艾倫 興喬

電子白板教學的局限性

艾倫 興喬

針對目前電子白板在學校的課堂教學中大規(guī)模推廣的實際情況，提出應該理性對待采購和應用的問題，并從交互性、信息量計算、思維訓練和人文精神等幾個方面對電子白板在課堂教學中表現(xiàn)出的教學非適應性進行分析。從本質(zhì)上說，任何教育裝備都存在教學的適應和不適應兩方面的性質(zhì)，對電子白板進行分析的目的是希望用戶根據(jù)學科和學生特點來科學地選擇這一教育裝備，避免不理性的跟進而人為地造成浪費。

交互白板；非適應性；熵增原理；感知降維；裝備人文

目前，電子白板在學校教學中的應用已經(jīng)很普及，人們對它的熱情日益高漲，稱其“功能無限”和“科技與教育的最完美結(jié)合”。此時寫這篇文章并非是要反對使用電子白板，只是想提請專家和廠商注意，當向?qū)W校推介這個產(chǎn)品時，既要說明它對教學的適應性，也要指出其非適應性，從而讓用戶根據(jù)自己的具體情況進行客觀的選擇，不要誤導他們。電子白板在教學中確實存在許多優(yōu)勢，但也不乏劣勢，客觀地對其進行分析是理性、科學的態(tài)度。文章采用邏輯實證的方法進行分析。雖然辨證的邏輯實證法也使用“證偽”思想，即“有一例不成立，則原命題不成立”，但是筆者仍然表示這不是對電子白板進行全盤否定，而只是想證明電子白板具有眾多優(yōu)點的同時也存在必須注意的缺點，在教學中也必然存在局限性，應該科學、理性地對待它的采購與使用。

1 歷史經(jīng)驗的啟示

筆者曾于10年前，估計是北京地區(qū)首例，在首都師范大學物理系101教室里安裝了一塊加拿大Smart Board電阻膜型80英寸的電子白板。其后學校又在不同的教室中安裝了6塊。但是到了2002年，7塊電子白板全部被拆了下來，至今睡在倉庫里。由使用新技術(shù)而產(chǎn)生的一些新奇效果對人們的刺激是其很快接受電子白板的根本原因，但當人們了解了它的原理和熟悉了它的使用，并且考慮它的教學作用后，往往就不再對它投入過大的熱情。而這些表現(xiàn)都是不夠理性的[1]。

據(jù)江蘇省常州市教育裝備與勤工儉學管理中心吳靖副主任反映，目前國內(nèi)一些經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，電子白板的采購已呈現(xiàn)出每個班級一塊的態(tài)勢。為了能夠?qū)δ壳半娮影装逵脩舻姆植记闆r有個大概的了解，筆者做了一些檢索和統(tǒng)計的工作。首先，通過互聯(lián)網(wǎng)的Google對3組關鍵詞進行搜索，結(jié)果顯示在表1中；然后，對《中國現(xiàn)代教育裝備》雜志2010年第6期電子白板專刊登出的27篇文章進行統(tǒng)計，結(jié)果顯示在表2中。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，有理由相信，電子白板的用戶主要集中在基礎教育，尤其是在小學階段。而造成這種情況的原因是由于小學生對這一新技術(shù)的新奇感和它類似于游戲一樣的交互功能。相比較而言，高校對它的態(tài)度表現(xiàn)得更加冷靜，這是對高科技發(fā)展認識的更加成熟的表現(xiàn)。

表1 使用Google搜索的結(jié)果

表2 電子白板?？恼陆y(tǒng)計

2 課堂交互的作用

電子白板又稱交互式電子白板，人們普遍認為課堂教學的交互性是其最大特點之一?，F(xiàn)在理性地思考一下，這一交互是在誰與誰之間進行的。對交互（Interaction）與交互性（Interactivity）這兩個詞，北京師范大學的陳麗教授有比較深入的研究。陳教授在她的文章中說道：“在麥加利辭典（Macquarie Dictionary）中對‘交互’的一般定義是‘相互作用（action on each other）’。在《教育大詞典》中將Interaction翻譯成術(shù)語‘相互作用’，并將相互作用定義為一個因素各水平之間反應量的差異隨其他因素的不同水平而發(fā)生變化的現(xiàn)象（顧明遠，1997）?！盵2]而對交互學習的分類，陳教授在她的文章中這樣總結(jié)：“Moore的交互分類理論將交互劃分為三種類型：1）學習者與學習內(nèi)容的交互；2）學習者與教師的交互；3）學習者與學習者的交互。Hillman在1994年提出了第四種交互：學生與界面的交互?！盵3]這就是常說的課堂教學中的3種交互情況，即師—生交互、生—生交互與人—機交互。

通過對交互式學習定義和類型的分析可知：1）交互的目的在于教學信息的傳播（“一個因素各水平……發(fā)生變化的現(xiàn)象”）；2）交互只發(fā)生在主、客體兩者之間（action on each other）；3）交互的主客體間通過語言、文字或非語言方式（圖像、表情等）進行信息交流；4）交互的雙方必須具備語言（或非語言）的問與答的交流能力（即有問有答方為交互）；5）交互的雙方在交流時應該處于相同的語境（各說各話顯然不能形成交互）。于是可以看出，電子白板由于與計算機相連，所以具有較強的實時交互性，而普通黑板則不具有交互性，一些特殊用途和處理過的小黑板則具有較弱的交互性。但是，由于交互只發(fā)生在主、客體兩者之間，課堂教學時，教師使用電子白板對學生進行教學，如果學生未到電子白板前進行直接操作，則學生與電子白板之間的人—機交互并沒有發(fā)生。可以想象，一個40人左右的學生課堂在40多分鐘的教學中不可能讓每個學生分別到電子白板前來與其交互1分鐘，那樣的課堂教學將無法進行。所以，通常的課堂電子白板教學多為兩種交互形式占主導地位：1）教師與學生之間的師—生交互；2）教師與電子白板之間的人—機交互。學生與電子白板之間的人—機交互少之又少。課堂教學時，大部分時間是教師在操作電子白板，人—機交互是在教師和白板之間發(fā)生的，這一點對于學生來說與普通黑板的作用無異。交互的本質(zhì)在于知識的傳播，學生是知識的受體，課堂教學的交互主要發(fā)生在師生之間，白板與黑板只是信息傳播媒介。從性價比的角度去考量，在普通課堂教學的情況下，電子白板未必優(yōu)于黑板。顯然，片面夸大電子白板的課堂教學交互作用是不夠科學的。

3 信息傳播的作用

許多人認為，電子白板作為多媒體教學的工具，可以有效地增加課堂教學的信息量。為此有必要對課堂教學中信息量的計算方法和計算結(jié)果進行介紹。教學信息量的計算方法與教學信息的特性有著直接的關系，所以必須從信息的特性出發(fā)來說明[4]。

信息的特性1：事件i發(fā)生后，人們從中獲得的信息量Bi與該事件發(fā)生的概率Pi有關，而且事件i發(fā)生的概率Pi越大，則從中獲得的信息量Bi越小，反之亦然。正如人們常說的：狗咬人不是新聞（因為其出現(xiàn)的概率相對較大，信息量?。?，人咬狗才是新聞（因為出現(xiàn)的概率小，信息量大）。于是可以猜測信息量與概率的關系似乎應該是 Bi= 1/pi。但是，由于必然事件的概率為1，而從必然事件中獲得的信息量應該為0，為了同時滿足上述這些條件，于是定義事件i發(fā)生時從中獲得的信息量Bi= log2(1/pi)，單位為比特（bit）。這樣就可以將信息理解為“反映一個事物性質(zhì)的事件發(fā)生時，人們對它的事后知識與事前知識之差”。如果“事后知識”就是對該事物了解的全部知識或簡稱“知識”，則“事前知識”在整個過程中就顯得比較不重要，它被稱為“冗余”（多余的）。于是可以簡單地認為：知識＝信息＋冗余。

冗余的不重要是相對于信息而言的，但是有時也不能夠完全忽視它的作用。例如，當向一個從事信息通信工作的中國人表述用9個漢字所組成的知識“克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)”時，也可以只用2個字“香農(nóng)”就能夠讓他了解意思。此時，可以認為“香農(nóng)”這2個字是信息，而另外7個字就是冗余。而當向一個會說漢語的美國人表述這個知識時，由于可能造成的重名，即使將這9個字全用上也顯不夠，還要增加更多的冗余，如要說：“克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)，生于1916年4月30日，死于2001年2月26日；美國數(shù)學家，信息論的創(chuàng)始人；密歇根大學學士，麻省理工學院博士。”

信息的特性2：一個事件發(fā)生時，人們從中獲得的信息量因人而異，即原來對該事件了解多的人其獲得的信息量小，了解少的人獲得的信息量大，而且人們對該事件的反應表現(xiàn)是不同的。例如，北京市的三元橋地區(qū)，每天早上7:30～9:30道路必然十分擁堵。如果北京交通臺在這個時段播出路況消息說“現(xiàn)在三元橋堵車”，則這條消息對于一個老司機或出租車司機來說就是冗余，因為他知道這樣的事情天天發(fā)生；而這條消息對于一個從未在這個時候走過此路段的新手司機來說，就可能成為非常有價值的信息。另外，如果人們都沒有聽到這條路況消息，則他們的表現(xiàn)或行為是不一樣的，老司機會繞道而行，新司機有可能直奔而去。所以可以從人們的行為表現(xiàn)，側(cè)面地估算出反映一個事物的事件發(fā)生時人們所得到的信息量。教學信息測量中常用的S-T分析、Flanders課堂互動分析[5]、語言交互分類系統(tǒng)（VICS）[6]等，就是通過對課堂教學的教師行為和學生行為進行分類、編碼、統(tǒng)計而計算教學信息量的。

統(tǒng)計力學中有一個熵增加原理，是說物體的熱總是具有從溫度高的地方向溫度低的地方擴散的趨勢，當各處的溫度都相同時系統(tǒng)的熵最大。教育信息傳播時也有相同的情況，當知識只存在于教師頭腦中時，教學系統(tǒng)的信息熵為0，而通過教育信息傳播使系統(tǒng)中所有學生都相同地掌握了教師的知識時，系統(tǒng)具有最大信息熵。這樣，教學過程就成為信息熵增加的過程，且總具有增加的趨勢，稱其為教育信息的“熵增原理”。根據(jù)教育信息的“熵增原理”，教育信息熵大應該優(yōu)于信息熵小。所以可以通過計算教學系統(tǒng)的信息熵，根據(jù)其大小來判斷課堂教學的效果。VICS就是這樣一個測量方法。

表3 VICS分類編碼表

根據(jù)上文教育信息的3個性質(zhì)，VICS將課堂教學的教師行為和學生行為按表3所示進行分類（顯然這個系統(tǒng)的n=10，最大信息熵應為 Hmax=log210≈3.321 9），然后對一個實際課堂的教學過程按時間順序進行分段的行為編碼，最后根據(jù)每個行為編碼出現(xiàn)的概率計算信息熵，同時認為信息熵相對較大的課堂教學效果相對較好。于是，用VICS對一個使用電子白板的課堂和一個未使用電子白板的課堂（同一教師，同一教學內(nèi)容，不同的班級）進行對照分析，其中沒有使用電子白板的常態(tài)教學的信息熵為3.013 8 bit，使用電子白板進行教學的信息熵為3.021 9 bit。其結(jié)果顯示，它們之間并無較大差異。得到這樣一個結(jié)果其實應該在情理之中，因為一節(jié)課要傳達給學生的知識點就是教學信息本身。而為了讓學生能夠很好地掌握這些知識點（信息），需要利用學生與該知識點有關的事前知識（冗余），根據(jù)“最臨近發(fā)展區(qū)”理論，將這些知識點用大量的冗余進行“包裝”，然后傳遞給學生。于是，在課堂上就出現(xiàn)教師通過口述、黑板板書、電子白板與多媒體展示等方式進行知識闡述的情況。其中，電子白板與多媒體展示的內(nèi)容會比教師口述和黑板板書的內(nèi)容要多，但是不能就由此得出電子白板與多媒體教學的信息量大的結(jié)論。因為課堂教學的信息量是指這些知識點，它不因多媒體的使用而增加，所以電子白板與多媒體教學增加的是冗余（或說是相對有用的冗余），而不是信息本身。不過，針對具有不同知識儲量的學生，提供不同數(shù)量的冗余，也是十分必要的。所以，電子白板可以增加教學信息量的“神話”起碼是值得懷疑的。

4 思維訓練的作用

電子白板為人們所稱道的又一個優(yōu)點是直觀教學，尤其對幾何圖形變化過程的呈現(xiàn)使人一目了然。在使用電子白板的課堂教學中，教師都希望充分發(fā)揮電子白板的各種功能，例如三維動畫的顯示效果，而誰也不愿意將它當作普通黑板使用。于是在進行教學設計時，教師總是將原來使用語言說明的問題設計成為直觀的圖形問題。但是語言說明是幫助學生進行“思想實驗”[7]的最有力工具，所以必須警惕，在課堂教學中電子白板的直觀教學功能使用多了，將取代和削弱學生的抽象思維和邏輯思維訓練，對學生認知能力的培養(yǎng)是不利的。電子白板的直觀教學作用為西方一些國家所稱道，但是中西方的文化有著巨大的差異，其中漢字就是這些差異之一。使用象形文字的中國人，幾乎整個兒童時期都在學習漢字，大約在小學畢業(yè)前（9、10歲前后）所掌握的文字才能夠開始閱讀各種書籍。以至于在20世紀二三十年代，北京大學的錢玄同教授（核物理學家錢三強的父親）甚至認為中國的文字制約了國家科學技術(shù)和國力的發(fā)展，而提出要求廢除漢字。直觀（非思維）、形象（非抽象）、感性（非理性）認知是中國兒童習慣的主要學習方式，但是應該警惕它有可能阻礙學生認識客觀世界能力的提高和創(chuàng)新思維的發(fā)展。

人對外界事物的感覺存在“降維”的現(xiàn)象，例如人的視覺。設想人們生活在一維的空間中（這就是在進行“思想實驗”），則只能看到一個零維的點；如果是在一個二維的空間，就可以看到一條一維的線；事實上人們正處于一個三維的空間，所以看到的是一個物體二維的面；要想看到該物體的全部，即三維的體，就必須繞到物體的后面去看，而在繞的過程中人們花費了時間，而且使用了先前對空間的記憶，其實是在三維空間的基礎上增加了一個時間維，使整體實現(xiàn)四維。人們感知物體的維度總要比所處空間的維度低一維，這種“感知降維”現(xiàn)象迫使人們在認識客觀事物時必須進行空間感性思維和邏輯理性思維的結(jié)合。人在學習中對事物的認識并不總是存在足夠的時間和空間，允許其“繞”到事物的“后面”去了解它的全貌，所以在教學中對學生進行抽象思維和邏輯思維訓練就顯得十分必要，正如幾何學、制圖學等教學中對學生做的這種思維訓練。因此，要充分考慮對電子白板的直觀教學功能是否應該慎用的問題。

5 裝備人文的思考

對教育裝備的認識，除了科學技術(shù)方面的考慮外還必須有人文精神的體現(xiàn)[8]。人文精神的本質(zhì)是追求“真、善、美”，表現(xiàn)在教育裝備的開發(fā)和管理理念中就是以人為本的價值觀、可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)觀[9]（綠色裝備、裝備環(huán)保）以及人—機—環(huán)境的藝術(shù)觀。一個新技術(shù)的出現(xiàn)（如計算機、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)、電子白板、Moodle、ViKi、WebLog、移動通信、云計算等），人們總是將其引入教育教學中，或作為教學內(nèi)容，或作為教育裝備。從事教學和教學研究的人員一般都是以首先接受這種教育裝備的態(tài)度為前提，而對教學過程、教學方式進行優(yōu)化設計，以便能夠最好地適應和運用這一教育裝備，讓人服從于裝備。教育裝備人的思路與此相反，他們更多地考慮如何使這個教育裝備能夠更好地為教育教學服務，所以經(jīng)常是以批判的目光來看待各種新興的教育裝備。當然做得還很不夠，沒有真正從教學需求出發(fā)去主動設計出更多的新型教育裝備，而總是被動地將各種新技術(shù)推向教學環(huán)境建設。但是，教育裝備人的研究對象是教育裝備本身，研究工作是科學的、客觀的，也是人性化的。一個新的教育裝備出現(xiàn)，人們并不是很了解它，在這種情況下大量推廣用于教學，無異于是在拿學生做試驗（大量的電子白板教學研究的文章反映了這一現(xiàn)象）。在醫(yī)學上，用病人做醫(yī)學試驗是不道德的，也是法律所不允許的。雖然教育法沒有對教學試驗的問題做任何法律限制規(guī)定，但是慎重一些應該是沒錯的。畢竟，醫(yī)學試驗失敗了，影響的只是個別人，而教學試驗的失敗會影響更多的人，難道這不值得專家和廠商認真思考嗎？

電子白板作為被時代推崇的現(xiàn)代教育裝備，從人機工程學的角度看應該體現(xiàn)以人為本才對，但事實并非如此。通過對電子白板尺寸的人機因素分析可以看出，由于受到投影機正投方式（長距或超短距）和投影長寬比（4:3或16:9）的限制，電子白板在安裝上存在無法克服的“教師夠得著與學生看得見”之間的矛盾[10]。除此之外，還存在許多正在進一步研究的問題，如：電子白板的使用是否真的能夠降低教師教學的勞動強度；學生長期注視具有反光特性的高亮投影屏，教師也是長時間面對投影機的直接照射，這些對他們的視力是否會有影響；投影機風扇和計算機風扇擾動起來的塵埃在室內(nèi)空氣中占有多大比重；這些電子設備產(chǎn)生的電磁輻射強度在什么樣的量級上；電子白板表面涂料是否環(huán)保；系統(tǒng)的可靠性與其復雜性成反比，由計算機、投影機、電子白板構(gòu)成的系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率有多大（課堂教學對設備故障為“零容忍”）；等等。

教育裝備管理理論中有一個“四效”問題，它是指對教育裝備如何發(fā)揮使用的效能，優(yōu)化教學的效果，提高學習的效率和增加教育的效益。它們分別對應有科學而理性的評價方法和評價指標體系，是客觀、量化的評價，而非主觀、定性的評論。關于電子白板可以降低教師教學的勞動強度一說是值得商榷的，電子白板的一些特殊功能確實減少了教師上課的書寫動作，但是他們要花費比以前更多的備課時間來應付電子白板的使用和相應的教學設計。而且，由于人對事物的注意力與同時關注的事物數(shù)量有關，當同時處理的事物數(shù)量較大時，處理失誤的概率將大幅度增加。教師在課堂上講授課程的同時還要時刻分神去對付電子白板上的各種功能按鈕和鏈接操作，會使講課的失誤率增加，這必將嚴重影響教學效果。

另外，僅從教育裝備的效率方面考慮，其目的也主要是提高學習者的學習效率從而降低認知負荷，降低教師勞動強度并不是主要目的，所以不應該把降低教師勞動強度作為推廣電子白板的理由。關于投影機亮度對師生視力的影響也在研究中，一些初步的研究表明，由于人眼對亮度的適應范圍很寬[11]，所以電子白板反射光對學生視力不會造成較大影響；而由于教師在講臺上不停移動，在投影機直接照射和無照射下頻繁切換，有可能對他們的視力造成不良影響。其他的相關問題也都在筆者及其團隊的研究之中，相信不久將能夠陸續(xù)拿出研究成果。

[1]艾倫.理性對待電子白板[J].中國教育技術(shù)裝備,2009(20)

[2]陳麗.術(shù)語“教學交互”的本質(zhì)及其相關概念的辨析[J].中國遠程教育,2004(03)

[3]陳麗.遠程教學中交互規(guī)律的研究現(xiàn)狀述評[J].中國遠程教育,2004(01)

[4]艾倫,徐力,姚玉琴.教學信息與測量[J].中國教育技術(shù)裝備,2010(3)

[5]艾倫,艾霽野.基礎教育質(zhì)量監(jiān)測與評價的測量工具研究[J].中國教育技術(shù)裝備,2008(4)

[6]傅德榮,章慧敏.教育信息處理[M].北京:北京師范大學出版社,2001

[7]艾倫.對教育技術(shù)學的哲學批判（之一）：邏輯起點問題[J].中國教育技術(shù)裝備,2010(6)

[8]艾倫.教育裝備從經(jīng)驗管理走向科學管理[J].中國教育技術(shù)裝備,2009(32)

[9]艾倫.從漢諾威原則到教育裝備生態(tài)觀[J].中國教育技術(shù)裝備,2009(23)

[10]徐力,姚玉琴,艾倫.教室用電子白板尺寸的人機因素分析[J].中國教育技術(shù)裝備,2009(18)

[11]艾倫.投影機對比度辨析[J].中國教育技術(shù)裝備,2010(5)

Limitation of E-whiteboard Teaching

//Ai Lun, Xing Qiao

According to the current actual situation that the e-whiteboard large-scale promotied in classroom teaching of schools, this paper proposed that the procurement and application issues should be treated rationally, and analyzed the non-adaptive teaching of e-whiteboard which demonstrated in the classroom teaching from the interactive and informative calculation, thinking training, and human spirit, and several other aspects. In essence, any educational teaching equipments exist two aspects, those are adaptative and non-adaptive,the aim of analysis of the e-whiteboard is that the user should choose the educational equipments according to characteristics of scientific disciplines and students, and avoid waste artificially, which results from irrational follow-up.

interactive e-whiteboard; non-adaptive; principle of entropy increase; reduce of perceived dimensionality; equipment humanities

G434

A

1671-489X(2010)12-0006-04

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.12.006