東京大學(xué)KALS與麻省理工學(xué)院TEAL未來教室案例分析

謝未　江豐光

摘要：未來教室是教育技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)前瞻性課題。本文通過對(duì)東京大學(xué)KALS未來教室和麻省理工學(xué)院TEAL項(xiàng)目教室進(jìn)行案例介紹、特色與對(duì)比分析，歸納出未來教室應(yīng)具備的特點(diǎn)，為未來教室相關(guān)研究提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：學(xué)習(xí)環(huán)境；未來教室；案例分析

● 研究背景

教室作為實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的主要場(chǎng)所，是研究教學(xué)環(huán)境最重要的對(duì)象之一?，F(xiàn)代意義上的教室是在班級(jí)授課制產(chǎn)生的同時(shí)出現(xiàn)的。然而，現(xiàn)今的教室與百十年前的教室相比，仍然是一排一排的座位面對(duì)著講臺(tái)和黑板，除了媒體設(shè)備的不同之外，教室格局與規(guī)劃并無太大差異。多數(shù)教室的設(shè)計(jì)還是停留在支持以教師講授為主的課堂教育，不能很好地支持小組討論或探究性學(xué)習(xí)，缺乏對(duì)學(xué)生個(gè)體差異、學(xué)習(xí)有效性的關(guān)注。而一些發(fā)達(dá)國家對(duì)未來教室的研究較為成熟，許多將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)融入設(shè)計(jì)的未來教室已經(jīng)建成，筆者歸納了一些典型案例，如下表。

本文將重點(diǎn)介紹和分析東京大學(xué)KALS教室和MIT的TEAL物理實(shí)驗(yàn)室這兩個(gè)優(yōu)秀案例。

● 東京大學(xué)KALS

Komaba Active Learning Studio（KALS）是東京大學(xué)在2007年5月開始實(shí)踐的一款未來教室，通過對(duì)學(xué)習(xí)空間基本設(shè)施的強(qiáng)化和大量最前沿的信息通訊技術(shù)（ICT：Information and Communication Technology）整合實(shí)踐，支持包括討論、小組協(xié)作、講演匯報(bào)等多種類型的主動(dòng)學(xué)習(xí)。KALS以“實(shí)現(xiàn)一個(gè)理想的自由式教育（an ideal liberal education）”為主要目標(biāo)，在設(shè)計(jì)上特別注重設(shè)備與師生之間的即時(shí)互動(dòng)，并且由藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院、信息學(xué)院以及高等教育研究與發(fā)展中心共同合作，研究開發(fā)學(xué)與教的方式以最大化利用好KALS學(xué)習(xí)環(huán)境。

KALS約占地144平方米，可容納約40人，包括教室空間、等候區(qū)、儲(chǔ)藏間、工作間和會(huì)議室共5個(gè)概念區(qū)域（如圖1）。

工作間可以在任何時(shí)候?yàn)檎n堂提供必要的支持。儲(chǔ)藏間存放有30張桌子和50把椅子，以便支持不同規(guī)模的課堂。等候區(qū)與教室空間由可切換透明度的玻璃（Switchable Light Control Glass UMU）隔開，如果等候區(qū)有客人來參觀，只需輕按切換按鈕將原本不透明的玻璃墻切換到透明模式，就可以清楚看見教室里的情況了。

主要教學(xué)場(chǎng)所在教室空間，最亮點(diǎn)的設(shè)計(jì)是豆瓣形的課桌（如下頁圖2），流線型可拼接的形狀讓這套課桌可以靈活的排列組合，可支持2～6人協(xié)作學(xué)習(xí)。

目前有一些智能教室或者多功能教室采用將室內(nèi)區(qū)域劃分成不同的概念區(qū)來適應(yīng)多種教學(xué)方式，但是這樣的設(shè)計(jì)空間利用率不高，實(shí)際是一種資源的浪費(fèi)。KALS靈活的桌椅設(shè)計(jì)以及儲(chǔ)藏室這樣的支持空間使其方便地形成各種布局，很好地提高了教室的空間利用率，能夠支持討論、小組活動(dòng)、桌面實(shí)驗(yàn)、多媒體活動(dòng)。

同時(shí)，教室為每位學(xué)生配備了平板電腦，可以用筆觸控，更加方便學(xué)生的操作，支持學(xué)生做更高效的計(jì)算與搜索。

教室還配有交互式電子白板和學(xué)生個(gè)人反饋裝置（The Personal Response System： PRS），教師可以通過交互式電子白板遠(yuǎn)程操控平板電腦，學(xué)生可以通過按鍵及時(shí)響應(yīng)教師的問題。

教室空間的四面安裝了無線投影儀，可以同時(shí)在四個(gè)屏幕上投射不同的圖像，每個(gè)屏幕上可以顯示四個(gè)不同的圖像，讓多達(dá)16名學(xué)生可以同時(shí)展示他們的作品（如圖3）。

（圖1～3資料來源：http：//www.kals.c.u-tokyo.ac.jp/english/facilities.html）

KALS還配有專門的職員，專業(yè)的工作人員將幫助咨詢和整合協(xié)作學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)。在KALS主動(dòng)學(xué)習(xí)工作室，通過引入高階學(xué)習(xí)活動(dòng)和文科教育的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，支持積極的主動(dòng)學(xué)習(xí)。也就是說，通過現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、信息和成像等的知識(shí)的輸入，以及閱讀、寫作和討論，學(xué)生進(jìn)行分析、整合、評(píng)估和決策來解決問題。通過跟蹤記錄的調(diào)查驗(yàn)證，KALS強(qiáng)調(diào)主動(dòng)學(xué)習(xí)和整合包括平板電腦在內(nèi)的高新信息通信技術(shù)，能夠更有效地支持學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)，讓他們可以通過更高效的方法組織知識(shí)，積極自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

● 麻省理工學(xué)院TEAL

美國麻省理工學(xué)院于2000年提出MIT TEAL（Technology Enabled Active Learning，簡(jiǎn)稱TEAL），該項(xiàng)目的目的是建立一個(gè)學(xué)生能夠高度合作、動(dòng)手操作、在計(jì)算機(jī)支持下的交互式學(xué)習(xí)環(huán)境。這個(gè)課題是美國物理教育改革研究項(xiàng)目（PER）之一，PER旨在研究能夠促進(jìn)學(xué)生更好地理解物理的教學(xué)環(huán)境和課程教材。

TEAL教室有13張桌子，教室的桌椅與實(shí)驗(yàn)裝置相連接，因此不可移動(dòng)，每張桌子可以坐9人，一共可以容納117位學(xué)生（如圖4）。布局以小組為單位，學(xué)生每3人一組，每組1臺(tái)筆記本計(jì)算機(jī)，有13個(gè)攝像頭分別記錄每張桌子的活動(dòng)。四面墻上有多個(gè)投影屏幕，保證了坐在任何位置的學(xué)生都能夠清楚地看到投影的展示。投影幕中間是電子白板。教師講臺(tái)位于教室中央。這樣的空間布局，有助于教師和助教在教室中來回走動(dòng)，與每組同學(xué)進(jìn)行充分的交流。

（圖4資料來源http：//www.educause.edu/ero/article/learning-space-design-action）

這樣的教室不僅可以做虛擬物理實(shí)驗(yàn)，還可以進(jìn)行真實(shí)的物理實(shí)驗(yàn)，每組桌子下面都有一個(gè)小柜子，里面裝有實(shí)驗(yàn)器材。電場(chǎng)和磁場(chǎng)的抽象讓學(xué)生產(chǎn)生學(xué)習(xí)上的困難，TEAL教學(xué)法采用JAVA三維和二維模擬動(dòng)畫，讓學(xué)生通過小組動(dòng)手實(shí)驗(yàn)配合計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)的方式更加直觀地理解和消化知識(shí)。每組學(xué)生都配備有計(jì)算機(jī)，學(xué)生可以在教室里使用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手測(cè)量觀察，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)還可以方便地記錄數(shù)據(jù)、進(jìn)行計(jì)算，修正設(shè)計(jì)后還可以繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，并及時(shí)用計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣不僅提高了實(shí)驗(yàn)效率，還避免了手動(dòng)記錄不全、不準(zhǔn)等問題，在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)完成報(bào)告一氣呵成，更鍛煉了學(xué)生的能力。

有研究顯示，按照MIT iCampus項(xiàng)目的介紹，在使用TEAL項(xiàng)目的教室之前，普通物理課程是傳統(tǒng)的大課教學(xué)，出勤率很低，學(xué)生及格率也很低，但采用新的教學(xué)策略后，學(xué)生的及格率有明顯提高，尤其是女生和少數(shù)民族學(xué)生的成績有很大的改善。MIT的TEAL研究組對(duì)800名學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組對(duì)概念的理解把握得更好，大多數(shù)學(xué)生對(duì)這樣的課堂所提供的師生交互性、軟件可視化和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的教學(xué)新法的認(rèn)可度很高，愿意向別的學(xué)生推薦這門課程。

可見TEAL項(xiàng)目的教室實(shí)施非常成功，將教室與實(shí)驗(yàn)室結(jié)合的設(shè)計(jì)有效促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)。小組型的布局鼓勵(lì)學(xué)生之間的協(xié)作交流，人性化先進(jìn)的設(shè)備和科學(xué)的資源設(shè)計(jì)為學(xué)生學(xué)習(xí)提供了強(qiáng)大的后臺(tái)支撐，是一個(gè)非常具有參考價(jià)值的案例。

● 對(duì)比分析

從設(shè)計(jì)理念來看，MIT的TEAL教室與東京大學(xué)的KALS的目標(biāo)都是順應(yīng)教育信息化的發(fā)展和新時(shí)代對(duì)創(chuàng)新型人才的需求提出，并且分別響應(yīng)了美國物理教育改革研究項(xiàng)目（PER）和日本“U-Japan”計(jì)劃（其重要內(nèi)容包括“泛在網(wǎng)絡(luò)框架、高度ICT活用和安心、安全的ICT環(huán)境”）。

從空間規(guī)劃的角度來看，兩所教室的講臺(tái)和屏幕的布局設(shè)計(jì)相仿，由于講臺(tái)在正中，外圍坐著學(xué)生，而屏幕在側(cè)面墻壁，筆者認(rèn)為這樣的設(shè)計(jì)可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生不能同時(shí)地觀看屏幕和老師的講演。屏幕上展示的教學(xué)內(nèi)容固然重要，而教師的面部和肢體語言也是和學(xué)生最直接的溝通與交流，如果二者不可兼得，就會(huì)在一定程度降低教學(xué)的互動(dòng)性。

KALS適用課程更廣，TEAL的教室偏向于物理實(shí)驗(yàn)，專業(yè)性更強(qiáng)。因此，對(duì)本研究來說，在桌椅設(shè)計(jì)方面，我認(rèn)為KALS的豆瓣形可自由組合的桌椅更有參考價(jià)值。TEAL項(xiàng)目的教室由于課程的局限性，要結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)備，所以固定的圓桌是很好的選擇。而KALS的桌椅靈活度非常高，既美觀又實(shí)用，很大程度上提高了空間利用率。

● 結(jié)語

未來教室是一個(gè)新興的發(fā)展和研究領(lǐng)域，在現(xiàn)代教育教學(xué)理念的指導(dǎo)下，未來教室的建設(shè)將越來越多地體現(xiàn)出人性化、可適應(yīng)、可持續(xù)、安全、靈活、開放、不斷成長、自然的特征。總體來說，東京大學(xué)KALS與麻省理工學(xué)院TEAL未來教室都是目前非常成功的案例，它們的設(shè)計(jì)都巧妙地融合了教育理念和空間設(shè)計(jì)理念，整合了高新信息技術(shù)，強(qiáng)調(diào)高度的交互性和人性化的設(shè)計(jì)，為之后未來教室的規(guī)劃與設(shè)計(jì)研究提供了很好的參考和啟示。今后在完成類似的方案時(shí)，既要滿足系統(tǒng)理論、學(xué)習(xí)理論、教學(xué)論、傳播理論、學(xué)科教學(xué)理論等指導(dǎo)思想；還應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮包括班級(jí)布置、教學(xué)設(shè)施以及教室的空氣、光線、溫度、聲音、氣味、顏色等物理因素；最重要的是能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)和現(xiàn)代教室的不足、適應(yīng)未來時(shí)代發(fā)展和對(duì)人才的需求，提出有創(chuàng)意、有建設(shè)性的設(shè)計(jì)方案。