智慧城市時(shí)代，學(xué)校教該給予學(xué)生什么？潛能教育的答案是：1.學(xué)校教育最責(zé)無旁貸的職能是給學(xué)生智慧——生活的智慧、生存的智慧、做人的智慧。2.重視信息技術(shù)教育和信息能力教育，多給學(xué)生實(shí)際操作的機(jī)會(huì)。3.重視知識(shí)的教育，更要加重對(duì)“方法性知識(shí)”、“價(jià)值性知識(shí)”、“誰的知識(shí)”的教學(xué)。加強(qiáng)知識(shí)的生活性、生成性、開放性、經(jīng)驗(yàn)性、生命性，使知識(shí)成為創(chuàng)造力和智慧之源的“活水”。4.梳理“因教育才”與智慧信息的因果關(guān)系。努力實(shí)現(xiàn)起點(diǎn)的公平，從“公平的教育”入手，促進(jìn)每一個(gè)個(gè)體的全面發(fā)展。5、重視信息技術(shù)教育和信息能力教育的同時(shí)，學(xué)校教育應(yīng)緊抓必備職能（如關(guān)心人的情感與精神），它們涉及個(gè)體的價(jià)值、態(tài)度、道德、習(xí)慣、個(gè)性、情感、社會(huì)化程度、心理衛(wèi)生水平等方面，是個(gè)體發(fā)展中無法忽視的內(nèi)容。因此，在整個(gè)教育過程中，一定要處理好硬指標(biāo)和軟指標(biāo)的關(guān)系問題。^[6]

一、智慧城市的未來課堂

未來課堂的設(shè)計(jì)與應(yīng)用已經(jīng)成為智慧城市的一個(gè)新領(lǐng)域，智能性是未來課堂的重要特性之一。未來課堂應(yīng)為課堂主體而建，終極目標(biāo)在于促進(jìn)學(xué)習(xí)者的個(gè)體學(xué)習(xí)和社會(huì)化學(xué)習(xí)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的發(fā)展，它是一個(gè)充分發(fā)揮課堂主體的主動(dòng)性、能動(dòng)性，和諧、自由發(fā)展的教與學(xué)環(huán)境與活動(dòng)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。未來課堂不僅是一個(gè)智能化的學(xué)習(xí)空間，還應(yīng)體現(xiàn)出對(duì)課堂主體教與學(xué)活動(dòng)支持的智慧性。智慧性主要體現(xiàn)技術(shù)層面、環(huán)境層面和資源和服務(wù)層面等方面，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個(gè)層面，其中硬件技術(shù)主要包括所有設(shè)備之間的智能互聯(lián)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)；軟件技術(shù)則主要是指各主體間的信息傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及信息的推理技術(shù)等。

（一）未來課堂

未來課堂（Future Classroom/Classroom of the Future）是相對(duì)于傳統(tǒng)和現(xiàn)代課堂而言的，是以人本主義、互動(dòng)、環(huán)境心理學(xué)等相關(guān)理論和智能空間、云計(jì)算、人體工學(xué)等技術(shù)的支持下，以互動(dòng)為核心，以充分發(fā)揮課堂組成各要素（人、技術(shù)、資源、環(huán)境和方法等）的作用，實(shí)施教與學(xué)，以促進(jìn)人的認(rèn)知、技能和情感的學(xué)習(xí)與發(fā)展的教與學(xué)的環(huán)境與活動(dòng)。也就是說，未來課堂是一個(gè)集成了技術(shù)與軟件，提供給學(xué)生一些替代方法和選擇以達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)的課堂。它們鼓勵(lì)形成一個(gè)讓學(xué)生一起工作計(jì)劃，分享經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)和進(jìn)行概念化的學(xué)習(xí)，而不是單純記憶一些信息的環(huán)境。

目前，已有對(duì)未來課堂（教室）的界定一個(gè)共有的趨勢(shì)是關(guān)注于利用新興的技術(shù)創(chuàng)建一個(gè)教與學(xué)的環(huán)境，促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)和相關(guān)技能的培養(yǎng)。

未來課堂的特性主要體現(xiàn)在未來課堂的人性化、混合性、開放性、智能性、交互性和生態(tài)性等方面。人性化主要體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用上，更多地體現(xiàn)以人為本的精神；混合性則主要體現(xiàn)在未來課堂可以實(shí)現(xiàn)多種教與學(xué)活動(dòng)的混合，正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)結(jié)合，虛擬課堂和現(xiàn)實(shí)課堂的混合，不同交互類型的混合等；開放性主要體現(xiàn)在課堂教學(xué)組織形式的開放以及教學(xué)資源的開放；智能性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一個(gè)智能化的學(xué)習(xí)空間，具有自然便捷的交互接口，以支持教與學(xué)的主體獲得未來課堂設(shè)備的服務(wù)；生態(tài)性則體現(xiàn)在未來課堂應(yīng)是一種平等、和諧、開放的生態(tài)系統(tǒng)。^[7]

（二）未來課堂教與學(xué)的特點(diǎn)

未來課堂的教與學(xué)的過程是以學(xué)生為中心的、自主的、個(gè)性化的。在學(xué)習(xí)內(nèi)容上，不管是哪個(gè)領(lǐng)域，都要學(xué)習(xí)批判性思維、復(fù)雜問題的解決、合作以及多媒體通訊等21世紀(jì)的專業(yè)知識(shí)與能力；從技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)的促進(jìn)方式上看，作為以泛技術(shù)環(huán)境為特征的未來課堂，可以通過不同技術(shù)來支持不同類型的學(xué)習(xí)，多媒體的呈現(xiàn)形式、網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)社群可以為學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)造機(jī)會(huì)；從學(xué)習(xí)的時(shí)間和場(chǎng)所上看，學(xué)生可以隨時(shí)隨地按需學(xué)習(xí)，技術(shù)為按需學(xué)習(xí)和全方位學(xué)習(xí)搭建了關(guān)鍵性的橋梁，使學(xué)習(xí)資源通過正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)得以有效利用；從學(xué)習(xí)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(xiàn)方式、學(xué)生知識(shí)表征方式和活動(dòng)參與方式，體現(xiàn)為所有課堂教與學(xué)主體提供服務(wù)，使所有人都能夠得到合適和有效地支持。

（三）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境目前也已開始受到教育技術(shù)學(xué)界研究者的關(guān)注，《開放教育研究》雜志從2012年開始開辟“智能學(xué)習(xí)環(huán)境”專欄，北京師范大學(xué)教育學(xué)部知識(shí)工程研究中心和加拿大Athabasca（阿薩巴斯卡）大學(xué)計(jì)算機(jī)和信息系統(tǒng)學(xué)院也聯(lián)合主辦了“北京師范大學(xué)—阿薩巴斯卡大學(xué)首屆“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境國際研討會(huì)”。^[8]

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，是社會(huì)信息化背景下學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展的訴求，也是有效促進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)方式變革的支撐條件。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的目標(biāo)是使得學(xué)習(xí)場(chǎng)所能夠感知學(xué)習(xí)情景，識(shí)別學(xué)習(xí)者特征，提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具，自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程和評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)。

智能空間（Smart Space）是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的一種實(shí)體形式，也是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，是嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的服務(wù)。智能空間作為信息時(shí)代的產(chǎn)物是具有動(dòng)態(tài)、主動(dòng)、可思維、開放、多變等特性的建筑空間。

參照NIST（美國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院）給出的智能空間具備的功能和為用戶提供的服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，我們認(rèn)為，作為智能空間的特定應(yīng)用形式，未來課堂也應(yīng)是一個(gè)智能學(xué)習(xí)空間，它應(yīng)包括能識(shí)別和感知課堂主體以及他們的動(dòng)作和目的，理解和預(yù)測(cè)這些主體在完成教與學(xué)任務(wù)過程中的需求；課堂主體能方便地與各種信息源（包括設(shè)備和數(shù)據(jù)）進(jìn)行交互；他們所攜帶或使用的移動(dòng)設(shè)備可以無縫地與未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行交互；未來課堂能夠提供豐富的信息顯示；提供對(duì)發(fā)生在未來課堂中的經(jīng)歷的記錄，以便在以后檢索回放；支持未來課堂中多人的協(xié)同工作以及與遠(yuǎn)程用戶的沉浸式的協(xié)同工作等。^[9]

智能學(xué)習(xí)空間還是一個(gè)富交互環(huán)境，在未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間中，大量的計(jì)算設(shè)備、多模態(tài)交互技術(shù)模塊、情景感知（Conteｘt Awareness）模塊被嵌入并隱藏在實(shí)際的物理環(huán)境中，這些模塊互相協(xié)作并能主動(dòng)為用戶提供服務(wù)，使得智能空間擁有立體、連續(xù)的交互通道。按照智能空間發(fā)展的這三個(gè)階段，從獨(dú)立的智能空間—開放的智能空間—智能社區(qū)的演變。不同的智能學(xué)習(xí)空間之間也應(yīng)該能夠自發(fā)地發(fā)生交互。當(dāng)一個(gè)空間的資源無法滿足用戶的需要時(shí)，智能空間應(yīng)該根據(jù)用戶的要求向臨近的空間發(fā)出請(qǐng)求來完成用戶的任務(wù)。

目前，國內(nèi)外對(duì)智能學(xué)習(xí)空間的研究主要集中在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)想上。智能學(xué)習(xí)環(huán)境是從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、混合學(xué)習(xí)理論、現(xiàn)代教學(xué)理論出發(fā)，以學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為中心，由相匹配的設(shè)備、工具、技術(shù)、媒體、教材、教師、同學(xué)等構(gòu)成的一個(gè)智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間，認(rèn)為其既支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的自主建構(gòu)，又提供適時(shí)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

另外，王克純基于對(duì)于未來課堂的定位和特性、學(xué)生理想中的未來課堂和未來課堂的目標(biāo)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，采用了專家意見征詢法，對(duì)來自于教育學(xué)、教育技術(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、建筑學(xué)、心理學(xué)等領(lǐng)域20位專家，對(duì)于未來課堂的認(rèn)識(shí)進(jìn)行了意見征詢，借此構(gòu)建了未來課堂的模型。

從未來課堂模型中，可以看出，未來課堂的設(shè)計(jì)主要從課堂環(huán)境設(shè)計(jì)和課堂教與學(xué)的活動(dòng)設(shè)計(jì)兩方面入手。未來課堂要能促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)與發(fā)展，應(yīng)使學(xué)習(xí)者在未來課堂中能夠?qū)崿F(xiàn)快樂學(xué)習(xí)和高效學(xué)習(xí)。而要做到這一點(diǎn)，需要學(xué)習(xí)者在未來課堂中進(jìn)入到一個(gè)積極的心流狀態(tài)。從心流理論研究可以得出，要使學(xué)習(xí)者獲得這種心流狀態(tài)，需要從學(xué)習(xí)環(huán)境和活動(dòng)兩方面進(jìn)行考慮，其中環(huán)境部分包括未來課堂的物理環(huán)境和學(xué)習(xí)支持平臺(tái)。物理環(huán)境中，未來課堂給課堂主體提供了高交互的教與學(xué)設(shè)備，能夠有效支持課堂主體對(duì)于學(xué)習(xí)資源的獲取、處理和呈現(xiàn)。智能環(huán)境控制則給課堂主體提供了良好的外在環(huán)境，從光、溫、聲、背景音樂、空氣質(zhì)量等方面根據(jù)課堂的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。創(chuàng)意空間布局則主要考慮給學(xué)習(xí)者提供更為人性化的桌椅設(shè)施，以及根據(jù)教與學(xué)活動(dòng)的需要能夠方便實(shí)施桌椅的組合，形成學(xué)習(xí)小組，以利于小組學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展。

未來課堂中教的活動(dòng)、學(xué)的活動(dòng)和評(píng)的活動(dòng)都是基于未來課堂云學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)來實(shí)施的，所有學(xué)習(xí)資源的提取及課堂教學(xué)過程中生成的資源均來源于或進(jìn)入到可進(jìn)化的學(xué)習(xí)資源庫中。課后的活動(dòng)是課中教與學(xué)活動(dòng)的延續(xù)，教師可以利用課堂實(shí)錄系統(tǒng)記錄的視頻和學(xué)習(xí)支持平臺(tái)記錄的教學(xué)生成性資源進(jìn)行分析，反思自己在教學(xué)過程中的經(jīng)驗(yàn)和不足之處，并撰寫反思，與同行交流，也可利用學(xué)習(xí)支持平臺(tái)對(duì)學(xué)生在作業(yè)過程中提出的問題進(jìn)行輔導(dǎo)交流。學(xué)生在課后也需要對(duì)自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行反思，撰寫反思日志，并利用交互學(xué)習(xí)終端完成系統(tǒng)根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況推送的個(gè)性化作業(yè)。

未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)是未來課堂模型的重要支持部分，主要可以基于泛在網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)高互動(dòng)教與學(xué)設(shè)備、智能環(huán)控設(shè)備的接入與控制，支持未來課堂教與學(xué)等活動(dòng)的開展。教師、學(xué)生可以通過交互終端接入未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，進(jìn)行教與學(xué)的活動(dòng)實(shí)施，教研員、學(xué)校管理者、教師同事、家長(zhǎng)等也可以接入未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)，參與教與學(xué)的過程，了解學(xué)與教的情況。

可進(jìn)化的學(xué)習(xí)資源庫是未來課堂學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)的重要支撐，因?yàn)樵谖磥碚n堂教與學(xué)的過程中有許多新生成的資源，而且未來課堂中的學(xué)習(xí)需要有情境性、適應(yīng)性的資源，需要為學(xué)習(xí)者進(jìn)行個(gè)體學(xué)習(xí)時(shí)所需的個(gè)性化學(xué)習(xí)資源需求提供支持，根據(jù)不同的要求，提供隨需應(yīng)變的學(xué)習(xí)資源服務(wù)。在未來課堂中，學(xué)習(xí)者需要應(yīng)時(shí)的、與學(xué)習(xí)目標(biāo)、教與學(xué)內(nèi)容相關(guān)的、能夠切合學(xué)習(xí)者所處當(dāng)前語境的資源。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(xué)習(xí)資源產(chǎn)生，也就是說學(xué)習(xí)資源能在與課堂主體進(jìn)行交互的過程中，吸收資源使用者的群體智慧得以不斷進(jìn)化，這樣就使得原本傳統(tǒng)的靜態(tài)化、結(jié)構(gòu)封閉、內(nèi)容更新遲緩的學(xué)習(xí)資源需要轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)生成、持續(xù)進(jìn)化發(fā)展、結(jié)構(gòu)開放的學(xué)習(xí)資源，不斷保留在使用和交互過程中產(chǎn)生的生成性信息作為資源進(jìn)化的養(yǎng)料，體現(xiàn)資源進(jìn)化和學(xué)習(xí)者知識(shí)建構(gòu)的歷史路徑，滿足資源自身生命進(jìn)化的需求。^[10]

未來課堂中學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程不僅僅是學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)資源的交互，更重要的是在參與學(xué)習(xí)的過程中，吸取教學(xué)者、其他學(xué)習(xí)同伴、遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者或?qū)＜业热说闹腔?，建立起學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的社會(huì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，收獲持續(xù)獲取知識(shí)的“管道”，共享學(xué)習(xí)過程中的人際網(wǎng)絡(luò)和社會(huì)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，滿足社會(huì)化學(xué)習(xí)的需求。^[11]

二、智慧課堂的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

智慧課堂作為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要包括硬件技術(shù)和軟件技術(shù)兩個(gè)層面，其中硬件技術(shù)主要包括所有設(shè)備之間的智能互聯(lián)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)；軟件技術(shù)則主要是指各主體間的信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等。

（一）硬件技術(shù)層面

要使得未來課堂成為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，需要有硬件技術(shù)的支持，這些硬件技術(shù)主要包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、多功能交互設(shè)備技術(shù)等。

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

未來課堂是一個(gè)泛技術(shù)環(huán)境，是一個(gè)技術(shù)增強(qiáng)型課堂。^[12]

未來課堂的物理架構(gòu)是指在泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境支持下，由多屏顯示、活動(dòng)桌椅、智能環(huán)境控制系統(tǒng)、桌面平板電腦、無線反饋系統(tǒng)、視訊會(huì)議系統(tǒng)、智能課堂實(shí)錄系統(tǒng)等部分構(gòu)成。從未來課堂的物理架構(gòu)可以看出在課堂中應(yīng)用了許多新的技術(shù)，但這些技術(shù)在未來課堂中不應(yīng)該是單獨(dú)存在的客體，而都應(yīng)成為彼此之間信息互通的主體，成為未來課堂的有機(jī)組成部分。目前，實(shí)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)這些設(shè)備之間的無縫鏈接，主要可以采取物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成。

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的定義通過射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

從課堂教與學(xué)主體進(jìn)入課堂開始，其身份信息將自動(dòng)被讀取，相應(yīng)的設(shè)備都會(huì)根據(jù)讀取的主體信息調(diào)節(jié)相應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)，給主體提供相應(yīng)的支持，以符合個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要，體現(xiàn)所有學(xué)習(xí)主體的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)平等性、學(xué)習(xí)方式多樣性、學(xué)習(xí)模式靈活性。

基于物聯(lián)網(wǎng)形成的無縫學(xué)習(xí)環(huán)境和泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以讓所有學(xué)生和教育工作者隨時(shí)隨地使用綜合性的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)設(shè)施。

2、多功能交互設(shè)備技術(shù)

除了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以外，未來課堂的主要特性是其互動(dòng)性，要實(shí)現(xiàn)各主體之間的良好互動(dòng)，需要有多功能交互設(shè)備技術(shù)的支持，如多功能交互筆，多觸點(diǎn)交互顯示技術(shù)等。

在未來課堂這樣一個(gè)包括多種顯示設(shè)備的三維交互空間中，用傳統(tǒng)的鼠標(biāo)鍵盤進(jìn)行交互是相當(dāng)繁瑣的，每個(gè)顯示設(shè)備都需要單獨(dú)配備鼠標(biāo)或鍵盤，對(duì)于不熟練的計(jì)算機(jī)用戶來說，這種交互方式效率很低，對(duì)某些操作，例如繪制圖標(biāo)，即使是熟練的計(jì)算機(jī)用戶用鼠標(biāo)和鍵盤也很麻煩。清華大學(xué)研究者設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一種多功能交互筆uPen，它是一個(gè)具有壓力傳感器的觸摸筆，可以發(fā)射激光，筆身上還有激光發(fā)射和鼠標(biāo)左右鍵共三個(gè)功能按鍵。結(jié)合觸摸板和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，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(shè)備進(jìn)行交互。這種筆勢(shì)交互的模式擺脫了鼠標(biāo)鍵盤，使用戶在課堂的各個(gè)位置都能與顯示設(shè)備交互，而且交互方式統(tǒng)一便捷。每一支uPen在使用過程中能向系統(tǒng)發(fā)送惟一的ID信息，為多支uPen同時(shí)工作提供了基礎(chǔ)。結(jié)合室內(nèi)定位系統(tǒng)，就能夠確定使用人員的當(dāng)前交互狀態(tài)，為系統(tǒng)的主動(dòng)服務(wù)和用戶相關(guān)的過程記錄提供了可能。

多點(diǎn)觸控技術(shù)是一項(xiàng)由電腦使用者透過數(shù)只手指達(dá)至圖像應(yīng)用控制的輸入技術(shù)。它是采用人機(jī)交互技術(shù)與硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備（如鼠標(biāo)、鍵盤等）的情況下進(jìn)行計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互操作。多點(diǎn)觸摸交互技術(shù)能支持同時(shí)多點(diǎn)觸摸輸入，使得觸摸手勢(shì)輸入和多人協(xié)作交互成為可能，可以提高交互的智能性、協(xié)作性和自然性，也推動(dòng)了人機(jī)界面逐漸由圖形用戶界面（GUI）向自然用戶界面（NUI）的轉(zhuǎn)變。將雙手的手勢(shì)動(dòng)作定義成人們?cè)谌粘Ｉ钪谐Ｓ玫淖匀粍?dòng)作并用來操作計(jì)算機(jī)，可以大大減少操作者的認(rèn)知負(fù)擔(dān)，降低學(xué)習(xí)操作的門檻。觸摸手勢(shì)交互作為一種更自然的人機(jī)交互方式，它符合用戶的認(rèn)知，提高了交互的自然性。

為滿足人們簡(jiǎn)單、自然、友好、一致的人機(jī)交互需求，利用人在現(xiàn)實(shí)生活中的勞動(dòng)技能和操作技巧，提高交互的自然性，該平臺(tái)以用戶為中心，相對(duì)于單手操作，雙手交互不單是輸入通道上的增加，而且體現(xiàn)了雙手合作的特點(diǎn)，提高輸入帶寬和工作效率，使得傳統(tǒng)的圖形界面交互能夠和雙手多指交互相結(jié)合達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。如國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研發(fā)的基于手勢(shì)的多指觸摸協(xié)作交互平臺(tái)，解決了多點(diǎn)觸摸識(shí)別與定位、觸摸手勢(shì)識(shí)別、多人協(xié)作交互等關(guān)鍵技術(shù)，利用先進(jìn)的光感應(yīng)觸控手段，實(shí)現(xiàn)了雙手多指觸摸操作的人機(jī)交互。開發(fā)了基于雙手自然手勢(shì)進(jìn)行觸摸交互的通用支撐軟件，支持多人協(xié)作交互，通過觸摸屏在圖形界面上實(shí)現(xiàn)了一種自然、簡(jiǎn)單、高效的人機(jī)交互。支持自然手勢(shì)的雙手多指觸摸人機(jī)交互系統(tǒng)，在觸摸精度、顯示面積和顯示方式上與國際同期同類技術(shù)相比具有明顯優(yōu)勢(shì)。^[13]

（二）軟件技術(shù)層面

未來課堂設(shè)備的配置和連接從硬件技術(shù)層面來講創(chuàng)建了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的物理基礎(chǔ)，但要使其真正發(fā)揮各自的作用，成為一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，則需要相應(yīng)軟件技術(shù)支持。這些軟件技術(shù)主要是指各主體間信息的智能傳輸技術(shù)、控制技術(shù)及推理技術(shù)等，具體包括人工智能技術(shù)、上下文感知計(jì)算技術(shù)、和諧交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺識(shí)別技術(shù)和無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)等。

1.人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)是當(dāng)前信息技術(shù)教育應(yīng)用的一個(gè)研究熱點(diǎn)，基于人工智能技術(shù)開發(fā)的智能教學(xué)系統(tǒng)使得計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)能夠更好地服務(wù)于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程。以智能專家系統(tǒng)ITS（Intelligent Tutoring Systems）為例，ITS是一種能仿真人類教師的計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)，以學(xué)習(xí)者為主設(shè)計(jì)的教育軟件，它能感知學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀態(tài)，而提供適合學(xué)習(xí)者程度及喜好的指導(dǎo)、決定學(xué)習(xí)者模塊內(nèi)容及選擇特殊設(shè)計(jì)以輔助學(xué)習(xí)指導(dǎo)及練習(xí)（Shute＆Psotka．，1995）。ITS利用AI技術(shù)推論學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)狀況、理解狀態(tài)及分析學(xué)習(xí)者特質(zhì)，進(jìn)而決定教學(xué)的內(nèi)容、時(shí)間點(diǎn)、與方式。這不但塑造了一對(duì)一教學(xué)的理想環(huán)境，同時(shí)也提供了針對(duì)不同學(xué)習(xí)者需求，量身定做的適性化（adaptive）學(xué)習(xí)內(nèi)容。在未來課堂中，學(xué)習(xí)者除了可以和實(shí)體課堂內(nèi)的教學(xué)者、學(xué)習(xí)同伴進(jìn)行互動(dòng)外，還可以和學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)中的智能型代理人進(jìn)行互動(dòng)，獲得個(gè)性化的學(xué)習(xí)支持，智能性代理人中的“教學(xué)代理人”可分為“協(xié)助教學(xué)事物代理人”及“實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的仿真教學(xué)代理人”兩種。臺(tái)灣學(xué)者陳鴻裕的研究指出，協(xié)助教學(xué)事物的教學(xué)代理人主要的工作有：（1）自動(dòng)負(fù)責(zé)同伴間的聯(lián)絡(luò)；（2）自動(dòng)檢視并提示學(xué)習(xí)進(jìn)度；（3）自動(dòng)收集課程的相關(guān)信息。而“實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的仿真教學(xué)代理人”則是代替教師實(shí)際進(jìn)行教學(xué)的代理人，大部分的系統(tǒng)皆是以一個(gè)動(dòng)態(tài)的3D人像作為溝通接口，以運(yùn)用虛擬實(shí)境中豐富的溝通形式，與學(xué)習(xí)者在網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)境中互動(dòng)。^[14]

2.上下文感知計(jì)算技術(shù)

上下文感知是智能空間的重要特征，是提高計(jì)算系統(tǒng)交互智能性的核心技術(shù)。上下文感知計(jì)算是指利用上下文信息自動(dòng)為用戶提供適合當(dāng)前課堂教與學(xué)情景的服務(wù)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(yīng)用等方面的內(nèi)容。^[15]

上下文是指任何可用于表征實(shí)體狀態(tài)的信息，這里的實(shí)體可以是個(gè)人、位置、物理的或信息空間中的對(duì)象。在實(shí)際應(yīng)用中，上下文的種類可歸納為計(jì)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(gè)層次，低層上下文是指直接從相應(yīng)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(guān)聯(lián)的，一般來說是根據(jù)低層上下文進(jìn)行邏輯推理得到的。由于高層上下文更能體現(xiàn)用戶主體的意圖，因此人們對(duì)高層上下文更感興趣，它成為判斷用戶主體當(dāng)前意圖，為用戶主體提供相應(yīng)服務(wù)和支持的重要依據(jù)。^[16]

3.和諧交互技術(shù)

未來課堂通過開發(fā)和集成先進(jìn)的和諧交互技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供一個(gè)高效的信息獲取、交流的工作空間，從而促使顯著提高學(xué)習(xí)、討論和協(xié)作效率。

在未來課堂中，多種來源的相關(guān)信息將集成顯示在課堂的三維物理空間中，課堂教與學(xué)的主體可以在多個(gè)顯示表面上以自然便捷的方式直接與信息系統(tǒng)交互，或與遠(yuǎn)程的專家或?qū)W習(xí)伙伴進(jìn)行充分的協(xié)作交流，整個(gè)互動(dòng)過程還將被自動(dòng)存放為可索引的學(xué)習(xí)記錄或參考案例。未來課堂這一智能學(xué)習(xí)空間是一個(gè)典型的多用戶和諧人機(jī)交互環(huán)境，目標(biāo)是促使學(xué)習(xí)者在復(fù)雜的情況下盡快地理解和掌握當(dāng)前形勢(shì)并快速地做出合理地決策，關(guān)鍵是要為開放式信息集成、多用戶自然交互提供支撐技術(shù)?；谄者m計(jì)算的智能學(xué)習(xí)空間技術(shù)，能營(yíng)造全方位信息顯示與和諧交互環(huán)境，將大大提高教與學(xué)過程的快速性和可靠性。

4.計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

在未來課堂這一智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，人的行為識(shí)別理解、物品識(shí)別與定位，以及場(chǎng)景恢復(fù)等問題都需要利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)作為主要或者輔助手段來解決。計(jì)算機(jī)視覺是用計(jì)算機(jī)或機(jī)器對(duì)生物視覺的仿真，是一門綜合性的學(xué)科，它包括計(jì)算機(jī)科學(xué)和工程、信號(hào)處理、物理學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)，神經(jīng)生理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等。計(jì)算機(jī)視覺就是用各種成像系統(tǒng)代替

視覺器官作為輸入敏感手段，由計(jì)算機(jī)來代替大腦完成處理和解釋。計(jì)算機(jī)視覺的最終研究目標(biāo)就是使計(jì)算機(jī)能像人那樣通過視覺觀察和理解世界，具有自主適應(yīng)環(huán)境的能力。

在未來課堂中，用到的與計(jì)算機(jī)視覺相關(guān)的技術(shù)主要有圖像處理、圖像識(shí)別和圖像理解。圖像處理技術(shù)把輸入圖像轉(zhuǎn)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(shù)進(jìn)行預(yù)處理和特征提?。粓D像識(shí)別是指根據(jù)從圖像抽取的統(tǒng)計(jì)特性或結(jié)構(gòu)信息，把圖像分成預(yù)定的類別，圖像識(shí)別主要用于對(duì)人的動(dòng)作、物品等的識(shí)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(nèi)容所代表含義，圖像理解主要用于對(duì)場(chǎng)景的理解和對(duì)人的行為和意圖的識(shí)別等。

5.無縫數(shù)據(jù)管理技術(shù)

從用戶的角度來看，進(jìn)入未來課堂后，不同計(jì)算設(shè)備上的信息被放置在一個(gè)系統(tǒng)中，用戶無需關(guān)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(shè)備上方便地顯示、切換、標(biāo)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(huì)計(jì)算系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。遠(yuǎn)程用戶被允許接入未來課堂后，也能利用無縫數(shù)據(jù)管理模塊來提供和共享信息。在多種顯示設(shè)備集成的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，課堂教學(xué)主體可以通過物理環(huán)境（如墻面、桌面）、日常用具（如筆、激光筆），新型信息設(shè)備（如PDA、麥克風(fēng)陣列），以及語音命令等自然便捷的方式與信息系統(tǒng)交互，無需依賴傳統(tǒng)的鼠標(biāo)鍵盤，以使對(duì)計(jì)算機(jī)不熟練的人員也能夠直觀地訪問、處理信息。原型系統(tǒng)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(shù)。

除了以上的硬件技術(shù)及軟件技術(shù)外，未來用在未來課堂這一智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的技術(shù)還可能包括增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）、多模態(tài)信息融合、自動(dòng)記錄決策過程、內(nèi)容增加技術(shù)（如把有意義的元數(shù)據(jù)添加到現(xiàn)有的音頻和視頻內(nèi)容中）、新的壓縮和表現(xiàn)技術(shù)（使音頻和視頻能實(shí)時(shí)地產(chǎn)生復(fù)合型媒體）和適應(yīng)技術(shù)等，以支持未來課堂用戶主體和課堂技術(shù)、資源和環(huán)境間的自然交互等等。

三、智慧課堂與潛能教育

智慧課堂的目標(biāo)重構(gòu)要依據(jù)潛能教育的培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)既能創(chuàng)造地球文明、又能渡過幸福人生，具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐意識(shí)、行動(dòng)氣魄且人格健全、適應(yīng)社會(huì)、智慧超群，具備強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感、團(tuán)隊(duì)合作精神和終生學(xué)習(xí)熱情及自我學(xué)習(xí)、自我發(fā)展能力的新型人才的苗子。探索面向全體、面向普通、面向21世紀(jì)，身心全面和諧高質(zhì)量理想（超常）發(fā)展的教育教學(xué)規(guī)律。

（一）借助智慧課堂，致力于全程全腦開發(fā)

人類潛能開發(fā)是21世紀(jì)人才競(jìng)爭(zhēng)的制勝法寶。腦力全面開發(fā)是開發(fā)人類潛能的必由之路。誰善于利用和挖掘人類沉睡的智慧潛能，誰就能取得這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的最終勝利。

潛能發(fā)展心理學(xué)立足于腦科學(xué)的最新成果，根據(jù)全腦發(fā)育建構(gòu)的規(guī)律，站在全程發(fā)展的高度，在強(qiáng)調(diào)早期兒童身心潛能開發(fā)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)全程發(fā)展、全程教育、全程學(xué)習(xí)的重要性。將早期發(fā)展理論、關(guān)鍵期理論、最近發(fā)展區(qū)理論、全腦開發(fā)理論、全程教育理論、終生學(xué)習(xí)理論溶為一體，并在此基礎(chǔ)上建構(gòu)全腦功能，促進(jìn)全腦發(fā)展，身心健康。

潛能發(fā)展心理學(xué)始終強(qiáng)調(diào)：“全員參與的面向全體普通兒童的全天候、全過程、全方位的全腦發(fā)展基礎(chǔ)上的全身心的發(fā)展?！?sup>[17]

智慧課堂是一個(gè)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，腦技能訓(xùn)練課程是未來課堂的重要特性之一，未來的課堂應(yīng)是這樣一個(gè)富有技術(shù)、充分體現(xiàn)技術(shù)、人和諧交互的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。這個(gè)環(huán)境的組成既包括未來課堂物化形態(tài)上所呈現(xiàn)的智能學(xué)習(xí)空間，同時(shí)還包括在這個(gè)空間中對(duì)課堂主體所進(jìn)行活動(dòng)的智慧性支持。在這個(gè)環(huán)境中，技術(shù)也已成為一個(gè)具備一定智能的主體，與其他主體能夠進(jìn)行良好的互動(dòng)，共同促進(jìn)未來課堂教與學(xué)效率的提高。

腦技能訓(xùn)練課程在潛能教育為升華性課程，富有創(chuàng)新精神和行動(dòng)氣魄是學(xué)生主體性和獨(dú)立人格的集中體現(xiàn)，是未來社會(huì)對(duì)人的素質(zhì)的根本要求。潛能教育注重通過創(chuàng)造想象、創(chuàng)新思維、創(chuàng)造實(shí)踐等一系列教育教學(xué)活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生成為富有行動(dòng)氣魄、具備創(chuàng)新能力的未來人才。

（二）適應(yīng)智慧課堂，培養(yǎng)信息技術(shù)的掌控能力

未來課堂作為一個(gè)泛信息技術(shù)支持下的教學(xué)環(huán)境，應(yīng)用了大量的智能技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)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(shù)、泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。智能學(xué)習(xí)空間（Smart learning Space）是嵌入了計(jì)算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的教學(xué)與學(xué)習(xí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)地服務(wù)。

智慧課堂中應(yīng)用了許多電子設(shè)備，要做到環(huán)境的智能化，需要使電子設(shè)備消失在用戶環(huán)境中，因此，需要“虛擬設(shè)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(gè)性化和相互連接的系統(tǒng)和服務(wù)創(chuàng)造所需的環(huán)境和功能，以此提高人們利用環(huán)境學(xué)習(xí)的質(zhì)量。

智慧課堂控制系統(tǒng)主要基于RFID等的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)課堂內(nèi)的光、電、聲、溫根據(jù)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的需要進(jìn)行控制，可以根據(jù)課堂外的光照條件調(diào)節(jié)照明，季節(jié)氣候的不同調(diào)節(jié)溫度，根據(jù)課堂內(nèi)的聲場(chǎng)環(huán)境調(diào)節(jié)聲音系統(tǒng)等。如圖10-3所示。

因此，信息技術(shù)的掌控在潛能發(fā)展心理學(xué)視為基本能力型課程，它是知識(shí)快速擴(kuò)充以及高效率學(xué)習(xí)和應(yīng)用的必要條件。人們?cè)谖磥碚n堂里的學(xué)習(xí)過程就是使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的過程，也是人與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不間斷的交互過程。在這個(gè)過程中，計(jì)算機(jī)不再只是一個(gè)被動(dòng)地執(zhí)行人的操作命令的一個(gè)信息處理工具，而是協(xié)作課堂主體完成教與學(xué)任務(wù)的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協(xié)作關(guān)系。這種交互中的和諧性主要體現(xiàn)在人們使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和操作負(fù)擔(dān)將有效減少，交互完全是人們的一種自發(fā)的行為。自發(fā)（Spontaneous）意味著無約束、非強(qiáng)制和無須學(xué)習(xí)，自發(fā)交互就是人們能夠以第一類的自然數(shù)據(jù)（如語言、姿態(tài)和書寫等）與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互。如快速閱讀、快速計(jì)算、快速錄入、快速記憶、快速收集資料的能力等。應(yīng)用全腦發(fā)展原則，創(chuàng)新學(xué)習(xí)技能是學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)、超越他人的主要手段，集中以效率的方式體現(xiàn)出來。工具、技能、方法、習(xí)慣是構(gòu)建學(xué)生學(xué)習(xí)能力的支架，是迅速、高效擴(kuò)充知識(shí)的橋梁，是“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的根本核心。

圖10-3　未來課堂環(huán)境感知原理示意圖

首先，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)需要掌握智慧課堂的工具，無論是符號(hào)工具還是計(jì)算工具，不管是語言手段還是計(jì)算機(jī)手段，都是必不可少的。

其次，學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)需要極高的學(xué)習(xí)技能和方法，它們是快速知識(shí)擴(kuò)充的基本保證。有了良好的學(xué)習(xí)技能與方法等于為學(xué)習(xí)知識(shí)插上了翅膀，是效率的象征。

再次，習(xí)慣是人的第二天性，它具有改變?nèi)说乃刭|(zhì)的神奇力量。培養(yǎng)學(xué)生各種良好的習(xí)慣是養(yǎng)成教育階段素質(zhì)教育轉(zhuǎn)軌的核心內(nèi)容，它同樣是效率和不斷發(fā)展的重要保證。

因此，工具先行、技能先行、習(xí)慣先行是全程超越第一個(gè)發(fā)展階段戰(zhàn)略口號(hào)。

俗話說工欲善其事，必先利其器；磨刀不誤劈柴工。要想事半功倍，必須遵循一定的規(guī)則。工具型課程在金色搖籃視為最基礎(chǔ)的課程，也是最超前安排的課程，把工具型課程安排在整個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)階段中，而不是放在開始階段，是目前教育上的一大嚴(yán)重問題，它不僅降低學(xué)習(xí)效果、影響學(xué)習(xí)質(zhì)量，而且無法真正的培養(yǎng)一批“學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)”的新型學(xué)生。潛能教育把整個(gè)工具型課程從全程學(xué)習(xí)內(nèi)容中抽出來，集中到一起，放在最開始，并進(jìn)行超前學(xué)習(xí)，從嬰幼兒階段就加以實(shí)施。

工具的建立和使用，是推動(dòng)學(xué)習(xí)革命的原動(dòng)力。人類的文明史是工具發(fā)展的歷史。學(xué)會(huì)使用工具，是學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的第一步。改革教育從改革工具型課程的學(xué)習(xí)觀念開始。

工具型課程最大的特點(diǎn)是通過有效要素的不斷建構(gòu)來幫助學(xué)生架設(shè)通往知識(shí)殿堂最捷近通道。

（四）充實(shí)智慧課堂信息資源，騰飛在知識(shí)擴(kuò)充

智能課堂實(shí)錄系統(tǒng)可以對(duì)課堂中的學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程，包括自我學(xué)習(xí)和小組協(xié)作學(xué)習(xí)等過程進(jìn)行記錄，儲(chǔ)存于云端資源服務(wù)平臺(tái)中，可供學(xué)習(xí)者課后進(jìn)行學(xué)習(xí)過程的回放，反思支持。

課堂智能實(shí)錄系統(tǒng)是未來課堂物理架構(gòu)的重要組成部分，實(shí)錄系統(tǒng)能夠自動(dòng)跟蹤課堂主體的狀態(tài)和活動(dòng)，自動(dòng)調(diào)整鏡頭的景別，及實(shí)現(xiàn)聚焦和拾音電平的調(diào)整，并處理好不同攝像機(jī)之間的錄制畫面的同步，可以實(shí)現(xiàn)多攝像機(jī)、多場(chǎng)景切換式拍攝。

環(huán)境必須能識(shí)別生活在其中的人，適應(yīng)他們，并從他們的行為中學(xué)習(xí)，可能的話還要具有情感。在環(huán)境智能的世界里，由組網(wǎng)的智能設(shè)備組成的電子系統(tǒng)將集成到人們的環(huán)境中，并為人們提供隨時(shí)隨地所需的信息、通信、服務(wù)和娛樂等服務(wù)。設(shè)備還能進(jìn)一步適應(yīng)甚至預(yù)備人們的需要。環(huán)境智能將以完全不同于現(xiàn)在的手柄式或固定的電子盒的方式出現(xiàn)。這些新系統(tǒng)將自然地融合到周圍的環(huán)境中，并可以產(chǎn)生更為自然和隱含的交互方式。

智能環(huán)境重要的技術(shù)特性主要包括嵌入式（Embeded），許多組網(wǎng)設(shè)備被集成到環(huán)境中。環(huán)境感知（Conteｘt Aware）系統(tǒng)能識(shí)別你和你所處的環(huán)境上下文，個(gè)性化（Per?sonlized）系統(tǒng)能調(diào)整自身以滿足你的需求，適應(yīng)性（Adaptive）能發(fā)生變化以響應(yīng)你，預(yù)備（Anticipatory）系統(tǒng)無需有意識(shí)的干涉便能提前準(zhǔn)備好你所想要的。能力是腦功能的外展表達(dá)。能力的發(fā)展需要堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，能力的基礎(chǔ)是工具型知識(shí)和技能。

知識(shí)擴(kuò)充課程：掌握文明創(chuàng)造文明是基礎(chǔ)教育階段的重要任務(wù)，知識(shí)學(xué)習(xí)是最重要的內(nèi)容，當(dāng)今時(shí)代，知識(shí)爆炸，要想完全掌握所有的人類知識(shí)是不可能的，但盡可能地用結(jié)構(gòu)的方式更多地掌握知識(shí)，從而超越他人是完全可能的。

因此，快速擴(kuò)充知識(shí)，首先需要幫助學(xué)生建立一個(gè)基本知識(shí)網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)鏈條、知識(shí)體系，使進(jìn)一步所學(xué)知識(shí)能被有效、快速地結(jié)構(gòu)進(jìn)原有的知識(shí)框架中去，不至于使零散的知識(shí)沒有依附而東流。充實(shí)個(gè)體是最終獲取勝利的保證。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，快速擴(kuò)充知識(shí)的能力比已經(jīng)掌握的知識(shí)更重要。

同時(shí)我們應(yīng)當(dāng)看到，掌握知識(shí)在今天首先面臨的是一個(gè)知識(shí)價(jià)值觀的問題。如此眾多的知識(shí)，到底哪些重要，哪些不重要，哪些在短期效果明顯，哪些在日后效果顯露。哪些應(yīng)當(dāng)篩掉，哪些應(yīng)當(dāng)減輕，哪些應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)？在知識(shí)經(jīng)濟(jì)的今天，知識(shí)更新的速度明顯加快，非基礎(chǔ)性的知識(shí)和應(yīng)用型的知識(shí)常常三二年就失去它的價(jià)值，因此，基礎(chǔ)教育階段的知識(shí)學(xué)習(xí)一定要是基礎(chǔ)性的、工具性的、背景性的、原理性的。這些類型知識(shí)的獲得是發(fā)展不可缺少的要素。

四、智慧課堂的群體“心理場(chǎng)”

智慧課堂的群體“心理場(chǎng)”有多種形式：

（一）聯(lián)機(jī)討論，構(gòu)建興趣的課堂

智慧課堂具有聯(lián)機(jī)討論功能。在課堂上輕松構(gòu)建一個(gè)個(gè)人數(shù)不定的小型討論組，并安排信息接龍等活動(dòng)，以提高學(xué)生信息互通的興趣，也可以組織類似頭腦風(fēng)暴的小組討論。除了組內(nèi)討論，教師還可以隨時(shí)參與到各組的討論中去，給出針對(duì)性的評(píng)價(jià)。

（二）電子搶答，構(gòu)建活躍的課堂

智慧課堂具有聯(lián)機(jī)搶答功能。教師可以在課堂上組織跨區(qū)域的知識(shí)競(jìng)賽。知識(shí)競(jìng)賽是依據(jù)人們的自尊需要、成就需要而激發(fā)人們努力向上的一種手段。跨區(qū)域的競(jìng)賽有利于培養(yǎng)學(xué)生的競(jìng)爭(zhēng)意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑。

（三）分組教學(xué)，構(gòu)建分層教學(xué)的課堂

智慧課堂具有層次性教學(xué)的功能?？梢愿鶕?jù)學(xué)生基礎(chǔ)水平與學(xué)習(xí)特質(zhì)的層次性以及教學(xué)內(nèi)容的層次性，進(jìn)行靈活教育。它要求教師在教學(xué)中充分了解學(xué)生，關(guān)注學(xué)生不同的學(xué)習(xí)特點(diǎn)和個(gè)性發(fā)展需求，采取分層教學(xué)策略，對(duì)不同的教學(xué)內(nèi)容靈活設(shè)計(jì)，并采用分班教學(xué)或同班異步分層教學(xué)等教學(xué)法，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展。

（四）在線測(cè)驗(yàn)，構(gòu)建當(dāng)堂訓(xùn)練當(dāng)堂鞏固的課堂

智慧課堂具有測(cè)試及時(shí)反饋的功能。課堂的測(cè)試反饋是檢查教學(xué)成果的手段之一。智慧課堂為測(cè)試反饋帶來了很多方便。試題（特別是選擇題）的導(dǎo)入很簡(jiǎn)單，它允許教師在課堂上隨時(shí)創(chuàng)建一份課堂問卷或測(cè)試題并發(fā)給所有學(xué)生。這樣既可以測(cè)試鞏固當(dāng)堂內(nèi)容，又可以征集學(xué)生的課堂反饋意見。系統(tǒng)當(dāng)堂收集學(xué)生的作答信息并加以分析反饋，以便教師了解各試題的作答情況，分析各選項(xiàng)的選擇率，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)需求。

智慧課堂的群體“心理場(chǎng)”，關(guān)鍵在于教師要靈活、合理地設(shè)計(jì)和運(yùn)用。構(gòu)建一個(gè)充滿技術(shù)含量的課堂，會(huì)讓智慧課堂變得與眾不同，也會(huì)使學(xué)生維系一個(gè)自信、自尊、自強(qiáng)、自律、自愛的心理動(dòng)力系統(tǒng)。無論未來的課堂是什么模式，學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)始終是學(xué)生學(xué)習(xí)最強(qiáng)有力的動(dòng)力，激活學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動(dòng)力系統(tǒng)是提高教學(xué)質(zhì)量的前提和保證?？鞓肥浅砷L(zhǎng)最根本的要素，興趣是學(xué)習(xí)最內(nèi)在的動(dòng)力。智慧課堂的心理動(dòng)力系統(tǒng)，就如同給機(jī)器裝上一個(gè)強(qiáng)大的馬達(dá)。我們認(rèn)為最好的教育是動(dòng)力先行的教育，而最好的動(dòng)力型教育應(yīng)該是——

是能夠觸動(dòng)心靈的教育；

是能夠賞識(shí)成功的教育；

是能夠激發(fā)興趣的教育；

是能夠舒展心胸的教育；

是能夠張揚(yáng)個(gè)性的教育；

是能夠促進(jìn)創(chuàng)新的教育；

是能夠養(yǎng)成習(xí)慣的教育。^[18]