人工智能在教育教學的應用
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人工智能在教育教學的應用范文第1篇
關鍵詞：隱喻；認知功能；外語教學
中圖分類號：G4241
文獻標志碼：A
文章編號：1002－0845(2007)06－0046－02
收稿日期：2006-12-12
作者簡介：孫厭舒（1979-），女，山東聊城人，副教授，碩士，從事語言習得及英語教學研究。
一、隱喻的認知功能
對隱喻認知功能的研究最早可追溯至亞里士多德時代。亞氏把隱喻看做是一個概念對另一個概念的替換，并且指出，詩歌中隱喻的運用有一定的語境(Mahon，1999)。隱喻的認知功能在17和18世紀再次被Vico和Teasaoro提及，只是進入20世紀以后，隱喻的認知功能才被貶低，隱喻被當成了一種靜態的形式邏輯的符號。例如Searle(1977)從語言學的觀點出發，把隱喻僅僅看做是一種語用現象。為此，萊科夫和約翰遜一針見血地指出，“典型的看法都認為隱喻僅僅是一種語言特點，是語言的問題而不是思想或行為問題”(Lakoff & Johnson， 1980)。他們以《我們賴以生存的隱喻》一書大張旗鼓地提出了隱喻的認知功能，從而把對隱喻的認知功能的研究推向前所未有的高度。他們認為，隱喻的本質是通過甲事物來理解和體驗乙事物，人的概念系統就是通過隱喻建構起來的，即所謂“我們的思想和行為本質上都是隱喻的” (Lakoff,1980)。自此，對隱喻的認知功能的研究逐漸發展起來。卡梅倫(1999)也指出，隱喻具有語言修辭功能、認知功能和語用功能。國內學者束定芳在《隱喻學研究》一書中，把隱喻功能劃分為修辭功能、語言學功能、詩歌功能、認知功能、社會功能和文字游戲功能。其中隱喻的認知功能主要指隱喻是人類認識概念系統的基礎和組織經驗的工具，為人類認識世界提供了新的視角。一般認為，隱喻的認知機制主要體現為從源領域到目標域的映射，表現為人的思維中存在的系統的概念隱喻。在特定語境中，這種概念隱喻常常意味著信息的篩選和整合，而且根據Lakoff的“不變原則”，這種認知映射具有系統性特點，即源領域的結構系統映射到目標域時，原有的基本圖式結構不變。
二、外語教學中隱喻的應用研究回顧
卡梅倫較早地探討了具有認知功能的隱喻的應用。她認為，隱喻首先是一種語言使用現象，語言的認知性與社會性相互作用產生了語言行為。因為語言是一個復雜的、動態的系統，語言資源只有在特定的語境中被應用、加工，才能達到互動的目的。作為語言學者，應當揭示種種語言行為的內在過程。因此，研究隱喻，要把隱喻的社會層面和認知層面都包括進來。在此基礎上，卡梅倫建構了隱喻的應用框架：1)理論層面；2)加工層面；3)神經層面(Cameron， 1999)。近年來，第一層面主要研究隱喻的認定和分類，第二層面主要指隱喻在特定文化語境下的作用和解釋，第三層面研究處理隱喻時的神經活動。國外對隱喻的認知功能的應用研究已逐漸擴展到很多領域，例如Gwyn(1999)有關隱喻的認知功能在醫療中的應用研究，Clarke (1999)對兒童話語中隱喻的分析，Forceville(2000)對廣告中隱喻的認知作用的研究，等等。
相比之下，在外語教學領域里，有關隱喻認知功能的應用研究要少得多，僅有零星的研究散見在認知語言學著作里。在首屆全國認知語言學研討會上，龐繼賢和丁展平(2002)曾撰文討論過隱喻的應用語言學研究，嘗試把卡梅倫的三個層面應用于外語教學。王寅(2004)提出了在外語教學中培養學生的隱喻能力的問題，蔡龍權(2005)也提出了把隱喻性表達作為一項外語交際能力的設想。但是隱喻的研究成果仍未在外語教學領域里引起足夠的重視。國外的相關研究亦很少，且多為母語為英語的二語習得研究。例如Cameron(2003)對英語國家課堂中出現的隱喻的分析，Cortazzi(1999)對本族語教師與學生有關“教學”、“教師”等概念的隱喻性理解和表達的研究。另外，這些研究也都沒有直接探討外語教學和隱喻的關系。
鑒于此，本文擬在前人研究的基礎上探討隱喻在外語教學中的主要應用層面，分析外語教學中隱喻應用的可能性，以期為隱喻的認知功能在外語教學中的進一步應用探索路徑。
三、隱喻的認知功能在外語教學中的應用
隱喻作為一種認知模式，出現在政治、經濟等各類語篇中(孫厭舒，2004)。我們的外語教材中也有大量的隱喻。隱喻在外語教學中的作用不容忽視。
基于卡梅倫的應用框架理論，在中國文化語境下，隱喻在外語教學中的應用也可分為三個層面：1)語言層面；2)交際層面；3)文化層面。語言層面主要包括隱喻的認知功能在外語教學中對各種語言現象的提煉和組織的作用。隱喻在交際層面上的應用是培養學生語言能力的重要方面，也是外語教學中經常涉及的問題。文化層面上，隱喻的認知功能在外語教學中主要涉及到文化教學與語篇理解。
1．語言層面
語言層面上，隱喻的認知功能主要表現在三個方面：(1)隱喻能有效地明確教學中的概念。Cortazzi總結隱喻的認知功能對外語教學的借鑒之處時指出，“隱喻能有效地明確教學中的概念，系統地組織概念”(Cortazzi，1999)。隱喻在從一個領域向另一個領域的投射中，一些特征在被形象化、具體化的同時也系統地被提煉。在語言學研究中，不同的隱喻用來明確不同的概念。例如，Saussure認為，Language is a game of chess．Chomsky提出 Language is growth，而Halliday則認為Language is a resource。在外語教學中，一些較抽象或較陌生的概念可以借助隱喻來明確。寫作教學中的“大綱”(outline)，閱讀教學中的“框架”(scaffolding)等，都是利用隱喻來明確概念的。（2)隱喻性的映射可以用來解釋一詞多義現象，可以說明詞的具體義項和抽象義項之間的聯系，可以使學生了解詞的演變機制，從而更好地理解、記憶詞匯。認知語義學認為，支配著一詞多義現象的不同意義之間關系的原則是由具體到抽象的隱喻性映射。隱喻的認知功能正是很多詞匯產生多義的原因。Lakoff舉過“foot”的例子：the foot of a mountain，the foot of a list中的foot正是將人們對人體的認知投射到其他事物上產生的意義。再比如通過了解表示空間概念的詞，如“up”、“down”等在語義擴展中的意義就可以深刻理解英語中介詞意義的多元性和抽象性(趙艷芳，2000)。(3)借助語言的隱喻本質及其隱喻概念，學生可以更好地理解教材中的隱喻性語言。特別是在文學作品閱讀和欣賞中，對隱喻的正確理解和把握能有效地幫助學生提高閱讀能力，理解作品的修辭及意境。教師可以通過講解隱喻的認知模式，幫助學生理解隱喻的含義，達到舉一反三的目的。例如，《新編英語教程》第6冊15課“Teaching as Mountaineering”中，教師被喻為登山者。這里教學是源領域，登山為目標域。源領域和目標域之間基于相似性而成功地被映射，固然是因為兩者都有艱難險阻，都能帶來成功的喜悅，但更重要的原因卻是，教師必須像登山者一樣善于“結繩”，即幫學生串起一個個知識點，或把書本知識和學生的實際聯系起來，把課堂教學和課外實踐聯系起來。通過對源領域和目標域的相似性的把握，教師可以比較順利地把隱喻蘊涵的意義傳達給學生，促進學生的閱讀理解。
2.交際層面
① 選自Istvan Kecskes(1999)。語言的普遍隱喻化表現在詞匯和語篇中，也表現在受情景制約的言語中。Lakoff(1980：4)說：“隱喻充滿了我們的日常生活。”而Richards(1936：94)則指出：“我們的三句話里就有一句隱喻。”交際言語中出現大量的隱喻表達也是基于我們的隱喻認知機制。隱喻源于我們的隱喻概念系統，而這一系統又源于我們對外部世界的體驗。我們可以想象，我們的祖先是從認知空間和自己開始認識世界的，所謂“遠取諸物，近取諸身”。隱喻的認知基于身體體驗，產生于一定的情境，并且必然受情景的制約(Lakoff & Johnson，1999：468)。例如“give me a break”①在特定情境中，它們意思并不是“讓我休息一下”，而是表示一種拒絕或反對。當我們用“give me a break”表示拒絕時，所形成的并非僅僅是一個語言事實，而且是一個言語社區所共同認可的交際行為。再如，在某特定情境中，“get out of here”①的意思也許并不是“leave”，而是“don’t fool me”。可見，我們交際中使用的隱喻化表達方式不僅普遍，而且是與語境密切相關的語言現象。對外語學習者而言，隱喻化表達既是一種語言能力，也是一種交際能力。
面對交際中大量的隱喻化表達方式，我們認為，在外語教學中，培養學生的交際能力、隱喻性表達方式和思維方式是不可或缺的。但是目前我國外語教學中缺乏專門隱喻性表達的訓練，外語教師甚至尚未建立起培養學生的隱喻化思維和隱喻化表達方式的意識。蔡龍權曾撰文指出，“隱喻性表達是外語交際能力的必要構成，應該把它設立為我們外語教學的一個高級性學習目標”(蔡龍權，2005）。王寅(2004)也提出在外語教學中要提高學生的“隱喻能力”。兩位學者都提出要把隱喻確立為我們外語教學的一項內容，是很有見地的觀點。
3.文化層面
隱喻的認知模式也有不同的文化意蘊。如上所述，隱喻產生于體驗，產生于特定的文化情境，同時也是文化的組成部分。Lakoff指出，“我們所說的體驗決不僅僅涉及某個個體，確切地說，每一種體驗都是在一個廣闊的文化背景前提下產生的……所有體驗都完完全全是文化的產物”。隱喻本身的文化意蘊已是語言學界的共識。外語教學必須同時教授文化，這也已是外語工作者的共識。Swiderski(1999)詳細討論了如何通過閱讀和寫作來提高語言學習者的文化意識問題。
的確，講授隱喻固有的文化意蘊是進行文化教學的一個方法。然而通過分析隱喻的認知功能，可以在更深的層面上達到文化教學的目的。通過考察隱喻的認知模式，考察隱喻對概念的整合功能和對信息的篩選作用，可以幫助學生更深刻地理解隱喻所傳達的文化意蘊。
四、小結
本文討論了隱喻的認知功能在語言層面、交際層面、文化層面上在外語教學中的應用問題。上述三個層面中，語言層面是基礎，交際層面和文化層面在語言層面的基礎上得以發展并與之相輔相成。
但是隱喻的認知功能并非僅限于這三個層面。外語教學中學生聽、說、讀、寫幾個方面的語言能力是相輔相成的，隱喻的認知功能對學生語言能力的影響也是多方面的。我們相信，通過提高學生對隱喻的認知功能的理解，能夠提高學生的綜合語言能力。在外語教學中，雖然目前尚不可能進行獨立的隱喻教學，但我們可以從隱喻的認知功能這一角度對學生進行必要的訓練，使學生透過表面的語言現象，捕捉其中蘊含的文化信息，逐步培養學生對隱喻的認知功能敏銳的捕捉力和隱喻化的表達能力。
參考文獻：
［1］Forceville，C.Pictorial metaphor in advertising［M］．London：Routledge．2000．
［2］Lakoff，G.& M．Johnson，Metaphors We Live By［M］．Chicago：The University of Chicago Press.
［3］蔡龍權.隱喻理論在二語習得中的應用［J］．外國語，2003(6)：38～42．
［4］蔡龍權.關于把隱喻性表達作為外語交際能力的思考［J］．外國語，2005(6)：21～26．
［5］孫厭舒.認知研究與外語教學［J］．基礎教育外語教學與研究，2004(5)：50～53.
人工智能在教育教學的應用范文第2篇
關鍵詞：特殊教育；多媒體技術；聽力障礙學生；應用
在特殊教育的教學過程當中運用多媒體進行教學，主要是因為多媒體有著信息集成性、網絡性等特點。多媒體能夠將文字、圖片、信息以及視頻等通過計算機技術進行處理，使處理過后的信息能夠滿足教學工作的要求。因為多媒體有著眾多的優勢，所以在特殊教育當中有著十分重要的作用和地位。
一、在特殊教育平面設計教學當中多媒體教學的具體運用
在特殊教育平面設計的教學過程當中運用多媒體，可以通過計算機技術對各種教學的信息進行處理和控制。同時根據特殊教育平面教學工作的具體要求對教學內容進行設計，使教學信息以及教育內容能夠同坐圖文并茂的形式表現出來，使有聽力障礙學生的視覺受到強烈的沖擊，充分對聽力上面的缺陷進行有效的彌補，使平面設計教學工作更加具有針對性以及有效性。同時還能在最大程度上提高聽力障礙學生學習的積極性，同時取得良好的教學效果。
1.在特殊教育教學當中運用多媒體實現學生自我認知
在特殊教育平面設計教學當中利用多媒體進行教學，能夠將計算機技術的特點充分發揮出來。通過計算機技術，可以在教學的過程當中對文字、圖片以及視頻資料進行交叉教學，對教學工作順利開展具有十分重要的意義。使聽力存在障礙的學生能夠直觀地看見平面設計的相關知識以及動態的演示過程，在這樣的情況之下，就能提高學生學習的積極性以及主動性。
另外，在教學的過程當中也可以采取個性化的教學方式，這樣聽力障礙的學生就能夠積極主動的參與到教學環境當中，通過外界的刺激使他們有了學習的動機和興趣。多媒體在教學當中的運用就為特殊學生個性充分發揮創造了良好的條件，使學生在學習的過程當中加強對自身的認識。所以在特殊教育平面設計教學當中運用多媒體進行教學，不僅是進行教學的一種手段和方法，同時也能在最大的程度上轉變教學的思維以及教學的目標。
2.在特殊教育教學當中運用多媒體使學生有效掌握知識
在教學的過程當中通過視覺刺激的教學方法能夠使聽力障礙的學生進行有效的學習。根據科學研究結果顯示，視覺是人類獲取信息的重要途徑，人類所獲取的信息當中83%是來源于視覺，所以通過視覺刺激進行教學對于聽力障礙的學生來說有著十分重要的意義。多媒體在教學的過程當中有著很大的優勢，聽力障礙的學生可以通過收對計算機進行操作。在視覺沖擊和感官沖擊的作用之下，學生就能夠有效獲得平面設計的相關知識。通過這樣的教學模式，不僅能夠實現人機互動，同時聽力障礙學生之間通過手語交流，將實踐操作的結果表現出來。同傳統的教學模式相比，這樣的教學模式不僅能夠實現學生學習效率的提高，同時也提高了學生對于知識的理解能力。
3.在特殊教育教學當中運用多媒體對教學信息進行組織管理
在特殊教育平面設計的教學過程當中運用多媒體技術，不僅僅是對文字進行處理，同時還能對圖像、聲音（聽力未完全喪失的學生）等信息進行處理。在教學內容設計的過程當中，多媒體可以將文字、圖像、聲音以及視頻進行存儲。教學設計的內容可以是文檔，也可以是網頁的鏈接。通過對不同的教學內容以及教學信息進行存儲和管理，能夠形成不同的多媒體教學內容，豐富了平面設計教學的知識。這種對教學信息進行管理的模式主要有以下幾點優勢：第一就是能夠按照特殊教育的具體教學要求，把不同的教學內容以及教學信息整合成一個有機的教學信息系統，使教學的內容更加具有整體性。第二就是能夠按照特殊教育的具體教學要求，把不同的網絡資源信息整合成一個有機的教學信息系統，使教學的內容更加具有整體性。第三就是能夠根據聽力障礙學生平面設計知識與實際的操作水平，把課本的知識同相關的補充知識形成教學內容的整體，使教學工作更加具有針對性以及有效性。
二、多媒體技術在特殊教育平面設計教學當中的發展趨勢
1.將網絡技術同多媒體技術相結合
將網絡技術同多媒體技術相結合主要的作用就是能將教學的信息進行公開化，使教學信息能夠滿足學生日常的學習要求。比如特教老師可以把自己的平面設計作品通過網絡傳到網上，學生可以通過網絡對老師的平面設計作品進行觀看和學習，同時還可以通過網絡同老師進行學習心得的交流。很明顯，在特殊教育的平面設計教學當中，將網絡技術和多媒體技術進行有機結合，能夠在具體的教學過程當中發揮重要的作用。
2.將仿真技術同多媒體技術相結合
將仿真技術同多媒體技術相結合的主要作用，就是能夠使學生在進行學習的過程當中有一種“身臨其境”的感覺，使學生能夠全身心的投入到平面設計的學習當中，提高學習的效率。但是就目前的情況來看，仿真技術價格昂貴，推廣和使用起來還有一定的難度，但是在特殊教育的教學當中，仿真技術有著十分廣闊的發展前景。
3.將人工職能技術同多媒體技術相結合
將人工智能技術同多媒體技術相結合的主要作用就是能夠在降低老師教學的工作強度。人工智能技術主要是將教學的信息以及教學的內容通過相應的技術進行存儲，然后在教學的過程當中開展相應的教學。但是人工智能技術在運用的過程當中還存在著一定的弊端，最大的問題就是人工智能技術不能根據課堂的實際情況開展有針對性的靈活教學，使課堂教學的質量受到一定的影響。
隨著網絡技術和信息技術的不斷發展，在以后的特殊教育教學過程當中，多媒體應用的范圍更廣，取得的教學效果也會更加顯著。所以在特殊教育平面設計教學當中運用多媒體技術，能夠對教學的內容進行優化和設計，提高教學的質量。
參考文獻：
[1]張凱.特殊教育藝術設計專業教學中的視覺符號的應用[J].美術教育研究，2014，18：134.
人工智能在教育教學的應用范文第3篇
記 者：李主任，您好。很高興地看到，2016年初采訪您時，您提到的一些設想，現在正在一步步地走向現實。比如去年4月啟動的北京市中小學教師開放型教學實踐活動、11月啟動的雙師服務試點。北京市教委通過供給側結構性改革，讓優質的教育資源穿越了學校和區域的邊界。您能給我們介紹下這兩個項目實施的過程及取得的成效嗎？
李 奕：是的，當時計劃的“教師走網”，已經通過“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”在全市范圍的教師繼續教育領域里成功地“走”了起來。教師通過自主選課并在課堂中聽課研修，改變了傳統繼續教育“講大課”的方式，實現了教師選擇的自主性和實踐性。該項目自2016年4月啟動以來，已經在上半年和下半年各完成了一輪培訓活動。
第一輪培訓，我們將市級以上骨干教師的1482門課程名錄掛到網絡平臺上，聽課教師在線自助選擇自己喜歡的課，充分尊重了聽課教師的自主選擇權。只要教師自己喜歡，就可以跨年級，甚至跨學科選擇授課老師的課。線上選定聽課對象以后，聽課教師們就可以根據時間安排，到線下授課點聽課，并參與教研和備課。這一系列活動完成后，教師們將照片、任務單上傳到平臺，平臺就會給授課老師和聽課老師雙向計學分。由于這個平臺對接北京市教師MIS系統，所計學分與教師的繼續教育、晉級密切相關。
在開展第二輪培訓時，又實現新的突破――我們把上傳授課目錄的教師擴展到年輕的骨干教師。只要教師具備獨特的內容或擅長的方面，就可以上傳。由于上傳行為本身是沒有成本的，只有實際發生聽課行為了，才有成本，所以我們繼續擴大供給側的結構和數量，供給越多，教師們選擇的范圍就越大。此外，還有一個變化就是，民辦教育機構的教師也首次嘗試進來，量雖不大，但是一種類型，或許不輸給公辦學校的教師。“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”是典型的利用互聯網思維來運作的一個項目，它的特點是自選、開放、后付費。形式上，它與初一、初二的開放性科學實踐活動相似，不同的是，這次是教師“走網”，骨干教師、特級教師的優質資源屬性開始在網上流動了。
為了保障培訓質量，讓學員之間能夠有充分的討論和互動，我們要求每位授課教師每學期最多開放兩次課，并且每次課最多接納10個學員聽課。所以，有的授課教師大家搶得厲害，而有些授課老師的課型掛上網以后，沒有人選他的課，形成潛在的壓力。
記 者：在實際的操作過程中，真的會出現這種情況嗎？那不被選的教師豈不是很尷尬？
李 奕：當然有。第一輪1482門課程掛上去后，只有1375門課程選滿了，另外100多課程情況很復雜了。有的授課教師已經脫離教學一線，有的是對開放自己的課程壓力大等。中央提出，要更多地用市場的機制決定資源的配置。這就是由市場機制來決定，拿事實來說話。包括以后我們評價一位教師的影響力，就要看他的受眾到底有多少？通過互聯網的行為數據，能查出每年到底有多少個區縣、多少個教師選他。選的人多了，他自然就是骨干，因為他已經用實際的影響力證明他就是這個領域的“骨”和“干”了。假如還有另外一位教師，他一年教了200節課，發表了10篇論文，但只是面向自己教的這兩個班的學生。那他是一位優秀、敬業的好老師，可是他在骨干引領作用的發揮上，就不充分了。
這些都是在互聯網思維下的市場機制和優質資源屬性配置。這個項目運行后還有個“副產品”：來聽課的10位學員之前可能完全不認識，但在聽完課離開的時候互相加了微信，建了微信群，形成了一個備課交流圈子。有了這個圈子，教師們以后的討論會延伸下去。這就是運用互聯網思維建立起了教育系統內人與人之間“跨界”的連接。
在通州區啟動的雙師服務工程只是一個試點，將來有可能擴展到全市。一旦全面啟動，將會比“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”的工程大，因為它屬于教育的基本公共服務范疇。
“智慧學伴”將讓學生的交往超越學校和學區邊界
記 者：您剛才提到教師參加開放型教學實踐活動后，會結成一個個社交的小圈子。這個圈子超越了地區和班級的界限。這種邊界的超越，會發生在孩子們身上嗎？
李 奕：實際上已經發生了。北京市初中開放性科學實踐活動計劃帶來的寶貴“財富”是：一個實踐活動班內30個來自不同學校的孩子聚在一起搞科學實踐活動，從互相不認識，到在一起做事，再到分手時合個影、留個聯系方式，后續還會有聯絡。這是任何一所學校靠自身力量，再怎么走班教學，也提供不了的教育服務。等這撥孩子2018年中考時，每個人的通訊錄里都有五個以上非本區、本校的同學，而且他們在一起合作學習：做過飛機、拆過鼠標或搗鼓過中醫藥、護手霜，到現在還有聯系。這就是在孩子們身上真實發生的實踐活動。這個項目給教育系統留下來的是他們選課的記錄，告訴我們為什么學生喜歡選這個，不選那個。所以，這個項目最大的價值就是讓孩子獨立選擇，而且班級的組合是開放的，是有意做到“無組織、有紀律”，不再需要“帶隊老師”，不再是和“本班的同學”一起做了。
北京市教委2017年從教育信息化角度重點推進的一個項目就是“智慧學伴”。互聯網給人帶來的是相互交往能力的躍升。這時候，人與人之間的交流就不僅是可以穿越邊界，還能實現跨越角色的交往。無論是成年人還是孩子，都可以通過互聯網參與到社會實踐中，找到與自己志同道合的學伴。就拿“雙師工程”來說，其實它背后更可能吸引孩子的，不是雙師，而是學伴。在參與活動的過程中，一個學生可能在這兒找到幾個跨區的、有相同興趣愛好的同學，建立起定向的聯系，分享自己的成果和成長的經歷。這是我們所樂見其成的，因為這實際是從底層，用互聯網思維來支持和幫助孩子。從這個意義上來說，它就是“學伴工程”。
我們現在給學生配雙師，目的是增加學生的實際獲得，但同時也要考慮未來，特別是伴隨著人工智能時代的到來，學生從教師那里直接獲得的知識比例會進一步降低，而且還會更精準，更符合每個孩子的個好和實際需求。通過互聯網也可以掌握大量的關聯知識。就像我們現在在工作過程中利用搜索引擎了解訊息、學習新知那樣，隨時隨地會有個資源庫、智能系統支持我們的工作與成長。
人工智能時代將會深刻影響學習行為，但不會顛覆學校
記 者：人工智能是2016年的熱詞。尤其是AlphaGo與李世石的“人機大戰”，讓人們見識到了人工智能的“過人”之處。相信對于人工智能在教育中的應用，您也有很多思考。我們想聽聽您對此的見解。
李 奕：基礎教育實踐中的人工智能，并不像理論界、科研領域那樣高深到非得有個機器學習或者專家系統等。“人工智能”就在我們身邊。人工智能是一種理念，在教育中的另一種拓展應用就是助力于學生學習方式的改變。它對我們中小學的教師和學生來說，都有重大的影響。如果善于駕馭人工智能，現在我們所倚重的教室、專業器材、教材等，都將不再是最核心的資源。
我們關注同學和老師、同學與同學之間的互動與交流，以及在此過程中產生的新學習資源，即智慧學伴工程。北京師范大學未來教育高精尖創新中心就是在打造這樣一個新平臺，讓學生與學生、學生與教師之間的活動豐富起來，對行為數據記錄和問題收集進行有效處理，形成對每個孩子的個性支持。
我們認為，一個人從中小學到走上社會，他都需要智慧學習和學伴。想想看，我們的微信群里有沒有圈子？其實，你的圈子就是你的智慧學伴，這是自然而然形成的。生活中為什么兩個人總是聯系，就是因為你發的東西我愛看，我發的東西你愛看，我的生活你關注，你的生活我關注，所以人之間的連接越來越豐富。處在這種豐富連接中的人，知識與信息的獲得是持續增長的。當然，這其中要有教師的正確引導和影響。
新的資源觀和環境觀下的數字校園
記 者：確實在現實生活中，基于微信、QQ等互聯網技術建立的圈子，就相當于給人重新劃分了學習的社群。
李 奕：在這種情形下，就涉及新的學習材料的提取和萃取，我們將不再僅僅依靠專家編選資源，讓學生去學，而是在原有基礎上嘗試由市場機制決定誰是優質教育資源。我們也期待學生和教師，在新的資源觀和環境觀下，開始進入一種新的學習狀態。現在，有不少學校已經開始用手持設備和移動互聯網進行日常的教育教學的活動，就是一個例子。
如北京市教委數字校園實驗校中，有的從上個學期9月份開始，就將校園網由PC版升級為移動端APP。升級后，學生每天都要回家完成四項作業：英語的口語、語文的朗讀、數學的速算、每天的日記。孩子每天花5分鐘做完作業以后，可以給同學點贊，看誰獲得的“點贊”多，學生們寫的日記可以互相評論和留言。
用手機的方式做四項作業，是一個進步――教師以前檢查不了英語的口語、聽力，現在通過這種方式能檢查了。但這是一個淺層次的提升，更為核心、深層次的提升是：學生學會欣賞了、學會傾聽了，與此同時，他的閱讀量隨著交流的增多也越來越大。這就實現了在一個班、一所學校這樣一個小環境里信息的流動和互動。
現在學校在三年級又開展了作業閱讀，鼓勵學生們自己上傳作業內容。小孩子都愛往上傳，因為對他來說很容易，就像聊天一樣。比如上傳一句名言“書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟”作為班級作業。只要他上傳了作業，教師就會組織全班50個孩子都念一遍，這個過程中就產生了大量數據，上傳作業的學生還有權利給其他學生做點評。
這樣一來，新的教學方式出現了。在這樣的作業過程中，學習是跨學科的，對象和學伴是互換的，學習的內容是不斷增長更新的。
數字校園真正升級在孩子的交往能力上
記 者：據我們了解，北京也有一些學校正在做這樣的嘗試，比如北京十一學校亦莊實驗小學，利用“一起作業網”的平臺，進行作業的提交、點贊和評價，在此過程中潛移默化地培養學生的社交能力。
李 奕：數字校園真正的升級換代，體現在對孩子們的交往能力的提升上。當然，這只是一所學校范圍的嘗試。如果一個學區有這個意識，像東城和海淀這類有條件的學區，要拓展到學區里去做，效果會更好。比如東城的某些學校在使用“作業盒子”以后，你會發現孩子們交往的朋友圈和視野，比傳統名校的孩子更棒。
這種棒是從教育的角度來看資源和環境，這是將來信息化發展的重要方向。什么是數字原住民？數字原住民不是只玩玩游戲，而是他對信息很敏銳，能提取、篩選信息，而且善于交流，有包容心，會給別人點贊，而不是很嫉妒、焦慮或者壓抑。從社會大背景來看，利用信息技術能不能實現這種升級和超越？我認為能。
所以，看待一件事，一定要發掘這件事背后的價值取向和給孩子帶來的變化。
記 者：我們也發現，教學中技術的使用門檻雖然降低了，但對教師的駕馭能力要求更高了。教師不能只做“教書匠”，而是既要想辦法將信息技術成為學生手里學習的工具，還要善于組織學生的交流、討論和活動。
李 奕：是這樣的，有了APP，教師要善于去用，不只是善于用它布置作業，而是善于捕捉行為記錄，以確定第二天在課堂上該關注誰、該如何因材施教等。將來理想的狀態是，教師未必有學生知道得多，但是會比學生更敏銳。
人工智能在教育教學的應用范文第4篇
1、信息技術教學與常規的教學模式的區別
1.1 教學環境的改變
運用信息技術進行教學一般是在電腦教室進行的，整個教室基本做到了每位學生一臺電腦。因此，學生的學習工具除了普通的課本、筆、紙外，還有與因特網相聯的計算機，整個教學過程看起來是在教室進行，但教學環境卻是真正的因特網環境。學生真實的接觸到了遠程教育體系、終身學習和社會化學習這種看起遙遠的事情。
1.2 師生角色的轉變
作為一種創新教學的嘗試，教學中我們沒有采用傳統的以教師為中心的“講授式”教學方法，而是采用教師指導下的，以學生為中心的學習。教師在整個教學過程中起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協作、討論等學習環境充分發揮學生的主動性、積極性，最大限度的培養學生的創新精神。
1.3 教學過程的轉變
上課時教師首先通過電腦把本節課的教學目的、內容及學習提綱展示給學生，然后學生利用教師提供的網址進入相關的網站進行自主學習。對于不懂的問題學生可以相互討論。最后利用交互式的教學軟件進行檢測學生的掌握情況，教師再有針對性的進行指導教材中的難點和重點。
1.4 教學方法的轉變
信息社會的特點是個性化、多樣化，關心人、尊重人、一切為了人成為信息社會的主旋律。網絡教學充分考慮學生的個性特點，在教學目標規定的最基本的方面都能達到合格標準的同時，最大限度的發揮每個人的潛能與價值。在教學中努力滲透“科學、技術、社會”教育思想。盡可能在教學中讓學生討論一些現實問題。如：在學習“遺傳的物質基礎”時，結合信息技術可設計以下一些問題：1、基因工程是怎么回事？它在生產中有哪些實際應用？2、人類基因組計劃有哪些國家參與？它研究的是什么問題？對人類有哪些好處？人們要警惕基因組計劃的哪些應用？等。讓學生運用各種知識，從社會利益、風險、科學技術的發展與安全等方面綜合考慮問題，以培養學生的科學評價、科學決策能力。
2、結論與思考
2.1 提高了學生的學習興趣
信息技術運用集文字、圖像、聲音于一體的多媒體教材替代抽象、枯燥的生物課本，虛擬技術使看不見、摸不著的微觀世界和復雜的生理過程生動直觀地顯現在學生的眼前。加上與現實生活相聯系的一些問題討論，使學生感到生物知識趣味無窮，大大激發了學生的求知欲望，增強了學生學習的積極性和主動性。
2.2 提高了學生合作學習的能力
信息技術中的網絡教學通過因特網的查詢，為學習者的雙向交流提供了廣闊空間，達到了“人—機—人”相互學習，即學習者通過網絡與教師和其他學習者進行相互交流，協作學習。
2.3學會信息資源的利用
運用信息技術進行教學，使學生初步形成了信息社會所必須的信息獲取、信息分析和信息加工能力。
2.4增強了對現代教育的認識
信息社會使知識的創造、存儲、學習和利用方式發生了革命性的變化，音像技術、計算機技術、現代通信技術和人工智能技術在教育領域廣泛應用；網絡教學完全改變了“以課堂為中心、以書本為中心、以教師為中心”的傳統教育教學模式。
隨著教育改革的不斷深入，現代教育必須全面貫徹實施素質教育。同樣生物學作為一門基礎的自然科學，也必須轉變現有的教育教學思想觀念、改變教學方式、教學手段以適應新形式下的教學理念。而且，現在信息技術迅速發展為信息的傳遞提供了更為廣泛的空間，學生已面臨著如何從網絡技術中收集和處理信息的考驗。因此，現代教育也面臨著要教會學生能從網絡等信息技術中收集信息并進行自主地學習的任務。作為一種創新教學的嘗試，我們在高二、高三部分班級進行了網絡教學實踐。
1、信息技術教學與常規的教學模式的區別
1.1 教學環境的改變
運用信息技術進行教學一般是在電腦教室進行的，整個教室基本做到了每位學生一臺電腦。因此，學生的學習工具除了普通的課本、筆、紙外，還有與因特網相聯的計算機，整個教學過程看起來是在教室進行，但教學環境卻是真正的因特網環境。學生真實的接觸到了遠程教育體系、終身學習和社會化學習這種看起遙遠的事情。
1.2 師生角色的轉變
作為一種創新教學的嘗試，教學中我們沒有采用傳統的以教師為中心的“講授式”教學方法，而是采用教師指導下的，以學生為中心的學習。教師在整個教學過程中起組織者、指導者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協作、討論等學習環境充分發揮學生的主動性、積極性，最大限度的培養學生的創新精神。
1.3 教學過程的轉變
上課時教師首先通過電腦把本節課的教學目的、內容及學習提綱展示給學生，然后學生利用教師提供的網址進入相關的網站進行自主學習。對于不懂的問題學生可以相互討論。最后利用交互式的教學軟件進行檢測學生的掌握情況，教師再有針對性的進行指導教材中的難點和重點。
1.4 教學方法的轉變
信息社會的特點是個性化、多樣化，關心人、尊重人、一切為了人成為信息社會的主旋律。網絡教學充分考慮學生的個性特點，在教學目標規定的最基本的方面都能達到合格標準的同時，最大限度的發揮每個人的潛能與價值。在教學中努力滲透“科學、技術、社會”教育思想。盡可能在教學中讓學生討論一些現實問題。如：在學習“遺傳的物質基礎”時，結合信息技術可設計以下一些問題：1、基因工程是怎么回事？它在生產中有哪些實際應用？2、人類基因組計劃有哪些國家參與？它研究的是什么問題？對人類有哪些好處？人們要警惕基因組計劃的哪些應用？等。讓學生運用各種知識，從社會利益、風險、科學技術的發展與安全等方面綜合考慮問題，以培養學生的科學評價、科學決策能力。
2、結論與思考
2.1 提高了學生的學習興趣
信息技術運用集文字、圖像、聲音于一體的多媒體教材替代抽象、枯燥的生物課本，虛擬技術使看不見、摸不著的微觀世界和復雜的生理過程生動直觀地顯現在學生的眼前。加上與現實生活相聯系的一些問題討論，使學生感到生物知識趣味無窮，大大激發了學生的求知欲望，增強了學生學習的積極性和主動性。
2.2 提高了學生合作學習的能力
信息技術中的網絡教學通過因特網的查詢，為學習者的雙向交流提供了廣闊空間，達到了“人—機—人”相互學習，即學習者通過網絡與教師和其他學習者進行相互交流，協作學習。
2.3學會信息資源的利用
運用信息技術進行教學，使學生初步形成了信息社會所必須的信息獲取、信息分析和信息加工能力。
2.4增強了對現代教育的認識
人工智能在教育教學的應用范文第5篇
[關鍵詞]未來課堂；智慧學習環境；智能學習空間；設計
[中圖分類號]G420 [文獻標識碼]A [文章編號]672-0008（2012）05-0042-08
一、引言
以計算機、通信、人工智能等為標志的信息技術快速發展及在教育教學領域的應用，使得我們傳統的課堂也漸漸從普通教室轉變為技術增強教室（Technology Enhanced Class-room）從單一技術的教室應用轉變為泛技術的教學環境。這既是科學技術發展的必然結果，也是社會發展對技術教育教學應用的應然要求。正如美國前副總統阿爾·戈爾所說：“美國的每一個孩子都應當接受21世紀的教育，都應當使用21世紀的技術。”當今。我們所面臨的學習者被稱為是網絡一代/數字后代（Digital Generation/Digital Natives），這一代的學習者正以與他們的父母截然不同的方式學習、玩樂、溝通、工作以及創造社群，他們利用網絡，毫不費力地突破了地域和時間的限制，利用指尖橫跨世界。他們崇尚自由和選擇權，追求個性化，喜歡交談、討厭說教、天生就善于協作，他們會仔細監督你和你的組織，堅持做正直的人，就算是在上班或是上學。他們也想過得有趣些。速度才是生活的常態，創新就是生活的一部分。時代的發展要求我們培養出富有創造力和創新精神的學習者。課堂是教學的主陣地，理想的課堂應是互動的，知性靈動的天地。這些都需要我們改變現有的課堂的物理架構和教學樣式。
從技術教育應用的歷史來看，教育技術的發展史其實就是技術發展及其在教育教學領域應用的歷史。技術的層出不窮，改變了信息的呈現、傳輸和存儲，也改變了人類對于信息的獲取和處理方式，但技術的不斷推陳出新，同時也給教學者和學習者帶來了很大的挑戰，他們需要不斷地去熟悉這些新技術，并將這些技術有效地應用于教與學的過程。幸運的是，隨著社會對人的關注，技術也越來越智能化，從過去以技術為中心轉向以人為中心，使人可以從繁雜的技術操作中解放出來，實現與技術、資源最為自然、和諧的交互，將自己的注意力集中于學習過程。借用環境行為學、社會學等學科的觀點，“人塑造了環境，環境也塑造了人”。提高課堂主體對自身及其所處教與學環境的認識，建立和諧的人與環境之間的關系，是未來課堂研究的一個重要主題。
目前。國內外關于未來課堂（教室）研究已經引起了各國政府、全球知名企業、高等學校、科研院所以及中小學校等機構的關注，未來課堂設計與應用已經成為了教育技術學研究的一個新領域。
二、未來課堂的特性及教與學的特點
（一）未來課堂的概念界定及特性
關于未來課堂的界定，國內外的文獻中目前尚無統一的論述，對于未來課堂，從名稱上有“未來教室”和“未來課堂”兩大類。
Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一書中指出，未來課堂是一個集成了技術與軟件。提供給學生一些替代方法和選擇以達到規定的目標的課堂。它們鼓勵形成一個讓學生一起工作計劃，分享經驗和教訓和進行概念化的學習，而不是單純記憶一些信息的環境。
美國的《每日論壇》報在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未來的課堂是一個學習環境，采用創新的教育活動，從課堂管理到教學的所有方面提高對技術的使用。它能使教學者和學習者成為優越的學習環境的一部分。
臺灣的陳曼萃認為，未來教室是指這樣一種教室環境，教學上，希望由過去單向的講授教學。轉變成為師生互動的學習模式，引發及提高學生的學習興趣，并進而啟發學生的創意與思考：同時。讓學生有更大的自由可以依自己的喜好選擇學習及進行探索的方式，以多元的管道汲取知識。包括使用各類的硬件載具，如計算機、學習機、電視、手機、電子書等。
臺灣的賴阿福認為，未來教室可定義為一個高度信息化、互動性強、整合性佳的教學與學習環境，適合進行信息融入教學、數字學習，教師可運用多元教學策略在講授、評量、診斷、互動、討論、探究等教學過程中，除了能強化教學效能及學習成效外，亦能提升學習者的關鍵能力（包含問題解決、創意思考、批判思考、溝通表達、信息應用等能力）。
臺灣資策會在“2009年的數位典藏與學習之產業發展與推動”計劃中提出，未來教室為將新興的數位教學終端設備與數位內容進行整合，輔以適當的教學模式與方法，發揮Ac-tive Learning（主動學習）的成效，培養學生高層次能力的教育體系與環境。未來教室即是將科技工具運用在教學上，且強調團體的交互式教學。并以學習者為中心設計教材，創造出協同合作之虛實整合學習環境。
臺灣的《啟動學習革命》一書中認為，“未來教室=無所不在的學習環境+電子書包+隨意教室+遠距實驗室+高互動教室+相連教室”。在未來教室里，無處不可以學習，還可以跨班際、校際甚至國際進行交流。
未來教室是指將高新技術融入教育，創造全新的互動教育環境。未來教室的目標能力是培養學生的分析力、創新力，教學方式是多向的，以學生為中心進行學習，學生能夠進行主動、探索性學習。
未來教室是一個集多媒體教室、計算機教室、微格教室、校園電視臺等多種環境為一體的新形式教學環境，其中使用了包括電子白板、數字筆、電視（顯示）墻、無線網絡、數字攝像在內的多種技術，讓學生充分體驗到計算機技術發展所帶來的便利。體驗到利用新技術進行學習盼快樂。
未來教室便是利用先進的新一代信息科技，改變傳統學校教室的學習環境，建立師生間雙向互動的教育學習模式，不但能刺激學生學習動機與創新、探究之精神。更讓教師能夠豐富教材內容以及輕松教學。未來教室應該是一個廣義的概念，包括教師的教學工具、學生的學習環境等。
英特爾全球教育總監Brian Gonzalez認為，未來的課堂是“顛倒的課堂”。是指教育者賦予學生更多的自由。把知識傳授的過程放在教室外，讓大家選擇最適合自己的方式接受新知識；而把知識內化的過程放在教室內，以便同學之間、同學和老師之間有更多的溝通和交流。
王珠珠認為，未來教室是一個以學生為中心的教學的、鼓勵學生多方面的進步的，是一個能夠展現、呈現或者使用、分享或者多媒體的，應該是能夠合作研究，能夠便于信息交流的，應該是批判性思考，并且能夠主動的計劃和行動的這樣一個真實和虛擬環境的整合的這樣一個環境，或者叫結合的一個環境。
宋衛華認為，未來教室是一種利用電子白板技術、投影技術、智能空間技術、無線射頻技術、物聯網技術等手段，在現代創新教育理念的指導下，構建出以培養學生21世紀創新技能為目的，以互動為核心，能夠激發學生學習興趣，促進學生協作、探究學習的一種教室環境。
楊宗凱教授認為，未來的教室一定是云端教室，包括電子課本、電子課桌、電子書包、電子白板等，在資源方面，由模擬媒體到數字媒體，再到網絡媒體，資源最終都在教育云上，內容達到極大豐富，從而滿足個性化的學習。
通過對上述定義進行分析，可以看出，目前，已有對未來課堂（教室）的界定一個共有的趨勢是關注于利用新興的技術創建一個教與學的環境，促進學習者的學習和相關技能的培養。綜合以上學者對未來課堂（教室）的概念界定研究，本文認為，未來課堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相對于傳統和現代課堂而言的，是以人本主義、互動、環境心理學等相關理論和智能空間、云計算、人體工學等技術的支持下，以互動為核心，以充分發揮課堂組成各要素（人、技術、資源、環境和方法等）的作用，實施教與學，以促進人的認知、技能和情感的學習與發展的教與學的環境與活動。
未來課堂的特性主要體現在未來課堂的人性化、混合性、開放性、智能性、交互性和生態性等方面。人性化主要體現在技術設計與應用上。更多地體現以人為本的精神：混合性則主要體現在未來課堂可以實現多種教與學活動的混合，正式學習和非正式學習結合，虛擬課堂和現實課堂的混合。不同交互類型的混合等：開放性主要體現在課堂教學組織形式的開放以及教學資源的開放：智能性則體現在未來課堂應是一個智能化的學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持教與學主體方便地獲得未來課堂設備的服務：生態性則體現在未來課堂應是一種平等、和諧、開放的生態系統。
（二）未來課堂教與學的特點
未來課堂的教與學的過程是以學生為中心的、自主的、個性化的。在學習內容上，不管是哪個領域。都要學習批判性思維、復雜問題的解決、合作以及多媒體通訊等21世紀的專業知識與能力：從技術對學習的促進方式上看，作為以泛技術環境為特征的未來課堂，可以通過不同技術來支持不同類型的學習，多媒體的呈現形式、網絡資源和網絡社群可以為學生的學習創造機會：從學習的時間和場所上看，學生可以隨時隨地按需學習，技術為按需學習和全方位學習搭建了關鍵性的橋梁。使學習資源通過正式學習和非正式學習得以有效利用：從學習主體的廣泛性角度看，未來課堂則是提供了靈活的信息呈現方式、學生知識表征方式和活動參與方式，體現為所有課堂教與學主體提供服務。使所有人都能夠得到合適和有效地支持。
三、未來課堂：智慧學習環境
智慧學習環境目前也已開始受到教育技術學界研究者的關注，《開放教育研究》雜志從2012年開始開辟“智能學習環境”專欄，北京師范大學教育學部知識工程研究中心和加拿大Athabasca（阿薩巴斯卡）大學計算機和信息系統學院也聯合主辦了“北京師范大學一阿薩巴斯卡大學首屆“智慧學習環境國際研討會”。
智慧學習環境是數字學習環境的高端形態，是社會信息化背景下學生對學習環境發展的訴求，也是有效促進學習與教學方式變革的支撐條件。智慧學習環境的目標是使得學習場所能夠感知學習情景，識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習。
智能空間（smart Space）是智慧學習環境的一種實體形式，也是智慧學習環境實現的基礎，是嵌入了計算、信息設備和多模態的傳感裝置的工作或生活空間，具有自然便捷的交互接口。以支持人們方便地獲得計算機系統的服務。智能空間作為信息時代的產物是具有動態、主動、可思維、開放、多變等特性的建筑空間。
參照NIST（美國國家技術標準研究院）給出的智能空間具備的功能和為用戶提供的服務標準，我們認為，作為智能空間的特定應用形式，未來課堂也應是一個智能學習空間，它應包括能識別和感知課堂主體以及他們的動作和目的，理解和預測這些主體在完成教與學任務過程中的需求：課堂主體能方便地與各種信息源（包括設備和數據）進行交互：他們所攜帶或使用的移動設備可以無縫地與未來課堂這一智能學習空間的基礎設施進行交互：未來課堂能夠提供豐富的信息顯示：提供對發生在未來課堂中的經歷的記錄，以便在以后檢索回放：支持未來課堂中多人的協同工作以及與遠程用戶的沉浸式的協同工作等。
智能學習空間還是一個富交互環境，在未來課堂這一智能學習空間中，大量的計算設備、多模態交互技術模塊、情景感知（Context Awareness）模塊被嵌入并隱藏在實際的物理環境中這些模塊互相協作并能主動為用戶提供服務，使得智能空間擁有立體、連續的交互通道。按照智能空間發展的這三個階段，從獨立的智能空間一開放的智能空間一智能社區的演變。不同的智能學習空間之間也應該能夠自發地發生交互。當一個空間的資源無法滿足用戶的需要時。智能空間應該根據用戶的要求向臨近的空間發出請求來完成用戶的任務。
目前，國內外對智能學習空間的研究主要集中于有關智能教室的研究，筆者曾在智能教室的研究現狀與未來展望一文中。對智能教室研究的國內外現狀進行了系統的綜述。目前如清華大學的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越電子的智能教室等。
也有學者從各自角度提出了關于智慧（能）學習環境的構想。鐘國祥等提出，智能學習環境是從建構主義學習理論、混合學習理論、現代教學理論出發，以學習者學習為中心，由相匹配的設備、工具、技術、媒體、教材、教師、同學等構成的一個智能性、開放式、集成化的數字虛擬現實學習空間，認為其既支持學習者學習的自主建構，又提供適時的學習指導。馬來西亞學者Chin認為，“智慧學習環境是一個以信息通信技術的應用為基礎、以學習者為中心的且具備以下特征的環境：可以適應學習者不同的學習風格和學習能力：可以為學習者終身學習提供支持；為學習者的發展提供支持。黃榮懷等人認為，智慧學習環境是一種能感知學習情景、識別學習者特征、提供合適的學習資源與便利的互動工具、自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。
在這些現有的項目中，盡管各個項目關注點會有差異，但是其核心思想是一致的，就是技術整合于教室及教學活動，為課堂教與學活動的順利開展，及為學習者提供良好的個性化學習支持，注重學習者創新能力及創新精神的培養提供@技術、環境、人、資源各主體相互協調的智能學習空間。
在未來課堂研究方面，筆者曾利用質性研究法和文獻研究法，對目前網絡上公開的44篇中小學生所寫的關于未來教室（課堂）的作文利用質性分析軟件Nviv08.0軟件進行了內容分析。提煉出當前中小學生對于未來課堂的想象與期望。基于作文內容分析建立的未來教室特點模型，如圖1所示。
從模型圖中研究者可以發現，學生們對于未來教室（課堂）特點的認識，主要體現在智能的、高科技的、人性化的、靈活的、有趣的、自由調節的、使用便捷的、安全的、心情愉悅的、生態的、環保的、無塵的等概念中。
另外，筆者基于對于未來課堂的定位和特性、學生理想中的未來課堂和未來課堂的目標進行分析的基礎上，還采用了專家意見征詢法，對來自于教育學、教育技術學、計算機科學與技術、建筑學、心理學等領域20位專家，對于未來課堂的認識進行了意見征詢，借此構建了未來課堂的模型，如圖2所示。
從未來課堂模型中。可以看出。未來課堂的設計主要從課堂環境設計和課堂教與學的活動設計兩方面入手。未來課堂要能促進學習者的學習與發展，應使學習者在未來課堂中能夠實現快樂學習和高效學習。而要做到這一點，需要學習者在未來課堂中進入到一個積極的心流狀態。從心流理論研究可以得出，要使學習者獲得這種心流狀態，需要從學習環境和活動兩方面進行考慮。其中環境部分包括未來課堂的物理環境和學習支持平臺。物理環境中，未來課堂給課堂主體提供了高交互的教與學設備。能夠有效支持課堂主體對于學習資源的獲取、處理和呈現。智能環境控制則給課堂主體提供了良好的外在環境，從光、溫、聲、背景音樂、空氣質量等方面根據課堂的實時狀態進行調節。創意空間布局則主要考慮給學習者提供更為人性化的桌椅設施，以及根據教與學活動的需要能夠方便實施桌椅的組合，形成學習小組，以利于小組學習活動的開展。
未來課堂中教的活動、學的活動和評的活動都是基于未來課堂云學習支持系統來實施的，所有學習資源的提取及課堂教學過程中生成的資源均來源于或進入到可進化的學習資源庫中。課后的活動是課中教與學活動的延續，教師可以利用課堂實錄系統記錄的視頻和學習支持平臺記錄的教學生成性資源進行分析，反思自己在教學過程中的經驗和不足之處，并撰寫反思，與同行交流，也可利用學習支持平臺對學生在作業過程中提出的問題進行輔導交流。學生在課后也需要對自己的學習過程進行反思，撰寫反思日志，并利用交互學習終端完成系統根據自己的學習情況推送的個性化作業。
未來課堂學習支持系統是未來課堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在網絡實現高互動教與學設備、智能環控設備的接入與控制，支持未來課堂教與學等活動的開展。教師、學生可以通過交互終端接入未來課堂學習支持系統，進行教與學的活動實施，教研員、學校管理者、教師同事、家長等也可以接入未來課堂學習支持系統，參與教與學的過程，了解學與教的情況。
可進化的學習資源庫是未來課堂學習支持系統的重要支撐。因為在未來課堂教與學的過程中有許多新生成的資源，而且未來課堂中的學習需要有情境性、適應性的資源，需要為學習者進行個體學習時所需的個性化學習資源需求提供支持。根據不同的要求，提供隨需應變的學習資源服務。在未來課堂中，學習者需要的不是泛泛的學習資源，而是需要應時的、與學習目標、教與學內容相關的、能夠切合學習者所處當前語境的資源。可進化的學習資源優勢便在于它解決了資源的應時性。使學習資源有了適應性的特點。由于在未來課堂中，隨著課堂主體與資源的交互，不斷有新的生成性學習資源產生，也就是說學習資源能在與課堂主體進行交互的過程中，吸收資源使用者的集體智慧得以不斷進化，這樣就使得原本傳統的靜態化、結構封閉、內容更新遲緩的學習資源需要轉變為動態生成、持續進化發展、結構開放的學習資源。不斷保留在使用和交互過程中產生的生成性信息作為資源進化的養料，體現資源進化和學習者知識建構的歷史路徑，滿足資源自身生命進化的需求。未來課堂中學習者的學習過程不僅僅是學習者與學習資源的交互，更重要的是在參與學習的過程中，吸取教學者、其他學習同伴、遠程學習者或專家等人的智慧，建立起學習者學習的社會認知網絡，收獲持續獲取知識的“管道”。透過學習資源在學習者、教師等人之間建立起動態的聯系，共享學習過程中的人際網絡和社會認知網絡，滿足社會化學習的需求。
由上可見，未來課堂是一個智慧學習環境，智能性是未來課堂的重要特性之一，未來的課堂應是這樣一個富有技術、充分體現技術、人和諧交互的智慧學習環境。這個環境的組成既包括未來課堂物化形態上所呈現的智能學習空間，同時還包括在這個空間中對課堂主體所進行活動的智慧性支持。在這個環境中，技術也已成為一個具備一定智能的主體，與其他主體能夠進行良好的互動，共同促進未來課堂教與學效率的提高。
四、未來課堂的智慧性體現
基于泛技術環境的支持，未來課堂的目標是旨在構建一個自然、和諧互動的學習空間。促進學習者進行個體學習和社會化學習，進而促進學習者的發展，在空間設計上也應能夠體現綠色、環保，從信息化設計到體驗性設計。
未來課堂作為一個智慧學習環境。其智慧性主要體現技術層面、環境層面和資源和服務層面等方面。
（一）技術層面——應用大量的智能技術
未來課堂作為一個泛技術支持下的教學環境，應用了大量的智能技術，主要實現信息的記錄、傳輸、編輯的智能化，主體之間交互的多元化、便捷化。如RFID技術、泛在網絡技術。智能學習空間（Smart learning space）是嵌入了計算、信息設備和多模態的傳感裝置的教學與學習空間，具有自然便捷的交互接口，以支持課堂主體方便地獲得計算機系統地服務。人們在未來課堂里的學習過程就是使用計算機系統的過程，也是人與計算機系統不間斷的交互過程。在這個過程中，計算機不再只是一個被動地執行人的操作命令的一個信息處理工具。而是協作課堂主體完成教與學任務的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協作關系。這種交互中的和諧性主要體現在人們使用計算機系統的學習和操作負擔將有效減少，交互完全是人們的一種自發的行為。自發（spontaneous）意味著無約束、非強制和無須學習，自發交互就是人們能夠以第一類的自然數據（如語言、姿態和書寫等）與計算機系統進行交互。
（二）環境層面——實現智能環境
未來課堂中應用了許多電子設備，要做到環境的智能化，需要使電子設備消失在用戶環境中，因此。需要“虛擬設備”來支持課堂主體與消失了的電子器件間的自然交互。通過智能化、個性化和相互連接的系統和服務創造所需的環境和功能。以此提高人們利用環境學習的質量。
空間可以感知人的存在。根據不同的人，空間就會有不一樣的改變。
智能環境控制系統主要基于RFID等的物聯網技術對課堂內的光、電、聲、溫根據學習者學習的需要進行控制，可以根據課堂外的光照條件調節照明，季節氣候的不同調節溫度，根據課堂內的聲場環境調節聲音系統等。如圖3所示。
環境必須能識別生活在其中的人，適應他們，并從他們的行為中學習，可能的話還要具有情感。在環境智能的世界里，由組網的智能設備組成的電子系統將集成到人們的環境中，并為人們提供隨時隨地所需的信息、通信、服務和娛樂等服務。設備還能進一步適應甚至預備人們的需要。環境智能將以完全不同于現在的手柄式或固定的電子盒的方式出現。這些新系統將自然地融合到周圍的環境中，并可以產生更為自然和隱含的交互方式。
智能環境重要的技術特性主要包括嵌入式（Embeded）。許多組網設備被集成到環境中。環境感知（context Aware）系統能識別你和你所處的環境上下文，個性化（Personlized）系統能調整自身以滿足你的需求，適應性（Adaptive）能發生變化以響應你。預備（Anticipatory）系統無需有意識的干涉便能提前準備好你所想要的。
（三）資源層面
未來課堂可以通過云資源支持平臺、智能課堂實錄系統和交互白板實現資源的智能實時錄制和資源存儲。
智能課堂實錄系統可以對課堂中的學習者的學習過程，包括自我學習和小組協作學習等過程進行記錄，儲存于云端資源服務平臺中。可供學習者課后進行學習過程的回放，反思支持。
課堂智能實錄系統是未來課堂物理架構的重要組成部分，實錄系統能夠自動跟蹤課堂主體的狀態和活動，自動調整鏡頭的景別。及實現聚焦和拾音電平的調整。并處理好不同攝像機之間的錄制畫面的同步。可以實現多攝像機、多場景切換式拍攝。
（四）服務層面
未來課堂應為課堂主體而建，終極目標在于促進學習者的個體學習和社會化學習，以促進學習者的發展，是一個充分發揮課堂主體的主動性、能動性，和諧、自由發展的教與學的環境與活動。未來課堂應為課堂教與學活動的實施提供完善的支持與服務。要實現這種支持與服務。需要未來課堂能夠根據課堂實時情境。判斷出課堂主體的需要，為教師和學生實現教與學過程的智能分析，資源的智能推送等。從而為每一個學習者能夠實現個性化學習提供可能。
五、未來課堂——智慧學習環境的實現技術
未來課堂作為一個智慧學習環境，其實現技術主要包括硬件技術和軟件技術兩個層面，其中硬件技術主要包括所有設備之間的智能互聯技術、多功能交互設備技術；軟件技術則主要是指各主體間的信息的智能傳輸技術、控制技術及推理技術等。
（一）硬件技術層面
要使得未來課堂成為一個智慧學習環境，需要有硬件技術的支持，這些硬件技術主要包括物聯網技術、多功能交互設備技術等。
1.物聯網技術
未來課堂是一個泛技術環境，是一個技術增強型課堂。未來課堂的物理架構是指在泛在網絡環境支持下，由多屏顯示、活動桌椅、智能環境控制系統、桌面平板電腦、無線反饋系統、視訊會議系統、智能課堂實錄系統等部分構成。從未來課堂的物理架構可以看出在課堂中應用了許多新的技術，但這些技術在未來課堂中不應該是單獨存在的客體，而都應成為彼此之間信息互通的主體，成為未來課堂的有機組成部分。目前，實現要實現這些設備之間的無縫鏈接，主要可以采取物聯網技術來完成。
物聯網（TheInternet of things）的定義通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備。按約定的協議。把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。
從課堂教與學主體進入課堂開始，其身份信息將自動被讀取。相應的設備都會根據讀取的主體信息調節相應的設備狀態。給主體提供相應的支持。以符合個性化學習的需要。體現所有學習主體的學習機會平等性、學習方式多樣性、學習模式靈活性。
基于物聯網形成的無縫學習環境和泛在網絡技術可以讓所有學生和教育工作者隨時隨地使用綜合性的學習基礎設施。
2.多功能交互設備技術
除了物聯網技術以外，未來課堂的主要特性是其互動性，要實現各主體之間的良好互動。需要有多功能交互設備技術的支持。如多功能交互筆。多觸點交互顯示技術等。
在未來課堂這樣一個包括多種顯示設備的三維交互空間中。用傳統的鼠標鍵盤進行交互是相當繁瑣的。每個顯示設備都需要單獨配備鼠標或鍵盤，對于不熟練的計算機用戶來說。這種交互方式效率很低。對某些操作，例如繪制圖標。即使是熟練的計算機用戶用鼠標和鍵盤也很麻煩。清華大學研究者設計實現了一種多功能交互筆uPen，它是一個具有壓力傳感器的觸摸筆，可以發射激光，筆身上還有激光發射和鼠標左右鍵共三個功能按鍵。結合觸摸板和計算機視覺技術。用戶利用一只uPen就能夠以便捷的方式在課堂中與各種顯示設備進行交互。這種筆勢交互的模式擺脫了鼠標鍵盤，使用戶在課堂的各個位置都能與顯示設備交互，而且交互方式統一便捷。每一支uPen在使用過程中能向系統發送惟一的ID信息。為多支uPen同時工作提供了基礎。結合室內定位系統，就能夠確定使用人員的當前交互狀態，為系統的主動服務和用戶相關的過程記錄提供了可能。
多點觸控技術是一項由電腦使用者透過數只手指達至圖像應用控制的輸入技術。它是采用人機交互技術與硬件設備共同實現的技術，能在沒有傳統輸入設備（如鼠標、鍵盤等）的情況下進行計算機的人機交互操作。多點觸摸交互技術能支持同時多點觸摸輸入，使得觸摸手勢輸入和多人協作交互成為了可能，可以提高交互的智能性、協作性和自然性，也推動了人機界面逐漸由圖形用戶界面（GUI）向自然用戶界面的轉變。將雙手的手勢動作定義成人們在日常生活中常用的自然動作并用來操作計算機，可以大大減少操作者的認知負擔，降低學習操作的門檻。觸摸手勢交互作為一種更自然的人機交互方式，它符合用戶的認知，提高了交互的自然性。
為滿足人們簡單、自然、友好、一致的人機交互需求，利用人在現實生活中的勞動技能和操作技巧，提高交互的自然性，該平臺以用戶為中心。相對于單手操作。雙手交互不單是輸入通道上的增加，而且體現了雙手合作的特點，提高輸入帶寬和工作效率，使得傳統的圖形界面交互能夠和雙手多指交互相結合達到優勢互補。如國防科學技術大學研發的基于手勢的多指觸摸協作交互平臺。解決了多點觸摸識別與定位、觸摸手勢識別、多人協作交互等關鍵技術，利用先進的光感應觸控手段，實現了雙手多指觸摸操作的人機交互。開發了基于雙手自然手勢進行觸摸交互的通用支撐軟件，支持多人協作交互。通過觸摸屏在圖形界面上實現了一種自然、簡單、高效的人機交互。支持自然手勢的雙手多指觸摸人機交互系統，在觸摸精度、顯示面積和顯示方式上與國際同期同類技術相比具有明顯優勢。
（二）軟件技術層面
未來課堂設備的配置和連接從硬件技術層面來講創建了智慧學習環境的物理基礎，但要使其真正發揮各自的作用。成為一個智慧學習環境。則需要相應軟件技術支持。這些軟件技術主要是指各主體間信息的智能傳輸技術、控制技術及推理技術等，具體包括人工智能技術、上下文感知計算技術、和諧交互技術、計算機視覺識別技術和無縫數據管理技術等。
1，人工智能技術
人工智能技術是當前信息技術教育應用的一個研究熱點，基于人工智能技術開發的智能教學系統使得計算機軟硬件系統能夠更好地服務于學習者的學習過程。以智能專家系統ITS（Intelligent Tutoring Systems）為例，ITS是一種能仿真人類教師的計算機教學系統，以學習者為主設計的教育軟件，它能感知學習者的學習狀態，而提供適合學習者程度及喜好的指導、決定學習者模塊內容及選擇特殊設計以輔助學習指導及練習（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技術推論學習者的學習狀況、理解狀態及分析學習者特質，進而決定教學的內容、時間點、與方式。這不但塑造了一對一教學的理想環境，同時也提供了針對不同學習者需求，量身定做的適性化（adap.tive）學習內容。ITS以學生模型（Student Model）、教學模塊（Pedagogical Module）、領域知識（Domain Knowledge）、接口模塊（Interface Module）四個組件來達成上述的各項功能。[刪
在未來課堂中，學習者除了可以和實體課堂內的教學者、學習同伴進行互動外。還可以和學習支持系統中的智能型人進行互動，獲得個性化的學習支持，智能性人中的“教學人”可分為“協助教學事物人”及“實際進行教學的仿真教學人”兩種。臺灣學者陳鴻裕的研究指出，協助教學事物的教學人主要的工作有：（1）自動負責同伴間的聯絡；（2）自動檢視并提示學習進度；（3）自動收集課程的相關信息。而“實際進行教學的仿真教學人”則是代替教師實際進行教學的人，大部分的系統皆是以一個動態的3D人像作為溝通接口。以運用虛擬實境中豐富的溝通形式。與學習者在網絡的虛擬實境中互動。
2.上下文感知計算技術
上下文感知是智能空間的重要特征。是提高計算系統交互智能性的核心技術。上下文感知計算是指利用上下文信息自動為用戶提供適合當前課堂教與學情景的服務和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的應用等方面的內容。
上下文是指任何可用于表征實體狀態的信息，這里的實體可以是個人、位置、物理的或信息空間中的對象。在實際應用中，上下文的種類可歸納為計算上下文、用戶上下文及物理上下文等。上下文可分為低層上下文和高層上下文兩個層次，低層上下文是指直接從相應的傳感器獲得的上下文：高層上下文和低層上下文往往是相互關聯的，一般來說是根據低層上下文進行邏輯推理得到的。由于高層上下文更能體現用戶主體的意圖。因此人們對高層上下文更感興趣。它成為判斷用戶主體當前意圖，為用戶主體提供相應服務和支持的重要依據。
3.和諧交互技術
未來課堂通過開發和集成先進的和諧交互技術，為學習者提供一個高效的信息獲取、交流的工作空間。從而促使顯著提高學習、討論和協作效率。
在未來課堂中，多種來源的相關信息將集成顯示在課堂的三維物理空間中，課堂教與學的主體可以在多個顯示表面上以自然便捷的方式直接與信息系統交互。或與遠程的專家或學習伙伴進行充分的協作交流，整個互動過程還將被自動存放為可索引的學習記錄或參考案例。未來課堂這一智能學習空間是一個典型的多用戶和諧人機交互環境，目標是促使學習者在復雜的情況下盡快地理解和掌握當前形勢并快速地做出合理地決策。關鍵是要為開放式信息集成、多用戶自然交互提供支撐技術。
基于普適計算的智能學習空間技術，能營造全方位信息顯示與和諧交互環境，將大大提高教與學過程的快速性和可靠性。
4.計算機視覺技術
在未來課堂這一智慧學習環境中，人的行為識別理解、物品識別與定位，以及場景恢復等問題都需要利用計算機視覺技術作為主要或者輔助手段來解決。計算機視覺是用計算機或機器對生物視覺的仿真。是一門綜合性的學科，它包括計算機科學和工程、信號處理、物理學、應用數學和統計學，神經生理學和認知科學等。計算機視覺就是用各種成像系統代替視覺器官作為輸入敏感手段，由計算機來代替大腦完成處理和解釋。計算機視覺的最終研究目標就是使計算機能像人那樣通過視覺觀察和理解世界。具有自主適應環境的能力。
在未來課堂中，用到的與計算機視覺相關的技術主要有圖像處理、圖像識別和圖像理解。圖像處理技術把輸入圖像轉換成具有期望特性的另一幅圖像，圖像處理主要利用圖像處理技術進行預處理和特征提取：圖像識別是指根據從圖像抽取的統計特性或結構信息，把圖像分成預定的類別，圖像識別主要用于對人的動作、物品等的識別與定位等；圖像理解不僅描述圖像本身，而且描述和解釋圖像內容所代表含義，圖像理解主要用于對場景的理解和對人的行為和意圖的識別等。
5.無縫數據管理技術
從用戶的角度來看，進入未來課堂后，不同計算設備上的信息被放置在一個系統中，用戶無需關心信息的上傳和下載，只需利用下文介紹的多功能交互筆就能在不同顯示設備上方便地顯示、切換、標注這些信息，使得用戶的注意力能主要放在討論和信息理解的過程中，無需過多理會計算系統的細節。遠程用戶被允許接入未來課堂后，也能利用無縫數據管理模塊來提供和共享信息。
在多種顯示設備集成的智慧學習環境中，課堂教學主體可以通過物理環境（如墻面、桌面）、日常用具（如筆、激光筆），新型信息設備（如PDA、麥克風陣列），以及語音命令等自然便捷的方式與信息系統交互，無需依賴傳統的鼠標鍵盤，以使對計算機不熟練的人員也能夠直觀地訪問、處理信息。原型系統主要通過語音命令和多顯示表面上的筆式交互提供直接的支撐技術。
除了以上的硬件技術及軟件技術外，未來用在未來課堂這一智慧學習環境中的技術還可能包括增強現實技術（AR）、多模態信息融合、自動記錄決策過程、內容增加技術（如把有意義的元數據添加到現有的音頻和視頻內容中）、新的壓縮和表現技術（使音頻和視頻能實時地產生復合型媒體）和適應技術等，以支持未來課堂用戶主體和課堂技術、資源和環境間的自然交互等等。
