智慧教室的媒體產品功能在協作學習中的適用性研究

何文濤 楊開城 王亞萍

摘要：智慧教室是指配置了多種現代媒體技術以供教學使用的物理空間和信息空間。在智慧教室環(huán)境下，人們期望通過使用媒體技術優(yōu)化教學。而揭示這些媒體技術在教學中的實際作用需借助基于信息流分析的IIS圖分析法。該文采用IIS圖分析法對智慧教室中媒體技術產品在協作學習中的適用性進行初步研究。研究發(fā)現：媒體產品的功能適用性具有很強的情境性;媒體技術對教學的實際作用主要體現在信息呈現與學習支持上;媒體技術不總是像期望的那樣提高協作學習的交互水平。經反思，關于智慧教室功能的設計、開發(fā)與選擇，該文認為：智慧教室功能的設計應包括硬件配置、空間設計、資源配置和教學功能四層次，其中資源配置和教學功能是核心，空間設計是最外圍;媒體功能需求可從教學方案和教學困境中挖掘;提倡開發(fā)迎合需求的功能模塊，配置個性化的智慧教室功能;媒體選擇應首先考慮它的信息呈現方式與教學交互功能，而非硬件設備;媒體選擇應與教學需求相吻合，不在于惟貴尚新，而在于順手實用;智慧教室功能的高低取決于教學用途，功能的完善根植于教學實踐。該研究對正確看待教學媒體技術作用、合理配置智慧教室功能具有參考價值。

關鍵詞：智慧教室;媒體技術產品;協作學習;信息流

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A

一、緣起

智慧教室是智慧學習時代的教室形態(tài)。本文認為智慧教室是指配置了多種現代媒體技術以供教學使用的物理空間和信息空間，需滿足以下基本要求：靈活的空間布局，座位可隨意調整，以方便形成空間區(qū)隔;多種手持電腦終端互聯;多角度投影或黑板;針對所有個體的方便快捷的互聯網信息檢索、分析、呈現服務。智慧教室有望提供豐富的信息感知與加工處理功能，具有智能性、高互動性的特點。在智慧教室環(huán)境下，人們總是希望通過提供豐富的學習資源減少教師對學生的指導、通過監(jiān)控技術減少教師的監(jiān)督、通過交互軟件增加組間的討論交流、通過媒體功能設置克服學習中的不良行為。但我們其實并不清楚智慧教室中的這些媒體技術產品在教學中的實際作用到底如何、能否引起教學整體交互水平的顯著提升、媒體技術對教學的這種作用又是通過何種方式實現的等一系列問題。這些問題的解決單靠直觀經驗或行為分析無法回答，需采用基于信息流分析的IIS圖分析法對媒體技術應用的常態(tài)教學作進一步分析。

二、基于信息流分析的媒體技術教學應用研究思路

我們反對通過對比準實驗的方式驗證媒體技術教學應用的有效性，提倡在常態(tài)化的教學中分析媒體技術產品（后簡稱為媒體產品）的真實教學功能。這需要將教學系統看作是“一個由學生、信息媒體和教師以及它們的輸入信息和輸出信息再加上表達社會性共享知識集合IIS所構成的信息系統”，采用基于信息流的教學分析法來分析媒體產品輸出的教學信息流，利用信息流所提供的教學細節(jié)來判定媒體產品在學習目標達成過程中的實際角色、具體貢獻及教學對它的依賴程度。IIS圖分析法是一種發(fā)展比較完善的信息流分析方法，分析媒體技術的教學貢獻時可以采用該分析方法。IIS圖分析法規(guī)定了8類信息流，并將“答案”“知識語義”和“事實范例”信息流作為一類重要的信息流。這類信息流包含一個被稱為IIS子圖的成分，表達的是該信息流所蘊含的學習內容，而信息流對教學系統的貢獻則用激活量表示。基于此，我們以媒體產品貢獻的信息流是否蘊含IIS知識子圖及其對知識點的激活量大小和特定媒體產品支持何種表征形態(tài)與信息類型的信息流流動為抓手，擬定了四類表征媒體產品教學特性判定指標：（1）媒體產品的知識點激活量，包括媒體產品的知識點激活量和知識點總激活量，分別用來考察某媒體產品對教學系統中特定知識點學習效果的貢獻量和對教學系統的貢獻量;媒體的知識點激活量越大，該媒體對教學的信息流動支持程度越高，教學對它的依賴也就越強;（2）媒體產品的激活貢獻度，包括知識點的激活貢獻度和教學的激活貢獻度，分別用來表征媒體產品對特定知識點激活的貢獻比例和對教學系統的貢獻比例;這兩個指標越高，相對于其他信息源，媒體產品的貢獻就越大，教學系統對它的依賴就越強;（3）媒體多元性貢獻度，用來考察媒體產品對教學系統的媒體多元性貢獻的多少;（4）媒體產品的功能利用率，用來考察媒體產品功能模塊具體使用情況。

基于這四類判定指標和媒體技術貢獻的信息流細節(jié)可準確反映出媒體產品的教學功能及教學對產品功能的依賴程度，有助于媒體產品核心功能的識別與改善，引導我們建立一種“技術一產品一功能一應用”的分析框架來理解媒體技術的教學應用?；谛畔⒘鞣治龅拿襟w技術教學應用研究可為智慧教室中媒體功能設置的合理判定提供一個科學的方法，有助于智慧教室功能的設計、開發(fā)、試用、推廣、升級及智慧教室產品的選購。為判定智慧教室的媒體功能在教學中的適用性，本文選擇在智慧教室環(huán)境下開展常態(tài)的協作學習活動，并分析媒體技術在協作學習過程中的實際貢獻。

三、智慧教室的媒體產品功能在協作學習中的適用性判定

（一）數據取樣

本研究中，智慧教室除配有現代媒體功能外，還保留了一些常用的傳統學具，如實物模型、實驗器材等，以此增加媒體工具的可選擇性。其中，平板電腦（PAD）是智慧教室中主要的現代媒體產品，裝有有道云和問卷星兩個主要軟件，能實現電子筆記、同步共享、拍照上傳、云協作交流、搜索功能、拍照、計算器、截圖、在線發(fā)布練習、在線做題、統計分析、投放等功能。為滿足研究需要，本文讓同一教師和協作組分別在常規(guī)教室和智慧教室下各進行一次同質的協作學習活動，并全程錄制協作學習過程。以組為單位，協作組進行一次同質協作學習活動便可獲得1對樣本，最終收集26對有效樣本，包括13對數學、5對信息技術、5對科學和3對物理。智慧教室中，王、劉老師班的協作組人手一臺平板，其他班一組只配一臺平板，曾老師班使用的是臺式一體機，但功能配置和平板一樣。

（二）數據處理

為判定PAD產品及其功能設置在協作學習中的適用性，對以上26對樣本進行以下處理：（1）將26對視頻樣本轉錄成文本，由兩個研究者背對背對每個樣本進行信息流切分，計算兩人的切分信度。經計算，兩研究者的切分信度ICC均大于0.75，數據可接受;（2）分別計算智慧教室下26個樣本中媒體產品的知識點激活量、激活貢獻度、知識點總激活量、教學系統貢獻度、功能利用率及媒體多元性貢獻度各指標值;（3）找到PAD各功能模塊貢獻的信息流或對應文本內容，根據這些信息流或文本內容分析協作學習對這些功能模塊的依賴程度。

（三）研究結果與分析

1.PAD對提升協作學習整體交互水平的判定

教學系統總激活量反映的是教學系統中教師、學生和技術媒體這三類主體之間的信息流動對知識點的總體激活水平，是判定教學系統整體交互水平的重要指標。學生參與度反映的是教學過程中學生對目標知識點的激活情況，也是教學系統整體特征的一個方面。通過對比兩種教室下協作學習的知識點總激活量及學生參與度之間的差異可判定PAD使用對提升協作學習的交互水平的作用。本文選擇配對樣本非參數檢驗分別對兩種教室下協作學習的總激活量和學生參與度進行差異性檢驗，結果如下頁表1所示。

從表1可知，兩種教室下協作學習在知識點總激活量上存在顯著差異，常規(guī)教室下協作學習的總激活量平均值大于智慧教室，常規(guī)教室下協作學習圍繞知識點展開的社會交互水平明顯高于智慧教室;常規(guī)教室下協作學習在學生參與度稍高于智慧教室，但無顯著差異。智慧教室下學生因媒體功能使用不熟練分散了注意力，影響協作學習整體交互水平的提高。當然，這對目標知識點的學習也有一定的影響，但這種影響并不顯著。隨著媒體產品使用常態(tài)化，兩種教室下的學習質量將會趨同。因此，期望單純通過現代技術手段來提高學習質量很可能只是一廂情愿。提高學習質量應更多地關注學習本身，如融洽的師生關系、精巧的學習資源、合理的活動設計等，而不是外在的媒體表現形式。

促使媒體技術手段更好地服務于學習需要知道智慧教室的媒體技術產品主要影響哪些知識點的學習、具體表現如何？協作學習的順利開展是否依賴于這些媒體功能的使用？為說明這一問題，需要對智慧教室下26個樣本中整體交互水平較高的樣本進行個案分析。考慮到王、劉、曾、韓、鄭、齊6個老師班中協作學習活動的內容和類型不一，選取樣本時，我們只選擇每班中協作學習總激活量最高的小組，最終確定“王01、劉02、曾03、韓01、鄭01、齊02”6組協作學習視頻作為研究樣本。下面將從媒體產品的知識點激活量與激活貢獻度、知識點總激活量與教學貢獻度、媒體多元性貢獻度、功能利用率及功能依賴性幾個方面對智慧教室的PAD及相關功能模塊在協作學習中的作用進行分析。

2.PAD對協作學習知識點激活貢獻的判定

考察PAD使用對某知識點學習的貢獻可用媒體的知識點激活量和激活貢獻度指標衡量。分別統計6組樣本中各知識點的激活量及媒體的知識點激活量，計算各知識點的激活貢獻度，得到類似下圖數據。

在王01、劉02和鄭01樣本中，媒體的知識點激活量多大于0，說明PAD提供了包含這些知識點的信息流，對這些知識點的學習有實質性的貢獻，但PAD的使用對一些先決知識點的學習貢獻較少，如王01中的“[CN]圓面積、[PF]圓心間距離是圓柱高”，劉02中的“[PF]S長方形=a×b、[PF]S圓=πr²、[PF]S圓=C/2*r、[PF]圓柱體定義”等知識點。對知識點的學習貢獻大小可用知識點激活貢獻度表示，比值越大，說明PAD的使用相對其他信息源來說，對知識點的學習貢獻越大。王01樣本中“[PF]S表=2πr²+2πh、[PF]S側=ch、[PF]S表=2S底+S側、[CN]圓周長、[PF]S長=長乘寬、[CN]圓柱高及相關習題”等知識點，劉01樣本中“[CN]圓柱體積、[CN]圓面積、[CN]圓的周長、[PFIC圓=2πr、[PF]V長=長×寬×高、[CN]圓柱底面積”等知識點，鄭01樣本中“[CN]動滑輪、[PF]軸的位置固定不動是定滑輪、[CS]動滑輪的連接方法、[PF]用動滑輪省力、[PF]不能改變力的方向及相關習題”等知識點，它們的激活貢獻度高達40%以上，說明相對其他知識點來說，PAD對這些知識點的學習貢獻較大。在韓01、齊02兩個樣本中，只有少量的媒體知識點激活量大于0，如韓01樣本中的“[FC]探索被子的作用、[CNI保溫、[CNI保冷”知識點和齊樣本中的“[FC]2013-2015空氣質量數據統計、[PF]平均數=總數/個數、[CN]有關環(huán)保的價值觀”，其他知識點的媒體激活量均為0，說明PAD的使用并未對這些知識點的學習做出實質性貢獻。在曾03樣本中，雖然媒體知識點激活量多大于0，但主要集中在習題鞏固的知識點上，說明PAD的使用對協作學習過程中知識點的學習貢獻較少。

3.PAD對協作學習教學貢獻的判定

考察PAD使用對協作學習的整體貢獻可用媒體的知識點總激活量和教學貢獻度指標。分別統計6組樣本的總激活量和媒體的知識點總激活量，計算每個樣本的教學貢獻度。其中，王01、劉02、鄭01和曾03樣本的教學貢獻度分別為33.28%、42.32%、36.39%和32.46%，單從教學貢獻度來看，PAD相對其他信息源來說，對協作學習系統的實際貢獻較大，協作學習的開展依賴PAD的使用;但樣本韓01、齊02的教學貢獻度僅為3.82%和13.48%，這兩次協作學習對平板使用的依賴性不強。在考察教學對媒體產品的依賴性時，僅考慮媒體的教學貢獻度是不夠準確的，如曾03樣本中只有習題的媒體激活量較大，而在其他核心知識點的媒體激活量多為0，說明曾03的協作學習過程并不依賴PAD的使用。因此，分析教學對技術的依賴性，不能僅考慮知識點的激活量，還要結合知識點的表征形態(tài)、媒體產品的功能特性、功能模塊的使用情況及其所貢獻的信息流來說明。

4.PAD對協作學習媒體多元性貢獻度的判定

分別統計6組樣本中PAD及其功能模塊貢獻的信息流中每個知識點的信息表征形態(tài)類型數，及學習視頻的ⅡS圖中每個知識點的信息表征形態(tài)總數，得到類似表2數據（NR為媒體提供的表征形態(tài)數，RM為媒體提供的表征形態(tài)，TR為知識點的總表征形態(tài)）。

計算得知，王01、劉02、鄭01、韓01、齊02、曾03樣本的媒體多元性貢獻度分別為65.88%、70.59%、67.74%、17.14%、7.41%、34.43%。王01、劉02、鄭01樣本的媒體多元性貢獻度較高，媒體為多數知識點提供了豐富的知識點表征形態(tài)，如文本、聲音、圖形、圖像、實物、動畫等，而且媒體貢獻的知識點表征形態(tài)類型數與知識點的表征形態(tài)類型總數相差極小，多數知識點都有文本、動畫或視頻表征形態(tài)，說明協作學習過程中媒體貢獻了大量的能激活多個知識點的文本信息、動畫或視頻資源，這三個樣本在知識點的呈現方式上依賴于PAD的使用;其他三個樣本的媒體多元性貢獻度較低，媒體只為個別知識點提供了信息表征形態(tài)，而且方式單一，多是文本、圖像、圖形，而且只有個別知識點具有媒體提供的文本、圖像或圖形的表征形態(tài)，說明媒體產品只提供了能激活較少知識點的少量圖片、圖形或文本資源。這就從媒體提供的知識表征形態(tài)類型及數量上印證了各個樣本中激活貢獻較大的知識點對PAD的使用具有依賴性。PAD的功能模塊很多，知識點的學習依賴PAD的哪些功能模塊需借助媒體的功能利用率和教學的依賴性分析來解決。

5.PAD在協作學習中的功能利用率判定

觀看6組協作學習視頻，分別統計每個樣本中PAD各功能模塊的使用頻次，借助IIS圖分析數據，分別計算每個樣本中各個功能模塊貢獻的知識點激活量總和及功能模塊的教學貢獻度，得到下頁表3數據。

王01樣本中的功能利用率為83.33%，說明該樣本的協作學習對PAD功能的利用率很高。僅從知識點激活來看，只有云筆記、同步共享、在線交流、搜索功能、在線做題和投放功能的激活量大于0，說明只有這些功能對協作學習的開展具有實質貢獻。統計分析功能雖然被使用的次數（13次）很多，但對協作學習不具有實質性的貢獻。劉02樣本中的功能利用率為58.33%，只有云筆記、同步共享、在線做題、投放功能及傳統的實物模型的使用激活了相關知識點。鄭01樣本的功能利用率為66.67%，其中云筆記、同步共享和在線做題對知識點的學習有實質性貢獻，拍照功能使用較多但并沒有激活相關知識點。韓01樣本對平板的功能利用率為50%，一半功能并沒被用到，而且用到的功能模塊中只有同步共享和在線交流功能對知識的學習發(fā)揮了實際作用。齊02樣本的平板功能利用率為66.67%，功能利用率相對較高，但協作只對在線交流功能具有一定的依賴性，同時紙質任務單對知識點的學習也有很大幫助。曾03樣本的平板功能利用率為58.33%，利用率一般，其中只有在線做題和統計分析功能對協作學習目標的達成有實質幫助，有些功能如搜索功能和投放功能使用較多，但其并沒有直接激活知識點。另外，從樣本中可以看出，PAD雖然提供了豐富且滿足需求的功能模塊供師生選擇，但師生并不會因此放棄使用方便順手的板書、實物模型或任務單，說明無論是現代媒體還是傳統媒體，只要使用起來方便順手都能增加該媒體的使用黏性。

6.協作學習對PAD功能模塊與傳統媒體的依賴性判定

判定教學對媒體功能依賴性的思路有二：一是依據媒體的教學貢獻度判定，該指標高，可初步判斷依賴成立，然后看其對應的文本，看該功能可否被更低成本的媒體替代，如不能，則依賴性成立;如該指標低，則需判別媒體貢獻的是否為關鍵知識點，如是，則依賴成立。二是從提高教學效率和帶來便利角度分析。如媒體無知識點激活，但使用頻次高，需根據其對應文本判斷是否提高教學效率或帶來教學便利，如是，則依賴成立;如無知識點激活且使用頻次低，則依賴性不成立。以王01樣本為例，分析協作學習對媒體功能依賴性的詳細過程如下。

王01樣本中，云筆記被使用12次，教學貢獻度為0.55%，單從教學貢獻度來看，云筆記的使用對知識點的學習是有幫助的，但起到的作用較小。從其對應的信息流如下頁表4來看，雖然在使用云筆記資源的過程中出現設備使用不流暢、其他資源干擾等異常行為，但第25條信息流為知識語義類型，說明云筆記動畫資源對知識點的學習有激活，主要激活了“[CN]圓、[CN]圓柱底面、[CN]圓柱、[CN]圓柱高h、[CN]圓柱側面”等關鍵知識點。此外云筆記中的習題鏈接，可幫助學生省去輸入網址的麻煩，可促使學生順利進入習題鞏固界面，由此看來協作學習過程對云筆記依賴是成立的。同步共享功能共被使用了6次，主要用于成果匯報，該功能的教學貢獻度為2.72%，激活了“[PF]S表=2S底+S側、[CN]圓柱的底面積S、[CN]圓柱的表面積、[CN]圓柱的側面積、[PF]S側=ch”等核心知識點。單從成果匯報角度來說，該功能是可以被替代的，如通過投影呈現，但這種方式不僅麻煩，而且分享缺乏實時性，而通過同步共享功能，學生只需要同步一下便可在各自的PAD上看到彼此的學習成果，實時性較強，不僅能省去多次拷貝的麻煩，還能解決學生因視力不佳看不清屏幕內容的問題。因此，協作學習的開展依賴同步共享功能。云協作交流被使用19次，教學貢獻度為23.25%，除了“[CN]圓面積、[PF]圓心間距離是圓柱高”未被激活外，其他知識點均被激活。組員通過云協作不僅可以及時獲得其他組的幫助，還能實時與其他組分享學習成果，有利于知識的學習和活動的順利開展，協作學習的開展對云協作的依賴性較強。

瀏覽器搜索被用了3次，教學貢獻度為1.71%，激活了“[FC]怎么來制作一個圓柱體、[CN]圓、[CN]長方形和[CS]制作圓柱的要求”知識點。瀏覽器的使用主要貢獻了制作圓柱體模型的思路，但在瀏覽器呈現這一內容前，學生已有這樣的想法（如表5所示第32條信息流），瀏覽器貢獻的內容在協作學習過程中并未起到關鍵作用。圖片上傳和拍照各被用了2次，未激活知識點，且學生拍照上傳共享成果時遇到了使用上的困難（如表6所示）。當然，學生也可通過打字共享結論，但通過訪談得知學生們普遍認為用筆寫出來比用平板打字更方便，他們更喜歡通過紙筆把結論下來然后拍照，而當需要呈現圖文信息時，他們會毫不猶豫地選擇拍照分享。因此，成果共享時依賴拍照和圖片上傳功能。

發(fā)布習題、在線做題、統計分析功能是為方便課堂鞏固而設置，教師可根據課堂需要發(fā)布習題以幫助學生理解新概念。王01樣本中在線做題的教學貢獻度為7.37%，對知識點激活有實質性貢獻，主要激活了“[PF]S表=2πr方+2πrh、[PF]S側=ch、[PF]C=2πr=πd、[PF]S側=πdh”等核心知識點。學生提交習題后，教師通過問卷星的單題統計分析可隨即看到學生的答題隋況，雖然統計分析功能沒有激活知識點，但得到的分析數據可幫助教師進行個性化指導。PPT被使用了4次，教學貢獻度為0.95%，激活了“[CN]圓柱、[CN]底面、[CN]側面、[CN]圓柱的高h、[PF]圓心之間的距離是圓柱的高”知識點，PPT投放的信息可以通過口頭或板書的形式來替代，所以協作學習并不依賴即PPT投放。黑板（白板）板書是一種最常見的信息呈現方式，被使用2次，通過其對應的信息流（如表7所示）可知，教師總結時順手提筆在黑板上寫出結論，方便快捷，而且結論保留時間較長，便于學生回顧。所以無論智慧教室的現代媒體功能如何強大，板書功能都應保留。

其他5組樣本的協作學習對PAD功能模塊的依賴性分析結果如下：

在劉02樣本中，云筆記視頻資源被使用19次，包含圓柱體體積計算公式的推導思路，激活了本節(jié)課的大部分知識點，教學貢獻度達17.94%，對協作學習的順利開展有很強的推動作用，協作學習過程依賴該視頻資源。除推導視頻外，教師還為學生提供了可拼合成長方體的圓柱體模型，也被多次使用，教學貢獻度僅為3.2%，但模型拼合可幫助學生思考如何將圓柱轉化為其他圖形并推導圓柱體體積，所以該模型在協作學習過程中起到很重要的輔助作用。圖片上傳和拍照功能保證了同步共享功能的順序實現，是有效的學習工具。同步共享功能為成果匯報提供了方便，被使用了8次，貢獻度為11.45%，PPT也能用來匯報，但學生并無充足的時間來整理成果，故本節(jié)課中PPT不可替代同步共享。PPT投放功能被用了6次，主要是教師用來幫助學生回憶長方體和正方體的體積等先決知識點和投放協作學習任務要求，協作學習的開展對PPT的使用有一定的依賴性，但這種依賴性并不強。發(fā)布習題、在線做題和統計分析也被用到，在線做題主要激活了“[CN]圓柱體體積、[PF]C圓=2πr、[PF]V=S底*h、[PF]V=C/2*r*h（πr2h）”等知識點，有利于學生深入理解圓柱體體積。在做題過程中，學生多次使用紙筆進行演算，可見紙筆在智慧教室中無法被替代。教師因對統計分析使用不熟，未結合分析結果為學生提供針對性指導，學生也未利用分析結果進行反思，因此該功能對本次協作學習的貢獻不大。在鄭01樣本中，云筆記中的視頻資源教學貢獻度為7.17%，激活了“[PF]定滑輪的基本特性、[CN]定滑輪、[cn]動滑輪、[CS]動滑輪的連接方法和[CS]定滑輪的連接方法”等知識點，促進了學生的討論。拍照和圖片上傳服務于同步共享功能，學生共享的學習結果不僅包括文字還包括實驗過程的圖片，同步共享功能極大地方便了學生間的成果交流，協作學習依賴同步共享功能。在線做題功能被使用7次，教學貢獻度為23.7%，幫助學生鞏固了“[PF]動滑輪和定滑輪的基本特性”知識點，雖然統計分析功能的使用沒有直接激活知識點，但統計分析的結果引發(fā)了學生思考，協作學習對在線做題和統計分析功能的依賴性成立。PPT投放被用了2次，主要用來呈現協作學習任務，該功能可被替代。在韓01樣本中，云筆記被使用3次，但只進行云筆記操作，未使用云筆記里的資源，對協作學習開展無實質作用。本次協作學習的第一個任務是讓學生“搜集有關被子用途的圖片”，然后通過云協作共享，該任務依賴瀏覽器和云協作共享。第二個任務是做實驗，“觀察有無被子包裹的水溫變化快慢”，實驗時學生需要不斷對溫度值進行拍照記錄并通過云協作共享，整個協作學習依賴拍照、圖片上傳和云協作同步共享功能。在線交流被使用8次，教學貢獻度為2.34%，激活了“[FC]探索被子的作用、[CN]保溫、[CN]保冷”三個知識點，但他們的在線交流多處于無人應答狀態(tài)，未起到增加組間交流的媒介作用。另外，教師課堂總結時，選擇黑板板書呈現學習結論，說明教師比較依賴板書功能。

在齊02樣本中，學生通過瀏覽器搜集2013.12月至2015.12月的天氣數據，并把數據截圖上傳云協作，共享原始數據，整理數據并通過任務單中的柱形圖來呈現，然后對柱形圖拍照，共享學習結果。在這個過程中，瀏覽器被使用20次，拍照和圖片上傳功能共被使用2次，同步共享被用3次，協作學習依賴這些功能。在協作學習過程中，小組使用了3次云協作，教學貢獻度為2.22%，在交流中獲得了其他組有關環(huán)境包含的啟示，主要激活了“[FC]2013-2015空氣質量數據統計、[PF]平均數=總數/個數、[CN]有關環(huán)保的價值觀”三個知識點。匯報時，匯報員選擇拿著任務單匯報，任務單被有效使用7次，教學貢獻為11.26%，主要激活了“[FC]2013-2015空氣質量數據統計、[PF]平均數=總數/個數、[CN]頻數分布表、[CN]有關環(huán)保的價值觀”四個知識點，小組協作學習依賴紙質任務單的使用。PPT投放功能被使用5次，主要集中在課前的任務布置和課后的簡單總結，發(fā)揮了實質性的作用，可被云筆記中的任務單和口頭總結取代。在曾03樣本中，學生通過網上搜集圖片、聲音、視頻或文字等素材，制作一個介紹民族文化的演示文稿，在制作的過程中依賴瀏覽器的使用。云協作被使用1次，未能促進組間交流。云筆記被使用2次，為呈現在線做題鏈接提供了方便。在線做題和統計分析功能分別被使用7次、6次，教學貢獻度分別為19.49%、12.97%，激活了本節(jié)課用到的大多數知識點，利于增強學生對具體操作的掌握與反思，也利于教師進行針對性指導，本次協作學習依賴這兩項功能。PPT被使用了6次，主要用于教師課堂引入與布置任務和學生匯報。另外，在機房的電腦上裝有教學系統，教師端可向全體廣播PPT，在這樣的環(huán)境下，教師更傾向于使用PPT廣播來呈現學生成果，而且這一方式只需要有局域網即可，相對于云筆記同步共享來說，更具穩(wěn)定性，但廣播共享缺乏及時性和機動性，學生不能隨心瀏覽他人成果。

通過依賴性分析可以發(fā)現：分析教學對媒體功能的依賴性必須在媒體產品使用的特定情景下進行，孤立地考察媒體的功能或其產生的結果缺乏實踐意義。

四、討論與反思

通過分析智慧教室中媒體產品在協作學習中的實際作用及其與協作學習之間依賴關系，本文深入反思媒體產品的教學功能適用性和智慧教室功能的設計、開發(fā)與選擇等問題，獲得了以下認識。

（一）關于媒體產品的功能適用性

1.媒體產品的功能適用性具有很強的情境性

媒體功能的適用性是指媒體功能在特定教學情境下是否適用。因此，媒體功能的適用性判定需在技術應用的真實教學中進行，而非準實驗環(huán)境。通過IIS圖分析還原媒體技術在教學中的應用細節(jié)，可幫助我們準確判定媒體功能的教學適用性。師生選擇哪種功能，取決于具體的教學需求，媒體功能的適應性和實用性只有在特定的學習活動中才能成立，不能泛泛而論，同一媒體功能在不同的教學情景下的適用性可能不一樣，如王01樣本中學生在推導圓柱體表面積計算公式的過程中對云協作比較依賴，而曾03樣本中學生在制作演示文稿的過程中對云協作功能卻很少問津。所以，撇開特定教學情境，孤立地談媒體產品功能的適用性是沒有意義的。

2.媒體技術對教學的實際作用主要體現在信息呈現與學習支持上

媒體的信息呈現是指通過動畫、視頻、PPT、書紙或其他信息空間等方式呈現學習資源，一般來說這些資源對知識點的學習有直接的幫助。如樣本中，通過云筆記為學生提供PPT、補充材料和動畫視頻等資源、通過云協作呈現學生的交互信息、通過紙質任務單或云協作展現的學習成果等，呈現的這些信息對知識點激活較多，教學貢獻度較大，協作學習依賴信息呈現媒體的使用。媒體的學習支持是指媒體可為教學的順利高效開展提供輔助。如樣本中，拍照上傳和云筆記同步共享為成果匯報提供了一種便捷的途徑，云協作為組間交互提供了可能，問卷星的統計分析為教師快速決策提供了幫助，這些功能的使用為協作學習的順利開展帶來了便利，提高了教學效率，協作學習也依賴學習支持媒體的使用。但協作學習的開展并不完全依賴這些媒體產品，離開這些媒體產品，協作學習也能正常開展，只是學習效率會有所下降，媒體產品對協作學習本身來說更多地充當的是額外的學習工具。即使是完全依賴媒體技術開展的在線學習，媒體技術對學習的作用也是如此。因為媒體技術只是為在線學習提供了必備的外部支撐條件，雖然離開了這些媒體技術協作學習無法正常開展，但學習是學習個體之間的相互交互，信息媒體除了能為這種交互提供信息呈現和學習支持外，并不能作為學習主體參與學習生活。因此，本研究認為媒體并不能直接作用于個體，而是通過呈現信息或提供學習支持來間接影響個體的學習。

3.媒體技術不總能像期望的那樣提高協作學習的交互水平

協作學習的知識點總激活量和學生參與度是反映協作學習圍繞知識點展開的整體交互水平的重要指標。通過對26對兩種教室下的同質的協作學習的總激活量和學生參與度進行差異性檢驗發(fā)現，現代媒體技術的使用并未提高協作學習知識點的整體激活水平，也未增加學生對目標知識點的學習參與度。這與Clark的“學媒無關論”和Barbara的“同一教學內容通過不同形式的媒體呈現，教學效果不存在顯著差異”的觀點保持一致。通過IIS圖分析，我們確實看到了媒體技術獨特的教學作用，如提高了教學的效率，帶來了學習的便利，但這種作用對學習者的學習來說是有限的。因為媒體技術的根本作用在于承載信息，為學習提供支持，只有承載的內容才最終決定學習結果，智能化的媒體技術只能改變信息的呈現方式，不能改變信息本身。正如Clark所說“媒體（技術手段）僅僅是傳播知識的載體，計算機本身并不會提高學生的成績，就像運送食品的卡車不能改變食品的營養(yǎng)結構一樣……任何一種媒體對學習結果來說，只是充分條件”。媒體技術雖然能豐富信息的呈現形式，降低學習者的初級認知負擔，間接影響學習結果，但媒體的使用無法代替學習者思考，只有學習者的主動建構才能直接改變學習結果。倘若把改善教學的所有希望都寄托在新媒體的使用上，到頭來終會是夢一場，因此，我們應戒除對媒體技術的教學崇拜心理，把主要精力轉移到學習本身上來。

（二）關于智慧教室功能的設計、開發(fā)與選擇

1.智慧教室功能設計應包括硬件配置、空間設計、資源配置和教學功能四層次，其中資源配置和教學功能是核心，空間設計是最外圍。

硬件配置是裝備智慧教室所需的硬件設施，如桌椅板凳、計算機、投影儀等。空間設計指硬件設備如何布局等。資源配置是指教學工具、學習資源的配備與資源如何在相關硬件上分布等。教學支持功能是指硬件設備及其所包含的軟件所提供的教學功能，如相關資源如何交互呈現等。配備資源的適切性影響學習質量。如王01樣本中提供的圓柱體展開動畫，對協作學習活動的順利進行有很大的啟發(fā)作用，而齊02和曾03中提供的課件PPT和電子版任務單，學生無人問津。此外，教學支持功能設置的合理性直接影響內容的傳播效果和學習的交互水平。如齊02樣本，云協作的設置本意是為了促進小組間交流，實際上卻給組間搭便車帶來了便利，引發(fā)了小組集體偷懶。因此，智慧教室功能設計應在硬件設施穩(wěn)定和保證交互功能正常的基礎上，重點開發(fā)學習資源。從表面上看，智慧教室與常規(guī)教室最大的不同體現在空間布局上。但如沒有符合需求的教學功能和教學資源，智慧教室就是一個空殼，所以說空間設計是智慧教室功能設計的最外圍。智慧教室中超大曲面屏、多屏幕呈現、可移動的桌椅確實吸引眼球，無論是開發(fā)商還是研究者無不從空間上考慮智慧教室的設計。這本身并沒錯，智慧教室的功能設計也應該考慮空間布局，但如忽視教學功能和資源配置的設計，靠空間布局設計來嘩眾取寵便就成了問題。本文通過分析多家智慧教室方案發(fā)現，智慧教室的建設多停留在空間設計上，在教學功能設計尤其是資源配置上較為薄弱。這樣的智慧教室常被當做常規(guī)教室使用或被束之高閣，都是理所當然的，因為它和常規(guī)教室無本質區(qū)別。

2.媒體功能需求可從教學方案和教學困境中挖掘

功能需求應來自真實的教學實踐，而不能是置身事外者的意圖。智慧教室下的教學方案設計應允許教師超出智慧教室配置之外設想教學所需要的媒體功能，這樣不僅可以從對教學方案的分析中提取出智慧教室中的需要的常態(tài)教學功能，還能挖掘出潛在的教學需求。同時，搜集教學中遇到的傳統教學媒體不能解決的或解決起來成本高效率低的困境，然后找到能解決這類困境的低成本高效率的媒體產品，提煉它的教學功能，并把該功能作為新的教學需求。

3.提倡開發(fā)迎合需求的功能模塊，配置個性化的智慧教室功能

媒體的開發(fā)需“寄生”于學習活動，在學習活動框架下展開功能設計。這樣的媒體功能對特定的教學情景具有很強的適用性。但學科不同、教師教學風格不同對智慧教室的功能需求也就不同，教學環(huán)境的復雜多樣，而且學習活動也不盡相同，我們不可能做到為每個學習環(huán)境下的各類學習活動開發(fā)相應功能的媒體產品，因為這不僅成本高，在實踐中也不現實。但我們可以迎合教學需求開發(fā)易用的功能模塊，允許教師根據實際教學對功能模塊進行組合，形成不同教師的個性化的智慧教室功能配置。為減少智慧教室建設成本，節(jié)省資源，本研究提倡建立智慧教室的云功能模塊庫，由公司或國家集中供應，允許使用者按需租賃云服務。

4.媒體選擇應首先考慮它的信息呈現方式與教學交互功能，而非硬件設備

進行知識傳遞時，我們首先想到的是知識內容通過何種方式呈現比較恰當，學習者更易理解。這一問題解決后，我們會繼續(xù)思考該知識通過何種方式傳遞才能更高效快捷，即思考通過哪種媒體功能實現知識傳遞。最后，我們才會想到硬件設備問題，是采用移動終端還是臺式機。但在媒體的實際選擇中，我們似乎顛倒了這個順序。我們推崇移動終端，用PAD取代臺式機，提倡基于PAD的移動教學，即使同樣教學功能，只要在PAD上一使用就變成好的了，形式大于內容，忽略了知識內容的整合及呈現這一主要部分。其實，如果傳遞知識的媒體呈現方式與教學交互功能選擇恰當，至于選擇何種形式的硬件設備來實現這樣的功能都是無關緊要的。如本文曾老師班使用一體機，而韓、齊、鄭老師班均使用PAD，但曾老師班各小組的學習質量并不差于其他班。

5.媒體選擇應與教學需求相吻合，不在于惟貴尚新，而在于順手實用

不可否認現在的教學媒體產品多標榜自己是新媒體產品，花樣亦越來越多。這里花樣多是指功能多，但功能多和產品新是兩回事，新媒體是指有不同于以往的新功能。目前的一些教育產品公司把以往已有的媒體產品整合成一個功能大而全的教育產品，美其名為“智慧教室系統”，但各功能并沒有實質性變化，然后大肆鼓吹它的教學功能，能解決什么了不起的教學問題。但實際情況是耗資百萬的智慧教室多是閑置，并沒發(fā)揮公司或研究者所言說的功能。根本原因在于這些智慧教室產品并非為迎合實際教學需求而開發(fā)，而是各種利益運作的結果。但在實際教學中，師生只考慮這些產品能否解決實際問題，哪些工具順手實用就選擇哪些工具。如齊02樣本中，學生把完成的紙質任務單傳到云筆記來共享給其他組，但匯報學習結果時，學生卻選擇使用紙質任務單，因為紙質任務單使用起來更方便，可省去在云筆記中翻找成果的麻煩。再如王01和韓01樣本中，學生匯報時，教師順手在黑板上板書結論，這時黑板板書要比通過PPT敲字來的方便實用。因此，教學中使用什么樣的媒體取決于師生的真實需求和使用習慣，而不由研究者、公司炒作或行政任務等外部力量來決定，這樣才能更好地促進教學媒體的良性發(fā)展，才不會出現媒體技術不斷翻新而教學問題不能解決的局面。

6.智慧教室功能的高低取決于教學用途，功能的完善根植于教學實踐

媒體產品的教學用途越高級，智慧教室的功能也就越高級。智慧教室中各種媒體設備不僅能豐富知識內容的呈現方式，同時也能幫助人們進行教學決策。幫助教學決策的功能相對于知識呈現來說屬于高級功能，如有關教學信息的自動化采集、分析、診斷及預測等教學分析功能。智慧教室中這些高級功能越多，智慧教室也就越高級。這里，我們并不需要考慮這些高級功能實現的技術難度，其他領域的研究成果，如能滿足教學需求，拿來用即可。另外，智慧教室功能在教學中可行與否由教學實踐決定，教學產品只有在使用的過程中不斷升級才能更好地服務于教學。因此，媒體功能的升級完善需要教學實踐的過濾。而判定媒體功能能否滿足教學實踐，需要還原媒體產品功能在教學應用中的具體細節(jié)，然后根據這些細節(jié)取消一些可替代的功能，升級教學需要的功能，使媒體產品功能性能更優(yōu)、功能配置更合理。而還原真實的教學細節(jié)，判定媒體功能的教學適用性，準實驗無法勝任，需要使用信息流分析方法。

上述部分結論通過直觀經驗雖然也能得到，但直觀經驗無法呈現媒體作用于教學的具體細節(jié)。而基于信息流分析的媒體技術教學應用研究，關注媒體技術本身，借助媒體的知識點激活量與知識點貢獻度、媒體的總激活量與教學貢獻度、媒體的多元性貢獻度、功能利用率判定指標和功能模塊貢獻的信息流，能夠還原足夠多的媒體技術應用的教學細節(jié)，為媒體產品對教學系統的貢獻及教學與功能模塊之間的依賴關系提供證據，可有效證明媒體技術教學功能在達成學習目標過程中是否可行，能準確揭示出媒體技術在教學中的實際作用，是判定媒體技術的教學功能適用性的有效方法。

五、結束語

在基于信息流的IIS圖分析法的指導下，通過分析智慧教室中媒體產品功能在教學中的實際作用及教學對其的依賴性，發(fā)現媒體技術通過呈現學習信息和提供學習支持的方式作用于教學，但媒體技術的使用并不能直接提升協作學習的整體交互水平。這是因為良好的信息呈現所帶來的只是信息傳遞以及個體信息獲取初期成本的降低，但由于個體的信息處理認知過程受到其他環(huán)節(jié)以及各種其他因素的干擾，這種初期的成本優(yōu)勢或許并沒有實質意義，而且媒體技術孤立地實現信息存儲、加工和呈現與在真實的學習活動中響應學生實際現場需求完全是兩回事，忽視這一現實是造成那些“高大尚”媒體產品大量閑置或難以發(fā)揮其實際作用的主要原因。根據現實需求進行的教學設計與媒體開發(fā)等環(huán)節(jié)可以消除媒體技術的潛在優(yōu)勢與實際教學價值之間的差距。

收稿日期：2017年6月8日

責任編輯：趙云建