趙瑞軍

（1.華東師范大學(xué)　　教育信息技術(shù)系，上?！?00062；2.嘉興學(xué)院　　教師教育學(xué)院，浙江　　嘉興　314001）

基于未來課堂的思維可視化教與學(xué)策略設(shè)計*

趙瑞軍1，2

（1.華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)系，上海200062；
2.嘉興學(xué)院教師教育學(xué)院，浙江嘉興314001）

課堂是教學(xué)改革的主陣地，課堂環(huán)境的變革和課堂教學(xué)方式的創(chuàng)新是教育改革的主旋律。未來課堂是一個不同于傳統(tǒng)課堂的新型教與學(xué)環(huán)境，是將信息技術(shù)深度融入課堂環(huán)境和課堂教學(xué)，處處體現(xiàn)以人為本的理念。文章以未來課堂環(huán)境下思維可視化教與學(xué)策略的設(shè)計為切入點，立足在未來課堂中提高教學(xué)效率與學(xué)習(xí)效果，將思維可視化教學(xué)方法與未來課堂有效整合，嘗試構(gòu)建未來課堂教學(xué)環(huán)境下教與學(xué)策略，以充分發(fā)揮未來課堂的功能優(yōu)勢，探索未來課堂教學(xué)的新思路、新方法，使教師教學(xué)更高效，學(xué)生學(xué)習(xí)更靈活。

未來課堂；思維可視化；教與學(xué)策略

引言

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，對教育的影響走向縱深，逐步幫助我們解決在過去沒有辦法解決的問題。例如，要做到以學(xué)生為本，實施素質(zhì)教育，在教師有限的教學(xué)時間內(nèi)，要想做到因材施教，分組討論、課堂高效的一對一交互，運用“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式等都不太可能實現(xiàn)。但如今，我們可以利用信息技術(shù)與教育的深度融合，充分運用信息技術(shù)對教育的支持，這些歷史問題將迎刃而解。因此，依據(jù)先進的教育理念，運用信息技術(shù)，以“學(xué)生為本”為設(shè)計核心，重構(gòu)一個功能豐富的全新未來課堂是教育發(fā)展的必然趨勢。未來課堂目標(biāo)就是建立一個“堅持以人為本，使教育的各要素相互依存、相互促進、協(xié)調(diào)合作，形成完美的教學(xué)生態(tài)，從而促進學(xué)生自我激勵、自我成長、自我完善”的和諧課堂［1］。因此，具備人性化、混合性、開放性、智能性、生態(tài)性和交互性的未來課堂應(yīng)運而生。然而，要想充分發(fā)揮其功能，還需要運用先進的教學(xué)理念與方法，對教與學(xué)的過程進行創(chuàng)新設(shè)計。

一、未來課堂教與學(xué)環(huán)境及方法

未來課堂是相對于傳統(tǒng)課堂而構(gòu)建的一種全新學(xué)習(xí)空間，在全新的教與學(xué)空間中，需要設(shè)計新的教與學(xué)策略，才能充分發(fā)揮未來課堂的功能。

（一）未來課堂教與學(xué)環(huán)境

未來課堂屬于正在到來的未來，它不是固定在某一個時點，它必將隨著技術(shù)的進步，理念的更新而不斷發(fā)展。國內(nèi)外學(xué)者對未來課堂的定義并不相同，所設(shè)計的未來課堂環(huán)境也各有特色。華東師范大學(xué)未來課堂研究團隊對未來課堂的定義：未來課堂是相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言的，是在以人本主義、互動、環(huán)境心理學(xué)等相關(guān)理論和智能空間、云計算、人體工學(xué)等技術(shù)的支持下，以互動為核心，以充分發(fā)揮課堂組成各要素（人、技術(shù)、資源、環(huán)境和方法等）的作用，實施教與學(xué)，以促進人的認(rèn)知、技能和情感的學(xué)習(xí)與發(fā)展的教與學(xué)的環(huán)境與活動［2］。未來課堂的特征歸納為以下幾點［3］：

1.空間舒適（人性）：未來課堂從人本關(guān)懷出發(fā)，以教師和學(xué)生為本，對空間、桌椅、燈光、溫度等環(huán)境進行設(shè)計，體現(xiàn)智慧學(xué)習(xí)空間理念。

2.裝備先進（齊全）：面向未來的課堂必然是裝備先進的課堂，包括課堂所需的最新的硬件設(shè)備與軟件技術(shù)，可提供多種學(xué)習(xí)功能。

3.操控便利（自如）：未來課堂設(shè)備與軟件操控便利，大大增強教師與學(xué)生在教與學(xué)過程中的自由度、自主性和自信心。

4.交互即時（流暢）：未來課堂利用相關(guān)軟硬件技術(shù)，可實現(xiàn)師生即時交互，即時反饋，使教與學(xué)過程精準(zhǔn)高效。

5.資源豐富（充分）：未來課堂包含微課、虛擬實驗、學(xué)科思維導(dǎo)圖、教學(xué)設(shè)計、課件等豐富的學(xué)習(xí)資源，可將課內(nèi)課外有效融合，為混合學(xué)習(xí)模式的實施提供保障。

（二）思維可視化教與學(xué)方法

未來課堂勢必功能豐富，技術(shù)先進，環(huán)境舒適，操作靈活，即使在這樣的課堂當(dāng)中，學(xué)習(xí)仍不會自動發(fā)生。先進的課堂裝備，只能算是學(xué)習(xí)的必然條件，而不是充分條件，沒有科學(xué)的方法就不會有好的教學(xué)效果和學(xué)習(xí)效果。思維可視化是指運用一系列圖示技術(shù)把本來不可視的思維（思考方法和思考路徑）呈現(xiàn)出來，使其清晰可見的過程。被可視化的“思維”更有利于理解和記憶，因此可以有效提高信息加工及信息傳遞的效能［4］。這種方法更關(guān)注知識表征背后的學(xué)生思維規(guī)律，良好的知識表征及思維工具的使用，可以有效促進學(xué)生的學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)者主動去建構(gòu)知識，學(xué)習(xí)的過程就是知識的建構(gòu)過程，同時有助于學(xué)習(xí)者對知識的存儲與提取。未來課堂先進的技術(shù)，豐富的功能，可以使思維可視化技術(shù)充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，使知識的呈現(xiàn)與表征更方便靈活，更利于學(xué)生的建構(gòu)。

思維可視化作為一種知識呈現(xiàn)與組織方式，既可以作為教師的教學(xué)方法，也可以作為學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。作為教學(xué)方法有助于幫助教師去組織知識和相關(guān)內(nèi)容，將原來抽象的內(nèi)容、瑣碎的內(nèi)容按照一定的規(guī)則進行可視化呈現(xiàn)，可以大大提高教學(xué)效率；作為學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，學(xué)生利用這種方法組織所學(xué)知識，可以快速地與原有知識建立聯(lián)系，使新知識與原有知識進行同化與順應(yīng)，既可以提高學(xué)習(xí)新知識的效率，又可以促進認(rèn)知結(jié)構(gòu)的發(fā)展。思維可視化的教與學(xué)策略主要包括：

1.思維可視化教學(xué)策略：該策略是指在教學(xué)過程中把可視化融入教學(xué)的各個環(huán)節(jié)，在教學(xué)的每個階段都可以使用可視化方法和可視化內(nèi)容，尤其是在知識呈現(xiàn)方面，對于訓(xùn)練學(xué)生形象思維、分析思維、聚合思維都可以起到很好的支持作用。

2.思維可視化學(xué)習(xí)策略：該策略是指在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中將思維可視化策略融入學(xué)習(xí)的各個環(huán)境，使學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)習(xí)方式都采用可視化的方法，對于培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、創(chuàng)造思維、分析思維、發(fā)散思維都有很大的支持作用。

3.思維可視化教學(xué)評價：思維可視化教學(xué)評價是利用可視化技術(shù)對學(xué)生進行學(xué)習(xí)評價，強調(diào)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，側(cè)重對學(xué)生思維發(fā)展方面進行評價，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的問題，及時進行補救。

二、基于未來課堂思維可視化教與學(xué)策略設(shè)計

（一）多屏異步呈現(xiàn)策略，保證思維連續(xù)

多屏呈現(xiàn)是未來課堂最具特色的功能，一間課堂中配備有2到4塊屏幕（屏幕可以是液晶投影、電子白板、一體機、大屏幕電視機等），均勻分布在課堂的四周，具有同屏、異屏、循環(huán)屏三種內(nèi)容呈現(xiàn)模式［5］。同屏模式就是幾塊屏幕同時呈現(xiàn)某頁內(nèi)容，可以使每位學(xué)習(xí)者都能清晰看到屏幕內(nèi)容，解決了學(xué)生因座位位置因素而影響觀看效果的問題；異屏模式可以使不同屏幕實現(xiàn)不同內(nèi)容的呈現(xiàn)，可以使指定屏幕實現(xiàn)特定頁面內(nèi)容的呈現(xiàn)；循環(huán)屏模式則是按照PPT頁面順序進行呈現(xiàn)的一種方式，這種方式最大的特點就在于它可以保證學(xué)生思維連續(xù)性，適應(yīng)不同學(xué)習(xí)者的思維反應(yīng)水平，使不同的學(xué)習(xí)者都可以既緊跟老師的教學(xué)步驟，又保證了自己思維的連續(xù)性，幫助學(xué)習(xí)者對知識進行快速組織與加工，這種內(nèi)容呈現(xiàn)模式對于呈現(xiàn)物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)等前后邏輯聯(lián)系緊密的學(xué)科知識效果更加明顯（見表1）。

表1　　未來課堂多屏異步教學(xué)

（二）即時信息交互策略，保證思維同步

即時信息交互是課堂教學(xué)中最為核心的內(nèi)容，傳統(tǒng)課堂受技術(shù)所限，不能實現(xiàn)信息及時交互，交互內(nèi)容形式有限等。但在未來課堂中，即時交互變得非常容易，主要包括：教師可以將PPT課件、其它資源等內(nèi)容即時發(fā)送到學(xué)生平板終端；學(xué)生在接收到教師發(fā)送的相關(guān)內(nèi)容及資源后，可以進行修改、作答、加工，然后可以回傳給教師；IRS（Interactive Response System）即時反饋系統(tǒng)則可以實現(xiàn)課堂內(nèi)的即時反饋，可以有效支持課堂教學(xué)活動的開展，它可以實現(xiàn)投票、搶答、選擇，并能及時進行答案分析，呈現(xiàn)可視化的分析結(jié)果，時刻掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進展，保證思維同步；IRS同時可借助于實物展臺，可以將紙制學(xué)習(xí)資源、實物教具等即時拍照進行數(shù)字化，發(fā)送到學(xué)生終端。未來課堂的即時信息交互，數(shù)據(jù)分析瞬間完成，給了課堂教學(xué)活動很好的支持，真正做到及時、精準(zhǔn)、高效。

（三）翻轉(zhuǎn)混合教學(xué)策略，增強學(xué)習(xí)體驗

翻轉(zhuǎn)課堂是當(dāng)前最熱門的教學(xué)改革模式，這種教學(xué)模式可以大大提高學(xué)生參與學(xué)習(xí)的積極性與主動性，從而提高學(xué)習(xí)效率。但開展翻轉(zhuǎn)課堂需要一定的前提基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)的資源做基礎(chǔ)，完善的課堂管理，熟練的教師組織能力，精心設(shè)計的教學(xué)活動等等。其中優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)資源是核心，沒有優(yōu)質(zhì)資源做基礎(chǔ)，如同無源之水、無本之木，也沒有辦法開展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。未來課堂的軟件平臺中，有大量優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，包括教學(xué)設(shè)計、課件、虛擬實驗、思維導(dǎo)圖、微課等資源，這些優(yōu)質(zhì)資源針對性很強，都是和教材緊密相關(guān)的，這就節(jié)省了教師制作資源的大量時間，給教師們開展翻轉(zhuǎn)課堂提供了便利。加上未來課堂中信息技術(shù)支持的交互功能，可以有效開展課堂教與學(xué)活動，將線上與線下，課內(nèi)與課外有機融合，大大增加了學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，從而實現(xiàn)真正的翻轉(zhuǎn)混合教學(xué)。

（四）虛擬與現(xiàn)實結(jié)合策略，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

課堂中學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)知識傳授多少要重要的多，虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有沉浸性、交互性、想象性的特征，在提高學(xué)生學(xué)習(xí)體驗，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面具有很強的優(yōu)勢。未來課堂的教學(xué)資源平臺中，有專門的虛擬實驗平臺，儲存有大量虛擬實驗，可供教師和學(xué)生實時使用，包括化學(xué)、物理、電子、生物類等實驗?zāi)K。這些虛擬實驗即可由教師在上課時做實驗演示用，也可供學(xué)生在課堂或回家進行實驗用。有了虛擬實驗平臺，可以幫助學(xué)生提前進行實驗準(zhǔn)備，降低實驗風(fēng)險，而且還可以解決個別學(xué)校實驗設(shè)施設(shè)備不足的問題。同時，未來課堂中的學(xué)習(xí)體驗區(qū)，配備了3D播放設(shè)備與體感體驗設(shè)備，學(xué)生通過體驗3D視頻教學(xué)資源和體感互動游戲，提高了學(xué)習(xí)興趣，增強了互動，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實的融合。

（五）實時手寫交互策略，回歸課堂本真

信息技術(shù)的發(fā)展，加快了社會發(fā)展的現(xiàn)代化與數(shù)字化，同時也加劇了文字書寫與現(xiàn)代社會的距離。借助技術(shù)，我們可以在電子白板上運用直接書寫文字，但這種書寫過程及體驗受技術(shù)所限，我們不能像在書本上那樣自如地令人滿意。如今，借助于點陣技術(shù)，教師可以像在紙張上書寫一樣，可以進行公式推導(dǎo)過程、可以批改作業(yè)、書法創(chuàng)作等教學(xué)活動，重要的是這一切可同時呈現(xiàn)在屏幕上。這種技術(shù)完美地將教師板書與投影結(jié)合在一起。同時，學(xué)生也可以在有點陣的紙制材料上進行批注、考試，這些過程瞬間被進行了數(shù)字化處理，保留了數(shù)據(jù)，節(jié)省了時間，為后續(xù)分析提供基礎(chǔ)。點陣技術(shù)讓教師與學(xué)生書寫更加自然，交互更加輕松，解放了教師，方便了學(xué)生，回歸了課堂本真，增加了交互體驗。

（六）自動診斷補救策略，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)

因材施教是每個教育工作者的夢想，也是每個學(xué)習(xí)者的終極福利。但每位學(xué)習(xí)者都是極有個性的，一節(jié)課掌握到什么程度也是非常個性化的問題。在未來課堂中，支持學(xué)生使用iPad、Android Pad、Windows Pad等移動設(shè)備作為學(xué)習(xí)終端，建立與教師端軟件的高效互動機制。這種機制可實現(xiàn)課堂中教與學(xué)內(nèi)容的實時互相推送，支持即時反饋裝置反饋功能，立即進行投票或評分，課堂測驗，開展形成性評價。評價報告包括成績統(tǒng)計匯總，可隨時調(diào)閱個人各題分?jǐn)?shù)加總、個人得分加總、全班總分與平均分。我們借助于相關(guān)的軟件教學(xué)平臺，通過學(xué)生課堂反應(yīng)、參與程度及題目作答情況，可以分析得出每位學(xué)生的各次活動的平均分?jǐn)?shù)曲線圖、各次活動的交卷時間、分?jǐn)?shù)及答對率等結(jié)果數(shù)據(jù)，判斷學(xué)生未掌握的知識內(nèi)容，自動將該部分內(nèi)容推送給學(xué)生，作為補救措施，從而實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)。因此，未來課堂是一個完成教學(xué)設(shè)計、診斷、評價、補救為一體的整體教學(xué)平臺。

三、結(jié)語

在具體設(shè)計未來課堂思維可視化教與學(xué)策略的時候，需要考慮幾個注意事項。首先是要以具體學(xué)科和教學(xué)內(nèi)容為依據(jù)，充分考慮學(xué)科特點和教學(xué)內(nèi)容的特殊性，將思維可視化方法與具體教學(xué)內(nèi)容進行有效設(shè)計。其次是以學(xué)生學(xué)習(xí)特點為中心，不同年齡階段學(xué)生的學(xué)習(xí)特點不同，思維發(fā)展水平不一，我們強調(diào)以人為本，就是要以學(xué)生思維發(fā)展水平為中心進行設(shè)計。此外，要考慮技術(shù)與情感的統(tǒng)籌兼顧，未來課堂是一個富技術(shù)環(huán)境，教師和學(xué)生的情感交互設(shè)計顯得格外重要。在設(shè)計教與學(xué)策略過程中，既要充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，又要避免技術(shù)過度，技術(shù)可以用來幫助教師提高交互的廣度與深度，而不是替代師生間的情感交互。

［1］葉新東.未來課堂環(huán)境下的可視化教學(xué)研究［D］.上海：華東師范大學(xué)，2014.

［2］陳衛(wèi)東，張際平.未來課堂的定位與特性研究［J］.電化教育研究，2010（7）.

［3］張際平.未來課堂——到底要改變什么［J］.上海教育，2013（21）.

［4］百度百科.思維可視化［EB/OL］.http：// baike.baidu.com/link？url=roK0MXJR0RREcvBhPXHYY4W3J6rjTRv1d3mVv2EWJhFhPwR9Ct0c5p9 jlXj M3cBqKbtWE8AvM0L1Gzja.

［5］陳衛(wèi)東，葉新東.未來課堂中屏的設(shè)計—基于交互的視角［J］.遠(yuǎn)程教育雜志，2013（5）.

［責(zé)任編輯何一輝］

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A

1008-7656（2016）02-0019-04

2016年度上海市高峰學(xué)科建設(shè)計劃華東師范大學(xué)教育學(xué)課題“未來課堂中的教與學(xué)變革：基于視頻分析視角”；2014年度浙江省高等學(xué)校國內(nèi)訪問學(xué)者專業(yè)發(fā)展項目“未來課堂環(huán)境下思維可視化教與學(xué)策略設(shè)計研究” （編號：FX2014077）

2016-05-27

趙瑞軍，嘉興學(xué)院教師教育學(xué)院講師，華東師范大學(xué)教育信息技術(shù)系在讀博士，研究方向：數(shù)字化學(xué)習(xí)空間設(shè)計。