面向数字化学习环境的电子讲课创新应用模式研究

面向数字化学习环境的电子讲课创新应用模式研究

一、“一卷”与技术丰富学习环境作为电子书包装的核心内容组件，电子教材不仅是纸质教材的电子版本，也是电子书包装的个人学习载体。它连接到学术工具和服务，用于学习、作业、考试、合作等个性化的学习活动。作为一种新的教学技术产品,其创新应用不仅仅体现在电子课本本身的教学性设计上,还与电子课本支持下的创新学习设计密切相关。了解技术丰富教学环境下的应用经验,能够更好地为开展电子课本的创新应用提供思路。电子课本通常是作为电子书包所隐喻的技术丰富教学环境的核心组件。这种学习环境也被称之为“一对一”数字化学习环境。“一对一”数字化学习起源于凯斯·诺里斯(CathieNorris)和艾略特·梭罗维(ElliotSoloway)在2002年IEEE无线和移动技术教育应用国际研讨会上所作的主题演讲,其特征正是技术丰富性:一是每个学生和教师都拥有配备最新软件的无线个人数字终端设备以及校园互联网接入,二是这些设备无不以支持学生的学习为目标。(Penuel,2006)因此,“一对一”(又作1:1)可以直观地被认为是学生与学习设备(如平板电脑、笔记本电脑、上网本等)的比例为1:1。国际上典型的“一对一”数字化学习项目有:欧美国家为学生和教师提供笔记本电脑的1:1LaptopLearning、1:1Initiatives、OnetoOneComputing等项目;为发展中国家提供廉价电脑的OLPC(OneLaptopPerChild)项目;提倡携带自己的设备到学校的BYOD(BringYourOwnDevice)项目。“一对一”是最为典型的技术丰富教学环境,因此,本文所探讨的技术丰富学习环境以统称为“一对一”项目的环境为主。随着“一对一”项目研究的深入,国际上研究的关注点已经从设备和环境的技术丰富特征,转向了技术丰富环境中的学习设计和学习活动。也就是这些项目开始更多关注“一对一”的学习理念,而非1:1的设备理念。(Dixonetal.,2012;Bocconietal.,2013)从国内的发展情况来看,近年来随着轻巧便携的个人数字终端技术的发展与普及,智能手机、PAD、TabletPC、Notebook等个人便携式终端设备进入教育领域,“电子书包”成为国内教育技术应用的新热点。《上海市中长期教育改革与发展规划纲要(2010-2020年)》提出以“电子书包”作为变革学习的教育信息化转型应用新尝试,以实现为每一个人提供个性化和无处不在的教育的愿景。(顾小清,2011)从技术装备和电子教科书配备的角度,我国工信部和新闻出版总署也都开展了电子书包标准研究工作,并成立了全国电子课本与电子书包标准专题组。(吴永和等,2012)上海、北京、成都、广州、大连等城市中小学,先后开始了电子书包和电子课本教学模式的实验和研究。在电子书包系统中,电子课本是核心。它不同于一般的数字化出版物,不仅具有阅读性,还具有关联性、富媒体性、交互性和开放性。作为应用于学习领域的数字阅读资源,电子课本应起到连接数字化阅读与数字化学习的作用。(顾小清等,2013)电子课本怎样才能在“一对一”这种技术丰富环境中进行教学的创新应用?本研究从寻求国际经验的视角,对国际上“一对一”数字化学习项目及其研究进行了元分析,试图从“一对一”数字化项目所产生的效果与影响,特别是对学习环境、学生及教师实践的效果与影响中,总结技术丰富学习环境中的教学创新应用,从而帮助探寻电子课本创新应用的模式或方法,使其能够在技术丰富学习环境中,超越纸质课本电子化复本及多媒体软件的功能和应用定势,既支持数字化阅读,也支持学生“一对一”或个性化的学习,以及在技术丰富环境下的其他创新学习方式。二、研究数据来源本研究的总体过程是分析并总结近年来国际“一对一”项目研究(特别是实证研究)对学习环境、学生学习体验和教师教学实践的影响。研究选定元分析的样本为2007-2013年国际重要学术期刊关于“一对一”项目在K-12学校/课堂教学中应用研究的学术文章,不包含对某种特定技术工具、特定教学模式的实验研究。研究包括三个过程:首先是学术文献检索。笔者在EBSCO全学科学术资源检索平台中的AcademicSearchPremier、ERIC、Communication&MassMediaComplete、TeacherReferenceCenter四个数据库和WebofScience中进行文献检索。鉴于“一对一”项目有着诸多不同名称,文章检索采用检索式(“1:1”OR“1-1”OR“one-on-one”OR“one-to-one”OR“oneonone”OR“onetoone”)&(comput*ORlaptop*ORnettop*ORinitiat*ORprogram*)、OLPCOR“OneLaptopPerChild”、BYODOR“BringYourOwnDevice”进行检索。其次是对检索结果的筛选。经过首轮对标题和摘要的初步筛选,笔者剔除相关性不大、重复的文章,共获得71篇文章;第二轮根据研究目标和样本选择标准,从研究问题、方法和焦点对文章进行筛选,得到20篇文章;此外,通过对参考文献的溯源追踪,另添加了5篇文章。研究最终确定的分析样本量为25篇文章(样本的时间分布如下表所示)。再次,对样本进行元分析。由于分析的目的是深入了解“一对一”项目学校环境的复杂性以及技术是如何整合到教学中的,故研究对样本的内容分析将从以下三个方面进行:(1)“一对一”项目在学校实施的总体情况;(2)学生在“一对一”项目的学习实践和存在问题;(3)教师在“一对一”项目的教学实践情况和遇到的问题。三、关于研究1.提供了技术丰富学习环境,促进学生自主学习“一对一”项目对学习环境首要的影响是体现了“技术丰富”性,其中最主要的是为学生提供了丰富可选的学习资源和学习工具。在所分析的研究项目中,大量的数字化学习资源和工具的整合是“一对一”项目的突出特点。(Zuckeretal.,2008;Bebelletal.,2010;Claroetal.,2013)以美国德克萨斯州的TIP(TechnologyImmersionPilot)项目为例,项目所提供的技术整合包(TechnologyImmersionPackages)包含了6个关键要素:(1)师生每人一台无线移动终端设备;(2)效能、交流和展示软件;(3)能够为语言艺术、数学、科学和社会研究课程提供在线教学资源的支持;(4)在线评估诊断学生对核心课程的掌握情况;(5)提供帮助教师整合技术的专业发展机会;(6)提供各种层级、持续的技术支持。(Shapleyetal.,2010)Zucker和Hug(2008)对所在学校的技术丰富数字化资源和工具进行了研究,将其大致分为:内容类资源(如交互式电子课本、在线模拟、视音频),效能工具(如MicrosoftOffice工具组件),评价工具(如测试软件ExamView、形成性电子评估),交流工具(如电子邮件),以及管理工具(如电子投递箱、数据分析软件Probewear)。“一对一”项目是技术与课程的深度整合,其对教育的影响不仅仅是从技术装备上提高了学习环境的丰富性,更重要的是提供了学习方式的丰富性,为全新的“一对一”数字学习提供丰富的支持。Maninger和Holden(2009)将“一对一”项目所提供的技术丰富学习环境界定为支持建构主义学习的环境;Dunleavy等人(2007)则认为“一对一”的学习明显促成了有效学习环境的要求,不管这样的学习环境是以学习者为中心的,还是以知识为中心、以评价为中心或以学习共同体为中心的。以学习者为中心。“一对一”项目的实施为学生的学习增加了自由、动机和自主的意识,(Dunleavyetal.,2007;Zuckeretal.,2008)也为个性化学习提供了更多机会。(Warschauer,2007)“一对一”的笔记本电脑和数字资源增加了跨学科领域的学习深度,使学生可以接触到更真实的生活,让他们展现更大的责任,(Shapleyetal.,2010)更愿意做作业,也更能集中精力修改自己的演示报告和文章。(Grimesetal.,2008)“超过90%的教师认为网络的使用促进了学生的自主学习”,(Draytonetal.,2010)教师也更愿意给学生布置以学生为中心的项目,让学生进行基础研究和多媒体作品创作。(Oliveretal.,2008)此外,丰富的工具资源的使用也让个性化学习成为可能。“超过60%的教师受访者认为他们的学生有更大的自由来选择自己的个人学习风格”。(Bebelletal.,2010)学生能够自由选择学习资源和工具,甚至学习方法。(Hatakkaetal.,2013)比如,学生可以用电脑选择与研究课题相关的材料,并解释它,而不是让老师给他们一个预定的主题进行反思。(Warschauer,2007)以知识为中心。技术使用的最终目的是促进学生在科学领域知识和能力的增长。“一对一”项目所提供的技术丰富学习环境改变了学生知识的获取与理解的方式。学生通过在线资源的访问和对资源的管理,促进了以知识为中心的学习环境的形成。(Dunleavyetal.,2007)在网络丰富资源的支持下,学生不再仅仅是被动地等待接受知识,而是能够利用计算机来选择与研究主题相关的材料,进行归纳总结,形成自己的知识片段,与同伴交流,进而形成丰富而有意义的知识体系。(Bebelletal.,2010)在知识组织上,学生也会使用图形工具来分析文章或规划写作的想法。(Suhretal.,2010)电子课本、网络虚拟实验和Probeware的使用,使抽象的概念变得具体,促进了学生在科学探究过程中对科学概念的发现与理解。(Zuckeretal.,2008)以评价为中心。在传统的教学环境中,教师很难对学生的学习进行实时监控,但在“一对一”这种技术丰富的环境下,教师能够以更快捷、易操作的方法对学生进行评价,提高学生形成性评价的频率和质量,并减少密集评价所需的时间和精力。(Dunleavyetal.,2007;Cromptonetal.,2012)在电子课本中嵌入练习的程序,能够提高整个班级和学生个人形成性评价的频率、质量和速度。(Dunleavyetal.,2007)人手一机、网络和各种练习、预习、测试工具的使用,能够帮助教师实时监控学生对知识的理解程度,及时对教学做出补救措施(Zuckeretal.,2008)或对学生进行辅导。(Cromptonetal.,2012)教师选择的工具也是教师获得学生学习痕迹、诊断和评估学生学习的方式。(Draytonetal.,2010)以学习共同体为中心。交流工具和虚拟学习社区的应用,加强了学生与学生、学生与教师之间的交流,基于任务或项目的协作学习也随之增加。(Dunleavyetal.,2007;Oliveretal.,2008;Maningeretal.,2009)在基于协作探究的课堂中,小组工作取代了个人工作。(Draytonetal.,2010;Guimaresetal.,2013)学生热衷于设置问题并将它们上传到学校校园网,挑战自己的同学。(Li,2010)班级网站的使用,促进了学习信息的传播和共同体的建立;(Dunleavyetal.,2007)在线的深入互动为学生提供了批判性思考主题和内容的机会。(Leietal.,2008)2.物理科学的应用(1)学习活动更为丰富在“一对一”技术丰富的学习环境中,无线网络接入、个人笔记本电脑的普及和教学资源的增加,使得学生和教师使用技术的多样性以及高频率变得更为突出。(Dunleavyetal.,2007;Bebelletal.,2010)学生在“一对一”环境中的常见学习活动除了Fleischer(2012)所划分的探究、表达、交流、知识管理等四种类型外,还有练习与测验。探究。“一对一”技术丰富学习环境下网络连接和各类工具的使用,使学生开展网络探究和科学探究的机会大大增加。相比于课本,网络为学生提供了更多样化、完整、新颖的信息资源。在这一环境中,最常见的学习活动就是基于项目的网络探究。Warschauer(2007)的研究发现,用户很重视在网络探究中访问新信息的机会。学生在“一对一”项目中的探究体验除了依靠互联网搜索引擎(比如谷歌、雅虎和必应)外,还可利用学术数据库(比如EBSCO)等常见网络探究资源。Grimes和Warschauer(2008)指出,网络探究除了用来获取一个主题的框架,也能用来深入了解一个具体的主题。以学生为主体的探究中,学生通过特定项目学习学科内容,促进了学生的参与和知识建构,(Claroetal.,2013)也培养了学生探究真实科学的能力。(Zuckeretal.,2008)在Zucker和Hug(2008)的研究学校中,学习物理的学生每周都会进行基于网络的计算机模拟仿真操作,并利用科学探究工具Probeware软件进行数据收集、分析和结果的呈现,体验物理科学的探究。表达。在“一对一”技术丰富环境中,笔记本电脑经常作为学生表达自己想法和观点的一种工具。(Leietal.,2008;Oliveretal.,2008)学生能够利用各种效能工具,如视频编辑软件iMovie、音乐编辑软件GarageBand、写作工具Wiki、Blog或Keynote等,进行写作和多媒体作品的设计与创作。(Towndrowetal.,2009)。Office办公组件的使用几乎成为学校笔记本电脑的最基本应用,学生用Word、Excel和PowerPoint记笔记、写论文和制作PPT来记录和传达网络研究成果。(Dunleavyetal.,2007)相比于非“一对一”项目学生,“一对一”项目学生写的文章篇幅更长,也能更好地修改自己的文章。(Suhretal.,2010)在某种意义上,“一对一”项目营造了一个更有趣的学习环境。在这些技术资源的支持下,学生能创作很酷或更专业的文章和多媒体作品,(Hatakkaetal.,2013)鼓励了学生创造性的表达。(Leietal.,2008)交流。交流是学生使用笔记本电脑的主要方式之一。个人笔记本电脑的使用让师生、生生之间的双向交流方式和数量都产生了极大的变化:交流不再局限于面对面、即时同步的交流方式,在线的异步交流逐渐成为师生、生生交流的主要方式。(Hatakkaetal.,2013)学生通过电子邮件、即时消息、聊天室、论坛和博客等与其他同学交流。除了文字信息以外,他们的邮件通常也包含了附件,比如作业、一个很酷的网站链接、想要与朋友一起分享的一首好歌、在旅行中拍的照片、甚至是语音短消息。(Leietal.,2008)除了学生之间的电子邮件与聊天外,学生与教师之间的交流也得到加强。师生的交流不再局限于课堂,学生可以通过访问教师网站来获取课程信息或给老师留言,通过电子邮件向老师请教关于任务或作业的问题和预约。(Leietal.,2008)知识管理。在“一对一”的环境中,学生利用软件工具组织管理知识的学习活动也是相当广泛。电脑的使用对知识的形成有重要的影响:(Zuckeretal.,2008)首先是对信息资源的获取和管理。学生用个人笔记本电脑获取和管理信息,并将它们整合到写作和多媒体作品中,(Warschauer,2007)提高了学生的思考、组织和理解能力。(Draytonetal.,2010)知识管理的另一个重要体现是学生对个人想法的管理。做笔记是学校最常见的一种笔记本电脑应用,(Leietal.,2008;Maningeretal.,2009)如学生用OneNote绘制思维导图,在数字媒体上写注释。(Li,2010)Oliver和Corn(2008)的研究发现,学生认为OneNote能帮助他们记笔记,分享笔记,组织想法、计划,写数学方程,完成作业,帮助他们更快地开展互联网探究、跟踪和检索笔记。练习与测验。即使是在“一对一”的环境中,练习与测验依旧是学校常规的教学活动。(Zuckeretal.,2008;Shapleyetal.,2010;Suhretal.,2010;Hatakkaetal.,2013)虽然依旧存在行为主义的大量重复性的练习与操练,但是大多数为高级的个性化的练习与测试。学生与笔记本电脑1:1的比例,为练习与测试提供了独特而强大的个性化功能,能够通过嵌入诊断、反馈与学习脚手架的功能,为学生提供适应性的作业、练习与测试,帮助学生开展真正意义上的自定步调学习。(Dunleavyetal.,2007)(2)对学习结果的影响“一对一”项目实施的出发点是“教育项目”,而非简单的“电脑项目”。其实施目的可归结为增加访问技术、提高资源的公平性、改进教学质量、提高学生的参与、提高学生学业成绩和技术素养、发展学生21世纪知识和技能、提高地区经济竞争力和加强学校与家庭的联系等,其最终目的是为了提升学生在未来社会的竞争力。“一对一”项目对学生能力提升研究主要集中在三个层面:第一,学业成绩层面。样本中的多数项目均表示项目的实施提高了学生学习成绩,(Zuckeretal.,2008;Bebelletal.,2010;Shapleyetal.,2010;Suhretal.,2010)促进了学生的阅读、写作能力,(Warschauer,2008)加深了对科学规律、原理的理解。(Zuckeretal.,2008)第二,学习参与度、学习动机和兴趣方面。90%的项目表示提高了学生的学习参与、动机和兴趣,个人设备的使用激发了学生对课程的兴趣和热情。(Claroetal.,2013)另外,Suhr等人(2010)表示学生喜欢在计算机中使用多媒体、网络探究和写论文。第三,21世纪技能层面。多项研究显示,许多教师和学生认同技术能够为学生提供所需要的21世纪技能。通过参与“一对一”项目,学生的问题解决、协作沟通和探究技能均得到提高。(Oliveretal.,2008;Zuckeretal.,2008)3.整合技术的必要性在很多“一对一”项目的实施过程中,教师扮演了非常重要的角色,教师几乎控制了学生在校期间何时使用以及如何使用技术。(Bebelletal.,2010;Cromptonetal.,2012)虽然大多数计算机应用需求的产生都是由教师决定的,但是技术的引入还是对教师原有的教学理念和专业发展产生了极大的影响。第一,对教学文化的影响。将技术运用于课堂教学之中,无疑会对教师的教学文化产生极大影响。首先,技术的应用拓宽了教学的过程,(Dunleavyetal.,2007)使得课堂活动更加频繁,形式更加多样,教师的教学不再局限于计算机实验室或教室和有限的课堂时间。其次,在“一对一”项目的课堂上,“可教时刻”或“即时学习”机会增多,更多自主个性化的、基于项目的学习和实证调查,需要教师能够马上获得所需的资源或提供问题的答案,及时调整教学方法,促使课堂教学更加灵活、更具差异化。(Warschauer,2007;Zuckeretal.,2008)技术的使用促使了自由、自主课堂文化的形成,教师更像是学生学习旅程中的引导者,而不是领导者。(Zuckeretal.,2008;Maningeretal.,2009)在拥有大量资源的情况下,教师真正要做的不是把这些教学资源全部呈现给学生,而是引导学生挑选出适合自己的材料,进而构建自己的知识体系。(Maningeretal.,2009)第二,对课程的处理。“一对一”项目为教师提供全新的教学环境,教师对课程的处理演变成需要不停地寻找、评价、整合技术(包含工具和资源)。(Draytonetal.,2010)Warschauer(2007)的研究中,一位教师提到:“我发现我几乎要重写整个课程计划,它为我打开了一扇门,通向文化、地理、时事新闻,通向我试图让我的学生通过课本了解的所有东西。”教师对工具、资源的选择决定了学生将要看到、知道和表达的内容(这也是教师能获得的学生学习痕迹)。因此,教师选择的工具和资源不仅是能够展现科学概念、强调某些现象、建立某种理想的学习途径,也是教师希望诊断和评估学生学习的方式。(Draytonetal.,2010)个人和协作学习的需求,促使教师改变教学模式,整合技术进行创新教学。如学校教师会将课程设计为拼图式(“Jigsaw”)的研讨活动,每个学习小组完成不同的课程内容要素,随后与整个班级或其他小组活动进行拼合;(Draytonetal.,2010)另如代数老师指导学生如何“玩”网上的单项式练习,老师自己则在学生中间走动,根据学生需要进行个别辅导。(Dunleavyetal.,2007)第三,教师专业发展。在“一对一”项目实施中,教师难以避免地会遇到各种各样的挑战:包括持续的技术问题、需要时间来寻找和评估资源和学习使用新工具、学生对技术和网络的态度、学校的文化问题等。(Draytonetal.,2010)欧文独立学区在《长期技术计划(Long-RangeTechnologyPlan)》中提到:“技术在课堂中能否成功的唯一决定性因素就是接受并熟悉计算机的教师。”Dunleavy等人(2007)认为,为了创造有效的学习环境,需要为教师提供发展专业能力的机会,特别是让教师学习在技术丰富的课堂,了解什么样的教学以及与之配套的评价实践、课程资源、课堂管理技巧是最适合的。Zucker和Hug(2008)也认为,教师不仅必须了解学科内容和有效的教学法,还需要了解“整合技术的学科教学法知识”,也就是知道如何使用各种技术,以及这些技术如何应用才能更好地支持教学。可见,在充斥着大量技术工具、资源的环境中,教师如何依据自己对于教学内容的理解、学生和教学或课程策略来选择正确的技术工具,并形成自身对技术应用的喜好和价值观,是教师专业发展的目标。(Draytonetal.,2010)4.“技术”与“认知”的整合技术大规模地引入课堂教学,除去在初期存在教师技术能力跟不上、学校缺少技术服务这些技术和教学上的适应性问题外,还存在其他教学性问题。比如在学生方面,存在“娱乐大于学习”的现象。学生会产生一种误解:笔记本电脑是个人娱乐设备,而非提高学习的工具。他们更感兴趣的是通过社交网络聊天和玩游戏。(Claroetal.,2013)网络的开放容易让学生受到不良信息的影响,(Cromptonetal.,2012)虚拟实验和仿真游戏的引入,让学生觉得剥夺了自己动手实践的机会。(Zuckeretal.,2008)同时,学生每天过度使用技术会极大地减弱激励效应。(Draytonetal.,2010)在教师方面,教师会更关注“一对一”项目对他们个人的影响,比如如何在教室里处理好技术问题,而忽视对学生长期知识积累可能产生的影响。(Donovanetal.,2007)学生的学习依然经常受制于讲授式的教学法和考试准备。(Towndrowetal.,2009)Claro等(2013)的研究发现,城市教师的教学依旧相对“传统”,只专注于用技术向学生传授内容,而不像乡村教师那样注重用技术促进学生积极参与探究活动和知识建构。学校也往往将“一对一”技术看成是激励学生的工具,而不是通过使用技术来实现更多创新性的教学实践。此外,教师表示很难找到能与课程整合的合适资源。(Cromptonetal.,2012)四、电子校本在“一站式”数字化学习环境中的创新应用模式通过以上对国际“一对一”项目的元分析可以发现,“一对一”数字化学习在教学方面的应用已经具有一定模式并取得了一定效果。优质教学资源和工具与教学实践的整合是“一对一”项目教学实践创新的基础。“一对一”项目教学将技术与课程进行深度的融合,引入优质的学习资源和工具来组织、管理、评价学生的学习,使学生自治自主学习的意识加强,学习风格多样化,个性化学习和协作学习倾向明显。同时,“一对一”项目研究注重学生的参与,让学生通过参与基于项目、专题、游戏化的学习活动(如开展网络探究、写论文、制作汇报PPT)来建构知识,促进个人成果的表达,从而帮助学生提高学业成绩和发展21世纪综合技能。对教师而言,“一对一”环境下的教学需要更加灵活的学习设计