未來課堂視域下的關(guān)鍵技術(shù)研究

　　【摘 要】
　　課堂作為實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的主陣地，是人們研究教學(xué)環(huán)境最重要的對(duì)象之一。忽略對(duì)課堂的研究，任何教學(xué)與課程的改革與提升都是無法有效實(shí)現(xiàn)的。本文針對(duì)未來課堂的技術(shù)環(huán)境建設(shè)進(jìn)行了研究，追蹤現(xiàn)在科技的發(fā)展，選擇性地對(duì)支撐未來課堂教學(xué)的幾種技術(shù)進(jìn)行了深入地探索，最終提出了一個(gè)符合未來課堂需要的技術(shù)環(huán)境建設(shè)目標(biāo)。
　　【關(guān)鍵詞】 未來課堂；關(guān)鍵技術(shù)；教學(xué)
　　【中圖分類號(hào)】 G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1009—458x（2012）10—0025—07
　　引 言
　　教育技術(shù)學(xué)是隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)教育的認(rèn)識(shí)逐漸深入而發(fā)展起來的，教育技術(shù)的發(fā)展以技術(shù)的發(fā)展為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)，以技術(shù)在教育中的運(yùn)用為核心內(nèi)容，以優(yōu)化教育教學(xué)過程為目的和歸宿。[1]科學(xué)技術(shù)史上的每一次改良和革命都對(duì)教育技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。2005年5月美國教育技術(shù)與傳播協(xié)會(huì)正式發(fā)表了新的教育技術(shù)定義AECT05'，AECT05'與AECT94'定義相比，前者對(duì)教育技術(shù)研究領(lǐng)域的界定更加明確和具體。在AECT05'的新界定a中，出現(xiàn)了“technological”一詞，這個(gè)詞表明了“技術(shù)”在教育技術(shù)中產(chǎn)生了更新、更豐富的角色變化，拓展了技術(shù)在教育技術(shù)領(lǐng)域中的地位，它不僅是作為一種手段，現(xiàn)在又充當(dāng)了與其它教育學(xué)領(lǐng)域劃分界限的限定詞?！皌echnological”一詞出現(xiàn)在教育技術(shù)新界定中，不僅給教育技術(shù)領(lǐng)域定義了一個(gè)范圍，同時(shí)也說明了技術(shù)在該領(lǐng)域中有了進(jìn)一步的發(fā)展和要求。具體表現(xiàn)在技術(shù)實(shí)踐的“符合道德規(guī)范”、技術(shù)工具與方法運(yùn)用的先進(jìn)性、技術(shù)使用效果的高績(jī)效 性[2]?！凹夹g(shù)”在教育技術(shù)領(lǐng)域的地位被AECT05'重新界定，在 “以人為本”被越來越重視的信息化教育環(huán)境里，“技術(shù)”所承擔(dān)的角色也逐步發(fā)生著變化，標(biāo)志著教育技術(shù)領(lǐng)域越發(fā)的成熟化、專業(yè)化。如何在教育技術(shù)中發(fā)揮好“技術(shù)”的作用，是教育技術(shù)專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)今后要努力的方向之一。
　　在這一背景下，以大量高新技術(shù)在課堂中的廣泛使用為特點(diǎn)，讓我們的傳統(tǒng)課堂成為一個(gè)充分體現(xiàn)人性化的泛在學(xué)習(xí)空間，我們把這種環(huán)境下的課堂稱之為未來課堂。未來課堂是一個(gè)在高科技應(yīng)用下的智能化的學(xué)習(xí)空間，智能化設(shè)備可以和學(xué)生、學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行交互，給學(xué)習(xí)者呈現(xiàn)一個(gè)使用便利、用戶友好的操作空間，充分體現(xiàn)人文關(guān)懷。在未來課堂中，交互不再局限于師生之間、生生之間，還包括人與技術(shù)、人與環(huán)境、技術(shù)與技術(shù)、人與資源等方面的互動(dòng)[3]。如何利用這些高新技術(shù)，充分發(fā)揮這些“技術(shù)”的作用也將成為未來課堂研究的核心。
　　一、課堂技術(shù)的發(fā)展
　　自從人類有了教室以來，應(yīng)用于課堂中的教育技術(shù)也呈現(xiàn)快速地增長(zhǎng)，從幻燈機(jī)到iPad，無論什么樣的技術(shù)對(duì)我們能更好學(xué)習(xí)都有很重要的作用。
　?。ㄒ唬┱n堂技術(shù)的發(fā)展史
　　課堂技術(shù)的發(fā)展最早可以追溯到1870年——早期放映機(jī)的出現(xiàn)。在其后的一百多年里，各種各樣的課堂技術(shù)都應(yīng)運(yùn)而生（如圖一），即豐富了課堂教學(xué)的手段，又提高了教學(xué)效率。
　?。ǘ┪磥砜赡苡绊懻n堂的技術(shù)
　　1. 電子書包：電子書包作為未來智能化教室的一個(gè)重要組成部分，將成為未來學(xué)習(xí)的必備終端之一。電子書包的便攜性、可移動(dòng)性使得教室無限擴(kuò)大，把從前只能在教室中進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)拓展到了戶外的真實(shí)生活情景中，克服了時(shí)空限制，延展了學(xué)習(xí)空間，實(shí)現(xiàn)了泛在學(xué)習(xí)模式。
　　2. 智能移動(dòng)終端：智能手機(jī)、ipad等便攜式移動(dòng)終端出現(xiàn)使得移動(dòng)設(shè)備作為一種新型的支持教與學(xué)的技術(shù)得到了持續(xù)的關(guān)注。移動(dòng)設(shè)備被廣泛地認(rèn)為是符合最新學(xué)習(xí)和研究方式的工具，而且移動(dòng)應(yīng)用將迅速成為學(xué)生未來接受教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　3. 增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是指通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。[4]增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在更廣闊的教育范圍內(nèi)具有很大的吸引力，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)學(xué)習(xí)活動(dòng)的需要設(shè)計(jì)一個(gè)相匹配的學(xué)習(xí)情境。通過給學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)學(xué)習(xí)情境，讓學(xué)生去發(fā)現(xiàn)他們所接受的教育和實(shí)際生活之間存在的內(nèi)在聯(lián)系。對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)遷移能力地培養(yǎng)起到了很好的作用，所謂學(xué)習(xí)遷移能力從現(xiàn)代認(rèn)知理論的角度認(rèn)為這是一種學(xué)習(xí)活動(dòng)對(duì)另一種學(xué)習(xí)活動(dòng)的影響，即已獲得知識(shí)對(duì)學(xué)習(xí)新知識(shí)的影響和作用。
　　4. 教育游戲：通常認(rèn)為游戲與教育存在關(guān)聯(lián)存在兩種方式，一種是游戲被認(rèn)為是一種概念性的實(shí)踐活動(dòng)，通過這種活動(dòng)讓學(xué)生能夠獲得一種基于信息技術(shù)的必備的專門技能，一種是游戲內(nèi)容與課程內(nèi)容之間存在重疊，幫助學(xué)生從一個(gè)全新的視角去看待學(xué)習(xí)材料，以一種更為復(fù)雜和細(xì)致的方式參與學(xué)習(xí)。
　　5. 第六感技術(shù)：未來的教育離不開計(jì)算機(jī)的操作，現(xiàn)階段制約信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用的最主要的因素就是計(jì)算機(jī)操作的復(fù)雜性和有限性，第六感技術(shù)使得人類操作計(jì)算機(jī)將只需要?jiǎng)幼骶涂梢詫?shí)現(xiàn)，擺脫了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)操作的不足，把老師和學(xué)生從復(fù)雜的鍵盤和鼠標(biāo)操作中解放出來，讓他們操作計(jì)算機(jī)就好像拿自己的鉛筆、文具盒一樣的簡(jiǎn)單。
　　6. 學(xué)習(xí)分析：學(xué)習(xí)分析的核心是一個(gè)學(xué)習(xí)評(píng)估系統(tǒng)，通過對(duì)學(xué)生的個(gè)人資料的采集，包括作業(yè)情況、考試成績(jī)、出勤等方面的信息，進(jìn)行綜合分析并打分，從而得出對(duì)該學(xué)生的評(píng)估等級(jí)。學(xué)校根據(jù)這個(gè)評(píng)估結(jié)果對(duì)學(xué)生采取相應(yīng)的措施如警告、補(bǔ)課等，讓教師可以更精確地找出學(xué)生的學(xué)習(xí)需要并加以適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)指導(dǎo)。
　　二、未來課堂技術(shù)環(huán)境界定
　　智能教室作為未來課堂的一種主要表現(xiàn)形式，在國外的文獻(xiàn)中存在著三種說法，Intelligent classroom、Iclassroom、Smart classroom，其中Smart classroom得到了大多數(shù)學(xué)者的認(rèn)同。我們通過對(duì)國內(nèi)外有關(guān)智能教室的文獻(xiàn)梳理，大概整理出來20余種對(duì)智能教室的界定：（1）智能教室是一個(gè)完全自服務(wù)、用戶友好的有助于教和學(xué)的環(huán)境，教師需要的資源以簡(jiǎn)單、易用的方式進(jìn)行配置[7]；（2）智能教室是一個(gè)裝配了計(jì)算機(jī)和視音頻設(shè)備的教室，允許教學(xué)者使用大量不同類型的媒體，包括通過數(shù)字投影儀呈現(xiàn)的DVD、錄像回放、PPT展示和更多的媒體形式。智能教室配備有一個(gè)智能控制單元[8]；（3）智能教室是一個(gè)多媒體教室，能夠?yàn)榻虒W(xué)者提供視頻投影，互聯(lián)網(wǎng)接入和DVD、錄像回放等功能，便于教學(xué)者快速獲取高質(zhì)量多媒體教學(xué)材料，還提供了在線課程展示所需的媒體設(shè)備[9]；（4）智能教室是一個(gè)交互式學(xué)習(xí)環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中計(jì)算機(jī)和其它的電子設(shè)備是主要的信息傳輸系統(tǒng)，教室作為學(xué)生個(gè)性化和個(gè)別化學(xué)習(xí)的促進(jìn)者。電子文件夾包含有學(xué)生的作品，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供即時(shí)的評(píng)價(jià)和反饋，學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)可以獲得更大范圍的信息資源[10]；（5）智能教室可以被定為一個(gè)擁有計(jì)算機(jī)、投影儀、多媒體設(shè)備（錄像和DVD）、網(wǎng)絡(luò)接入、揚(yáng)聲器等設(shè)備，且能夠調(diào)節(jié)光照和控制視頻流的教室[11]；（6）智能教室是一個(gè)完全整合的交互系統(tǒng)，允許用戶從一個(gè)中控點(diǎn)無縫接入媒體[12]；（7）智能教室允許用戶以一種盡可能自然的方式與其交互[13]；（8）智能教室是一個(gè)依靠智能交互空間技術(shù)，增強(qiáng)了真實(shí)感的教學(xué)環(huán)境[14]。
　　綜上所述，對(duì)于智能教室，我們認(rèn)為就是一個(gè)裝備了視聽設(shè)備，能利用觸摸、電子白板、投影等手段進(jìn)行交互的，智能化的教學(xué)環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供無線接入，便于學(xué)習(xí)者、設(shè)備、資源相互之間的無縫連接；師生能利用各種智能終端獲取教學(xué)資源實(shí)施教學(xué)活動(dòng)；電子白板和觸控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)者、學(xué)習(xí)者之間的多元形式的互動(dòng)；師生利用課堂反饋系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互；課堂實(shí)錄系統(tǒng)對(duì)課堂中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)程進(jìn)行記錄，并存放在云存儲(chǔ)服務(wù)器上供學(xué)習(xí)者和教學(xué)者使用；基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為未來課堂提供智能環(huán)境系統(tǒng)控制，可根據(jù)學(xué)習(xí)者的需要對(duì)課堂內(nèi)的光、電、聲、溫度等進(jìn)行環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)；基于云計(jì)算的教育資源服務(wù)平臺(tái)，為教師和學(xué)生的教與學(xué)提供了足夠的支撐和服務(wù)。
　　三、未來課堂的技術(shù)模型設(shè)計(jì)
　?。ㄒ唬┪磥碚n堂技術(shù)選型原則
　　二十一世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)為代表的高新技術(shù)的發(fā)展，為人類的學(xué)習(xí)方式帶來了前所未有的變革，當(dāng)我們?cè)诿鎸?duì)紛繁復(fù)雜的各種新技術(shù)的時(shí)候，往往會(huì)陷入一種就技術(shù)而技術(shù)的誤區(qū)，怎樣在眾多的技術(shù)中選出適合未來課堂需要，滿足未來教學(xué)活動(dòng)要求的技術(shù)，我們認(rèn)為應(yīng)把握以下幾個(gè)原則：
　　模塊化原則：模塊化原則主要是指各種技術(shù)之間沒有任何聯(lián)系，相互獨(dú)立，可任意組合。在未來課堂中采用的各種技術(shù)往往需要根據(jù)各種教學(xué)活動(dòng)的需要，產(chǎn)生多種組合方式，在這些組合方式中就需要把各種技術(shù)放在不同的位置上，或者把幾種技術(shù)有機(jī)地融合在一起。因此，這就要求未來課堂所采用的技術(shù)應(yīng)該是模塊化的，以便于使用者隨機(jī)拆分、組合，構(gòu)建不同的教學(xué)環(huán)境，滿足不同的教學(xué)需要。
　　交互性原則：交互性原則主要是指技術(shù)應(yīng)能夠滿足各種交流活動(dòng)的需要。未來的課堂一定是以老師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教學(xué)環(huán)境，教學(xué)活動(dòng)必然是由教師引導(dǎo)學(xué)生利用各種新技術(shù)獲取所需的教學(xué)資源，解決各種問題，最終獲得科學(xué)知識(shí)的過程。在這個(gè)過程中必然會(huì)產(chǎn)生教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生、人與設(shè)備、人與技術(shù)、人與環(huán)境、人與資源、技術(shù)與技術(shù)、技術(shù)與環(huán)境、技術(shù)與資源和環(huán)境與資源之間的互動(dòng)，作為交互的主要載體，未來課堂中的技術(shù)必須具備上述交互功能，滿足交互性的要求。
　　友好性原則：友好性原則主要是指各種硬件軟件的用戶使用界面或操作方法能很好地被用戶接受，用戶只需要花較短的時(shí)間就能學(xué)會(huì)。友好性原則包括了用戶界面的友好性、操作的友好性、使用的友好性。在未來課堂中我們應(yīng)該考慮所采用的技術(shù)是否能幫助教師和學(xué)生把主要工作完成好，而不是讓教師和學(xué)生分散出一部分精力來研究這些技術(shù)如何使用，影響他們的主要工作。因此，未來課堂所采用的技術(shù)應(yīng)該具有很好的用戶友好性，很低的技術(shù)復(fù)雜性，要讓教師和學(xué)生能在很短的時(shí)間內(nèi)，花費(fèi)很少的精力就能使用。
　　便利性原則：便利性原則主要是指各種軟硬件在使用時(shí)，操作步驟盡可能少，用戶使用很方便。未來課堂的教學(xué)環(huán)境中的各種技術(shù)的操作步驟應(yīng)該盡可能地少，以避免把課堂教學(xué)時(shí)間過多地花費(fèi)在設(shè)備、軟件的操作中，提高教學(xué)效率。
　　穩(wěn)定性原則：未來課堂教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建離不開各種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，技術(shù)的穩(wěn)定性和設(shè)備的穩(wěn)定性在教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行過程中就顯得至關(guān)重要，如果教學(xué)活動(dòng)因?yàn)槌霈F(xiàn)技術(shù)問題而中斷或者進(jìn)行不下去顯然是我們不愿意看到的。未來課堂中的教學(xué)活動(dòng)應(yīng)該是在技術(shù)的支撐下，把教師預(yù)先設(shè)計(jì)好的教學(xué)活動(dòng)圓滿地、流暢地實(shí)現(xiàn)。
　　兼容性原則：兼容性原則是指各種軟硬件環(huán)境應(yīng)該具有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格，凡是滿足標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格的設(shè)備和軟件都能容納進(jìn)來，無論基于什么平臺(tái)。兼容性包含了兩方面的內(nèi)容，即硬件的兼容性和軟件的兼容性。未來課堂中的硬件設(shè)備應(yīng)都符合國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，軟件應(yīng)該能兼容各種平臺(tái)。
　　透明性原則：透明性原則指的是各項(xiàng)技術(shù)所包含的技術(shù)細(xì)節(jié)對(duì)普通用戶來說是不可見的，用戶不需要了解過多的技術(shù)細(xì)節(jié)就能很好地使用這項(xiàng)技術(shù)。未來課堂中的用戶都不是專業(yè)的技術(shù)人員，因此未來課堂所采用的技術(shù)應(yīng)具有很好的透明性，不能讓未來課堂的教師和學(xué)生過多糾纏于技術(shù)細(xì)節(jié)，應(yīng)該讓他們使用這些技術(shù)能信手拈來，把他們主要的精力和時(shí)間用于教和學(xué)。
　　先進(jìn)性原則：先進(jìn)性原則是指所采用的技術(shù)應(yīng)是這類技術(shù)中比較前沿的技術(shù)，代表了這類技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。未來課堂代表的是將來的一種學(xué)習(xí)方式，因此我們應(yīng)該追蹤當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)，在保證上述原則的基礎(chǔ)上，盡可能的選用新的，先進(jìn)的技術(shù)。
　?。ǘ┪磥碚n堂的技術(shù)模型
　　在AECT05'對(duì)教育技術(shù)學(xué)的最新界定中，對(duì)技術(shù)使用效果的高績(jī)效性做了專門的闡述，我們認(rèn)為這標(biāo)志著對(duì)教育技術(shù)學(xué)的研究已經(jīng)從技術(shù)本身轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)如何合理使用技術(shù)以提高教育的效果方面的研究。根據(jù)我們的理解，在未來課堂的技術(shù)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)關(guān)注了如何利用技術(shù)改善教學(xué)效能，對(duì)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，合理設(shè)計(jì)。
　　在上述八個(gè)原則的基礎(chǔ)上，我們對(duì)它們進(jìn)行了優(yōu)先級(jí)設(shè)定，最終獲得了八個(gè)原則的優(yōu)先級(jí)別（如圖二）。我們認(rèn)為在現(xiàn)有的技術(shù)中，大都是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)模式，模塊化是其最基本的性質(zhì)，因此這應(yīng)該是基礎(chǔ)；其次，穩(wěn)定性、透明性和兼容性應(yīng)該是一項(xiàng)技術(shù)同時(shí)具備的條件，教室中的技術(shù)應(yīng)能很好地隱藏技術(shù)細(xì)節(jié)，能長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，具有符合國際和國家標(biāo)準(zhǔn)的接口；第三，交互性是教室技術(shù)服務(wù)的目標(biāo)，只有老師和學(xué)生能很熟練、很容易地使用這些技術(shù)，才能很好地達(dá)到交互的目的，因此我們把這三個(gè)原則放在了一個(gè)位置；最后，在上述原則的基礎(chǔ)上，才能去關(guān)心先進(jìn)性，如果拋開上述原則而單獨(dú)去關(guān)心技術(shù)的先進(jìn)性是沒有任何意義的。根據(jù)上述條件，我們對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了篩選，最終我們選擇了基于無線傳輸、多點(diǎn)觸控、電子書包、云計(jì)算、多屏顯示技術(shù)基礎(chǔ)上的未來課堂技術(shù)環(huán)境。我們主要關(guān)注的是如何利用這些技術(shù)改善或者是改革現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)節(jié)和效果。
　　四、未來課堂核心技術(shù)解析
　　（一）無線傳輸：
　　1. 無線WIFI：
　　在信息爆炸的時(shí)代，教師和學(xué)生往往需要在互聯(lián)網(wǎng)上獲取大量的學(xué)習(xí)資源，尤其是在課堂上，如果課堂網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)太復(fù)雜的話，必然會(huì)帶來一些問題，影響教學(xué)進(jìn)程，由此造成的直接結(jié)果就是老師為了完成教學(xué)任務(wù)而排斥它。首先是操作太復(fù)雜，比如IP地址、網(wǎng)關(guān)的配置都需要學(xué)生和老師具有一定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)；其次就是教室中的位置是經(jīng)常變化的，固定的信息點(diǎn)不夠靈活，不能適應(yīng)這種變化；第三就是常有的局域網(wǎng)技術(shù)對(duì)學(xué)生訪問互聯(lián)網(wǎng)資源不能進(jìn)行有效的控制，老師對(duì)學(xué)生的上網(wǎng)行為不能進(jìn)行控制和管理。因此，傳統(tǒng)局域網(wǎng)技術(shù)已不能滿足教師和學(xué)生在教室中進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)。
　　無線局域網(wǎng)技術(shù)在最近幾年得到了迅速的發(fā)展，尤其是伴隨著無線路由設(shè)備價(jià)格的下降，使得無線局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐步成為有線網(wǎng)的補(bǔ)充，尤其是在會(huì)議室、教室這種空間大、信息點(diǎn)多、布線麻煩的場(chǎng)所，無線局域網(wǎng)能充分地體現(xiàn)其優(yōu)越性，且具有良好的跨平臺(tái)性和兼容性。在未來課堂這種電磁環(huán)境比較單一的場(chǎng)所，使用無線局域網(wǎng)技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)既充分發(fā)揮了靈活、方便、配置簡(jiǎn)單、操作不負(fù)責(zé)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了無線局域網(wǎng)技術(shù)自身易受電磁輻射的干擾和氣候的影響的弱點(diǎn)。
　　通過在未來課堂部署無線局域網(wǎng)，克服了傳統(tǒng)課堂中的不足，充分體現(xiàn)了未來課堂靈活、方便、開放的特點(diǎn)：（1）接入簡(jiǎn)單：在現(xiàn)有的無線路由設(shè)備中通常都采用了DHCP技術(shù)，這樣就使得未來課堂中的教師和學(xué)生要接入互聯(lián)網(wǎng)只需要連接這個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)，不需要做IP地址和網(wǎng)關(guān)等的配置就能完成，既降低了操作的技術(shù)難度，也減小了計(jì)算機(jī)操作對(duì)教學(xué)進(jìn)程所產(chǎn)生影響。（2）具有良好的跨平臺(tái)性和兼容性：無線局域網(wǎng)對(duì)接入終端沒有任何特殊要求，無論教師和學(xué)生的終端使用的是windows系統(tǒng)、IOS系統(tǒng)還是Android系統(tǒng)，都可以很方便的接入到無線網(wǎng)中。同時(shí)無論你的終端是筆記本、IPad還是智能手機(jī)，都可以接入到無線網(wǎng)中（如圖三），這樣教師和學(xué)生在教室中就不需要購買指定的終端，降低成本和管理難度。（3）便于管理：我們可以在無線路由設(shè)備上配置合理的用戶訪問隊(duì)列，對(duì)允許學(xué)生訪問的資源和禁止學(xué)生訪問的資源進(jìn)行區(qū)分，設(shè)置權(quán)限?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)課堂上的學(xué)生上網(wǎng)行為的有效管理，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。
　　2. 無線投影：隨著最近幾年投影機(jī)在教育、商務(wù)、政府部門等行業(yè)的應(yīng)用日益廣泛，傳統(tǒng)教室已經(jīng)逐步裝備上了有線投影設(shè)備。然而，傳統(tǒng)的無線投影機(jī)需要安裝布線，施工難度大，對(duì)教室環(huán)境也會(huì)造成一定的破壞。隨著近年來無線技術(shù)的不斷提高和芯片升級(jí)，無線投影設(shè)備開始嶄露頭角。
　　在傳統(tǒng)的課堂上，如果學(xué)生需要把自己的學(xué)習(xí)結(jié)果展示給大家必須帶著他的終端到講臺(tái)上，連接投影機(jī)的VGA線才能進(jìn)行，這樣既耽誤了教學(xué)進(jìn)程，又影響了教學(xué)秩序。同時(shí)，隨著各種智能終端的出現(xiàn)，教師和學(xué)生使用的終端不再局限在傳統(tǒng)的筆記本，他們可能會(huì)使用IPad和智能手機(jī)作為終端，并希望能夠把這些終端上的內(nèi)容投影出來，傳統(tǒng)的有線投影機(jī)顯然不能適應(yīng)這種要求。
　　因此，我們考察了無線投影設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)，再結(jié)合傳統(tǒng)課堂存在的不足，在未來課堂中裝備了無線投影機(jī)，我們認(rèn)為通過無線投影機(jī)可以完成以下教學(xué)活動(dòng)：（1）投影終端位置靈活，設(shè)備種類多樣。未來課堂中的教師和學(xué)生可以在教室內(nèi)的任一位置連接到無線投影設(shè)備，就可以很方便地把自己的內(nèi)容投影出來，完全不受位置的限制。同時(shí)我們除了能夠把筆記本的內(nèi)容投影出來，還可以把IPad的內(nèi)容投影出來（如圖四），我們正在開發(fā)基于Android系統(tǒng)的客戶端軟件，一旦開發(fā)成功，將能對(duì)現(xiàn)在所有主流的智能終端實(shí)現(xiàn)無線投影，完全解決跨終端問題。（2）實(shí)現(xiàn)多終端投影，為小組討論提供了有益的幫助。如圖五所示，這是一道物理題的多種解法。在傳統(tǒng)課堂環(huán)境中，這幾種解法不能同時(shí)展示出來，學(xué)生缺乏對(duì)比，所以不能很好地理解這幾種解法的優(yōu)缺點(diǎn)，討論效果差?，F(xiàn)在我們利用無線投影機(jī)同時(shí)接入了四臺(tái)筆記本的內(nèi)容，讓小組的所有的同學(xué)能同時(shí)看到四種解法，并對(duì)這四種解法進(jìn)行對(duì)比和分析，得出它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，達(dá)到了討論的效果。
　?。ǘ┲悄芙K端
　　智能終端是指那些具有多媒體功能的智能設(shè)備，這些設(shè)備支持音頻、視頻、數(shù)據(jù)等方面的功能。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人用戶終端不斷趨于智能化，各種智能終端層出不窮，先后出現(xiàn)了筆記本、IPad、智能手機(jī)等。同時(shí)隨著電子書包技術(shù)的成熟，傳統(tǒng)的電子書包已不能滿足現(xiàn)有的教育資源的需要，更先進(jìn)、高速、智能的終端設(shè)備替代現(xiàn)有的電子書包終端已經(jīng)成為一種必然。因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)未來課堂技術(shù)環(huán)境的時(shí)候，重點(diǎn)關(guān)注了現(xiàn)在流行的幾種智能終端：筆記本電腦、IPad和智能手機(jī)。
　　通過調(diào)查我們發(fā)現(xiàn)，上述智能終端并不太適用于課堂教學(xué)，主要有以下幾方面的原因：（1）功能過于強(qiáng)大，不好限制學(xué)生的行為。上述智能終端的功能都比較強(qiáng)大，能運(yùn)行現(xiàn)有的大多數(shù)游戲，老師和家長(zhǎng)不能對(duì)學(xué)生的使用行為進(jìn)行有效的控制。（2）價(jià)格偏高，不利于推廣。雖然我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢(shì)頭良好，但是在大多數(shù)的家庭里經(jīng)濟(jì)條件并不是很好，而這些智能終端價(jià)格動(dòng)輒幾千元，對(duì)大多數(shù)的學(xué)生家長(zhǎng)來說都是一個(gè)負(fù)擔(dān)。
　　因此，我們正在設(shè)計(jì)一種操作簡(jiǎn)單、功能較少的終端，我們認(rèn)為這種終端首先是操作必須傻瓜化，一開機(jī)就能自動(dòng)打開瀏覽器，自動(dòng)訪問我們?cè)O(shè)計(jì)的遠(yuǎn)端的云虛擬桌面和教學(xué)資源庫，教師和學(xué)生可以運(yùn)行虛擬桌面上的應(yīng)用程序，使用教學(xué)資源庫中的各種資源；其次，各種程序必須固化在存儲(chǔ)器上，學(xué)生不能自己安裝其他應(yīng)用程序。最后這種終端的價(jià)格應(yīng)該比較便宜。如果這種終端能夠開發(fā)成功，那么學(xué)校、教師和家長(zhǎng)擔(dān)心的很多問題也就迎刃而解。
　　（三）多屏顯示
　　在信息爆炸的時(shí)代，人們每天通過互聯(lián)網(wǎng)獲得的信息比以前幾十年所獲得的信息還要多，因此教師在課堂上要傳遞給學(xué)生的信息也呈爆炸性地增長(zhǎng)，面對(duì)這個(gè)情況傳統(tǒng)的單屏環(huán)境已經(jīng)不能滿足這個(gè)需要，因此多屏課堂的產(chǎn)生是大勢(shì)所趨。我們對(duì)現(xiàn)有的顯示技術(shù)進(jìn)行了研究，多屏顯示卡的出現(xiàn)讓我們眼前一亮。多屏顯示卡是專為PC機(jī)更深層的應(yīng)用要求而設(shè)計(jì)的高性能顯示卡，它使一臺(tái)PC機(jī)支持多臺(tái)VGA顯示器、電視機(jī)或DV數(shù)字平面顯示器。多屏顯示卡并不是簡(jiǎn)單的多個(gè)顯示器顯示多個(gè)相同內(nèi)容，而是多個(gè)屏幕顯示各自不同的畫面，并可顯示拼接的組合大畫面。通過在未來課堂實(shí)施這一技術(shù)，我們認(rèn)為它能很好地解決課堂教學(xué)中的一些問題：
　　1. 增加知識(shí)傳授的連續(xù)性
　　在傳統(tǒng)單屏課堂環(huán)境下，教師制作的幻燈片往往只能單張按教師預(yù)先設(shè)計(jì)的方式播放，那么就會(huì)出現(xiàn)一些問題，首先是學(xué)生在觀看幻燈片的時(shí)候會(huì)往往會(huì)看了后面的，而忘記前面的這種現(xiàn)象。學(xué)生可能最終記住的只有最后兩張幻燈片的內(nèi)容，大部分的教學(xué)內(nèi)容都忘了。其次，學(xué)生在逐張觀看幻燈片的時(shí)候，往往不能把把所有幻燈片的內(nèi)容串聯(lián)起來形成一個(gè)連續(xù)的知識(shí)序列，所學(xué)到的只是一些孤立的知識(shí)片段，知識(shí)孤島問題一直以來是困擾我們教學(xué)的問題，現(xiàn)在都沒有得到很好的解決。最后，研究表明學(xué)生對(duì)孤立的知識(shí)片段的遺忘要比對(duì)一個(gè)知識(shí)序列的遺忘快。
　　通過多屏技術(shù)我們很好地解決了這個(gè)問題，如圖六所示，我們通過4屏顯示技術(shù)同時(shí)把7張幻燈片的內(nèi)容展示給學(xué)生，并且形成一個(gè)顯示隊(duì)列，這樣就保證學(xué)生總是能把新的知識(shí)與舊的知識(shí)聯(lián)系起來。通過這種方式學(xué)生看到的不再是單張幻燈片，而獲得的是一個(gè)知識(shí)序列，學(xué)生形成的不再是一個(gè)個(gè)的知識(shí)孤島，而是一片知識(shí)大陸。在利用幻燈片教學(xué)中，很多學(xué)生反應(yīng)速度太快，做筆記的速度跟不上。通過這種方式，教師在幻燈片上做的標(biāo)注都很好地保留下來，很好地緩解了這一矛盾。
　　2. 多維度的知識(shí)講授
　　根據(jù)研究顯示，一個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)候如果能夠得到來自多方面的刺激，那么這個(gè)學(xué)生對(duì)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的遺忘速度會(huì)大大降低。在信息時(shí)代，教師通過互聯(lián)網(wǎng)可以獲得很多教學(xué)資源，教師需要一個(gè)場(chǎng)所能夠把這些資源傳遞給學(xué)生，但是傳統(tǒng)的單屏環(huán)境根本不能滿足這一要求，因此我們需要對(duì)傳統(tǒng)課堂進(jìn)行變革。在未來課堂中，我們構(gòu)建了多屏顯示環(huán)境。在多屏顯示下，教師可以向?qū)W生同時(shí)展示多種資源。圖七所示是我們?cè)O(shè)計(jì)的《登泰山記》的教學(xué)內(nèi)容，在這個(gè)四屏環(huán)境中，我們分別展示了幻燈片、泰山風(fēng)光視頻、泰山游覽地圖和泰山游記評(píng)論四個(gè)類型的資源，讓學(xué)生獲得的一種全方位、多視角、多層次的立體的知識(shí)，對(duì)于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解和記憶有很好的作用。
　?。ㄋ模┒帱c(diǎn)觸屏
　　一直以來，人機(jī)交互是制約教育技術(shù)推廣的重要“瓶頸”。隨著電子交互白板、觸屏技術(shù)的出現(xiàn)為消除這一瓶頸提供了很好的解決方案。觸摸屏技術(shù)是一種新型的人機(jī)交互輸入方式，與傳統(tǒng)的鍵盤和鼠標(biāo)輸入方式相比，觸摸屏輸入更直觀。配合識(shí)別軟件，觸摸屏還可以實(shí)現(xiàn)手寫輸入。觸摸屏由安裝在顯示器屏幕前面的檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成。當(dāng)手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過接口（如RS—232串行口， USB等）送到主機(jī)。目前觸摸屏已經(jīng)由單點(diǎn)觸屏發(fā)展到實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸屏了。
　　觸屏技術(shù)的出現(xiàn)為用戶更自如地使用計(jì)算機(jī)，提高人機(jī)交互性能提供了條件。調(diào)查發(fā)現(xiàn)教育技術(shù)不能在中學(xué)廣泛推廣的原因很多，總結(jié)下來主要有：（1）計(jì)算機(jī)操作比較復(fù)雜，不利于使用。尤其是年齡較大的老師，他們不熟悉鍵盤操作，而鼠標(biāo)操作也有一定的難度，在教學(xué)中使用這些技術(shù)往往會(huì)影響他們的教學(xué)進(jìn)程；（2）在現(xiàn)有技術(shù)條件下，由于人機(jī)交互難度較大，大多數(shù)的教師都不愿意花費(fèi)時(shí)間學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)操作?？偠灾瑐鹘y(tǒng)的計(jì)算機(jī)交互方式已經(jīng)不能滿足教師的需要，我們必須對(duì)依賴鍵盤、鼠標(biāo)的交互方式進(jìn)行改變。
　　綜上所述，我們?cè)谠O(shè)計(jì)未來課堂技術(shù)環(huán)境時(shí)，通過引入三維觸控技術(shù)、紅外觸控技術(shù)和光觸控技術(shù)對(duì)人機(jī)交互方式進(jìn)行了改變，我們希望通過比較論證的方法對(duì)這幾種技術(shù)的使用范圍和對(duì)象進(jìn)行合理的分析，以期尋求到對(duì)這三種技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)適當(dāng)、適時(shí)、適度地應(yīng)用（如圖八），通過多次的比較實(shí)驗(yàn)和用戶反饋，我們對(duì)這三種觸控技術(shù)在課堂教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了比較全面的比較（見表一）。
　?。ㄎ澹┰朴?jì)算
　　云計(jì)算作為新一代IT模式，在后端規(guī)模龐大、非常自動(dòng)化和高可靠性的云計(jì)算中心支持下，人們只要接入互聯(lián)網(wǎng)，就能很方便地訪問各種基于云的應(yīng)用和信息，并免去了安裝和維護(hù)等煩瑣操作。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)為我們展現(xiàn)了一副美好的畫卷，我們認(rèn)為它對(duì)教育將產(chǎn)生劃時(shí)代的作用。因此我們積極策劃在未來課堂部署云計(jì)算環(huán)境，我們選用了Ulteo公司的開源虛擬桌面軟件作為平臺(tái)，初步實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程應(yīng)用程序調(diào)用和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（圖九）。圖十所示是基于Utleo公司的云平臺(tái)技術(shù)架構(gòu)。通過對(duì)未來課堂云支持系統(tǒng)的分析，我們總結(jié)出云概念在教育中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1. 設(shè)備集成和智能化控制
　　未來課堂是一個(gè)由許多先進(jìn)技術(shù)支持的泛在技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境，眾多技術(shù)被整合到未來課堂中必然會(huì)帶來一定的問題。，為保證各個(gè)技術(shù)系統(tǒng)的模塊化，就要求硬件系統(tǒng)必須各自獨(dú)立存在，并需要通過相應(yīng)軟件系統(tǒng)的支持。如設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和智能化均需要有相應(yīng)的軟件系統(tǒng)的支撐。未來課堂中進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)和交互活動(dòng)必然會(huì)產(chǎn)生各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如課堂實(shí)錄數(shù)據(jù)，交互白板、學(xué)生終端等學(xué)習(xí)生成性資源等產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都需要傳輸和存儲(chǔ)系統(tǒng)的支持，因此需要相應(yīng)的后臺(tái)支持系統(tǒng)提供安全、可靠的軟硬件支撐。同時(shí)各種軟件系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)也將是面對(duì)的一種重要問題。
　　云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)為我們提供了解決這些問題的方法。用戶可以根據(jù)自己的需要租用遠(yuǎn)端的云計(jì)算中心提供的各種服務(wù)，包括存儲(chǔ)服務(wù)、計(jì)算服務(wù)和應(yīng)用程序服務(wù)。許多在傳統(tǒng)模式下需要花費(fèi)大量資金才能實(shí)現(xiàn)的建設(shè)目標(biāo)，在云計(jì)算技術(shù)的助力下輕松實(shí)現(xiàn)，為未來課堂資源整合和集成服務(wù)提供可靠的技術(shù)支持。
　　2. 一對(duì)一的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境
　　比爾蓋茨曾語言“下一個(gè)十年各種終端將相互融合，手機(jī)、電腦、電視的邊界不在了，他們都變成了一個(gè)用戶界面，用戶可以享受到各種各樣的服務(wù)，上網(wǎng)，看圖片，看視頻，瀏覽、編輯文件”，這與云概念中的瘦終端不謀而合[15]。
　　未來課堂強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的個(gè)性化，強(qiáng)調(diào)為學(xué)習(xí)者的自主、個(gè)性化學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)便利的學(xué)習(xí)支持，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生可以自主控制學(xué)習(xí)過程。學(xué)生完全發(fā)揮了主動(dòng)性，老師和教學(xué)支持人員只是起到了輔助作用。學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)下，利用學(xué)習(xí)終端自主的到中心“云”里選擇適合自己的學(xué)習(xí)模型和學(xué)習(xí)媒體，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)風(fēng)格可以隨意地終止或進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生可以選擇適合自己的學(xué)習(xí)方式和自我控制學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)真正意義上的學(xué)習(xí)。
　　3. 安全、可靠穩(wěn)定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理
　　未來課堂下的課堂實(shí)錄系統(tǒng)和各種交互學(xué)習(xí)設(shè)備在每次課堂教學(xué)中都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，這些信息不僅需要一個(gè)海量存儲(chǔ)空間，還需要很高的安全性和可靠性，這就需要投入大量的資金來建設(shè)這個(gè)存儲(chǔ)環(huán)境，并不斷升級(jí)，還需要一個(gè)專家團(tuán)隊(duì)對(duì)該環(huán)境進(jìn)行維護(hù)和管理，這無論是對(duì)現(xiàn)在還是將來都是很不現(xiàn)實(shí)的。云服務(wù)很好地解決了這個(gè)問題，云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或損壞。因?yàn)樵凇霸啤钡牧硪欢耍梢越柚趯I(yè)的團(tuán)隊(duì)來幫你管理信息，先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來幫你保存數(shù)據(jù)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。這樣學(xué)習(xí)資源可以達(dá)到真正意義上的最低成本的共享。
　　4. 數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的共享
　　未來課堂中大量技術(shù)的應(yīng)用為未來課堂中的教師和學(xué)生提供了大量的便利，但同時(shí)也帶來一些問題。技術(shù)需要各種應(yīng)用軟件的支撐，有些軟件購買了會(huì)長(zhǎng)期使用，而有些軟件購買了可能只會(huì)偶爾用一次，這種情況造成了資金的浪費(fèi)。云端存儲(chǔ)為我們提供了安全可靠、海量的存儲(chǔ)空間，我們可以根據(jù)自己的需要租用一定大小的存儲(chǔ)容量，有專業(yè)的專家團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)據(jù)的安全，并提供多個(gè)鏡像服務(wù)器的同步存儲(chǔ)，讓我們專注于對(duì)數(shù)據(jù)的使用和采集，極大地節(jié)約了我們的時(shí)間，提高效率。未來課堂的教師和學(xué)生在獲得了一定的授權(quán)后，可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)訪問云端資源，實(shí)現(xiàn)資源共享，實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)。
　　5. 個(gè)性化學(xué)習(xí)支持
　　一直以來我們的傳統(tǒng)課堂采用的是大班化的教學(xué)模式，在這種模式下教師只能針對(duì)普遍存在的問題進(jìn)行教學(xué)，不能面對(duì)每個(gè)學(xué)生，最后造成學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生沒有充分發(fā)揮學(xué)習(xí)能力，學(xué)習(xí)能力差的學(xué)生跟不上大家的步伐。因此，我們認(rèn)為未來課堂中的教師和學(xué)生都是有不同特性的個(gè)體，面對(duì)不同的個(gè)體我們提供的應(yīng)該是個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，不同的教師對(duì)同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)有不同的理解，會(huì)采用不同的方法進(jìn)行教學(xué)，需要提供不同的教學(xué)資源進(jìn)行支撐。不同的學(xué)生在同一知識(shí)點(diǎn)上產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)進(jìn)度，不同的學(xué)習(xí)需求，需要不同的學(xué)習(xí)資源庫支撐，這就是我們常說的因材施教。
　　五、總結(jié)
　　未來課堂作為未來進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的場(chǎng)所，其技術(shù)環(huán)境將會(huì)隨著各種新技術(shù)的出現(xiàn)而不斷地變化。在基于上述選型原則不變的前提下，我們更需要關(guān)注的是選擇的新技術(shù)是否能對(duì)目前的教學(xué)效果有所改善，這也是AECT05'中的核心部分。
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　　收稿日期： 2012-07-25
　　作者簡(jiǎn)介：王麒，貴州師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院（550001）。 陳衛(wèi)東，華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)系（2000623）。 蘇州科技學(xué)院傳媒科學(xué)與技術(shù)系（215009）。 葉新東；許亞鋒；張甦敏。華東師范大學(xué)教育信 息技術(shù)學(xué)系（200062）。
　　責(zé)任編輯 平