中小學(xué)人工智能課程精選(九篇)

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第1篇：中小學(xué)人工智能課程范文

構(gòu)建未來學(xué)校形態(tài)，營造智能校園環(huán)境

升級(jí)優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施。福田教科院附小大力推行教育管理數(shù)字化，構(gòu)建具有附小特色的“掌上附小”教學(xué)管理系統(tǒng)，建設(shè)了附小特色數(shù)字中心機(jī)房，實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)云處理，學(xué)生學(xué)業(yè)成績大數(shù)據(jù)綜合平臺(tái)分析，優(yōu)化完善學(xué)校教學(xué)資源庫，學(xué)科資源覆蓋率達(dá)90%以上?；?G技術(shù)，一方面完善校園安全管控信息化建設(shè)，提升校園實(shí)施視頻監(jiān)控水平；另一方面，以“5G+互動(dòng)教學(xué)”推動(dòng)教育教學(xué)模式創(chuàng)新，鼓勵(lì)跨校區(qū)課程協(xié)同共享，“自動(dòng)跟蹤錄播教室”“未來閱覽室”等先進(jìn)的信息化設(shè)施陸續(xù)啟用。目前學(xué)校已實(shí)現(xiàn)教育管理數(shù)字化應(yīng)用全覆蓋。重構(gòu)創(chuàng)新教學(xué)空間。重構(gòu)后的福田教科院附小具有五種空間形式：一是“研學(xué)創(chuàng)中心”，是基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、問題探究、滿足高水平學(xué)習(xí)者（教師、學(xué)生）能力的學(xué)習(xí)研究創(chuàng)新的空間；二是“學(xué)科大觀園”，以學(xué)科核心素養(yǎng)為基礎(chǔ)，構(gòu)建學(xué)科教學(xué)情景空間、全學(xué)科班級(jí)圖書角，在真實(shí)空間中感受學(xué)科魅力；三是“學(xué)校文化長廊”，利用此空間打造智慧圖書館、校園歷史博物館，凝聚、展現(xiàn)附小校園文化；四是“創(chuàng)意盒子”，這是一個(gè)創(chuàng)新型的孵化器，在此空間師生可以參與各種科技類創(chuàng)新項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)“讓創(chuàng)意可見，讓思維有型”；五是“云上學(xué)院”，搭建自選式創(chuàng)新學(xué)習(xí)超市，組建項(xiàng)目化學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)空間。

引領(lǐng)規(guī)劃整體設(shè)計(jì)，打造前沿智慧課程

兩年來，學(xué)校先后邀請了20多位教育教學(xué)、信息化水平前沿的專家為全校教師量身定制項(xiàng)目化及學(xué)科融合課程培訓(xùn)計(jì)劃，積極引導(dǎo)各學(xué)科探索開發(fā)“信息化特色課程”“AI+”特色課程，充分利用學(xué)校信息化教學(xué)空間，根據(jù)教學(xué)大綱要求，開展智慧科技特色校本課程，并探索開發(fā)科技與五育融合課程。重塑年級(jí)組內(nèi)各學(xué)科相對獨(dú)立的形態(tài)，形成五育融合教研共同體，打通學(xué)科之間的壁壘。五育融合理念下的課程融合，是基于知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、社會(huì)需求的融合。將其形成“學(xué)科+”的課程形態(tài)，即“學(xué)科+學(xué)科”“學(xué)科+生活”“學(xué)科+社會(huì)”“學(xué)科+活動(dòng)”等課程形態(tài)。

AI賦能智慧教學(xué)，創(chuàng)設(shè)育人新生態(tài)

信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)。深圳教育以教育部信息化“雙區(qū)”建設(shè)為有力抓手，以信息技術(shù)深化教育教學(xué)改革，不斷探索新型教與學(xué)模式。信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)一直是劉銳娟倡導(dǎo)的教育教學(xué)方式。認(rèn)知科學(xué)與智能技術(shù)的結(jié)合將使教與學(xué)變得多元化，并且可進(jìn)行低成本、高效能的個(gè)性化定制，幫助學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)更有效的學(xué)習(xí)策略。2021年，福田教科院附小成功申報(bào)國家級(jí)課題《信息技術(shù)賦能學(xué)科教學(xué)與區(qū)域教研的實(shí)踐研究》。同時(shí)，福田教科院附小以青年教師“青藍(lán)杯”基本功大賽和骨干教師“紅燭杯”教學(xué)展示為契機(jī)，通過公開課、錄像課、微課錄制等活動(dòng)，激發(fā)更多教師利用信息技術(shù)手段，在學(xué)習(xí)空間、教學(xué)方式、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式上實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新。學(xué)生方面，學(xué)校積極普及人工智能課程，探索人工智能教學(xué)的路徑和策略，以期實(shí)現(xiàn)提升學(xué)生信息素養(yǎng)、普及全民智能教育、培養(yǎng)人工智能人才的目標(biāo)，為促進(jìn)中小學(xué)人工智能教育、推動(dòng)教育教學(xué)改革和創(chuàng)新發(fā)展提供參考。智能體育守護(hù)生命本色。深圳市福田區(qū)是中國教育科學(xué)研究院的綜合改革實(shí)驗(yàn)區(qū)，福田教科院附小是全區(qū)首批參與中國教科院的重點(diǎn)課題《中國學(xué)校體育智慧系統(tǒng)研究》的學(xué)校，學(xué)校多年來一直堅(jiān)持致力于智慧體育探索研究，實(shí)施青少年健康體能促進(jìn)與干預(yù)方案。2021年12月，劉銳娟親自主持的中國教育科學(xué)研究院《中國青少年健康體能研究》課題項(xiàng)目子課題《“雙減”背景下對智慧體育校園構(gòu)建的研究》順利開題。2022年1月，以學(xué)校為牽頭單位的“智能體育學(xué)生數(shù)據(jù)分析與教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體”項(xiàng)目榮耀入選教育部“2021年度教育信息化教學(xué)應(yīng)用實(shí)踐共同體項(xiàng)目”?；趯W(xué)校智能教學(xué)基礎(chǔ)和理念，劉銳娟在體育科組率先嘗試依托AI技術(shù)精準(zhǔn)監(jiān)測與評(píng)價(jià)學(xué)生的體能訓(xùn)練，利用運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集裝備+綜合管理平臺(tái)，通過學(xué)生佩戴的傳感器設(shè)備，實(shí)時(shí)采集每位學(xué)生運(yùn)動(dòng)過程中的心率及運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況等數(shù)據(jù)，對潛在的運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)估與預(yù)警，把學(xué)生的體質(zhì)數(shù)據(jù)形成電子成長檔案，為教師設(shè)計(jì)合理的體育課程提供參考，為學(xué)生的體質(zhì)健康保駕護(hù)航。多樣態(tài)教學(xué)促進(jìn)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展。一是在線教學(xué)求質(zhì)量，創(chuàng)新課堂新生態(tài)。在常態(tài)化疫情防控和泛在學(xué)習(xí)普及的雙重背景下，在線教學(xué)模式應(yīng)運(yùn)而生，從學(xué)生學(xué)習(xí)需求出發(fā)，搭建適合學(xué)生學(xué)習(xí)的平臺(tái)，采用個(gè)性化的學(xué)習(xí)模式，提供全程化的學(xué)習(xí)支持服務(wù)，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。二是探索混合式教學(xué)模式，推進(jìn)泛在化學(xué)習(xí)發(fā)展。項(xiàng)目化混合式研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合學(xué)段特點(diǎn)、學(xué)校校情，以調(diào)查研究作為基礎(chǔ)，以教師培訓(xùn)、課程實(shí)踐、評(píng)價(jià)改革作為抓手，以項(xiàng)目化課程為載體，以混合式教學(xué)為手段，在校內(nèi)進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)。

多元評(píng)價(jià)，看見動(dòng)態(tài)成長

第2篇：中小學(xué)人工智能課程范文

[關(guān)鍵詞]未來課堂；智慧學(xué)習(xí)環(huán)境；智能學(xué)習(xí)空間；設(shè)計(jì)

[中圖分類號(hào)]G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]672-0008（2012）05-0042-08

一、引言

以計(jì)算機(jī)、通信、人工智能等為標(biāo)志的信息技術(shù)快速發(fā)展及在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得我們傳統(tǒng)的課堂也漸漸從普通教室轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)增強(qiáng)教室（Technology Enhanced Class-room）從單一技術(shù)的教室應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)榉杭夹g(shù)的教學(xué)環(huán)境。這既是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，也是社會(huì)發(fā)展對技術(shù)教育教學(xué)應(yīng)用的應(yīng)然要求。正如美國前副總統(tǒng)阿爾·戈?duì)査f：“美國的每一個(gè)孩子都應(yīng)當(dāng)接受21世紀(jì)的教育，都應(yīng)當(dāng)使用21世紀(jì)的技術(shù)?！碑?dāng)今。我們所面臨的學(xué)習(xí)者被稱為是網(wǎng)絡(luò)一代/數(shù)字后代（Digital Generation/Digital Natives），這一代的學(xué)習(xí)者正以與他們的父母截然不同的方式學(xué)習(xí)、玩樂、溝通、工作以及創(chuàng)造社群，他們利用網(wǎng)絡(luò)，毫不費(fèi)力地突破了地域和時(shí)間的限制，利用指尖橫跨世界。他們崇尚自由和選擇權(quán)，追求個(gè)性化，喜歡交談、討厭說教、天生就善于協(xié)作，他們會(huì)仔細(xì)監(jiān)督你和你的組織，堅(jiān)持做正直的人，就算是在上班或是上學(xué)。他們也想過得有趣些。速度才是生活的常態(tài)，創(chuàng)新就是生活的一部分。時(shí)代的發(fā)展要求我們培養(yǎng)出富有創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的學(xué)習(xí)者。課堂是教學(xué)的主陣地，理想的課堂應(yīng)是互動(dòng)的，知性靈動(dòng)的天地。這些都需要我們改變現(xiàn)有的課堂的物理架構(gòu)和教學(xué)樣式。

從技術(shù)教育應(yīng)用的歷史來看，教育技術(shù)的發(fā)展史其實(shí)就是技術(shù)發(fā)展及其在教育教學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的歷史。技術(shù)的層出不窮，改變了信息的呈現(xiàn)、傳輸和存儲(chǔ)，也改變了人類對于信息的獲取和處理方式，但技術(shù)的不斷推陳出新，同時(shí)也給教學(xué)者和學(xué)習(xí)者帶來了很大的挑戰(zhàn)，他們需要不斷地去熟悉這些新技術(shù)，并將這些技術(shù)有效地應(yīng)用于教與學(xué)的過程。幸運(yùn)的是，隨著社會(huì)對人的關(guān)注，技術(shù)也越來越智能化，從過去以技術(shù)為中心轉(zhuǎn)向以人為中心，使人可以從繁雜的技術(shù)操作中解放出來，實(shí)現(xiàn)與技術(shù)、資源最為自然、和諧的交互，將自己的注意力集中于學(xué)習(xí)過程。借用環(huán)境行為學(xué)、社會(huì)學(xué)等學(xué)科的觀點(diǎn)，“人塑造了環(huán)境，環(huán)境也塑造了人”。提高課堂主體對自身及其所處教與學(xué)環(huán)境的認(rèn)識(shí)，建立和諧的人與環(huán)境之間的關(guān)系，是未來課堂研究的一個(gè)重要主題。

目前。國內(nèi)外關(guān)于未來課堂（教室）研究已經(jīng)引起了各國政府、全球知名企業(yè)、高等學(xué)校、科研院所以及中小學(xué)校等機(jī)構(gòu)的關(guān)注，未來課堂設(shè)計(jì)與應(yīng)用已經(jīng)成為了教育技術(shù)學(xué)研究的一個(gè)新領(lǐng)域。

二、未來課堂的特性及教與學(xué)的特點(diǎn)

（一）未來課堂的概念界定及特性

關(guān)于未來課堂的界定，國內(nèi)外的文獻(xiàn)中目前尚無統(tǒng)一的論述，對于未來課堂，從名稱上有“未來教室”和“未來課堂”兩大類。

Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一書中指出，未來課堂是一個(gè)集成了技術(shù)與軟件。提供給學(xué)生一些替代方法和選擇以達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)的課堂。它們鼓勵(lì)形成一個(gè)讓學(xué)生一起工作計(jì)劃，分享經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)和進(jìn)行概念化的學(xué)習(xí)，而不是單純記憶一些信息的環(huán)境。

美國的《每日論壇》報(bào)在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未來的課堂是一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境，采用創(chuàng)新的教育活動(dòng)，從課堂管理到教學(xué)的所有方面提高對技術(shù)的使用。它能使教學(xué)者和學(xué)習(xí)者成為優(yōu)越的學(xué)習(xí)環(huán)境的一部分。

臺(tái)灣的陳曼萃認(rèn)為，未來教室是指這樣一種教室環(huán)境，教學(xué)上，希望由過去單向的講授教學(xué)。轉(zhuǎn)變成為師生互動(dòng)的學(xué)習(xí)模式，引發(fā)及提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)意與思考：同時(shí)。讓學(xué)生有更大的自由可以依自己的喜好選擇學(xué)習(xí)及進(jìn)行探索的方式，以多元的管道汲取知識(shí)。包括使用各類的硬件載具，如計(jì)算機(jī)、學(xué)習(xí)機(jī)、電視、手機(jī)、電子書等。

臺(tái)灣的賴阿福認(rèn)為，未來教室可定義為一個(gè)高度信息化、互動(dòng)性強(qiáng)、整合性佳的教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境，適合進(jìn)行信息融入教學(xué)、數(shù)字學(xué)習(xí)，教師可運(yùn)用多元教學(xué)策略在講授、評(píng)量、診斷、互動(dòng)、討論、探究等教學(xué)過程中，除了能強(qiáng)化教學(xué)效能及學(xué)習(xí)成效外，亦能提升學(xué)習(xí)者的關(guān)鍵能力（包含問題解決、創(chuàng)意思考、批判思考、溝通表達(dá)、信息應(yīng)用等能力）。

臺(tái)灣資策會(huì)在“2009年的數(shù)位典藏與學(xué)習(xí)之產(chǎn)業(yè)發(fā)展與推動(dòng)”計(jì)劃中提出，未來教室為將新興的數(shù)位教學(xué)終端設(shè)備與數(shù)位內(nèi)容進(jìn)行整合，輔以適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)模式與方法，發(fā)揮Ac-tive Learning（主動(dòng)學(xué)習(xí)）的成效，培養(yǎng)學(xué)生高層次能力的教育體系與環(huán)境。未來教室即是將科技工具運(yùn)用在教學(xué)上，且強(qiáng)調(diào)團(tuán)體的交互式教學(xué)。并以學(xué)習(xí)者為中心設(shè)計(jì)教材，創(chuàng)造出協(xié)同合作之虛實(shí)整合學(xué)習(xí)環(huán)境。

臺(tái)灣的《啟動(dòng)學(xué)習(xí)革命》一書中認(rèn)為，“未來教室=無所不在的學(xué)習(xí)環(huán)境+電子書包+隨意教室+遠(yuǎn)距實(shí)驗(yàn)室+高互動(dòng)教室+相連教室”。在未來教室里，無處不可以學(xué)習(xí)，還可以跨班際、校際甚至國際進(jìn)行交流。

未來教室是指將高新技術(shù)融入教育，創(chuàng)造全新的互動(dòng)教育環(huán)境。未來教室的目標(biāo)能力是培養(yǎng)學(xué)生的分析力、創(chuàng)新力，教學(xué)方式是多向的，以學(xué)生為中心進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠進(jìn)行主動(dòng)、探索性學(xué)習(xí)。

未來教室是一個(gè)集多媒體教室、計(jì)算機(jī)教室、微格教室、校園電視臺(tái)等多種環(huán)境為一體的新形式教學(xué)環(huán)境，其中使用了包括電子白板、數(shù)字筆、電視（顯示）墻、無線網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字?jǐn)z像在內(nèi)的多種技術(shù)，讓學(xué)生充分體驗(yàn)到計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所帶來的便利。體驗(yàn)到利用新技術(shù)進(jìn)行學(xué)習(xí)盼快樂。

未來教室便是利用先進(jìn)的新一代信息科技，改變傳統(tǒng)學(xué)校教室的學(xué)習(xí)環(huán)境，建立師生間雙向互動(dòng)的教育學(xué)習(xí)模式，不但能刺激學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與創(chuàng)新、探究之精神。更讓教師能夠豐富教材內(nèi)容以及輕松教學(xué)。未來教室應(yīng)該是一個(gè)廣義的概念，包括教師的教學(xué)工具、學(xué)生的學(xué)習(xí)環(huán)境等。

英特爾全球教育總監(jiān)Brian Gonzalez認(rèn)為，未來的課堂是“顛倒的課堂”。是指教育者賦予學(xué)生更多的自由。把知識(shí)傳授的過程放在教室外，讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識(shí)；而把知識(shí)內(nèi)化的過程放在教室內(nèi)，以便同學(xué)之間、同學(xué)和老師之間有更多的溝通和交流。

王珠珠認(rèn)為，未來教室是一個(gè)以學(xué)生為中心的教學(xué)的、鼓勵(lì)學(xué)生多方面的進(jìn)步的，是一個(gè)能夠展現(xiàn)、呈現(xiàn)或者使用、分享或者多媒體的，應(yīng)該是能夠合作研究，能夠便于信息交流的，應(yīng)該是批判性思考，并且能夠主動(dòng)的計(jì)劃和行動(dòng)的這樣一個(gè)真實(shí)和虛擬環(huán)境的整合的這樣一個(gè)環(huán)境，或者叫結(jié)合的一個(gè)環(huán)境。

宋衛(wèi)華認(rèn)為，未來教室是一種利用電子白板技術(shù)、投影技術(shù)、智能空間技術(shù)、無線射頻技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等手段，在現(xiàn)代創(chuàng)新教育理念的指導(dǎo)下，構(gòu)建出以培養(yǎng)學(xué)生21世紀(jì)創(chuàng)新技能為目的，以互動(dòng)為核心，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生協(xié)作、探究學(xué)習(xí)的一種教室環(huán)境。

楊宗凱教授認(rèn)為，未來的教室一定是云端教室，包括電子課本、電子課桌、電子書包、電子白板等，在資源方面，由模擬媒體到數(shù)字媒體，再到網(wǎng)絡(luò)媒體，資源最終都在教育云上，內(nèi)容達(dá)到極大豐富，從而滿足個(gè)性化的學(xué)習(xí)。

通過對上述定義進(jìn)行分析，可以看出，目前，已有對未來課堂（教室）的界定一個(gè)共有的趨勢是關(guān)注于利用新興的技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)教與學(xué)的環(huán)境，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和相關(guān)技能的培養(yǎng)。綜合以上學(xué)者對未來課堂（教室）的概念界定研究，本文認(rèn)為，未來課堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相對于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言的，是以人本主義、互動(dòng)、環(huán)境心理學(xué)等相關(guān)理論和智能空間、云計(jì)算、人體工學(xué)等技術(shù)的支持下，以互動(dòng)為核心，以充分發(fā)揮課堂組成各要素（人、技術(shù)、資源、環(huán)境和方法等）的作用，實(shí)施教與學(xué)，以促進(jìn)人的認(rèn)知、技能和情感的學(xué)習(xí)與發(fā)展的教與學(xué)的環(huán)境與活動(dòng)。

未來課堂的特性主要體現(xiàn)在未來課堂的人性化、混合性、開放性、智能性、交互性和生態(tài)性等方面。人性化主要體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用上。更多地體現(xiàn)以人為本的精神：混合性則主要體現(xiàn)在未來課堂可以實(shí)現(xiàn)多種教與學(xué)活動(dòng)的混合，正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)結(jié)合，虛擬課堂和現(xiàn)實(shí)課堂的混合。不同交互類型的混合等：開放性主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)組織形式的開放以及教學(xué)資源的開放：智能性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一個(gè)智能化的學(xué)習(xí)空間，具有自然便捷的交互接口，以支持教與學(xué)主體方便地獲得未來課堂設(shè)備的服務(wù)：生態(tài)性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一種平等、和諧、開放的生態(tài)系統(tǒng)。

（二）未來課堂教與學(xué)的特點(diǎn)

未來課堂的教與學(xué)的過程是以學(xué)生為中心的、自主的、個(gè)性化的。在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，不管是哪個(gè)領(lǐng)域。都要學(xué)習(xí)批判性思維、復(fù)雜問題的解決、合作以及多媒體通訊等21世紀(jì)的專業(yè)知識(shí)與能力：從技術(shù)對學(xué)習(xí)的促進(jìn)方式上看，作為以泛技術(shù)環(huán)境為特征的未來課堂，可以通過不同技術(shù)來支持不同類型的學(xué)習(xí)，多媒體的呈現(xiàn)形式、網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)社群可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造機(jī)會(huì)：從學(xué)習(xí)的時(shí)間和場所上看，學(xué)生可以隨時(shí)隨地按需學(xué)習(xí)，技術(shù)為按需學(xué)習(xí)和全方位學(xué)習(xí)搭建了關(guān)鍵性的橋梁。使學(xué)習(xí)資源通過正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)得以有效利用：從學(xué)習(xí)主體的廣泛性角度看，未來課堂則是提供了靈活的信息呈現(xiàn)方式、學(xué)生知識(shí)表征方式和活動(dòng)參與方式，體現(xiàn)為所有課堂教與學(xué)主體提供服務(wù)。使所有人都能夠得到合適和有效地支持。

三、未來課堂：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境目前也已開始受到教育技術(shù)學(xué)界研究者的關(guān)注，《開放教育研究》雜志從2012年開始開辟“智能學(xué)習(xí)環(huán)境”專欄，北京師范大學(xué)教育學(xué)部知識(shí)工程研究中心和加拿大Athabasca（阿薩巴斯卡）大學(xué)計(jì)算機(jī)和信息系統(tǒng)學(xué)院也聯(lián)合主辦了“北京師范大學(xué)一阿薩巴斯卡大學(xué)首屆“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境國際研討會(huì)”。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，是社會(huì)信息化背景下學(xué)生對學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展的訴求，也是有效促進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)方式變革的支撐條件。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的目標(biāo)是使得學(xué)習(xí)場所能夠感知學(xué)習(xí)情景，識(shí)別學(xué)習(xí)者特征，提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具，自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程和評(píng)測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)。

智能空間（smart Space）是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的一種實(shí)體形式，也是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，是嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的工作或生活空間，具有自然便捷的交互接口。以支持人們方便地獲得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)。智能空間作為信息時(shí)代的產(chǎn)物是具有動(dòng)態(tài)、主動(dòng)、可思維、開放、多變等特性的建筑空間。

參照NIST（美國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院）給出的智能空間具備的功能和為用戶提供的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為，作為智能空間的特定應(yīng)用形式，未來課堂也應(yīng)是一個(gè)智能學(xué)習(xí)空間，它應(yīng)包括能識(shí)別和感知課堂主體以及他們的動(dòng)作和目的，理解和預(yù)測這些主體在完成教與學(xué)任務(wù)過程中的需求：課堂主體能方便地與各種信息源（包括設(shè)備和數(shù)據(jù)）進(jìn)行交互：他們所攜帶或使用的移動(dòng)設(shè)備可以無縫地與未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行交互：未來課堂能夠提供豐富的信息顯示：提供對發(fā)生在未來課堂中的經(jīng)歷的記錄，以便在以后檢索回放：支持未來課堂中多人的協(xié)同工作以及與遠(yuǎn)程用戶的沉浸式的協(xié)同工作等。

智能學(xué)習(xí)空間還是一個(gè)富交互環(huán)境，在未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間中，大量的計(jì)算設(shè)備、多模態(tài)交互技術(shù)模塊、情景感知（Context Awareness）模塊被嵌入并隱藏在實(shí)際的物理環(huán)境中這些模塊互相協(xié)作并能主動(dòng)為用戶提供服務(wù)，使得智能空間擁有立體、連續(xù)的交互通道。按照智能空間發(fā)展的這三個(gè)階段，從獨(dú)立的智能空間一開放的智能空間一智能社區(qū)的演變。不同的智能學(xué)習(xí)空間之間也應(yīng)該能夠自發(fā)地發(fā)生交互。當(dāng)一個(gè)空間的資源無法滿足用戶的需要時(shí)。智能空間應(yīng)該根據(jù)用戶的要求向臨近的空間發(fā)出請求來完成用戶的任務(wù)。

目前，國內(nèi)外對智能學(xué)習(xí)空間的研究主要集中于有關(guān)智能教室的研究，筆者曾在智能教室的研究現(xiàn)狀與未來展望一文中。對智能教室研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)的綜述。目前如清華大學(xué)的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越電子的智能教室等。

也有學(xué)者從各自角度提出了關(guān)于智慧（能）學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)想。鐘國祥等提出，智能學(xué)習(xí)環(huán)境是從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、混合學(xué)習(xí)理論、現(xiàn)代教學(xué)理論出發(fā)，以學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為中心，由相匹配的設(shè)備、工具、技術(shù)、媒體、教材、教師、同學(xué)等構(gòu)成的一個(gè)智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間，認(rèn)為其既支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的自主建構(gòu)，又提供適時(shí)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。馬來西亞學(xué)者Chin認(rèn)為，“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)者為中心的且具備以下特征的環(huán)境：可以適應(yīng)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力：可以為學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)提供支持；為學(xué)習(xí)者的發(fā)展提供支持。黃榮懷等人認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情景、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具、自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程和評(píng)測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動(dòng)空間。

在這些現(xiàn)有的項(xiàng)目中，盡管各個(gè)項(xiàng)目關(guān)注點(diǎn)會(huì)有差異，但是其核心思想是一致的，就是技術(shù)整合于教室及教學(xué)活動(dòng)，為課堂教與學(xué)活動(dòng)的順利開展，及為學(xué)習(xí)者提供良好的個(gè)性化學(xué)習(xí)支持，注重學(xué)習(xí)者創(chuàng)新能力及創(chuàng)新精神的培養(yǎng)提供@技術(shù)、環(huán)境、人、資源各主體相互協(xié)調(diào)的智能學(xué)習(xí)空間。

在未來課堂研究方面，筆者曾利用質(zhì)性研究法和文獻(xiàn)研究法，對目前網(wǎng)絡(luò)上公開的44篇中小學(xué)生所寫的關(guān)于未來教室（課堂）的作文利用質(zhì)性分析軟件Nviv08.0軟件進(jìn)行了內(nèi)容分析。提煉出當(dāng)前中小學(xué)生對于未來課堂的想象與期望?；谧魑膬?nèi)容分析建立的未來教室特點(diǎn)模型，如圖1所示。

從模型圖中研究者可以發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們對于未來教室（課堂）特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，主要體現(xiàn)在智能的、高科技的、人性化的、靈活的、有趣的、自由調(diào)節(jié)的、使用便捷的、安全的、心情愉悅的、生態(tài)的、環(huán)保的、無塵的等概念中。

另外，筆者基于對于未來課堂的定位和特性、學(xué)生理想中的未來課堂和未來課堂的目標(biāo)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，還采用了專家意見征詢法，對來自于教育學(xué)、教育技術(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、建筑學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域20位專家，對于未來課堂的認(rèn)識(shí)進(jìn)行了意見征詢，借此構(gòu)建了未來課堂的模型，如圖2所示。

從未來課堂模型中?？梢钥闯?。未來課堂的設(shè)計(jì)主要從課堂環(huán)境設(shè)計(jì)和課堂教與學(xué)的活動(dòng)設(shè)計(jì)兩方面入手。未來課堂要能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)與發(fā)展，應(yīng)使學(xué)習(xí)者在未來課堂中能夠?qū)崿F(xiàn)快樂學(xué)習(xí)和高效學(xué)習(xí)。而要做到這一點(diǎn)，需要學(xué)習(xí)者在未來課堂中進(jìn)入到一個(gè)積極的心流狀態(tài)。從心流理論研究可以得出，要使學(xué)習(xí)者獲得這種心流狀態(tài)，需要從學(xué)習(xí)環(huán)境和活動(dòng)兩方面進(jìn)行考慮。其中環(huán)境部分包括未來課堂的物理環(huán)境和學(xué)習(xí)支持平臺(tái)。物理環(huán)境中，未來課堂給課堂主體提供了高交互的教與學(xué)設(shè)備。能夠有效支持課堂主體對于學(xué)習(xí)資源的獲取、處理和呈現(xiàn)。智能環(huán)境控制則給課堂主體提供了良好的外在環(huán)境，從光、溫、聲、背景音樂、空氣質(zhì)量等方面根據(jù)課堂的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。創(chuàng)意空間布局則主要考慮給學(xué)習(xí)者提供更為人性化的桌椅設(shè)施，以及根據(jù)教與學(xué)活動(dòng)的需要能夠方便實(shí)施桌椅的組合，形成學(xué)習(xí)小組，以利于小組學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展。

未來課堂中教的活動(dòng)、學(xué)的活動(dòng)和評(píng)的活動(dòng)都是基于未來課堂云學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)來實(shí)施的，所有學(xué)習(xí)資源的提取及課堂教學(xué)過程中生成的資源均來源于或進(jìn)入到可進(jìn)化的學(xué)習(xí)資源庫中。課后的活動(dòng)是課中教與學(xué)活動(dòng)的延續(xù)，教師可以利用課堂實(shí)錄系統(tǒng)記錄的視頻和學(xué)習(xí)支持平臺(tái)記錄的教學(xué)生成性資源進(jìn)行分析，反思自己在教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和不足之處，并撰寫反思，與同行交流，也可利用學(xué)習(xí)支持平臺(tái)對學(xué)生在作業(yè)過程中提出的問題進(jìn)行輔導(dǎo)交流。學(xué)生在課后也需要對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，撰寫反思日志，并利用交互學(xué)習(xí)終端完成系統(tǒng)根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況推送的個(gè)性化作業(yè)。

未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是未來課堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高互動(dòng)教與學(xué)設(shè)備、智能環(huán)控設(shè)備的接入與控制，支持未來課堂教與學(xué)等活動(dòng)的開展。教師、學(xué)生可以通過交互終端接入未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，進(jìn)行教與學(xué)的活動(dòng)實(shí)施，教研員、學(xué)校管理者、教師同事、家長等也可以接入未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，參與教與學(xué)的過程，了解學(xué)與教的情況。

可進(jìn)化的學(xué)習(xí)資源庫是未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的重要支撐。因?yàn)樵谖磥碚n堂教與學(xué)的過程中有許多新生成的資源，而且未來課堂中的學(xué)習(xí)需要有情境性、適應(yīng)性的資源，需要為學(xué)習(xí)者進(jìn)行個(gè)體學(xué)習(xí)時(shí)所需的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源需求提供支持。根據(jù)不同的要求，提供隨需應(yīng)變的學(xué)習(xí)資源服務(wù)。在未來課堂中，學(xué)習(xí)者需要的不是泛泛的學(xué)習(xí)資源，而是需要應(yīng)時(shí)的、與學(xué)習(xí)目標(biāo)、教與學(xué)內(nèi)容相關(guān)的、能夠切合學(xué)習(xí)者所處當(dāng)前語境的資源。可進(jìn)化的學(xué)習(xí)資源優(yōu)勢便在于它解決了資源的應(yīng)時(shí)性。使學(xué)習(xí)資源有了適應(yīng)性的特點(diǎn)。由于在未來課堂中，隨著課堂主體與資源的交互，不斷有新的生成性學(xué)習(xí)資源產(chǎn)生，也就是說學(xué)習(xí)資源能在與課堂主體進(jìn)行交互的過程中，吸收資源使用者的集體智慧得以不斷進(jìn)化，這樣就使得原本傳統(tǒng)的靜態(tài)化、結(jié)構(gòu)封閉、內(nèi)容更新遲緩的學(xué)習(xí)資源需要轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)生成、持續(xù)進(jìn)化發(fā)展、結(jié)構(gòu)開放的學(xué)習(xí)資源。不斷保留在使用和交互過程中產(chǎn)生的生成性信息作為資源進(jìn)化的養(yǎng)料，體現(xiàn)資源進(jìn)化和學(xué)習(xí)者知識(shí)建構(gòu)的歷史路徑，滿足資源自身生命進(jìn)化的需求。未來課堂中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程不僅僅是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)資源的交互，更重要的是在參與學(xué)習(xí)的過程中，吸取教學(xué)者、其他學(xué)習(xí)同伴、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者或?qū)＜业热说闹腔?，建立起學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的社會(huì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，收獲持續(xù)獲取知識(shí)的“管道”。透過學(xué)習(xí)資源在學(xué)習(xí)者、教師等人之間建立起動(dòng)態(tài)的聯(lián)系，共享學(xué)習(xí)過程中的人際網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，滿足社會(huì)化學(xué)習(xí)的需求。

由上可見，未來課堂是一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，智能性是未來課堂的重要特性之一，未來的課堂應(yīng)是這樣一個(gè)富有技術(shù)、充分體現(xiàn)技術(shù)、人和諧交互的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。這個(gè)環(huán)境的組成既包括未來課堂物化形態(tài)上所呈現(xiàn)的智能學(xué)習(xí)空間，同時(shí)還包括在這個(gè)空間中對課堂主體所進(jìn)行活動(dòng)的智慧性支持。在這個(gè)環(huán)境中，技術(shù)也已成為一個(gè)具備一定智能的主體，與其他主體能夠進(jìn)行良好的互動(dòng)，共同促進(jìn)未來課堂教與學(xué)效率的提高。

四、未來課堂的智慧性體現(xiàn)

基于泛技術(shù)環(huán)境的支持，未來課堂的目標(biāo)是旨在構(gòu)建一個(gè)自然、和諧互動(dòng)的學(xué)習(xí)空間。促進(jìn)學(xué)習(xí)者進(jìn)行個(gè)體學(xué)習(xí)和社會(huì)化學(xué)習(xí)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)習(xí)者的發(fā)展，在空間設(shè)計(jì)上也應(yīng)能夠體現(xiàn)綠色、環(huán)保，從信息化設(shè)計(jì)到體驗(yàn)性設(shè)計(jì)。

未來課堂作為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。其智慧性主要體現(xiàn)技術(shù)層面、環(huán)境層面和資源和服務(wù)層面等方面。

（一）技術(shù)層面——應(yīng)用大量的智能技術(shù)

未來課堂作為一個(gè)泛技術(shù)支持下的教學(xué)環(huán)境，應(yīng)用了大量的智能技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)信息的記錄、傳輸、編輯的智能化，主體之間交互的多元化、便捷化。如RFID技術(shù)、泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能學(xué)習(xí)空間（Smart learning space）是嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的教學(xué)與學(xué)習(xí)空間，具有自然便捷的交互接口，以支持課堂主體方便地獲得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地服務(wù)。人們在未來課堂里的學(xué)習(xí)過程就是使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的過程，也是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不間斷的交互過程。在這個(gè)過程中，計(jì)算機(jī)不再只是一個(gè)被動(dòng)地執(zhí)行人的操作命令的一個(gè)信息處理工具。而是協(xié)作課堂主體完成教與學(xué)任務(wù)的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協(xié)作關(guān)系。這種交互中的和諧性主要體現(xiàn)在人們使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和操作負(fù)擔(dān)將有效減少，交互完全是人們的一種自發(fā)的行為。自發(fā)（spontaneous）意味著無約束、非強(qiáng)制和無須學(xué)習(xí)，自發(fā)交互就是人們能夠以第一類的自然數(shù)據(jù)（如語言、姿態(tài)和書寫等）與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互。

（二）環(huán)境層面——實(shí)現(xiàn)智能環(huán)境

未來課堂中應(yīng)用了許多電子設(shè)備，要做到環(huán)境的智能化，需要使電子設(shè)備消失在用戶環(huán)境中，因此。需要“虛擬設(shè)備”來支持課堂主體與消失了的電子器件間的自然交互。通過智能化、個(gè)性化和相互連接的系統(tǒng)和服務(wù)創(chuàng)造所需的環(huán)境和功能。以此提高人們利用環(huán)境學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

空間可以感知人的存在。根據(jù)不同的人，空間就會(huì)有不一樣的改變。

智能環(huán)境控制系統(tǒng)主要基于RFID等的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對課堂內(nèi)的光、電、聲、溫根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的需要進(jìn)行控制，可以根據(jù)課堂外的光照條件調(diào)節(jié)照明，季節(jié)氣候的不同調(diào)節(jié)溫度，根據(jù)課堂內(nèi)的聲場環(huán)境調(diào)節(jié)聲音系統(tǒng)等。如圖3所示。

環(huán)境必須能識(shí)別生活在其中的人，適應(yīng)他們，并從他們的行為中學(xué)習(xí)，可能的話還要具有情感。在環(huán)境智能的世界里，由組網(wǎng)的智能設(shè)備組成的電子系統(tǒng)將集成到人們的環(huán)境中，并為人們提供隨時(shí)隨地所需的信息、通信、服務(wù)和娛樂等服務(wù)。設(shè)備還能進(jìn)一步適應(yīng)甚至預(yù)備人們的需要。環(huán)境智能將以完全不同于現(xiàn)在的手柄式或固定的電子盒的方式出現(xiàn)。這些新系統(tǒng)將自然地融合到周圍的環(huán)境中，并可以產(chǎn)生更為自然和隱含的交互方式。

智能環(huán)境重要的技術(shù)特性主要包括嵌入式（Embeded）。許多組網(wǎng)設(shè)備被集成到環(huán)境中。環(huán)境感知（context Aware）系統(tǒng)能識(shí)別你和你所處的環(huán)境上下文，個(gè)性化（Personlized）系統(tǒng)能調(diào)整自身以滿足你的需求，適應(yīng)性（Adaptive）能發(fā)生變化以響應(yīng)你。預(yù)備（Anticipatory）系統(tǒng)無需有意識(shí)的干涉便能提前準(zhǔn)備好你所想要的。

（三）資源層面

未來課堂可以通過云資源支持平臺(tái)、智能課堂實(shí)錄系統(tǒng)和交互白板實(shí)現(xiàn)資源的智能實(shí)時(shí)錄制和資源存儲(chǔ)。

智能課堂實(shí)錄系統(tǒng)可以對課堂中的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，包括自我學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)等過程進(jìn)行記錄，儲(chǔ)存于云端資源服務(wù)平臺(tái)中?？晒W(xué)習(xí)者課后進(jìn)行學(xué)習(xí)過程的回放，反思支持。

課堂智能實(shí)錄系統(tǒng)是未來課堂物理架構(gòu)的重要組成部分，實(shí)錄系統(tǒng)能夠自動(dòng)跟蹤課堂主體的狀態(tài)和活動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整鏡頭的景別。及實(shí)現(xiàn)聚焦和拾音電平的調(diào)整。并處理好不同攝像機(jī)之間的錄制畫面的同步?？梢詫?shí)現(xiàn)多攝像機(jī)、多場景切換式拍攝。

（四）服務(wù)層面

未來課堂應(yīng)為課堂主體而建，終極目標(biāo)在于促進(jìn)學(xué)習(xí)者的個(gè)體學(xué)習(xí)和社會(huì)化學(xué)習(xí)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的發(fā)展，是一個(gè)充分發(fā)揮課堂主體的主動(dòng)性、能動(dòng)性，和諧、自由發(fā)展的教與學(xué)的環(huán)境與活動(dòng)。未來課堂應(yīng)為課堂教與學(xué)活動(dòng)的實(shí)施提供完善的支持與服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)這種支持與服務(wù)。需要未來課堂能夠根據(jù)課堂實(shí)時(shí)情境。判斷出課堂主體的需要，為教師和學(xué)生實(shí)現(xiàn)教與學(xué)過程的智能分析，資源的智能推送等。從而為每一個(gè)學(xué)習(xí)者能夠?qū)崿F(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)提供可能。

五、未來課堂——智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

未來課堂作為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個(gè)層面，其中硬件技術(shù)主要包括所有設(shè)備之間的智能互聯(lián)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)；軟件技術(shù)則主要是指各主體間的信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等。

（一）硬件技術(shù)層面

要使得未來課堂成為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，需要有硬件技術(shù)的支持，這些硬件技術(shù)主要包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)等。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

未來課堂是一個(gè)泛技術(shù)環(huán)境，是一個(gè)技術(shù)增強(qiáng)型課堂。未來課堂的物理架構(gòu)是指在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下，由多屏顯示、活動(dòng)桌椅、智能環(huán)境控制系統(tǒng)、桌面平板電腦、無線反饋系統(tǒng)、視訊會(huì)議系統(tǒng)、智能課堂實(shí)錄系統(tǒng)等部分構(gòu)成。從未來課堂的物理架構(gòu)可以看出在課堂中應(yīng)用了許多新的技術(shù)，但這些技術(shù)在未來課堂中不應(yīng)該是單獨(dú)存在的客體，而都應(yīng)成為彼此之間信息互通的主體，成為未來課堂的有機(jī)組成部分。目前，實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備之間的無縫鏈接，主要可以采取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成。

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternet of things）的定義通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備。按約定的協(xié)議。把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

從課堂教與學(xué)主體進(jìn)入課堂開始，其身份信息將自動(dòng)被讀取。相應(yīng)的設(shè)備都會(huì)根據(jù)讀取的主體信息調(diào)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)。給主體提供相應(yīng)的支持。以符合個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。體現(xiàn)所有學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)平等性、學(xué)習(xí)方式多樣性、學(xué)習(xí)模式靈活性。

基于物聯(lián)網(wǎng)形成的無縫學(xué)習(xí)環(huán)境和泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以讓所有學(xué)生和教育工作者隨時(shí)隨地使用綜合性的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施。

2.多功能交互設(shè)備技術(shù)

除了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以外，未來課堂的主要特性是其互動(dòng)性，要實(shí)現(xiàn)各主體之間的良好互動(dòng)。需要有多功能交互設(shè)備技術(shù)的支持。如多功能交互筆。多觸點(diǎn)交互顯示技術(shù)等。

在未來課堂這樣一個(gè)包括多種顯示設(shè)備的三維交互空間中。用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)行交互是相當(dāng)繁瑣的。每個(gè)顯示設(shè)備都需要單獨(dú)配備鼠標(biāo)或鍵盤，對于不熟練的計(jì)算機(jī)用戶來說。這種交互方式效率很低。對某些操作，例如繪制圖標(biāo)。即使是熟練的計(jì)算機(jī)用戶用鼠標(biāo)和鍵盤也很麻煩。清華大學(xué)研究者設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種多功能交互筆uPen，它是一個(gè)具有壓力傳感器的觸摸筆，可以發(fā)射激光，筆身上還有激光發(fā)射和鼠標(biāo)左右鍵共三個(gè)功能按鍵。結(jié)合觸摸板和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)。用戶利用一只uPen就能夠以便捷的方式在課堂中與各種顯示設(shè)備進(jìn)行交互。這種筆勢交互的模式擺脫了鼠標(biāo)鍵盤，使用戶在課堂的各個(gè)位置都能與顯示設(shè)備交互，而且交互方式統(tǒng)一便捷。每一支uPen在使用過程中能向系統(tǒng)發(fā)送惟一的ID信息。為多支uPen同時(shí)工作提供了基礎(chǔ)。結(jié)合室內(nèi)定位系統(tǒng)，就能夠確定使用人員的當(dāng)前交互狀態(tài)，為系統(tǒng)的主動(dòng)服務(wù)和用戶相關(guān)的過程記錄提供了可能。

多點(diǎn)觸控技術(shù)是一項(xiàng)由電腦使用者透過數(shù)只手指達(dá)至圖像應(yīng)用控制的輸入技術(shù)。它是采用人機(jī)交互技術(shù)與硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備（如鼠標(biāo)、鍵盤等）的情況下進(jìn)行計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互操作。多點(diǎn)觸摸交互技術(shù)能支持同時(shí)多點(diǎn)觸摸輸入，使得觸摸手勢輸入和多人協(xié)作交互成為了可能，可以提高交互的智能性、協(xié)作性和自然性，也推動(dòng)了人機(jī)界面逐漸由圖形用戶界面（GUI）向自然用戶界面的轉(zhuǎn)變。將雙手的手勢動(dòng)作定義成人們在日常生活中常用的自然動(dòng)作并用來操作計(jì)算機(jī)，可以大大減少操作者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，降低學(xué)習(xí)操作的門檻。觸摸手勢交互作為一種更自然的人機(jī)交互方式，它符合用戶的認(rèn)知，提高了交互的自然性。

為滿足人們簡單、自然、友好、一致的人機(jī)交互需求，利用人在現(xiàn)實(shí)生活中的勞動(dòng)技能和操作技巧，提高交互的自然性，該平臺(tái)以用戶為中心。相對于單手操作。雙手交互不單是輸入通道上的增加，而且體現(xiàn)了雙手合作的特點(diǎn)，提高輸入帶寬和工作效率，使得傳統(tǒng)的圖形界面交互能夠和雙手多指交互相結(jié)合達(dá)到優(yōu)勢互補(bǔ)。如國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研發(fā)的基于手勢的多指觸摸協(xié)作交互平臺(tái)。解決了多點(diǎn)觸摸識(shí)別與定位、觸摸手勢識(shí)別、多人協(xié)作交互等關(guān)鍵技術(shù)，利用先進(jìn)的光感應(yīng)觸控手段，實(shí)現(xiàn)了雙手多指觸摸操作的人機(jī)交互。開發(fā)了基于雙手自然手勢進(jìn)行觸摸交互的通用支撐軟件，支持多人協(xié)作交互。通過觸摸屏在圖形界面上實(shí)現(xiàn)了一種自然、簡單、高效的人機(jī)交互。支持自然手勢的雙手多指觸摸人機(jī)交互系統(tǒng)，在觸摸精度、顯示面積和顯示方式上與國際同期同類技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢。

（二）軟件技術(shù)層面

未來課堂設(shè)備的配置和連接從硬件技術(shù)層面來講創(chuàng)建了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的物理基礎(chǔ)，但要使其真正發(fā)揮各自的作用。成為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。則需要相應(yīng)軟件技術(shù)支持。這些軟件技術(shù)主要是指各主體間信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等，具體包括人工智能技術(shù)、上下文感知計(jì)算技術(shù)、和諧交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)和無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。

1，人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)教育應(yīng)用的一個(gè)研究熱點(diǎn)，基于人工智能技術(shù)開發(fā)的智能教學(xué)系統(tǒng)使得計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程。以智能專家系統(tǒng)ITS（Intelligent Tutoring Systems）為例，ITS是一種能仿真人類教師的計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)，以學(xué)習(xí)者為主設(shè)計(jì)的教育軟件，它能感知學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，而提供適合學(xué)習(xí)者程度及喜好的指導(dǎo)、決定學(xué)習(xí)者模塊內(nèi)容及選擇特殊設(shè)計(jì)以輔助學(xué)習(xí)指導(dǎo)及練習(xí)（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技術(shù)推論學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況、理解狀態(tài)及分析學(xué)習(xí)者特質(zhì)，進(jìn)而決定教學(xué)的內(nèi)容、時(shí)間點(diǎn)、與方式。這不但塑造了一對一教學(xué)的理想環(huán)境，同時(shí)也提供了針對不同學(xué)習(xí)者需求，量身定做的適性化（adap.tive）學(xué)習(xí)內(nèi)容。ITS以學(xué)生模型（Student Model）、教學(xué)模塊（Pedagogical Module）、領(lǐng)域知識(shí)（Domain Knowledge）、接口模塊（Interface Module）四個(gè)組件來達(dá)成上述的各項(xiàng)功能。[刪

在未來課堂中，學(xué)習(xí)者除了可以和實(shí)體課堂內(nèi)的教學(xué)者、學(xué)習(xí)同伴進(jìn)行互動(dòng)外。還可以和學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中的智能型人進(jìn)行互動(dòng)，獲得個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，智能性人中的“教學(xué)人”可分為“協(xié)助教學(xué)事物人”及“實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的仿真教學(xué)人”兩種。臺(tái)灣學(xué)者陳鴻裕的研究指出，協(xié)助教學(xué)事物的教學(xué)人主要的工作有：（1）自動(dòng)負(fù)責(zé)同伴間的聯(lián)絡(luò)；（2）自動(dòng)檢視并提示學(xué)習(xí)進(jìn)度；（3）自動(dòng)收集課程的相關(guān)信息。而“實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的仿真教學(xué)人”則是代替教師實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的人，大部分的系統(tǒng)皆是以一個(gè)動(dòng)態(tài)的3D人像作為溝通接口。以運(yùn)用虛擬實(shí)境中豐富的溝通形式。與學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)境中互動(dòng)。

2.上下文感知計(jì)算技術(shù)

上下文感知是智能空間的重要特征。是提高計(jì)算系統(tǒng)交互智能性的核心技術(shù)。上下文感知計(jì)算是指利用上下文信息自動(dòng)為用戶提供適合當(dāng)前課堂教與學(xué)情景的服務(wù)和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。

上下文是指任何可用于表征實(shí)體狀態(tài)的信息，這里的實(shí)體可以是個(gè)人、位置、物理的或信息空間中的對象。在實(shí)際應(yīng)用中，上下文的種類可歸納為計(jì)算上下文、用戶上下文及物理上下文等。上下文可分為低層上下文和高層上下文兩個(gè)層次，低層上下文是指直接從相應(yīng)的傳感器獲得的上下文：高層上下文和低層上下文往往是相互關(guān)聯(lián)的，一般來說是根據(jù)低層上下文進(jìn)行邏輯推理得到的。由于高層上下文更能體現(xiàn)用戶主體的意圖。因此人們對高層上下文更感興趣。它成為判斷用戶主體當(dāng)前意圖，為用戶主體提供相應(yīng)服務(wù)和支持的重要依據(jù)。

3.和諧交互技術(shù)

未來課堂通過開發(fā)和集成先進(jìn)的和諧交互技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)高效的信息獲取、交流的工作空間。從而促使顯著提高學(xué)習(xí)、討論和協(xié)作效率。

在未來課堂中，多種來源的相關(guān)信息將集成顯示在課堂的三維物理空間中，課堂教與學(xué)的主體可以在多個(gè)顯示表面上以自然便捷的方式直接與信息系統(tǒng)交互?；蚺c遠(yuǎn)程的專家或?qū)W習(xí)伙伴進(jìn)行充分的協(xié)作交流，整個(gè)互動(dòng)過程還將被自動(dòng)存放為可索引的學(xué)習(xí)記錄或參考案例。未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間是一個(gè)典型的多用戶和諧人機(jī)交互環(huán)境，目標(biāo)是促使學(xué)習(xí)者在復(fù)雜的情況下盡快地理解和掌握當(dāng)前形勢并快速地做出合理地決策。關(guān)鍵是要為開放式信息集成、多用戶自然交互提供支撐技術(shù)。

基于普適計(jì)算的智能學(xué)習(xí)空間技術(shù)，能營造全方位信息顯示與和諧交互環(huán)境，將大大提高教與學(xué)過程的快速性和可靠性。

4.計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

在未來課堂這一智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，人的行為識(shí)別理解、物品識(shí)別與定位，以及場景恢復(fù)等問題都需要利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)作為主要或者輔助手段來解決。計(jì)算機(jī)視覺是用計(jì)算機(jī)或機(jī)器對生物視覺的仿真。是一門綜合性的學(xué)科，它包括計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、信號(hào)處理、物理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等。計(jì)算機(jī)視覺就是用各種成像系統(tǒng)代替視覺器官作為輸入敏感手段，由計(jì)算機(jī)來代替大腦完成處理和解釋。計(jì)算機(jī)視覺的最終研究目標(biāo)就是使計(jì)算機(jī)能像人那樣通過視覺觀察和理解世界。具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。

在未來課堂中，用到的與計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的技術(shù)主要有圖像處理、圖像識(shí)別和圖像理解。圖像處理技術(shù)把輸入圖像轉(zhuǎn)換成具有期望特性的另一幅圖像，圖像處理主要利用圖像處理技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理和特征提?。簣D像識(shí)別是指根據(jù)從圖像抽取的統(tǒng)計(jì)特性或結(jié)構(gòu)信息，把圖像分成預(yù)定的類別，圖像識(shí)別主要用于對人的動(dòng)作、物品等的識(shí)別與定位等；圖像理解不僅描述圖像本身，而且描述和解釋圖像內(nèi)容所代表含義，圖像理解主要用于對場景的理解和對人的行為和意圖的識(shí)別等。

5.無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)

從用戶的角度來看，進(jìn)入未來課堂后，不同計(jì)算設(shè)備上的信息被放置在一個(gè)系統(tǒng)中，用戶無需關(guān)心信息的上傳和下載，只需利用下文介紹的多功能交互筆就能在不同顯示設(shè)備上方便地顯示、切換、標(biāo)注這些信息，使得用戶的注意力能主要放在討論和信息理解的過程中，無需過多理會(huì)計(jì)算系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。遠(yuǎn)程用戶被允許接入未來課堂后，也能利用無縫數(shù)據(jù)管理模塊來提供和共享信息。

在多種顯示設(shè)備集成的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，課堂教學(xué)主體可以通過物理環(huán)境（如墻面、桌面）、日常用具（如筆、激光筆），新型信息設(shè)備（如PDA、麥克風(fēng)陣列），以及語音命令等自然便捷的方式與信息系統(tǒng)交互，無需依賴傳統(tǒng)的鼠標(biāo)鍵盤，以使對計(jì)算機(jī)不熟練的人員也能夠直觀地訪問、處理信息。原型系統(tǒng)主要通過語音命令和多顯示表面上的筆式交互提供直接的支撐技術(shù)。

除了以上的硬件技術(shù)及軟件技術(shù)外，未來用在未來課堂這一智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的技術(shù)還可能包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）、多模態(tài)信息融合、自動(dòng)記錄決策過程、內(nèi)容增加技術(shù)（如把有意義的元數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的音頻和視頻內(nèi)容中）、新的壓縮和表現(xiàn)技術(shù)（使音頻和視頻能實(shí)時(shí)地產(chǎn)生復(fù)合型媒體）和適應(yīng)技術(shù)等，以支持未來課堂用戶主體和課堂技術(shù)、資源和環(huán)境間的自然交互等等。

第3篇：中小學(xué)人工智能課程范文

文章編號(hào)：1005－6629(2008)05－0053－04中圖分類號(hào)：G633.67 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

21世紀(jì)的課堂是多媒體的課堂，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的今天，教育不再僅僅是“粉筆加嘴巴”的傳統(tǒng)模式，現(xiàn)代教育技術(shù)必然會(huì)引入各學(xué)科教學(xué)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)和計(jì)算機(jī)管理教學(xué)(CMI)已成為世界范圍的教育研究領(lǐng)域和未來教學(xué)的發(fā)展趨勢。多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)具有明確的教學(xué)目的，能反映教材內(nèi)容和相應(yīng)教學(xué)策略程序系統(tǒng)，具有綜合處理圖、文、聲、像的能力，使學(xué)習(xí)者能通過多種感官獲取知識(shí)，增強(qiáng)理解能力，提高教學(xué)效率。幫助解決教學(xué)過程中的難點(diǎn)、疑點(diǎn)問題，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，達(dá)到增強(qiáng)教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。

1計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的功能

在大力提倡素質(zhì)教育的今天，堅(jiān)持素質(zhì)教育的基本觀點(diǎn)，就在于要面向全體學(xué)生，通過個(gè)體的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全面發(fā)展，同時(shí)幫助學(xué)生具備各方面的基本素質(zhì)，形成合理的素質(zhì)結(jié)構(gòu)，為學(xué)生的未來發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。而要實(shí)現(xiàn)個(gè)體的全面發(fā)展，必須立足于學(xué)生個(gè)體差異、因材施教，使學(xué)生不僅要有雄厚的知識(shí)基礎(chǔ)，還必須掌握獲取知識(shí)技能的方法，形成自學(xué)能力。只有這樣，才能適應(yīng)未來社會(huì)不斷變化的需要。而計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的主要功能，在于它能對素質(zhì)教育目標(biāo)的實(shí)施提供有益的幫助。

我們認(rèn)為，計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)教學(xué)中具有以下功能：

(1)多媒體集文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫、影視等各種信息傳輸為一體，具有真實(shí)感和很強(qiáng)的表現(xiàn)力，可以激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣，引起學(xué)習(xí)者注意，提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。化學(xué)多媒體軟件的內(nèi)容組織上采用了大量色彩鮮明、活潑有趣的音像畫面，有助于調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)積極性。

(2)可以變抽象為具體，模擬微觀世界的化學(xué)反應(yīng)和現(xiàn)象，使教學(xué)更加形象、直觀、生動(dòng)，便于學(xué)習(xí)者理解和掌握?；瘜W(xué)是研究原子、分子等微觀運(yùn)動(dòng)和變化規(guī)律的一門學(xué)科，對于化學(xué)中運(yùn)動(dòng)而復(fù)雜的微觀世界，用傳統(tǒng)的教學(xué)手段很難使學(xué)生理解掌握，而借助計(jì)算機(jī)的模擬手段，可以使學(xué)生比較直觀、形象地認(rèn)識(shí)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，從而對化學(xué)變化的本質(zhì)能一目了然。

(3)可以動(dòng)態(tài)地、對比地演示一些化學(xué)現(xiàn)象，有效地控制變化的速度，調(diào)節(jié)快慢，從而便于學(xué)習(xí)者觀察和思維。有些化學(xué)反應(yīng)瞬間完成，對其過程很難分步觀察與判斷，通過多媒體技術(shù)，教師可以模擬控制反應(yīng)變化的速度，調(diào)整教與學(xué)的進(jìn)度，在教師與計(jì)算機(jī)的共同啟發(fā)下，培養(yǎng)學(xué)生的能力。

(4)利用多媒體的人機(jī)對話、界面友善、超文本、人工智能、可編著工具、方便的外設(shè)、虛擬現(xiàn)實(shí)等功能，可以使學(xué)習(xí)者沿著自己的思路，適應(yīng)自己的需要去發(fā)展學(xué)習(xí)的過程，及時(shí)反饋教學(xué)信息；可以突出重點(diǎn)，解決難點(diǎn)，增大課堂教學(xué)容量，極大地提高教與學(xué)的效率。計(jì)算機(jī)信息貯量大，處理迅速，具有友好的工作界面，方便的人機(jī)交互功能，能為學(xué)生提供良好的個(gè)別化學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生能根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)進(jìn)度和難度，真正實(shí)現(xiàn)因材施教。而教師可以根據(jù)學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，構(gòu)建問題情境，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立地上機(jī)學(xué)習(xí)，并輔之以必要的反饋練習(xí)，及時(shí)肯定或解答，幫助學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)方法，查找學(xué)習(xí)障礙，逐步提高學(xué)生自學(xué)能力和處理實(shí)際問題的能力。由此可見，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)在提高課堂效率、增大課堂容量、進(jìn)行全面即時(shí)性輔導(dǎo)、減輕學(xué)生課業(yè)負(fù)擔(dān)等方面，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。

(5)多媒體的各種信息傳輸手段作用于學(xué)習(xí)者，可以同時(shí)調(diào)動(dòng)視、聽、說等多種感官，形成合理的教學(xué)過程體系，使學(xué)習(xí)者在最佳的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)，達(dá)到教學(xué)的最佳效果。多媒體的多感官刺激作用，有利于學(xué)生注意力的長期保持和獲取知識(shí)。

(6)多媒體網(wǎng)絡(luò)可以縮短時(shí)空距離，加強(qiáng)人與人之間的聯(lián)系，拓展學(xué)習(xí)者的視野，形成互助合作的良好風(fēng)氣。如電子圖書館和網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)，允許用戶把信息(電子郵件)傳給本系統(tǒng)的其他用戶，也可以通過計(jì)算機(jī)獲得圖書館的信息，其好處是不言而喻的。

正如埃斯特倫所說：“計(jì)算機(jī)能非常直觀地、多方面地提供學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，這可以使一個(gè)年輕人在大約幾個(gè)月的時(shí)間內(nèi)達(dá)到用傳統(tǒng)教學(xué)方式需幾年才可達(dá)到的水平”。由于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)具有這些功能，這就決定了它在化學(xué)教學(xué)中定會(huì)發(fā)揮日益重要的作用。

2計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀

目前，計(jì)算機(jī)在教學(xué)上的應(yīng)用普遍停留在基礎(chǔ)知識(shí)、文字處理、數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)等層次上，計(jì)算機(jī)在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用還處于發(fā)展階段。究其原因，一是適合中學(xué)化學(xué)教學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件不多，目前已有的一些已商品化的化學(xué)教學(xué)軟件也僅停留在初級(jí)教學(xué)水平，教學(xué)針對性不強(qiáng)，而一些水平相對較高的軟件價(jià)格偏高，脫離了中學(xué)師生的承受能力，因此難以在教學(xué)中發(fā)揮作用。二是市場上的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)軟件品種單一、 制作粗糙、交互性差、界面不理想、連貫性差,難以形成系列產(chǎn)品，更難以在全國推廣。三是現(xiàn)階段我國中學(xué)教師現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平普遍偏低，往往是懂化學(xué)的不懂得軟件編制，許多經(jīng)驗(yàn)豐富的教師不懂計(jì)算機(jī)操作和計(jì)算機(jī)語言，對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)焦急萬分但無法實(shí)現(xiàn)自己的許多設(shè)想；而會(huì)編制軟件的人員卻又不甚了解化學(xué)教學(xué)，即使他們有豐富的編程經(jīng)驗(yàn)也很難能編制出一個(gè)令人滿意的CAI課件，這種情況就使得課件設(shè)計(jì)與制作相脫節(jié)，因此很難編制出較為理想的教學(xué)軟件。

我們認(rèn)為，計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀突出表現(xiàn)為以下幾方面：

(1)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平很不平衡，在很多地區(qū)存在著資金短缺的情況，很難對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)進(jìn)行深入的研究與開發(fā)。

(2)研究與編制力量分散，隊(duì)伍不整齊。尤其是對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的研究缺乏整體設(shè)想與規(guī)劃，CAI課件難以做到質(zhì)上的突破。

(3)在突破教學(xué)難點(diǎn)上還缺乏好的CAI課件。CAI化繁為簡、化虛為實(shí)、變亂為明、化難為易等功能開發(fā)得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

(4)加大教學(xué)密度、增加信息容量方面的研究做得還不夠。利用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)可以做到高密度的知識(shí)傳授，大信息量的優(yōu)化處理，能大大提高課堂效率。從目前已知的CAI課件看，在這方面的研究工作應(yīng)該加強(qiáng)。

(5)對優(yōu)化教學(xué)過程、反饋教學(xué)成果的研究還不夠深入。從目前情況看，在進(jìn)行計(jì)算機(jī)軟件研制和教學(xué)實(shí)踐時(shí)，尚不能把握堅(jiān)持整體觀點(diǎn)、重視多樣化，貫徹綜合觀點(diǎn)、力爭最優(yōu)化的方法論原理。

我們認(rèn)為，在當(dāng)前課程改革不斷走向深入，由應(yīng)試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的背景下，應(yīng)該采取措施向課堂40分鐘要效率，進(jìn)一步加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的研究。在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，要著力發(fā)揮CAI的模擬功能、多媒體綜合功能、個(gè)別輔導(dǎo)功能，要以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、計(jì)算機(jī)為輔助手段開展教學(xué)活動(dòng)，要組織力量進(jìn)行CAI的專題研究，在一定范圍內(nèi)，開展CAI課件的開發(fā)與協(xié)作，多出精品。建議政府或教育行政部門要做好統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作，減少個(gè)體作坊式的低水平、無序的軟件開發(fā)狀況，同時(shí)也可以避免由于重復(fù)勞動(dòng)而造成的浪費(fèi)。各級(jí)教育行政部門和相關(guān)學(xué)會(huì)在協(xié)調(diào)、引導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在人力、物力上要對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)研究工作給予支持，加強(qiáng)經(jīng)驗(yàn)交流，做好推廣工作。

3 開展計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的策略

針對目前開展計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀，我們認(rèn)為，必須解決以下四個(gè)方面的問題，才能促進(jìn)計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的全面深入開展，提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

3.1 要解決好教育手段現(xiàn)代化的要求與當(dāng)前設(shè)備落后、資金短缺的矛盾

在課堂教學(xué)中使用多媒體技術(shù)，就需要有硬件和軟件的支持。多媒體軟件對硬件的要求較高，設(shè)備等需要較大的投資。而目前我國的國情是教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足，教學(xué)經(jīng)費(fèi)還主要是供給教師工資和學(xué)校的日常開支，所以開展計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)也只能先在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)、教學(xué)條件較好的地區(qū)起步，然后逐步推廣，同時(shí)也希望國家能加大對教育的投入，積極推進(jìn)中小學(xué)實(shí)現(xiàn)教學(xué)手段的現(xiàn)代化。隨著社會(huì)進(jìn)步和物質(zhì)條件的改善以及計(jì)算機(jī)的發(fā)展，硬件建設(shè)問題的解決對學(xué)?；蚴莻€(gè)人來說，也會(huì)變得越來越容易。

3.2 要解決好計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)中的"輔什么”和“怎樣輔”的問題

進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的研究，首先要明確其地位是“輔助”而不是“代替”，不要以計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)去盲目地代替其他教學(xué)手段和方法。

化學(xué)CAI課件在課堂上不能替代教師，而是輔助教師進(jìn)行教學(xué)。因此，就不能將化學(xué)CAI課件設(shè)計(jì)編制成課本教材的翻版。就化學(xué)學(xué)科而言，化學(xué)的概念與原理抽象程度較高，物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)既看不見，又摸不著，單靠語言和文字的描述，很難在學(xué)生的大腦中留下深刻的印象；同時(shí)有些有毒、有危險(xiǎn)的化學(xué)藥品與化學(xué)實(shí)驗(yàn)以及常規(guī)方法難于實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)也無法在課堂上向?qū)W生演示。因此，從“輔什么”的角度講，化學(xué)CAI課件的內(nèi)容應(yīng)為用其他教學(xué)方法或手段進(jìn)行時(shí)效果不理想或難于實(shí)現(xiàn)的教學(xué)問題，如化學(xué)反應(yīng)歷程的模擬，原子和分子等微觀粒子的運(yùn)動(dòng)，電子的空間運(yùn)動(dòng)與s、p、d電子云軌道的形狀和空間伸展方向，分子結(jié)構(gòu)，晶體結(jié)構(gòu)，離子化合物與共價(jià)化合物的形成過程，物質(zhì)的溶解過程，原電池的形成，有危險(xiǎn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不易觀察的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，易造成環(huán)境污染而學(xué)生又必須知道的一些化學(xué)實(shí)驗(yàn)，用普通方法不易操作和實(shí)現(xiàn)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)代化科研設(shè)備與工藝流程等。諸如此類的知識(shí)與內(nèi)容都是化學(xué)CAI課件的可以表現(xiàn)素材，這些內(nèi)容如果能設(shè)計(jì)編制成質(zhì)量較高的化學(xué)CAI課件，將會(huì)使化學(xué)課堂教學(xué)效率大大提高，有助于學(xué)生把化學(xué)中抽象的東西形象化、動(dòng)態(tài)化，使化學(xué)教學(xué)過程具有更強(qiáng)的教育性、直觀性和活潑性。對于“怎樣輔”問題，則要求化學(xué)CAI課件必須具有可編輯功能，教師可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和需要進(jìn)行選用和編輯，可以將其隨意拆分和組合，使制作出的課件符合自己的課堂設(shè)計(jì)需要，使化學(xué)CAI課件的課程內(nèi)容有機(jī)地成為教師所設(shè)計(jì)的課堂教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。

我們認(rèn)為，教師在設(shè)計(jì)編制化學(xué)CAI課件時(shí)，還應(yīng)該特別注意以下幾方面的問題：

(1)要注意化學(xué)學(xué)科知識(shí)內(nèi)容的科學(xué)性與可接受性；

(2)要選取教材的重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容；

(3)要注意符合學(xué)習(xí)者的認(rèn)知規(guī)律，加強(qiáng)直觀性與發(fā)展學(xué)生思維相結(jié)合；

(4)不能用模擬實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生實(shí)驗(yàn)，可以通過CAI課件解決局部放大模擬或微觀變化、宏觀展現(xiàn)問題；

(5)滲透部分教學(xué)錄像內(nèi)容，避免花費(fèi)很多時(shí)間和資金放在制作動(dòng)畫內(nèi)容方面；

(6)化學(xué)CAI課件應(yīng)具有較強(qiáng)的交互性、較友好的界面，并具有可編輯功能；

(7)課件設(shè)計(jì)與編制要有明確的指導(dǎo)思想和理論基礎(chǔ)，要堅(jiān)持高標(biāo)準(zhǔn)，處理好總體構(gòu)思與具體設(shè)計(jì)的關(guān)系。

2．3 建立一支合格的編制人員隊(duì)伍，并對教師開展操作培訓(xùn)

要編制出大量好的化學(xué)CAI課件，一定要有一支穩(wěn)定的高素質(zhì)的編制隊(duì)伍，這支隊(duì)伍的建立需要有教育行政部門和計(jì)算機(jī)專業(yè)人員的共同努力。要努力做到開發(fā)與應(yīng)用并行、專職與兼職并重、教學(xué)人員與研制人員并用，形成一個(gè)相對穩(wěn)定的CAI開發(fā)、研制、應(yīng)用的系統(tǒng)。

要使多媒體在教育教學(xué)方面發(fā)揮更大的作用，必須進(jìn)一步加強(qiáng)對專業(yè)人員計(jì)算機(jī)知識(shí)的培訓(xùn)和計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)，使教師特別是青年教師都懂得計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，了解CAI課件的使用，掌握計(jì)算機(jī)操作方面的基本技術(shù)，這樣才能把多媒體用于教育教學(xué)工作中，也才能與編制人員更好地交流，提出對CAI課件的開發(fā)需求。同時(shí)，要注意培養(yǎng)懂得化學(xué)學(xué)科專業(yè)知識(shí)的計(jì)算機(jī)骨干力量，能夠更多更好地掌握CAI課件開發(fā)的技術(shù)，努力設(shè)計(jì)出能把教學(xué)工作的需要最佳地表現(xiàn)出來的實(shí)用軟件。

3.4 建立各省、市乃至全國的信息交流網(wǎng)絡(luò)

從全國的情況看，各地開展計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)程度各不相同。有些地區(qū)、學(xué)校硬件建設(shè)已基本配套，但缺少適當(dāng)?shù)能浖?，因此設(shè)備利用率不高。還有相當(dāng)數(shù)量的地區(qū)和學(xué)校對化學(xué)CAI課件的研究工作相互重復(fù)或相近，缺少彼此間的交流與聯(lián)合，造成人員與資金的浪費(fèi)。為了能協(xié)調(diào)好各地、學(xué)校對化學(xué)CAI課件的研究與制作，有必要建立起一個(gè)市級(jí)、省級(jí)乃至全國的計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)研究信息交流網(wǎng)絡(luò)中心，定期交流與探討對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。人類已經(jīng)進(jìn)入了信息高速公路時(shí)代，近30年來世界科學(xué)技術(shù)90%以上的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展都與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密相連。把計(jì)算機(jī)引入課堂教學(xué)、引進(jìn)家庭輔導(dǎo)、作為現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的重要組成部分不僅有利于加強(qiáng)教學(xué)的時(shí)代性、競爭性和開拓性，有利于面對新時(shí)代的挑戰(zhàn)，也有助于學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中形成新思想、新觀念、新方法，對他們今后成長為高素質(zhì)的化學(xué)人才將發(fā)揮重點(diǎn)的積極作用。計(jì)算機(jī)與基礎(chǔ)教育的結(jié)合是世界范圍內(nèi)教育改革的一大趨勢，我們應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的研究，促進(jìn)我國計(jì)算機(jī)輔助化學(xué)教學(xué)的深入開展，全面提高化學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

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