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交互白板及其在我國中小學課堂教學中的應用研究 -




丁興富
(首都師范大學  遠程教育研究所,北京 100037)
摘要: 基礎教育改革進入了攻堅戰(zhàn)。學校教育的核心環(huán)節(jié)依然是課堂教學,所以,中小學教育信息化的核心在課堂教學信息化。實現中小學課堂教學信息化及信息技術與學科課程教學整合,交互白板是第一選擇。本文概要論述了從黑板到交互白板的歷史演進,交互白板的軟硬件組成及其教學功能,以及在我國開展的交互白板實驗研究項目及其進展。
關鍵詞:電子白板;交互白板;課堂教學信息化;整合;實驗研究項目
中圖分類號:G43   文獻標識碼:A

2004年1月筆者隨教育部組團訪英,參加了英國的教育技術博覽會(BETT 2004)及國際研討會,并與英國普洛米修斯(Promethean)公司達成協(xié)議合作進行“在中國學校系統(tǒng)中應用交互白板開展教學的適應性和有效性的評估與改進”的實驗研究。2004年9月,在中國教育部的支持下,由英國文化委員會在北京組織了“從石板到交互白板”的專題活動。筆者的主題報告“電子交互白板將替代黑板成為未來課堂教學的主流技術”以及實驗項目學校的課堂教學演示,引起了全體與會者的極大興趣。在“基礎教育信息化的突破口:從校校通到班班通”[2]一文中,筆者曾指出:課堂面授教學信息化需要特殊綜合技術,電子交互白板正是這種解決方案,它定將成為課堂教學信息化的首選,并很快發(fā)展成為課堂信息化教學的主流技術[3] [4] [5]。
一、白板及其特點
1.              從黑板到白板
作為可以重復使用的課堂教學工具的黑板源自學習者個人使用的沙盤和石板。用作課堂教學的書畫工具必須滿足“面向師生集體、易于重復使用、而且成本低廉”這樣幾個基本條件。這就是黑板和粉筆得以發(fā)明并推廣應用的技術學、教育學和經濟學基礎。近代以來,黑板加粉筆在傳統(tǒng)校園課堂教學中已經建立起穩(wěn)固的地位。這種穩(wěn)固定位同近代學校教育幾百年來實行的教師、教科書和教室三中心制的傳統(tǒng)有千絲萬縷的聯(lián)系,同時表明黑板加粉筆作為傳統(tǒng)校園課堂教學的主流技術已經經受住了幾個世紀的考驗。
上世紀后期以來,我們又經歷了從黑板到電子交互白板的演進過程。這一過程大致經歷了三個主要階段:從黑板到書寫白板;從書寫白板到電子白板;從電子白板到交互白板。[6]從電子白板發(fā)展到電子交互白板即交互白板,這是白板發(fā)展史上的關鍵的一步。交互白板實現了白板與計算機之間的雙向交互通信與操作。交互白板既是電子白板、同時又是計算機觸摸屏幕。當然,電子交互白板自身也經歷了一個不斷改進和完善的過程,這一過程至今仍在進展之中而并未結束。但是,經過21世紀初最近數年的技術設計創(chuàng)新和實踐應用改善,如今的交互白板已經基本成型,已經足以替代傳統(tǒng)黑板擔當起基礎教育信息化進程中課堂教學主流技術的重任。
2.交互白板概述和分類
交互白板(Interactive Whiteboard)是電子感應白板(Whiteboard)及感應筆等附件(硬件)與白板操作系統(tǒng)(軟件)的集成。它融合了計算機技術、微電子技術與電子通信技術,成為計算機的一種輸入輸出設備,成為人(用戶)與計算機進行交互的智能平臺。簡言之,交互白板是一個具有正常黑板尺寸、在計算機軟硬件支持下工作的,既具有普通白板和聯(lián)網多媒體計算機功能,又可以實現普通白板功能與計算機功能、以及軟硬件功能與教育資源、以及人機與人際多重交互的電子感應屏板。
基于白板硬件技術的不同,交互白板可以分為兩大類:電磁感應類硬板和壓觸通導類軟板。電磁感應類硬板的工作原理是利用電磁感應為感應筆作定位。所以,硬板類交互白板都必須應用某種類型的感應筆在白板上進行書畫和操作。壓觸通導類軟板的工作原理是利用指尖或筆尖的壓觸使軟板表面的兩層材料在該點發(fā)生短路而通導,從而為指尖或筆尖作定位。所以,軟板類交互白板可以使用指尖或書寫筆書畫或操作。盡管工作原理不同,但兩類交互白板實現的書畫、操作和交互功能是接近的。但是,在硬板和軟板上進行書畫和操作的手感會有些差異。依據人體工程學原理,不同的個體可能對某類交互白板更容易適應和習慣。
3.交互白板的硬件組成和工作原理

圖1 交互白板的硬件組成與工作原理

交互白板硬件系統(tǒng)的核心組件由白板(ACTIVboard)、投影機(Projector)、計算機(Computer)和感應筆(E-Pen)組成。白板同時是計算機的顯示器,感應筆具有書寫筆和計算機鼠標的雙重功能。筆尖可以在電子白板上書寫,同時筆尖相當于鼠標左鍵,可以單擊和雙擊。筆筒上的按鈕相當于鼠標右鍵。計算機的顯示內容通過投影機投射到白板上。當感應筆在白板上書寫或操作時,通過電磁感應以及白板與計算機之間的饋線將數字信息輸送到計算機中,并迅速(以人眼難以區(qū)分的快捷速度)通過投影機投射到白板上呈現出來,從而實現交互白板的各類基本操作。此外,交互白板還配備了多種擴展組件可以完成課外備課(ACTIVprep-pad和ACTIVtablet)、課堂遙控(ACTIVslate)和課堂投票(ACTIVote)等教學功能(如圖1所示)。
注:以普洛米修斯(Promethean)公司的愛睇寶(ACTIVboard)為代表產品作介紹;ACTIVboard的中文名字“愛睇寶”是筆者特別設計的。
4.交互白板的軟件系統(tǒng)及其基本功能
交互白板軟件系統(tǒng)是整個交互白板系統(tǒng)的靈魂。在交互白板硬件質量達標過關后,交互白板的功能和性能在很大程度上取決于其軟件系統(tǒng)。普洛米修斯公司的交互白板愛睇寶(ACTIVboard)之所以受到教育界歡迎,是因為它是專門為學校課堂教學設計開發(fā)的,其軟件系統(tǒng)愛睇思(ACTIVstudio)(這一中文名也是筆者專門設計的)由專業(yè)的設計團隊在與學校師生的長期使用合作研發(fā)中不斷改進完善的。
教室中安裝的交互白板通常有多個教師使用。所以,交互白板系統(tǒng)軟件(ACTIVstudio)通常采取多用戶設置。不同的教師登陸軟件時必須識別用戶身份,以便進入特定個人的空間,使用個人專用的文件夾及其專用的資源。
交互白板軟件系統(tǒng)愛睇思的主要結構和功能可以歸結為:(1)2種工作界面和3種工作狀態(tài)[6];(2)一系列工具箱;(3)一系列資源庫(活動掛圖資源庫、注釋庫、超聯(lián)結庫、動畫庫等);(4)內置網絡瀏覽器。
交互白板軟件系統(tǒng)帶有多種工具箱,以友好方便的交互界面為師生提供了多種多樣強大的教與學的工具(演示呈現工具、認知學習工具、環(huán)境構建工具、設計創(chuàng)作工具、交流通信工具、交互協(xié)作工具、注釋評價工具、資源調用工具、操作加工工具、存儲轉換工具、發(fā)表傳輸工具等)(如圖2所示)。













       (1)主工具箱                   (2)文本工具箱
       圖2  交互白板系統(tǒng)軟件主要工具箱
交互白板軟件系統(tǒng)還內置了多種資源庫,以友好方便的交互界面為師生提供了多種類型的豐富的教與學的資源。其中的活動掛圖資源庫進一步分為共用庫和專用庫兩部分。無論是共用庫還是專用庫,又都細分為文件庫、頁面庫、背景庫和圖像庫。每一種資源庫都可以建立各自的樹型目錄結構,按學科和班級等進一步分類,方便查找和調用。師生在教學實踐中可以依據各自的需要不斷調整、修改、增添直至重構這些內置的資源庫。這種結構既可做到教師個人知識產權的保護,又可實現特定教研集體共同承諾的資源共建共享(如圖3所示)。










       (1)活動掛圖資源庫                           (2)注釋庫                       
圖3   交互白板系統(tǒng)軟件內置多種資源庫
交互白板軟件系統(tǒng)還專門設計了內置的網絡瀏覽器,方便師生在應用交互白板進行課堂教學時能隨時上網,而不必退出白板工作界面,進入計算機界面,再啟動其他網絡瀏覽器。
二、電子交互白板實驗研究項目在中國啟動
1.              主要目標和過程
中英合作交互白板實驗研究項目在2004年4月1日正式啟動。中方的首都師范大學遠程教育研究所、北京教育科學研究院和參加實驗研究項目的北京市中小學簽署了三方合作協(xié)議書。7月10-11日在北京香山賓館舉辦了“北京市中小學信息技術與課程整合課題暨中英合作交互白板實驗研究項目”研討會。9月9日,在中英信息通信技術周的“從石板到交互白板”專題報告會上,中英合作交互白板實驗研究項目的中英雙方及實驗校向200多名中外觀眾作了精彩的學術報告和觀摩演示。從11月到12月,實驗校舉辦了多場交互白板課堂教學應用的現場觀摩演示和學術研討會。本項目的主要目標是應用信息技術促進北京市基礎教育信息化,探索在北京市中小學應用交互白板等系統(tǒng)、工具和平臺實現信息技術與課程教學的整合,推動新課程改革和素質教育。
2.            項目研究方法概述
交互白板實驗研究項目主要采用實驗校特定學科課堂教學的案例研究方法。所有參加實驗研究的學科均采用新課標和新教材。各實驗校制訂了學校整體實驗方案及各學科案例研究方案。為實驗校配備了交互白板,安裝了中文軟件系統(tǒng)。為參與實驗的教師配備了備課板。鑒于每所實驗校僅有一至兩塊交互白板,通常有兩種安裝方案:(1)固定安裝在特定的班級教室里,便于該班級所有學科的教師都能使用交互白板進行課堂教學。(2)安裝在某個公共教學場所,如電教教室或計算機網絡教室,各科教師在需要時都可以使用。
項目組設計開發(fā)了多份中文的交互白板教師培訓手冊,以集中、分片以及校本培訓的多種方式開展教師培訓。培訓內容包括交互白板的結構、功能及其教學應用,基于交互白板的課堂教學設計以及基于交互白板的教學實驗研究方法等。首都師范大學遠程教育研究所的教師和研究生、北京教育科學研究院的研究人員深入到各所實驗校進行交互白板應用、教學設計以及教學實驗的指導和支持服務。參與實驗研究項目的教師和研究人員應用行動研究法開展教學實驗研究,撰寫了大量研究日志和教學日志,并進行了交流。為了更好地組織實施實驗研究,項目組分工組成了設計、資源和培訓3個工作小組。設計小組設計了(1)研究人員的研究日志模板、聽課日志模板;(2)實驗教師課后自評表、聽課教師反饋表和學生反饋表;(3)課程單元教學設計模板和樣板,課堂教學設計模板和樣板;(4)項目結題教師問卷表,學生問卷表;(5)實驗校研究成果結題報告提綱,學科教師案例研究報告提綱。這些設計方案被廣泛地應用于各實驗校的項目研究。資源小組對交互白板內置的英文資源進行系統(tǒng)評價,同時依據實驗研究提出擬構建的交互白板內置中文資源的設計方案,并進而對上述設計方案中列舉的各類資源進行最低限量的樣例建設。培訓小組編制和開發(fā)中文的交互白板教師培訓包或培訓手冊,組織實施教師培訓。在實驗研究進程中,在實驗校之間開展基于交互白板的課堂教學、資源建設和實驗研究的觀摩演示和學術研討。大學和研究院研究人員與實驗校一線教師結合,對若干重點課程,從基于交互白板的課堂教學設計、交互白板應用的教學資源選擇和開發(fā),到信息技術與課堂教學整合的教學改革實驗,開展重點案例研究。組織實驗校教師和研究人員獨立和合作撰寫研究報告和研究論文。項目結題前,組織參與實驗的教師和學生的問卷調查和部分代表座談,收集實驗數據進行統(tǒng)計分析。最后,課題組在實驗校及各學科教師組提交的實驗研究報告和案例研究報告的基礎上撰寫實驗研究項目總報告。
目前,實驗校的師生和領導普遍對交互白板及其教學應用給以較高評價,對交互白板的應用效果和應用前景表示認同。師生使用交互白板的熱情普遍較高、參與欲望很強。這里列舉對基于交互白板和多媒體投影的課堂教學功能所作的比較研究結果(見下表)。
基于交互白板和多媒體投影的課堂教學功能比較表

基于交互白板的課堂教學

基于多媒體投影的課堂教學

適合小班課堂教學

適合大型講堂講演

操作開放直觀、可視性強

操作隱蔽不直觀、可視性差

統(tǒng)一在白板操作、簡便

計算機桌面、投影屏幕分離,來回操作不便

學生主動參與

學生被動接受

白板、電腦合一

黑板、電腦分離

交互豐富

交互局限

資源與白板整合一體

資源(各類軟件課件)分散

適應師生群體協(xié)作同時兼顧個性化

主要表現為教師個人獨立行為

適應多種教學模式

適應教師主講模式

課堂教學過程易于控制、凝聚力強

控制程度低、凝聚力差

過程及新生內容可存儲、重用

不易記錄教學過程及新生內容

有多種交互白板配套專用教學硬件



有多種交互白板配套專用教學軟件



有多種交互白板配套專用教學資源庫



適于強化教研活動

較弱

適于強化教師培訓

較弱

三、結束語
在英國,電子交互白板受到廣大中小學教師和學生的熱烈歡迎,得到政府研究機構和大學研究人員組織的實驗研究成果的有力支持,得到英國政府教育部門的推崇并進而在全英國推廣。電子交互白板在美國、歐洲和世界其他地區(qū)也正方興未艾(史迪芬?朱瑞[7],毛向輝“美國學校:黑板正在變白”[8])。總之,白板終將替代黑板,成為課堂教學、尤其是小班教學的主流技術。這是因為交互白板是融合課堂面授教學與信息通信技術,從網絡學習(e-Learning)走向混合學習(Blending Learning)的理想的教與學工具。我國大中城市和東部經濟發(fā)達地區(qū)當前正是將交互白板引進課堂教學實現信息技術與學科課程教學整合、推進新課程改革的最佳時機。建議我國政府及各級教育行政部門在組織實施中西部農村中小學三種技術模式的現代遠程教育工程的同時,啟動東部城鄉(xiāng)的交互白板教學應用創(chuàng)新計劃,作為教育信息化工程(2003-2007年)的重要組成部分。
參考文獻:
[1]丁興富.電子交互白板將替代黑板成為未來課堂教學的主流技術[R].北京,2004.
[2]丁興富.基礎教育信息化的突破口:從校校通到班班通[J].電化教育研究,2004,(11):8-12.
[3]丁興富.從校校通到班班通[J].中國遠程教育(資訊版),2004,(3):68.
[4]丁興富.整合需要分步走[J].中國遠程教育(資訊版),2004,(10):42—43.
[5]丁興富.進入最艱難的領域[J].中國遠程教育(資訊版),2004,(10):66.
[6]丁興富與李敬東.從黑板到交互白板的歷史進程——對信息技術與課堂教學整合前景的展望[J].中國電化教育,2005,(2):31-35.
[7]史迪芬?朱瑞.在中英信息技術周“從石板到交互白板”專題活動上的講演[R].北京,2004.
[8] 毛向輝.美國學校:黑板正在變白[DB/OL].http://www.isaacmao.com/works /?p=%u7F8E%u56FD%u5B66%u6821%uFF1A%u9ED1%u677F%u6B63%u5728%u53D8%u767D.
* 本文系中英合作交互白板實驗研究項目及全國“十五”教育科學規(guī)劃重點項目(BYA010113)、北京市“211工程”重點學科建設項目“首都基礎教育創(chuàng)新與現代化”和北京市哲學社會科學“十五”規(guī)劃項目(03BJBJY043)的階段成果。














基礎教育信息化的突破口:從校校通到班班通*
——革新課堂教與學的新生代技術(1)
Breakthrough of Informationalization for Basic Education:
from Campus Access to Class Access to ICTs
—— New Generation of Technology for Innovation of
Classroom-based Teaching and Learning(1)
丁興富
(首都師范大學  遠程教育研究所,北京 100037)
摘要
      我國基礎教育改革進入了攻堅戰(zhàn)。學校教育的核心環(huán)節(jié)依然是課堂教學,所以,中小學教育信息化的核心在課堂教學信息化。如何才能實現中小學課堂教學信息化、實現信息技術與學科課程教學整合的突破?必須從校校通走到班班通,找到當前和未來相當長一段時期內實現中小學課堂教學信息化、信息技術與學科課程教學整合的有效且可行的主流技術。電子交互白板是第一選擇。
關鍵詞
      電子交互白板,課堂教學信息化,整合,校校通,班班通
前言
我今年1月隨教育部組團訪英,參加了英國的教育技術博覽會(BETT 2004)及國際研討會,并與英國普洛米修斯(Promethean)公司達成協(xié)議合作進行電子交互白板應用于中國中小學的課堂實驗研究。今年9月,在中國政府總理溫加寶和英國政府首相布萊爾按5月達成的協(xié)議推出的“中英信息通信技術周”(China-UK ICT Week)系列活動中,在中國教育部的支持下,由英國文化委員會在北京組織了“從石板到交互白板”的活動。我應邀作了題為“電子交互白板將替代黑板成為未來課堂教學的主流技術”的主題報告,我主持的實驗項目學校在會上作了交互白板應用于課堂教學的演示,引起了全體與會者的極大興趣。為此,我特意撰寫了這組系列論文,期望全國讀者及教育工作者能更多地關注基礎教育信息化領域的這一重大進展。系列論文“革新課堂教學的新生代技術”將由4篇組成:
1、基礎教育信息化的突破口:從校校通到班班通
2、白板終將替代黑板成為課堂教學的主流技術
3、電子交互白板的組成與功能
4、電子交互白板的教學應用
* 本文系全國“十五”教育科學規(guī)劃重點項目(國家級:BYA010113)、北京市哲學社會科學“十五”規(guī)劃項目(03BJBJY043)和北京市211重點學科建設項目的階段成果。
中小學教育信息化的核心在課堂教學信息化
      當前,我國基礎教育改革進入了攻堅戰(zhàn)。我國已經確立了經濟建設以信息化推動工業(yè)化、教育改革和發(fā)展以信息化推動現代化的目標。無論是基礎教育“雙基”目標的鞏固、擴展與提高,還是新一輪課程改革的組織、實施與推廣,都有賴于基礎教育信息化的全面推進。信息技術與學科課程教學整合(Integrating of IT into Teaching and Learning for Curriculum)已經成為基礎教育信息化與新課程改革的核心。學校教育的核心環(huán)節(jié)依然是課堂教學,所以,中小學教育信息化的核心在課堂教學信息化,信息技術與學科課程教學整合的突破口也在課堂教學信息化。
      我們還可以從人的一生的主要分類活動時數統(tǒng)計中看出課堂教學對人生的重要的戰(zhàn)略和基礎意義。
表1  人生最長的四類單項活動時數統(tǒng)計表*

序號

占人生比

活動類別

活動時數

估算方法

1

33%

睡眠

204,400

70年×365天/年×8小時/天

2

13%

工作

77,420

(37+42)/2年×245天/年×8小時/天

3

8%

三餐

51,100

70年×365天/年×2小時/天

4

3%

課堂學習

16,800

12年×40周×5天×7學時

* 注:平均年齡以70歲計,人生平均生存時數613,200小時;平均睡眠以每天8小時計,三餐以每天2小時計;平均工齡計算方法:從18歲起參加工作,女性55歲退休,男性60歲退休,男女各占50%。每年按平均245個工作日,每個工作日以8小時計算;平均受教育年齡以12年計,每年以40周計,每周以5天計,每天以7學時計。
那么,如何才能實現中小學課堂教學信息化、實現信息技術與學科課程教學整合的突破?我認為,必須從校校通(Campus Access to ICTs)走到班班通(Class Access to ICTs),找到當前和未來相當長一段時期內實現中小學課堂教學信息化、信息技術與學科課程教學整合的有效且可行的技術。我首推電子交互白板(Electronic Interactive Whiteboard)(簡稱交互白板或白板)為第一選擇,即我認為交互白板將替代黑板成為未來課堂中信息技術與學科課程教學整合的主流技術,成為中小學課堂教學信息化基礎設施建設的首選技術,成為中小學未來教室設計施工的標準常規(guī)。
教育與技術
依據馬克思主義的唯物史觀,社會存在決定社會意識,經濟基礎決定上層建筑。推動經濟基礎發(fā)展與革新的原動力來自生產力。而決定生產力性質的是生產工具。人類社會已經歷石器時代、青銅器時代、鐵器時代、蒸汽時代、電氣時代、核子時代而進入電子時代,也即信息時代或數字時代。人類社會的每一次重大變革都發(fā)源于生產工具的演進。然而,生產工具的演進又是如何發(fā)生的?生產工具是一種技術發(fā)明,而技術發(fā)明得益于科學進展,故而生產工具的演進應該認定是科學技術進步的產物。正是在這個意義上,中國改革開放的總設計師鄧小平先生發(fā)展了馬克思主義關于科學技術是生產力的學說、提出了“科學技術是第一生產力”的重要命題而得到廣泛認同?,F在,我們要進一步追問:推動科學技術進步的原動力在哪里?我們可以說,歸根結底是社會經濟發(fā)展的需要推動了科學技術的進步。馬克思主義經典作家說過,社會經濟發(fā)展的需要會比一百所大學更有力地推動科學技術的進步。但是,科學技術的進步還是要通過教育才能實現。教育的基本功能就是培養(yǎng)人才、創(chuàng)造知識。我們如果認同教育是一種基礎性、全局性、前瞻性的產業(yè),那教育產業(yè)生產的正是知識和人才。我們看到,推動近代社會經濟發(fā)生了天翻地覆的變化的科學技術革命正是教育進步的產物,是近代學校教育的成果。近代以來,從教育界、從學校校園中發(fā)展起來的科學技術和發(fā)明創(chuàng)造極大地改變了整個世界的經濟和社會面貌,但是教育界本身、學校校園在幾百年中卻很少受到科學技術進步的影響,那些改變了整個世界面貌的發(fā)明創(chuàng)造和科技力量似乎對產生它們的教育界和學校校園無能為力,把它們留給了幾百年來習慣于校園課堂面授的教師和學者們的個體勞動。但是,這次是一個例外,電子信息通信技術對教育界、對學校校園、對學術活動、對教與學產生了極大的沖擊,教育作為一種知識產業(yè)同社會經濟生活的其它領域一樣也開始了深刻而廣泛的變革。教育、教學與學習被卷入了一場有史以來最重大、最普遍、最深刻的變動之中。多媒體計算機(Multimedia Computer)、互聯(lián)網(Internet)和全球網(WWW:World Wide Wed)是當代電子信息通信技術領域最重大的發(fā)展。它代表了人類社會通信(人際交流、組織傳播以及大眾傳媒)帶寬的巨大增長,是歷史上人類所有其它發(fā)明所無法比擬的。通信帶寬的增長通常導致人類文明的戲劇性變革。上個千紀中葉中國的印刷術經阿拉伯西傳歐洲引起的印刷出版技術創(chuàng)新和歐洲文藝復興運動發(fā)起及近代工業(yè)社會崛起之間的聯(lián)系是這方面的一個有力范例。上個千紀末葉互聯(lián)網和全球網的誕生是通信帶寬的又一次重大增長,必將引發(fā)社會新的變革。進一步分析表明,電子信息通信技術引發(fā)的這場教育、教學與學習的變革首先發(fā)生在科學研究領域并最先見效,隨后是在教育教學管理領域,而最終也是最艱難的領域是在教與學中的應用。各國基礎教育信息化的實踐還表明,信息通信技術在中小學教與學的應用,起步于計算機教育與信息技術教育,隨后是基于資源與交互的研究性學習與綜合跨學科學習,而最終也是最艱難的領域是各類學科課程的日常教學,即大量常規(guī)課堂面授教學。如何使千百萬中小學教師每一天的常態(tài)課堂面授教學實現信息化,實現信息技術與學科課程教學的整合,這是21世紀全球基礎教育革新和發(fā)展面臨的重大課題。
基礎教育信息化歷史進程三階段說
在世界各國,學校教育信息化一般要經歷三個發(fā)展階段:
n      第一階段:硬件階段——每所學校、每間教室配備計算機;
n      第二階段:網絡階段——每所學校、每間教室接入互聯(lián)網;
n      第三階段:整合階段——信息技術與各類學科課程教學整合。
第一和第二兩個階段屬于信息基礎設施建設階段,在發(fā)達國家已經基本完成,開始進入信息技術與學科課程教學整合的階段。在我國,全國中小學信息基礎設施建設則還遠未到位。無論是計算機配備還是互聯(lián)網接入都差額很大。在我國,中小學教育信息化進程的上述三個階段通常也界定為:
n      第一階段:計算機輔助教學(CAI:Computer Assistant Instruction)階段——計算機教育與信息技術教育;
n      第二階段:網絡教學(e-Learning)階段——校園網與互聯(lián)網(校校通工程);
n      第三階段:混合教學(Blending Learning)階段——信息通信技術與學科課程教學整合。
從我國國情出發(fā),可以將上述三個階段調整為:
n      第一階段:校校通階段——每所學校配備計算機、接入互聯(lián)網;
n      第二階段:班班通階段——每間教室配備計算機、接入互聯(lián)網。
n      第三階段:整合階段——信息技術與各類學科課程教學整合。
教育信息化進程中校園信息基礎設施建設
2000年10月,教育部召開的“全國中小學信息技術教育工作會議”研究并部署了中小學加快普及信息技術教育、啟動校校通工程、努力實現我國基礎教育信息化的跨越式發(fā)展。從此,基礎教育信息化進程明顯加快。據不完全統(tǒng)計,全國中小學擁有的計算機已達到平均50人1臺。建設校園網的中小學已經達到2.6萬所,總投資在6百億元以上。而且其中僅有10-15%左右的學校實際應用較多、效果較好,而且絕大多數集中在東部經濟發(fā)達地區(qū)。這2.6萬所建有校園網的學校占全國中小學??倲?5萬的不足5%。至于計算機和網絡進入教室則更滯后。僅僅在各地大中城市的重點中小學有條件裝備多媒體教室(計算機+投影+屏幕),但大多尚未接入互聯(lián)網。究其原因,是對“校校通”、“校園網”和“數字校園”建設缺乏規(guī)范和標準。相當數量的中小學僅僅只有一、兩間聯(lián)網的計算機實驗室,或者規(guī)模有限的局域網,并未建成真正意義上的校園網,更談不上配套的數字校園建設。校校通解決的是使學校擺脫作為信息孤島的困境。但是,校校通不等于校園網。校園網建設的目標應該是建成配套的數字校園:
n      班班通:每間教室配備計算機、接入互聯(lián)網;
n      智能網絡教學平臺:具有教與學、雙向通信交互和管理監(jiān)控功能;
n          數字圖書館:豐富的、不斷革新的、便于查詢應用的優(yōu)質教育資源。
建設數字校園,是實現信息技術與各類學科課程教學整合、是一線教師將網絡教學與課堂教學結合實現混合教學的基本條件和必由之路。所以,學校教育信息化的下一步目標應該是建設數字校園,其核心是班班通,即為每間教室配備計算機、接入互聯(lián)網。
近代以來課堂教學環(huán)境的演進
表2綜述了近代以來課堂教學環(huán)境的主要演進歷程。
表2  近代以來課堂教學環(huán)境的歷史演進

普通功能課堂

特殊功能課堂

教師講授——基本配置:
黑板+粉筆;講壇+課桌椅;燈光照明

教師講授——基本配置:
黑板+粉筆;講壇+課桌椅;燈光照明

視覺教學——實物模型教具、課堂演示實驗

實驗教學——理化生地實驗室

視聽教學——多機一幕:光學投影儀、錄音機、電視機、錄像機、光盤播放機+屏幕
引進教室

電化教學——特殊裝備的多功能電教教室、語言實驗室等

多媒體教學——多媒體教室:計算機+投影+屏幕(有條件時接入網絡)

計算機網絡教學——計算機網絡教室(電腦機房、網絡機房)(局域網、校園網、互聯(lián)網)

本文主要關注普通課堂教學環(huán)境及其演進。當然,實現班班通(即為普通課堂創(chuàng)設計算機網絡教學環(huán)境)的技術方案可以是多種多樣的。目前在我國和美國的主流模式是配備多媒體教室(Multimedia Classroom):多媒體計算機加投影設備再加大屏幕。英國的主流模式是為每間教室配備電子交互白板(Electronic Interactive Whiteboard)。另一種比較普遍的方案是裝備計算機網絡教室:一臺教師機加幾臺學生機,接入校園網或互聯(lián)網。若干學生圍繞一臺學生機學習。我在本文中將論證:大班教學的主流模式將是多媒體教室;小班教學的主流模式將是電子交互白板;而實現以學生為中心、以學為主、適應研究性學習和協(xié)作學習等創(chuàng)新的主流模式將是計算機網絡教室(或機房)。而電子交互白板在階梯大課堂和計算機網絡教室(或機房)中也能發(fā)揮巨大的作用。
當前我國中小學課堂教學的主流技術參見表3。
表3  當前我國中小學課堂教學的主流技術

類別

主要技術裝備

主要教學應用

傳統(tǒng)課堂

黑板+粉筆

大多數學科課程的日常教學

多媒體教室

計算機+投影+屏幕

呈現演示文稿、演示多媒體課件
輔助講課

計算機網絡教室(或機房)

教師機+學生機+投影+屏幕+網絡(局域網、校園網、互聯(lián)網)

計算機與信息技術教育課程教學;研究性學習、自主學習、協(xié)作學習

表3列舉的主要是我國東部經濟發(fā)達地區(qū)大中城市重點學校的現狀。為了實現我國東部優(yōu)質教育資源向西部和農村地區(qū)輸送的戰(zhàn)略、教育部組織實施了多項我國中西部農村中小學現代遠程教育工程,其中較有影響的是教育部與李嘉誠基金會合作投資的西部中小學現代遠程教育工程:在我國中西部國家級貧困縣的1萬個中小學建成了計算機多媒體衛(wèi)星終端接收站,可以同時接收通過中國教育電視臺發(fā)送的Ku頻道數字壓縮電視節(jié)目廣播和衛(wèi)星傳輸的多媒體寬帶IP數據廣播。教育信息的反饋和交互通過電話撥號接入互聯(lián)網來實現。這是在我國中西部農村中小學用天地網結合的方式解決校校通的一種技術方案。依據《教育振興行動計劃(2003-2007)》,將組織實施以三種模式為基本技術解決方案的我國中西部農村中小學現代遠程教育工程。鑒于我國國情和農村實情,中西部農村中小學信息基礎設施建設以天網(衛(wèi)星數字電視和多媒體寬帶數據通信網)為主:(1)為所有沒有獨立學校建制的農村教學點(通常是1位教師1個復式班10多名學生)配置光盤播放點:電視機、DVD光盤播放機和配套教學光盤。(2)為所有獨立建制的農村小學配置一個完整的衛(wèi)星終端接收站點:除了光盤播放點外增設衛(wèi)星電視和數據接收系統(tǒng)、多媒體計算機及外設系統(tǒng)和撥號上網系統(tǒng)。(3)為所有農村中學配置遠程教育計算機網絡信息站點:除了光盤播放點和衛(wèi)星終端接收站點外,增加計算機網絡教室、多媒體教室和寬帶互聯(lián)網接入系統(tǒng)。然而,僅僅依靠一套安置在特定房間的計算機多媒體衛(wèi)星終端接收站如何實現該校信息技術與各科課程教學的整合?一種變通的解決方案是為若干教室配備一臺計算機加兩個大尺寸顯示器。同時要改造并繼續(xù)發(fā)揮原有的學校閉路電視系統(tǒng)和多機一幕等電化教育設施的作用,將從計算機多媒體衛(wèi)星終端接收站獲取的優(yōu)質教育資源以及一線教師自主創(chuàng)作設計開發(fā)的各種媒體的教學材料引進課堂的日常教學中去。
關于我國基礎教育信息化若干問題的討論
為了論證中小學課堂教學信息化的首選技術是電子交互白板,我要對我國基礎教育信息化中的主要誤區(qū)、主要困惑以及若干深層次的問題展開討論。
我國基礎教育信息化進程中的主要誤區(qū)
l      將資源建設理解和演繹成發(fā)動全體教師開發(fā)課件。因為資源匱乏,學校發(fā)動全體教師開發(fā)課件,開展評比。為此,要求所有教師學習多媒體課件開發(fā)和制作的軟件工具,花費了大量精力。結果是大量簡單重復無效勞動,產生了大量演示文稿和簡單課件,并沒有真正實現教學資源與課件共建共享的目標。即使其中有少數教師開發(fā)出若干優(yōu)秀課件,參加觀摩評比并獲獎,但是投入了巨大的時間、精力和經費,并無推廣的價值。關鍵是這種所有教師自主開發(fā)課件應用于自己的課堂教學的模式是行不通的:教師首要的職責依然是其擔任的學科課程的教學設計(備課)和教學實踐(上課),教書育人,而不能要求各類學科的教師都成為計算機網絡專家,成為教學軟件課件設計開發(fā)的行家。教師承擔的教學工作量也不允許他們自主開發(fā)其執(zhí)教的整門課程所需要的教學資源與課件。
l      將資源共享理解和演繹成播放多媒體課件或實現網絡流媒體點播。于是,教學資源開發(fā)的重點集中在高度結構化的多媒體課件和課堂講授型或示范課類型的流媒體課件。相應地,多媒體教室和計算機網絡教室(機房)成為學校信息基礎設施建設的主要方向,計算機加投影加屏幕成為課堂信息化建設的主流技術和標準配置。結果,對于部分教師,傳統(tǒng)黑板加粉筆的課堂教學讓位給播放演示文稿和多媒體課件輔助講課。鑒于其教學效果未必能與傳統(tǒng)課堂教學相比,多數學科教師的日常教學依然是利用黑板加粉筆的課堂面授教學。
l      將以學生為中心、以學為主理解和演繹成基于人手一機的教學。于是,為每位入學的學生配備筆記本電腦甚至無線電腦。這需要巨額投資,無論是學校還是學生家庭承擔。關鍵問題是:學生人手一臺筆記本電腦依然不可能自動實現教育信息化的目標。即使所有教室全部計算機網絡機房化了,問題依然存在。各類學科課程的教學資源如何建設?課堂教學如何組織?信息技術與學科課程教學整合如何實現?計算機網絡軟硬件建設到位之日不等于教育信息化實現之時,這只會使課堂教學信息化面對的種種問題更加突出和緊迫。
我國基礎教育信息化進程中的主要困惑
l      幾乎都不再使用黑板加粉筆的示范課、觀摩課和樣板課是不是課堂教學信息化的發(fā)展方向?我國教育信息化進程中正在組織實施大規(guī)模的實驗和探索,已經涌現出大量示范課、觀摩課和樣板課。它們幾乎都不再使用黑板加粉筆,而是在多媒體教室中進行的多媒體課件演示加特定設計的課堂教學活動。這是否意味著未來課堂教學的方向是在多媒體教室進行多媒體教學?黑板加粉筆的傳統(tǒng)教學模式將推出歷史舞臺?
l      日常課堂教學如何信息化?第一項困惑帶來的另一項相關的困惑是:如果所有學科課程的日常課堂教學都要在多媒體教室中進行多媒體教學,我們哪里有那么多多媒體教室和多媒體課件?如果多媒體課件不足就用演示文稿講課?所有學科課程的全體任課教師都適應這種新的多媒體教學模式嗎?更關鍵的問題是:難道多媒體教室中的多媒體教學是各類學科課程教學的最佳選擇,是信息技術與學科課程教學整合的最佳選擇,是實現新課程標準目標的最佳選擇?依據我個人的執(zhí)教經歷和教學實驗觀察,答復是否定的。教師應用黑板加粉筆言傳身教的傳統(tǒng)課堂教學模式畢竟經受了世界各國幾個世紀所有學科課程教學實踐的考驗,未來日常課堂教學的常規(guī)或常態(tài)模式是什么?還是未來課堂教學呈現多元化和多樣化趨勢,再也沒有占主流的常規(guī)模式了?
l      新課程改革如何推進?在我國現行教學評價和統(tǒng)一考試擇優(yōu)升學體制下,如何實現新一輪課程改革的理念和目標?如何能在推進教育信息化、實現信息技術與學科課程教學整合的同時確保完成新課標、新教材全部教學目標與內容?在教學實踐中,我國中小學一線教師往往處于兩難甚至多方為難的困惑境地。
對我國基礎教育信息化的深層思考
上面對我國基礎教育信息化進程中主要誤區(qū)和主要困惑的討論涉及到若干教育學理論問題。這里僅對教學交互中的結構與對話問題展開初步的探討。教學交互是指教學過程中教師(教的行為主體)與學生(學的行為主體)之間的雙邊雙向交互作用。除了師生主體外,教學另一個要素是教學資源(包括教學內容與教學媒體,教學媒體是教學內容的載體)。教學過程中除了師生及同學之間的人際交互外,還有師生與教學資源的人媒交互(在電化教學和計算機網絡教學的環(huán)境中,就是人機交互)。人媒交互或人機交互中有一個結構問題,即教學資源的結構化程度問題。人際交互中有一個對話問題,即師生與同學間對話的豐度問題?;诩w面授的傳統(tǒng)課堂教學的主要特征是結構低和對話豐,而基于資源自主學習的遠程教學的主要特征是結構高和對話貧。由此可見,預置的高度結構化和固化的多媒體與網絡課程課件并不能代替在多重交互環(huán)境中靈活應對的活生生的課堂教學。此外,課堂教學必須具有與日俱進的原創(chuàng)品格。既然師生雙方都處于變化和動態(tài)之中,又都充滿了活力和靈性,課堂教學必須日日新。我們知道,播放并收聽卡拉楊指揮的交響樂光盤同親自去音樂廳聆聽交響音樂會是兩回事。歌劇舞劇院中不可以用播放錄制的音樂來代替樂隊在樂池的當場演奏。我們可以請華羅庚先生講高等數學、請楊振寧與李政道先生講大學物理,隨后讓所有大學教高等數學與大學物理的教師退出講壇嗎?同樣,我們可以請一批全國中小學特級教師依據新課標新教材錄制各類學科的課堂教學系列課件,隨后讓全國中小學在多媒體教室中播放這些系列課件來代替課堂教學嗎?答案顯然是否定的。
結論:課堂面授教學信息化需要特殊綜合技術
      媒體曾經討論過信息高速公路(Information Superhighway)的最后一公里障礙問題。在一定意義上,信息高速公路就是學習高速公路(Learning Superhighway)。在社會上,阻礙信息高速公路或學習高速公路進入千家萬戶的互聯(lián)網接入問題已經有了多種解決方案(電話線Modem接入,專線ISDN或ADSL接入,CDMA無線接入等)。在學校校園里,阻礙信息高速公路或學習高速公路(或更普遍地電子信息通信技術)進入課堂的不在于互聯(lián)網接入,也不在于計算機軟硬件配置,而在于要構建一種對各類學科課程教學均適應的普遍的課堂信息化教學環(huán)境,要尋找到一種能夠實現信息技術與各類學科課程教學整合的課堂信息化教學解決方案。本文已經表明傳統(tǒng)黑板加粉筆的課堂教學模式必須變革,而在多媒體教室呈現演示文稿或播放多媒體課件輔助講課不是最佳方案。系列論文(2)將論證電子交互白板正是這種解決方案,它定將成為課堂教學信息化的首選,并很快發(fā)展成為課堂信息化教學的主流技術。

參考文獻
丁興富(2004)從校校通到班班通。北京:《中國遠程教育(資訊版)》,2004(3下)。


白板終將替代黑板成為課堂教學的主流技術
——革新課堂教與學的新生代技術(2)
Whiteboard Will Eventually Take Over Blackboard to Be the Mainstream Technology for Classroom-based Teaching and Learning:
from Campus Access to Class Access to ICTs
—— New Generation of Technology for Innovation of
Classroom-based Teaching and Learning(2)
丁興富    蔣國珍
(首都師范大學  遠程教育研究所,北京 100037)
摘要
       課堂教學正在經歷從黑板到交互白板的歷史演進。交互白板在英國和世界各地正在取得越來越大的成功。在我國開展的交互白板課堂教學實驗研究揭示了交互白板教學應用的十項共識:技術集成、資源整合、交互平臺、協(xié)作環(huán)境、親近師生、傳統(tǒng)創(chuàng)新、常態(tài)應用、多種模式、教學設計和投資效益。可以預見,交互白板終將替代黑板成為課堂教學的主流技術,成為中小學未來教室設計施工的標準常規(guī),極大地推動學校教學信息化的進程。
關鍵詞
       交互白板,技術集成,資源整合,課堂教學協(xié)作環(huán)境
前言
       在《中國遠程教育》專家專欄文章“進入最艱難的領域”(丁興富,2004a)一文中本文作者之一指出:“各國基礎教育信息化的實踐還表明,信息通信技術在中小學的教與學的應用,起步于計算機教育與信息技術教育,隨后是基于資源和基于交互的研究性學習與綜合跨學科學習。最終也是最艱難的領域是各類學科課程的日常教學,即大量常規(guī)課堂面授教學。如何使千百萬中小學教師每一天的常態(tài)課堂面授教學實現信息化,實現信息技術與學科課程教學的整合,這是21世紀全球基礎教育革新和發(fā)展面臨的重大課題?!痹诒鞠盗姓撐模?)“基礎教育信息化的突破口:從校校通到班班通”的結論中進一步指出:課堂面授教學信息化需要特殊綜合技術,電子交互白板正是這種解決方案,它定將成為課堂教學信息化的首選,并很快發(fā)展成為課堂信息化教學的主流技術(丁興富,2004b)。本文將對上述命題進行論證。在英國,電子交互白板受到廣大中小學教師和學生的熱烈歡迎,得到政府研究機構和大學研究人員組織的實驗研究成果的有力支持,得到英國政府教育部門的推崇并進而在全英國推廣。電子交互白板在美國、歐洲和世界其它地區(qū)也正方興未艾。在我國,中英合作實驗研究項目“在中國學校系統(tǒng)中應用交互白板開展教學的適用性和有效性的評估與改進”已經在北京啟動(丁興富,2005;丁興富與李敬東,2005)??梢灶A見,我國越來越多的中小學將加入到這一探索和創(chuàng)新的行列中來。(* 本文系全國“十五”教育科學規(guī)劃重點項目(國家級:BYA010113)、北京市哲學社會科學“十五”規(guī)劃項目(03BJBJY043)和北京市211重點學科建設項目的階段成果。)
課堂教學的主流技術:從黑板到白板的歷史演進
正如“中英信息通信技術周”(China-UK ICT Week)系列活動中“從石板到交互白板”專題活動的標題所標明的,課堂教學使用黑板也有一個發(fā)生和演進的過程。作為可以重復使用的課堂教學工具的黑板源自學習者個人使用的沙盤和石板。在發(fā)明造紙術后,學習者個人使用的書畫工具在我國是毛筆和紙張,在西方是羽毛筆和紙張。但材料比較昂貴而且無法重復使用。于是,沙盤和石板作為自制或廉價的書畫工具依然存在。本文作者之一是在新中國剛建立時在上海的郊區(qū)嘉定縣上的小學,曾經用過沙盤和石板。使用沙盤就是用細樹枝或細木棍在一個裝有沙子的扁盤中書畫。寫滿了可以將沙子抹平后再次書畫。石板石筆用特殊的石材做成,使用時用石筆在石板上書畫,留下白色的印痕,并且很容易擦去重寫。很快,學習者個人使用的砂盤和石板讓位給鉛筆和紙張,隨后更有了鋼筆和圓珠筆。鉛筆的書畫是可以擦去的(但次數有限),而鋼筆和圓珠筆的書畫是無法擦除的。用作課堂教學的書畫工具必須滿足“面向師生集體、易于重復使用、而且成本低廉”這樣幾個條件。這就是黑板和粉筆得以發(fā)明并推廣應用的技術學、教育學和經濟學基礎。近代以來,黑板加粉筆在傳統(tǒng)校園課堂教學中已經建立起穩(wěn)固的地位。香港中文大學傳播學教授余也魯曾經指出:傳統(tǒng)學校的大多數教師依然相信:“學習成功與否,主要靠教師,而不是靠教材和手段。...世界上有過不少最出色的教育,例如孔夫子、柏拉圖和亞里斯多德的授徒,都是最樸素的面對面?zhèn)魇?,除?span id="moiyehiw" class="t_tag" oncg="tagshow(event)" href="tag.php?name=%c0%cf%ca%a6">老師的言傳(語言)之外,什么教學新技術媒體都沒有。...近幾百年出現的許多偉人也都是在非常簡陋的教室里受的教育,除了教科書和黑板,同樣其它什么媒體也沒有”(余也魯,1982)。美國的哈拉斯(Halas)和哈里斯(Harris)也指出:“幾個世紀以來,人們都確信,在交流中,文字比目視圖像優(yōu)越,并且,文字包含有較高的智慧和思想?,F在發(fā)達國家的教育仍牢牢地立足于這種信念?!保ü购凸锼?,1982)。這種信念同近代學校教育幾百年來實行的教師、教科書和教室三中心制的傳統(tǒng)有千絲萬縷的聯(lián)系,同時表明黑板加粉筆作為傳統(tǒng)校園課堂教學的主流技術已經經受住了幾個世紀的考驗。
從上世紀后期以來,我們又經歷了從黑板到電子交互白板的演進過程。這一過程大致經歷了主要三個階段:
1.      從黑板到書寫白板;
2.      從書寫白板到電子白板;
3.      從電子白板到交互白板。
首先,主要是為了避免粉塵侵害師生健康,開始改進并使用各類無塵粉筆,但效果不夠理想,于是干脆開始使用書寫白板。書寫白板用各種材質(木材、金屬、塑料板材等)制作,相應地,使用各類彩色書寫水筆,并使用特制的板擦擦除書畫內容。如今,各國仍有大量書寫白板在使用中,但始終并不普遍,在中小學尤不常見。究其原因,恐怕還是在其“面向師生集體、易于重復使用、而且成本低廉”方面比不上黑板加粉筆。
及至上世紀末葉,書寫白板開始演進為電子白板。最早,電子白板就是配備了電子裝置的書寫白板,可以將白板上的書畫內容存儲起來并打印出來分發(fā)給學生或受眾。后來,又發(fā)展為可以將電子白板上的書畫內容存儲在計算機中并進行進一步的加工處理和傳輸發(fā)送(如通過電子郵件)。當然,電子白板也可以作為計算機的投影屏板使用。但此時的電子白板與計算機的相互作用關系始終是單向的:(1)電子白板上的書畫內容可以存儲到計算機中并做進一步的加工處理(可實現從電子白板到計算機的書畫內容單向存儲),但計算機處理結果并不呈現在電子白板上,即電子白板上的書畫內容不會隨著計算機的加工處理而隨之改變(不能實現從計算機到電子白板的書畫內容加工處理的逆向呈現);(2)計算機通過投影儀可以將其屏幕內容投影到電子白板上(可實現從計算機到電子白板的屏幕內容單向投影),但在電子白板上無法對投影的計算機屏幕內容做任何加工處理或操作,即此時電子白板僅僅相當與一塊普通屏板而已(不能實現從電子白板到計算機的屏幕內容加工處理的逆向操作)。正因為電子白板與計算機之間無法實現雙向交互通信與操作,使得電子白板的應用推廣受到重大限制。在教學實踐中,電子白板的使用還不如書寫白板普遍。
從電子白板發(fā)展到交互白板,這是白板發(fā)展史上的關鍵的一步。交互白板實現了白板與計算機之間的雙向交互通信與操作。交互白板既是電子白板、同時又是計算機屏幕。在交互白板上的書畫內容及其加工處理結果均被存儲在計算機中,同時,在交互白板上可以實現對計算機的各種操作,所有對計算機屏幕內容的操作和加工處理的結果都會即時存儲在計算機中和呈現在電子白板上。當然,交互白板自身也經歷了一個不斷改進和完善的過程,這一過程至今仍在進展之中而并未結束。但是,經過21世紀初最近數年的技術設計創(chuàng)新和實踐應用改善,如今的交互白板已經基本成型,已經足以替代傳統(tǒng)黑板擔當起基礎教育信息化進程中課堂教學主流技術的重任。在已經發(fā)表的許多文獻中,人們常常將電子白板和交互白板混為一談。比如毛向輝的文章(2003)就是如此。我們可以將交互白板稱為電子交互白板(電子交互式白板)或交互電子白板(交互式電子白板)。為了簡明,我們建議直接稱呼“交互白板”,以便與沒有雙向交互功能的“電子白板”區(qū)別。
交互白板概述、分類和代表產品
那么,究竟什么是交互白板?交互白板(Interactive Whiteboard)是電子感應白板(硬件)與白板操作系統(tǒng)(軟件)的集成。它融合了計算機技術、微電子技術與電子通信技術,成為計算機的一種輸入輸出設備,成為人(用戶)與計算機進行交互的智能平臺。簡言之,交互白板是一個具有正常黑板尺寸、在計算機軟硬件支持下工作的,既具有普通白板和聯(lián)網多媒體計算機功能,又可以實現普通白板功能與計算機功能、以及軟硬件功能與教育資源、以及人機與人際多重交互的電子感應屏板。
基于白板硬件技術的不同,電子交互白板可以分為兩大類:電磁感應類硬板和壓觸通導類軟板。電磁感應類硬板的工作原理是利用電磁感應為感應筆作定位。所以,硬板類電子交互白板都必須應用某種類型的感應筆在白板上進行書畫和操作。壓觸通導類軟板的工作原理是利用指尖或筆尖的壓觸使軟板表面的兩層材料在該點發(fā)生短路而通導,從而為指尖或筆尖作定位。所以,軟板類電子交互白板可以使用指尖或書寫筆書畫或操作。盡管工作原理不同,但兩類電子交互白板實現的書畫、操作和交互功能是接近的。但是,在硬板和軟板上進行書畫和操作的手感會有些差異。依據人體工程學原理,不同的個體可能對某類交互白板更容易適應和習慣。
在國內外市場上,如今有多種交互白板可供選擇。有些交互白板主要適用于辦公室和商務活動,較多配備在公司企業(yè)、政府及研究機構。已經見于我國市場、比較適合教學應用的交互白板有英國普洛米修斯公司的產品愛睇寶(ACTIVboard),加拿大公司的產品聰慧板(Smartboard)和美國公司的產品網視通(Webster)。此外,我國深圳的巨龍公司已經推出了具有自主知識產權的產品IP板(IPboard)(倪光南院士等參加了鑒定)。英國倫敦的劉易桑城學習中心(Lewisham City Learning Centre)對英、美、加公司交互白板的技術性能和教學功能進行了對比測試,提交的評價報告給予英國公司的產品總分5顆星,加拿大公司的產品總分2顆星,美國公司的產品總分1顆星。也許英國的學校和師生對本國的產品有某種偏愛。經過我們對中國市場上同類產品的考查,我們大致認同上述英國評估報告的結論:英國普洛米修斯公司的產品愛睇寶(ACTIVboard)是專門為教學應用設計開發(fā)的,有一支穩(wěn)定的專業(yè)技術和教學應用開發(fā)隊伍。愛睇寶的軟硬件性能尚在不斷更新升級再版中,中文界面的漢化版也已經公開發(fā)行。愛睇寶還配備了豐富的教學資源庫以及隨機幫助文件(已經漢化),非常便利教師與其他用戶使用。英國普洛米修斯公司還為愛睇寶(ACTIVboard)開發(fā)了全套培訓教材與培訓論證體系。首都師范大學、北京教育科學研究院和北京市的若干中小學已經合作開展中英交互白板教學應用的實驗研究項目。該實驗項目的初步研究成果將在近期發(fā)表(丁興富,2005)。
交互白板在英國的成功
英國現任教育部長查理斯·克拉克(Charles Clarke)在2004年英國教育技術博覽會(BETT)開幕式上的講話中極力推薦交互白板作為英國基礎教育應用電子信息通信技術的成功范例。在他短短的開幕致辭中,有12處直接提及交互白板,其中5處使用Interactive Whiteboard,4處使用Electronic Whiteboard,3處使用Whiteboard,還有許多處使用代詞意指交互白板。克拉克毫不掩飾自己對交互白板的鐘愛:“我極力表達我對使用電子交互白板技術的熱忱。(I have been hugely impressed myself by the use of electronic whiteboard technology.)?!彼枥L了自己的親身體驗以及建立在教學實踐上的真知灼見:“我親身經歷了令人興奮的使用白板的課堂教學,孩子們以完成不同的方式參與到學習中來,這正是我前面提到的蘭喀斯特大學研究報告指出的。我深信,交互白板是一種工具,它可以幫助教師為各種年齡和能力的學生組織激動人心和充分參與的課堂教學。現在教師可以以一種激動人心和令人興奮的方式組織整堂課程的教學,師生可以從學生之間的交互、師生之間的交互以及師生與白板的交互獲得巨大收益,不論具體環(huán)境是什么。”“白板使得教師可以使用各種不同的方式方法來豐富其課程教學,可能是錄像片段、互聯(lián)網、多媒體演示、色彩視覺效果等,以及他們以往一直習慣使用的傳統(tǒng)黑板的技能。白板也可以用來展示文本、實物,還可以讓師生進行計算。我還認為,某些學科領域——數學和科學無疑可作為代表——對學習動機的激勵和認知結果的清晰——通過白板技術使認知圖像呈現和保存在學習者的頭腦中——實實在在都是非常鼓舞人心的?!笨死瞬块L隨后說:“我今天宣布進一步擴大對裝備交互白板的新的撥款,這就意味更多的中小學將有可能從這一技術中受益。我已經為此做出了2003-04財政年度2,500萬英鎊財政預算,在2004-05財政年度繼續(xù)還有2,500萬英鎊。這一預算可以擴大我們的中小學交互白板裝備計劃,繼續(xù)2002至2004年已經成功實施的試點項目。” 同這一預算配套,英國教育與技能部(DfES:Department for Education and Skills)以及教師培訓總署(TTA:Teacher Training Agency)資助一個對新教師的培訓項目,使開始第一年教學的大學畢業(yè)生能夠獲得基金購買交互白板和外圍設備,并接受應用交互白板開展更有效的教學的培訓(克拉克,2004)。
在過去的幾年中,英國的大學和教育科學研究機構已經同中小學合作對交互白板的教學應用進行了大量的實驗研究,發(fā)表了眾多的研究成果、報告和論文。其中。比較著名的有英國教育通信與技術總署(BECTA:British Educational Communications and Technology Agency)開展的取名為“教育技術影響研究系列2和3(ImpaCT2 and ImpaCT3 studies)”的研究項目;
英國紐卡斯爾(Newcastle)大學、蘭喀斯特(Lancaster)大學和沃維克(Warwick)大學展開的研究項目,以及眾多英國中小學及其所在學區(qū)組織進行的教學改革和教學實驗研究。來自英國教育通信與技術總署的研究報告(2003)指出:交互白板便于演示計算機軟件和上網的操作過程并呈現教學材料的動態(tài)和細節(jié),在必要時可以回溯和重現操作過程和細節(jié),具有提高學生的學習興趣和動力、激勵學生參與和交互的優(yōu)點;學生有更多的機會在課堂協(xié)作學習中提高應用信息技術的能力和人際交流的技能,在教師和同學面前展示各自豐富的想像力、創(chuàng)造性和作品,從而增強自信心;不需要使用鍵盤而在白板上直接書畫和操作有利于幼小兒童和殘障學生更踴躍地參加到教學中來(BECTA,2003)。蘭喀斯特(Lancaster)大學對電子白板的最新研究發(fā)現表明,這項技術是如何實際工作而學生是如何被激勵去學習的。交互白板與數字內容結合起來可以讓教師和學生呈現、注釋和處理他們教與學的內容,從而提高課程教學的效益并激勵學生學習。
交互白板在世界各地
在今年9月“中英信息通信技術周”(China-UK ICT Week)的“從石板到交互白板”專題活動中,英國普洛米修斯公司的首席執(zhí)行官史迪芬?朱瑞(Stephen Jury)先生應邀作了題為“交互技術:來自英國的經驗”專題報告(朱瑞,2004)。報告指出,截至2004年,英國是世界上應用交互白板技術最多的國家,比美國、加拿大和南美洲三地的總和還要多。英國已有80%的中小學配備了交互白板,共有11萬間教室配備了交互白板,占教室總數的15%。所有教室全都配備了交互白板的中小學有300多所。此外,所有新建學校的教室全都采用了交互白板的裝備。依據2004年春的調查統(tǒng)計結果,90%的小學校長都認同交互白板技術對改善課堂教與學具有巨大的潛能。裝備了交互白板的英國中小學在學校層次上開展了廣泛的推廣觀摩活動,并且開始建立校際的網絡互聯(lián)和交流。從上述克拉克部長的講話中可以看到,英國政府從2003年開始對中小學裝備交互白板給予直接預算撥款支持。有研究報告指出,個人電腦被引進美國中小學校園和課堂應用于教學并沒有取得預期的效果和成功,其主要原因是技術整合的效果不理想以及價格昂貴。英國中小學應用交互白板的成功經驗為各國提供了有益的借鑒、降低了投資風險。除了英國和北美外,亞洲、歐洲和南美洲等地也開始加入了這一行列。圖1展示了交互白板全球年度銷量的實際統(tǒng)計值(2001-2003年)和市場預測值(2004-2007年)。
圖1   交互白板的全球年度銷量
(資源來源: 轉引自史迪芬?朱瑞(Stephen Jury)的專題報告“交互技術:來自英國的經驗”。)
結論:對交互白板教學應用的十項共識
自2004年4月起,中英合作交互白板實驗研究項目在北京部分中小學啟動以來,對交互白板對我國基礎教育信息化的作用和意義有了一些基本認識,可以初步概括為以下十項共識:
1.      技術集成:交互白板是當前課堂教學環(huán)境中技術(包括數字電子技術、計算機技術、網絡技術、多媒體技術和視音頻技術等)的最佳集成者。交互白板明顯地比當前比較流行的多媒體教室的裝備更勝一籌。而且,交互白板可以安裝在各類實驗室、計算機網絡教室、語音實驗室、電教教室和電子圖書館等處,可以大大加強這類基礎設施的教學功能。如果將交互白板與大屏幕多媒體投影結合使用,則可以加強大型講堂或階梯教室的教學效果。此外,交互白板用于課堂教學時也可以為學生(個人或分組)配備臺式電腦或筆記本電腦,所有的教師機和學生機還可以聯(lián)網,從而使課堂教學模式更加靈活多樣。
2.      資源整合:交互白板能夠實現豐富多樣的教育資源的靈活的整合??梢栽诮换グ装宓挠嬎銠C工作界面調用計算機及網絡原有的各類資源(包括各類計算機和網絡軟件課件,播放各類多媒體光盤和視音頻材料等),而且還可直接調用交互白板內置的多種資源庫,主要有活動掛圖資源庫、注釋庫、超聯(lián)結庫、動畫庫等。其中的活動掛圖資源庫進一步分為共用庫和專用庫兩部分。無論是共用庫還是專用庫,又都細分為文件庫、頁面庫、背景庫和圖像庫。每一種資源庫都可以建立各自的樹型目錄結構,按學科和班級等進一步分類,方便查找和調用。師生在教學實踐中可以依據各自的需要不斷調整、修改、增添直至重構這些內置的資源庫。這種結構既可做到教師個人知識產權的保護,又可實現特定教研集體共同承諾的資源共建共享。而且,交互白板支持在課堂教學師生交互情境中教育資源的現場創(chuàng)作和再加工,從而不斷形成和積累可重復使用的新生的鮮活的教育資源。
3.      交互平臺:交互白板提供了教師與學生、學生與學生、師生與資源、本班師生與外界師生及專家的交互平臺,極大地促進了多種多樣的交互活動;這是交互白板在在技術集成和資源整合基礎上得以實現的對于課堂教與學最有價值的特征,也是交互白板同用于課堂教學的其它信息技術裝備相比較時顯示出的巨大優(yōu)勢和核心競爭力。
4.      協(xié)作環(huán)境:交互白板支持構建一個課堂教與學的協(xié)作環(huán)境,師生的教與學的角色和行為都發(fā)生了積極的變化。在交互白板提供的交互平臺上,可以開展基于豐富的教育資源的協(xié)作教學與學習。在基于交互白板的課堂協(xié)作教學環(huán)境中,有利于教師發(fā)揮導學和助學的作用,教師對整個教學過程可以有更靈活的或強或弱的控制,同時也有利于學生充分發(fā)揮學習主體的作用,學生會表現出更多的參與和協(xié)作、活力和凝聚力。
5.      親近師生:交互白板會使師生發(fā)生親近而不是懼怕的感覺。我國中小學師生極容易親近交互白板,因為它在外觀和操作上接近黑板和觸摸屏,無須嚴格的專業(yè)訓練,易學易用,好學好用,為簡單的使用和高級的應用都留有空間。特別是那些對計算機和網絡有陌生甚至恐懼感的文科年長教師,在交互白板面前會很快由簡入手、漸學漸用、建立起信心。同樣,不需要使用鍵盤而在白板上直接書畫和操作有利于幼小兒童和殘障學生更踴躍地參加到教學中來。而且,交互白板便于演示計算機軟件和上網的操作過程并呈現教學材料的動態(tài)和細節(jié),在必要時可以回溯和重現操作過程和細節(jié),具有提高學生的學習興趣和動力、激勵學生參與和交互的優(yōu)點。
6.      傳統(tǒng)創(chuàng)新:課堂教學應用交互白板體現了傳統(tǒng)與創(chuàng)新的結合。教師應用黑板加粉筆言傳身教的傳統(tǒng)課堂教學模式畢竟經受了世界各國幾個世紀所有學科課程教學實踐的考驗,基于交互白板的課堂教學可以繼承并發(fā)揚這一優(yōu)秀傳統(tǒng),同時可以對信息技術與各類學科課程教學的整合進行探索和創(chuàng)新,并將這兩者結合起來,相得益彰。這是當前用于課堂教學的其它信息技術裝備(包括多媒體教室和計算機網絡教室)所無法實現的。
7.      常態(tài)應用:交互白板適用于各類學科課程的日常課堂教學。目前在我國基礎教育信息化中存在一種誤區(qū):多媒體教室和計算機網絡教室(機房)正在成為學校信息基礎設施建設的主要方向,計算機加投影加屏幕似乎成了課堂信息化建設的主流技術和標準配置。結果,對于部分教師,傳統(tǒng)黑板加粉筆的課堂教學讓位給播放演示文稿和多媒體課件輔助講課。鑒于其教學效果未必能與傳統(tǒng)課堂教學相比,多數學科教師的日常教學依然是利用黑板加粉筆的課堂面授教學。交互白板的應用將打破這一誤區(qū)。交互白板將逐漸成為大多數中小學教師常態(tài)課堂教學的第一選擇,成為信息技術與各類學科課程教學整合的優(yōu)選方案。這一發(fā)展趨勢不可能一蹴而就,而是通過發(fā)達地區(qū)先進學校的率先實踐逐步擴展帶動邊緣地區(qū)學校漸漸推進。
8.      多種模式:基于交互白板的課堂教學適應教與學的多種模式,實現教學結構與模式的多元化和多樣化。教育教學實踐以及教育科學、心理科學和學習科學的理論都揭示出教學與學習具有多種結構和模式。這些不同的教與學的結構和模式相比較而存在,具有各自的價值取向,各自的優(yōu)勢和弱點,不可簡單地將它們劃分為正確與錯誤、先進與落后、新興與過時?;诮换グ装宓恼n堂教學既可適應以教師為中心、以教為主的教學結構與模式,也可適應以學生為中心、以學為主的教學結構與模式;既可用于加強講授型教學、也可用于促進協(xié)作型教學、自主型學習和探究型學習等。在實現教學結構與模式的多元化和多樣化方面,交互白板比之當前用于課堂教學的其它信息技術裝備(包括多媒體教室和計算機網絡教室)具有更大的適應性和靈活性。
9.      教學設計:盡管交互白板支持構建一個課堂教與學的協(xié)作環(huán)境,具有技術集成高、資源整合強、交互功能好等優(yōu)勢,以及親近師生、易于實現傳統(tǒng)與創(chuàng)新的結合、適應多種教學結構與模式和各類學科課程的日常教學等特征,但基于交互白板的課堂教學成功與否歸根結底取決于教師的教學設計和教學實踐,取決于師生的課堂教學活動與協(xié)作。因此,要加強教師的培訓和教研活動,加強教師的學科素養(yǎng)、教育學及學科教學法素養(yǎng)以及信息技術素養(yǎng)的能力培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展。在教師專業(yè)發(fā)展領域,交互白板為教師培訓和教研活動同樣提供了一種強有力的平臺、環(huán)境和工具。
10.  投資效益:交互白板是當前我國基礎教育信息化投資效益較高的一種選擇。在我國大中城市和東部經濟發(fā)達地區(qū),許多中小學已經初步建成校園網、電子圖書館、計算機網絡教室和多媒體教室。在部分或多數多媒體教室和計算機網絡教室中將屏幕換成交互白板,所需投資不大,所得效益顯著。這是實現我國基礎教育信息技術設施建設從校校通走向班班通,投資效益較高的一種選擇。
綜上所述,以上十項共識使我們有充分信心地說:交互白板必將成為“中小學課堂教學信息化、信息技術與學科課程教學整合的有效且可行的主流技術”,“成為中小學未來教室設計施工的標準常規(guī)”,極大地推動學校教學信息化的進程。

參考文獻:
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