未來教室環境中學生核心技能評估研究

李葆萍　陳晨　萬海鵬

摘要：該研究參考Koh的量表和P21組織的21世紀技能框架，開發了評估工具，對深圳某區20名教師的信息化教學方法和學生通用核心技能培養水平進行分析。研究發現不同的教室環境中通用核心技能的培養存在顯著的差異，未來教室因其支持學生個體主動學習與集體協作探究的工具與環境，更有利于教師對學生核心技能的培養。研究認為教師的信息化教學方法架設了從學習環境到學習技能習得之間的橋梁，研究亦提供了新的證據和方法探究了學習環境和教學方法對技能習得之間的關系，并對關系產生的原因進行了探討分析。

關鍵詞：未來教室；信息化教學方法；21世紀技能；核心技能；教學設計

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、研究背景

伴隨著人類社會從工業時代邁向信息時代，社會事務的復雜程度成指數級上升，傳統的讀、寫、算等能力在解決復雜問題時已經不能滿足需求，因此我們在學校教育中必須給予學生新的技能培養以應對信息時代的工作和生活。歐盟在2002年3月發布的《知識經濟時代的核心素養》中首次使用了“Key Competencies”這一概念，2006年發布的《以核心素養促進終生學習》正式提出了8項核心素養。相對應地，美國提出了“21stCentury Skills”，譯為“21世紀技能/能力”。美國于2002年成立了2l世紀技能委員會（Partnership For the 21st Century Skills，以下簡稱P21），制定了《21世紀技能框架》，2007年發布了更新版本。有研究者指出，在具體內容上，核心素養和21世紀技能大同小異。這些標準都對批判性思維、真實問題解決、創新創造能力等進行了描述，并都將其視為未來學生的必備核心技能。其中P21組織提出的21世紀技能框架涵蓋范圍最為全面，其影響力也最為廣泛。

我國自2001年開始實施新課程標準改革以來，就一直強調從傳統的知識傳授向知識建構的教學理念轉變，完成從教師為中心向以學生為主體的學習范式的轉變。同時，在國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）中也將培養提高學生的創新精神，提升學生問題解決能力寫進國家教育目標，可見從宏觀教育政策和規劃方面已經為應對信息時代全球化人才競爭準備了應對策略。2016年9月，歷經三年攻關的中國學生發展核心素養成果發布。核心素養分為文化基礎、自主發展、社會參與三個方面，綜合表現為人文底蘊、科學精神等六大素養。可見，我國學生核心素養的內涵與21世紀技能框架一脈相承，同時又考慮了具體國情。

二、相關研究

（一）學習環境對學生核心素養習得的影響

學習環境對于學生的學習技能和素養習得有著直接的影響。很多研究者都探討過學習環境和學生技能之間的關系。Lizzion等發現學生對學習環境的感知狀態會影響到他們的深度學習。Hall等人的研究提供了堅實證據說明特定學習環境的改變對學生學習方法的改變和學習技能習得產生的直接影響。Rahman發現學習環境中的兩種因素，即學習社區和評價方式會對學生的學習技能產生直接影響，而其他的幾種因素，如清晰的目標、好的教學方法和學習資源對學習技能產生間接的影響。

Charalambidis認為為了支持學生發展21世紀技能，需要建設豐富的技術環境，如可以高速接入網絡的信息化基礎設施，觸控式交互LCD面板、平板電腦以及豐富的教育資源等。在技術豐富的教室環境中，學生可以人手擁有一件或者多件智能學習設備開展學習活動。Spires等指出，學生擁有自己的智能設備后，與傳統學生相比在接入網絡信息，加入全球化學習社區、人際交流溝通、獲取創意和創作性工具方面擁有極為明顯的優勢。江紹祥等人認為在技術豐富的學習環境中，K-12學校可善用這些技術來發展學生的21世紀技能。很多研究者也認為像Skype，Blog，GPS（Global PositioningSystem）等這些技術在教學中的應用，可以促使21世紀技能的培養。上述這些研究結果都支持社會認知理論的觀點，即學生通過與環境的交互來習得通用性的技能。技術工具支持下的學習環境在推動學生的21世紀技能培養中的重要作用正不斷地獲得廣泛的認同。

（二）教學方法對學生核心素養習得的影響

按照布魯姆的認知目標分類體系，學生的21世紀核心技能屬于高級認知目標，需要通過有意義的深度學習活動來習得。Zurita等開發了混合式學習環境用來提升研究生的有意義學習，研究發現該環境同時對學生的21世紀技能發展產生積極的影響。Zimlich通過分析6名阿拉巴馬教師的教學設計，發現教師的態度和教學經驗、可用的技術裝備和支持、信息技術整合學科的教學法以及學生以小組方式的學習參與是利用信息技術來推動學生21世紀技能發展的四個核心要素。因此傳統的教學方法，如聽講、單純的識記背誦知識，應當向更能促進學生知識建構的方式轉變。教師應更多地在課堂中采用如小組討論、真實問題探究、構建概念地圖、將信息技術與學生現有知識進行整合等教學活動來推動學生2l世紀核心素養的發展。

研究發現在教學方法的選擇方面，不同學習環境為教師提供了不同的可能性。以往數字化教室最基本的設施是電腦和投影儀，隨著移動終端技術、云計算技術等在教育領域的應用，教室技術裝備有了極大的擴展，能夠為學生提供情景感知、多種交互通道以及自適應學習等功能。為了和傳統的多媒體教室相區別，這類配備了移動終端、云平臺等新型的數字化教室被稱作未來教室或者智慧教室等。在這類技術豐富的教室中，大量的智能技術配備在學生端，師生有機會在平等的技術環境下共同設計和開展學習活動，從而出現了和傳統教室中不同的教學設計和教學體驗。未來教室的外在空間環境和技術環境能塑造出更為個性化和扁平化的教室生態環境，進而影響到教師對創新教學方法的選擇。教師可以利用信息技術從課前到課后整個學習過程中，設計諸如微課學習、自主探究性學習、作品創作、同伴互評等學習活動引發學生深度學習，進而發展和評估學生信息素養和批判性思維水平。

盡管上述研究提供了證據說明學習環境、教學方法和學生通用技能習得之間的關系，但很少有研究更加深入地探索不同信息技術環境下學生通用技能習得的差異性及其可能的影響因素。如果這個問題沒有一個清晰的結果，有可能導致教師對未來教室這類學習環境的不恰當使用，造成教育資源的浪費和學習成效的低下，鑒于此，本研究致力于探索在不同技術環境的教室中，教師的教學方法選擇和學生的21世紀技能培養是否會有差異，揭示教學環境、教學方法以及學生的通用性核心技能三者之間的關系，從而為教師在不同類型的信息化學習環境中開展教學設計提供可行的策略和建議。

三、研究設計與方法

（一）研究設計

本研究試圖揭示學生在不同教學環境下通用核心技能習得情況，因此研究選取了深圳市某N20名教師的21份教學案例作為分析樣本。這些案例來自該區教師參加區級“技術創新教學”比賽的獲獎作品，案例均在課堂中實施過。案例包括教案、課堂實錄視頻和照片、教學資源等素材，部分案例附有學生作品等素材。

教師提交的教學案例中均對開展教學的教室進行了描述。根據案例的描述，我們依據教室是否具有配備學生進行自主掌控的設備以支持1：1學習，把教室分為兩大類，一類是未來教室，另一類是普通信息化教室。特別說明的是有些配備了類似Clicker這類設備的教室，由于學生持有的屬于應答功能為主的個人設備，無法提供資源瀏覽，作品制作等功能，我們也將其歸為普通信息化教室。由于電子交互白板雖然主要配備在教師端，但由于其存儲和交互功能，可以更好地支持生成性的課堂教學，因此研究進一步把普通信息化教室分為多媒體教室與交互式白板教室。教室技術環境分類描述如下頁表1所示。

根據參賽要求，教師在教案中標注出了每一個獨立的教學活動，可根據授課內容進行標注如講授新單詞；可根據學習形式進行標注，如學生討論異國文化等。研究者在教師標注的基礎上，根據語義，結合課堂錄像檢查了每個教學活動的完整度，共劃分為104個教學活動，對每個教學活動進行單獨的分析和編碼。

（二）研究樣本

選取的教學案例來自于20名教師，其中17名女教師，3名男教師，平均具有10年的教學經驗。教師們均具備信息化的教學能力，接受過至少2年以上的有關未來教室教學設計的培訓。21份教學設計作品包括5份語文課程、2份數學課程、2份英語課程、3份科學、5份美術課程和4份信息技術課程，基本涵蓋了中小學的大部分學科。

（三）研究工具與方法

本研究主要采用文本內容分析方法。對于教師利用技術的教學水平評估，參考了Koh開發的分析教師在利用信息技術進行教學設計的量表，該量表分為5個維度，分別是“主動性學習”“建構性學習”“真實性學習”“指示性學習”和“協作性學習”。每個維度采用里克特5點式量表，從1到5對教師的信息化教學水平進行評估，1表示最低，5表示最高。該量表經過Cohen's Kapp（各維度高于0.8）檢驗且在其他研究中被采用，具有較高的信效度。

本研究采用P21組織的21世紀技能作為學生通用核心技能的評估框架。框架分為三個主要維度，即“學習和創新技能”“信息和媒體技能”“生活和工作技能”，每個維度下有子維度。每個子維度分數從1到5表示學生通用核心技能的培養程度，1表示完全沒有關注到學生的核心技能發展，5表示該教學活動直接指向核心技能的培養，并有明確的技能評測。以交流與協作技能為例，如果一個學習活動中學生孤立、被動的接受信息，那么將被標記為1分，如果學生被分為不同的小組完成學習任務，并開展組內和組間深度討論，則被標記為5分。

為保證內部一致性，兩名編碼者隨機選擇20%的學習活動進行獨立編碼驗證。Cohen's Kappa系數用來表示內部的一致性。經過計算教師知識建構水平評估的Kappa系數是0.81，21世紀技能的Kappa系數為0.91，均大于0.70，說明具備較高的內部一致性，編碼表可信。

四、研究結果

（一）信息化教學水平和核心能力培養評估基本情況

有關教師的信息化教學方法和學生通用核心技能的評估狀態，如表2所示，在教師信息化教學方法上，利用技術開展主動性學習的評估水平最高，而有指向性的教學方法為最低。即利用信息技術幫助學生進行自我評價、目標設定、計劃等元認知技能發展方面相對薄弱。在學生的通用核心素養方面，三個維度的得分情況基本接近。

表3展示了在104個教學活動中，涉及到共計295條對學生核心技能培養的記錄。生活和職業技能是關注最多的技能，共計119條記錄，特別是在生活中應用知識的子技能。最少被關注的是信息技術和媒體技能，共計78條記錄，特別是媒體素養子技能以及領導力和責任方面缺乏關注。

（二）不同技術環境下學生通用核心技能培養的分析

研究通過獨立樣本T檢驗，探求學生在未來教室與普通教室環境下通用核心素養的培養差異。結果如表4所示，總體而言，未來教室中每個維度的平均值高于普通信息化教室環境，并呈現顯著差異。

研究進一步進行單向方差分析，以探索在不同技術環境下的核心技能培養情況。結果如表5所示，在學習與創新技能，信息和媒體技能，生活職業技能三個維度上在三種技術環境均存在顯著差異。其中學習與創新技能和生活與職業技能維度的Sheffe測試中，1：1未來教室的培養水平優于交互式白板教室。信息和媒體技能方面，Sheffe測試結果表明，1：1未來教室的培養水平遠優于普通多媒體教室和交互式白板教室。除信息和媒體技能外，其他兩種技能培養，普通多媒體教室和交互式白板教室間不存在顯著差異。

（三）不同技術環境下學習活動主體與通用核心技能培養的分析結果

如表6所示，研究按照教師主導、學生主導、以及師生共同參與的方式對每一項學習活動的實施主體進行了統計。結果顯示未來教室環境中以學生主導方式進行的學習活動比例最高，達47.4%，師生雙主體的學習活動在各種類型教室中占據的比例都非常大，從40.4%到55.6%不等。

研究通過單向方差分析，以探求不同的學習活動實施主體對學生通用核心技能培養的影響。其中G1表示學習活動主要由教師主導，G2表示學習活動主要由學生主導，G3則表示學習活動由師生雙方共同主導，結果如右表7所示，研究發現以學生為主體開展的學習活動對于三個維度通用核心技能培養均顯著高于其它兩組。

（四）教師信息化教學方法與學生通用核心技能培養的回歸分析

研究試圖通過回歸分析進一步明確教師的信息化教學方法與學生通用核心技能培養之間的關系，結果如表8所示。模型1中教師的信息化教學方法可以對52%的學生通用核心技能進行解釋，這意味著教師的信息化教學方法可以很大程度上預測學生核心能力的培養水平。

進一步通過逐步進入回歸分析確定不同教學方法對學習與創新技能，信息和媒體技能以及生活和職業技能的影響，結果如表9所示。表9顯示，教師采用協作性和建構性的教學方法能夠對51%的學生學習和創新技能培養進行解釋；協作性學習和主動性學習方法則可以對31%的信息和媒體技能進行解釋；協作性學習、真實性學習和建構性學習可以對41%的生活和職業技能進行解釋。

五、討論與建議

通過對不同教學環境的比較，研究進一步提供證據揭示了學生的學習環境、學生的學習主體l生對學生通用核心能力習得兩者的關系，與國內外相關研究獲得相對一致的結論。研究結果還支持積極主動的學習方法能夠有效地預測學生通用核心能力的培養水平。上述研究結論對于我們進一步理解未來教室的教學特性，以及合理設計未來教室中的教學活動有良好的啟示作用。

首先，研究結果顯示未來教室環境比普通信息化教室更適合于學生通用核心技能的培養。本次研究涉及到的通用核心技能主要包括培養學生分析問題、深度思考、發現探索、人際溝通和協作的能力，以及開放的眼界和觀念等方面。在未來教室，提供給師生豐富的技術裝備，特別是學生人手一部的智能化終端提供給了學生更加開放的學習環境和更加豐富的信息交流通道，使學生獲得更多的機會和可能性來進行合作化的、以及建構性的深度學習活動。教師在訪談中也提到，技術環境對于學生能力的培養不是決定性因素但具有重要影響，在未來教室的環境中會有更強的意識去鍛煉學生的技術使用和綜合能力，而且更利于滿足不同學生的需求，但關鍵還是要看教師將學科內容、活動與技術使用的整合以及課堂的控制能力。學生通過利用手持終端或者其它工具軟件，開展諸如小組討論交流，網絡檢索素材和信息，組裝噪音機器人，繪制概念圖，分析數據并制作研究報告文檔等學習活動，在活動實施中習得了通用核心技能。而在普通的多媒體教室，囿于技術環境因素，教師很少要求學生使用信息技術手段完成學習任務，即便使用Clicker這樣的設備，也主要是為了教師能及時獲得學生的學習反饋，對于學生本身而言，缺乏不可替代的價值，因而可以理解為，與未來教室相比，學生的通用核心技能，特別是在信息與媒體技能方面存在極為顯著的差異。

此外，研究還發現不同的環境對于學習活動的實施主體有顯著的影響，而通用核心素養在不同的學習活動主體間存在顯著差異，以學生主導的學習活動更有利于核心技能的培養。如前所述，通用核心素養不能僅僅通過學生被動的學習活動獲得，而必須通過更加積極主動的學習方式獲得。積極主動的學習意味著學生應該建立自己的知識體系，而不是只接受其他人的信息。為了建構自己的知識體系，學生需要親自地探究、驗證自己的假設，而不是被告知結論，而真正的探究則需要在真實的開放性的環境中完成，需要收集分析大量的信息，并與他人合作分享彼此的知識和觀點。比如教師在《學會用地圖》一課中，在教學生使用紙質版地圖的基礎上，訓練學生自己探索使用百度地圖APP，完成真實的探究活動。這樣的學習過程不是單向師生信息傳遞，而是充滿了多重的信息交流的活動，它包括學生與學習內容、學習設備和學習環境的信息交流等，最終這些信息的交流均需匯聚在學習者學習過程之中，由學習者自主協調、組織、整理和使用信息。而未來教室的設計正是以關注學習者、關注學習過程為核心理念的。它改變了傳統信息化教室將設備配備給教師的技術模式，轉而供給學生。因而這個研究發現提示教師在教學設計中應當更多把技術交給學生，而不是利用技術來強化信息的展示和對學生的控制。

第三，在這次分析的教學設計中，可以看到教師能夠比較準確地感知到教室中的環境特征，選擇合適的教學方法。例如，在多媒體教室中老師會通過微課循環播放幫助練習的學生隨時復習答題難點；在電子白板教室中老師會要求學生對白板進行操作并向全班展示學生的答題過程，從中進行生成性教學；未來教室中，教師更多地要求學生創作、自我診斷和相互評估，一些教師還充分利用移動設備的情境感知功能，將手機改裝為分貝儀測量環境噪聲完成項目學習等。在回答“將技術、教學內容、教學方法融合時最大的挑戰是什么？”這一問題時，不少老師表示最關鍵的還是方法和活動的設計與引導。研究顯示教師的教學方法對于通用核心技能培養具有較強的預測能力，特別是協作性學習活動對于通用核心技能的三個維度都產生了顯著的影響，研究者認為協作性學習恰恰是普通信息化教室最難實施的一類學習活動，因為高質量的協作需要個人智能終端提供信息和交互的支持。分析還發現在未來教室中，教師更加重視學習與生活的聯系，鼓勵學生使用自己的設備來實施發現、探索、表達、創造等學習活動。研究結論提示我們，如果教師具備較強的TPACK能力，能夠合理發揮技術豐富教室的特征，選擇合適的教學方法，他們會起到從學習環境到技能習得之間轉化的中介作用。

通過上述對20名教師教案的分析，研究還發現盡管教師能夠有意識地突破傳統以教授為主的教學方法，無論在哪種教室環境下都能夠在教學中注意發揮學生的主體性和主動性。然而，深度建構性的學習活動比例依然較少。在教學過程中，學生的通用核心能力得到了培養，其中溝通和協作能力、信息素養能力和知識在真實生活中的應用能力相對而言得到較多的關注，但總體而言核心技能培養的水平依舊較低。在對部分老師的訪談中發現，很多老師對于“21世紀技能”“核心素養”等概念并非完全了解，因此在進行教學設計時，多數老師對于“合作探究能力”“批判性思維”這些常見能力有所留意，而對“運用媒體的能力”“領導力”這些關注較為缺乏。這也解釋了在統計結果中各子維度能力分布不均的現象。因此，研究建議在未來教室的應用和教學培訓中，應當引導教師對核心素養的關注，不僅僅關注學科素養和學科技能的達成，還應當立足于信息時代的特征，立足于地球村的格局，立足于世界公民的培養理念，通過培養教師掌握跨學科任務的設計，通過組織學生開展真實問題的解決和探究，通過使用信息技術開放學習環境中的學習資源和人力資源滲透學生核心技能和素養的培養，提升教師進行建構性學習活動設計的層次。

收稿日期：2017年4月5日

責任編輯：趙云建