人工智能在教育教学的应用
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人工智能在教育教学的应用范文第1篇
关键词：隐喻；认知功能；外语教学
中图分类号：G4241
文献标志码：A
文章编号：1002－0845(2007)06－0046－02
收稿日期：2006-12-12
作者简介：孙厌舒（1979-），女，山东聊城人，副教授，硕士，从事语言习得及英语教学研究。
一、隐喻的认知功能
对隐喻认知功能的研究最早可追溯至亚里士多德时代。亚氏把隐喻看做是一个概念对另一个概念的替换，并且指出，诗歌中隐喻的运用有一定的语境(Mahon，1999)。隐喻的认知功能在17和18世纪再次被Vico和Teasaoro提及，只是进入20世纪以后，隐喻的认知功能才被贬低，隐喻被当成了一种静态的形式逻辑的符号。例如Searle(1977)从语言学的观点出发，把隐喻仅仅看做是一种语用现象。为此，莱科夫和约翰逊一针见血地指出，“典型的看法都认为隐喻仅仅是一种语言特点，是语言的问题而不是思想或行为问题”(Lakoff & Johnson， 1980)。他们以《我们赖以生存的隐喻》一书大张旗鼓地提出了隐喻的认知功能，从而把对隐喻的认知功能的研究推向前所未有的高度。他们认为，隐喻的本质是通过甲事物来理解和体验乙事物，人的概念系统就是通过隐喻建构起来的，即所谓“我们的思想和行为本质上都是隐喻的” (Lakoff,1980)。自此，对隐喻的认知功能的研究逐渐发展起来。卡梅伦(1999)也指出，隐喻具有语言修辞功能、认知功能和语用功能。国内学者束定芳在《隐喻学研究》一书中，把隐喻功能划分为修辞功能、语言学功能、诗歌功能、认知功能、社会功能和文字游戏功能。其中隐喻的认知功能主要指隐喻是人类认识概念系统的基础和组织经验的工具，为人类认识世界提供了新的视角。一般认为，隐喻的认知机制主要体现为从源领域到目标域的映射，表现为人的思维中存在的系统的概念隐喻。在特定语境中，这种概念隐喻常常意味着信息的筛选和整合，而且根据Lakoff的“不变原则”，这种认知映射具有系统性特点，即源领域的结构系统映射到目标域时，原有的基本图式结构不变。
二、外语教学中隐喻的应用研究回顾
卡梅伦较早地探讨了具有认知功能的隐喻的应用。她认为，隐喻首先是一种语言使用现象，语言的认知性与社会性相互作用产生了语言行为。因为语言是一个复杂的、动态的系统，语言资源只有在特定的语境中被应用、加工，才能达到互动的目的。作为语言学者，应当揭示种种语言行为的内在过程。因此，研究隐喻，要把隐喻的社会层面和认知层面都包括进来。在此基础上，卡梅伦建构了隐喻的应用框架：1)理论层面；2)加工层面；3)神经层面(Cameron， 1999)。近年来，第一层面主要研究隐喻的认定和分类，第二层面主要指隐喻在特定文化语境下的作用和解释，第三层面研究处理隐喻时的神经活动。国外对隐喻的认知功能的应用研究已逐渐扩展到很多领域，例如Gwyn(1999)有关隐喻的认知功能在医疗中的应用研究，Clarke (1999)对儿童话语中隐喻的分析，Forceville(2000)对广告中隐喻的认知作用的研究，等等。
相比之下，在外语教学领域里，有关隐喻认知功能的应用研究要少得多，仅有零星的研究散见在认知语言学著作里。在首届全国认知语言学研讨会上，庞继贤和丁展平(2002)曾撰文讨论过隐喻的应用语言学研究，尝试把卡梅伦的三个层面应用于外语教学。王寅(2004)提出了在外语教学中培养学生的隐喻能力的问题，蔡龙权(2005)也提出了把隐喻性表达作为一项外语交际能力的设想。但是隐喻的研究成果仍未在外语教学领域里引起足够的重视。国外的相关研究亦很少，且多为母语为英语的二语习得研究。例如Cameron(2003)对英语国家课堂中出现的隐喻的分析，Cortazzi(1999)对本族语教师与学生有关“教学”、“教师”等概念的隐喻性理解和表达的研究。另外，这些研究也都没有直接探讨外语教学和隐喻的关系。
鉴于此，本文拟在前人研究的基础上探讨隐喻在外语教学中的主要应用层面，分析外语教学中隐喻应用的可能性，以期为隐喻的认知功能在外语教学中的进一步应用探索路径。
三、隐喻的认知功能在外语教学中的应用
隐喻作为一种认知模式，出现在政治、经济等各类语篇中(孙厌舒，2004)。我们的外语教材中也有大量的隐喻。隐喻在外语教学中的作用不容忽视。
基于卡梅伦的应用框架理论，在中国文化语境下，隐喻在外语教学中的应用也可分为三个层面：1)语言层面；2)交际层面；3)文化层面。语言层面主要包括隐喻的认知功能在外语教学中对各种语言现象的提炼和组织的作用。隐喻在交际层面上的应用是培养学生语言能力的重要方面，也是外语教学中经常涉及的问题。文化层面上，隐喻的认知功能在外语教学中主要涉及到文化教学与语篇理解。
1．语言层面
语言层面上，隐喻的认知功能主要表现在三个方面：(1)隐喻能有效地明确教学中的概念。Cortazzi总结隐喻的认知功能对外语教学的借鉴之处时指出，“隐喻能有效地明确教学中的概念，系统地组织概念”(Cortazzi，1999)。隐喻在从一个领域向另一个领域的投射中，一些特征在被形象化、具体化的同时也系统地被提炼。在语言学研究中，不同的隐喻用来明确不同的概念。例如，Saussure认为，Language is a game of chess．Chomsky提出 Language is growth，而Halliday则认为Language is a resource。在外语教学中，一些较抽象或较陌生的概念可以借助隐喻来明确。写作教学中的“大纲”(outline)，阅读教学中的“框架”(scaffolding)等，都是利用隐喻来明确概念的。（2)隐喻性的映射可以用来解释一词多义现象，可以说明词的具体义项和抽象义项之间的联系，可以使学生了解词的演变机制，从而更好地理解、记忆词汇。认知语义学认为，支配着一词多义现象的不同意义之间关系的原则是由具体到抽象的隐喻性映射。隐喻的认知功能正是很多词汇产生多义的原因。Lakoff举过“foot”的例子：the foot of a mountain，the foot of a list中的foot正是将人们对人体的认知投射到其他事物上产生的意义。再比如通过了解表示空间概念的词，如“up”、“down”等在语义扩展中的意义就可以深刻理解英语中介词意义的多元性和抽象性(赵艳芳，2000)。(3)借助语言的隐喻本质及其隐喻概念，学生可以更好地理解教材中的隐喻性语言。特别是在文学作品阅读和欣赏中，对隐喻的正确理解和把握能有效地帮助学生提高阅读能力，理解作品的修辞及意境。教师可以通过讲解隐喻的认知模式，帮助学生理解隐喻的含义，达到举一反三的目的。例如，《新编英语教程》第6册15课“Teaching as Mountaineering”中，教师被喻为登山者。这里教学是源领域，登山为目标域。源领域和目标域之间基于相似性而成功地被映射，固然是因为两者都有艰难险阻，都能带来成功的喜悦，但更重要的原因却是，教师必须像登山者一样善于“结绳”，即帮学生串起一个个知识点，或把书本知识和学生的实际联系起来，把课堂教学和课外实践联系起来。通过对源领域和目标域的相似性的把握，教师可以比较顺利地把隐喻蕴涵的意义传达给学生，促进学生的阅读理解。
2.交际层面
① 选自Istvan Kecskes(1999)。语言的普遍隐喻化表现在词汇和语篇中，也表现在受情景制约的言语中。Lakoff(1980：4)说：“隐喻充满了我们的日常生活。”而Richards(1936：94)则指出：“我们的三句话里就有一句隐喻。”交际言语中出现大量的隐喻表达也是基于我们的隐喻认知机制。隐喻源于我们的隐喻概念系统，而这一系统又源于我们对外部世界的体验。我们可以想象，我们的祖先是从认知空间和自己开始认识世界的，所谓“远取诸物，近取诸身”。隐喻的认知基于身体体验，产生于一定的情境，并且必然受情景的制约(Lakoff & Johnson，1999：468)。例如“give me a break”①在特定情境中，它们意思并不是“让我休息一下”，而是表示一种拒绝或反对。当我们用“give me a break”表示拒绝时，所形成的并非仅仅是一个语言事实，而且是一个言语社区所共同认可的交际行为。再如，在某特定情境中，“get out of here”①的意思也许并不是“leave”，而是“don’t fool me”。可见，我们交际中使用的隐喻化表达方式不仅普遍，而且是与语境密切相关的语言现象。对外语学习者而言，隐喻化表达既是一种语言能力，也是一种交际能力。
面对交际中大量的隐喻化表达方式，我们认为，在外语教学中，培养学生的交际能力、隐喻性表达方式和思维方式是不可或缺的。但是目前我国外语教学中缺乏专门隐喻性表达的训练，外语教师甚至尚未建立起培养学生的隐喻化思维和隐喻化表达方式的意识。蔡龙权曾撰文指出，“隐喻性表达是外语交际能力的必要构成，应该把它设立为我们外语教学的一个高级性学习目标”(蔡龙权，2005）。王寅(2004)也提出在外语教学中要提高学生的“隐喻能力”。两位学者都提出要把隐喻确立为我们外语教学的一项内容，是很有见地的观点。
3.文化层面
隐喻的认知模式也有不同的文化意蕴。如上所述，隐喻产生于体验，产生于特定的文化情境，同时也是文化的组成部分。Lakoff指出，“我们所说的体验决不仅仅涉及某个个体，确切地说，每一种体验都是在一个广阔的文化背景前提下产生的……所有体验都完完全全是文化的产物”。隐喻本身的文化意蕴已是语言学界的共识。外语教学必须同时教授文化，这也已是外语工作者的共识。Swiderski(1999)详细讨论了如何通过阅读和写作来提高语言学习者的文化意识问题。
的确，讲授隐喻固有的文化意蕴是进行文化教学的一个方法。然而通过分析隐喻的认知功能，可以在更深的层面上达到文化教学的目的。通过考察隐喻的认知模式，考察隐喻对概念的整合功能和对信息的筛选作用，可以帮助学生更深刻地理解隐喻所传达的文化意蕴。
四、小结
本文讨论了隐喻的认知功能在语言层面、交际层面、文化层面上在外语教学中的应用问题。上述三个层面中，语言层面是基础，交际层面和文化层面在语言层面的基础上得以发展并与之相辅相成。
但是隐喻的认知功能并非仅限于这三个层面。外语教学中学生听、说、读、写几个方面的语言能力是相辅相成的，隐喻的认知功能对学生语言能力的影响也是多方面的。我们相信，通过提高学生对隐喻的认知功能的理解，能够提高学生的综合语言能力。在外语教学中，虽然目前尚不可能进行独立的隐喻教学，但我们可以从隐喻的认知功能这一角度对学生进行必要的训练，使学生透过表面的语言现象，捕捉其中蕴含的文化信息，逐步培养学生对隐喻的认知功能敏锐的捕捉力和隐喻化的表达能力。
参考文献：
［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］蔡龙权.隐喻理论在二语习得中的应用［J］．外国语，2003(6)：38～42．
［4］蔡龙权.关于把隐喻性表达作为外语交际能力的思考［J］．外国语，2005(6)：21～26．
［5］孙厌舒.认知研究与外语教学［J］．基础教育外语教学与研究，2004(5)：50～53.
人工智能在教育教学的应用范文第2篇
关键词：特殊教育；多媒体技术；听力障碍学生；应用
在特殊教育的教学过程当中运用多媒体进行教学，主要是因为多媒体有着信息集成性、网络性等特点。多媒体能够将文字、图片、信息以及视频等通过计算机技术进行处理，使处理过后的信息能够满足教学工作的要求。因为多媒体有着众多的优势，所以在特殊教育当中有着十分重要的作用和地位。
一、在特殊教育平面设计教学当中多媒体教学的具体运用
在特殊教育平面设计的教学过程当中运用多媒体，可以通过计算机技术对各种教学的信息进行处理和控制。同时根据特殊教育平面教学工作的具体要求对教学内容进行设计，使教学信息以及教育内容能够同坐图文并茂的形式表现出来，使有听力障碍学生的视觉受到强烈的冲击，充分对听力上面的缺陷进行有效的弥补，使平面设计教学工作更加具有针对性以及有效性。同时还能在最大程度上提高听力障碍学生学习的积极性，同时取得良好的教学效果。
1.在特殊教育教学当中运用多媒体实现学生自我认知
在特殊教育平面设计教学当中利用多媒体进行教学，能够将计算机技术的特点充分发挥出来。通过计算机技术，可以在教学的过程当中对文字、图片以及视频资料进行交叉教学，对教学工作顺利开展具有十分重要的意义。使听力存在障碍的学生能够直观地看见平面设计的相关知识以及动态的演示过程，在这样的情况之下，就能提高学生学习的积极性以及主动性。
另外，在教学的过程当中也可以采取个性化的教学方式，这样听力障碍的学生就能够积极主动的参与到教学环境当中，通过外界的刺激使他们有了学习的动机和兴趣。多媒体在教学当中的运用就为特殊学生个性充分发挥创造了良好的条件，使学生在学习的过程当中加强对自身的认识。所以在特殊教育平面设计教学当中运用多媒体进行教学，不仅是进行教学的一种手段和方法，同时也能在最大的程度上转变教学的思维以及教学的目标。
2.在特殊教育教学当中运用多媒体使学生有效掌握知识
在教学的过程当中通过视觉刺激的教学方法能够使听力障碍的学生进行有效的学习。根据科学研究结果显示，视觉是人类获取信息的重要途径，人类所获取的信息当中83%是来源于视觉，所以通过视觉刺激进行教学对于听力障碍的学生来说有着十分重要的意义。多媒体在教学的过程当中有着很大的优势，听力障碍的学生可以通过收对计算机进行操作。在视觉冲击和感官冲击的作用之下，学生就能够有效获得平面设计的相关知识。通过这样的教学模式，不仅能够实现人机互动，同时听力障碍学生之间通过手语交流，将实践操作的结果表现出来。同传统的教学模式相比，这样的教学模式不仅能够实现学生学习效率的提高，同时也提高了学生对于知识的理解能力。
3.在特殊教育教学当中运用多媒体对教学信息进行组织管理
在特殊教育平面设计的教学过程当中运用多媒体技术，不仅仅是对文字进行处理，同时还能对图像、声音（听力未完全丧失的学生）等信息进行处理。在教学内容设计的过程当中，多媒体可以将文字、图像、声音以及视频进行存储。教学设计的内容可以是文档，也可以是网页的链接。通过对不同的教学内容以及教学信息进行存储和管理，能够形成不同的多媒体教学内容，丰富了平面设计教学的知识。这种对教学信息进行管理的模式主要有以下几点优势：第一就是能够按照特殊教育的具体教学要求，把不同的教学内容以及教学信息整合成一个有机的教学信息系统，使教学的内容更加具有整体性。第二就是能够按照特殊教育的具体教学要求，把不同的网络资源信息整合成一个有机的教学信息系统，使教学的内容更加具有整体性。第三就是能够根据听力障碍学生平面设计知识与实际的操作水平，把课本的知识同相关的补充知识形成教学内容的整体，使教学工作更加具有针对性以及有效性。
二、多媒体技术在特殊教育平面设计教学当中的发展趋势
1.将网络技术同多媒体技术相结合
将网络技术同多媒体技术相结合主要的作用就是能将教学的信息进行公开化，使教学信息能够满足学生日常的学习要求。比如特教老师可以把自己的平面设计作品通过网络传到网上，学生可以通过网络对老师的平面设计作品进行观看和学习，同时还可以通过网络同老师进行学习心得的交流。很明显，在特殊教育的平面设计教学当中，将网络技术和多媒体技术进行有机结合，能够在具体的教学过程当中发挥重要的作用。
2.将仿真技术同多媒体技术相结合
将仿真技术同多媒体技术相结合的主要作用，就是能够使学生在进行学习的过程当中有一种“身临其境”的感觉，使学生能够全身心的投入到平面设计的学习当中，提高学习的效率。但是就目前的情况来看，仿真技术价格昂贵，推广和使用起来还有一定的难度，但是在特殊教育的教学当中，仿真技术有着十分广阔的发展前景。
3.将人工职能技术同多媒体技术相结合
将人工智能技术同多媒体技术相结合的主要作用就是能够在降低老师教学的工作强度。人工智能技术主要是将教学的信息以及教学的内容通过相应的技术进行存储，然后在教学的过程当中开展相应的教学。但是人工智能技术在运用的过程当中还存在着一定的弊端，最大的问题就是人工智能技术不能根据课堂的实际情况开展有针对性的灵活教学，使课堂教学的质量受到一定的影响。
随着网络技术和信息技术的不断发展，在以后的特殊教育教学过程当中，多媒体应用的范围更广，取得的教學效果也会更加显著。所以在特殊教育平面设计教学当中运用多媒体技术，能够对教学的内容进行优化和设计，提高教学的质量。
参考文献：
[1]张凯.特殊教育艺术设计专业教学中的视觉符号的应用[J].美术教育研究，2014，18：134.
人工智能在教育教学的应用范文第3篇
记 者：李主任，您好。很高兴地看到，2016年初采访您时，您提到的一些设想，现在正在一步步地走向现实。比如去年4月启动的北京市中小学教师开放型教学实践活动、11月启动的双师服务试点。北京市教委通过供给侧结构性改革，让优质的教育资源穿越了学校和区域的边界。您能给我们介绍下这两个项目实施的过程及取得的成效吗？
李 奕：是的，当时计划的“教师走网”，已经通过“北京市中小学教师开放型教学实践活动”在全市范围的教师继续教育领域里成功地“走”了起来。教师通过自主选课并在课堂中听课研修，改变了传统继续教育“讲大课”的方式，实现了教师选择的自主性和实践性。该项目自2016年4月启动以来，已经在上半年和下半年各完成了一轮培训活动。
第一轮培训，我们将市级以上骨干教师的1482门课程名录挂到网络平台上，听课教师在线自助选择自己喜欢的课，充分尊重了听课教师的自主选择权。只要教师自己喜欢，就可以跨年级，甚至跨学科选择授课老师的课。线上选定听课对象以后，听课教师们就可以根据时间安排，到线下授课点听课，并参与教研和备课。这一系列活动完成后，教师们将照片、任务单上传到平台，平台就会给授课老师和听课老师双向计学分。由于这个平台对接北京市教师MIS系统，所计学分与教师的继续教育、晋级密切相关。
在开展第二轮培训时，又实现新的突破――我们把上传授课目录的教师扩展到年轻的骨干教师。只要教师具备独特的内容或擅长的方面，就可以上传。由于上传行为本身是没有成本的，只有实际发生听课行为了，才有成本，所以我们继续扩大供给侧的结构和数量，供给越多，教师们选择的范围就越大。此外，还有一个变化就是，民办教育机构的教师也首次尝试进来，量虽不大，但是一种类型，或许不输给公办学校的教师。“北京市中小学教师开放型教学实践活动”是典型的利用互联网思维来运作的一个项目，它的特点是自选、开放、后付费。形式上，它与初一、初二的开放性科学实践活动相似，不同的是，这次是教师“走网”，骨干教师、特级教师的优质资源属性开始在网上流动了。
为了保障培训质量，让学员之间能够有充分的讨论和互动，我们要求每位授课教师每学期最多开放两次课，并且每次课最多接纳10个学员听课。所以，有的授课教师大家抢得厉害，而有些授课老师的课型挂上网以后，没有人选他的课，形成潜在的压力。
记 者：在实际的操作过程中，真的会出现这种情况吗？那不被选的教师岂不是很尴尬？
李 奕：当然有。第一轮1482门课程挂上去后，只有1375门课程选满了，另外100多课程情况很复杂了。有的授课教师已经脱离教学一线，有的是对开放自己的课程压力大等。中央提出，要更多地用市场的机制决定资源的配置。这就是由市场机制来决定，拿事实来说话。包括以后我们评价一位教师的影响力，就要看他的受众到底有多少？通过互联网的行为数据，能查出每年到底有多少个区县、多少个教师选他。选的人多了，他自然就是骨干，因为他已经用实际的影响力证明他就是这个领域的“骨”和“干”了。假如还有另外一位教师，他一年教了200节课，发表了10篇论文，但只是面向自己教的这两个班的学生。那他是一位优秀、敬业的好老师，可是他在骨干引领作用的发挥上，就不充分了。
这些都是在互联网思维下的市场机制和优质资源属性配置。这个项目运行后还有个“副产品”：来听课的10位学员之前可能完全不认识，但在听完课离开的时候互相加了微信，建了微信群，形成了一个备课交流圈子。有了这个圈子，教师们以后的讨论会延伸下去。这就是运用互联网思维建立起了教育系统内人与人之间“跨界”的连接。
在通州区启动的双师服务工程只是一个试点，将来有可能扩展到全市。一旦全面启动，将会比“北京市中小学教师开放型教学实践活动”的工程大，因为它属于教育的基本公共服务范畴。
“智慧学伴”将让学生的交往超越学校和学区边界
记 者：您刚才提到教师参加开放型教学实践活动后，会结成一个个社交的小圈子。这个圈子超越了地区和班级的界限。这种边界的超越，会发生在孩子们身上吗？
李 奕：实际上已经发生了。北京市初中开放性科学实践活动计划带来的宝贵“财富”是：一个实践活动班内30个来自不同学校的孩子聚在一起搞科学实践活动，从互相不认识，到在一起做事，再到分手时合个影、留个联系方式，后续还会有联络。这是任何一所学校靠自身力量，再怎么走班教学，也提供不了的教育服务。等这拨孩子2018年中考时，每个人的通讯录里都有五个以上非本区、本校的同学，而且他们在一起合作学习：做过飞机、拆过鼠标或捣鼓过中医药、护手霜，到现在还有联系。这就是在孩子们身上真实发生的实践活动。这个项目给教育系统留下来的是他们选课的记录，告诉我们为什么学生喜欢选这个，不选那个。所以，这个项目最大的价值就是让孩子独立选择，而且班级的组合是开放的，是有意做到“无组织、有纪律”，不再需要“带队老师”，不再是和“本班的同学”一起做了。
北京市教委2017年从教育信息化角度重点推进的一个项目就是“智慧学伴”。互联网给人带来的是相互交往能力的跃升。这时候，人与人之间的交流就不仅是可以穿越边界，还能实现跨越角色的交往。无论是成年人还是孩子，都可以通过互联网参与到社会实践中，找到与自己志同道合的学伴。就拿“双师工程”来说，其实它背后更可能吸引孩子的，不是双师，而是学伴。在参与活动的过程中，一个学生可能在这儿找到几个跨区的、有相同兴趣爱好的同学，建立起定向的联系，分享自己的成果和成长的经历。这是我们所乐见其成的，因为这实际是从底层，用互联网思维来支持和帮助孩子。从这个意义上来说，它就是“学伴工程”。
我们现在给学生配双师，目的是增加学生的实际获得，但同时也要考虑未来，特别是伴随着人工智能时代的到来，学生从教师那里直接获得的知识比例会进一步降低，而且还会更精准，更符合每个孩子的个好和实际需求。通过互联网也可以掌握大量的关联知识。就像我们现在在工作过程中利用搜索引擎了解讯息、学习新知那样，随时随地会有个资源库、智能系统支持我们的工作与成长。
人工智能时代将会深刻影响学习行为，但不会颠覆学校
记 者：人工智能是2016年的热词。尤其是AlphaGo与李世石的“人机大战”，让人们见识到了人工智能的“过人”之处。相信对于人工智能在教育中的应用，您也有很多思考。我们想听听您对此的见解。
李 奕：基础教育实践中的人工智能，并不像理论界、科研领域那样高深到非得有个机器学习或者专家系统等。“人工智能”就在我们身边。人工智能是一种理念，在教育中的另一种拓展应用就是助力于学生学习方式的改变。它对我们中小学的教师和学生来说，都有重大的影响。如果善于驾驭人工智能，现在我们所倚重的教室、专业器材、教材等，都将不再是最核心的资源。
我们关注同学和老师、同学与同学之间的互动与交流，以及在此过程中产生的新学习资源，即智慧学伴工程。北京师范大学未来教育高精尖创新中心就是在打造这样一个新平台，让学生与学生、学生与教师之间的活动丰富起来，对行为数据记录和问题收集进行有效处理，形成对每个孩子的个性支持。
我们认为，一个人从中小学到走上社会，他都需要智慧学习和学伴。想想看，我们的微信群里有没有圈子？其实，你的圈子就是你的智慧学伴，这是自然而然形成的。生活中为什么两个人总是联系，就是因为你发的东西我爱看，我发的东西你爱看，我的生活你关注，你的生活我关注，所以人之间的连接越来越丰富。处在这种丰富连接中的人，知识与信息的获得是持续增长的。当然，这其中要有教师的正确引导和影响。
新的资源观和环境观下的数字校园
记 者：确实在现实生活中，基于微信、QQ等互联网技术建立的圈子，就相当于给人重新划分了学习的社群。
李 奕：在这种情形下，就涉及新的学习材料的提取和萃取，我们将不再仅仅依靠专家编选资源，让学生去学，而是在原有基础上尝试由市场机制决定谁是优质教育资源。我们也期待学生和教师，在新的资源观和环境观下，开始进入一种新的学习状态。现在，有不少学校已经开始用手持设备和移动互联网进行日常的教育教学的活动，就是一个例子。
如北京市教委数字校园实验校中，有的从上个学期9月份开始，就将校园网由PC版升级为移动端APP。升级后，学生每天都要回家完成四项作业：英语的口语、语文的朗读、数学的速算、每天的日记。孩子每天花5分钟做完作业以后，可以给同学点赞，看谁获得的“点赞”多，学生们写的日记可以互相评论和留言。
用手机的方式做四项作业，是一个进步――教师以前检查不了英语的口语、听力，现在通过这种方式能检查了。但这是一个浅层次的提升，更为核心、深层次的提升是：学生学会欣赏了、学会倾听了，与此同时，他的阅读量随着交流的增多也越来越大。这就实现了在一个班、一所学校这样一个小环境里信息的流动和互动。
现在学校在三年级又开展了作业阅读，鼓励学生们自己上传作业内容。小孩子都爱往上传，因为对他来说很容易，就像聊天一样。比如上传一句名言“书山有路勤为径，学海无涯苦作舟”作为班级作业。只要他上传了作业，教师就会组织全班50个孩子都念一遍，这个过程中就产生了大量数据，上传作业的学生还有权利给其他学生做点评。
这样一来，新的教学方式出现了。在这样的作业过程中，学习是跨学科的，对象和学伴是互换的，学习的内容是不断增长更新的。
数字校园真正升级在孩子的交往能力上
记 者：据我们了解，北京也有一些学校正在做这样的尝试，比如北京十一学校亦庄实验小学，利用“一起作业网”的平台，进行作业的提交、点赞和评价，在此过程中潜移默化地培养学生的社交能力。
李 奕：数字校园真正的升级换代，体现在对孩子们的交往能力的提升上。当然，这只是一所学校范围的尝试。如果一个学区有这个意识，像东城和海淀这类有条件的学区，要拓展到学区里去做，效果会更好。比如东城的某些学校在使用“作业盒子”以后，你会发现孩子们交往的朋友圈和视野，比传统名校的孩子更棒。
这种棒是从教育的角度来看资源和环境，这是将来信息化发展的重要方向。什么是数字原住民？数字原住民不是只玩玩游戏，而是他对信息很敏锐，能提取、筛选信息，而且善于交流，有包容心，会给别人点赞，而不是很嫉妒、焦虑或者压抑。从社会大背景来看，利用信息技术能不能实现这种升级和超越？我认为能。
所以，看待一件事，一定要发掘这件事背后的价值取向和给孩子带来的变化。
记 者：我们也发现，教学中技术的使用门槛虽然降低了，但对教师的驾驭能力要求更高了。教师不能只做“教书匠”，而是既要想办法将信息技术成为学生手里学习的工具，还要善于组织学生的交流、讨论和活动。
李 奕：是这样的，有了APP，教师要善于去用，不只是善于用它布置作业，而是善于捕捉行为记录，以确定第二天在课堂上该关注谁、该如何因材施教等。将来理想的状态是，教师未必有学生知道得多，但是会比学生更敏锐。
人工智能在教育教学的应用范文第4篇
1、信息技术教学与常规的教学模式的区别
1.1 教学环境的改变
运用信息技术进行教学一般是在电脑教室进行的，整个教室基本做到了每位学生一台电脑。因此，学生的学习工具除了普通的课本、笔、纸外，还有与因特网相联的计算机，整个教学过程看起来是在教室进行，但教学环境却是真正的因特网环境。学生真实的接触到了远程教育体系、终身学习和社会化学习这种看起遥远的事情。
1.2 师生角色的转变
作为一种创新教学的尝试，教学中我们没有采用传统的以教师为中心的“讲授式”教学方法，而是采用教师指导下的，以学生为中心的学习。教师在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、讨论等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性，最大限度的培养学生的创新精神。
1.3 教学过程的转变
上课时教师首先通过电脑把本节课的教学目的、内容及学习提纲展示给学生，然后学生利用教师提供的网址进入相关的网站进行自主学习。对于不懂的问题学生可以相互讨论。最后利用交互式的教学软件进行检测学生的掌握情况，教师再有针对性的进行指导教材中的难点和重点。
1.4 教学方法的转变
信息社会的特点是个性化、多样化，关心人、尊重人、一切为了人成为信息社会的主旋律。网络教学充分考虑学生的个性特点，在教学目标规定的最基本的方面都能达到合格标准的同时，最大限度的发挥每个人的潜能与价值。在教学中努力渗透“科学、技术、社会”教育思想。尽可能在教学中让学生讨论一些现实问题。如：在学习“遗传的物质基础”时，结合信息技术可设计以下一些问题：1、基因工程是怎么回事？它在生产中有哪些实际应用？2、人类基因组计划有哪些国家参与？它研究的是什么问题？对人类有哪些好处？人们要警惕基因组计划的哪些应用？等。让学生运用各种知识，从社会利益、风险、科学技术的发展与安全等方面综合考虑问题，以培养学生的科学评价、科学决策能力。
2、结论与思考
2.1 提高了学生的学习兴趣
信息技术运用集文字、图像、声音于一体的多媒体教材替代抽象、枯燥的生物课本，虚拟技术使看不见、摸不着的微观世界和复杂的生理过程生动直观地显现在学生的眼前。加上与现实生活相联系的一些问题讨论，使学生感到生物知识趣味无穷，大大激发了学生的求知欲望，增强了学生学习的积极性和主动性。
2.2 提高了学生合作学习的能力
信息技术中的网络教学通过因特网的查询，为学习者的双向交流提供了广阔空间，达到了“人—机—人”相互学习，即学习者通过网络与教师和其他学习者进行相互交流，协作学习。
2.3学会信息资源的利用
运用信息技术进行教学，使学生初步形成了信息社会所必须的信息获取、信息分析和信息加工能力。
2.4增强了对现代教育的认识
信息社会使知识的创造、存储、学习和利用方式发生了革命性的变化，音像技术、计算机技术、现代通信技术和人工智能技术在教育领域广泛应用；网络教学完全改变了“以课堂为中心、以书本为中心、以教师为中心”的传统教育教学模式。
随着教育改革的不断深入，现代教育必须全面贯彻实施素质教育。同样生物学作为一门基础的自然科学，也必须转变现有的教育教学思想观念、改变教学方式、教学手段以适应新形式下的教学理念。而且，现在信息技术迅速发展为信息的传递提供了更为广泛的空间，学生已面临着如何从网络技术中收集和处理信息的考验。因此，现代教育也面临着要教会学生能从网络等信息技术中收集信息并进行自主地学习的任务。作为一种创新教学的尝试，我们在高二、高三部分班级进行了网络教学实践。
1、信息技术教学与常规的教学模式的区别
1.1 教学环境的改变
运用信息技术进行教学一般是在电脑教室进行的，整个教室基本做到了每位学生一台电脑。因此，学生的学习工具除了普通的课本、笔、纸外，还有与因特网相联的计算机，整个教学过程看起来是在教室进行，但教学环境却是真正的因特网环境。学生真实的接触到了远程教育体系、终身学习和社会化学习这种看起遥远的事情。
1.2 师生角色的转变
作为一种创新教学的尝试，教学中我们没有采用传统的以教师为中心的“讲授式”教学方法，而是采用教师指导下的，以学生为中心的学习。教师在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、讨论等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性，最大限度的培养学生的创新精神。
1.3 教学过程的转变
上课时教师首先通过电脑把本节课的教学目的、内容及学习提纲展示给学生，然后学生利用教师提供的网址进入相关的网站进行自主学习。对于不懂的问题学生可以相互讨论。最后利用交互式的教学软件进行检测学生的掌握情况，教师再有针对性的进行指导教材中的难点和重点。
1.4 教学方法的转变
信息社会的特点是个性化、多样化，关心人、尊重人、一切为了人成为信息社会的主旋律。网络教学充分考虑学生的个性特点，在教学目标规定的最基本的方面都能达到合格标准的同时，最大限度的发挥每个人的潜能与价值。在教学中努力渗透“科学、技术、社会”教育思想。尽可能在教学中让学生讨论一些现实问题。如：在学习“遗传的物质基础”时，结合信息技术可设计以下一些问题：1、基因工程是怎么回事？它在生产中有哪些实际应用？2、人类基因组计划有哪些国家参与？它研究的是什么问题？对人类有哪些好处？人们要警惕基因组计划的哪些应用？等。让学生运用各种知识，从社会利益、风险、科学技术的发展与安全等方面综合考虑问题，以培养学生的科学评价、科学决策能力。
2、结论与思考
2.1 提高了学生的学习兴趣
信息技术运用集文字、图像、声音于一体的多媒体教材替代抽象、枯燥的生物课本，虚拟技术使看不见、摸不着的微观世界和复杂的生理过程生动直观地显现在学生的眼前。加上与现实生活相联系的一些问题讨论，使学生感到生物知识趣味无穷，大大激发了学生的求知欲望，增强了学生学习的积极性和主动性。
2.2 提高了学生合作学习的能力
信息技术中的网络教学通过因特网的查询，为学习者的双向交流提供了广阔空间，达到了“人—机—人”相互学习，即学习者通过网络与教师和其他学习者进行相互交流，协作学习。
2.3学会信息资源的利用
运用信息技术进行教学，使学生初步形成了信息社会所必须的信息获取、信息分析和信息加工能力。
2.4增强了对现代教育的认识
人工智能在教育教学的应用范文第5篇
[关键词]未来课堂；智慧学习环境；智能学习空间；设计
[中图分类号]G420 [文献标识码]A [文章编号]672-0008（2012）05-0042-08
一、引言
以计算机、通信、人工智能等为标志的信息技术快速发展及在教育教学领域的应用，使得我们传统的课堂也渐渐从普通教室转变为技术增强教室（Technology Enhanced Class-room）从单一技术的教室应用转变为泛技术的教学环境。这既是科学技术发展的必然结果，也是社会发展对技术教育教学应用的应然要求。正如美国前副总统阿尔·戈尔所说：“美国的每一个孩子都应当接受21世纪的教育，都应当使用21世纪的技术。”当今。我们所面临的学习者被称为是网络一代/数字后代（Digital Generation/Digital Natives），这一代的学习者正以与他们的父母截然不同的方式学习、玩乐、沟通、工作以及创造社群，他们利用网络，毫不费力地突破了地域和时间的限制，利用指尖横跨世界。他们崇尚自由和选择权，追求个性化，喜欢交谈、讨厌说教、天生就善于协作，他们会仔细监督你和你的组织，坚持做正直的人，就算是在上班或是上学。他们也想过得有趣些。速度才是生活的常态，创新就是生活的一部分。时代的发展要求我们培养出富有创造力和创新精神的学习者。课堂是教学的主阵地，理想的课堂应是互动的，知性灵动的天地。这些都需要我们改变现有的课堂的物理架构和教学样式。
从技术教育应用的历史来看，教育技术的发展史其实就是技术发展及其在教育教学领域应用的历史。技术的层出不穷，改变了信息的呈现、传输和存储，也改变了人类对于信息的获取和处理方式，但技术的不断推陈出新，同时也给教学者和学习者带来了很大的挑战，他们需要不断地去熟悉这些新技术，并将这些技术有效地应用于教与学的过程。幸运的是，随着社会对人的关注，技术也越来越智能化，从过去以技术为中心转向以人为中心，使人可以从繁杂的技术操作中解放出来，实现与技术、资源最为自然、和谐的交互，将自己的注意力集中于学习过程。借用环境行为学、社会学等学科的观点，“人塑造了环境，环境也塑造了人”。提高课堂主体对自身及其所处教与学环境的认识，建立和谐的人与环境之间的关系，是未来课堂研究的一个重要主题。
目前。国内外关于未来课堂（教室）研究已经引起了各国政府、全球知名企业、高等学校、科研院所以及中小学校等机构的关注，未来课堂设计与应用已经成为了教育技术学研究的一个新领域。
二、未来课堂的特性及教与学的特点
（一）未来课堂的概念界定及特性
关于未来课堂的界定，国内外的文献中目前尚无统一的论述，对于未来课堂，从名称上有“未来教室”和“未来课堂”两大类。
Clayton M.Christensen.Michael B.Horn and Curtis W.Johnson在“Disrupting Class”一书中指出，未来课堂是一个集成了技术与软件。提供给学生一些替代方法和选择以达到规定的目标的课堂。它们鼓励形成一个让学生一起工作计划，分享经验和教训和进行概念化的学习，而不是单纯记忆一些信息的环境。
美国的《每日论坛》报在其“Classroom of the Future，Here，Now”一文中指出，未来的课堂是一个学习环境，采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的所有方面提高对技术的使用。它能使教学者和学习者成为优越的学习环境的一部分。
台湾的陈曼萃认为，未来教室是指这样一种教室环境，教学上，希望由过去单向的讲授教学。转变成为师生互动的学习模式，引发及提高学生的学习兴趣，并进而启发学生的创意与思考：同时。让学生有更大的自由可以依自己的喜好选择学习及进行探索的方式，以多元的管道汲取知识。包括使用各类的硬件载具，如计算机、学习机、电视、手机、电子书等。
台湾的赖阿福认为，未来教室可定义为一个高度信息化、互动性强、整合性佳的教学与学习环境，适合进行信息融入教学、数字学习，教师可运用多元教学策略在讲授、评量、诊断、互动、讨论、探究等教学过程中，除了能强化教学效能及学习成效外，亦能提升学习者的关键能力（包含问题解决、创意思考、批判思考、沟通表达、信息应用等能力）。
台湾资策会在“2009年的数位典藏与学习之产业发展与推动”计划中提出，未来教室为将新兴的数位教学终端设备与数位内容进行整合，辅以适当的教学模式与方法，发挥Ac-tive Learning（主动学习）的成效，培养学生高层次能力的教育体系与环境。未来教室即是将科技工具运用在教学上，且强调团体的交互式教学。并以学习者为中心设计教材，创造出协同合作之虚实整合学习环境。
台湾的《启动学习革命》一书中认为，“未来教室=无所不在的学习环境+电子书包+随意教室+远距实验室+高互动教室+相连教室”。在未来教室里，无处不可以学习，还可以跨班际、校际甚至国际进行交流。
未来教室是指将高新技术融入教育，创造全新的互动教育环境。未来教室的目标能力是培养学生的分析力、创新力，教学方式是多向的，以学生为中心进行学习，学生能够进行主动、探索性学习。
未来教室是一个集多媒体教室、计算机教室、微格教室、校园电视台等多种环境为一体的新形式教学环境，其中使用了包括电子白板、数字笔、电视（显示）墙、无线网络、数字摄像在内的多种技术，让学生充分体验到计算机技术发展所带来的便利。体验到利用新技术进行学习盼快乐。
未来教室便是利用先进的新一代信息科技，改变传统学校教室的学习环境，建立师生间双向互动的教育学习模式，不但能刺激学生学习动机与创新、探究之精神。更让教师能够丰富教材内容以及轻松教学。未来教室应该是一个广义的概念，包括教师的教学工具、学生的学习环境等。
英特尔全球教育总监Brian Gonzalez认为，未来的课堂是“颠倒的课堂”。是指教育者赋予学生更多的自由。把知识传授的过程放在教室外，让大家选择最适合自己的方式接受新知识；而把知识内化的过程放在教室内，以便同学之间、同学和老师之间有更多的沟通和交流。
王珠珠认为，未来教室是一个以学生为中心的教学的、鼓励学生多方面的进步的，是一个能够展现、呈现或者使用、分享或者多媒体的，应该是能够合作研究，能够便于信息交流的，应该是批判性思考，并且能够主动的计划和行动的这样一个真实和虚拟环境的整合的这样一个环境，或者叫结合的一个环境。
宋卫华认为，未来教室是一种利用电子白板技术、投影技术、智能空间技术、无线射频技术、物联网技术等手段，在现代创新教育理念的指导下，构建出以培养学生21世纪创新技能为目的，以互动为核心，能够激发学生学习兴趣，促进学生协作、探究学习的一种教室环境。
杨宗凯教授认为，未来的教室一定是云端教室，包括电子课本、电子课桌、电子书包、电子白板等，在资源方面，由模拟媒体到数字媒体，再到网络媒体，资源最终都在教育云上，内容达到极大丰富，从而满足个性化的学习。
通过对上述定义进行分析，可以看出，目前，已有对未来课堂（教室）的界定一个共有的趋势是关注于利用新兴的技术创建一个教与学的环境，促进学习者的学习和相关技能的培养。综合以上学者对未来课堂（教室）的概念界定研究，本文认为，未来课堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相对于传统和现代课堂而言的，是以人本主义、互动、环境心理学等相关理论和智能空间、云计算、人体工学等技术的支持下，以互动为核心，以充分发挥课堂组成各要素（人、技术、资源、环境和方法等）的作用，实施教与学，以促进人的认知、技能和情感的学习与发展的教与学的环境与活动。
未来课堂的特性主要体现在未来课堂的人性化、混合性、开放性、智能性、交互性和生态性等方面。人性化主要体现在技术设计与应用上。更多地体现以人为本的精神：混合性则主要体现在未来课堂可以实现多种教与学活动的混合，正式学习和非正式学习结合，虚拟课堂和现实课堂的混合。不同交互类型的混合等：开放性主要体现在课堂教学组织形式的开放以及教学资源的开放：智能性则体现在未来课堂应是一个智能化的学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持教与学主体方便地获得未来课堂设备的服务：生态性则体现在未来课堂应是一种平等、和谐、开放的生态系统。
（二）未来课堂教与学的特点
未来课堂的教与学的过程是以学生为中心的、自主的、个性化的。在学习内容上，不管是哪个领域。都要学习批判性思维、复杂问题的解决、合作以及多媒体通讯等21世纪的专业知识与能力：从技术对学习的促进方式上看，作为以泛技术环境为特征的未来课堂，可以通过不同技术来支持不同类型的学习，多媒体的呈现形式、网络资源和网络社群可以为学生的学习创造机会：从学习的时间和场所上看，学生可以随时随地按需学习，技术为按需学习和全方位学习搭建了关键性的桥梁。使学习资源通过正式学习和非正式学习得以有效利用：从学习主体的广泛性角度看，未来课堂则是提供了灵活的信息呈现方式、学生知识表征方式和活动参与方式，体现为所有课堂教与学主体提供服务。使所有人都能够得到合适和有效地支持。
三、未来课堂：智慧学习环境
智慧学习环境目前也已开始受到教育技术学界研究者的关注，《开放教育研究》杂志从2012年开始开辟“智能学习环境”专栏，北京师范大学教育学部知识工程研究中心和加拿大Athabasca（阿萨巴斯卡）大学计算机和信息系统学院也联合主办了“北京师范大学一阿萨巴斯卡大学首届“智慧学习环境国际研讨会”。
智慧学习环境是数字学习环境的高端形态，是社会信息化背景下学生对学习环境发展的诉求，也是有效促进学习与教学方式变革的支撑条件。智慧学习环境的目标是使得学习场所能够感知学习情景，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习。
智能空间（smart Space）是智慧学习环境的一种实体形式，也是智慧学习环境实现的基础，是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的工作或生活空间，具有自然便捷的交互接口。以支持人们方便地获得计算机系统的服务。智能空间作为信息时代的产物是具有动态、主动、可思维、开放、多变等特性的建筑空间。
参照NIST（美国国家技术标准研究院）给出的智能空间具备的功能和为用户提供的服务标准，我们认为，作为智能空间的特定应用形式，未来课堂也应是一个智能学习空间，它应包括能识别和感知课堂主体以及他们的动作和目的，理解和预测这些主体在完成教与学任务过程中的需求：课堂主体能方便地与各种信息源（包括设备和数据）进行交互：他们所携带或使用的移动设备可以无缝地与未来课堂这一智能学习空间的基础设施进行交互：未来课堂能够提供丰富的信息显示：提供对发生在未来课堂中的经历的记录，以便在以后检索回放：支持未来课堂中多人的协同工作以及与远程用户的沉浸式的协同工作等。
智能学习空间还是一个富交互环境，在未来课堂这一智能学习空间中，大量的计算设备、多模态交互技术模块、情景感知（Context Awareness）模块被嵌入并隐藏在实际的物理环境中这些模块互相协作并能主动为用户提供服务，使得智能空间拥有立体、连续的交互通道。按照智能空间发展的这三个阶段，从独立的智能空间一开放的智能空间一智能社区的演变。不同的智能学习空间之间也应该能够自发地发生交互。当一个空间的资源无法满足用户的需要时。智能空间应该根据用户的要求向临近的空间发出请求来完成用户的任务。
目前，国内外对智能学习空间的研究主要集中于有关智能教室的研究，笔者曾在智能教室的研究现状与未来展望一文中。对智能教室研究的国内外现状进行了系统的综述。目前如清华大学的Smart Classroom，Dell公司的intelligentclassroom，卓越电子的智能教室等。
也有学者从各自角度提出了关于智慧（能）学习环境的构想。钟国祥等提出，智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学习者学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间，认为其既支持学习者学习的自主建构，又提供适时的学习指导。马来西亚学者Chin认为，“智慧学习环境是一个以信息通信技术的应用为基础、以学习者为中心的且具备以下特征的环境：可以适应学习者不同的学习风格和学习能力：可以为学习者终身学习提供支持；为学习者的发展提供支持。黄荣怀等人认为，智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。
在这些现有的项目中，尽管各个项目关注点会有差异，但是其核心思想是一致的，就是技术整合于教室及教学活动，为课堂教与学活动的顺利开展，及为学习者提供良好的个性化学习支持，注重学习者创新能力及创新精神的培养提供@技术、环境、人、资源各主体相互协调的智能学习空间。
在未来课堂研究方面，笔者曾利用质性研究法和文献研究法，对目前网络上公开的44篇中小学生所写的关于未来教室（课堂）的作文利用质性分析软件Nviv08.0软件进行了内容分析。提炼出当前中小学生对于未来课堂的想象与期望。基于作文内容分析建立的未来教室特点模型，如图1所示。
从模型图中研究者可以发现，学生们对于未来教室（课堂）特点的认识，主要体现在智能的、高科技的、人性化的、灵活的、有趣的、自由调节的、使用便捷的、安全的、心情愉悦的、生态的、环保的、无尘的等概念中。
另外，笔者基于对于未来课堂的定位和特性、学生理想中的未来课堂和未来课堂的目标进行分析的基础上，还采用了专家意见征询法，对来自于教育学、教育技术学、计算机科学与技术、建筑学、心理学等领域20位专家，对于未来课堂的认识进行了意见征询，借此构建了未来课堂的模型，如图2所示。
从未来课堂模型中。可以看出。未来课堂的设计主要从课堂环境设计和课堂教与学的活动设计两方面入手。未来课堂要能促进学习者的学习与发展，应使学习者在未来课堂中能够实现快乐学习和高效学习。而要做到这一点，需要学习者在未来课堂中进入到一个积极的心流状态。从心流理论研究可以得出，要使学习者获得这种心流状态，需要从学习环境和活动两方面进行考虑。其中环境部分包括未来课堂的物理环境和学习支持平台。物理环境中，未来课堂给课堂主体提供了高交互的教与学设备。能够有效支持课堂主体对于学习资源的获取、处理和呈现。智能环境控制则给课堂主体提供了良好的外在环境，从光、温、声、背景音乐、空气质量等方面根据课堂的实时状态进行调节。创意空间布局则主要考虑给学习者提供更为人性化的桌椅设施，以及根据教与学活动的需要能够方便实施桌椅的组合，形成学习小组，以利于小组学习活动的开展。
未来课堂中教的活动、学的活动和评的活动都是基于未来课堂云学习支持系统来实施的，所有学习资源的提取及课堂教学过程中生成的资源均来源于或进入到可进化的学习资源库中。课后的活动是课中教与学活动的延续，教师可以利用课堂实录系统记录的视频和学习支持平台记录的教学生成性资源进行分析，反思自己在教学过程中的经验和不足之处，并撰写反思，与同行交流，也可利用学习支持平台对学生在作业过程中提出的问题进行辅导交流。学生在课后也需要对自己的学习过程进行反思，撰写反思日志，并利用交互学习终端完成系统根据自己的学习情况推送的个性化作业。
未来课堂学习支持系统是未来课堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在网络实现高互动教与学设备、智能环控设备的接入与控制，支持未来课堂教与学等活动的开展。教师、学生可以通过交互终端接入未来课堂学习支持系统，进行教与学的活动实施，教研员、学校管理者、教师同事、家长等也可以接入未来课堂学习支持系统，参与教与学的过程，了解学与教的情况。
可进化的学习资源库是未来课堂学习支持系统的重要支撑。因为在未来课堂教与学的过程中有许多新生成的资源，而且未来课堂中的学习需要有情境性、适应性的资源，需要为学习者进行个体学习时所需的个性化学习资源需求提供支持。根据不同的要求，提供随需应变的学习资源服务。在未来课堂中，学习者需要的不是泛泛的学习资源，而是需要应时的、与学习目标、教与学内容相关的、能够切合学习者所处当前语境的资源。可进化的学习资源优势便在于它解决了资源的应时性。使学习资源有了适应性的特点。由于在未来课堂中，随着课堂主体与资源的交互，不断有新的生成性学习资源产生，也就是说学习资源能在与课堂主体进行交互的过程中，吸收资源使用者的集体智慧得以不断进化，这样就使得原本传统的静态化、结构封闭、内容更新迟缓的学习资源需要转变为动态生成、持续进化发展、结构开放的学习资源。不断保留在使用和交互过程中产生的生成性信息作为资源进化的养料，体现资源进化和学习者知识建构的历史路径，满足资源自身生命进化的需求。未来课堂中学习者的学习过程不仅仅是学习者与学习资源的交互，更重要的是在参与学习的过程中，吸取教学者、其他学习同伴、远程学习者或专家等人的智慧，建立起学习者学习的社会认知网络，收获持续获取知识的“管道”。透过学习资源在学习者、教师等人之间建立起动态的联系，共享学习过程中的人际网络和社会认知网络，满足社会化学习的需求。
由上可见，未来课堂是一个智慧学习环境，智能性是未来课堂的重要特性之一，未来的课堂应是这样一个富有技术、充分体现技术、人和谐交互的智慧学习环境。这个环境的组成既包括未来课堂物化形态上所呈现的智能学习空间，同时还包括在这个空间中对课堂主体所进行活动的智慧性支持。在这个环境中，技术也已成为一个具备一定智能的主体，与其他主体能够进行良好的互动，共同促进未来课堂教与学效率的提高。
四、未来课堂的智慧性体现
基于泛技术环境的支持，未来课堂的目标是旨在构建一个自然、和谐互动的学习空间。促进学习者进行个体学习和社会化学习，进而促进学习者的发展，在空间设计上也应能够体现绿色、环保，从信息化设计到体验性设计。
未来课堂作为一个智慧学习环境。其智慧性主要体现技术层面、环境层面和资源和服务层面等方面。
（一）技术层面——应用大量的智能技术
未来课堂作为一个泛技术支持下的教学环境，应用了大量的智能技术，主要实现信息的记录、传输、编辑的智能化，主体之间交互的多元化、便捷化。如RFID技术、泛在网络技术。智能学习空间（Smart learning space）是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的教学与学习空间，具有自然便捷的交互接口，以支持课堂主体方便地获得计算机系统地服务。人们在未来课堂里的学习过程就是使用计算机系统的过程，也是人与计算机系统不间断的交互过程。在这个过程中，计算机不再只是一个被动地执行人的操作命令的一个信息处理工具。而是协作课堂主体完成教与学任务的帮手，是人的伙伴，交互的双方具有和谐一致的协作关系。这种交互中的和谐性主要体现在人们使用计算机系统的学习和操作负担将有效减少，交互完全是人们的一种自发的行为。自发（spontaneous）意味着无约束、非强制和无须学习，自发交互就是人们能够以第一类的自然数据（如语言、姿态和书写等）与计算机系统进行交互。
（二）环境层面——实现智能环境
未来课堂中应用了许多电子设备，要做到环境的智能化，需要使电子设备消失在用户环境中，因此。需要“虚拟设备”来支持课堂主体与消失了的电子器件间的自然交互。通过智能化、个性化和相互连接的系统和服务创造所需的环境和功能。以此提高人们利用环境学习的质量。
空间可以感知人的存在。根据不同的人，空间就会有不一样的改变。
智能环境控制系统主要基于RFID等的物联网技术对课堂内的光、电、声、温根据学习者学习的需要进行控制，可以根据课堂外的光照条件调节照明，季节气候的不同调节温度，根据课堂内的声场环境调节声音系统等。如图3所示。
环境必须能识别生活在其中的人，适应他们，并从他们的行为中学习，可能的话还要具有情感。在环境智能的世界里，由组网的智能设备组成的电子系统将集成到人们的环境中，并为人们提供随时随地所需的信息、通信、服务和娱乐等服务。设备还能进一步适应甚至预备人们的需要。环境智能将以完全不同于现在的手柄式或固定的电子盒的方式出现。这些新系统将自然地融合到周围的环境中，并可以产生更为自然和隐含的交互方式。
智能环境重要的技术特性主要包括嵌入式（Embeded）。许多组网设备被集成到环境中。环境感知（context Aware）系统能识别你和你所处的环境上下文，个性化（Personlized）系统能调整自身以满足你的需求，适应性（Adaptive）能发生变化以响应你。预备（Anticipatory）系统无需有意识的干涉便能提前准备好你所想要的。
（三）资源层面
未来课堂可以通过云资源支持平台、智能课堂实录系统和交互白板实现资源的智能实时录制和资源存储。
智能课堂实录系统可以对课堂中的学习者的学习过程，包括自我学习和小组协作学习等过程进行记录，储存于云端资源服务平台中。可供学习者课后进行学习过程的回放，反思支持。
课堂智能实录系统是未来课堂物理架构的重要组成部分，实录系统能够自动跟踪课堂主体的状态和活动，自动调整镜头的景别。及实现聚焦和拾音电平的调整。并处理好不同摄像机之间的录制画面的同步。可以实现多摄像机、多场景切换式拍摄。
（四）服务层面
未来课堂应为课堂主体而建，终极目标在于促进学习者的个体学习和社会化学习，以促进学习者的发展，是一个充分发挥课堂主体的主动性、能动性，和谐、自由发展的教与学的环境与活动。未来课堂应为课堂教与学活动的实施提供完善的支持与服务。要实现这种支持与服务。需要未来课堂能够根据课堂实时情境。判断出课堂主体的需要，为教师和学生实现教与学过程的智能分析，资源的智能推送等。从而为每一个学习者能够实现个性化学习提供可能。
五、未来课堂——智慧学习环境的实现技术
未来课堂作为一个智慧学习环境，其实现技术主要包括硬件技术和软件技术两个层面，其中硬件技术主要包括所有设备之间的智能互联技术、多功能交互设备技术；软件技术则主要是指各主体间的信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等。
（一）硬件技术层面
要使得未来课堂成为一个智慧学习环境，需要有硬件技术的支持，这些硬件技术主要包括物联网技术、多功能交互设备技术等。
1.物联网技术
未来课堂是一个泛技术环境，是一个技术增强型课堂。未来课堂的物理架构是指在泛在网络环境支持下，由多屏显示、活动桌椅、智能环境控制系统、桌面平板电脑、无线反馈系统、视讯会议系统、智能课堂实录系统等部分构成。从未来课堂的物理架构可以看出在课堂中应用了许多新的技术，但这些技术在未来课堂中不应该是单独存在的客体，而都应成为彼此之间信息互通的主体，成为未来课堂的有机组成部分。目前，实现要实现这些设备之间的无缝链接，主要可以采取物联网技术来完成。
物联网（TheInternet of things）的定义通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备。按约定的协议。把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
从课堂教与学主体进入课堂开始，其身份信息将自动被读取。相应的设备都会根据读取的主体信息调节相应的设备状态。给主体提供相应的支持。以符合个性化学习的需要。体现所有学习主体的学习机会平等性、学习方式多样性、学习模式灵活性。
基于物联网形成的无缝学习环境和泛在网络技术可以让所有学生和教育工作者随时随地使用综合性的学习基础设施。
2.多功能交互设备技术
除了物联网技术以外，未来课堂的主要特性是其互动性，要实现各主体之间的良好互动。需要有多功能交互设备技术的支持。如多功能交互笔。多触点交互显示技术等。
在未来课堂这样一个包括多种显示设备的三维交互空间中。用传统的鼠标键盘进行交互是相当繁琐的。每个显示设备都需要单独配备鼠标或键盘，对于不熟练的计算机用户来说。这种交互方式效率很低。对某些操作，例如绘制图标。即使是熟练的计算机用户用鼠标和键盘也很麻烦。清华大学研究者设计实现了一种多功能交互笔uPen，它是一个具有压力传感器的触摸笔，可以发射激光，笔身上还有激光发射和鼠标左右键共三个功能按键。结合触摸板和计算机视觉技术。用户利用一只uPen就能够以便捷的方式在课堂中与各种显示设备进行交互。这种笔势交互的模式摆脱了鼠标键盘，使用户在课堂的各个位置都能与显示设备交互，而且交互方式统一便捷。每一支uPen在使用过程中能向系统发送惟一的ID信息。为多支uPen同时工作提供了基础。结合室内定位系统，就能够确定使用人员的当前交互状态，为系统的主动服务和用户相关的过程记录提供了可能。
多点触控技术是一项由电脑使用者透过数只手指达至图像应用控制的输入技术。它是采用人机交互技术与硬件设备共同实现的技术，能在没有传统输入设备（如鼠标、键盘等）的情况下进行计算机的人机交互操作。多点触摸交互技术能支持同时多点触摸输入，使得触摸手势输入和多人协作交互成为了可能，可以提高交互的智能性、协作性和自然性，也推动了人机界面逐渐由图形用户界面（GUI）向自然用户界面的转变。将双手的手势动作定义成人们在日常生活中常用的自然动作并用来操作计算机，可以大大减少操作者的认知负担，降低学习操作的门槛。触摸手势交互作为一种更自然的人机交互方式，它符合用户的认知，提高了交互的自然性。
为满足人们简单、自然、友好、一致的人机交互需求，利用人在现实生活中的劳动技能和操作技巧，提高交互的自然性，该平台以用户为中心。相对于单手操作。双手交互不单是输入通道上的增加，而且体现了双手合作的特点，提高输入带宽和工作效率，使得传统的图形界面交互能够和双手多指交互相结合达到优势互补。如国防科学技术大学研发的基于手势的多指触摸协作交互平台。解决了多点触摸识别与定位、触摸手势识别、多人协作交互等关键技术，利用先进的光感应触控手段，实现了双手多指触摸操作的人机交互。开发了基于双手自然手势进行触摸交互的通用支撑软件，支持多人协作交互。通过触摸屏在图形界面上实现了一种自然、简单、高效的人机交互。支持自然手势的双手多指触摸人机交互系统，在触摸精度、显示面积和显示方式上与国际同期同类技术相比具有明显优势。
（二）软件技术层面
未来课堂设备的配置和连接从硬件技术层面来讲创建了智慧学习环境的物理基础，但要使其真正发挥各自的作用。成为一个智慧学习环境。则需要相应软件技术支持。这些软件技术主要是指各主体间信息的智能传输技术、控制技术及推理技术等，具体包括人工智能技术、上下文感知计算技术、和谐交互技术、计算机视觉识别技术和无缝数据管理技术等。
1，人工智能技术
人工智能技术是当前信息技术教育应用的一个研究热点，基于人工智能技术开发的智能教学系统使得计算机软硬件系统能够更好地服务于学习者的学习过程。以智能专家系统ITS（Intelligent Tutoring Systems）为例，ITS是一种能仿真人类教师的计算机教学系统，以学习者为主设计的教育软件，它能感知学习者的学习状态，而提供适合学习者程度及喜好的指导、决定学习者模块内容及选择特殊设计以辅助学习指导及练习（Shute&Psotka.，1995）。ITS利用AI技术推论学习者的学习状况、理解状态及分析学习者特质，进而决定教学的内容、时间点、与方式。这不但塑造了一对一教学的理想环境，同时也提供了针对不同学习者需求，量身定做的适性化（adap.tive）学习内容。ITS以学生模型（Student Model）、教学模块（Pedagogical Module）、领域知识（Domain Knowledge）、接口模块（Interface Module）四个组件来达成上述的各项功能。[删
在未来课堂中，学习者除了可以和实体课堂内的教学者、学习同伴进行互动外。还可以和学习支持系统中的智能型人进行互动，获得个性化的学习支持，智能性人中的“教学人”可分为“协助教学事物人”及“实际进行教学的仿真教学人”两种。台湾学者陈鸿裕的研究指出，协助教学事物的教学人主要的工作有：（1）自动负责同伴间的联络；（2）自动检视并提示学习进度；（3）自动收集课程的相关信息。而“实际进行教学的仿真教学人”则是代替教师实际进行教学的人，大部分的系统皆是以一个动态的3D人像作为沟通接口。以运用虚拟实境中丰富的沟通形式。与学习者在网络的虚拟实境中互动。
2.上下文感知计算技术
上下文感知是智能空间的重要特征。是提高计算系统交互智能性的核心技术。上下文感知计算是指利用上下文信息自动为用户提供适合当前课堂教与学情景的服务和支持。它主要涉及上下文信息的感知和表述、上下文建模和推理、上下文感知的应用等方面的内容。
上下文是指任何可用于表征实体状态的信息，这里的实体可以是个人、位置、物理的或信息空间中的对象。在实际应用中，上下文的种类可归纳为计算上下文、用户上下文及物理上下文等。上下文可分为低层上下文和高层上下文两个层次，低层上下文是指直接从相应的传感器获得的上下文：高层上下文和低层上下文往往是相互关联的，一般来说是根据低层上下文进行逻辑推理得到的。由于高层上下文更能体现用户主体的意图。因此人们对高层上下文更感兴趣。它成为判断用户主体当前意图，为用户主体提供相应服务和支持的重要依据。
3.和谐交互技术
未来课堂通过开发和集成先进的和谐交互技术，为学习者提供一个高效的信息获取、交流的工作空间。从而促使显著提高学习、讨论和协作效率。
在未来课堂中，多种来源的相关信息将集成显示在课堂的三维物理空间中，课堂教与学的主体可以在多个显示表面上以自然便捷的方式直接与信息系统交互。或与远程的专家或学习伙伴进行充分的协作交流，整个互动过程还将被自动存放为可索引的学习记录或参考案例。未来课堂这一智能学习空间是一个典型的多用户和谐人机交互环境，目标是促使学习者在复杂的情况下尽快地理解和掌握当前形势并快速地做出合理地决策。关键是要为开放式信息集成、多用户自然交互提供支撑技术。
基于普适计算的智能学习空间技术，能营造全方位信息显示与和谐交互环境，将大大提高教与学过程的快速性和可靠性。
4.计算机视觉技术
在未来课堂这一智慧学习环境中，人的行为识别理解、物品识别与定位，以及场景恢复等问题都需要利用计算机视觉技术作为主要或者辅助手段来解决。计算机视觉是用计算机或机器对生物视觉的仿真。是一门综合性的学科，它包括计算机科学和工程、信号处理、物理学、应用数学和统计学，神经生理学和认知科学等。计算机视觉就是用各种成像系统代替视觉器官作为输入敏感手段，由计算机来代替大脑完成处理和解释。计算机视觉的最终研究目标就是使计算机能像人那样通过视觉观察和理解世界。具有自主适应环境的能力。
在未来课堂中，用到的与计算机视觉相关的技术主要有图像处理、图像识别和图像理解。图像处理技术把输入图像转换成具有期望特性的另一幅图像，图像处理主要利用图像处理技术进行预处理和特征提取：图像识别是指根据从图像抽取的统计特性或结构信息，把图像分成预定的类别，图像识别主要用于对人的动作、物品等的识别与定位等；图像理解不仅描述图像本身，而且描述和解释图像内容所代表含义，图像理解主要用于对场景的理解和对人的行为和意图的识别等。
5.无缝数据管理技术
从用户的角度来看，进入未来课堂后，不同计算设备上的信息被放置在一个系统中，用户无需关心信息的上传和下载，只需利用下文介绍的多功能交互笔就能在不同显示设备上方便地显示、切换、标注这些信息，使得用户的注意力能主要放在讨论和信息理解的过程中，无需过多理会计算系统的细节。远程用户被允许接入未来课堂后，也能利用无缝数据管理模块来提供和共享信息。
在多种显示设备集成的智慧学习环境中，课堂教学主体可以通过物理环境（如墙面、桌面）、日常用具（如笔、激光笔），新型信息设备（如PDA、麦克风阵列），以及语音命令等自然便捷的方式与信息系统交互，无需依赖传统的鼠标键盘，以使对计算机不熟练的人员也能够直观地访问、处理信息。原型系统主要通过语音命令和多显示表面上的笔式交互提供直接的支撑技术。
除了以上的硬件技术及软件技术外，未来用在未来课堂这一智慧学习环境中的技术还可能包括增强现实技术（AR）、多模态信息融合、自动记录决策过程、内容增加技术（如把有意义的元数据添加到现有的音频和视频内容中）、新的压缩和表现技术（使音频和视频能实时地产生复合型媒体）和适应技术等，以支持未来课堂用户主体和课堂技术、资源和环境间的自然交互等等。
