学生人手一机条件下的数字化教学研究
注：文中所谓1:1数字学习终端即通常所说的学生人手一机。
一、1:1移动数字学习终端的教学应用价值
1:1移动数字学习的理念，源自MIT教授尼葛洛庞帝在2005年达沃斯论坛上提出的“OLPC（One Laptap Per Child）”计划，该计划旨在为发展中国家的学童提供每人一台100美元的笔记本电脑，以“辅助个人学习、鼓励共同学习、促进数字素养、消除数字鸿沟”。第一代OLPC（为XO-1）于2006年推出，虽没达到预期的100美元成本，但还是树立了廉价、便携、低能耗的学生电脑典范，掀起了业界对便携学生电脑的热情。尼葛洛庞帝说：“下一代的笔记本应该是一本书”，如今各种PAD从功能、形态上已经实现的尼氏的梦想，价格也在一步步趋近中。
本文讨论的1:1移动数字学习终端（以下简称1:1终端），泛指学生每人一台的便携笔记本电脑。一般要求具备以下技术特点：体积小、重量轻、低能耗、800万像素以上真彩触控屏、大容量硬盘、高能电池、无线上网、外设接口齐全等，支持主流的操作系统（Windows、Android、iOS）。
1:1终端虽然功能上与传统的PC和笔记本电脑差别不大，但其廉价、便携、全功能、无线上网的特性，决定了它将区别于学校机房里的电脑、学生家里的电脑和各种掌上学习机、词典机，而有可能成为学生每人一台的随身学习设备（电子书包），并且融入课堂、融入学生的日常学习生活，给数字化教与学带来革命性的驱动力。
1:1终端的学习功能主要体现在以下六个方面。
第一是多媒体阅读平台，用来阅读各种多媒体学习资料，比如多媒体课本、电子书、网页等；第二是多媒体视听平台，用来观看各种视听节目，比如课程实录、专题讲座、影视节目、音乐歌曲等；第三是互动学习平台，通过人机交互的学习软件进行各学科的探究学习、练习，通过图文编辑软件完成学习报告等各种学习作品，通过网络学习平台共享交流、合作学习；第四是学习工具平台，可以集成各种常用的学习工具软件，如电子词典、背单词、背诗词、语音复读等；第五是知识检索平台，可以随时上网进行知识检索、问题查询；第六是学习管理平台，可以管理学习计划、做作业、做学习笔记、自动保存学习痕迹。
二、用1:1终端优化课堂教学
1:1终端可以升级课堂教学的信息化环境，改变课堂教学是师生互动方式。
目前学校的信息化教学环境主要有两种，一是配置教师机和多媒体投影设备的多媒体教室；二是装备教师机和学生机的网络教室。后者由于资金和场地制约，一般数量很少，无法在日常教学中普遍使用。而1:1终端具备无线网络功能，只需在多媒体教室中增加一个无线交换机，就能构建一个无线局域网，把普通教室都升级成学生人手一机的无线网络教室。教师机除了作为演示机外，还可以网络服务器，管理学生机和教学资源。
1:1终端优化课堂教学主要有两种模式（见图1）。
第一是对针对探究课，体现在优化探究环境。探究课需要教师创设探究命题、提供探究环境，很多学科的探究都离不开计算机和信息资源，因为学生需要通过人机交互进行选择性阅读和个性化搜索。当普通教室升级成无线网络教室后，这样的探究课就能成为教学的常态。而且与传统的网络教室相比，基于1:1终端的无线网络教室不仅环境更加亲切自然，还有很多人性化的优点，比如因为体积小巧在使用中不影响学生看书、演算，也不影响彼此的视线便于相互交流等。
第二是针对常规的讲授课，体现在优化反馈练习环节（对很多教学内容，讲授仍然是有效的教学方式；探究作为一种教学思想，不只在完整的探究课型中才能落实，在讲授课中也可以通过局部的设计来实践。课型本无优劣之分，应根据教学内容合理地选择和设计）。反馈练习是教师动态调节教学过程的重要手段，讲课中教师会提问一些关键问题、要求学生做一些典型练习，来及时检验和掌握学生对教学内容的掌握情况，以便针对性地进一步讲解和布置课后作业。在1:1终端的环境下，教师可以把练习通过网络分发给学生，学生在线做答，教师可以及时统计、分析全班的练习结果，掌握普遍存在的问题。这些课堂练习的结果由教师机记录下来，作为长期跟踪和比较分析的资料，甚至可以分析出学生的个别性问题，以便针对性地进行辅导。
上述两种优化模式只是笼统的概括，1:1终端对课堂教学过程的优化在实践中一定会有很多新的发现，就像计算机和互联网上不断的创新一样，与主流IT技术高度一致的1:1终端，给使用者提供了教学创新的巨大空间。
三、用基于1:1终端的数字校园优化学校教学
随着信息化教学基础设施的普及，利用校园网和互联网平台，打破传统课堂时空限制的网络教学实践已取得了不少经验和成果，比如利用WebQuest或博客组织学生开展网上研究性学习，利用Moodle平台实施网络教学和辅导等。这些教学活动都以计算机和网络为教学工具，也就不可避免地受到上网条件的限制，无法面向全体、时间难以保证，因而在推广普及方面有一定的困难。
1:1终端，不仅可以构建无线网络教室，还可以与校园网联起来，构建无线网络校园（无线校园网的建网技术相对复杂，但专业的产品和方案都已十分成熟）。在无线数字校园中，每个学生终端都是一个流动的上网节点，可以随时随地上网学习；如果校园网与互联网联通，这个数字校园还可以突破学校围墙，延展到任何地点。
在基于1:1终端的数字校园中，现有成熟的网络教学技术和模式都可以无成本地移植过来，而且应用的效率会更高、效果会更好，因为跨越时空、即时互动的网络特性在1:1终端上得到了极致的发挥。更重要的是，1:1终端是个人随身的学习终端，这将极大地扩展师生教与学的空间和时间，激发师生的主动性和创造性，使以学生为主体的个性化教与学具备了必要条件，也使学校教学模式的创新成为可能（与上节论述的优化课堂教学不同，学校教学模式的创新涉及到学校管理者和全体师生，需要更全面的技术和资源的支持，也需要组织制度和评价机制的支持）。
首先是教学程序的重构（见表1）。与传统的以课堂为中心、以教师为中心的教学模式不同，课前预习、课堂教学和课后复习的比重可重新分配，虽然针对不同学习任务分配方式会有所不同，但在一个完整的教学系统设计下，每个环节的效率都将提高，各个环节的衔接也将更紧密。
课前：教师可以配合预习要求给学生推荐有效的学习资源，可以随时解答学生预习中的问题，预习时学生之间也可以充分互动，这些都有助于保障预习质量，使预习切实起到督促学生自主学习、发现问题的效果。课上：教师可以根据课前通过网络及时得到的预习反馈，调整和优化课堂教学方案，使课堂教学更有针对性、更聚焦在重难点上；对预习掌握较好的内容适当简化处理，把主要课时放在重难点知识讲解、应用训练和个别指导上。课后：教师可根据课上情况布置个性化的课后作业，或要求及时消化重点难点、或要求学有余力的同学适当扩展提高，及时的在线指导使个性化的作业也有了保障。
这种教学模式甚至可以打破一般教学的线性结构，教学任务的安排可以跨课时、多任务地并行，给长周期的教学安排带来更大的灵活性。
其次，学校教学将打破实体班级的界限。以1:1终端和无线数字校园为基础的学校教学，可以统筹安排师资力量、充分尊重学生的学习情趣，根据教学内容和特定学生群体的特点，实行跨学科、跨年级的教学活动，这一点对于保障选修课的有效实施有重要的意义。
需要指出的是，数字化教学虽然为教和学都带来了新的活力，但决定学习结果的不仅有学习形式，也有教学者的理念、组织、指导，学习者的思想、方法、情感等因素。因此，在数字化教学实践中应该注意与传统教学行为相整合，不偏不倚、扬长避短，实事求是、稳步探索。
基于1:1数字学习终端的教学实践还处在起步阶段，要普遍应用还要克服几个重要的障碍。一是学习终端的成本还比较高（2000以上）；二是配套学习资源的建设是个系统工程，需要结合教学实践进行长期的开发维护；三是应用模式的建立和数字化教学行为习惯的培养，都需要经历相当长的过程。但1:1移动数字学习终端和数字化教与学都是信息技术发展的必然产物，也必将给教育教学带来给革命性的推动。
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