——革新课堂教与学的新生代技术(2)

丁兴富，蒋国珍(首都师范大学远程教育研究所，北京100037)

    【摘要】课堂教学正在经历从黑板到交互白板的历史演进。交互白板在英国和世界各地正在取得越来越大的成功。在我国开展的交互白板课堂教学实验研究揭示了交互白板教学应用的十项共识：技术集成、资源整合、交互平台、协作环境、亲近师生、传统创新、常态应用、多种模式、教学设计和投资效益。可以预见，交互白板终将替代黑板成为课堂教学的主流技术，成为中小学未来教室设计施工的标准常规，极大地推动学校教学信息化的进程。
    【关键词】交互白板;技术集成;资源整合;课堂教学协作环境
    【中图分类号】G48【文献标识码】A

    一、前言
    在《中国远程教育》专家专栏文章《进入最艰难的领域》(丁兴富，2004a)一文中，本文作者之一指出:“各国基础教育信息化的实践还表明，信息通信技术在中小学的教与学的应用，起步于计算机教育与信息技术教育，随后是基于资源和基于交互的研究性学习与综合跨学科学习。最终也是最艰难的领域是各类学科课程的日常教学，即大量常规课堂面授教学。如何使千百万中小学教师每一天的常态课堂面授教学实现信息化，实现信息技术与学科课程教学的整合，这2世纪全球基础教育革新和发展面临的重大课题。”在本系列论文(1)《基础教育信息化的突破口:从校校通到班班通》的结论中进一步指出:课堂面授教学信息化需要特殊综合技术，电子交互白板正是这种解决方案，它定将成为课堂教学信息化的首选，并很快发展成为课堂信息化教学的主流技术(丁兴富，2004b)。本文将对上述命题进行论证。在英国，电子交互白板受到广大中小学教师和学生的热烈欢迎，得到政府研究机构和大学研究人员组织的实验研究成果的有力支持，得到英国政府教育部门的推崇并进而在全英国推广。电子交互白板在美国、欧洲和世界其他地区也正方兴未艾。在我国，中英合作实验研究项目“在中国学校系统中应用交互白板开展教学的适用性和有效性的评估与改进”已经在北京启动(丁兴富，2005;丁兴富与李敬东，2005)。可以预见，我国越来越多的中小学将加入到这一探索和创新的行列中来。
    二、课堂教学的主流技术:从黑板到白板的历史演进
    正如“中英信息通信技术周”(China一UKICTWeek)系列活动中“从石板到交互白板”专题活动的标题所标明的，课堂教学使用黑板也有一个发生和演进的过程。作为可以重复使用的课堂教学工具的黑板源自学习者个人使用的沙盘和石板。在发明造纸术后，学习者个人使用的书画工具在我国是毛笔和纸张，在西方是羽毛笔和纸张。但材料比较昂贵而且无法重复使用。于是，沙盘和石板作为自制或廉价的书画工具依然存在。本文作者之一是在新中国刚建立时在上海的郊区嘉定县上的小学，曾经用过沙盘和石板。使用沙盘就是用细树枝或细木棍在一个装有沙子的扁盘中书画。写满了可以将沙子抹平后再次书画。石板石笔用特殊的石材做成，使用时用石笔在石板上书画，留下白色的印痕，并且很容易擦去重写。很快，学习者个人使用的沙盘和石板让位给铅笔和纸张，随后更有了钢笔和圆珠笔。铅笔的书画是可以擦去的(但次数有限)，而钢笔和圆珠笔的书画则是无法擦除的。用作课堂教学的书画工具必须满足“面向师生集体、易于重复使用而且成本低廉”这样几个条件。这就是黑板和粉笔得以发明并推广应用的技术学、教育学和经济学基础。近代以来，黑板加粉笔在传统校园课堂教学中已经建立起稳固的地位。香港中文大学传播学教授余也鲁曾经指出:传统学校的大多数教师依然相信，“学习成功与否，主要靠教师，而不是靠教材和手段。……世界上有过不少最出色的教育，例如孔夫子、柏拉图和亚里斯多德的授徒，都是最朴素的面对面传授，除了老师的言传(语言)之外，什么教学新技术媒体都没有。……近几百年出现的许多伟人也都是在非常简陋的教室里受的教育，除了教科书和黑板，同样其他什么媒体也没有”(余也鲁，1982)。美国的哈拉斯(HalaS)和哈里斯(HarriS)也指出:“几个世纪以来，人们都确信，在交流中，文字比目视图像优越，并且，文字包含有较高的智慧和思想。现在发达国家的教育仍牢牢地立足于这种信念。”(哈拉斯和哈里斯，1982)。这种信念同近代学校教育几百年来实行的教师、教科书和教室三中心制的传统有千丝万缕的联系，同时表明黑板加粉笔作为传统校园课堂教学的主流技术己经经受住了几个世纪的考验。
    从上世纪后期以来，我们又经历了从黑板到电子交互白板的演进过程。这一过程大致经历了主要的三个阶段:
    1.从黑板到书写白板;
    2.从书写白板到电子白板;
    3.从电子白板到交互白板。
    首先，主要是为了避免粉尘侵害师生健康，开始改进并使用各类无尘粉笔，但效果不够理想，于是干脆开始使用书写白板。书写白板用各种材质(木材、金属、塑料板材等)制作，相应地，使用各类彩色书写水笔，并使用特制的板擦擦除书画内容。如今，各国仍有大量书写白板在使用中，但始终并不普遍，在中小学尤不常见。究其原因，恐怕还是在其“面向师生集体、易于重复使用而且成本低廉”方面比不上黑板加粉笔。
    及至上世纪末叶，书写白板开始演进为电子白板。最早，电子白板就是配备了电子装置的书写白板，可以将白板上的书画内容存储起来并打印出来分发给学生或受众。后来，又发展为可以将电子白板上的书画内容存储在计算机中并进行进一步的加工处理和传输发送(如通过电子邮件)。当然，电子白板也可以作为计算机的投影屏板使用。但此时的电子白板与计算机的相互作用关系始终是单向的：(1)电子白板上的书画内容可以存储到计算机中并作进一步的加工处理(可实现从电子白板到计算机的书画内容单向存储)，但计算机处理结果并不呈现在电子白板上，即电子白板上的书画内容不会随着计算机的加工处理而随之改变(不能实现从计算机到电子白板的书画内容加工处理的逆向呈现);(2)计算机通过投影仪可以将其屏幕内容投影到电子白板上(可实现从计算机到电子白板的屏幕内容单向投影)，但在电子白板上无法对投影的计算机屏幕内容作任何加工处理或操作，即此时电子白板仅仅相当于一块普通屏板而已(不能实现从电子白板到计算机的屏幕内容加工处理的逆向操作)。正因为电子白板与计算机之间无法实现双向交互通信与操作，使得电子白板的应用推广受到限制。在教学实践中，电子白板的使用还不如书写白板普遍。
    从电子白板发展到交互白板，这是白板发展史上关键的一步。交互白板实现了白板与计算机之间的双向交互通信与操作。交互白板既是电子白板同时又是计算机屏幕。在交互白板上的书画内容及其加工处理结果均被存储在计算机中，同时，在交互白板上可以实现对计算机的各种操作，所有对计算机屏幕内容的操作和加工处理的结果都会即时存储在计算机中和呈现在电子白板上。当然，交互白板自身也经历了一个不断改进和完善的过程，这一过程至今仍在进展之中而并未结束。但是，经过21世纪初最近数年的技术设计创新和实践应用改善，如今的交互白板已经基本成型，已经足以替代传统黑板担当起基础教育信息化进程中课堂教学主流技术的重任。在已经发表的许多文献中，人们常常将电子白板和交互白板混为一谈。比如毛向辉的文章(2003)就是如此。我们可以将交互白板称为电子交互白板(电子交互式白板)或交互电子白板(交互式电子白板)。为了简明，我们建议直接称呼“交互白板”，以便与没有双向交互功能的“电子白板”区别。
    三、交互白板概述、分类和代表产品
    那么，究竟什么是交互白板?交互白板(llltera-diveWhiteboard)是电子感应白板(硬件)与白板操作系统(软件)的集成。它融合了计算机技术、微电子技术与电子通信技术，成为计算机的一种输入输出设备，成为人(用户)与计算机进行交互的智能平台。简言之，交互白板是一个具有正常黑板尺寸、在计算机软硬件支持下工作的，既具有普通白板和联网多媒体计算机功能，又可以实现普通白板功能与计算机功能以及软硬件功能与教育资源、人机与人际多重交互的电子感应屏板。
    基于白板硬件技术的不同，电子交互白板可以分为两大类：电磁感应类硬板和压触通导类软板。电磁感应类硬板的工作原理是利用电磁感应为感应笔作定位，所以硬板类电子交互白板都必须应用某种类型的感应笔在白板上进行书画和操作;压触通导类软板的工作原理是利用指尖或笔尖的压触使软板表面的两层材料在该点发生短路而通导，从而为指尖或笔尖作定位，所以软板类电子交互白板可以使用指尖或书写笔书画或操作。尽管工作原理不同，但两类电子交互白板实现的书画、操作和交互功能是接近的。但是，在硬板和软板上进行书画和操作的手感会有些差异。依据人体工程学原理，不同的个体可能对某类交互白板更容易适应和习惯。
    在国内外市场上，如今有多种交互白板可供选择。有些交互白板主要适用于办公室和商务活动，较多配备在公司企业、政府及研究机构。已经见于我国市场、比较适合教学应用的交互白板有英国普洛米修斯公司的产品爱娣宝(ACTIVh)ard)、加拿大公司的产品聪慧板(Smartboard)和美国公司的产品网视通(Webster)。此外，我国深圳的巨龙公司已经推出了具有自主知识产权的产品IP板(IPI〕oard)(倪光南院士等参加了鉴定)。英国伦敦的刘易桑城学习中心(LewisllamcityLearningCentre)对英、美、加公司交互白板的技术性能和教学功能进行了对比测试，提交的评价报告给予英国公司的产品总分5颗星，加拿大公司的产品总分2颗星，美国公司的产品总分1颗星。也许英国的学校和师生对本国的产品有某种偏爱。经过我们对中国市场上同类产品的考查，我们大致认同上述英国评估报告的结论:英国普洛米修斯公司的产品爱娣宝(ACTIVhoard)是专门为教学应用设计开发的，有一支稳定的专业技术和教学应用开发队伍。爱娣宝的软硬件性能尚在不断更新升级再版中，中文界面的汉化版也已经公开发行。爱娣宝还配备了丰富的教学资源库以及随机帮助文件(已经汉化)，非常便利教师与其他用户使用。英国普洛米修斯公司还为爱娣宝(ACTIVI〕oard)开发了全套培训教材与培训论证体系。首都师范大学、北京教育科学研究院和北京市的若干中小学已经合作开展中英交互白板教学应用的实验研究项目。该实验项目的初步研究成果将在近期发表(丁兴富，2005)。
    四、交互白板在英国的成功                                       
    英国现任教育部长查理斯·克拉克(ChadesClarke)在2004年英国教育技术博览会(BE竹)开幕式上的讲话中极力推荐交互白板作为英国基础教育应用电子信息通信技术的成功范例。在他短短的开幕致辞中，有12处直接提及交互白板，其中5处使用Inter-aetiveWhiteboard，4处使用EleetroniCWhiteboard，3处使用Whiteboard，还有许多处使用代词意指交互白板。克拉克毫不掩饰自己对交互白板的钟爱：“我极力表达我对使用电子交互白板技术的热忱(1havebeenht一gelyimp咫ssedmyselfl〕ythe、lseofeleetroniewhireboardreellno一ogy.)。”他描绘了自己的亲身体验以及建立在教学实践上的真知灼见:“我亲身经历了令人兴奋的使用白板的课堂教学，孩子们以完成不同的方式参与到学习中来，这正是我前面提到的兰喀斯特大学研究报告指出的。我深信，交互白板是一种工具，它可以帮助教师为各种年龄和能力的学生组织激动人心和充分参与的课堂教学。现在教师可以以一种激动人心和令人兴奋的方式组织整堂课程的教学，师生可以从学生之间的交互、师生之间的交互以及师生与白板的交互获得巨大收益，不论具体环境是什么。”“白板使得教师可以使用各种不同的方式方法来丰富其课程教学，可能是录像片段、互联网、多媒体演示、色彩视觉效果等，以及他们以往一直习惯使用的传统黑板的技能。白板也可以用来展示文本、实物，还可以让师生进行计算。我还认为，某些学科领域—数学和科学无疑可作为代表—对学习动机的激励和认知结果的清晰—通过白板技术使认知图像呈现和保存在学习者的头脑中—实实在在都是非常鼓舞人心的。”克拉克部长随后说:“我今天宣布进一步扩大对装备交互白板的新的拨款，这就意味更多的中小学将有可能从这一技术中受益。我已经为此做出了2003一04财政年度2500万英镑财政预算，在2004一2005财政年度继续还有2500万英镑。这一预算可以扩大我们的中小学交互白板装备计划，继续2002至2004年已经成功实施的试点项目。”同这一预算配套，英国教育与技能部(D伍s:DepartnlenrforEdtleationandSkillS)以及教师培勺11总署(TTA:TeaellerTrainingA-gency)资助一个对新教师的培训项目，使开始第一年教学的大学毕业生能够获得基金购买交互白板和外围设备，并接受应用交互白板开展更有效的教学的培心11(克拉克，2004)。
    在过去的几年中，英国的大学和教育科学研究机构已经同中小学合作对交互白板的教学应用进行了大量的实验研究，发表了众多的研究成果、报告和论文。其中。比较著名的有英国教育通信与技术总署(BECTA:BririSI:EduearionalComnluniearionSandTeellnologyAgeney)开展的取名为“教育技术影响研究系列2和3(ImpaCTZandIrnpaCT3SttldieS)”的研究项目。
    英国纽卡斯尔(Newcastle)大学、兰喀斯特(Lan-cas傲)大学和沃维克(Warwick)大学展开的研究项目，以及众多英国中小学及其所在学区组织进行了教学改革和教学实验研究。来自英国教育通信与技术总署的研究报告(2003)指出:交互白板便于演示计算机软件和上网的操作过程并呈现教学材料的动态和细节，在必要时可以回溯和重现操作过程和细节，具有提高学生的学习兴趣和动力、激励学生参与和交互的优点;学生有更多的机会在课堂协作学习中提高应用信自、技术的能力和人际交流的技能，在教师和同学面前展示各自丰富的想像力、创造性和作品，从而增强自信心;不需要使用键盘而在白板上直接书画和操作有利于幼小儿童和残障学生更踊跃地参加到教学中来(BECTA，2003)。兰喀斯特(Lalleaster)大学对电子白板的最新研究发现表明，这项技术是如何实际工作而学生是如何被激励去学习的。交互白板与数字内容结合起来可以让教师和学生呈现、注释和处理他们教与学的内容，从而提高课程教学的效益并激励学生学习。
    五、交互白板在世界各地
    在去年9月“中英信息通信技术周”(ehilla一UKICTWeek)的“从石板到交互白板”专题活动中，英国普洛米修斯公司的首席执行官史迪芬·朱瑞(stel，llenJury)先生应邀作了题为“交互技术:来自英国的经验”专题报告(朱瑞，2004)。报告指出，截至2004年，英国是世界上应用交互白板技术最多的国家，比美国、加拿大和南美洲三地的总和还要多。英国已有80%的中小学配备了交互白板，共有H万间教室配备了交互白板，占教室总数的巧%。所有教室全都配备了交互白板的中小学有300多所。此外，所有新建学校的教室全都采用了交互白板的装备。依据2004年春季的调查统计结果，90%的小学校长都认同交互白板技术对改善课堂教与学具有巨大的潜能。装备了交互白板的英国中小学在学校层次上开展了广泛的推广观摩活动，并且开始建立校际的网络互联和交流。从上述克拉克部长的讲话中可以看到，英国政府从2003年开始对中小学装备交互白板给予直接预算拨款支持。有研究报告指出，个人电脑被引进美国中小学校园和课堂应用于教学并没有取得预期的效果和成功，其主要原因是技术整合的效果不理想以及价格昂贵。英国中小学应用交互白板的成功经验为各国提供了有益的借鉴，降低了投资风险。除了英国和北美外，亚洲、欧洲和南美洲等地也开始加入了这一行列。下图展示了交互白板全球年度销量的实际统计值(2001一2003年)和市场预测值(2004一2007年)。

    资源来源:转引自史迪芬·朱瑞(StePhenJury)的专题报告“交互技术：来自英国的经验”
    六、结论：对交互白板教学应用的十项共识
    自2004年4月起，中英合作交互白板实验研究项目在北京部分中小学启动以来，对交互白板对我国基础教育信息化的作用和意义有了一些基本认识，可以初步概括为以下十项共识：
    1.技术集成:交互白板是当前课堂教学环境中技术(包括数字电子技术、计算机技术、网络技术、多媒体技术和视音频技术等)的最佳集成者。交互白板明显地比当前比较流行的多媒体教室的装备更胜一筹。而且，交互白板可以安装在各类实验室、计算机网络教室、语音实验室、电教教室和电子图书馆等处，可以大大加强这类基础设施的教学功能。如果将交互白板与大屏幕多媒体投影结合使用，则可以加强大型讲堂或阶梯教室的教学效果。此外，交互白板用于课堂教学时也可以为学生(个人或分组)配备台式电脑或笔记本电脑，所有的教师机和学生机还可以联网，从而使课堂教学模式更加灵活多样。
    2.资源整合:交互白板能够实现丰富多样的教育资源的灵活的整合。可以在交互白板的计算机工作界面调用计算机及网络原有的各类资源(包括各类计算机和网络软件课件，播放各类多媒体光盘和视音频材料等)，而且还可直接调用交互白板内置的多种资源库，主要有活动挂图资源库、注释库、超联结库、动画库等。其中的活动挂图资源库进一步分为共用库和专用库两部分。无论是共用库还是专用库，又都细分为文件库、页面库、背景库和图像库。每一种资源库都可以建立各自的树型目录结构，按学科和班级等进一步分类，方便查找和调用。师生在教学实践中可以依据各自的需要不断调整、修改、增添直至重构这些内置的资源库。这种结构既可做到教师个人知识产权的保护，又可实现特定教研集体共同承诺的资源共建共享。而且，交互白板支持在课堂教学师生交互情境中教育资源的现场创作和再加工，从而不断形成和积累可重复使用的新生的鲜活的教育资源。
    3.交互平台:交互白板提供了教师与学生、学生与学生、师生与资源、本班师生与外界师生及专家的交互平台，极大地促进了多种多样的交互活动。这是交互白板在技术集成和资源整合基础上得以实现的对于课堂教与学最有价值的特征，也是交互白板同用于课堂教学的其他信自、技术装备相比较时显示出的巨大优势和核心竞争力。
    4.协作环境:交互白板支持构建一个课堂教与学的协作环境，师生的教与学的角色和行为都发生了积极的变化。在交互白板提供的交互平台上，可以开展基于丰富的教育资源的协作教学与学习。在基于交互白板的课堂协作教学环境中，有利于教师发挥导学和助学的作用，教师对整个教学过程可以有更灵活的或强或弱的控制，同时也有利于学生充分发挥学习主体的作用，学生会表现出更多的参与和协作、活力和凝聚力。
    5.亲近师生:交互白板会使师生发生亲近而不是惧怕的感觉。我国中小学师生极容易亲近交互白板，因为它在外观和操作上接近黑板和触摸屏，无须严格的专业训练，易学易用，好学好用，为简单的使用和高级的应用都留有空间。特别是那些对计算机和网络有陌生感甚至恐惧感的文科年长教师，在交互白板面前会很快由简入手，渐学渐用，建立起信心。同样，不需要使用键盘而在白板上直接书画和操作有利于幼小儿童和残障学生更踊跃地参加到教学中来。而且，交互白板便于演示计算机软件和上网的操作过程并呈现教学材料的动态和细节，在必要时可以回溯和重现操作过程和细节，具有提高学生的学习兴趣和动力、激励学生参与和交互的优点。
    6.传统创新:课堂教学应用交互白板体现了传统与创新的结合。教师应用黑板加粉笔言传身教的传统课堂教学模式毕竟经受了世界各国几个世纪所有学科课程教学实践的考验，基于交互白板的课堂教学可以继承并发扬这一优秀传统，同时可以对信息技术与各类学科课程教学的整合进行探索和创新，并将这两者结合起来，相得益彰。这是当前用于课堂教学的其他信息技术装备(包括多媒体教室和计算机网络教室)所无法实现的。
    7.常态应用:交互白板适用于各类学科课程的日常课堂教学。目前在我国基础教育信息化中存在一种误区:多媒体教室和计算机网络教室(机房)正在成为学校信息基础设施建设的主要方向，计算机加投影+屏幕似乎成了课堂信自、化建设的主流技术和标准配置。结果，对于部分教师，传统黑板+粉笔的课堂教学让位给播放演示文稿和多媒体课件辅助讲课。鉴于其教学效果未必能与传统课堂教学相比，多数学科教师的日常教学依然是利用黑板+粉笔的课堂面授教学。交互白板的应用将打破这一误区。交互白板将逐渐成为大多数中小学教师常态课堂教学的第一选择，成为信息技术与各类学科课程教学整合的优选方案。这一发展趋势不可能一麟而就，而是通过发达地区先进学校的率先实践逐步扩展带动边缘地区学校渐渐推进。
    8.多种模式:基于交互白板的课堂教学适应教与学的多种模式，实现教学结构与模式的多元化和多样化。教育教学实践以及教育科学、心理科学和学习科学的理论都揭示出教学与学习具有多种结构和模式。这些不同的教与学的结构和模式相比较而存在，具有各自的价值取向、各自的优势和弱点，不可简单地将它们划分为正确与错误、先进与落后、新兴与过时。基于交互白板的课堂教学既可适应以教师为中心、以教为主的教学结构与模式，也可适应以学生为中心、以学为主的教学结构与模式;既可用于加强讲授型教学，也可用于促进协作型教学、自主型学习和探究型学习等。在实现教学结构与模式的多元化和多样化方面，交互白板比之当前用于课堂教学的其他信息技 术装备(包括多媒体教室和计算机网络教室)具有更大的适应性和灵活性。
    9.教学设计:尽管交互白板支持构建一个课堂教与学的协作环境，具有技术集成高、资源整合强、交互功能好等优势，以及亲近师生、易于实现传统与创新的结合、适应多种教学结构与模式和各类学科课程的日常教学等特征，但基于交互白板的课堂教学成功与否归根结底取决于教师的教学设计和教学实践，取决于师生的课堂教学活动与协作。因此，要加强教师的培训和教研活动，加强教师的学科素养、教育学及学科教学法素养以及信息技术素养的能力培养和专业发展。在教师专业发展领域，交互白板为教师培和教研活动同样提供了一种强有力的平台、环境和工具。
    10.投资效益:交互白板是当前我国基础教育信息化投资效益较高的一种选择。在我国大中城市和东部经济发达地区，许多中小学已经初步建成校园网、电子图书馆、计算机网络教室和多媒体教室。在部分或多数多媒体教室和计算机网络教室中将屏幕换成交互白板，所需投资不大，所得效益显著。这是实现我国基础教育信息技术设施建设从校校通走向班班通，投资效益较高的一种选择。
综上所述，以上十项共识使我们有充分信心地说:交互白板必将成为“中小学课堂教学信息化、信息技术与学科课程教学整合的有效且可行的主流技术”，“成为中小学未来教室设计施工的标准常规”，极大地推动学校教学信息化的进程。

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本文源自《电化教育研究》2005年第5期