技术化、人性化等特点.

4.2 应用研究

应用研究中,包括对未来课堂中的交互行为和教学模式的探索.已经有很多的文献讨论过普通传统课堂中的教学模式,未来课堂是对传统课堂的重构,相应的未来课堂的教学模式也是对传统课堂的教学模式进行重构或改进.而交互则处于未来课堂研究的中心地位,关于未来课堂交互的研究,主要包括教学的主体与主体、主体与设备、主体与资源,设备与设备等之间的互动.

4.3 管理研究

未来课堂的管理研究主要是关于未来课堂设计与应用的标准和规范研究.未来课堂与传统课堂在开放、绿色、和谐等诸多方面有显著的不同,先进的信息技术和工程技术为实现未来课堂的理念奠定了物理基础,若要将未来课堂在教育实践中推广,则标准化和规范化是必不可少的.

5 未来课堂项目实践研究

华东师范大学“教师教育创新优势学科平台建设”项目中的子项目“教师实践创新的主阵地——未来课堂”研究成果是在现代教育技术研究所所长张际平教授领衔下,集合多位博士硕士智慧创造出的结晶.在课堂概念的重构、新媒体新技术的运用、物理架构的设计、高互动空间的创设、课程教学平台的设计开发、教学方法模式的创新等方面均取得了很大的成果,在教育学界引起了越来越大的关注.

经过大量的理论与实践研究,未来课堂概念规划如图所示.

图2 未来课堂概念图

从该图中可以看出,先进的ICT科技被充分运用到未来课堂的环境空间中,该空间具备全空间无线覆盖、桌椅移动组合灵活、智能化的资源管理、互动形式多样等特点.未来课堂中的用来实现处于中心位置的交互理念的关键技术主要涉及到以下几个方面:

5.1 泛在网络——实现设备间的无缝连接互动

泛在网络(Ubiquitous Network)是指信息通讯技术深度融合进人与人、人与物、物与物之间的各种环境,并无处不在的计算机网络.泛在网络为未来课堂的物理架构打下牢固的基础,只有在此基础上才能构建起其它相关技术.泛在网络把课堂空间中的人、物、环境、资源等存在物都通过信息技术手段整合起来,使网络像空气一样无时无刻的不融入到生活工作中去.利用泛在网络,可以实现在未来课堂环境中人、技术、设备、环境等要素的完美融合,真正实现技术间的无缝连接互动效果.

5.2 交互式电子白板——智能多屏空间交互模式

先进的交互式电子白板是未来课堂中关键的电子设备,它将代替黑板成为未来课堂教学的主流技术.交互式电子白板不仅具备通用白板以及网络主机的功能,而且可以实现通用白板与电脑主机、软硬件资源与教育资源、人与设备、人与人等多重交互功能.[16]在配置有交互式电子白板的教学环境中,通常包含三种交互方式:第一种是对话式人际交互;第二种是笔触式人机交互;第三种是自我交互.在其中不但有师生直接交互、师生与白板交互,还包含师生与教学资源内容的深层次交互.[17]

5.3 多点触控显示屏——自然、直观、友好的交互界面

多点触控显示屏是相对于单点触控显示屏而言的,其最大的特点是同时支持多个触控点,使两根手指,多根手指,甚至多个人同时操控屏幕内容,具有更高的人性化.多点触控技术通常分为两种:Multitouch All Point和Multitouch Gestures,通过手势的变换,操作者可以控制图片的变形、平移、旋转等,也可以实施游戏化学习、以及GPS的起始点与结束点设置等.多点触控技术符合人类自然习惯,与人体操作事物的方式更加吻合,有望取代当前广泛使用的键盘、鼠标,使计算机交互接口更为人性化.[18]在未来课堂中,多点触控显示屏主要用在学生端的电子书包、平板电脑、PDA设备等,可支持多人协作学习,为人与设备、人与环境的互动提供便捷的操作.

5.4 环境感知——感知主体需求,提供个性服务

由普适计算理论推演的环境感知技术,于1994年由Schilit提出.概括来说上下文感知是指通过相关技术如传感技术,使计算机能够主动感知周围当前的情境.泛在网络环境中,人会持续的同各种ICT设备发生连续而不可见的交互,为了连续获取并反馈当前情境,ICT系统必须具备主动感知周围环境的能力,并视具体的情形作出适当的判断及服务.要获得当前情境的具体信息,可以采用传感器等设备感知情境信息,然后将感知的信息传送到负责信息处理的计算机,进行“主动服务计算”,即计算机(移动或非移动的计算机)能够根据所获得的信息,自适应的计算,更改用户界面,为用户提供真正有价值的推送服务.[19]将环境感知技术运用到未来课堂中,对学生的个性化和自主学习产生积极的影响,即环境发生变化,学习和思考也不会中断,从而保证学习的连贯性、深入性,有利于知识的建构.

5.5 智能代理——搭建自适应交互学习脚手架

智能代理技术最早是由美国麻省理工大学研制开发,属于分布式人工智能(DAI)的分类.可以将智能代理(IA)看成一个实体,它通过观察自身所处的环境和作用于其上的行为,从中学习知识,并能指示某一对象完成相应的任务.

美国斯坦福大学的海尔兹.罗斯认为智能代理主要与三项功能有关:动态获取环境信息;推理并解释获取的信息、求解问题并产生成果、决定需执行的动作;环境的改变是执行动作的结果.[20]智能代理的性质主要体现在五个方面:社交性(Sociability)、反应性(Reactivity)、自主性(Autonomy)、活跃性(Activity)和预动性(Pre－activeness).[21]

在未来课堂中,智能代理既可以利用智能辅助教学系统(ICAI)充当教师代理者,又能充当学习替代者,主动帮助学生搜索存储分析符合学习要求的资源,以方便学生获取所需的知识.

6 结语

未来课堂是教育信息化领域的新领域,它是一个在泛技术支持下,具有人性化、智能化,以交互为核心特性的面向未来的崭新的课堂.未来课堂关注的重点定位于教学的主阵地课堂,以先进教育理念,结合丰富的技术支撑,构建出能够更好促进学习,更利于知识建构的学习空间.作为教育技术研究者,我们应该以敏锐的目光观察课堂,用科学的思维关注新技术,找到新技术与课堂之间完美的结合点,为祖国的教育事业尽到自己的一份力量.

[1]中共中央,国务院.国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)[Z].2010－07－29.

[2]全国人民代表大会常务委员会关于修改《中华人民共和国教育法》的决定[J].中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报,2016(1):43－45.

[3]张际平,陈卫东.教学之主阵地:未来课堂研究[J].现代教育技术,2010(10):44－50.

[4]郑金洲.重构课堂[J].华东师范大学学报:教科版,2001(3):53.

[5]王 鉴.课堂研究概论[M].北京:人民教育出版社,2007:59－60.

[6]侯元丽.课堂有效互动研究[D].上海:华东师范大学,2009:10－25.

[7](美)理查德·I·阿兰兹(Richard I.Arends).学会教学[M].丛立新,译.上海:华东师范大学出版社,2007:116－117.

[8]陈卫东,张际平.未来课堂的定位与特性研究[J].电化教育研究,2010(7):23－28.

[9]Disrupting Class’－Highly Recommend![EB/OL].[2009－05－21].http://www.thestudentistheclass.com/ 2009/05/disrupting－class－highly－recommend.html＃links.

[10]The Daily Tribune Classroom of the future,here,now[EB/OL].[2014－06－12].http://telebisyon.net/balita/ school－matters/artikulo/69732.

[11]陈德怀,林玉佩.启动学习革命——全球第一个网络教育城市亚卓市[M].台北:远流出版社,2007:171－181.

[12]陈卫东,叶新东,张际平.未来课堂的互动形式与特性研究[J].电化教育研究,2011(8):91－97

[13]David Miliband:innovative designs for schools[EB/OL].[2016－11－19].http://www.teachernet.gov.uk/.

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

[15]俞晓菊.和谐课堂——学生有效学习的主阵地[J].教育前沿:综合版,2008(9):37－38.

[16]丁兴富,蒋国珍.白板终将替代黑板成为课堂教学的主流技术[J].电化教育研究,2005(5):21－26.

[17]段元美,王世纯等.基于交互白板的课堂教学研究[J].中国电化教育,2010(3):84－86.

[18]孙一帆.交互新方式——多点触摸技术初探[J].电脑知识与技术,2009(12):9801－9802.

[19]情景感知[EB/OL].[2016－11－10].http://baike.baidu.com/view/4884974.htm.

[20]智能代理[EB/OL].[2011－01－13].http://baike.baidu.com/view/1884796.htm.

[21]黄荣怀.第六届全球华人计算机教育应用大会论文集[C].北京:中央广播电视大学出版社,2002:296－299.

[责任编辑 范 藻]

The Future Classroom:New Field of Education Informatization

LIU Mian1,ZHAO Ruijun1,ZA Lima2
(1.Education Information Technology Department of East China Normal University,Putuo Shanghai 200062; 2.Network Information Center of Inner Mongolia Normal University,Hohhot Inner Mongolia,010022,China)

One goal of the education reform in China is to promote the education informatization,including increasing the investment into all grade schools and training teachers and students to apply the informatization to their teaching and learning.The informatization of education can not be separated from the informatization in classroom,which has been themain place of teaching and learning.The future classroom means that the traditional classroom w ill be reconstructed as the modern education theory is applied to direct.The classroom w ill take advantages of the newest ICT,in which the“people－being－first”and all－round development of students w ill be its features.

future classroom;education informatization;education technology research

G434

A

1674－5248(2017)05－0078－06

2017－02－13

上海市高峰学科建设计划华东师范大学教育学课题“未来课堂中的教与学变革:基于视频分析视角”

刘 勉(1980—),男,四川达州人.讲师,博士研究生,主要从事泛技术环境下课堂教学研究.