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原载于《中国电化教育》，2018，（2）：73-83
作者：何文涛，杨开城，王亚萍
转载请注明出处
摘 要：智慧教室是指配置了多种现代媒体技术以供教学使用的物理空间和信息空间。在智慧教室环境下，人们期望通过使用媒体技术优化教学。在智慧教室环境下，人们期望通过使用媒体技术优化教学。而揭示这些媒体技术在教学中的实际作用需借助基于信息流分析的IIS图分析法。该文采用IIS图分析法对智慧教室中媒体技术产品在协作学习中的适用性进行初步研究。研究发现：媒体产品的功能适用性具有很强的情境性；媒体技术对教学的实际作用主要体现在信息呈现与学习支持上；媒体技术不总能像期望的那样提高协作学习的交互水平。经反思，关于智慧教室功能的设计、开发与选择，该文认为：智慧教室功能的设计应包括硬件配置、空间设计、资源配置和教学功能四层次，其中资源配置和教学功能是核心，空间设计是最外围；媒体功能需求可从教学方案和教学困境中挖掘；提倡开发迎合需求的功能模块，配置个性化的智慧教室功能；媒体选择应首先考虑它的信息呈现方式与教学交互功能，而非硬件设备；媒体选择应与教学需求相吻合，不在于惟贵尚新，而在于顺手实用；智慧教室功能的高低取决于教学用途，功能的完善根植于教学实践。本研究对正确看待教学媒体技术作用、合理配置智慧教室功能具有参考价值。
【关键词】：智慧教室；媒体技术产品；协作学习；信息流
*本文系北京市教育科学“十二五”规划重点课题“智慧教室环境下协作学习的学习行为分析研究”(项目编号：AJA15232)的阶段性成果。
一、缘起
智慧教室是智慧学习时代的教室形态。本文认为智慧教室是指配置了多种现代媒体技术以供教学使用的物理空间和信息空间，需满足以下基本要求：灵活的空间布局，座位可随意调整，以方便形成空间区隔；多种手持电脑终端互联；多角度投影或黑板；针对所有个体的方便快捷的互联网信息检索、分析、呈现服务。[1]智慧教室有望提供丰富的信息感知与加工处理功能，具有智能性、高互动性的特点。在智慧教室环境下，人们总是希望通过提供丰富的学习资源减少教师对学生的指导、通过监控技术减少教师的监督、通过交互软件增加组间的讨论交流、通过媒体功能设置克服学习中的不良行为。但我们其实并不清楚智慧教室中的这些媒体技术产品在教学中的实际作用到底如何、能否引起教学整体交互水平的显著提升、媒体技术对教学的这种作用又是通过何种方式实现的等一系列问题。这些问题的解决单靠直观经验或行为分析无法回答，需采用基于信息流分析的IIS图分析法对媒体技术应用的常态教学作进一步分析。
二、基于信息流分析的媒体技术教学应用研究思路
我们反对通过对比准实验的方式验证媒体技术教学应用的有效性，提倡在常态化的教学中分析媒体技术产品(后简称为媒体产品)的真实教学功能。这需要将教学系统看作是“一个由学生、信息媒体和教师以及它们的输入信息和输出信息再加上表达社会性共享知识集合IIS所构成的信息系统”[2]，采用基于信息流的教学分析法来分析媒体产品输出的教学信息流，利用信息流所提供的教学细节来判定媒体产品在学习目标达成过程中的实际角色、具体贡献及教学对它的依赖程度。IIS图分析法是一种发展比较完善的信息流分析方法，分析媒体技术的教学贡献时可以采用该分析方法。IIS图分析法规定了8类信息流，并将“答案”、“知识语义”和“事实范例”信息流作为一类重要的信息流。这类信息流包含一个被称为IIS子图的成分，表达的是该信息流所蕴含的学习内容，而信息流对教学系统的贡献则用激活量表示。[3,4]基于此，我们以媒体产品贡献的信息流是否蕴含IIS知识子图及其对知识点的激活量大小和特定媒体产品支持何种表征形态与信息类型的信息流流动为抓手，拟定了四类表征媒体产品教学特性判定指标[5]：(1)媒体产品的知识点激活量，包括媒体产品的知识点激活量和知识点总激活量，分别用来考察某媒体产品对教学系统中特定知识点学习效果的贡献量和对教学系统的贡献量；媒体的知识点激活量越大，该媒体对教学的信息流动支持程度越高，教学对它的依赖也就越强；(2)媒体产品的激活贡献度，包括知识点的激活贡献度和教学的激活贡献度，分别用来表征媒体产品对特定知识点激活的贡献比例和对教学系统的贡献比例；这两个指标越高，相对于其他信息源，媒体产品的贡献就越大，教学系统对它的依赖就越强；(3)媒体多元性贡献度，用来考察媒体产品对教学系统的媒体多元性贡献的多少；(4)媒体产品的功能利用率，用来考察媒体产品功能模块具体使用情况。
基于这四类判定指标和媒体技术贡献的信息流细节可准确反映出媒体产品的教学功能及教学对产品功能的依赖程度，有助于媒体产品核心功能的识别与改善，引导我们建立一种“技术—产品—功能—应用”的分析框架来理解媒体技术的教学应用[6]。基于信息流分析的媒体技术教学应用研究可为智慧教室中媒体功能设置的合理判定提供一个科学的方法，有助于智慧教室功能的设计、开发、试用、推广、升级及智慧教室产品的选购。为判定智慧教室的媒体功能在教学中的适用性，本文选择在智慧教室环境下开展常态的协作学习活动，并分析媒体技术在协作学习过程中的实际贡献。
三、智慧教室的媒体产品功能在协作学习中的适用性判定
(1)数据取样
本研究中，智慧教室除配有现代媒体功能外，还保留了一些常用的传统学具，如实物模型、实验器材等，以此增加媒体工具的可选择性。其中，平板电脑(PAD)是智慧教室中主要的现代媒体产品，装有有道云和问卷星两个主要软件，能实现电子笔记、同步共享、拍照上传、云协作交流、搜索功能、拍照、计算器、截图、在线发布练习、在线做题、统计分析、投放等功能。为满足研究需要，本文让同一教师和协作组分别在常规教室和智慧教室下各进行一次同质的协作学习活动，并全程录制协作学习过程。以组为单位，协作组进行一次同质协作学习活动便可获得1对样本，最终收集26对有效样本，包括13对数学、5对信息技术、5对科学和3对物理。智慧教室中，王、刘老师班的协作组人手一台平板，其他班一组只配一台平板，曾老师班使用的是台式一体机，但功能配置和平板一样。
(2)数据处理
为判定PAD产品及其功能设置在协作学习中的适用性，对以上26对样本进行以下处理：(1)将26对视频样本转录成文本，由两个研究者背对背对每个样本进行信息流切分，计算两人的切分信度。经计算，两研究者的切分信度ICC均大于0.75，数据可接受；(2)分别计算智慧教室下26个样本中媒体产品的知识点激活量、激活贡献度、知识点总激活量、教学系统贡献度、功能利用率及媒体多元性贡献度各指标值；(3)找到PAD各功能模块贡献的信息流或对应文本内容，根据这些信息流或文本内容分析协作学习对这些功能模块的依赖程度。
(3)研究结果与分析
1.PAD对提升协作学习整体交互水平的判定
教学系统总激活量反映的是教学系统中教师、学生和技术媒体这三类主体之间的信息流动对知识点的总体激活水平[6]，是判定教学系统整体交互水平的重要指标。学生参与度反映的是教学过程中学生对目标知识点的激活情况，也是教学系统整体特征的一个方面。通过对比两种教室下协作学习的知识点总激活量及学生参与度之间的差异可判定PAD使用对提升协作学习的交互水平的作用。本文选择配对样本非参数检验分别对两种教室下协作学习的总激活量和学生参与度进行差异性检验，结果如表1所示。
从表1可知，两种教室下协作学习在知识点总激活量上存在显著差异，常规教室下协作学习的总激活量平均值大于智慧教室，常规教室下协作学习围绕知识点展开的社会交互水平明显高于智慧教室；常规教室下协作学习在学生参与度稍高于智慧教室，但无显著差异。智慧教室下学生因媒体功能使用不熟练分散了注意力，影响协作学习整体交互水平的提高。当然，这对目标知识点的学习也有一定的影响，但这种影响并不显著。随着媒体产品使用常态化，两种教室下的学习质量将会趋同。因此，期望单纯通过现代技术手段来提高学习质量很可能只是一厢情愿。提高学习质量应更多地关注学习本身，如融洽的师生关系、精巧的学习资源、合理的活动设计等，而不是外在的媒体表现形式。
促使媒体技术手段更好地服务于学习需要知道智慧教室的媒体技术产品主要影响哪些知识点的学习、具体表现如何？协作学习的顺利开展是否依赖于这些媒体功能的使用？为说明这一问题，需要对智慧教室下26个样本中整体交互水平较高的样本进行个案分析。考虑到王、刘、曾、韩、郑、齐六个老师班中协作学习活动的内容和类型不一，选取样本时，我们只选择每班中协作学习总激活量最高的小组，最终确定“王01、刘02、曾03、韩01、郑01、齐02”6组协作学习视频作为研究样本。下面将从媒体产品的知识点激活量与激活贡献度、知识点总激活量与教学贡献度、媒体多元性贡献度、功能利用率及功能依赖性几个方面对智慧教室的PAD及相关功能模块在协作学习中的作用进行分析。
2.PAD对协作学习知识点激活贡献的判定
考察PAD使用对某知识点学习的贡献可用媒体的知识点激活量和激活贡献度指标衡量。分别统计6组样本中各知识点的激活量及媒体的知识点激活量，计算各知识点的激活贡献度，得到类似图 1数据。
在王01、刘02和郑01样本中，媒体的知识点激活量多大于零，说明PAD提供了包含这些知识点的信息流，对这些知识点的学习有实质性的贡献，但PAD的使用对一些先决知识点的学习贡献较少，如王01中的“[CN]圆面积、[PF]圆心间距离是圆柱高”，刘02中的“[PF]S长方形＝a×b、[PF]S圆=πr2、[PF]S圆=C/2*r、[PF]圆柱体定义”等知识点。对知识点的学习贡献大小可用知识点激活贡献度表示，比值越大，说明PAD的使用相对其他信息源来说，对知识点的学习贡献越大。王01样本中“[PF]S表=2πr方+2πrh、[PF]S侧=ch、[PF]S表=2S底+S侧、[CN]圆周长、[PF]S长＝长乘宽、[CN]圆柱高及相关习题”等知识点，刘01样本中“[CN]圆柱体积、[CN]圆面积、[CN]圆的周长、[PF]C圆=2πr、[PF]V长＝长×宽×高、[CN]圆柱底面积”等知识点，郑01样本中“[CN]动滑轮、[PF]轴的位置固定不动是定滑轮、[CS]动滑轮的连接方法、[PF]用动滑轮省力、[PF]不能改变力的方向及相关习题”等知识点，它们的激活贡献度高达40%以上，说明相对其他知识点来说，PAD对这些知识点的学习贡献较大。在韩01、齐02两个样本中，只有少量的媒体知识点激活量大于零，如韩01样本中的“[FC]探索被子的作用、[CN]保温、[CN]保冷”知识点和齐样本中的“[FC]2013-2015空气质量数据统计、[PF]平均数=总数/个数、[CN]有关环保的价值观”，其他知识点的媒体激活量均为0,说明PAD的使用并未对这些知识点的学习做出实质性贡献。在曾03样本中，虽然媒体知识点激活量多大于零，但主要集中在习题巩固的知识点上，说明PAD的使用对协作学习过程中知识点的学习贡献较少。
3.PAD对协作学习教学贡献的判定
考察PAD使用对协作学习的整体贡献可用媒体的知识点总激活量和教学贡献度指标。分别统计6组样本的总激活量和媒体的知识点总激活量，计算每个样本的教学贡献度。其中，王01、刘02、郑01和曾03样本的教学贡献度分别为33.28%、42.32%、36.39%和32.46%，单从教学贡献度来看，PAD相对其他信息源来说，对协作学习系统的实际贡献较大，协作学习的开展依赖PAD的使用；但样本韩01、齐02的教学贡献度仅为3.82%和13.48%，这两次协作学习对平板使用的依赖性不强。在考察教学对媒体产品的依赖性时，仅考虑媒体的教学贡献度是不够准确的，如曾03样本中只有习题的媒体激活量较大，而在其他核心知识点的媒体激活量多为零，说明曾03的协作学习过程并不依赖PAD的使用。因此，分析教学对技术的依赖性，不能仅考虑知识点的激活量，还要结合知识点的表征形态、媒体产品的功能特性、功能模块的使用情况及其所贡献的信息流来说明。
4.PAD对协作学习媒体多元性贡献度的判定
分别统计6组样本中PAD及其功能模块贡献的信息流中每个知识点的信息表征形态类型数，及学习视频的IIS图中每个知识点的信息表征形态总数，得到类似表2数据(NR为媒体提供的表征形态数，RM为媒体提供的表征形态，TR为知识点的总表征形态)。
计算得知，王01、刘02、郑01、韩01、齐02、曾03样本的媒体多元性贡献度分别为65.88%、70.59%、67.74%、17.14%、7.41%、34.43%。王01、刘02、郑01样本的媒体多元性贡献度较高，媒体为多数知识点提供了丰富的知识点表征形态，如文本、声音、图形、图像、实物、动画等，而且媒体贡献的知识点表征形态类型数与知识点的表征形态类型总数相差极小，多数知识点都有文本、动画或视频表征形态，说明协作学习过程中媒体贡献了大量的能激活多个知识点的文本信息、动画或视频资源，这三个样本在知识点的呈现方式上依赖于PAD的使用；其他三个样本的媒体多元性贡献度较低，媒体只为个别知识点提供了信息表征形态，而且方式单一，多是文本、图像、图形，而且只有个别知识点具有媒体提供的文本、图像或图形的表征形态，说明媒体产品只提供了能激活较少知识点的少量图片、图形或文本资源。这就从媒体提供的知识表征形态类型及数量上印证了各个样本中激活贡献较大的知识点对PAD的使用具有依赖性。PAD的功能模块很多，知识点的学习依赖PAD的哪些功能模块需借助媒体的功能利用率和教学的依赖性分析来解决。
5.PAD在协作学习中的功能利用率判定
观看6组协作学习视频，分别统计每个样本中PAD各功能模块的使用频次，借助IIS图分析数据，分别计算每个样本中各个功能模块贡献的知识点激活量总和及功能模块的教学贡献度，得到表3数据。
王01样本中的功能利用率为83.33%，说明该样本的协作学习对PAD功能的利用率很高。仅从知识点激活来看，只有云笔记、同步共享、在线交流、搜索功能、在线做题和投放功能的激活量大于零，说明只有这些功能对协作学习的开展具有实质贡献。统计分析功能虽然被使用的次数(13次)很多，但对协作学习不具有实质性的贡献。刘02样本中的功能利用率为58.33%，只有云笔记、同步共享、在线做题、投放功能及传统的实物模型的使用激活了相关知识点。郑01样本的功能利用率为66.67%，其中云笔记、同步共享和在线做题对知识点的学习有实质性贡献，拍照功能使用较多但并没有激活相关知识点。韩01样本对平板的功能利用率为50%，一半功能并没被用到，而且用到的功能模块中只有同步共享和在线交流功能对知识的学习发挥了实际作用。齐02样本的平板功能利用率为66.67%，功能利用率相对较高，但协作只对在线交流功能具有一定的依赖性，同时纸质任务单对知识点的学习也有很大帮助。曾03样本的平板功能利用率为58.33%，利用率一般，其中只有在线做题和统计分析功能对协作学习目标的达成有实质帮助，有些功能如搜索功能和投放功能使用较多，但其并没有直接激活知识点。另外，从样本中可以看出，PAD虽然提供了丰富且满足需求的功能模块供师生选择，但师生并不会因此放弃使用方便顺手的板书、实物模型或任务单，说明无论是现代媒体还是传统媒体，只要使用起来方便顺手都能增加该媒体的使用黏性。
6.协作学习对PAD功能模块与传统媒体的依赖性判定
判定教学对媒体功能依赖性的思路有二：一是依据媒体的教学贡献度判定，该指标高，可初步判断依赖成立，然后看其对应的文本，看该功能可否被更低成本的媒体替代，如不能，则依赖性成立；如该指标低，则需判别媒体贡献的是否为关键知识点，如是，则依赖成立。二是从提高教学效率和带来便利角度分析。如媒体无知识点激活，但使用频次高，需根据其对应文本判断是否提高教学效率或带来教学便利，如是，则依赖成立；如无知识点激活且使用频次低，则依赖性不成立。以王01样本为例，分析协作学习对媒体功能依赖性的详细过程如下。
王01样本中，云笔记被使用12次，教学贡献度为0.55%，单从教学贡献度来看，云笔记的使用对知识点的学习是有帮助的，但起到的作用较小。从其对应的信息流(表 4)来看，虽然在使用云笔记资源的过程中出现设备使用不流畅、其他资源干扰等异常行为，但第25条信息流为知识语义类型，说明云笔记动画资源对知识点的学习有激活，主要激活了“[CN]圆、[CN]圆柱底面、[CN]圆柱、[CN]圆柱高h、[CN]圆柱侧面”等关键知识点。此外云笔记中的习题链接，可帮助学生省去输入网址的麻烦，可促使学生顺利进入习题巩固界面，由此看来协作学习过程对云笔记依赖是成立的。同步共享功能共被使用了6次，主要用于成果汇报，该功能的教学贡献度为2.72%，激活了“[PF]S表=2S底+S侧、[CN]圆柱的底面积S、[CN]圆柱的表面积、[CN]圆柱的侧面积、[PF]S侧=ch”等核心知识点。单从成果汇报角度来说，该功能是可以被替代的，如通过投影呈现，但这种方式不仅麻烦，而且分享缺乏实时性，而通过同步共享功能，学生只需要同步一下便可在各自的PAD上看到彼此的学习成果，实时性较强，不仅能省去多次拷贝的麻烦，还能解决学生因视力不佳看不清屏幕内容的问题。因此，协作学习的开展依赖同步共享功能。云协作交流被使用19次，教学贡献度为23.25%，除了“[CN]圆面积、[PF]圆心间距离是圆柱高”未被激活外，其他知识点均被激活。组员通过云协作不仅可以及时获得其他组的帮助，还能实时与其他组分享学习成果，有利于知识的学习和活动的顺利开展，协作学习的开展对云协作的依赖性较强。
浏览器搜索被用了3次，教学贡献度为1.71%，激活了“[FC]怎么来制作一个圆柱体、[CN]圆、[CN]长方形和[CS]制作圆柱的要求”知识点。浏览器的使用主要贡献了制作圆柱体模型的思路，但在浏览器呈现这一内容前，学生已有这样的想法(表5第32条信息流)，浏览器贡献的内容在协作学习过程中并未起到关键作用。图片上传和拍照各被用了2次，未激活知识点，且学生拍照上传共享成果时遇到了使用上的困难(表6)。当然，学生也可通过打字共享结论，但通过访谈得知学生们普遍认为用笔写出来比用平板打字更方便，他们更喜欢通过纸笔把结论下来然后拍照，而当需要呈现图文信息时，他们会毫不犹豫地选择拍照分享。因此，成果共享时依赖拍照和图片上传功能。
发布习题、在线做题、统计分析功能是为方便课堂巩固而设置，教师可根据课堂需要发布习题以帮助学生理解新概念。王01样本中在线做题的教学贡献度为7.37%，对知识点激活有实质性贡献，主要激活了“[PF]S表=2πr方+2πrh、[PF]S侧=ch、[PF]C=2πr＝πd、[PF]S侧=πdh”等核心知识点。学生提交习题后，教师通过问卷星的单题统计分析可随即看到学生的答题情况，虽然统计分析功能没有激活知识点，但得到的分析数据可帮助教师进行个性化指导。PPT被使用了4次，教学贡献度为0.95%,激活了“[CN]圆柱、[CN]底面、[CN]侧面、[CN]圆柱的高h、[PF]圆心之间的距离是圆柱的高”知识点，PPT投放的信息可以通过口头或板书的形式来替代，所以协作学习并不依赖PPT投放。黑板(白板)板书是一种最常见的信息呈现方式，被使用2次，通过其对应的信息流(表7)可知，教师总结时顺手提笔在黑板上写出结论，方便快捷，而且结论保留时间较长，便于学生回顾。所以无论智慧教室的现代媒体功能如何强大，板书功能都应保留。
其他5组样本的协作学习对PAD功能模块的依赖性分析结果如下：
在刘02样本中，云笔记视频资源被使用19次，包含圆柱体体积计算公式的推导思路，激活了本节课的大部分知识点，教学贡献度达17.94%，对协作学习的顺利开展有很强的推动作用，协作学习过程依赖该视频资源。除推导视频外，教师还为学生提供了可拼合成长方体的圆柱体模型，也被多次使用，教学贡献度仅为3.2%，但模型拼合可帮助学生思考如何将圆柱转化为其他图形并推导圆柱体体积，所以该模型在协作学习过程中起到很重要的辅助作用。图片上传和拍照功能保证了同步共享功能的顺序实现，是有效的学习工具。同步共享功能为成果汇报提供了方便，被使用了8次，贡献度为11.45%，PPT也能用来汇报，但学生并无充足的时间来整理成果，故本节课中PPT不可替代同步共享。PPT投放功能被用了6次，主要是教师用来帮助学生回忆长方体和正方体的体积等先决知识点和投放协作学习任务要求，协作学习的开展对PPT的使用有一定的依赖性，但这种依赖性并不强。发布习题、在线做题和统计分析也被用到，在线做题主要激活了“[CN]圆柱体体积、[PF]C圆=2πr、[PF]V=S底*h、[PF]V=C/2*r*h(πr2h)”等知识点，有利于学生深入理解圆柱体体积。在做题过程中，学生多次使用纸笔进行演算，可见纸笔在智慧教室中无法被替代。教师因对统计分析使用不熟，未结合分析结果为学生提供针对性指导，学生也未利用分析结果进行反思，因此该功能对本次协作学习的贡献不大。在郑01样本中，云笔记中的视频资源教学贡献度为7.17%，激活了“[PF]定滑轮的基本特性、[CN]定滑轮、[cn]动滑轮、[CS]动滑轮的连接方法和[CS]定滑轮的连接方法”等知识点，促进了学生的讨论。拍照和图片上传服务于同步共享功能，学生共享的学习结果不仅包括文字还包括实验过程的图片，同步共享功能极大地方便了学生间的成果交流，协作学习依赖同步共享功能。在线做题功能被使用7次，教学贡献度为23.7%，帮助学生巩固了“[PF]动滑轮和定滑轮的基本特性”知识点，虽然统计分析功能的使用没有直接激活知识点，但统计分析的结果引发了学生思考，协作学习对在线做题和统计分析功能的依赖性成立。PPT投放被用了2次，主要用来呈现协作学习任务，该功能可被替代。在韩01样本中，云笔记被使用3次，但只进行云笔记操作，未使用云笔记里的资源，对协作学习开展无实质作用。本次协作学习的第一个任务是让学生“搜集有关被子用途的图片”，然后通过云协作共享，该任务依赖浏览器和云协作共享。第二个任务是做实验，“观察有无被子包裹的水温变化快慢”，实验时学生需要不断对温度值进行拍照记录并通过云协作共享，整个协作学习依赖拍照、图片上传和云协作同步共享功能。在线交流被使用8次，教学贡献度为2.34%，激活了“[FC]探索被子的作用、[CN]保温、[CN]保冷”三个知识点，但他们的在线交流多处于无人应答状态，未起到增加组间交流的媒介作用。另外，教师课堂总结时，选择黑板板书呈现学习结论，说明教师比较依赖板书功能。在齐02样本中，学生通过浏览器搜集2013.12月至2015.12月的天气数据，并把数据截图上传云协作，共享原始数据，整理数据并通过任务单中的柱形图来呈现，然后对柱形图拍照，共享学习结果。在这个过程中，浏览器被使用20次，拍照和图片上传功能共被使用2次，同步共享被用3次，协作学习依赖这些功能。在协作学习过程中，小组使用了3次云协作，教学贡献度为2.22%，在交流中获得了其他组有关环境包含的启示，主要激活了“[FC]2013-2015空气质量数据统计、[PF]平均数=总数/个数、[CN]有关环保的价值观”三个知识点。汇报时，汇报员选择拿着任务单汇报，任务单被有效使用7次，教学贡献为11.26%，主要激活了“[FC]2013-2015空气质量数据统计、[PF]平均数=总数/个数、[CN]频数分布表、[CN]有关环保的价值观”四个知识点，小组协作学习依赖纸质任务单的使用。PPT投放功能被使用5次，主要集中在课前的任务布置和课后的简单总结，发挥了实质性的作用，可被云笔记中的任务单和口头总结取代。在曾03样本中，学生通过网上搜集图片、声音、视频或文字等素材，制作一个介绍民族文化的演示文稿，在制作的过程中依赖浏览器的使用。云协作被使用1次，未能促进组间交流。云笔记被使用2次，为呈现在线做题链接提供了方便。在线做题和统计分析功能分别被使用7次、6次，教学贡献度分别为19.49%、12.97%，激活了本节课用到的大多数知识点，利于增强学生对具体操作的掌握与反思，也利于教师进行针对性指导，本次协作学习依赖这两项功能。PPT被使用了6次，主要用于教师课堂引入与布置任务和学生汇报。另外，在机房的电脑上装有教学系统，教师端可向全体广播PPT，在这样的环境下，教师更倾向于使用PPT广播来呈现学生成果，而且这一方式只需要有局域网即可，相对于云笔记同步共享来说，更具稳定性，但广播共享缺乏及时性和机动性，学生不能随心浏览他人成果。
通过依赖性分析可以发现：分析教学对媒体功能的依赖性必须在媒体产品使用的特定情景下进行，孤立地考察媒体的功能或其产生的结果缺乏实践意义。
四、讨论与反思
通过分析智慧教室中媒体产品在协作学习中的实际作用及其与协作学习之间依赖关系，本文深入反思媒体产品的教学功能适用性和智慧教室功能的设计、开发与选择等问题，获得了以下认识：
（一）关于媒体产品的功能适用性
1.媒体产品的功能适用性具有很强的情境性
媒体功能的适用性是指媒体功能在特定教学情境下是否适用。因此，媒体功能的适用性判定需在技术应用的真实教学中进行，而非准实验环境。通过IIS图分析还原媒体技术在教学中的应用细节，可帮助我们准确判定媒体功能的教学适用性。师生选择哪种功能，取决于具体的教学需求，媒体功能的适应性和实用性只有在特定的学习活动中才能成立，不能泛泛而论，同一媒体功能在不同的教学情景下的适用性可能不一样，如王01样本中学生在推导圆柱体表面积计算公式的过程中对云协作比较依赖，而曾03样本中学生在制作演示文稿的过程中对云协作功能却很少问津。所以，撇开特定教学情境，孤立地谈媒体产品功能的适用性是没有意义的。
2.媒体技术对教学的实际作用主要体现在信息呈现与学习支持上
媒体的信息呈现是指通过动画、视频、PPT、书纸或其他信息空间等方式呈现学习资源，一般来说这些资源对知识点的学习有直接的帮助。如样本中，通过云笔记为学生提供PPT、补充材料和动画视频等资源、通过云协作呈现学生的交互信息、通过纸质任务单或云协作展现的学习成果等，呈现的这些信息对知识点激活较多，教学贡献度较大，协作学习依赖信息呈现媒体的使用。媒体的学习支持是指媒体可为教学的顺利高效开展提供辅助。如样本中，拍照上传和云笔记同步共享为成果汇报提供了一种便捷的途径，云协作为组间交互提供了可能，问卷星的统计分析为教师快速决策提供了帮助，这些功能的使用为协作学习的顺利开展带来了便利，提高了教学效率，协作学习也依赖学习支持媒体的使用。但协作学习的开展并不完全依赖这些媒体产品，离开这些媒体产品，协作学习也能正常开展，只是学习效率会有所下降，媒体产品对协作学习本身来说更多地充当的是额外的学习工具。即使是完全依赖媒体技术开展的在线学习，媒体技术对学习的作用也是如此。因为媒体技术只是为在线学习提供了必备的外部支撑条件，虽然离开了这些媒体技术协作学习无法正常开展，但学习是学习个体之间的相互交互，信息媒体除了能为这种交互提供信息呈现和学习支持外，并不能作为学习主体参与学习生活。因此，本研究认为媒体并不能直接作用于个体，而是通过呈现信息或提供学习支持来间接影响个体的学习。
3.媒体技术不总能像期望的那样提高协作学习的交互水平
协作学习的知识点总激活量和学生参与度是反映协作学习围绕知识点展开的整体交互水平的重要指标。通过对26对两种教室下的同质的协作学习的总激活量和学生参与度进行差异性检验发现，现代媒体技术的使用并未提高协作学习知识点的整体激活水平，也未增加学生对目标知识点的学习参与度。这与Clark的“学媒无关论”[8]和Barbara的“同一教学内容通过不同形式的媒体呈现，教学效果不存在显著差异”[9]的观点保持一致。通过IIS图分析，我们确实看到了媒体技术独特的教学作用，如提高了教学的效率，带来了学习的便利，但这种作用对学习者的学习来说是有限的。因为媒体技术的根本作用在于承载信息，为学习提供支持，只有承载的内容才最终决定学习结果，智能化的媒体技术只能改变信息的呈现方式，不能改变信息本身。正如Clark所说“媒体(技术手段)仅仅是传播知识的载体，计算机本身并不会提高学生的成绩，就像运送食品的卡车不能改变食品的营养结构一样……任何一种媒体对学习结果来说，只是充分条件”[10]。媒体技术虽然能丰富信息的呈现形式，降低学习者的初级认知负担，间接影响学习结果，但媒体的使用无法代替学习者思考，只有学习者的主动建构才能直接改变学习结果。倘若把改善教学的所有希望都寄托在新媒体的使用上，到头来终会是梦一场，因此，我们应戒除对媒体技术的教学崇拜心理，把主要精力转移到学习本身上来。
1.媒智慧教室功能设计应包括硬件配置、空间设计、资源配置和教学功能四层次，其中资源配置和教学功能是核心，空间设计是最外围。
硬件配置是装备智慧教室所需的硬件设施，如桌椅板凳、计算机、投影仪等。空间设计指硬件设备如何布局等。资源配置是指教学工具、学习资源的配备与资源如何在相关硬件上分布等。教学支持功能是指硬件设备及其所包含的软件所提供的教学功能，如相关资源如何交互呈现等。配备资源的适切性影响学习质量。如王01样本中提供的圆柱体展开动画，对协作学习活动的顺利进行有很大的启发作用，而齐02和曾03中提供的课件PPT和电子版任务单，学生无人问津。此外，教学支持功能设置的合理性直接影响内容的传播效果和学习的交互水平。如齐02样本，云协作的设置本意是为了促进小组间交流，实际上却给组间搭便车带来了便利，引发了小组集体偷懒。因此，智慧教室功能设计应在硬件设施稳定和保证交互功能正常的基础上，重点开发学习资源。从表面上看，智慧教室与常规教室最大的不同体现在空间布局上。但如没有符合需求的教学功能和教学资源，智慧教室就是一个空壳，所以说空间设计是智慧教室功能设计的最外围。智慧教室中超大曲面屏、多屏幕呈现、可移动的桌椅确实吸引眼球，无论是开发商还是研究者无不从空间上考虑智慧教室的设计。这本身并没错，智慧教室的功能设计也应该考虑空间布局，但如忽视教学功能和资源配置的设计，靠空间布局设计来哗众取宠便就成了问题。本文通过分析多家智慧教室方案发现，智慧教室的建设多停留在空间设计上，在教学功能设计尤其是资源配置上较为薄弱。这样的智慧教室常被当做常规教室使用或被束之高阁，都是理所当然的，因为它和常规教室无本质区别。
2.媒体功能需求可从教学方案和教学困境中挖掘
功能需求应来自真实的教学实践，而不能是置身事外者的意图。[11]智慧教室下的教学方案设计应允许教师超出智慧教室配置之外设想教学所需要的媒体功能，这样不仅可以从对教学方案的分析中提取出智慧教室中的需要的常态教学功能，还能挖掘出潜在的教学需求。同时，搜集教学中遇到的传统教学媒体不能解决的或解决起来成本高效率低的困境，然后找到能解决这类困境的低成本高效率的媒体产品，提炼它的教学功能，并把该功能作为新的教学需求。
3.提倡开发迎合需求的功能模块，配置个性化的智慧教室功能
媒体的开发需“寄生”于学习活动，在学习活动框架下展开功能设计。[12]这样的媒体功能对特定的教学情景具有很强的适用性。但学科不同、教师教学风格不同对智慧教室的功能需求也就不同，教学环境的复杂多样，而且学习活动也不尽相同，我们不可能做到为每个学习环境下的各类学习活动开发相应功能的媒体产品，因为这不仅成本高，在实践中也不现实。但我们可以迎合教学需求开发易用的功能模块，允许教师根据实际教学对功能模块进行组合，形成不同教师的个性化的智慧教室功能配置。为减少智慧教室建设成本，节省资源，本研究提倡建立智慧教室的云功能模块库，由公司或国家集中供应，允许使用者按需租赁云服务。
4.媒体选择应首先考虑它的信息呈现方式与教学交互功能，而非硬件设备
进行知识传递时，我们首先想到的是知识内容通过何种方式呈现比较恰当，学习者更易理解。[13]这一问题解决后，我们会继续思考该知识通过何种方式传递才能更高效快捷，即思考通过哪种媒体功能实现知识传递。最后，我们才会想到硬件设备问题，是采用移动终端还是台式机呢。但在媒体的实际选择中，我们似乎颠倒了这个顺序。我们推崇移动终端，用PAD取代台式机，提倡基于PAD的移动教学，即使同样教学功能，只要在PAD上一使用就变成好的了，形式大于内容，忽略了知识内容的整合及呈现这一主要部分。其实，如果传递知识的媒体呈现方式与教学交互功能选择恰当，至于选择何种形式的硬件设备来实现这样的功能都是无关紧要的。如本文曾老师班使用一体机，而韩、齐、郑老师班均使用PAD，但曾老师班各小组的学习质量并不差于其他班。
5.媒体选择应与教学需求相吻合，不在于惟贵尚新，而在于顺手实用
不可否认现在的教学媒体产品多标榜自己是新媒体产品，花样亦越来越多。这里花样多是指功能多，但功能多和产品新是两回事，新媒体是指有不同于以往的新功能。目前的一些教育产品公司把以往已有的媒体产品整合成一个功能大而全的教育产品，美其名为“智慧教室系统”，但各功能并没有实质性变化，然后大肆鼓吹它的教学功能，能解决什么了不起的教学问题。但实际情况是耗资百万的智慧教室多是闲置，并没发挥公司或研究者所言说的功能。根本原因在于这些智慧教室产品并非为迎合实际教学需求而开发，而是各种利益运作的结果。但在实际教学中，师生只考虑这些产品能否解决实际问题，哪些工具顺手实用就选择哪些工具。如齐02样本中，学生把完成的纸质任务单传到云笔记来共享给其他组，但汇报学习结果时，学生却选择使用纸质任务单，因为纸质任务单使用起来更方便，可省去在云笔记中翻找成果的麻烦。再如王01和韩01样本中，学生汇报时，教师顺手在黑板上板书结论，这时黑板板书要比通过PPT敲字来的方便实用。因此，教学中使用什么样的媒体取决于师生的真实需求和使用习惯，而不由研究者、公司炒作或行政任务等外部力量来决定，这样才能更好地促进教学媒体的良性发展，才不会出现媒体技术不断翻新而教学问题不能解决的局面。
6.智慧教室功能的高低取决于教学用途，功能的完善根植于教学实践
媒体产品的教学用途越高级，智慧教室的功能也就越高级。智慧教室中各种媒体设备不仅能丰富知识内容的呈现方式，同时也能帮助人们进行教学决策。帮助教学决策的功能相对于知识呈现来说属于高级功能，如有关教学信息的自动化采集、分析、诊断及预测等教学分析功能。智慧教室中这些高级功能越多，智慧教室也就越高级。这里，我们并不需要考虑这些高级功能实现的技术难度，其他领域的研究成果，如能满足教学需求，拿来用即可。另外，智慧教室功能在教学中可行与否由教学实践决定，教学产品只有在使用的过程中不断升级才能更好地服务于教学。因此，媒体功能的升级完善需要教学实践的过滤。[14]而判定媒体功能能否满足教学实践，需要还原媒体产品功能在教学应用中的具体细节，然后根据这些细节取消一些可替代的功能，升级教学需要的功能，使媒体产品功能性能更优、功能配置更合理。而还原真实的教学细节，判定媒体功能的教学适用性，准实验无法胜任，需要使用信息流分析方法。
上述部分结论通过直观经验虽然也能得到，但直观经验无法呈现媒体作用于教学的具体细节。而基于信息流分析的媒体技术教学应用研究，关注媒体技术本身，借助媒体的知识点激活量与知识点贡献度、媒体的总激活量与教学贡献度、媒体的多元性贡献度、功能利用率判定指标和功能模块贡献的信息流，能够还原足够多的媒体技术应用的教学细节，为媒体产品对教学系统的贡献及教学与功能模块之间的依赖关系提供证据，可有效证明媒体技术教学功能在达成学习目标过程中是否可行，能准确揭示出媒体技术在教学中的实际作用，是判定媒体技术的教学功能适用性的有效方法。
五、小结
在基于信息流的IIS图分析法的指导下，通过分析智慧教室中媒体产品功能在教学中的实际作用及教学对其的依赖性，发现媒体技术通过呈现学习信息和提供学习支持的方式作用于教学，但媒体技术的使用并不能直接提升协作学习的整体交互水平。这是因为良好的信息呈现所带来的只是信息传递以及个体信息获取初期成本的降低，但由于个体的信息处理认知过程受到其他环节以及各种其他因素的干扰，这种初期的成本优势或许并没有实质意义，而且媒体技术孤立地实现信息存储、加工和呈现与在真实的学习活动中响应学生实际现场需求完全是两回事，忽视这一现实是造成那些“高大尚”媒体产品大量闲置或难以发挥其实际作用的主要原因。根据现实需求进行的教学设计与媒体开发等环节可以消除媒体技术的潜在优势与实际教学价值之间的差距。
参考文献：
[1]何文涛, 杨开城, 张慧慧. 智慧教室环境下协作学习的行为构成及其特征分析[J]. 电化教育研究,2017, (11):87-95
[2][3] 杨开城，林凡. 教学系统的IIS图分析法及其实证研究[J]. 中国电化教育,2010, (2): 31-34.
[4] 张宁. 教学系统IIS图分析法实证研究[D]. 北京:北京师范大学,2012.
[5][6] 杨开城，何文涛，王亚萍. 基于信息流分析的媒体技术教学应用的研究理路[J]. 中国电化教育,2016, (5): 1-5.
[7] 张媛媛. 基于IIS图分析的教案质量评估指标体系的研究[D]. 北京: 北京师范大学,2014.
[8] Richard E C. Media will never influencelearning[J]. Educational Technology Research and Development, 1994, 42(2):21-29.
[9] Barbara Means A E. Evaluation of Evidence-basedPractices in Online Learning：A Meta-analysisand Review of Online Learning Studies[M]. Washington，D.C.：U.S:Department of Education, 2010.
[10] 魏宁. “惟媒体技术论”可以休矣[J]. 中小学管理,2002, (2): 18-19.
[11][12][14] 何文涛，杨开城，王亚萍. 基于IIS图分析的媒体技术教学应用研究的个案分析[J]. 中国电化教育,2017, (4).
[13] 杨开城. 教学设计—一种技术学的视角[M]. 北京: 电子工业出版社,2010. 101-134.
The Research on the Applicability ofMedia Product Function of Smart Classroom in Collaborative Learning
He Wentao1,Yang Kaicheng2, Wang Yaping3
(1 Departmentof Educational Technology, School of Teacher Education,Zhejiang Normal University, Jinhua Zhejiang 321004; 2 School of Educational Technology, Faculty of Education, Beijing NormalUniversity, Beijing 100875; 3 School of Teacher Education, Central China Normal University, Wuhan Hubei430079)
Abstract: A smart classroom is a kind of physicaland information space which is equipped with a wide variety of modern mediatechnologies for teaching and learning. In the smart classroom, optimizinginstruction is always expected by using the media technology. To reveal thereal roles of these media technologies in instruction, a new method on instructionalapplication of media technology is required which is grounded on the analysisof information flows. In this paper, the applicability of media technologyproducts in collaborative learning is discussed with the help of IIS map analysis method. It shows that: 1. Thefunctional applicability of the media products is of situated; 2. The actualeffect of media technology in instruction mainly relies on the informationpresentation and learning support; 3. The interaction level of collaborativelearning cannot always be improved as expected by using media technology. Thispaper, as to the design, development and selection of smart classroom function,holds that: 1. The functional design of the smart classroom should contain thehardware configuration, spatial design, which is the periphery, resourceallocation and instructional functions, which are the cores. 2. The needs ofmedia products can be clarified basing on the instructional plan andinstructional difficulties; 3. We advocate to develop functional modulesmeeting those needs, and to configure personalized smart classroom; 4. Whenceselecting media, its information presentation and instructional interactivefunctions should be considered firstly rather than its hardware; 5. Selectingmedia should be made to meet the instructional demands, payingattention to the comfortable and the practical, not just to the expensive andthe trendy; 6. Whether the function of smart classroom is high or low dependson its practical usability, and upgrading the function should be groundedon instructional practice. This studyhas a reference value for people to conceive the role of instructional mediatechnology correctly and collocate of smart classroom functions reasonably.
Keywords: The Smart Classroom; Media TechnologyProduct; Cooperative Learning; Information Flows
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by 陈洁
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