信息技术的融合与教育教学方式的革新
信息技术与学校教育融合所带来的知识传播形态的改变将推动教育从“以教为中心”开始转向“以学为中心”。因为，信息技术的发展将支持学生对知识的主动建构，信息技术所提供的学习环境呼唤学习主体的学习的主动性，这是信息技术环境下学习的最大特征。沃森对国际信息处理联合会第三届技术委员会（TC3）自1985年以来所有的会议出版物以及报告的主题分析也发现，国际信息处理联合会对信息技术的关注点从技术（包括技术的应用环境以及基于信息技术的教学）开始转向学习者（包括学校机构内外的学习者）。[58]
按照本·米尼斯（B.Means）等人的观点[59]，现代教育改革的核心是使学生变被动型的学习为投入型的学习（Engaged Learning），让他们在真实的（Authentic）环境中学习和接受挑战性的学习任务。在教育中应用技术的未来目标是促进教学形态由低投入（被动型）转向高投入（主动型）。
信息技术作为一种高科技工具，其贡献恰恰有利于建构一种以学为中心的、投入型的学习环境：它既是学习的资源，又是对问题进行思考的催化剂。[60]作为工具，信息技术可以完成以各种形式处理和展示信息的繁重工作；作为学习的资源，信息技术可以增加学生对所学科目本质的认识，不论是历史、自然科学、数学，还是地理，所有这些科目在某个阶段都需要独特的数据搜集和解释方法；作为思考活动的催化剂，信息技术可以组织信息并对学习者进行展示，同时帮助他们培养自己对问题进行分析、说明和评估的能力。
在信息技术的支持下，学校将可以营造更加有利的“以学为中心”的学习环境和学习方式：
1.更加真实的、泛在的学习环境
信息技术能够突破学校教育的时空限制，将有助于加强课堂与现实世界的联系，提供更加真实的学习环境。如利用计算机多媒体可以模拟大量的现实世界情境，把生活引入课堂，使用者在其中可以与环境相互作用。模拟技术可以为探索和启发式活动提供一个逼真的情境，使学习者能够构建适合环境和过去经验的心智模式。模拟环境中提供的交互作用使学习者能看到实验的结果（而这在现实世界中进行或许太危险了或成本太高了），从而在相对较短的时间内获得经验。克林斯（Collins，1996）的研究发现[61]，通过向学生布置各种真实可信的学习任务，可以在很大程度上提升学生的学习动机。学生在学习过程中体验到任务的真实性，可以在很大程度上激发他们对学习任务的兴趣，从而大大地提升他们的学习动机。
随着信息技术的发展，虚拟仿真实验室开始应用到教育系统之中。具备技术含量髙、仿真髙度强以及与教材联系紧密的虚拟仿真实验室，可以在教学中为学生创造一个良好的条件，进而帮助学生在直观的环境中去观察问题和分析问题，并且能够有效帮助学生进行演示，提髙学习兴趣和积极性。具体而言，虚拟仿真实验室具有以下特点：[62]
第一，虚拟仿真实验室具有高仿真和直观性的特点，可以大大提高学生的学习兴趣。在虚拟仿真实验室中，提供的器材仿真程度高，可以进行模拟实验，并且模拟实验的效果十分好，便于学生进行准确操作，也可以提高学生的学习兴趣，有利于学生去观察实验现象。同时，虚拟仿真实验室也可以使用动画演示的方式对一些抽象概念进行形象的展示，可以极大地弥补传统实验教学中的不足。例如，《原子的结构》《分子的运动》《原子核外电子排布》这一类的抽象概念便可以直观呈现给学生，可以激发学生的学习兴趣，提高学生对抽象概念的理解能力。
第二，虚拟仿真实验室具有智能化的特点，可以提高学生的动手操作能力。在虚拟仿真实验室中，所进行的各种仿真实验都具有智能化的设置和功能，对于一些实验步骤，会自动进行下一个环节的提醒，能够帮助学生在学习和实验的过程中，自主学习和操作，有利于学生自主意识的培养和自主能力的锻炼。在虚拟仿真实验室中，学生可以通过虚拟仿真实验进行自主化的学习和实验，并且学生的操作过程有详细的解说和引导，能够促进学生学习积极性的提高。
第三，虚拟实验室可以进行危险实验，更好地提高学生的实验能力。在以往的教学中，尤其是在物理、化学这一类需要进行实验的教学中，由于一些实验中有较高的危险性，因此，在实施具体的教学过程中，出于安全因素的考虑，这一类实验往往不能在学生面前呈现。这不利于学生掌握知识以及在今后的实验中有效避免这一类危险。而在虚拟仿真实验室中，由于实验过程是虚拟的，在具体的实验中，可以对危险性高的实验进行操作，而且在操作的过程中，虚拟仿真实验室还可以对危险性高的实验的具体过程进行展示。如果学生在实验操作中出现了错误的行为，相对应的虚拟仿真实验室就会根据错误模拟出导致的结果，将之展现在学生的面前，让学生自己认识到实验一旦操作失误所导致的危险后果，进而增强学生规范操作的意识，进一步提高学生的实验能力。
此外，随着泛在计算技术的发展，一种能够提供随时随地学习的泛在学习环境开始形成，并在部分中小学得到了应用与实践。如，嘉兴市实验小学借助自适应学习理念的数字化学习环境的技术平台，为学生提供一种泛在的学习环境，在这一环境中，学生能随时超越课堂，随时随地随处利用适应个体特征的泛在技术和泛在学习资源进行学习，他们称之为全域学习。
场景一：学科拓展——基于在线学习平台的泛在学习
闲暇时间，嘉兴市实验小学每位孩子都可以随时利用各种终端设备登录小思阅读平台，在阅读纸质书籍后，通过平台记录阅读经历，并在平台上完成相应的答题、短评、读书笔记等。平台设置有阅读积分、读书升级体系、阅读达人榜等多种方式激励学生，同时能借助大数据分析手段，帮助教师、家长有效了解学生阅读数量、阅读类型等阅读数据，从而营造学校、家庭、学生三位一体的阅读生态圈。
三至六年级的孩子们还在广泛使用“指尖探索”在线学习平台，学生随时随地登录平台，以探究式问测为主的学习方式，在多层次、多情景的自主探究中巩固、梳理所学的知识，提升学习效果和学习动机。
场景二：项目探究——基于项目（PBL）的泛在学习
由于学校所营造的数字化环境可以让学生随时随地利用各种数字化设备和工具开展学习探究，这也就意味着一组学生开展基于项目的泛在化学习成为现实。如在综合实践活动课上，学生组成课题小组，拿着平板电脑到校园里探访、研究校园的树木。他们发现校园里的树木如果仅仅是挂一个木制名片，信息量极其有限。于是，他们在老师指导下开展了调查问卷、数据统计、资料查询、实地考察、绘制电子植物分布统计图、制作校园树木网页、为每一种树制作二维码等活动。之后，校园里的每一棵树木上都挂上了学生自主开发的二维码名片。其他老师、学生只要凭借智能手机、平板电脑即时扫描一下树木二维码，就可以深入了解这一树木的特征以及在实验小学的分布情况。
再如，六年级科学课《形状与结构》单元学习后，学生组成项目小组思考如何设计出一个既坚固又安全的建筑。他们先用乐高积木搭建了一个地震模拟器，使其可以震动建筑，并给地震模拟器编写程序，使其可以模拟不同等级的地震。然后利用地震模拟器对不同建筑的抗震能力进行测试比较，在此基础上分析抗震能力强的建筑在结构上所具有的优势，最后各组再搭建展示最有效的抗震建筑设计。这样的利用模拟技术展现难以感知的现象或微观世界，使得项目学习变得更生动真实。
2.更具有协作性、探究性的学习方式
信息技术使师生之间在教学中以一种交互的方式呈现信息，学生在网络的交互中不仅在接受同时也在表达，教师则可以根据学生的反馈情况调整教学。[63]此外，在Web2.0的环境中，教师可以很轻松地通过wiki、blog或者网络上一些现成的软件，如在线讨论组去实现协作式的学习环境。[64]教师可以自己建立讨论组，也可以通过RSS或者邮件方式订阅其他讨论组的更新内容，对某个问题需要大家集中进行语言碰撞的时候就可以用这些工具进行协同讨论。
目前，协作学习能提高成绩的观点已被广泛认可。在协作学习条件下，学习成功的原因是：[65]学生之间可以敞开心扉并有机会与其他人互相讨论各自的想法、意见和信念。在这种互动过程中，或许会产生冲突。但从另一种角度来看，这种冲突也许会促使学生们重新考虑自己的观点，并进一步去寻找和形成其他的解释，从而帮助他们重新建构起自己的理解。另外，冲突还能触发学生对问题作出解释。通过冲突、阐明与对问题的解释，学生们可以在其他人的观点上建立起自己的观点和认识。
在未来几十年里，可以预见，在线协作学习将会取得更大的进展。协作工具的发展将促进更多新的学习交互和参与形式。目前，基于网络的协作学习使用较普遍的是基于问题或基于项目的协作学习类型。如，一个典型的应用实例为：学生在学习Front Page内容之后，教师公布本学期的协作任务为自行组建小组，建设一个具备初等规模的网站，网站题材不限，同时公布协作任务的详细考核及量分方法。教师确认分组后，指导学生自行学习专题学习网站上搜索引擎使用、网页制作工具、网页美化工具等内容。接下来的7天为学生自行利用各种即时网络通信工具（如QQ、MSN等）协作完成网站制作，少数计算机水平较高的学生还利用了协作工具来完成任务。接下来，教师评阅学生以附件方式提交的网站并反馈意见，小组成员再次讨论修改，并再次提交协作任务。教师将各小组网站挂在校园网上供各小组互相学习评论，最终完成整个教学任务。在这个过程中，学生在短短的几个星期内掌握了怎样利用搜索引擎搜索并下载文字、图片、动画、视频等素材，掌握了FrontPage的使用并制作出了一个界面友好的网站，又综合利用了Word、Excel等工作制作处理了网站总体规划书、小组成员分工表等内容，培养了学生与人合作、沟通的能力。[66]因此，基于网络的协作学习注重人际互动和集体协同效应，有利于培养学习者的合作与创新能力。
再如，嘉兴市实验小学依托云课桌建构起了网络协作学习模式，老师将问题发送到云课桌上，引导学生以小组形式开展网络协作学习。如场景三与场景四所示。
场景三：自交互——实现群体互动生成性学习
在语文课《老人与海鸥》中，嘉兴市实验小学的朱老师利用网络学习平台，在自主探究的基础上，组织学生写下自己的体会和感受，同学之间可以互相浏览留言、针对留言还可以进行点评，通过网络交流平台，每一位同学在教师引导下，经过充分酝酿、构思，发表了自己的微观点、微点评。见图5.14。
思维导图也是学校老师在组织复习总结时，引导学生比较常用的一种认知工具。课堂上同学可以互相观看各自提交的作品，可以对其他同学的思维导图表示赞同或者提出质疑，实时进行生生之间的交流和探讨，极大地丰富了交流渠道和交流方式。
图5.14 基于云课桌的网络协作学习模式
英语教师李老师利用“云课桌”和五年级的学生进行英语语音复习时，同组同学一起在“云课桌”上进行自主语音归类、跟读，合作语音拼图、排序……学习者在协作交往中自然而然地学习同伴的认知风格和学习方法，非常有利于学生在合作复习中纠错与弥补发音缺陷。
嘉兴市实验小学的教师们利用超媒体技术，使学习资源呈现具有超文本、友好交互、虚拟仿真、远程共享等特性。通过这些富媒体化的学习资源，学生不仅可以受到多感官的形象刺激，还可以通过丰富多维的交互，有效促进伙伴型同学关系和成长型师生关系的建立，使得学生在虚实结合的环境中找到适应自己的最佳学习状态。
场景四：自协作——实现小组合作研创型学习
在云课桌动画课《e时代易动画》中，每位学生要在一堂课上创作一个动画，并非是一件易事。因此，夏老师将学习任务设计为通过小组分工合作的学习方式，运用画图和Ulead GIF Animator软件，在云课桌上共同制作完成富有创意的主题小动画。这样，不同兴趣特长的孩子就能在这一网络协作任务中发挥不同的作用。小组利用平台进行分工与研讨、合作创意，故事编创高手、绘画表现高手、数字技术高手、动画合成高手合作有序，各种微动画便通过云课桌平台被高效地制作了出来。
3.更具有参与式、个性化的学习内容与学习形式
信息技术的发展将使学习者步入一种全新的学习文化。从根本上来说，在这种文化中，个体具有把自己当作一个学习者的意识，对于参与到学习过程中究竟意味着什么也有了全新的认识。这种文化是参与式和个性化相融合的一种文化。[67]
在这种文化中，那种自上而下、由教室驱动的、通常也是令人厌烦的演讲式学习形式将逐渐让位于学习者赋权的学习形式，它将打造全新的教和学的理念。学习不再是简单的消费式驱策，相反，年轻的学习者们将是参与式学习文化中的一员。在信息技术的支持下，个体能够对知识建构过程做出贡献，而不是被动地、消耗性地接受预先封装好的知识和信息。在这种文化中，随着信息技术的发展，以及这些技术在教育中的应用，学习将更具个别化、自定义化和个性化。
在信息化时代的教育领域中，越来越多的个性化的或“以学为中心”的工具和资源（Web2.0、Facebook、博客等）找到了它们的用武之地。随着信息技术的发展，教育形态将更加多样与丰富，在线学习、混合学习的出现，将更好地满足学生个性化、多样化的发展需求，每个个体将可以获得适合自己的教育形式。这对于促进教育公平具有重要意义（时间不便者及行动不利者将获得更多的教育机会）。同时，信息技术的智能化特征，可以根据学习者的情况自动生成相应的教学内容和教学进度，确定相应的针对个人的评价标准，实现教育的个性化，使因材施教的理想真正成为现实。[68]
如，科大讯飞针对学生和老师对个性化产品的诉求：“大部分学生周考完成后，会将错题采用剪切的方式贴在自己的本子上进行复习，但对于同一知识点的相似题巩固并没有更好的办法，只能利用题海战术，不停做练习”，建立AI错题本，用纸质个性化手册充当媒介，将产品与学校周考结合起来，实现人工智能再教育场景中的落地应用。AI错题本根据每位学生历次的考试成绩和学习轨迹进行分析，进而得出具体考生在哪个知识点掌握并不牢固，形成本次考试的成长记录，并推送三道同类型知识点的相关题目，帮助学生强化练习。如果这个班是54个人，对应的将是54本不同的复习题，隐藏在这一过程中的是智能化的计算与推送。[69]
再如，嘉兴市实验小学依托学校所建构的“自适应学习生态环境”，逐步形成基于课堂转型和超越课堂的几种基于“自适应学习”理念的个性化、数字化学习模式。学校将数字化学习贯穿于预习、上课、作业、辅导、评测等学习各个环节，覆盖课前、课中、课后，逐步形成以“课前导学—互动探究—自适应评价—个性化推送—课后助学”为基本特征的一对一数字化学习模式（见图5.15）。
图5.15 基于“电子书包”的一对一数字化学习模式
在具体的实施过程中，学校又根据不同年段的学生、不同的课型、不同的教学内容，在环节和操作流程上作出适当的调整，形成不同的应用变式。于是我们在嘉兴市实验小学数字化学习课堂上看到了这样的场景：
场景五：自引导——实现班级差异化学习
科学实验室，吴老师执教的一节五年级科学课《食物链和食物网》。在吴老师引领下，学生登录学习平台，相继自主完成“自连食物链，画食物链箭头”“食物链闯关游戏”“连一连草原上的食物链，认识食物网”“自主选择一案例，利用食物链和食物网分析保护生态环境的重要性，并上传案例分析”等四项网络学习任务。每一个学习任务都给了孩子极大的自主学习空间，孩子可以根据自己的能力、水平自主选择相应的学习任务。如完成“食物链闯关游戏”这一学习任务时，我们看到能力强的同学由易到难连闯九关，所认识的食物链构成也越来越复杂，而能力弱一些的同学则可以玩到四、五关，对于自然界中的食物链也建立起了比较丰富的认识。游戏过程中系统还反馈了操作过程中出现了几次错误，学生可以选择再重新玩一次，以不断建构对食物链这一科学概念的认识。
在嘉兴市实验小学的数字化课堂上，各科老师们都努力通过前端分析、资源汇聚，然后分层分类进行个性化、差异化学习任务设计，从而使每个孩子能够更好地根据自己的认知方式、学习特质选择最适合自己的学习任务，并可自定步调地进行个性化学习。
场景六：自反馈——实现课堂精准化教学
曹老师的数学课堂上，收到学生提交的结果后，学习系统中的即时反馈平台马上自动判断学生练习的结果是否正确，同时统计学生的答题情况，并且能立即看到哪些学生做对，哪些学生做错。除此之外，曹老师还可以点击任何一位学生的姓名，打开该生的练习白板，展示他的解题过程，了解他的思考方法，进而可以针对学生的不同错误点进行全班讨论和针对性讲评。这样，不仅可以实现学生前测练习的正误判断、即时统计，而且还能即时了解做错的学生在解题过程中的具体方法与思维过程，找出错误的原因，并以学生的思维过程为资源有针对性地展开复习讨论，真正有效提高复习课的效率。
嘉兴实验小学的老师们越来越发现课堂上通过数据的即时统计分析，反馈评价，可以更好地跟踪学生的学习轨迹，精准地获知学生的学习状况，从而更有针对性地实施教学。
场景七：自调节——实现班级异步调学习
数学复习课《平面图形面积的复习》的练习环节，朱老师设计了“闯关”游戏，学生答题若不正确，系统会提示学生再思考，并推送配合该习题讲解的微视频，引导学生在理解该习题的解题思路和方法后再进入第二关。之后系统还能根据学生闯关过程中的不同表现，自动推送内容不同、难度不一的课后作业（如图5.16）。这样的自适应学习智能推送，自动匹配最适合学生个体的学习资源和内容，从而实现真正意义上的个性化学习。
较之传统课堂教师牢牢把握课堂统一进程的场景，在嘉兴市实验小学的数字化课堂上，由于系统可以根据学生的学习过程作出智能判断，推送个性化的学习路径和学习资源，学生可以不断进行自我评估、自主调节，所以课堂上经常会出现不同的学生按不同的学习进程、学习不同内容的场景，他们称之为异步调学习。
图5.16 自适应学习诊断系统智能推送不同要求的作业
总而言之，信息技术与学校教育的融合将使学校更容易构建“以学为中心”的教育，促进“以学为中心”的教育理念的实现，以及更加开放的学习与教学的方法，随时随地的信息获取提高了学生的自治性。信息技术支持更多主动的、参与式的、自我导向的学习以及发展拓展性的学习社区，学生将需要为他们自己的学习承担更多的责任。借助信息技术，学生在学习过程中的学习主动性大大增加。特别是20世纪90年代以来，建构主义理论的兴起与发展为新技术生态圈的这些潜能的实现插上了腾飞的翅膀，并将有力指导教师进一步利用信息技术的潜能，推进学校教育的变革。