編者按：“未來課堂”項目是華東師范大學“985工程”《教師教育創(chuàng)新基地和優(yōu)勢學科平臺建設》子項目“教師實踐創(chuàng)新的主陣地”研究內(nèi)容之一。該項目由華東師范大學張際平教授領銜，帶領強大的研究團隊，并與多家科技企業(yè)緊密合作，經(jīng)過兩年左右時間的研究，在課堂的理論研究、物理空間的設計、新技術新媒體的運用、多種互動形式的實現(xiàn)、學生座位的形態(tài)組合、教學平臺的設計開發(fā)、新型教學模式的創(chuàng)建及教學實踐的探索等方面均取得了很大成果，引起了社會各類教學機構和部門的極大關注。本文為專欄系列文章的第三篇。

課堂是學生學習的主要場所，與傳統(tǒng)課堂設計以高效地將信息從教師傳遞到學生為主要目的所不同的是，未來課堂主要考慮的是為學生而設計，是為師生之間知識的交流和共同的建構而進行的環(huán)境設計，需要滿足多種不同形式的知識交流，其設計的目標在于創(chuàng)設符合學習者學習需要的和諧的學習環(huán)境[1]，也就是說為教學提供最優(yōu)化的環(huán)境。

目前已有越來越多的技術裝備應用到傳統(tǒng)的課堂中，如錄音機、CD、DVD、投影儀、交互式電子白板等。然而，當課堂成為新裝備的展示平臺時，有一些研究者對這種課堂提出了批評，認為這是一種為設備而不是為人設計的教室。在未來課堂的設計中，首先考慮的是要基于現(xiàn)代教育教學理念，以“學”為中心，以促進教師的教和學生的學為目的。

● 為怎樣的教學而設計

自從夸美紐斯倡導并組織實施班級授課制以來，以課堂為中心、以教師為中心的傳統(tǒng)課堂教學模式并沒有發(fā)生多大的變化。這種課堂教學忽略了學習過程的復雜性，忽略了學生個體生命的成熟過程，學生從學習主體變成教育對象，被固定在學科與知識傳遞的程序中，教學按科學邏輯體系進行，以知識傳授與獲得為價值取向，知識獲得過程被等同于教學過程，等同于信息傳遞的模式流程。傳統(tǒng)的課堂設計考慮到固定的桌子，狹窄的過道，只有在課堂的前方具有屏幕和黑板，這是一種以教師為中心的教學環(huán)境，課堂適合信息的單向傳遞。

隨著技術的發(fā)展和泛在學習概念的提出，課堂的時間與空間界限逐漸模糊，課堂將不再是一個封閉的空間，教學可以超越現(xiàn)有的專業(yè)壁壘、教學設施及辦學條件，可以不受時空限制，延伸到學生的一切空間和時間，師生將從封閉的課堂逐漸轉(zhuǎn)移到一個開放的、廣闊的學習空間。在這里，正式學習和非正式學習相結合，即時學習和延時學習相結合，課內(nèi)學習和課外學習相結合。這種教育范式的轉(zhuǎn)換需要教師更多地把精力集中于讓學生更好地學、更好地進行知識建構，教師更像是學生意義建構的促進者。未來課堂的設計應體現(xiàn)以促進學習為目的，為教學提供最優(yōu)化的環(huán)境。

當然，課堂的變革不應只圍繞教學理念和方法，同時也應包括與之配套的學習空間[2]。課堂設計怎樣促進學習？未來課堂設計考慮的原則主要包括：第一，課堂要促進學習者的學習體驗；第二，課堂要適合情境學習；第三，課堂要促進師生之間、學生之間的多重交互；第四，課堂的范圍應進一步擴展；第五，課堂要支持不同類型的學習。具體剖析如下。

1.課堂要促進學習者的學習體驗。課堂要讓學生有充分實踐的機會。例如，在華東師范大學未來課堂的研究中，體驗式學習空間的設置正是為了在師范大學的教師教育課程中，促進學生在體驗學習實踐中掌握教學理念和教學方法，完成不斷增加的挑戰(zhàn)性任務，而不僅僅是汲取學科概念知識。

2.課堂要適合情境學習。網(wǎng)絡和多媒體技術的應用，使得情境學習成為可能。例如，對于學習英語的學生，與傳統(tǒng)的坐在房間中練習中規(guī)中矩的語法和發(fā)音不同，可以在教室中通過多種方式與在異地的英國人面對面，通過手勢、眼神的輔助進行交流，語速快，表達隨意，學習者能夠使用情境線索來理解交流的內(nèi)容。

3.課堂要促進師生之間、學生之間的多重交互。當學生積極投身班級的協(xié)作和小團體的交互活動中時，我們認為這就是主動參與的標志。課堂有多種不同類型的交互原則，其中教師與學生的聯(lián)系、學生與學生的協(xié)作、快速課堂反饋，高期待的溝通應用得最普遍。為了優(yōu)化課堂上學生與學生、學生與教師的交互，對于課堂的設計而言，要求允許學生迅速地結對、形成小團體。這就要求課堂從傳統(tǒng)的行、列排列的方式變?yōu)楦屿`活的、允許多種組織的方式，課桌和椅子都要便于移動，進行重新排列組織。也就是說，課堂要適合于不同類型的團體活動方式，既要便于學生進行頭腦風暴，也要便于教師的協(xié)助指導。當然，是教師，而不是教室，決定了課堂的教學策略，但是教室的結構可以便于策略的實施[3]。

4.擴展“課堂”的范圍。學習到底發(fā)生在什么地點？雖然我們把重點放在教師和學生互動的課堂中，但是泛在學習使得課堂擴大到了更大的范圍，一些研究考慮將正式學習和非正式學習結合，設計課內(nèi)和課外相結合的學習方式[4]。

5.課堂要支持不同類型的學習。學生參與不同類型的學習，需要新的空間設計和支持技術，這種學習需要不同的配套環(huán)境，如設置與現(xiàn)實環(huán)境對應的虛擬學習支持系統(tǒng)、虛擬實驗系統(tǒng)等，幫助學生進行協(xié)作和交流。

未來課堂設計的內(nèi)容涉及很廣，包括課堂的物理環(huán)境設計、教學的信息裝備選用，以及高交互智能教學的設計。

● 未來課堂的物理環(huán)境設計

物理環(huán)境，是指研究對象周圍的環(huán)境。傳統(tǒng)課堂的物理環(huán)境，包括課堂的物理空間、講臺黑板的位置、課桌座位的擺放、教學設備的布局，甚至包括儲藏室的安排等（如右圖由陳衛(wèi)東設計的未來課堂物理環(huán)境[5]）。對于一個成功的未來課堂設計而言，應遵照以人為本的設計原則，根據(jù)未來課堂的教學特點，需要考慮最優(yōu)化的物理環(huán)境設計要素，具體包括：教室類型和用途、課堂空間布局、教室內(nèi)部裝修、教師移動講臺形式和擺放、學生活動桌椅形式和擺放、教室的空調(diào)與通風、教學設備的供配電、自然環(huán)境及燈光環(huán)境的照明、多媒體設備的排布、通訊網(wǎng)絡的接入類型及信號覆蓋、教室音響及擴聲的聲學效果等，此外還需要考慮使用的安全性、設備調(diào)整的靈活性、節(jié)能環(huán)保以及存儲空間等。

1.教室的類型和用途設計。根據(jù)教室的不同類型和期望的功能用途，可以設計不同容量、座位類型的教室。在Emory學院的指導手冊上[6]，教室被分為自由座位（Loose Seating）、研討班(Seminar)、會議(Conference)、協(xié)作、固定座位、禮堂等幾種類型。Cincinnati大學則將教室分為研討班（10～22人）、一般的教室（21～199人）、禮堂（>200人）、遠程學習、課堂服務和教學實驗室等[7]。

2.課堂的空間布局。如果想設計具有良好視覺效果和位置分配的學習空間，課堂的設計需要由內(nèi)而外而不是由外而內(nèi)[8]。內(nèi)部的設計需要讓足夠的學生有效使用教室。另外，在設計的早期，要預先考慮教室可能容納的各種各樣的設備。由于教學形式的多樣性，教室的布局要能夠適合多個投影儀和寫字板的使用。寫字板、投影儀、人員的位置需要能夠靈活設置。例如，在一個小教室中，往往只需要一個投影屏幕和幾個大型顯示屏，中間的屏幕供投影機使用，旁邊的顯示屏供學生小組交流。除此之外，在大教室中，可以采用多投影的方式，以提供不同的畫面和學習資源。

3.教室的內(nèi)部裝修。教室裝修應以人為本，保證師生對教學環(huán)境的基本要求。明亮、舒適、安靜、簡潔，并兼顧經(jīng)濟實用，是教室裝修的基本目標。通常，教室的墻壁、天花板，以及內(nèi)部桌椅均宜采用色調(diào)柔和的啞光材料，以形成明亮、無眩光的環(huán)境。例如，墻壁四周可采用乳白色、淡黃色、淺綠色或淺藍色等冷色調(diào)為主的啞光材料，師生桌椅則可選擇淺咖啡色等暖色為主，在保持環(huán)境明亮、簡潔的同時，避免色系單調(diào)、呆板。由于教室內(nèi)師生活動頻繁，因此墻面、桌面、地面均宜采用易清潔、耐磨損的材料。

未來課堂涉及較多的信息設備，對環(huán)境防塵、防潮、防靜電以及溫度、濕度等都有較高要求，考慮到綠色環(huán)保、消防安全、經(jīng)久耐用等因素，在教室內(nèi)部裝修時，應選用綠色環(huán)保、不可燃、易擦洗的材料，對天花板、墻壁、地面進行防塵處理、防潮處理、防靜電處理。

4.師生的桌椅及座位布局。教室的設計必須考慮不同用途、規(guī)模的教室本身的特點，桌子椅子是固定還是移動、排列的方式、桌椅的樣式、桌椅的尺寸等都是未來教室的物理環(huán)境設計需要考慮的內(nèi)容。學生的課桌歷經(jīng)千年的變遷，一直沒有本質(zhì)性的變化。隨著信息技術應用的深入，原來放置書本、文具為主的課桌需要承載多種信息裝備，以及師生之間、學生之間的高交互性等教學特點，使得未來課堂的課桌設計需要考慮更多的因素。目前的課桌設計圍繞著如何適應多種不同的教學需求靈活變動。

5.教室的空調(diào)與新風。為了給師生營造舒適、安靜的教學環(huán)境，同時保證各種信息設備持續(xù)、穩(wěn)定地工作，未來課堂的教室內(nèi)應溫、濕度適宜，空氣流通，同時還需盡量降低設備工作時發(fā)出的噪聲。

為了保證空調(diào)設備在恒溫、恒濕的工作條件下，提供使人感到舒適的送風量，必須計算教室內(nèi)的熱負荷。教室內(nèi)的熱負荷主要來自三個方面：各種信息設備、照明燈具、其他輔助設施產(chǎn)生的熱；教室內(nèi)師生人員活動產(chǎn)生的熱；外部環(huán)境進入教室的熱，如從墻壁、屋頂、地面導入教室的傳導熱，透過玻璃窗射入的太陽輻射熱，從門窗縫隙而吹入的對流熱，新風機等通風設備補充新風進來的熱等。根據(jù)教室內(nèi)設備運行的特點、教室空間的容量、室內(nèi)人員的密度，并根據(jù)本地氣候的情況等，計算確定該教室內(nèi)空調(diào)設備的容量。

此外，由于教室人員集中，空間比較封閉，而空調(diào)僅能調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度、濕度，故教室內(nèi)的空氣并不清新，空氣含氧量低不利于大腦思維活動。有條件的未來教室，為了保證教室內(nèi)人員對新風的要求，可以考慮采用新風系統(tǒng)。新風機從室外吸入新鮮空氣，處理后經(jīng)管道送至各間教室，可以大大改善教室內(nèi)的空氣質(zhì)量。例如，新風系統(tǒng)宜采用正壓調(diào)節(jié)，避免負壓條件下，外界的灰塵通過門窗吸入教室，不利于教室內(nèi)的潔凈度，影響環(huán)境清潔和計算機的運行。

6.教學設備的供配電。由于未來課堂的信息設備使用的越來越多，布局越來越分散，課堂上設備供配電的問題越來越重要。對于固定桌子的教室，為每個信息設備配備電源相對容易，成本也并不太高。對于移動課桌，供配電則是一個較為麻煩的問題。除了傳統(tǒng)的在墻壁上預留供電插座之外，在地板上配置電源地插也是未來教室考慮的選項之一，但在地板上配置地插時，需要考慮供電的安全性、清潔的方便性。

此外，有條件的未來教室，可以考慮為計算機、投影機等關鍵信息設備提供UPS不間斷電源集中供電。作為專業(yè)的供配電保護系統(tǒng)，UPS系統(tǒng)主要起到三個作用：一是提供后備電源，防止突然斷電對計算機中未保存的重要數(shù)據(jù)造成遺失；二是消除供電“污染”，對供電線路上的浪涌沖擊、噪聲干擾、電壓波動等予以改進，改善供電質(zhì)量，使信息設備免受破壞；三是對通訊網(wǎng)絡進行保護，提高網(wǎng)絡的可用性。通過UPS集中供電，可以保證整個未來教室內(nèi)信息設備的安全性與可靠性。

7.自然光及燈光環(huán)境的照明。自然光及燈光環(huán)境的照度是教室的基本條件，自然光和燈光的合理利用也是教室設計中的一個重要而又復雜的因素。燈光的設計取決于房間的大小、形狀、白板或黑板的位置與大小、墻的高度、窗的位置等多種因素。自然光源的照度、色溫、方向等都有很大變化，教室在使用投影機等設備時，較多情況下需要采用人工光源，所有窗戶都可能需要用深色遮光窗簾遮擋。在使用人工光源時，應選擇冷光源。液晶電視機及投影幕布等顯示設備周圍的環(huán)境照度應在50～80LUX之間；為了確保在討論區(qū)域能清晰看到印刷材料上的文字、圖表內(nèi)容，討論區(qū)域的環(huán)境照度應不低于300LUX。因此需要將燈光分成不同的區(qū)域進行控制。舉例來說，當使用交互式電子白板時，需要將教室前面的燈光調(diào)暗一些，可使投影內(nèi)容更加清楚。有條件的未來課堂可選用調(diào)光模塊等集中控制設備，設定討論模式、講演模式等不同的情景控制模式，對教室內(nèi)的電動窗簾開合、燈光亮度調(diào)節(jié)等集中控制。

8.多媒體設備排布及網(wǎng)絡信號覆蓋。多媒體設備和網(wǎng)絡信號覆蓋是未來教室有別于傳統(tǒng)教室物理環(huán)境的最典型特征之一。多媒體設備排布及網(wǎng)絡信號覆蓋大都是根據(jù)教學形式的多樣性靈活設計的，沒有固定的模式。正如Cincinnati大學的學習空間設計指南中所說的[9]，如果想設計具有良好視覺效果和位置分配的學習空間，課堂的設計需要由內(nèi)而外而不是由外而內(nèi)。內(nèi)部的設計需要讓足夠的學生有效使用教室。

● 未來課堂信息裝備的選用

課堂的信息裝備一直是教育技術關心的重點。目前，各種課堂教學裝備層出不窮。例如，課堂多媒體集成控制器、交互式電子白板、電子表決器、電子書、超大型的顯示屏幕等。這一問題的探討涉及未來教育裝備發(fā)展的趨勢。目前，課堂信息裝備可以分為兩類，一類是完全局限于現(xiàn)有的物理環(huán)境的課堂，另一類則是虛擬現(xiàn)實的在線課堂。

虛擬現(xiàn)實的在線課堂己經(jīng)初露端倪。一般的虛擬社區(qū)，只能基于文本交流，這種方式只能作為現(xiàn)實課堂的一種補充，并不能成為一種真正的“課堂”。而虛擬現(xiàn)實技術則使在線課堂變得真實可信，集成了“虛擬+現(xiàn)實”的優(yōu)點。例如，哈佛大學因特網(wǎng)與社會Berkman中心的創(chuàng)始人Charlie Nesson等人創(chuàng)建了一個CyberOne的在線虛擬空間，為了使課程的參與者具有真正的哈佛課堂的體驗，Charlie和他的團隊決定在第二人生（Second Life）虛擬現(xiàn)實社區(qū)中創(chuàng)造一個與真正課堂平行的身臨其境的三維環(huán)境[10]。第二人生與現(xiàn)實生活非常接近，參與者可以在其中想象真實的生活。虛擬參與者聚集在虛擬的哈佛法學院，這里有與真實環(huán)境對應的完整的建筑物、樹木和道路，參與者可以參與在線課程，聽實時的流媒體視頻講座，與其他參與者聊天。

信息技術的應用需要考慮兩個方面的因素：一方面，課堂既要與現(xiàn)有的信息技術相整合；另一方面，也要為未來的技術發(fā)展預留空間。課堂設計應該盡量采用標準的技術，其中包括：計算機、數(shù)據(jù)投影、相機、硬盤錄像機、影碟播放機、投影幕、交互式電子白板、顯示器、接口（音頻、視頻、電源、網(wǎng)絡等）、實物投影等。在運用這些技術的過程中，需要充分考慮到技術應該幫助學生集中注意力而不是分散注意力：如交互式電子白板方位的設置應便于教師與學生的眼神交流；當使用鍵盤和鼠標控制投影的內(nèi)容時，為適合學生的視野，投影的高度要做適當?shù)恼{(diào)整。

當然，教室的設計需要為未來技術的應用預留空間。雖然我們無法預計不遠的將來哪一種技術將會盛行，然而我們可以判斷，技術一定會朝更加靈活、個性化和便攜的方向發(fā)展。在一般的課堂應用中，筆記本和PDA一定會代替臺式機，無線網(wǎng)絡一定會成為標準。課堂的設計需要考慮這種技術發(fā)展的趨勢：無線高速網(wǎng)絡將使我們在課堂上方便地獲取視、音頻，各種設備都將無線化，如無線投影儀；教師可以攜帶自己的設備到課堂中，而不必使用教室中原有的設備；交互式電子白板、表決器、手寫板、平板式電腦、大屏幕顯示器將會越來越多地得到應用，大型的觸摸屏可能會成為小型教室的必要裝備等。

● 高交互智能特性的未來課堂教學設計

高交互性是未來課堂的主要特征之一[11]，未來課堂的高交互性設計主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.對于物理課堂的裝備，未來的課堂將從各種角度加強課堂的交互性，電子白板就是增強這種交互的有效工具，未來課堂的信息裝備將以這種人機交互的設備為核心，輔之以電子書、表決器之類的其他設備。雖然目前的電子白板以電磁感應式為主，但這種分量重、安裝麻煩的裝備能否進一步發(fā)展，也是未來需要考慮的問題。

2.無線網(wǎng)絡的發(fā)展增加了各種裝備應用的靈活性，而目前電子白板和投影儀的有線連接方式約束了這些設備的使用，需要從便利性的角度對這些設備作進一步的改進。

3.由于學生手機，PDA等裝備的智能化和普及化，某些裝備可能將在設備中得到集成，而不是作為單獨的設備出現(xiàn)。例如，根據(jù)協(xié)議規(guī)范，利用學生的手機作為表決器，或者設定專門的客戶端軟件，利用學生PDA進行師生間的交互。

智能技術進入未來課堂大大提升了教學的靈動性。移動設備和無所不在的連接使人們可隨時隨地學習。雖然這類技術更多地應用于泛在學習環(huán)境中，但對于課堂教學，如果能夠與智能技術相結合也可以大大提高教學的靈活性。例如，具體的場景中，技術可以提醒學習者在那個環(huán)境中可以做什么，當有人走進物理空間時可提醒聲音輕一點，不要吃東西，為某種課程內(nèi)容做準備等。這種智能技術往往用于設計專用的、面向具體學科的學習環(huán)境，如實驗室和其他技術環(huán)境，學習者能夠利用網(wǎng)絡為便攜設備提供各類服務，并且能夠動態(tài)加入和離開作業(yè)系統(tǒng)，或者與本地系統(tǒng)進行交互。

在國外的相關研究中設計了這樣的場景[12]：根據(jù)課程網(wǎng)頁的內(nèi)容，系統(tǒng)自動知道哪間教室上什么課，課堂所在的大樓網(wǎng)絡獲得了相應的課程安排，知道什么人、什么時間進入大樓。當教師進入教室做準備工作時，大樓的網(wǎng)絡登記教師的無線射頻識別標簽，檢索具體的任務書，并通知有關設備啟動，顯示設備被激活，等待視頻源，計算機上傳計劃的教案。如果課堂上進行測驗，當測驗一開始，路由器配置禁止房間內(nèi)外的IP的邊界、限制學生使用瀏覽器和搜索工具通過網(wǎng)絡查找資料，這也是未來課堂設計中將要體現(xiàn)的應用。

● 結語

未來課堂的設計基于現(xiàn)代教學的需求，以“學”為中心，以促進學習為目的，進而營造最優(yōu)化的教學環(huán)境，因此，未來課堂的設計意義在于用于真正的教學而不僅僅是演示。根據(jù)課堂用途、使用學生類型的不同，相應的教學方式也會有很大的差異。在未來課堂項目研究中，將進一步拓展未來課堂的應用：與中小學合作，改進課堂的設計，探討現(xiàn)代課堂設計與應用的規(guī)范和標準；研究不同課堂環(huán)境下的教學方法，使之適合不同類型的教學；進行初步的虛擬課堂的教學，研究虛擬現(xiàn)實課堂推廣的可能性等。

參考文獻：

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[10]CyberOne:Law in the Court of Public Opinion. [DB/OL].http://blogs.law.harvard.edu/cyberone/.

[11]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(8）:23-28.

[12]P D Long，S C Ehrmann.Future of the Learning Space: Breaking Out of the Box[J].EDUCAUSE Review，2005，40(4):42-58.