信息技術與課堂教學創新

劉三

（華中師范大學 國家數字化學習工程技術研究中心，湖北 武漢430079）

一、背景——信息技術驅動下的教育變革

信息技術與課堂教學的整合有兩大時代背景，第一個是信息技術已經以非常廣泛、深刻、迅速的方式滲透到各個領域之中，滲透到我們生活的各行各業，如醫療、電子商務、物流、智能交通、智能家居和信息化戰爭，信息技術對我們的生活已經產生了重大影響，但是就教育而言，其與技術本身的發展或者與其他各行業來比，是非常緩慢的，中間還存在著深刻的差距。第二個是現在的學生已經發生了巨大的變化，他們被稱為數字原生代，他們成長在網絡環境中，利用各種信息工具和信息手段去進行交流和獲取知識,學習方式和我們相比有了很大的變化。怎樣引領數字原生代去學習，帶著他們去獲取知識，是我們要關注的問題。面對這些變化，教育只有去擁抱信息技術進行變革和整合，而不是把信息技術排斥在外，信息技術與教育教學的融合勢在必行。我們將教育與技術的融合發展分為起步、應用、融合和創新四個階段，目前我國教育信息化的發展正處于初步應用整合階段，國家提出的“十二五”建設目標是“力爭通過十年時間進入全面融合創新階段”，即達到信息技術與教育之間的深度融合，真正讓信息技術為教和學來服務，信息技術不再是一個可有可無的輔助手段，而將成為教育教學中常態化和必不可少的工具和手段。

教室的信息化在教育信息化中占據著非常重要的地位。目前，我國的教育信息化建設較多側重在第一個維度——管理的信息化，如數字校園的建設，通過信息技術將教育部門、學校等基礎設施、人財物進行管理，提高管理效率。第二個維度是教和學的信息化，教育信息化發展的出發點和根本落腳點都是為教學服務。教和學的信息化包含兩個部分，一個是教室的建設，另一個是利用互聯網技術或者教育云等信息技術來支持教師的課堂教學、課下輔導和學生的自主學習等，分別對應教室和教育云平臺的建設，我們通常稱之為云端一體化。國家通過多年的教育信息化建設，很多地區和區域的基礎設施和管理信息化方面做得比較充分，接下來面臨的問題就是怎么就教與學教育信息化建設進行深入改革。在這個過程中，作為課堂教學主戰場的教室是實現信息技術和教育教學融合的核心，教室的信息化建設是我們研究和探索的重中之重。

二、現狀——信息技術融入課堂教學

隨著信息技術的發展和在教室中的應用，國內教室的發展經歷了以下兩個階段：以黑板+粉筆為主導的傳統教室和以計算機、投影機、幕布和交互式電子白板為典型特征的多媒體教室。

傳統教室的最大優點是教師用粉筆把教學內容書寫在板面上,并配以現場講解,學生邊聽老師講解邊做筆記,這種方式統稱為傳統板書方式。板書通過一定的方式展示了教學內容的邏輯聯系和教學過程的進行程序，反映了正確的思維過程,對學生的思路有引導調節的作用。由于板書可以反復感知，所以它能不斷刺激學生的視覺注意，使學生清晰地意識到實際的教學過程,啟發學生的思維隨著教學的進程而順利發展。但是傳統教室中粉筆灰塵對教師健康造成了很大影響，另外資源呈現種類單一，教師板書無法進行保存，是傳統教室的幾大弊端。

多媒體教學作為一種新的教學方式，以其圖文并茂、聲像俱佳等優點，越來越多的走進和深入到課堂教學中。多媒體教學可以充分發揮多媒體資源的優勢，避免了傳統教學的很多弊端，但在一線教學中，多媒體教室也出現了一些新的問題，如多媒體教學已經逐漸演化成“PPT教學”，成為教師新型的照本宣科的工具，很多教師在授課時，多媒體資源和板書呈分離狀態，這就使原本互動的課堂教學變成了報告式的演示教學，抑或是純呈現式的人機交互模式。

目前國內這兩種教室屬于并存的狀態，在實際教學中，有兩個問題要和大家進行分享，第一，隨著多媒體資源在課堂中的應用增多，展示形式多樣化，展示效率得到提高，但是板書不能被忽視，其作用前面進行了仔細講述。第二，關于信息負載的問題，借助于多媒體技術課堂展示效率得到大力提高，但是從認知的角度出發，學生在一節課內所能接受的信息量有限，信息如果過多，學生會自動拋棄掉一部分內容，建議老師將課堂中剩余的時間留給學生進行討論交流、思考、分析和解決問題，培養學生發現問題和解決問題的能力，這也符合利用信息技術來更好的支撐課堂教學的初衷。如果在信息環境下我們還是采用滿堂灌的方式進行教學，其教學效果可能還不如傳統教學好。

三、教育視野下的課堂教學

上一部分是關于信息技術融入課堂教學現狀的討論，本部分我們回歸到課堂本身，從教育本身出發來看一下課堂教學的核心要素是什么。

本位主義。從本位主義理解來看，教師的角色和定位已經發生了巨大的變化，教師不再在是知識的唯一占據者，由于學生的學習和交流方式發生了巨大變化，教師從知識占有者變成了學習活動的組織者，從知識的傳授者變成了學習的引導者，從教教材變成了用教材教，同時教師的角色也從課程的執行者，變成了課程的開發者，從簡單的教書匠變成了教學研究者，從知識守舊者變成了終身學習者。

教學設計。目前有些地方在做信息技術與教育教學融合培訓時，較多側重教師制作資源能力的培訓，旨在老師打造成為媒體資源制作專家。這種做法過于強調技術本身，對教師的定位也存在偏差。信息技術應用能力培訓的目的是培養老師使用信息技術更好的上課，但是體現老師教學價值或者水平高低的核心要素是教學設計，是教學的設計而不是傳遞教學的媒體決定了學習者的學習，這是做好信息技術和教育教學融合的一個非常關鍵的要素。在實際實施過程中，我們要充分強調教學設計重要性的同時，使用信息技術去支撐老師的教學實施。

課堂知識載體。課堂知識載體包括語言肢體動作，板書和媒介三類，主要討論后兩個因素。板書因其方便性和可重復利用性在課堂教學中非常重要，但是現在普遍應用的交互式電子白板卻存在一定的不便性，老師需要用電子白板展示教學內容，需要大量板書時要拿起粉筆進行書寫，十分不便，利用技術手段可以克服這些問題，如使用雙板模式。利用信息技術將板書進行數字化保存發給學生進行課下復習，也方便老師進行教學反思（通過對板書的反思，會對他教學的各個方面進行不斷的思考）。使用媒介進行教學，除了我們常說的使用PPT、視頻、動畫等通識多媒體教學資源進行圖文并茂等方式的教學，還有一個更深層次的意義是知識的可視化，知識可視化可以將抽象的知識進行具象化和形象化，輔助大部分老師把晦澀、抽象的概念和知識講解清楚，比如講物理中核的鏈式反應，利用仿真手段很清晰形象的把這個過程模擬出來，讓學習者能夠清楚明白，這對基礎教育的質量提升有很大意義。

教學結構。結構的變化是革命性的變化，它從根本上改變了課堂教學的流程，教學結構包含微觀和宏觀兩個層面。微觀層面是指教學模式，即在信息環境下教師利用信息技術可以進行怎樣的教學模式創新。我們以翻轉課堂為例來解釋教學結構的宏觀層面，翻轉課堂改變了原來課內講授知識，課外做題復習的模式，傳統課內進行的任務將放在課下進行，學生可以通過互聯網進行自我學習，看老師提供的教學視頻，甚至看第三方提供的資源和素材，課內時間則被用來分析、討論和解決問題，這種改變就是宏觀結構的變化。這種變化有兩個特征，一是技術不是可有可無，沒有技術的支持，這種結構性的變化是無法實現的。特征二就是課堂進行了延伸，前面說的都是物理課堂，而未來的物理課堂還將對應一個虛擬的課堂，即在線課堂，未來在線課堂將支持課堂討論、資源分享和自我學習等，并且將更加專業，更符合老師的要求和更常態化。如果老師能夠善于把握這些變化和利用這些變化，就可能會對我們未來的教學產生更好的效果，因為這種變化打破了課堂的界限和時間的界限，課堂將變的無處不在。

四、信息時代的教室——信息技術驅動下的教室演進之路

從技術和裝備的維度出發，我們將教室分成了以下三個階段，從以黑板加粉筆為典型特征的傳統教室（Classroom0.0）發展到以計算機、投影機、幕布和電子白板為典型特征的多媒體教室（Classroom1.0），再到先進教室或者未來教室（Classroom2.0）。傳統教室和多媒體教室在演變的過程中，技術和裝備有了很大的進步，從黑板過渡到投影、幕布和交互式電子白板，從單一的粉筆板書過渡到利用多媒體資源進行教學，資源展示形式得到極大豐富。但是這兩種教室中的課堂教學并沒有發生本質性變化，都是以教師為主導，以傳統的課堂講授和展示為主要的教學方式。而先進教室相對于前兩種教室，最根本的區別是先進教室是被設計用來支撐多元化的教學，以教師為中心向以學生為中心進行轉變，教學模式向多元教學方向演變，而不僅僅是指技術或者裝備方面的先進。圖1是三種教室在教學模式上的變化過程。

圖1 教室演變歷程

從上述教室的變化，我們也可以看出教室在建設時如果要體現它的價值，一定要和課堂教學本身需求進行結合，而不僅僅只關注技術本身。

教室在演變過程中主要考慮兩個方面的變化，一個是技術維度的變化，目前教室正在往網絡化、虛擬化和智能化等方向發展，但是技術的變化不是教師關注的重點，教師關注的重點主要是教學模式可以進行怎樣的創新與變革，即如何支持以學生的學為中心的教學，怎么有效地進行課堂交互，技術如何支持多元教學方式和方法的變革和創新等，這也是我們在建設教室時所應關注的問題。歸結起來，未來教室的建設主要側重以下四個因素：第一個因素是云端裝備的建設，在教學中，老師把教學裝備與教學目標、教學實踐完美結合起來，并達到一個很融洽的地步，才能體現教室的價值，教室并不一定要裝修的非常豪華，裝備非常先進。但是，從前面的介紹我們能夠看出信息技術是在未來教室的建設也是一個必要條件，不再是可有可無的。第二個要素是資源，資源除了包括老師們經常使用的通識資源，如PPT、動畫、音視頻等多媒體教學資源，也包括面向學科的學科工具和資源，另外各種云端應用和服務也在我們所說的資源范疇之內，一切可以為教師的課堂教學所服務的應用和服務都可以稱為資源。資源主要有兩個來源，一個是教師自己制作，一部分是來自互聯網或者云平臺。第三個要素是空間結構，教學育人和培養學生的環境是一個靈活多樣的環境，課堂空間結構需要教師根據不同的教學目標和教學方式進行設計和組織。空間結構的變化目前有以下兩個趨勢，一個是建設專業化教室，傳統的專業化教室通常是參考大學和研究所等機構的實驗室來進行建設，后期我們要兼顧學科的特點和學生動手的能力建立面向學科的專業化教室。另外一個是，未來教學的組織形式將是走班制和固定班級制相結合，低學段的學生在固定教室學習，高學段的學生將在不同的學科教室中學習。第四個要素就是教師培訓，它在四個要素里是最重要的，教室中所有的裝備和資源，如果老師不會用或者用不好的話，都是價值不大的。教師的職業要求也在發生著變化，未來可能要制定新的教師標準，教師可能不再是終生制，對教師的要求將會越來越嚴格。

五、創新之路——信息技術與課堂教學的深度融合

目前，國家數字化學習工程技術研究中心在課堂教學中的實踐和探索主要包含以下幾個方面：

云端裝備創新。國家數字化學習工程技術研究中心利用專利技術，開發出新型教學設備——電子雙板，能夠克服傳統多媒體教室教學內容單板呈現的弊端，搭建全新的教學支撐平臺，可實現教學內容雙軌呈現需求，為推進課堂教學方式變革提供了硬件解決方案。同時，在課堂教學中可以集成即時應答器、臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦、手機等多種交互終端等，進行多種教學模式的探索。

內容創新。第一種是數字化電子課本與電子教材，電子教材不僅僅是內容的數字化，還可以進行多樣互動，如學生可以觀看電子課本中的視頻或者直接進行答題交互，并查看實時的交互結果。第二種是信息技術與教育教學進行深度融合——開發面向學科的資源和工具，資源不僅僅是傳統PPT等常規資源，還包括體現不同學科教學特點，智能化、可視化、交互式的輔助教學軟件和學科工具，包括數學教學工具（二維動態幾何工具、三維立體幾何工具）、物理仿真實驗工具、化學仿真實驗工具、地理教學工具、歷史教學工具、音樂教學工具等等。

資源組織創新——基于學習活動理論。教師在設計和制作課件時，以學習活動組織教學，充分尊重教師教學設計的個性化與創造性，讓老師在教學過程清楚自己要先講什么，再講什么，并且在每一個教學環節中都可以方便調用資源或者工具來輔助教學的展開，老師在這個舞臺中很方便的實施自己教師設計的目標，而且還可以實現自己的個性化教學。

教/學空間創新。華中師范大學已經建設了80余間的交互式教室來進行對師范生的培養，教室形態多樣，能夠滿足不同的教學需求。目前師范院校在培養師范生時較多采用傳統的黑板+粉筆的教學方式，這不利于學生掌握先進的教育信息技術，更無法培養他們利用信息技術來支持教學的思維和理念。虛擬學習空間是和物理教學空間是相對應的，也是統一的，即常說的混合式教學模式，華師目前已經有400余課程正在使用大規模在線課程進行授課，學生課下利用大規模在線課程進行學習，課堂中則進行問題討論和答疑。

教學模式創新。目前在國家數字化學習工程技術研究中心的支持下，全國各地現在有十多個省市，200多所中小學建成交互式教室進行教學應用和探索。教學模式多元化實踐中有一個很重要的部分就是及時互動學習，哈佛大學的EricMazur教授使用Clicker講授物理概念，其研究成果發表在Science上，科羅拉多大學的M.K.Smith教授也做了和Clicker相關的研究，同樣也在Science發表了文章。他們之所以能在Science這種世界頂級雜志上發表文章就是因為他們利用Clicker改變了傳統教學的學習生態。

最后探討一下數字化學習時代的學習情境。未來的學習有三個場景，一個是學校（School），一個是戶外（Outdoor），一個是家庭（Family），簡稱SOF模式，通過信息技術將這三個場景進行無縫的切換和整合，將課上、課下、課內、課外，課中、課后進行無縫結合，讓學生在這個環境中進行學習、體驗和交流是未來的一個發展趨勢。在這個模式中有兩點非常重要，一個是架構完善的云平臺來支撐這個學習情境，另一個就是針對各種學習端（包括教室和各種學習終端）進行創新，即如何使用信息技術結合教學要求來進行創新，這是我們目前面臨的挑戰和重要的任務，信息化教室創新建設就是其中的一個方面。如何科學地建設這個學習情境也是國家數字化學習工程技術研究中心目前專注的研究內容。