关于智慧教室环境下科学类课程教学的实践研究之综述
摘要：随着教育技术的持续快速发展，“智慧教室”已经越来越频繁地进入人们关注的视线当中。本文将通过对新时代教学环境的变迁和现有应用，以及对智慧教室物理架构和功能模型的分析，针对中小学阶段自然科学类课程的具体教学，在该环境中构建包括信息加工型、行为系统型、个人型和社会型四类共六种教学模式，并将其应用于中小学科学类课程的实际教学当中，在真实的智慧教室中进行实践验证，最终得出智慧教室环境相比传统教室，在互动交流、小组协作、情景模拟、反馈评价等方面，对于学习者学习过程的影响和优势所在。以此作为同阶段同类课程应用智慧教室环境实施教学的参考和借鉴。
关键字：智慧教室 科学类课程 教学模式 实践验证
前言
在以信息技术发展为背景的现代教育理念中，以学生为中心进行合作学习，使问题共同解决，以培养学生探究能力为核心并且强调自主学习的思想逐渐深人人心。自然科学是研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学。基础教育阶段开设的相关课程主要包括数学、物理、化学、生物等学科，是人类开发自然、利用自然、改造自然的实践基石，其发展决定了社会生产力的发展。因而，中小学阶段的自然科学类课程的教育教学工作就显得尤为重要，学生在这个阶段思维模式的形成，动手探究能力的培养都将影响他们日后更为专业、更为广博知识的获取、理解、吸收和批判。目前，学术界对智慧教室相关问题进行了大量的研究和实践，取得了一批具有启发性、建设性的成果，为构建比较完善的教育体系提供了理论参考。本文对国内外部分学者的有关文献进行了梳理和总结。
二、正文
新技术环境下教学模式的实践探索
Gyongyver Molnar, Ph.D.说到：Aims of the project The main aims of the Classroom of the Future project are: (1) to build an Ideal Classroom for the 21st Century (2) to integrate multimedia learning environment into teacher-education, (3) to test and research the efficiency of the newest ICT tools in education (4) to develop curriculum materials for different ages to foster deep understanding and to motivate students through bringing real-life problems and new directions of teaching methods to school.[1] 美国2010年正式发布《国家教育技术计划》(NETP)，内容涉及学习方式变革、评估方式变革、教学方式变革、基础设施升级和应用系统重构，标志着在发达国家信息化对教育的作用已经从应用阶段进入变革阶段，意味着信息技术不只是工具，且信息化也不再仅仅停留在建设阶段。如MIT的TEAL(Technology Enabled Active Learning)计划的目标就是实现彼此合作、高度互动，随之产生环境的大变革：教室就是实验室，网络教学系统、3D立体视觉仿真图形、实验动态仿真、桌上型实验设施、个人实时回馈系统等融合于教学之中。在终端设备方面，2009年美国加州开始普及中小学电子课本，2010年iPad的成功推广引发美国电子课本普及狂潮。2011年底，韩国政府宣布将于2015年在全国中小学淘汰纸质课本，全部用电子课本替换；以平板电脑为主要形式的电子课本阅读器和个人学习终端将成为未来韩国中小学生的制式装备。这都标志着在发达国家信息化对教育的作用已经从应用阶段进入变革阶段，意味着信息技术不只是工具，且信息化也不再仅仅停留在建设阶段[2]。
1.交互式电子白板环境下的教学模式
在过去的10年中，作为传统黑板 粉笔和多媒体投影双重替身的现代教育技术的重要产物——交互式电子白板，在世界各地都受到了广泛的关注与财政支持。交互式电子白板进入中国的中小学课堂始于2004年，在经历了2005-2008年的逐步试验阶段之后，2009年开始，交互式电子白板在中小学校开始出现普及之势，全年增长率高达109%。而根据市场调查统计，截止2010年底，交互式电子白板的销售量突破10万台，达10.64万台，相比去年增长率近60％。而教育系统在其中的占有额高达91％[3]。
图2.1 2005年至2010年中国大陆电子白板销售数量
Figure 2.1: 2005-2010 the number of whiteboard sales in mainland China
交互式电子白板在进入中小学课堂之初，就被认为其作为技术集成和资源整合的交互平台，将极大地促进多种多样的交互性活动，可用于加强讲授型教学，也可用于促进协作型教学、自主型学习和探究型学习等，可以实现教学结构与模式的多元化和多样化[4]。而数年来，交互式电子白板在课堂教学中的实践效力如何，吴筱萌（2011）根据对27节中小学课堂的录像分析，考察交互式电子白板在相应教学环境中所发挥的作用和功能，研究发现如下：
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