交互白板及其教學(xué)應(yīng)用研究

交互白板及其在我國中小學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究

     摘要: 基礎(chǔ)教育改革進入了攻堅戰(zhàn)。學(xué)校教育的核心環(huán)節(jié)依然是課堂教學(xué)，所以，中小學(xué)教育信息化的核心在課堂教學(xué)信息化。實現(xiàn)中小學(xué)課堂教學(xué)信息化及信息技術(shù)與學(xué)科課程教學(xué)整合，交互白板是第一選擇。本文概要論述了從黑板到交互白板的歷史演進，交互白板的軟硬件組成及其教學(xué)功能，以及在我國開展的交互白板實驗研究項目及其進展。
關(guān)鍵詞：電子白板；交互白板；課堂教學(xué)信息化；整合；實驗研究項目
中圖分類號：G43   文獻標(biāo)識碼：A
 
     2004年1月筆者隨教育部組團訪英，參加了英國的教育技術(shù)博覽會（BETT 2004）及國際研討會，并與英國普洛米修斯（Promethean）公司達(dá)成協(xié)議合作進行“在中國學(xué)校系統(tǒng)中應(yīng)用交互白板開展教學(xué)的適應(yīng)性和有效性的評估與改進”的實驗研究。2004年9月，在中國教育部的支持下，由英國文化委員會在北京組織了“從石板到交互白板”的專題活動。筆者的主題報告“電子交互白板將替代黑板成為未來課堂教學(xué)的主流技術(shù)”以及實驗項目學(xué)校的課堂教學(xué)演示，引起了全體與會者的極大興趣。在“基礎(chǔ)教育信息化的突破口：從校校通到班班通”[2]一文中，筆者曾指出：課堂面授教學(xué)信息化需要特殊綜合技術(shù)，電子交互白板正是這種解決方案，它定將成為課堂教學(xué)信息化的首選，并很快發(fā)展成為課堂信息化教學(xué)的主流技術(shù)[3] [4] [5]。

一、白板及其特點
1． 從黑板到白板
　
     作為可以重復(fù)使用的課堂教學(xué)工具的黑板源自學(xué)習(xí)者個人使用的沙盤和石板。用作課堂教學(xué)的書畫工具必須滿足“面向師生集體、易于重復(fù)使用、而且成本低廉”這樣幾個基本條件。這就是黑板和粉筆得以發(fā)明并推廣應(yīng)用的技術(shù)學(xué)、教育學(xué)和經(jīng)濟學(xué)基礎(chǔ)。近代以來，黑板加粉筆在傳統(tǒng)校園課堂教學(xué)中已經(jīng)建立起穩(wěn)固的地位。這種穩(wěn)固定位同近代學(xué)校教育幾百年來實行的教師、教科書和教室三中心制的傳統(tǒng)有千絲萬縷的聯(lián)系，同時表明黑板加粉筆作為傳統(tǒng)校園課堂教學(xué)的主流技術(shù)已經(jīng)經(jīng)受住了幾個世紀(jì)的考驗。
    上世紀(jì)后期以來，我們又經(jīng)歷了從黑板到電子交互白板的演進過程。這一過程大致經(jīng)歷了三個主要階段：從黑板到書寫白板；從書寫白板到電子白板；從電子白板到交互白板。[6]從電子白板發(fā)展到電子交互白板即交互白板，這是白板發(fā)展史上的關(guān)鍵的一步。交互白板實現(xiàn)了白板與計算機之間的雙向交互通信與操作。交互白板既是電子白板、同時又是計算機觸摸屏幕。當(dāng)然，電子交互白板自身也經(jīng)歷了一個不斷改進和完善的過程，這一過程至今仍在進展之中而并未結(jié)束。但是，經(jīng)過21世紀(jì)初最近數(shù)年的技術(shù)設(shè)計創(chuàng)新和實踐應(yīng)用改善，如今的交互白板已經(jīng)基本成型，已經(jīng)足以替代傳統(tǒng)黑板擔(dān)當(dāng)起基礎(chǔ)教育信息化進程中課堂教學(xué)主流技術(shù)的重任。

2．交互白板概述和分類
　
    交互白板（Interactive Whiteboard）是電子感應(yīng)白板（Whiteboard）及感應(yīng)筆等附件（硬件）與白板操作系統(tǒng)（軟件）的集成。它融合了計算機技術(shù)、微電子技術(shù)與電子通信技術(shù)，成為計算機的一種輸入輸出設(shè)備，成為人（用戶）與計算機進行交互的智能平臺。簡言之，交互白板是一個具有正常黑板尺寸、在計算機軟硬件支持下工作的，既具有普通白板和聯(lián)網(wǎng)多媒體計算機功能，又可以實現(xiàn)普通白板功能與計算機功能、以及軟硬件功能與教育資源、以及人機與人際多重交互的電子感應(yīng)屏板。
    基于白板硬件技術(shù)的不同，交互白板可以分為兩大類：電磁感應(yīng)類硬板和壓觸通導(dǎo)類軟板。電磁感應(yīng)類硬板的工作原理是利用電磁感應(yīng)為感應(yīng)筆作定位。所以，硬板類交互白板都必須應(yīng)用某種類型的感應(yīng)筆在白板上進行書畫和操作。壓觸通導(dǎo)類軟板的工作原理是利用指尖或筆尖的壓觸使軟板表面的兩層材料在該點發(fā)生短路而通導(dǎo)，從而為指尖或筆尖作定位。所以，軟板類交互白板可以使用指尖或書寫筆書畫或操作。盡管工作原理不同，但兩類交互白板實現(xiàn)的書畫、操作和交互功能是接近的。但是，在硬板和軟板上進行書畫和操作的手感會有些差異。依據(jù)人體工程學(xué)原理，不同的個體可能對某類交互白板更容易適應(yīng)和習(xí)慣。
3．交互白板的硬件組成和工作原理
　
交互白板的硬件組成與工作原理

    交互白板硬件系統(tǒng)的核心組件由白板（ACTIVboard）、投影機（Projector）、計算機（Computer）和感應(yīng)筆（E-Pen）組成。白板同時是計算機的顯示器，感應(yīng)筆具有書寫筆和計算機鼠標(biāo)的雙重功能。筆尖可以在電子白板上書寫，同時筆尖相當(dāng)于鼠標(biāo)左鍵，可以單擊和雙擊。筆筒上的按鈕相當(dāng)于鼠標(biāo)右鍵。計算機的顯示內(nèi)容通過投影機投射到白板上。當(dāng)感應(yīng)筆在白板上書寫或操作時，通過電磁感應(yīng)以及白板與計算機之間的饋線將數(shù)字信息輸送到計算機中，并迅速（以人眼難以區(qū)分的快捷速度）通過投影機投射到白板上呈現(xiàn)出來，從而實現(xiàn)交互白板的各類基本操作。此外，交互白板還配備了多種擴展組件可以完成課外備課（ACTIVprep-pad和ACTIVtablet）、課堂遙控（ACTIVslate）和課堂投票（ACTIVote）等教學(xué)功能。
注：以普洛米修斯（Promethean）公司的愛睇寶（ACTIVboard）為代表產(chǎn)品作介紹；ACTIVboard的中文名字“愛睇寶”是筆者特別設(shè)計的。

4．交互白板的軟件系統(tǒng)及其基本功能
　
    交互白板軟件系統(tǒng)是整個交互白板系統(tǒng)的靈魂。在交互白板硬件質(zhì)量達(dá)標(biāo)過關(guān)后，交互白板的功能和性能在很大程度上取決于其軟件系統(tǒng)。普洛米修斯公司的交互白板愛睇寶（ACTIVboard）之所以受到教育界歡迎，是因為它是專門為學(xué)校課堂教學(xué)設(shè)計開發(fā)的，其軟件系統(tǒng)愛睇思（ACTIVstudio）（這一中文名也是筆者專門設(shè)計的）由專業(yè)的設(shè)計團隊在與學(xué)校師生的長期使用合作研發(fā)中不斷改進完善的。
教室中安裝的交互白板通常有多個教師使用。所以，交互白板系統(tǒng)軟件（ACTIVstudio）通常采取多用戶設(shè)置。不同的教師登陸軟件時必須識別用戶身份，以便進入特定個人的空間，使用個人專用的文件夾及其專用的資源。
    交互白板軟件系統(tǒng)愛睇思的主要結(jié)構(gòu)和功能可以歸結(jié)為：（1）2種工作界面和3種工作狀態(tài)[6]；（2）一系列工具箱；（3）一系列資源庫（活動掛圖資源庫、注釋庫、超聯(lián)結(jié)庫、動畫庫等）；（4）內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。
    交互白板軟件系統(tǒng)帶有多種工具箱，以友好方便的交互界面為師生提供了多種多樣強大的教與學(xué)的工具（演示呈現(xiàn)工具、認(rèn)知學(xué)習(xí)工具、環(huán)境構(gòu)建工具、設(shè)計創(chuàng)作工具、交流通信工具、交互協(xié)作工具、注釋評價工具、資源調(diào)用工具、操作加工工具、存儲轉(zhuǎn)換工具、發(fā)表傳輸工具等）  （1）主工具箱 （2）文本工具箱

    交互白板軟件系統(tǒng)還內(nèi)置了多種資源庫，以友好方便的交互界面為師生提供了多種類型的豐富的教與學(xué)的資源。其中的活動掛圖資源庫進一步分為共用庫和專用庫兩部分。無論是共用庫還是專用庫，又都細(xì)分為文件庫、頁面庫、背景庫和圖像庫。每一種資源庫都可以建立各自的樹型目錄結(jié)構(gòu)，按學(xué)科和班級等進一步分類，方便查找和調(diào)用。師生在教學(xué)實踐中可以依據(jù)各自的需要不斷調(diào)整、修改、增添直至重構(gòu)這些內(nèi)置的資源庫。這種結(jié)構(gòu)既可做到教師個人知識產(chǎn)權(quán)的保護，又可實現(xiàn)特定教研集體共同承諾的資源共建共享。
 （1）活動掛圖資源庫     （2）注釋庫  

交互白板系統(tǒng)軟件內(nèi)置多種資源庫

    交互白板軟件系統(tǒng)還專門設(shè)計了內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，方便師生在應(yīng)用交互白板進行課堂教學(xué)時能隨時上網(wǎng)，而不必退出白板工作界面,進入計算機界面,再啟動其他網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。

二、電子交互白板實驗研究項目在中國啟動

1．  基本過程和主要目標(biāo)

    中英合作交互白板實驗研究項目在2004年4月1日正式啟動。中方的首都師范大學(xué)遠(yuǎn)程教育研究所、北京教育科學(xué)研究院和參加實驗研究項目的北京市中小學(xué)簽署了三方合作協(xié)議書。7月10-11日在北京香山賓館舉辦了“北京市中小學(xué)信息技術(shù)與課程整合課題暨中英合作交互白板實驗研究項目”研討會。9月9日，在中英信息通信技術(shù)周的“從石板到交互白板”專題報告會上，中英合作交互白板實驗研究項目的中英雙方及實驗校向200多名中外觀眾作了精彩的學(xué)術(shù)報告和觀摩演示。從11月到12月，實驗校舉辦了多場交互白板課堂教學(xué)應(yīng)用的現(xiàn)場觀摩演示和學(xué)術(shù)研討會。本項目的主要目標(biāo)是應(yīng)用信息技術(shù)促進北京市基礎(chǔ)教育信息化，探索在北京市中小學(xué)應(yīng)用交互白板等系統(tǒng)、工具和平臺實現(xiàn)信息技術(shù)與課程教學(xué)的整合，推動新課程改革和素質(zhì)教育。

2．  項目研究方法概述

    交互白板實驗研究項目主要采用實驗校特定學(xué)科課堂教學(xué)的案例研究方法。所有參加實驗研究的學(xué)科均采用新課標(biāo)和新教材。各實驗校制訂了學(xué)校整體實驗方案及各學(xué)科案例研究方案。為實驗校配備了交互白板，安裝了中文軟件系統(tǒng)。為參與實驗的教師配備了備課板。鑒于每所實驗校僅有一至兩塊交互白板，通常有兩種安裝方案：（1）固定安裝在特定的班級教室里，便于該班級所有學(xué)科的教師都能使用交互白板進行課堂教學(xué)。（2）安裝在某個公共教學(xué)場所，如電教教室或計算機網(wǎng)絡(luò)教室，各科教師在需要時都可以使用。
項目組設(shè)計開發(fā)了多份中文的交互白板教師培訓(xùn)手冊，以集中、分片以及校本培訓(xùn)的多種方式開展教師培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容包括交互白板的結(jié)構(gòu)、功能及其教學(xué)應(yīng)用，基于交互白板的課堂教學(xué)設(shè)計以及基于交互白板的教學(xué)實驗研究方法等。首都師范大學(xué)遠(yuǎn)程教育研究所的教師和研究生、北京教育科學(xué)研究院的研究人員深入到各所實驗校進行交互白板應(yīng)用、教學(xué)設(shè)計以及教學(xué)實驗的指導(dǎo)和支持服務(wù)。參與實驗研究項目的教師和研究人員應(yīng)用行動研究法開展教學(xué)實驗研究，撰寫了大量研究日志和教學(xué)日志，并進行了交流。為了更好地組織實施實驗研究，項目組分工組成了設(shè)計、資源和培訓(xùn)3個工作小組。設(shè)計小組設(shè)計了（1）研究人員的研究日志模板、聽課日志模板；（2）實驗教師課后自評表、聽課教師反饋表和學(xué)生反饋表；（3）課程單元教學(xué)設(shè)計模板和樣板，課堂教學(xué)設(shè)計模板和樣板；（4）項目結(jié)題教師問卷表，學(xué)生問卷表；（5）實驗校研究成果結(jié)題報告提綱，學(xué)科教師案例研究報告提綱。這些設(shè)計方案被廣泛地應(yīng)用于各實驗校的項目研究。資源小組對交互白板內(nèi)置的英文資源進行系統(tǒng)評價，同時依據(jù)實驗研究提出擬構(gòu)建的交互白板內(nèi)置中文資源的設(shè)計方案，并進而對上述設(shè)計方案中列舉的各類資源進行最低限量的樣例建設(shè)。培訓(xùn)小組編制和開發(fā)中文的交互白板教師培訓(xùn)包或培訓(xùn)手冊，組織實施教師培訓(xùn)。在實驗研究進程中，在實驗校之間開展基于交互白板的課堂教學(xué)、資源建設(shè)和實驗研究的觀摩演示和學(xué)術(shù)研討。大學(xué)和研究院研究人員與實驗校一線教師結(jié)合，對若干重點課程，從基于交互白板的課堂教學(xué)設(shè)計、交互白板應(yīng)用的教學(xué)資源選擇和開發(fā)，到信息技術(shù)與課堂教學(xué)整合的教學(xué)改革實驗，開展重點案例研究。組織實驗校教師和研究人員獨立和合作撰寫研究報告和研究論文。項目結(jié)題前，組織參與實驗的教師和學(xué)生的問卷調(diào)查和部分代表座談，收集實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。最后，課題組在實驗校及各學(xué)科教師組提交的實驗研究報告和案例研究報告的基礎(chǔ)上撰寫實驗研究項目總報告。
    目前，實驗校的師生和領(lǐng)導(dǎo)普遍對交互白板及其教學(xué)應(yīng)用給以較高評價，對交互白板的應(yīng)用效果和應(yīng)用前景表示認(rèn)同。師生使用交互白板的熱情普遍較高、參與欲望很強。這里列舉對基于交互白板和多媒體投影的課堂教學(xué)功能所作的比較研究結(jié)果（見下表）。

基于交互白板和多媒體投影的課堂教學(xué)功能比較表

三、結(jié)束語
    在英國，電子交互白板受到廣大中小學(xué)教師和學(xué)生的熱烈歡迎，得到政府研究機構(gòu)和大學(xué)研究人員組織的實驗研究成果的有力支持，得到英國政府教育部門的推崇并進而在全英國推廣。電子交互白板在美國、歐洲和世界其他地區(qū)也正方興未艾。

    總之，白板終將替代黑板，成為課堂教學(xué)、尤其是小班教學(xué)的主流技術(shù)。這是因為交互白板是融合課堂面授教學(xué)與信息通信技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)（e-Learning）走向混合學(xué)習(xí)（Blending Learning）的理想的教與學(xué)工具。我國大中城市和東部經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)當(dāng)前正是將交互白板引進課堂教學(xué)實現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科課程教學(xué)整合、推進新課程改革的最佳時機。建議我國政府及各級教育行政部門在組織實施中西部農(nóng)村中小學(xué)三種技術(shù)模式的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程的同時，啟動?xùn)|部城鄉(xiāng)的交互白板教學(xué)應(yīng)用創(chuàng)新計劃，作為教育信息化工程（2003－2007年）的重要組成部分。