未來課堂研究之關鍵

邱峰

編者按：“未來課堂”項目是華東師范大學“985工程”《教師教育創新基地和優勢學科平臺建設》子項目“教師實踐創新的主陣地”研究內容之一。該項目由華東師范大學張際平教授領銜，帶領強大的研究團隊，并與多家科技企業緊密合作，經過兩年左右時間的研究，在課堂的理論研究、物理空間的設計、新技術新媒體的運用、多種互動形式的實現、學生座位的形態組合、教學平臺的設計開發、新型教學模式的創建及教學實踐的探索等方面均取得了很大成果，引起了社會各類教學機構和部門的極大關注。本文為專欄系列文章的第六篇。

● 未來課堂研究關鍵詞譜

通過前面我們對于未來課堂內涵、架構、模型、定位與特性、互動等的討論，已基本清楚了未來課堂應體現人性化（空間舒適）、裝備齊全（設備先進）、操控便利（運用自如）、資源豐富（充分滿足）、交互實時（流暢及時）、教學靈活（形式多樣）等特征。依據我們對未來課堂的項目研究與文獻梳理，基本可以勾畫出未來課堂研究的關鍵詞譜（如圖1）。該詞譜從核心、目標、特征、途徑四層概括了未來課堂研究中應關注的一些關鍵詞，這張詞譜不僅能為我們進行未來課堂的設計與應用研究提供參考，也可以作為評價一個未來課堂設計成功與否的參考依據之一。

正如前面我們在對未來課堂進行界定的時候已經提及未來課堂是作為一種面向未來人才培養，以互動為核心，注重人與環境之間的和諧，促進人的自由與發展的教學環境與活動。未來課堂包括物理形態的課堂和心理形態的課堂。所以未來課堂的研究應該包括這兩種形態的理論與實踐研究。作為教育技術研究的領域之一，教育技術研究范疇的界定同樣對未來課堂研究內容的確定具有重要的意義。未來課堂的研究內容包括對物理和心理兩種形態課堂的創建、應用與管理（如下頁圖2）。

● 理論與實踐層面的研究

理論上來講，未來課堂主要包括兩種形態課堂的創建、應用與管理的理論研究。作為學校教育組成要素之一的未來課堂，其設計與應用需要有相關的理論指導。未來課堂的設計與應用，既需要研究未來課堂設計的自身基本理論，也需要借鑒教育學、心理學、藝術設計學、建筑學、環境設計學、聲學及光學等方面的理論，目標在于通過基本理論和相關理論的研究，指導我們的實踐，建構體現和符合創新人才培養和新課程改革所需的未來課堂。

未來課堂的創建主要包含課堂的物理架構（空間設計）研究。未來課堂既包括物理形態的課堂，也包括心理形態的課堂，而作為課程教學實施的載體，學習者學習活動的主要場所，物理形態的課堂更應受到關注，這也是教育技術研究者更有所作為的領域。未來課堂的物理架構研究主要包括研究未來課堂的空間設計，設備配置，聲、光、電的設計，包括無線網絡的配置，投影及顯示屏幕的設計等。

未來課堂研究的應用范疇主要包含未來課堂的教與學的方式研究與未來課堂的互動研究。作為課程教學和人才培養實施的主要陣地，未來課堂在設計理念上有別于傳統課堂，需要創新和重構傳統的教與學的方式，研究適合于未來創新人才培養和新課程改革所需的教與學的方式也是教育技術研究者應該關注的課題。此外，互動是未來課堂設計理念的核心，葉瀾教授說：“課堂教學的本質應當被視為師生、生生互動的過程。”[1]西方學者克林伯格也指出，“在所有的教學之中，進行著最廣義的‘對話。不管哪一種教學方式占支配地位，這種相互作用的對話是優秀教學的一種本質性的標識。”在他看來，教學原本就是形形色色的對話，擁有對話的性格。通過對話，學生不僅獲得了活的知識，更重要的是獲得了人生的感悟，在啟發式的、探索式的對話中獲得了主體性的發展。[2]因此未來課堂從物理空間設計、設備功能配置以及教與學活動的選擇上都應體現出互動。

未來課堂的互動研究包括：教與學主體與課堂設備、設備與設備、主體與主體之間（包括教學者與學習者、學習者與學習者，課堂內的主體與課堂外主體之間），主體與資源之間的交互等。未來課堂的人本性、開放性、混合性等特性的體現需要研究適應于不同學習與教學狀態下的互動。

未來課堂研究的管理范疇應主要研究未來課堂設計與應用的規范和標準，是教學場所或教學活動的體現。未來課堂并不是憑空臆想出的虛無縹緲的事物，它是在針對當前課堂存在的諸多弊端進行分析的基礎上提出的，其設計包括物理的和心理的環境設計，尤其是物理架構的設計需要有相應的設計與應用的規范和標準，這個規范和標準的研究有助于將未來課堂的研究規范化，有利于在實際的教育領域中進行推廣。

而從實踐層面，實踐研究更是未來課堂研究的重要組成部分。作為一個新的事物、新的研究領域，我們需要在理論研究的基礎上，將創建、應用與管理的理論應用于未來課堂的設計與應用上，同時也需要借助已經構建的未來課堂進行教學實踐研究，通過實踐研究可以探討不同學科性質的課程，不同層級的學習者在未來課堂中的學習特點，從質性和量化兩方面來研究未來課堂設計和應用的實際效果。

美國未來學家喬治·倫納德（1968）設想未來的小學將是一個自由、開放和以學習者為中心的環境。盡管倫納德的理想化預想尚未實現，但他預見到了未來學校有許多將要實現的要素。在未來的校園里，每個兒童都有個別化的教育計劃（1975年為特殊需求學習者提供法律依據）和要求課程中包含人際交往、心理活動、體育運動以及許多其他方面的學習體驗。而霍華德·加德納1983年提出多元智能理論，并建議在一些試驗學校實施。他希望學生通過計算機控制的輸入裝置與投影顯示屏進行交互，達到學習基本技能并同時提高多方面的智能之目的。課程學習內容來自交叉矩陣數據庫，該數據庫可以從“普通文化數據庫”任意檢索資料。學生可以通過可視屏幕與其他學生交流。倫納德的設想是一個豐富多彩的學習環境，包括面對面的和以媒體為中介的各種活動，涉及智力、運動、藝術、精神和道德的學習體驗。[3]技術和教學方面的新近發展為理想的學習環境增添了新的想象空間。

當今時代，人們對于教育的理想和期待主要有以下四個方面：①可以促使每個人對社會做出貢獻。為此，教育必須提供終身學習與合作學習的機會，教育幫助每個人掌握批判性的思維和行動方式、創造性的工作方式、開展有效合作的團隊工作方式、跨文化的理解、采用不同媒介方式與不同人溝通的方式、達到高水平的數字化素養、根據需要不斷學習的能力。②可以實現每個人的天賦才能。在今天，這一點具體化為：在責任地控制新技術濫用的同時，充分利用現代信息技術的力量，順應時代發展的需求去發掘每個人潛在的天賦才能。③可以使每個人履行其公民的職責。在今天則表現為：充分用現代信息技術，為每個人提供更多的生存空間、參與的機會和選擇的自由，在注意培養公民信息素養的同時，增強每個人的社會責任感。④可以使傳統得以繼承、延續與發展，通過教育，在多元文化的碰撞與交融中將傳統的傳承與發展創新辯證地統一起來。[4]

● 學生與專家心目中的理想課堂

作為教與學實施的主要場所之一，未來課堂應為學習者這個主體而建，要建構未來課堂的功能模型，首先應該了解學生們心目中的“未來課堂是什么樣子的”。張玉彬等人于2009年3～5月對廣東省深圳市5所公辦學校（初中3所，高中2所）的600名學生進行了問卷調查。[5]調查內容為“你心目中的理想課堂是什么”，答案選項包括下表中的8中類型，統計結果如下表所示。

通過統計分析結果不難發現學生心目中理想課堂依次是“有趣、快樂的”“自由、開放的”“思考、探索的”，“平等、互動的”“有趣、快樂、自由、開放、平等、互動、思考、探索”是學生對理想課堂的主要要求。而其中出現最多的十個詞匯依次是：互動、興趣、活躍、活動、啟發、輕松、生活、平等、實踐、討論。可見學生心中的理想課堂是能夠實現自我、積極參與、民主平等、寓教于樂、充滿激情和快樂的課堂。

基于對學生的調查分析，我們又采用了專家意見征詢法和專家訪談法，以了解當前在教育學、教育技術學、計算機科學與技術、建筑學、心理學等領域專家對于未來課堂的認識，藉此構建未來課堂的理論模型，并在此基礎上進一步分析未來課堂的定位和特性。在專家意見征詢方面，我們對22名專家進行了兩輪意見征詢。在這22名專家中教授14人，副教授8人；華東地區11人，華南地區4人，華中地區2人，華北地區4人，西南地區1人；專業領域涉及教育學、教育技術學、計算機科學與技術、建筑學和心理學。

在第一次專家意見征詢之前，我們初步擬定了教室設計理念維度、目標維度、教與學模式維度、空間形式維度和技術支撐五個維度，并對每個維度進行了內容細分和內容說明描述，對設定的維度和內容細分及說明向專家進行了意見征詢，征詢方法采用“非常贊同、基本贊同、一般、基本不贊同和非常不贊同”五級，并留有專家修改意見欄。

第一輪意見征詢反饋回來以后，筆者對第一輪回收的專家意見征詢信進行了統計分析，并綜合各位專家的意見，在第二輪征詢意見信中主要對未來課堂設計的理念維度進行指標調整，并對指標進行細化，細化到可以操作的層面，以此形成第二輪的專家意見征詢信。

為保證所建未來課堂模型的可操作性，根據第一輪意見征詢專家建議，本課題所設計的未來課堂主要面向中小學（普教，不含職教專業教室）學校教育常規課堂，設計理念主要從圍繞未來課堂設計能夠促進學習者的個體學習，促進學習者的社會化學習，以及體現室內空間設計新理念三個維度進行。第二輪專家意見征詢，我們針對調整后的三個維度進行了二級指標劃分，并對二級指標再進行了細化和內容說明。在對返回的第二輪專家意見征詢信進行整理的過程中，專家們對修改后的指標和細化指標達成了較高的一致度，也對部分指標細化及細化說明提出了修改意見，基于兩輪專家意見征詢信專家們提出的建議和我們先前對當前學生對于未來課堂的內容分析，構建了未來課堂理論模型（如下頁圖3）。

從理論上講，未來課堂的終極目標應該是促進學習者的學習和發展，其應該是通過促進學習者的個體學習與社會化學習兩種途徑來實現，未來課堂具體表現的就是能夠促進學習者進行個體學習和社會化學習的環境和活動，并能符合和體現未來空間設計的新理念。在促進個體學習方面，其設計理念的重點應體現在三個方面：①未來課堂環境應利于學習者進入學習狀態。②未來課堂能為學習者學習提供便利、便捷的學習支持。③未來課堂的環境和活動應能滿足學生面向21世紀技能中個體技能的培養。

● 未來課堂研究的關鍵技術

就目前而言，未來課堂構建的關鍵技術主要涉及普適計算技術、人工智能技術、交互式電子白板技術、分布式伺候計算技術以及智能空間技術等，普適計算技術與人工智能技術在很多論文中都有所論及，本文主要簡述以下三種技術基礎。

1.分布式伺候計算技術

“分布式”包含了兩個方面的含義：①環境分布。在此環境中，計算機將嵌入到環境的各種設備中，甚至可穿戴在人身上。這時無需且無法區分所使用的是哪一臺計算機，而是由整個分布式環境主動地為用戶提供計算機服務，也就是說用戶是在一個“交互空間”中使用計算機并得到計算服務。②服務分布。在信息時代中，計算機的根本作用是人與人之間的信息交流的媒介。計算機、網絡和多媒體技術相結合使得在地理上分布較廣、在時間上不同步的多個用戶能方便地進行信息交流和合作，這時用戶使用計算機的目的是為了與其他用戶進行信息交流和合作，也就是以人—計算機—人的方式進行人機交互。

“侍候式”[6]（attentive or self-aware）則是指在這樣的環境中使用計算機時，計算機不是被動地等待用戶的命令，而是能覺察到交互的上下文（context awareness），主動地適應用戶的特殊需求并提供個性化的服務。這些服務包括：基于上下文的服務、基于生物特征的用戶身份鑒別、識別用戶的動作和意圖甚至情緒并主動地做出響應、記憶用戶的工作日程和作息時間表，習慣和愛好，以便為用戶提供個性化和自適應的服務。

2.交互式電子白板或電子黑板技術

交互式電子白板或黑板是一種輸入輸出設備，成為人（用戶）與計算機進行交互的智能平臺。它集書寫、記憶、儲存、控制、演示以及打印等功能于一體，具有良好的兼容性和實用性。教學中的交互式電子白板是一組媒體組合，其核心組件是電子白板、投影儀和計算機三者循環相連；而感應筆、打印機和存儲器是該組合中的重要附件。

從課堂教學實踐來看，交互式電子白板技術除了具備一般計算機的投影顯示功能之外，還有一些獨特的功能：①直接板書。可以使用電子感應筆直接在電子白板上板書，隨時保存，方便教師課后整理、打包，循環使用。同時，調用電子白板上不同的色彩進行板書可以增強教學效果。②電子備注，強調重點。③隨時調用各種資源。教師備課時可以調用各種數字資源，如圖像、視頻剪輯，或者在上課過程中根據教學需要隨時生成這些材料。甚至可以直接進入網上的在線資源。④模板化、程式化。電子白板軟件本身所提供的一些模板（如方格紙、樂譜格等）或圖示框架（如生產流程圖、頭腦自由聯想模板等）等可以使教師在電子白板上方便有效地進行相關工作，而傳統的教學手段很難做到這一點。[7]⑤可視功能。根據教學需要，這一功能可以通過點擊按鈕來實現，如轉動、跳動、成像等，還可以錄音、配音。這樣，可以使課堂教學內容（如講故事、講授抽象的語法時態等） 具有可視性和現場感，學生容易理解和牢固掌握。

交互式電子白板技術整合了普通多媒體教學的優點，又具備更加強大的交互功能。因此，基于交互式電子白板的信息技術環境，可以靈活調用教學中的各種媒體資源，支持所有的課堂教學行為，以及日前常見的教學策略和組織形式，“其強大的交互性尤其適合課堂教學的半開放結構和多種交互的需求，同時在教學中凸顯學生參與的主體地位，實現了信息技術和課堂教學的無縫連接”。[8]

3.智能空間技術

智能空間（SmartSpace）是“一個嵌入了計算、信息設備和多模態的傳感器的工作空間，其目的是使用戶能非常方便地在其中訪問信息和獲得計算機的服務來高效地進行單獨工作和與他人的協同工作”。[9]智能空間是普適計算的兩個本質特征在房間、建筑尺度上的集中體現，其具體表現為：智能空間的整個空間成為一個連續立體的交互通道，同時嵌入的計算系統可以充分識別和利用空間中的上下文，體現信息空間與物理空間的融合。智能空間的一個重要特性是游牧服務（Cyber Foraging），指用戶攜帶入空間的無線手持設備可以充分利用其周圍基礎設施中的資源相對較豐富的設備的能力，同時其上運行的模塊也可以與空間中的其他模塊進行交互和協作以使用戶獲得與當地空間相關的各種服務。智能空間的交互通道是“立體、連續的”，意味著人們不需要特地去往一個位置接受計算機服務，同時計算系統是隱藏的，并大量運用多模態感知交互技術和覺察上下文技術，使得人們在獲得計算服務時無需明確意識空間中計算系統的存在。[10]

● 展望

從上述對未來課堂研究之關鍵的討論，基本可以認為：目前正在研究或初步投入使用的未來課堂都存在各自的特點，有側重于環境設計的、設備集成控制的、課堂教學互動的、教學過程實錄的以及教學過程智能化的等。總體而言，未來課堂重點將體現在環境舒適、設備齊全、功能多樣，交互充分、資源豐富、教學靈活等方面。

另外，未來課堂的大小適度通常以容納20～30人為佳，便于組織開展多種教學活動，方便師生、生生、界面之間的交互。教室里安裝有無線網絡，形成泛在的計算環境，方便師生便攜設備的無線接入。教室的照明、溫度等環境可以根據外在的環境變化進行智能控制，使照明和溫度處于一個最合適的水平；教師進入教室后，教室的設備就會自動調整到講課教師預先設定的狀態，學生進入教室后，課桌椅都會按照學生自身的特點和偏好來調節。教室的講臺不一定是長方形的，可以像舞臺一樣，上面安裝有各種模擬設備，利于教師創造合適的教學情境。教師與環境之間的交互無需通過控制面板來完成，可以通過語音、手勢或者一個特定的動作，相應的設備就會做出反應。譬如，教師在教室中來回走動講課，無需走到講臺上，用語音就可以打開一個想讓學習者觀看的視音頻資源。這樣就將教師從空間上解放出來，將更多的精力放到教學活動本身。學生也無需固定在特定的桌椅上，他們也可以根據教與學活動的需要在教室中來回走動，可以在電子白板上自由地板書。利用無線網絡環境，未來課堂可以使遠程學習者直接參與到現場的教學中，也可以隨時與之交互。基于實錄功能，課堂上的一切行為都可以被記錄下來，甚至教師所用的課件，以及在課件上面的注釋都可以以數字化的形式被存儲下來，方便學生課后復習。

新媒體、新技術的不斷涌現及在課堂中的應用，必將會改變課堂的結構和形式。目前未來課堂的設計與應用已經漸成為教育技術學研究一個新領域。[10]課堂的智能性也肯定是未來課堂的重要形式和特性之一，加強智能性的研究將有助于我們對課堂進行重新認識和設計，最終構建出一個面向未來創新人才培養需求和新課程改革需要的、充分關注課堂主體自由發展的新型和諧課堂。

參考文獻：

[1]張敬汝.思想政治課堂互動研究[D].華東師范大學，2007.

[2]鐘啟泉.對話與文本：教學規范的轉型[J].教育研究，2001（3）：33-39.

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[4]高文.學習科學的關鍵詞[M].華東師范大學出版社，2009：27.

[5]張玉彬.理想課堂的構建與實施[M].西南師范大學出版社，2010：11-12.

[6]徐光祐，史元春，等.將計算融入環境——認識無所不在的計算與智能環境[EB/OL].http：//www.pcworld.com.cn/2001/back_issues/2112/1208a.asp[2012-09-11].

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

[10]陳衛東，張際平.未來課堂設計與應用研究[J].遠程教育雜志，2010（4）：27-33.