基于信息技术的未来教室三大特征

丁书林

编者按：当信息技术越来越深刻地影响着经济与社会发展，越来越深刻地改变着我们的工作方式和思维方式时，也正在对教育系统产生积极而深远的影响。我们传统的学校、传统的教室必将受到新技术以及由此产生新教育理念的冲击和考验。2014年本刊与北京市教育技术设备中心联合开设“未来教室”专栏，汇集专家、教育行政部门领导、校长、一线教师、学生和企业的真知灼见，让未来教室的轮廓在研讨和实践中逐渐清晰。

计算机技术、网络技术、多媒体技术、虚拟现实技术、人工智能技术、虚拟仿真技术等大量的信息化、数字化产品进入学校，数字化实验数据采集设备、增材制造技术设备、虚拟仪器设备等实验装备被广泛使用，翻转课堂、慕课化教学开始风靡，导致我们的教育观念、模式、形态发生着深刻的变化。未来的教育以及作为开展教育活动的教室将是什么样子的，引起了广泛的思考。

研究未来教室建设的意义

信息技术的迅猛发展催生了对未来教室的研究，人们开始质疑传统教室的格局与装备是否还能满足人才成长的需要。为此，英国在21世纪初率先开始了交互式电子白板在教学中应用的研究。随后，美国、澳大利亚、日本、韩国、新加坡以及欧盟等国家和我国台湾地区，也陆续开始了未来教室研究计划，苹果、英特尔、微软、三星等世界知名公司也直接或间接参与到未来教室的研究与产品研发之中。跨过本世纪的第一个十年，云计算、物联网、大数据等信息技术的重大变革，给人类社会的生存与认知方式带来了新的重大改变，同时加速推动了教育的变革与创新，特别是在美国兴起的翻转课堂、慕课等基于信息技术的以满足学生个性化和多样化学习为特征的教育模式悄然形成，世界各国加速了对未来学校形态、未来教室功能的研究，有的研究甚至还发出了“以信息技术为基础的一对一数字化的、个性化的教育还需要教室的存在吗”的质疑。

无论未来的教育将以什么样的形态存在，无论学生通过线上可以获取多少学习的知识与技能，无论未来的学校将被怎样重新定义，无论翻转课堂和慕课发展得多么完善，基础教育中的两个核心要素“教师”、“教室”将会永远存在！这是由教育的本质、人的成长规律决定的。通过传承人类文明，使个体在不断社会化的过程中，实现全面而自由的发展是教育的本质。在这个过程中，学生需要面对面地进行思想与感情的沟通，需要在特定的环境中得到有针对性的指导，需要在丰富理论知识的同时，锻炼提高实验与实践能力，拓展创新精神与能力，这些都是在自我封闭的个体化学习过程中无法解决的。因此，开展对未来教室的研究，是构建未来教育、树立正确未来人才观不可回避的问题，具有重要的现实意义。

基于信息技术的未来教室的三大特征

本文探讨的未来教室是基于现实并在可预见的将来可以看到的形态，并非科幻小说式的遐想，也不讨论可使用的具体的装备，更不做建筑学意义上的探讨，而是从未来教室应具备的功能角度分析其应具备的特征。

1. 数字化

数字化是未来教室的基本特征，是建立在计算机和网络技术基础之上的教学、管理、研究等有关信息的收集、处理、整合、存储和应用的综合。在数字化的条件下，人（教师与学生）、资源、环境等一系列因素被重新组合，并由此建立起新的教育教学模式、管理模式、人才成长模式。

首先，数字化利于人与人之间互动性的提高，增强了教学管理效率，使得师生间、生生间实现快速的信息传递，便于教师及时了解学生的学习情况，并能够做出反馈以及课后的诊断，让教育关注每个人的理念落到了实处；其次，数字化使得学生对资源的获取超越了时空的界限。他们既可以在家里和课堂中获得教师提供的学习资源，也可以将自己的学习体会、作业等作为线上学习资源供其他人分享，不同班级、学校，乃至不同国家之间的学生可以共享数字化资源，让“地球村”里的学生虽相隔万里，但可以同时学习；再次，数字化的仪器设备的使用，极大地丰富了学生动手实践的机会，为其开展探究性学习、拓展动手能力提供了必备条件。与传统仪器设备的不同在于，学生们可以通过数字化的仪器设备实现共享共联，开展跨学校、跨区域的学习研究。

2. 数据化

如何真正实现教育的个性化，如何真正掌握学生的身心成长规律，一直是困扰教育的难题。大数据时代的到来，为解决这两个难题提供了重要的思想和技术基础。首先，可以参照类似人类神经系统的数据管理系统，构建未来教室的所有环境与资源，任何一个数字化的条件都是重要的数据源，学生的身高与体重、心跳与呼吸等生理状况、获取知识的思维过程、动手实践的各类数据等，皆可以被采集、处理、分析、提炼、整合，当这些被采集到的数据达到一定的量级时，就可以进行全样本的分析并进行个性化的处理；其次，通过数据的深度挖掘与应用，便于教师、教育管理者特别是宏观决策者动态掌握不同地区、不同学校、不同学段和性别间的差异，有利于做出更适合于学生发展的决定；再次，到了一定年龄段的学生，他们本身既是数据的创造者，也是数据的分析者、应用者，我们的课堂就不再仅仅是传授知识的场所，而实实在在地成为学生自主学习、共同成长的研究性学习场所。 总之，数据化的未来教室让我们比以往任何一个时代都能够更接近并发现真实的学生。

3. 虚拟现实化

提到虚拟现实，很多人立刻想到的是利用电脑模拟产生一个三维空间的世界，提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者身临其境一般。或者是把一些传统的带有危险性的实验通过虚拟的方式实现，让学生在规避危险中学习知识。而本文提到的未来教室中的虚拟现实化，是指利用计算机技术、网络技术、光影技术、仿真技术、物联网技术相融合而成的新形态，它不仅要让学生在一个生动、逼真的环境中学习知识，更有一个更加宽广的视野与思维方式，同时不放弃对动手能力的培养。

首先，虚拟现实化利用光影新技术让传统的在屏幕平面化显示的教学课件或视频影像在学生眼前立体而真实性地呈现。在学生眼前，“官渡之战”的双方摆起了对阵，林黛玉步步留心、小心谨慎地进了贾府，尼亚加拉瀑布似从头顶飞流而下，微观世界如此生动而具体……

其次，虚拟现实化就是要给学生创造一个完全近于真实的场景，让学生在其中以某种具体的角色去亲身感受。学生可以是一名宇航员登上了月球，去真实地感受月球上的重力、尘埃；也可以是一名身患某种疾病的人，在一个被严重污染或是流行病盛行的城市中生活，这个城市不是传统意义上的真实搭建，而是通过虚拟现实技术在教室中的真实呈现。

再次，虚拟现实化可以通过物联网技术、仿真技术，让学生所有知识的学习、实验的操作打破空间的界限，采用同步真实的场景中的数据开展活动。如讲到“三峡”时，教室中呈现的是同步的三峡气候、水文情况，甚至还可以在教室中感受到漂在空气中三峡的气息；不同区域之间的学生在同一时间的相互交流中，可以在对方教室中模拟产生己方的所有自然情况等，于是学生进行的实验不再单纯是验证性的，而是真正可以和外界相融合、接轨的探究性实验。

虚拟现实化，把虚拟世界与真实世界有机结合，营造了自主学习、自我感受、自我成长的环境，让学习者通过自身与信息环境的相互作用获得知识与技能。

构建未来教室应遵循的原则

1. 保证学生身心健康

技术是要为人服务的。因此，无论我们讨论未来教室应有哪些特征、配备哪些仪器设备，都不能以牺牲学生的身心健康为代价，如要严防对视力的伤害、防止过强的电磁辐射、避免极端的心理刺激等。

2. 促进学生思维发展

数字化与数据化使得师生间、生生间的交互更便捷，数据的采集更全面和准确。在增强互动性和共享性的同时，不能忽略学生抽象思维和逻辑思维的培养。虚拟现实化使得学生可以跨越时空的界限，在虚拟的世界中学习知识，但一定不能忽视学生亲自动手实验以及亲身到大自然中的学习。

3. 满足学生成长需要

传统教室的布局、结构、功能，是站在教育者的角度，即怎样更好地实现大班级教学目标而设计的，而不是从学生成长的角度考虑的。未来教室，应当是基于信息技术的学生活动中心、情感交流中心、信息获取与资源整合中心，教师由此也真正成为了辅导者、引导者。

未来教室既是个命题，更是研究与实践。在这个过程中，一定要处理好技术与人、现实与未来、投入与产出、理论与实践的关系。

（作者单位：北京市教育技术设备中心）