基于信息技術(shù)的未來(lái)教室三大特征

丁書林

編者按：當(dāng)信息技術(shù)越來(lái)越深刻地影響著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展，越來(lái)越深刻地改變著我們的工作方式和思維方式時(shí)，也正在對(duì)教育系統(tǒng)產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。我們傳統(tǒng)的學(xué)校、傳統(tǒng)的教室必將受到新技術(shù)以及由此產(chǎn)生新教育理念的沖擊和考驗(yàn)。2014年本刊與北京市教育技術(shù)設(shè)備中心聯(lián)合開(kāi)設(shè)“未來(lái)教室”專欄，匯集專家、教育行政部門領(lǐng)導(dǎo)、校長(zhǎng)、一線教師、學(xué)生和企業(yè)的真知灼見(jiàn)，讓未來(lái)教室的輪廓在研討和實(shí)踐中逐漸清晰。

計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人工智能技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)等大量的信息化、數(shù)字化產(chǎn)品進(jìn)入學(xué)校，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備、增材制造技術(shù)設(shè)備、虛擬儀器設(shè)備等實(shí)驗(yàn)裝備被廣泛使用，翻轉(zhuǎn)課堂、慕課化教學(xué)開(kāi)始風(fēng)靡，導(dǎo)致我們的教育觀念、模式、形態(tài)發(fā)生著深刻的變化。未來(lái)的教育以及作為開(kāi)展教育活動(dòng)的教室將是什么樣子的，引起了廣泛的思考。

研究未來(lái)教室建設(shè)的意義

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展催生了對(duì)未來(lái)教室的研究，人們開(kāi)始質(zhì)疑傳統(tǒng)教室的格局與裝備是否還能滿足人才成長(zhǎng)的需要。為此，英國(guó)在21世紀(jì)初率先開(kāi)始了交互式電子白板在教學(xué)中應(yīng)用的研究。隨后，美國(guó)、澳大利亞、日本、韓國(guó)、新加坡以及歐盟等國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，也陸續(xù)開(kāi)始了未來(lái)教室研究計(jì)劃，蘋果、英特爾、微軟、三星等世界知名公司也直接或間接參與到未來(lái)教室的研究與產(chǎn)品研發(fā)之中?？邕^(guò)本世紀(jì)的第一個(gè)十年，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的重大變革，給人類社會(huì)的生存與認(rèn)知方式帶來(lái)了新的重大改變，同時(shí)加速推動(dòng)了教育的變革與創(chuàng)新，特別是在美國(guó)興起的翻轉(zhuǎn)課堂、慕課等基于信息技術(shù)的以滿足學(xué)生個(gè)性化和多樣化學(xué)習(xí)為特征的教育模式悄然形成，世界各國(guó)加速了對(duì)未來(lái)學(xué)校形態(tài)、未來(lái)教室功能的研究，有的研究甚至還發(fā)出了“以信息技術(shù)為基礎(chǔ)的一對(duì)一數(shù)字化的、個(gè)性化的教育還需要教室的存在嗎”的質(zhì)疑。

無(wú)論未來(lái)的教育將以什么樣的形態(tài)存在，無(wú)論學(xué)生通過(guò)線上可以獲取多少學(xué)習(xí)的知識(shí)與技能，無(wú)論未來(lái)的學(xué)校將被怎樣重新定義，無(wú)論翻轉(zhuǎn)課堂和慕課發(fā)展得多么完善，基礎(chǔ)教育中的兩個(gè)核心要素“教師”、“教室”將會(huì)永遠(yuǎn)存在！這是由教育的本質(zhì)、人的成長(zhǎng)規(guī)律決定的。通過(guò)傳承人類文明，使個(gè)體在不斷社會(huì)化的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)全面而自由的發(fā)展是教育的本質(zhì)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生需要面對(duì)面地進(jìn)行思想與感情的溝通，需要在特定的環(huán)境中得到有針對(duì)性的指導(dǎo)，需要在豐富理論知識(shí)的同時(shí)，鍛煉提高實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐能力，拓展創(chuàng)新精神與能力，這些都是在自我封閉的個(gè)體化學(xué)習(xí)過(guò)程中無(wú)法解決的。因此，開(kāi)展對(duì)未來(lái)教室的研究，是構(gòu)建未來(lái)教育、樹(shù)立正確未來(lái)人才觀不可回避的問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

基于信息技術(shù)的未來(lái)教室的三大特征

本文探討的未來(lái)教室是基于現(xiàn)實(shí)并在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)可以看到的形態(tài)，并非科幻小說(shuō)式的遐想，也不討論可使用的具體的裝備，更不做建筑學(xué)意義上的探討，而是從未來(lái)教室應(yīng)具備的功能角度分析其應(yīng)具備的特征。

1. 數(shù)字化

數(shù)字化是未來(lái)教室的基本特征，是建立在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)之上的教學(xué)、管理、研究等有關(guān)信息的收集、處理、整合、存儲(chǔ)和應(yīng)用的綜合。在數(shù)字化的條件下，人（教師與學(xué)生）、資源、環(huán)境等一系列因素被重新組合，并由此建立起新的教育教學(xué)模式、管理模式、人才成長(zhǎng)模式。

首先，數(shù)字化利于人與人之間互動(dòng)性的提高，增強(qiáng)了教學(xué)管理效率，使得師生間、生生間實(shí)現(xiàn)快速的信息傳遞，便于教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并能夠做出反饋以及課后的診斷，讓教育關(guān)注每個(gè)人的理念落到了實(shí)處；其次，數(shù)字化使得學(xué)生對(duì)資源的獲取超越了時(shí)空的界限。他們既可以在家里和課堂中獲得教師提供的學(xué)習(xí)資源，也可以將自己的學(xué)習(xí)體會(huì)、作業(yè)等作為線上學(xué)習(xí)資源供其他人分享，不同班級(jí)、學(xué)校，乃至不同國(guó)家之間的學(xué)生可以共享數(shù)字化資源，讓“地球村”里的學(xué)生雖相隔萬(wàn)里，但可以同時(shí)學(xué)習(xí)；再次，數(shù)字化的儀器設(shè)備的使用，極大地豐富了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，為其開(kāi)展探究性學(xué)習(xí)、拓展動(dòng)手能力提供了必備條件。與傳統(tǒng)儀器設(shè)備的不同在于，學(xué)生們可以通過(guò)數(shù)字化的儀器設(shè)備實(shí)現(xiàn)共享共聯(lián)，開(kāi)展跨學(xué)校、跨區(qū)域的學(xué)習(xí)研究。

2. 數(shù)據(jù)化

如何真正實(shí)現(xiàn)教育的個(gè)性化，如何真正掌握學(xué)生的身心成長(zhǎng)規(guī)律，一直是困擾教育的難題。大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，為解決這兩個(gè)難題提供了重要的思想和技術(shù)基礎(chǔ)。首先，可以參照類似人類神經(jīng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，構(gòu)建未來(lái)教室的所有環(huán)境與資源，任何一個(gè)數(shù)字化的條件都是重要的數(shù)據(jù)源，學(xué)生的身高與體重、心跳與呼吸等生理狀況、獲取知識(shí)的思維過(guò)程、動(dòng)手實(shí)踐的各類數(shù)據(jù)等，皆可以被采集、處理、分析、提煉、整合，當(dāng)這些被采集到的數(shù)據(jù)達(dá)到一定的量級(jí)時(shí)，就可以進(jìn)行全樣本的分析并進(jìn)行個(gè)性化的處理；其次，通過(guò)數(shù)據(jù)的深度挖掘與應(yīng)用，便于教師、教育管理者特別是宏觀決策者動(dòng)態(tài)掌握不同地區(qū)、不同學(xué)校、不同學(xué)段和性別間的差異，有利于做出更適合于學(xué)生發(fā)展的決定；再次，到了一定年齡段的學(xué)生，他們本身既是數(shù)據(jù)的創(chuàng)造者，也是數(shù)據(jù)的分析者、應(yīng)用者，我們的課堂就不再僅僅是傳授知識(shí)的場(chǎng)所，而實(shí)實(shí)在在地成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、共同成長(zhǎng)的研究性學(xué)習(xí)場(chǎng)所。 總之，數(shù)據(jù)化的未來(lái)教室讓我們比以往任何一個(gè)時(shí)代都能夠更接近并發(fā)現(xiàn)真實(shí)的學(xué)生。

3. 虛擬現(xiàn)實(shí)化

提到虛擬現(xiàn)實(shí)，很多人立刻想到的是利用電腦模擬產(chǎn)生一個(gè)三維空間的世界，提供給使用者關(guān)于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官的模擬，讓使用者身臨其境一般?；蛘呤前岩恍﹤鹘y(tǒng)的帶有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬的方式實(shí)現(xiàn)，讓學(xué)生在規(guī)避危險(xiǎn)中學(xué)習(xí)知識(shí)。而本文提到的未來(lái)教室中的虛擬現(xiàn)實(shí)化，是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、光影技術(shù)、仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相融合而成的新形態(tài)，它不僅要讓學(xué)生在一個(gè)生動(dòng)、逼真的環(huán)境中學(xué)習(xí)知識(shí)，更有一個(gè)更加寬廣的視野與思維方式，同時(shí)不放棄對(duì)動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

首先，虛擬現(xiàn)實(shí)化利用光影新技術(shù)讓傳統(tǒng)的在屏幕平面化顯示的教學(xué)課件或視頻影像在學(xué)生眼前立體而真實(shí)性地呈現(xiàn)。在學(xué)生眼前，“官渡之戰(zhàn)”的雙方擺起了對(duì)陣，林黛玉步步留心、小心謹(jǐn)慎地進(jìn)了賈府，尼亞加拉瀑布似從頭頂飛流而下，微觀世界如此生動(dòng)而具體……

其次，虛擬現(xiàn)實(shí)化就是要給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)完全近于真實(shí)的場(chǎng)景，讓學(xué)生在其中以某種具體的角色去親身感受。學(xué)生可以是一名宇航員登上了月球，去真實(shí)地感受月球上的重力、塵埃；也可以是一名身患某種疾病的人，在一個(gè)被嚴(yán)重污染或是流行病盛行的城市中生活，這個(gè)城市不是傳統(tǒng)意義上的真實(shí)搭建，而是通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教室中的真實(shí)呈現(xiàn)。

再次，虛擬現(xiàn)實(shí)化可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、仿真技術(shù)，讓學(xué)生所有知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的操作打破空間的界限，采用同步真實(shí)的場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)開(kāi)展活動(dòng)。如講到“三峽”時(shí)，教室中呈現(xiàn)的是同步的三峽氣候、水文情況，甚至還可以在教室中感受到漂在空氣中三峽的氣息；不同區(qū)域之間的學(xué)生在同一時(shí)間的相互交流中，可以在對(duì)方教室中模擬產(chǎn)生己方的所有自然情況等，于是學(xué)生進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)不再單純是驗(yàn)證性的，而是真正可以和外界相融合、接軌的探究性實(shí)驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)化，把虛擬世界與真實(shí)世界有機(jī)結(jié)合，營(yíng)造了自主學(xué)習(xí)、自我感受、自我成長(zhǎng)的環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者通過(guò)自身與信息環(huán)境的相互作用獲得知識(shí)與技能。

構(gòu)建未來(lái)教室應(yīng)遵循的原則

1. 保證學(xué)生身心健康

技術(shù)是要為人服務(wù)的。因此，無(wú)論我們討論未來(lái)教室應(yīng)有哪些特征、配備哪些儀器設(shè)備，都不能以犧牲學(xué)生的身心健康為代價(jià)，如要嚴(yán)防對(duì)視力的傷害、防止過(guò)強(qiáng)的電磁輻射、避免極端的心理刺激等。

2. 促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展

數(shù)字化與數(shù)據(jù)化使得師生間、生生間的交互更便捷，數(shù)據(jù)的采集更全面和準(zhǔn)確。在增強(qiáng)互動(dòng)性和共享性的同時(shí)，不能忽略學(xué)生抽象思維和邏輯思維的培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實(shí)化使得學(xué)生可以跨越時(shí)空的界限，在虛擬的世界中學(xué)習(xí)知識(shí)，但一定不能忽視學(xué)生親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)以及親身到大自然中的學(xué)習(xí)。

3. 滿足學(xué)生成長(zhǎng)需要

傳統(tǒng)教室的布局、結(jié)構(gòu)、功能，是站在教育者的角度，即怎樣更好地實(shí)現(xiàn)大班級(jí)教學(xué)目標(biāo)而設(shè)計(jì)的，而不是從學(xué)生成長(zhǎng)的角度考慮的。未來(lái)教室，應(yīng)當(dāng)是基于信息技術(shù)的學(xué)生活動(dòng)中心、情感交流中心、信息獲取與資源整合中心，教師由此也真正成為了輔導(dǎo)者、引導(dǎo)者。

未來(lái)教室既是個(gè)命題，更是研究與實(shí)踐。在這個(gè)過(guò)程中，一定要處理好技術(shù)與人、現(xiàn)實(shí)與未來(lái)、投入與產(chǎn)出、理論與實(shí)踐的關(guān)系。

（作者單位：北京市教育技術(shù)設(shè)備中心）