黃榮懷
互聯網教育智能技術及應用國家工程實驗室主任、
北京師范大學智慧學習研究院院長
從班級教學到未來課堂
在過去幾十年中，我國課堂教育經歷了班級教學、以教師為中心、以學生為中心和技術與教學融合四次變革。
那么，現階段課堂教學該如何進行，未來課堂將如何發展？或許可以從對課堂教學的現實需求入手，來解答這一問題。
首先是智慧學習環境需求。
這一環境應在各方面對未來課堂形成支撐，在條件上能夠容納各種新技術，如互聯網、大數據、人工智能、AR/VR/MR等；在場景上，強調任意時間、任意地點、任意方式和任意步調的學習，這種泛在學習的方式不僅局限于學校的學習，還涉及社會學習和終身學習，其特征是面向不同的學習者，目標是讓所有人輕松、投入、有效地學習。
其次是學習體驗提升需求。
教育信息化發展至今，已由過去的“三通兩平臺”步入教育信息化2.0階段，就教室環境而言，增添了許多設備，包括網絡、投影儀、電視等，但目前無論高校還是中小學生的課堂體驗仍存在很多問題。
因此，如何在改善裝備和布局等教學環境的基礎上，融合技術改進教學方法，為師生提供服務，以提升師生體驗也是未來課堂需要解決的問題。
最后是新的人才培養的需求。
21世紀人才的培養目標相較過去已發生很大變化，僅靠書本上的知識已不足以應對這些變化。21世紀人才所需具備的核心技能有三點：
一是學習與創新技能，包括批判性思維和問題解決能力、創造性和創新能力、交流與合作能力；
二是信息、媒體與技術技能，包括信息素養、媒體素養、信息交流和科技素養；
三是生活與職業技能，包括靈活性和適應性、生動性和自我指導、社會和跨文化技能、高效工作和勝任工作的能力、領導能力和管理能力等。
《中國教育現代化2035》中提出要“實現教育現代化，加快信息時代教育變革”，未來課堂該如何以“變”應“變”以解決上述需求？雖然目前我們還不能很具體地定義未來課堂，但其發展方向已逐漸清晰，至少包含三個基本要素：智慧教室、真實學習和有效教學。
智慧教室如何變化？
傳統意義上的教學是在教室內開展師生的教與學，是教學空間和教學法的集合。但隨著技術的進步，技術參與教學的重要性逐漸凸顯，教學輔助技術成為新時代智慧課堂的重要組成部分，技術、教學法與教學空間共同組成智慧教室的鐵三角。技術與教學融合下的學習空間研究成為當今國際智慧教室研究的重要領域。
美國北卡羅納州立大學本科學生中心化活動項目(SCALE-UP)認為，學習環境的優化能改進學生的態度、課堂參與率和學生解決問題的技能；
麻省理工學院的“技術強化主動學習”教室TEAL項目認為，相對傳統的教室環境，在智慧教室中學生的概念理解力增強、失敗率降低；
明尼蘇達大學的“主動學習教室”項目提出：空間塑造教師行為、學生行為和教室活動，教師行為和教室活動塑造學生任務行為。
比如，當進入餐館、圖書館、咖啡館時，我們的行為會自然而然地發生改變以融入不同的環境，這種行為改變約定俗成且不需要解釋。在智能技術應用的智慧課堂中，教師、學生行為和教室活動也應如此。
那么，智慧教室是什么？該如何變化？智慧教室的“智慧性”涉及教學內容的優化呈現、學習資源的便利性獲取、課堂教學的深入互動、情境感知與檢測、教室布局與電器管理等多方面的內容，可概括為“SMART”概念模型，分別為：
1.內容呈現(Showing)，主要包括視覺和聽覺兩方面，不僅要求內容的呈現方式適合學習者的認知特點，更要有利于增強學習者對學習材料的理解和加工。
2.環境布局(Managing)，主要表現在智慧教室布局的多樣性及管理的便利性，智慧教室內的所有設備、系統、資源都應具備較強的客觀理性，包括教室布局管理、設備管理、物理環境管理、電氣安全管理及網絡管理。
3.網絡及資源接入(Accessing)，主要表現在智慧教室中資源的獲取能力和設備接入的便利程度，涉及資源選擇、內容分布和訪問速度三方面。
4.及時互動(Realtime Interacting)，主要表現在智慧教室支持教學互動及人機互動的能力，涉及便利操作、流暢互動和互動跟蹤三個方面。
5.情境感知(Testing and Sensing)，主要表現在智慧教室對物理環境和學習行為的感知能力，將教室內的聲、光、溫、氣調節到適宜學生身心健康的狀態，根據所獲取的學習者的位置、姿勢、操作、情感等方面的數據，分析學生的學習需求，提供適應性支持。
隨著物聯網、大數據等技術的成熟與應用，以上五個方面將成為智慧教室的創新方向。不同于過去僅僅停留于裝備、資源建設和系統集成，今后智慧校園建設應綜合各個方向，進行大規模的頂層設計。
真實學習如何考量？
傳統教學屬于對知識的精加工，側重事實性知識和概念性知識，學習路徑是單一的、順序的、同構的，以低階認知目標(識記、理解、應用)為主，學習內容主要來自書本的良構知識，學習方式以傳統知識的講授為主，按順序逐一“消化”知識點。
而未來課堂中的真實學習是知識融通型學習，滲透更多的程序性知識和元認知知識，以多樣的、非線性的、異構的學習目標為學習路徑，關注高階認知目標（分析、綜合、創建），大量增加來自生活的非良構知識，以學習活動組織為主，強化對學習的支持和服務，側重知識關系的梳理和小組協同的知識建構。傳統教學向未來課堂的過渡是知識的淺層學習向知識的結構變化及遷移的深層學習的轉化，是未來學習的發展方向。
真實學習包含四個要素，一是活動聚焦于現實世界的真實情景；二是運用思維技能和元認知進行開放式探究的深度探究；三是學生參與到學習共同體的對話和社會學習中的學習；四是學習者通過獲得賦權指導自己學習的自我選擇。
它強調的是學習過程與問題解決之間的同頻共振，是需要學生對現實世界中的有關問題和項目情境進行研究探究、討論有意義的建構概念和關系的教學方法。
以此聚焦現實的復雜問題和解決方法，將真實學習與現實生活強關聯，以多重來源和多維視角的跨學科視域，采用角色扮演、基于問題的活動、案例研究以及參與虛擬實踐社群等方法，通過師生間的協作，在學習過程中加入反思和綜合評估，對事物提出多重解釋，產出精致作品。
有效教學如何設計？
傳統教學的講授形式是教師對教輔教材、書本中的知識點分單元進行順序講解，但是隨著技術的發展以及人才需求的逐步提升，繼續按照過去的每一節課內容精心備課已經解決不了問題，必須在混合式學習的教學組織框架下對整體教材和課程從教材分析、課程計劃、活動設計、資源準備、教學評價等方面進行合理安排。
未來課堂的教學設計強調大概念、主題式、融合化、實踐性。以高校課堂為例，未來進行有效教學需要具備五個關鍵要素，分別為清晰授課、教學方法多樣化、任務導向、引導學生投入學習、確保學生成功率。
其面對真實學習的設計理念包括：
一是采用多樣化的學習方法，特別是國際主流學習方法，以適應“數字一代”學習需要。
二是將社交網絡和電子教材應用于學習中，為學習者提供技術豐富的學習環境。
三是實施混合式學習策略，讓學生體驗云存儲、在線學習平臺及即時通訊工具等先進學習技術。
四是將即時評價工具、小組互評和教師點評等多種方式相結合，充分體現課程教學中的形成性評價。
五是高度關注學習者體驗，實時調整教學策略，切實體現“以學習者為中心”的教學理念。
人類學習作為一種高級的心理活動，具有復雜性、動態變化的特點。對于有意志、有情感、有獨立個體的學生，在教學中我們該采用何種學習激勵方式打通從學習投入到學習產出之間的黑盒子是實現有效教學的關鍵。
在當下的教育體系中也不乏充斥著消極的情緒，對分數的機畸追求、與學生為敵的考試、不合理的學習負擔；在教學理論、教學實踐、學習技術領域存在自說自話的嫌疑，導致教育理論“中看不中用”，教育實踐“經驗主義”，以及技術應用呈現“從人灌到機灌”的現象等。
盡管當前的教學改革仍面臨諸多挑戰，但是單就目前的技術與教學相融合的信息化課堂來看，我們不妨嘗試分析信息化課堂中所包含的教師行為和學生行為在內的教學行為，并在由學校、家庭、社會組成的關系模型形成評價以規范教學行為。信息化課堂的教學行為評價指標：
一是強調雙邊互動。在信息化課堂中，為了達到預設的教學目標，教育者和學習者借助信息技術、教學教育資源、教與學方法進行的一種雙邊活動。
二是教師層面。關注教師在信息技術支持下，運用技術手段在課堂教學中實施內容展示、師生互動、課堂導學、學習促進、活動組織、資源獲取等行為。
三是學生層面。關注學生在信息化教學中所使用到的技術工具按照運用功能的不同，可以分為探究技術、溝通技術、建構技術、表達技術、管理技術和綜合類技術。
在新的教學革命中，應通過構建新的教學生態讓學校的教學行為和理論之間形成閉環。目前看來，我們可能過多地期待或高估了新技術，尤其是人工智能的即時作用，希望其馬上出成績。
技術與教育的融合不可能起到立竿見影的效果，而是需要在教育的長期實踐中去融合、發展與完善，今后應更多地探索新技術的長期效益，放眼未來10年、20年，甚至50年之后，信息技術與教學融合的成果。
*本文根據互聯網教育智能技術及應用國家工程實驗室主任、北京師范大學智慧學習研究院院長黃榮懷在“2021中國互聯網大會數字教育論壇”上的報告整理
整理：徐鶴、鄭藝龍
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