移动学习终端与教学的关系

基于移动学习终端的教学案例研究 一 研究背景 为全面提升我市中小学教育信息化水平 以教育信息化带动教育现代 化 加快推进现代化教育强市建设 2014 年 4 月我市正式启动中小学数字 校园建设 而基于移动学习终端的教学 是数字校园建设中对于未来教育 模式的初步尝试 在 S 市数字校园建设标准 中规定二星级学校必须建 有移动分组学习教室 而三星级学校必须建有专用或混用的一对一数字化 学习教室 此规定的目的就是为了让学校能够应用新媒体新技术来探索新 的教学方式 从而能够在提高教学质量的同时培养出适应新的信息时代背 景下的创新性人才 然而目前我市对于移动学习终端下教学模式的探索处于萌芽阶段 只 有少数几所学校以个别班级为试点的形式进行了相关的实验 对于建设与 应用都没有相对成熟的经验可供推广 在数字校园建设完成后 如何应用 这些新技术支持下的教室来进行教学 必然会成为我们要面对的重要问题 另外在研究的过程中 我市又提出了 2017 年我市要进行 一证 一本 一 空间 的智慧教育建设 更把基于移动学习终端的教学进行了扩大化的推 广 这也使得形成一个基于移动学习终端的环境建设与教学应用的指导性 建议变得迫在眉睫 这也是进行本项研究的主要原因 二 研究目标 介绍一种新技术在教育教学中的应用 应该解决三个问题 就是这种 新技术是什么 为什么要用这种新技术 如何应用这种新技术 所以课题 的研究目标为以下三点 1 解释基于移动学习终端下的教学的定义 2 解释实施基于移动学习终端下的教学的原因 3 形成基于移动学习终端下的教学的建设及应用策略 三 研究设计 本课题的研究思路是通过对基于移动学习终端的教学案例的研究来印 证文献研究的结论 从而最终完成研究目标 所以研究分为以下两个部分 一 文献研究 关于基于移动终端下的教学 国内自 2001 年开始就有部分教育信息化 基础较好的地区进行了研究与实践 到现在已经十五年有余 在此期间涌 现有许多优秀的研究成果与经验 对于这些文献的梳理与分析是我们研究 开展的必要前提也是研究效果的重要保障 所以这是我们的第一步工作 二 案例研究 文献的研究使我们对研究的问题有了一定的理论认识 但是外地的经 验是否能够与我市的现状进行有效的融合 他山之石是否可以攻玉 基于 移动学习终端的教学到底是什么样子 只是文字内容的分析很难解决这些 问题 这还需要对于真实课堂的分析与对于本地情况的调研 所以我们选 取了两类教学案例作为这部分的研究主体 一类是来自于较早开展基于移 动学习终端教学研究与实践地区的课堂教学案例 一类是我市较早开展基 于移动学习终端教学研究与实践的学校的课堂案例和对于参与实践的试点 校的教师 学生和家长的访谈 1 国内课堂教学案例 课题组从 2014 年新媒体新技术教学应用研讨会暨第七届全国中小学互 动课堂教学实践观摩活动中获得一等奖的作品中选取的 16 节课堂实录 作为基于移动学习终端的教学案例来进行研究 其中包括了初中 小学 幼儿园三个学段的部分学科 其分布如表 1 所示 并且这些课堂实录分别 来自基于移动学习终端教学开展比较早且有成功经验的城市包括 上海 北京 深圳 成都 苏州 南京等 之所以选择这些案例是因为全国中小学互动课堂教学实践观摩活动是 由中央电化教育馆和全国中小学计算机教育研究中心北京研究部联合举办 的 从 2008 年开始连续 7 年在全国范围内开展 旨在围绕信息技术环境 下学与教的方式变革 推进 以学生为中心 的新媒体新技术在教学中的应 用 它在全国的各个地区具有很大的影响力 参赛的作品水平比较高 其 中获得一等奖的作品能够代表全国在基于移动学习终端的教学中的一流水 平 这样的案例研究后得出的结论更具有良好的导向性 能更好的描述出 基于移动学习终端教学的课堂状态 2 本市案例 我们选取的是 15 所之前开展基于移动学习终端教学实践的试点学校作 为研究案例 其中高中 2 所 初中 4 所 小学 9 所 通过对于这些学校中 的课堂案例的分析以及对于参与试点的教师 学生与家长的访谈 来印证 文献研究的成果和国内课堂教学案例的分析总结是否符合我市本区域内的 实际情况 为了保证研究结论的有效性还需要做哪些调整 四 基于移动学习终端下的教学的定义 在文献研究过程中发现 基于移动学习终端下的教学都是围绕着移动 学习来展开的讨论的 移动学习 M Learning 是一种在移动计算设备帮助下 能够在任何时 间 任何地点发生的学习 移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效 第呈现学习内容并且提供教师与学习者之间的双向交流 1 这里提到的移 动计算设备 就是我们所说的移动学习终端 它在国内基础教育学校教育 情境中的应用通常表现为一对一数字化学习 其终端载体隐喻为 电子书 包 它具有学习个性化 学习移动性 按需提供学习服务的特性 2 不过 随着技术与学习理论的不断发展 泛在学习体系进入了教育工 作者的视野 泛在学习 U Learning 顾名思义就是指无时无刻的沟通 无处不 在的学习 是一种任何人可以在任何地方 任何时刻获取所需的任何信息 的方式 就是利用信息技术提供学生一个可以在任何地方 随时 使用手 边可以取得的科技工具来进行学习活动的 4A Anyone Anytime Anywhere Anydevice 学习 3 相对于移动学习来说泛在学习能够感知到更多的与学习者相关的信息 移动学习只是收集学习者在线学习过程中产生的一些数据 而泛在学习则 能收集更多的信息 在传感技术以及物联网技术的帮助下 泛在学习环境 可以一定程度的感知到学生的感知与心理变化 也可以感知到学习者所在 环境的信息 通过收集 分析这些信息数据较移动学习更准确的给予学习 者最恰当学习资源与学习体验 另外 通过对移动学习属性的继承与发展 使得学习者在任何想要学习的情况下都能够获得相同的帮助与体验 由于 泛在学习发生在真实情景中 发生学生在与环境的交互时遇到问题想要解 决时 所以泛在学习在学习者的角度更具主动性 通过上述的对比 泛在学习在基础教育学校教育情境中的应用表现形 式 在现有研究中并没有明确的说法 但与智慧学习常常一起讨论 其终 端载体我们把它隐喻为 随身家教 但是经过我们对目前收集资料的分析 我国正处于移动学习的实践阶 段 但是各个区域在建设的过程中都把泛在学习环境作为未来发展的目标 进行前瞻性的布局 我市现在正处于教育现代化的建设过程中 其主要抓手就是教育信息 化从数字化教育向智慧教育的进化过程 如果说移动学习是数字化教育的 最终目标的一种表现 则泛在学习则智慧教育的重要标识 而移动学习与 泛在学习正是基于移动学习终端的教学的表现形式 所以根据本市目前的 情况 我们对于现阶段我市基于移动学习终端的教学做如下的定义 以移动学习终端为载体 以本市教育公共云服务平台与数字校园为软 硬环境支撑 形成无论何时何地学生和老师都能够享受到个性化的 便捷 的 移动的 智能的 多种交互方式的 优质均衡的教育体验 其终端载 体我们把它隐喻为 移动电子助教 五 实施基于移动学习终端下的教学的原因 近年来无论是国内还是国外教育的主题都是 变革 要分析这种教 育思潮在世界范围内流行的原因就要从社会 教育 技术三个方面来着手 首先作为主体的教育需要在一定的社会环境下发生 不同时期的社会 将对教育提出不同的目标 而当今社会正在信息技术高速发展的带动下发 生深刻的变革 教育也同样在与社会交互的过程中衍生出了变革的诉求 4 另一种教育变革的驱动力来自于教育本身 随着心理学 脑科学的不 断发展 主流的教育意识也在改变 现行的传统教育教学范式已经滞后于 教育理论 教育者意识到需要改变这样的现状 其中普遍认可的观点就是 通过信息技术来变革教育 4 就是这种从内部到外部对教育变化的强烈渴求 促使着教育变革成为 了教育工作领域的重点工作 这也是我们提出实施基于移动终端的教学主 要因素 期望通过我们定义的新的教学体系能够在教育变革的工作中迈出 自己坚实的一步 然而为什么要选择基于移动终端的教学 我们是从改变的目标来着手 进行分析的 下面就从社会 教育两个方面来讨论这个问题 一 社会人才培养的目标要求 社会的变革与生产力技术的发展是密不可分的 近现代生产力的发展 有三个重要的标志那就是三次工业革命 伴随着 蒸汽时代 电气时代 信息时代 三个时代技术发展的推动下 社会的发展突破了地域时空限制 社会发展进入了全球化的时代 托马斯 弗里德曼在 世界是平的 21 世 纪简史 中把全球化分为三个阶段 第一个时代 国家或地区的为推进的主体 科技对于生产力的提升有 限 对于个人的素质更多是关注体力而不是脑力 受教育的人群很少 个 人在整个全球化中作用很小 第二个时代 跨国企业成为推进的主体 科技对于生产力的提高有了 巨大的提高 对个人的评价脑力因素成为主要的参考指标 受教育的人群 规模扩大 个人在整个全球化的中的作用有所提升 通过企业间接的参与 到了全球化的进程当中 第三个时代 个人与小团体在社会发展的舞台展露锋芒 科技对于生 产力的提高有着决定性的影响 对个人的评价脑力为重要的指标 对人掌 握知识的质量有更高的要求的同时更关注学习能力 个人的终身学习得到 越来越多人的认可 任何人都有可能直接参与到全球化的进程当中 而 2013 年在汉诺威工业博览会上 又提出了 工业 4 0 的概念 它以 智能制造为主导 以移动互联网 云技术 大数据 新能源 机器人 人 工智能技术为技术基础 人类正在向着 智能时代 进发 也进入了全民终 身学习的时代 在新的时代背景下对人能力构成有了新的要求更关注人的 自主学习能力 批判反思能力 知识建构能力 沟通协作能力 创新发展 能力 国际理解能力与社会责任心 这也是社会在新时期对教育提出的新 目标 传统教育对于学生知识技能的训练比较成熟 但是对于其它能力的支 持相对薄弱 如上文所说如果通过信息技术来变革教育 那么作为带动整 个 工业 4 0 产生和发展的技术核心移动互联网技术作为切人点就具有天然 的优势 移动学习终端是其主要载体 与生俱来就带有整个时代的属性 如果 我们找到了符合基于移动学习终端的教与学的方法 移动学习终端又与学 生也就是教育主体有着密切联系 在此系统下培养出的学生在能力上面自 然会具有时代的属性 例如 对于移动学习终端的使用自然的提高了学生 时代需要的 ICT 能力 同时与在移动学习终端学习工具的帮助下 有了更 多自己呈现学习成果甚至生产知识的机会与方式 在这个过程中培养了创 新能力 移动技术支持下的多样的交互方式 使得学生的沟通协作能力 国际理解能力与社会责任心得到了锻炼与成长 移动互联网带来的海量信 息 又使得学生有了自学的机会 锻炼了自学能力与知识建构能力 并在 甄别信息的时候锻炼了批判反思能力等符合未来社会的需求的能力 而移 动学习的便捷性 移动性又能促进教育公平 使全民终生学习成为可能 二 教育发展带来的需求 随着心理学 脑科学的不断发展 学习理论也经历着蜕变 人们对学 习的认识从行为主义到认知再到复杂认知 建构主义已经成为目前较为认 可的理论基础 这也促使着学校教育学习过程中的主体已经从教师转向了 学生 我国也提出了 学生为主体 教师为主导 的双中心的课改理念 教 学策略也从原有的教师一言堂的教授 示范为主的策略变得多元化 像探 究学习 基于问题的学习 合作学习 认知学徒制以及服务性学习等以学 生参与为主教学方法也在教学中被越来越多的教育者所认可 虽然学校进行建构主义的教学实践看起来顺理成章 但是现实总是很 骨感的 今天所有的教学都处于严峻的应试情境中 学校教师担负着很大 的责任 有着不小的压力 老师在这种背景下进行建构主义倾向的教学往 往要付出更多的努力 而且对于教师的个人素质也有着比较高的要求 所 以大部分教师还是停留在传统的教学策略中 为了解决这个矛盾 教育专 家提出了以信息技术与教学融合的方式来改变教育现状 回顾我国教育信 息化的发展 九五 期间多媒体教学发展和网络教育启蒙期 十五 期间 多媒体教学发展期和网络建设发展期 十一五 期间网络持续建设和应用 普及期 十多年间 校校通 计划 农远 工程 国家基础教育资源建设 中小学教师教育技术能力建设等多个项目的落实极大地促进了我国基础教 育信息化的发展 4 但是在这个过程我们可以发现 这些信息化的措施都是针对教师的 一方面为了让教师能够通过运用多媒体设备 白板等设备以及丰富的网络 教学资源来提高教学效率及教师的个人素质 另一方面是为了降低教师在 组织复杂教学环节 实施教学策略时的成本 这样使得因为教师个人素质 的差异造成的教育资源不平衡的情况得到缓解 从而达到教育均衡性和教 学质量的全面提升 不过就本市情况来看 经过多年教育工作者的共同努力 虽然取得了 一定的成绩 但是信息技术还没有占领教育教学的主阵地 信息技术对于 教学的作用还处于替代 增强的层次 还没达到改变 重塑的更高级的层 面 5 分析这其中的原因 我们认为信息化的切入点是目前发展的瓶颈所 在 在信息化初始阶段教师作为切入点无可厚非 毕竟教师是整个教育实 践的主体力量 但是如上文所述整个教学过程的主体已经变成了学生 再 加上随着技术与教学理论的成熟 以及针对教师的信息化工作成果的积累 我们觉得把信息化的中心转移到学生是信息化迈入更高层次的有效途径 这一点从国家进入 十二五 以来 教育部提出的 三通两平台 中对 学习空 间人人通 的表述上就能看出来 国家信息化的中心也正在向着学生 教 师的双中心策略进行转变 那么如何发展学生信息化呢 我们可以看看教师信息化的过程 其实 就是用计算机 白板 多媒体设备 网络教学资源等技术手段来取代粉笔 黑板 教学参考书的过程 所以 我们有理由推导出学生的信息化过程应 该是 钢笔 教材 练习参考书 被新技术取代的过程 而我们觉得移动学 习终端应该一种有效的载体 所以我们觉得无论是从培养新时代人才的教育目标来看 还是从技术 变革教育本身的需求来看 实施基于移动学习终端的教学都是一种重要且 有效的方法 六 基于移动学习终端下的教学的建设及应用策略 确定了我们眼中基于移动学习终端下的教学 确立了我们实施基于移 动学习终端的本源的动力 这些也给我们对于实施的基于移动学习终端下 的教学的策略提供了核心理念 下面延续上文我们对于基于移动终端的教 学的隐喻 移动电子助教 从环境建设与应用策略两个方面 来讨论我们 眼中的基于移动学习终端的教学 一 环境建设 1 硬件环境 通过我们对案例的分析 包括课堂观察与访谈认为基于移动学习终端 的教学的已经环境主要有三个部分组成 网络环境 移动学习终端以及其 它辅助环境 a 网络环境 无线网络是基于移动学习终端的教学的必要条件 其速度与稳定性非 常重要 因为通过课堂观察不难发现 所有的教学案例中都有大量的操作 需要网络信息传递的 在 蚂蚁怎样走最近 一课中由于网络的无响应 导致学生的汇报内容没有及时的呈现在投影上 影响了学生的汇报效果 这导致了课堂节奏出现混乱和教学效果降低 而我们在本市试点校听课时 当遇到无线网络出现问题时 同样会对课堂有比较大的负面影响 有的甚 至使课堂中断无法进行下去 所以在建设的过程中多设备接入无线网络的畅通 稳定 快速是我们 必须保证的基础条件 b 移动学习终端 在文献研究过程中移动学习终端的种类很多包括笔记本电脑 如英特 尔的 ClassmatePC OLPC 项目的 XO 苹果的 eMAC 等 平板电脑 掌上 电脑 PDA 学习机 如复读机 点读机 电子词典等 电子书包 图形计算器 智能手机 手持游戏机等 6 但是现在比较通用的是平板电 脑 这点可以从我们选取的教学案例可以说明 无论是外地的还是本地的 所有教学案例都采用了平板电脑作为移动学习终端 其原因从课堂应用可 以分析出来 从我们选取的案例学科的多样性可以看出 所选的移动终端必须适应 所有学科的学习需要 这样如学习机 图形计算器 手持游戏机等功能不 强或者学科属性太专一的设备就无法满足要求 另外从课堂观察中我们发现 在教学过程存在大量的实时交互 软件 使用等对于计算性能要求比较高的操作 例如 组织课堂的抢答 屏幕的 分享 教学工具软件的应用等 同时 老师和学生与终端的屏幕交互也非 常多 如触控 书写 观看教学内容等 所以对于屏幕的大小也有一定的 要求 从案例上看基本上采用的是 10 寸左右的屏幕 所以如手机 PDA 等计算性较弱 屏幕较小的移动终端也被排除在外 不适合课堂教学情境 由于基于移动学习终端的教学的移动性 便携性 性能和功能都满足 要求的笔记本 实现起来比平板电脑的成本要高很多 所以没有流行起来 只有少部分地区进行了应用 但是 随着平板电脑与笔记本电脑二合一产 品的出现和成熟 我们觉得当其成本降低以后会成为未来的移动学习终端 的主要载体 在现阶段可以让老师运用这类产品 无论是在备课与授课上 都会有很大的帮助 因为笔记本电脑的属性使得教师可以继续使用原有的 已经熟悉的 PC 端的教学工具 同时以前的教学资源也可以继续应用 降 低了学习与使用的成本 在我们选取的案例中 Themomentaroundtheworld 一课教师就是采用笔记本电脑与平板二合 一的设备 可以方便的使用已经熟悉的电子白板与相关教学资源 降低了 学习和使用的成本 也达到了基于移动学习终端的教学要求 而对于平板电脑的本身要求 首先性能达到能够顺畅的完成所有教学 应用 这一点需要在应用前对平板电脑进行有针对性的测试来验证是否符 合要求 另外 续航也要满足正常教学要 如果移动终端没电了会极大的影响 老师的教学与学生的学习 根据本市的课程安排 平板电脑至少能够保证 高负荷的连续使用 6 小时 并经过 10 分钟充电后能够高负荷连续使用 30 分钟 经过 1 小时充电后高负荷连续使用 3 小时 此外 还有几个参数需要我们格外的关注 1 屏幕的质量 在课堂中学生和教师与平板电脑的交互非常频繁 如果屏幕显示效果不理想 不但会影响教学效果 同样也会影响老师和学 生的身体健康 这里提出几条建议 亮度要达到在强光照射下能够看情况 系统需要带有智能屏幕亮度调节功能 且能够比较准确的调节亮度 以达 到人眼观感舒服的程度 分辨率越高越好 分辨率越高显示效果越清晰细 腻人眼也越不容易疲劳 屏幕的触控要求响应快速 准确 并支持多点 10 点以上 触控 最好提供触控笔和相关的软件应用支撑等 2 照相 录像 录音的质量 在我们选取的案例中有 8 节都分别用 到以上三个功能 这说明这些功能是平板电脑与学生交互的重要硬件功能 在 看星座 一课中用摄像头成像功能巧妙的演示了星座的变化规律 突 破了教学重点 难点 从课堂观察来看一般还用来呈现学生的作品 例如 拍摄课本剧 学生的朗读录音 拍摄试题的演算过程 录像 与结果 照 相 等等 所以要求平板电脑能够拍摄清晰的视频与照片 这就要求对于 摄像头要求在 400 万像素以上 在拍照与录像时支持自动和手动对焦 对 于收音的麦克风要求录音清晰 有一定的降噪能力 3 传感器 这是为泛在学习环境做得硬件准备 多样的传感器可以 收集周围环境的信息 如温度 高度 湿度 位置等等 这样不但可以收 集到更多的数据 以供进行更全面的数据分析 同时还有一些工具软件也 能帮助学生学习 例如支持陀螺仪 水平仪等传感器的平板电脑就可以运 用指南针 水平仪等工具软件 c 其它辅助环境 由于移动终端是电子设备 虽然要求保证一定的续航水平 但是充电 装备及相关的安全保障还是需要学校提前部署的 另外 对设备的丢失与 算坏也要做好预案 以防这些问题使得学生无法正常学习 2 软件环境 由于我国人口众多资源发展不均衡 为了让每个学生得到公平的教育 机会 我国在进行技术与教育融合的过程中 强调 课内整合模式 通过国 家对学校的投入来减轻区域内资源不平衡带来的教育不均衡的现象 而从 我国学生在校时间较长的现实情况来看 通过平衡学校之间教育资源的差 距来实现教育均衡是可行的 所以我们觉得基于移动学习终端的教学的主战场依然是课堂 对于其 的软件支撑环境应该从课堂教学部分来入手 而在实际的教学中因为学科 的多样性 使得研究适应学科的软件系统变得非常复杂 我们必须找出适 用于大部分学科的合理的课堂编码方式 才能分析出合适的系统功能模块 及具体功能 我们觉得把研究着眼于分析构成课堂的基本单元 如学习活动 行为 操作等因素有利于把复杂的问题分解成简单问题 而且课堂的基本单元无 论什么学科都具备共同的特征 使得研究得出的结论更具兼容性 在研究 的过程中 我们发现了许多研究也采用了相同的思路 7 所以我们把教学 活动作为我们分析的主体 美国著名心理学家加涅提出 教学由一组支持学生内部学习加工过程 的九大教学事件组成 包括 引起注意 告知目标 刺激回忆先前习得性 能 呈现刺激材料 提供学习指导 诱导行为 提供反馈 评价作业 促 进记忆与迁移 也就是没有一个教学活动都有其中的一种或几种组合而成 下表 1 位九大教学事件的简要说明 我们以这九大教学事件为教学活动基本单元进行编码分类 然后分别 记录课堂中活动主体教师 小组 学生个体与基于移动学习终端的教学软 件环境的互动情况如表 2 所示 从上表中可以看出 基于移动学习终端的教学需要提供教学资源 学 习资源 教学工具 学习工具等教学内容 还需要完成这些资源在大屏幕 学生端 教师端的呈现与使用 系统还需要记录学生的收到的反馈信息 评价信息 测试情况 习题情况等 并能够进行分析给教师和学生一些教 与学的建议 系统还需要提供教师与学生 学生与学生之间的沟通的平台 并提供协作工具 学习成果展示工具与环境来完成学生的学习成果的总结 与展示 所以从案例上看 基于移动学习终端的教学软件环境是教学内容服务 系统与课堂互动系统 而我们对移动学习终端的教学 移动电子助教 的隐 喻又需要其拥有教师备课系统 个人学习管理系统 家校互动系统 这五 大系统的功能模型都以经有成熟的案例 由于篇幅限制这里就不再讨论 最后 还需要通过技术使者五大系统联通 协作 才能达到应有的应用效 果 所以我们得出于移动学习终端的教学软件环境是教学内容服务系统 课堂互动系统 教师备课系统 个人学习管理系统通过云计算与中间件技 术将五个系统融合一体的教学支撑环境 它能够满足在几乎任何时间 任 何地点都能访问并使用 其中建设的关键是教学内容的质量与系统间融合 的程度 二 应用策略 我们定义的基于移动学习终端的教学 相较于本市之前的教学系统中 多了一个移动学习终端 我们把它隐喻成 移动电子助教 所以 教师的 教学中 学生的教学中 家长的监督中多了个 助教 的角色 这里我们想通过对助教定位的解释 来给学校在应用时提供应用的启 发与方向 助教收集学生的数据 建立学生学习档案 如记录学生每次测验 考 试的成绩 建立错题库 记录学生喜欢哪种类型的教学资源 喜欢哪个科 目 哪一个知识点学习的时间最长 上课的表现等等 督促学生完成学习 计划 如提醒学生做作业 告诉学生明天的课程安排 需要准备什么 还 有那些工作需要完成等等 给学生提供的学习建议 学习工具 学习内容 等 助教需要帮助老师完成更高效 优质的个性化教学 为老师提供符合 课程要求的优质的教学资源 课件 教案 题库等 教学工具 认知工 具 课件制作工具的 帮助老师组织 管理课堂如组织课堂问答 给学 生分发教学资源 即时呈现课堂的测验结果 统计测验情况 要求做到