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

    2004年1月筆者隨教育部組團(tuán)訪英，參加了英國的教育技術(shù)博覽會(huì)（BETT 2004）及國際研討會(huì)，并與英國普洛米修斯（Promethean）公司達(dá)成協(xié)議合作進(jìn)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(píng)估與改進(jìn)”的實(shí)驗(yàn)研究。2004年9月，在中國教育部的支持下，由英國文化委員會(huì)在北京組織了“從石板到交互白板”的專題活動(dòng)。筆者的主題報(bào)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)校的課堂教學(xué)演示，引起了全體與會(huì)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(diǎn)

    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(gè)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(gè)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(jì)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(shí)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(shí)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(gè)世紀(jì)的考驗(yàn)。

    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(jìn)過程。這一過程大致經(jīng)歷了三個(gè)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(shí)現(xiàn)了白板與計(jì)算機(jī)之間的雙向交互通信與操作。交互白板既是電子白板、同時(shí)又是計(jì)算機(jī)觸摸屏幕。當(dāng)然，電子交互白板自身也經(jīng)歷了一個(gè)不斷改進(jìn)和完善的過程，這一過程至今仍在進(jìn)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(jì)創(chuàng)新和實(shí)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(jìn)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(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)與電子通信技術(shù)，成為計(jì)算機(jī)的一種輸入輸出設(shè)備，成為人（用戶）與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互的智能平臺(tái)。簡言之，交互白板是一個(gè)具有正常黑板尺寸、在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)功能，又可以實(shí)現(xiàn)普通白板功能與計(jì)算機(jī)功能、以及軟硬件功能與教育資源、以及人機(jī)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(jìn)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(diǎn)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(shí)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(jìn)行書畫和操作的手感會(huì)有些差異。依據(jù)人體工程學(xué)原理，不同的個(gè)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

    圖1 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(jī)（Projector）、計(jì)算機(jī)（Computer）和感應(yīng)筆（E-Pen）組成。白板同時(shí)是計(jì)算機(jī)的顯示器，感應(yīng)筆具有書寫筆和計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)的雙重功能。筆尖可以在電子白板上書寫，同時(shí)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(jì)算機(jī)的顯示內(nèi)容通過投影機(jī)投射到白板上。當(dāng)感應(yīng)筆在白板上書寫或操作時(shí)，通過電磁感應(yīng)以及白板與計(jì)算機(jī)之間的饋線將數(shù)字信息輸送到計(jì)算機(jī)中，并迅速（以人眼難以區(qū)分的快捷速度）通過投影機(jī)投射到白板上呈現(xiàn)出來，從而實(shí)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(kuò)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（如圖1所示）。

    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(jì)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(gè)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?yàn)樗�是專門為學(xué)校課堂教學(xué)設(shè)計(jì)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(jì)的）由專業(yè)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在與學(xué)校師生的長期使用合作研發(fā)中不斷改進(jìn)完善的。

    教室中安裝的交互白板通常有多個(gè)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(shí)必須識(shí)別用戶身份，以便進(jìn)入特定個(gè)人的空間，使用個(gè)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(dòng)掛圖資源庫、注釋庫、超聯(lián)結(jié)庫、動(dòng)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(qiáng)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(jì)創(chuàng)作工具、交流通信工具、交互協(xié)作工具、注釋評(píng)價(jià)工具、資源調(diào)用工具、操作加工工具、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換工具、發(fā)表傳輸工具等）（如圖2所示）。

    （1）主工具箱        （2）文本工具箱

    圖2  交互白板系統(tǒng)軟件主要工具箱

    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(dòng)掛圖資源庫進(jìn)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(jí)等進(jìn)一步分類，方便查找和調(diào)用。師生在教學(xué)實(shí)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(gè)人知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，又可實(shí)現(xiàn)特定教研集體共同承諾的資源共建共享（如圖3所示）。

    （1）活動(dòng)掛圖資源庫                 （2）注釋庫                      

    圖3   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(jì)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(jìn)行課堂教學(xué)時(shí)能隨時(shí)上網(wǎng)，而不必退出白板工作界面,進(jìn)入計(jì)算機(jī)界面,再啟動(dòng)其他網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。

    二、電子交互白板實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目在中國啟動(dòng)

    1．主要目標(biāo)和過程

    中英合作交互白板實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目在2004年4月1日正式啟動(dòng)。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(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)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(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目”研討會(huì)。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(bào)告會(huì)上，中英合作交互白板實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目的中英雙方及實(shí)驗(yàn)校向200多名中外觀眾作了精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告和觀摩演示。從11月到12月，實(shí)驗(yàn)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(huì)。本項(xiàng)目的主要目標(biāo)是應(yīng)用信息技術(shù)促進(jìn)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(tái)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與課程教學(xué)的整合，推動(dòng)新課程改革和素質(zhì)教育。

    2．項(xiàng)目研究方法概述

    交互白板實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目主要采用實(shí)驗(yàn)校特定學(xué)科課堂教學(xué)的案例研究方法。所有參加實(shí)驗(yàn)研究的學(xué)科均采用新課標(biāo)和新教材。各實(shí)驗(yàn)校制訂了學(xué)校整體實(shí)驗(yàn)方案及各學(xué)科案例研究方案。為實(shí)驗(yàn)校配備了交互白板，安裝了中文軟件系統(tǒng)。為參與實(shí)驗(yàn)的教師配備了備課板。鑒于每所實(shí)驗(yàn)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(jí)教室里，便于該班級(jí)所有學(xué)科的教師都能使用交互白板進(jìn)行課堂教學(xué)。（2）安裝在某個(gè)公共教學(xué)場所，如電教教室或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室，各科教師在需要時(shí)都可以使用。

    項(xiàng)目組設(shè)計(jì)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(jì)以及基于交互白板的教學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)校進(jìn)行交互白板應(yīng)用、教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)和支持服務(wù)。參與實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目的教師和研究人員應(yīng)用行動(dòng)研究法開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，撰寫了大量研究日志和教學(xué)日志，并進(jìn)行了交流。為了更好地組織實(shí)施實(shí)驗(yàn)研究，項(xiàng)目組分工組成了設(shè)計(jì)、資源和培訓(xùn)3個(gè)工作小組。設(shè)計(jì)小組設(shè)計(jì)了（1）研究人員的研究日志模板、聽課日志模板；（2）實(shí)驗(yàn)教師課后自評(píng)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(jì)模板和樣板，課堂教學(xué)設(shè)計(jì)模板和樣板；（4）項(xiàng)目結(jié)題教師問卷表，學(xué)生問卷表；（5）實(shí)驗(yàn)校研究成果結(jié)題報(bào)告提綱，學(xué)科教師案例研究報(bào)告提綱。這些設(shè)計(jì)方案被廣泛地應(yīng)用于各實(shí)驗(yàn)校的項(xiàng)目研究。資源小組對交互白板內(nèi)置的英文資源進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)，同時(shí)依據(jù)實(shí)驗(yàn)研究提出擬構(gòu)建的交互白板內(nèi)置中文資源的設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)而對上述設(shè)計(jì)方案中列舉的各類資源進(jìn)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(shí)施教師培訓(xùn)。在實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)程中，在實(shí)驗(yàn)校之間開展基于交互白板的課堂教學(xué)、資源建設(shè)和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)校一線教師結(jié)合，對若干重點(diǎn)課程，從基于交互白板的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)、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(shí)驗(yàn)，開展重點(diǎn)案例研究。組織實(shí)驗(yàn)校教師和研究人員獨(dú)立和合作撰寫研究報(bào)告和研究論文。項(xiàng)目結(jié)題前，組織參與實(shí)驗(yàn)的教師和學(xué)生的問卷調(diào)查和部分代表座談，收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。最后，課題組在實(shí)驗(yàn)校及各學(xué)科教師組提交的實(shí)驗(yàn)研究報(bào)告和案例研究報(bào)告的基礎(chǔ)上撰寫實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目總報(bào)告。

    目前，實(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)，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(qiáng)。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）。

    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(jī)構(gòu)和大學(xué)研究人員組織的實(shí)驗(yàn)研究成果的有力支持，得到英國政府教育部門的推崇并進(jìn)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（史迪芬•朱瑞[７]，毛向輝“美國學(xué)校：黑板正在變白”[８]）�？傊�，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?yàn)榻换グ装迨侨诤险n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(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)當(dāng)前正是將交互白板引進(jìn)課堂教學(xué)實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與學(xué)科課程教學(xué)整合、推進(jìn)新課程改革的最佳時(shí)機(jī)。建議我國政府及各級(jí)教育行政部門在組織實(shí)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(shí)，啟動(dòng)?xùn)|部城鄉(xiāng)的交互白板教學(xué)應(yīng)用創(chuàng)新計(jì)劃，作為教育信息化工程（2003－2007年）的重要組成部分。

    【參考文獻(xiàn)】

    [1]丁興富．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)［Ｒ］．北京，２００４．

    [2]丁興富．基礎(chǔ)教育信息化的突破口：從校校通到班班通[J]．電化教育研究，2004，（11）：8－12．

    [3]丁興富．從校校通到班班通[J]．中國遠(yuǎn)程教育（資訊版），2004，（3）：68．

    [4]丁興富．整合需要分步走[J]．中國遠(yuǎn)程教育（資訊版），2004，（10）：42—43．

    [5]丁興富．進(jìn)入最艱難的領(lǐng)域[J]．中國遠(yuǎn)程教育（資訊版），2004,（10）：66．

    [6]丁興富與李敬東．從黑板到交互白板的歷史進(jìn)程——對信息技術(shù)與課堂教學(xué)整合前景的展望[J]．中國電化教育，2005，（2）：３１－３５．

    [７]史迪芬•朱瑞．在中英信息技術(shù)周“從石板到交互白板”專題活動(dòng)上的講演［Ｒ］．北京，２００４．

    [８] 毛向輝．美國學(xué)校：黑板正在變白[DB/OL]．http://www.isaacmao.com/works /?p=%u7F8E%u56FD%u5B66%u6821%uFF1A%u9ED1%u677F%u6B63%u5728%u53D8%u767D．

    文章選自《中國電化教育》（2005.3）