🐝 #42 - 用电子黑板代替物理黑板

直接面向消费者（学生、家长）的商业模式占据主导地位、澳大利亚教育工作者计划解决不同学校间的成绩差距过大问题、新西兰教育部向微软和谷歌采购学校软件解决方案、利用黑板教学的一大好处是能减缓讲课速度。以及其他内容。

Dec 22, 2023

▎文章

1、2023 年东亚教育科技 150 强 / 亚洲

https://www.holoniq.com/notes/2023-east-asia-edtech-150

每年，HolonIQ 的教育情报部都会搜寻全球范围内最顶尖的 1000 家教育科技初创公司。这份全球 1000 强名单是通过超过 10,000 个提名、申请和筛选逐个地区精心编制而成。这样的做法旨在确保所选公司群体的多样性，并凸显全世界各地正在进行的令人振奋的创新活动。

相较于去年的东亚教育科技（EdTech）行业，HolonIQ 总结出下列（部分）趋势：

在支持学校、机构和公司管理（培训）方面的教育科技略有增加，而在辅导解决方案方面略有减少。
中国教育科技受双减政策的影响，导致在今年东亚名单中的份额明显下降，新兴的中国教育科技初创公司数量极少。与此同时，韩国在该名单中的份额增至近三分之一。
直接面向消费者（如学生、家长）的商业模式占据了主导地位，但面向企业（学校或其他教育机构、企业等）的商业模式也在逐步扩大其市场份额。

2、探索人工智能教学法 - 教师反思社群集锦 / 美国

https://exploringaipedagogy.hcommons.org/

自从 ChatGPT 推出以来，因其广受欢迎，不仅加速了各类人工智能工具及相关资源的发展，也激发了人们在各自领域中运用人工智能解决问题的热情，教育领域自然也不例外。

那么，有哪些人工智能的使用方式是对教学有益的？哪些又是不可行的？该如何改进？此类在课堂活动中，实际使用人工智能的经验具备很大分享价值。因此，一个名为 MLA-CCCC 的组织便成立了这样一个社区，用于收集（或自行上传）展示和讨论这些经验。

3、PISA，请让步，为学校创造更美好的未来 / 澳大利亚

https://blog.aare.edu.au/lean-over-pisa-make-way-for-a-better-future-for-schools/

每次 PISA（国际学生评估项目）报告发布，常引发对学校的忧虑，但今年澳大利亚学生成绩略有提升，稍微缓解了这种焦虑。不过，深入分析显示，自 2006 年以来，高社会经济地位和弱势学生之间的成绩差距在阅读、数学和科学上不断扩大，对底层学生来说，这意味着丧失了大量的学习时间和机会。尽管新南威尔士州在数学和阅读成绩上提升最明显，但该州学生成绩的差距也是全澳最大，这反映了澳大利亚学校成就差距问题的严重性。

造成学生间（不同地区不同学校的比较）成绩差距过大的原因在于：

等级体系深植于我们的教育系统。现在，人们可以轻松对比当地学校本年度的 HSC 或 VCE 成绩（类似于高考成绩）与 My School 网站上的学校社会教育优势指标。理论上，学校的教育质量应是推动学生成绩的关键因素，但实际上，学校间的差异往往更受学生的社会经济背景影响。

这自然会导致成绩高的学生、出身好的学生集中在少数几所学校内，为此，一专家小组向澳大利亚教育部提交了一份报告，旨在建设一个更公平的教育系统：

专家小组直接指出，必须增加学校招生中的社会经济多样性（意味着学校应该拥有来自各种经济和社会背景的学生，而不是主要或仅由特定经济阶层的学生构成），并通过 "在 2027 年底前审查现有政策设置，实施新的政策杠杆，以增加学校的社会经济多样性并提高学生成绩" ，甚至更早地制定学校和系统的社会经济多样性报告。为了实现这一目标和其他目标，报告建议在各个层面上大力改进数据的收集和使用。

4、美国教育科技深入新西兰学校系统，提供“折扣价格，额外好处” / 新西兰

https://www.rnz.co.nz/news/national/504617/us-edtech-deeply-embedded-in-nz-school-system-with-discounted-prices-additional-benefits

如果一个国家的资金充足，并计划为学校统一采购软件解决方案时，谷歌和微软的软件几乎是默认的选择，就更不用说，他们还提供了很大折扣的情况下：

教育部每年投入超过 1000 万美元用于与微软和谷歌的合作协议，以便学校可以免费使用其软件许可。在去年敲定的一项新交易中，教育部制定了一份新的计划，该计划最近根据官方信息法（OIA）被公开。其强调了与微软建立更为紧密和协作的关系的必要性。教育部特别指出，得益于微软提供的“非常大”的折扣，这笔交易提供了“极佳的性价比”。

这对于新西兰本土的教育科技公司是一大打击，但很难有什么办法。而且，另一大原因在于，很多学校早在教育部计划统一采购前就已经在使用微软和谷歌的产品，替换成本太高：

该文件（OIA）还警告称，现在更换软件技术为时已晚。“更换软件技术将给学校带来重大不便和成本，因为他们已经围绕这些产品建立了教学实践和学校管理。”

文章作者对新西兰教育市场的现状表达了担忧，担心其受到大型外国公司的控制——学生个人信息及其使用方式等数据的泄漏，以及可能会使儿童习惯于特定类型的技术。

5、教育科技的目的是什么？ / 英国

https://blog.edtechie.net/edtech/what-is-the-purpose-of-educational-technology/

这个问题并非一个修饰性的诘问，而是一个更为根本的探讨。我们或许不常自问这样的问题，因为我们往往专注于特定技术的应用或解决某一具体问题。但从更抽象的角度来看，教育科技究竟是为了什么？当我们采用它时，我们期望它达成什么样的目标呢？我预计，答案会因技术或情境而异，且不会局限于单一的功能。如果在一次鸡尾酒会上，你被问到“教育科技的主要目的是什么？”（同时你在心里疑惑自己是如何被邀请到这样的派对上的），你会怎么回答呢？

作者特意就该问题发起了一项投票，选项包括（部分）：

提高学习成绩：有人可能会模糊地回答教育科技的目的是“改善学习”，但我们需具体化这一目标。如何改善？一种显而易见的方式是通过考试和评估来衡量学习成绩。许多技术提供者和支持者强调，使用特定技术的学生在学期末考试中表现更佳。虽然这是积极的结果，但一些深度学习的研究指出，这些短期进步可能不持久。我们鲜少看到长期研究来检验这些学生的持续表现，但目前来看，提高学习成绩仍是一个主要目标。
使学习更方便/更灵活：教育科技在提高学习的可获取性和灵活性方面发挥着关键作用，虽然它也可能带来新的挑战。疫情期间的在线学习就是一个例证，当传统的面对面教学不可行时，线上教学成为了继续教育的有效途径。远程和在线教育机构，如开放大学，为无法参加常规课堂或遵循固定时间表的人们提供了学习机会。同时，辅助技术的使用使得更多人能够轻松访问和使用教育资源。总的来说，教育科技确实为我们提供了超越传统教育模式的灵活性。
改进教学法：这不仅与提升学生的体验和成绩相关，更关键的是，一些教育科技使我们能够实现以往无法做到的事情。比如，我们可以接触到庞大的数据库，或者进行那些在现实中可能危险或不可行的模拟实验，这些都极大地增强了学科的吸引力。
行政管理和监督：教育科技作为一种行政管理和控制手段的趋势非常明显。这其中有些是可取的，比如确定学生身份和制定课程表，而其他一些功能可能较为争议，例如侵入式的考试监控。尽管如此，大多数教育机构在某些方面仍然需要依赖这些技术来运行。

最终的投票结果（总共 43 人参与）：

“使学习更易获取/更灵活”以 44% 的得票率成为明显的首选，其次是“提高学习表现”，占 23%。我认为，如果我们在使用教育技术时能清楚地记住这两个目标，这并不是一件坏事。

▎话题

用电子黑板代替物理黑板

前言

如果能用电子黑板把学校教室里的物理黑板都替换掉，那该能创造多么大的收益。但什么样的电子黑板才有可能让学校决策者购买呢？

本期话题主要分享一所德国大学创建的电子黑板项目，虽然不是一个商业产品，没法直观的判断其商业价值。但该项目的设计理念均来自于实际教学中的反馈，相信对于那些想要制作能取代物理黑板的产品的读者，提供宝贵的参考和启发。

黑板的由来

教室内并非天然就存在黑板这一设施，根据《美国教育技术的演变》（The Evolution of American Educational Technology）中的说法：

大约在 1800 年，美国的许多学校都是单室木屋结构，一端设有壁炉，而另一端则装有一扇窗户。在这样的环境中，“写作课”往往是一种自学的过程，学生们需要自行削制鹅毛笔，并通过抄写文本来练习书写。

当时除了教学环境简陋和教育资源的稀缺以外，教学方法更多依赖于个人学习和记忆。不仅仅是写作课如此，包括读书、算数课等，都采用了相对简单且传统的教学方式，因此需要引入新的教学方法，而在教室放置黑板的主要目的就是为了满足新的教学方法：

兰开斯特方法（Lancasterian method）是美国最早引入的“系统化”教育方法之一，由英国的约瑟夫·兰开斯特（Joseph Lancaster）创立。兰开斯特编写了详细的教育手册，其中包括课堂组织、学科分组方法、大型群体教学等。他还研究了特定学校建筑和课堂的设计，以促进学习动力和效率。
对兰开斯特及其追随者来说，“高效”意味着今天看来不切实际的学校和师生比例。例如，1818年费城有 10 所公立兰开斯特学校，每所学校有 10 名教师和大约 2,845 名学生，比例为 1 比 284。这种设计是为了容纳大量学生，特别强调了照明、通风、座椅和音响效果。兰开斯特学校的一个大教室能容纳 500 名学生，每个学生分配 10 平方英尺的空间。
塞特勒（Saettler）指出，黑板、石板、沙桌和墙面图表是兰开斯特教学法的核心，因为这些工具减少了纸张、墨水、笔和书籍的使用，降低了成本，并促进了监督者和教师的集体教学。

早期的美国学校还有其他与之竞争的教学方法，虽然兰卡斯特教学方法取得了较大成功，但因为一些原因，其在较短时间里就被别的教学方法所取代，不过黑板被保留了下来。

对于从未用过黑板进行教学的教师而言，黑板就是一个需要学习如何操作的新设备。一项新事物的加入一般会使教师在现行教学方法上做出改变，但黑板确是个例外，这可能是黑板没有因为教学方法变更而消失的一大原因：

“像黑板这样的可靠改进……增强了教师已经在做的事情（例如，黑板能将教师口述的内容可视化于黑板这一共享的视觉空间内，从而便于学生记忆和理解）。教师通常使用技术（这里黑板被视为一项技术）来增强他们的常规教学，但很少用它来改变他们的教学方式”。换句话说，历史上，技术被纳入教学只是作为增强接受的教学方法的手段，而不是作为改变教学方法的手段。

此外，黑板和粉笔的价格便宜、维护成本低、使用寿命长，且使用简单应用灵活。绝大多数情况下，在使用黑板这一设备的过程中遇到的问题基本都由粉笔引起，例如粉笔用完的时候。这种种特征，也是黑板得以被教师接受，并慢慢变成教室里“自然”设施（就像教科书一样自然）的原因。

回过头来，如果要用电子黑板取代物理黑板，它该具备哪些优势？

Intellichalk：电子黑板

为什么是电子化的黑板？

与过去二十年普及的电子幻灯片不同，讲师们已经使用黑板呈现和解释复杂概念超过两个世纪。
我们相信，传统黑板在教学上有许多数字幻灯片无法提供的优势。例如，信息可以持续可见，供进一步思考和讨论；讲师可以使用箭头、圈点和划线来强调特定细节并吸引学生的注意。
我们的想法是结合传统黑板和数字系统的优势，用数字技术复现黑板的特性，并为教师提供一个易于使用且熟悉的环境，教师和学生可以像使用普通黑板一样进行互动。
Intellichalk 的宗旨在于，通过融入数字技术的优势，极大地增强传统黑板的功能，使其成为更理想、更适应现代教学的工具。它可以视作是一块集成了多媒体和人工智能技术的高级黑板，从而在多方面优于传统黑板。

一种显示和操作分离的解决方案

说起电子黑板，人们可能会下意识想到，教师在黑板那么大尺寸（实际是几块屏幕拼成物理黑板的尺寸）的触摸屏幕上写写画画的场景。不过 Intellichalk 不是这种方案：

在屏幕上直接书写更加自然直观。但是，墙面大小的触摸屏仍然不够经济实惠。而交互式白板虽然可用，但其视觉质量和尺寸限制了它们的实用性。因此，它们并非我们当前的首选方案。另一方面，视图分离在课堂应用中展现出诸多优势。
公共显示屏专注于展示讲座内容，避免了因为未使用的软件控件而造成的屏幕空间浪费。屏幕分离保证了讲师操作系统工具时不会影响到公共屏幕。这样，学生们就不会被操作过程分散注意力（个人认为这点很重要）。对讲师而言，这意味着她可以在不受全班学生注视的情况下自由操作电脑。此外，在一次采访中，一位教授强调了这种系统的一个额外好处。他提到，使用图形平板时，他可以面向学生，保持与他们的眼神交流，而不是背对学生。这使他能够更好地观察并理解学生的学习状态。

下图可以看到 Intellichalk 的使用模式——教师在装了手写板的普通计算机上书写，画面会同步至用 4 块显示器拼接而成的电子黑板当中：

教师在计算机屏幕中看到的画面是这样的：

备课系统

Intellichalk 支持教师将黑板内容片段保存下来，以便能重复使用，这被其称为“宏”。基于该功能，Intellichalk 实现了将教师手写在纸上的图形和符号提取出来，从而制作成“宏”：

在备课时，教师们经常面临着编辑公式、添加数学符号或绘制图表来阐述思想的需求。然而，使用如微软Word或PowerPoint等传统工具来完成这些任务往往既费时又繁琐。特别是在需要绘制草图时，无论是使用鼠标画图还是结合软件提供的基本形状，都难以轻松实现理想效果。这时，用户们往往会怀念使用笔和纸绘图的简单与方便。因此，如果有一个工具能够从纸面上提取手写的图形和符号，我们相信它将极大地方便从事数学、物理和工程等领域的讲师们。为此，我们特别设计并开发了这款备课系统，以满足这一需求。

为黑板增加一点智能

依托于信息与通信技术及人工智能的进步，我们有能力创造出既有助于教学又能丰富课堂体验的创新工具。我们的目标是开发一系列作为服务运行的程序，旨在辅助讲师的教学过程。比如，我们利用手写识别技术开发了一个能够解析手写λ演算的程序。同样，一个能识别并评估黑板上绘制的逻辑电路的逻辑电路模拟器也在我们的开发清单上。我们把这些先进的程序称为“智能助手”。目前，我们正与各种第三方软件合作，以发展更多此类智能助手。这些助手不仅提高了教学的效率，也让讲座内容更加生动有趣。

一些示例：

其它附加能力（部分）

Intellichalk 系统还实现了录课（仅录制声音和黑板数据，不是通用的视频格式，只能在 Intellichalk 播放器中观看）、支持学生使用自带设备参与课堂互动（相当于开发了学生客户端，用于支持 BYOD（Bring Your Own Device，自带设备）教学、支持远程教学（当有了学生客户端后，远程教学算是自然能做到的事情，只不过 Intellichalk 自身没实现音视频通信功能，而是借助已成熟的通信技术，如 Skype）。

基于设计的研究方法

资料中介绍了不少关于界面交互的细节，这些交互的设计主要基于用户反馈以及收集到的使用数据，这部分内容也是个人认为比较有参考价值的地方。例如，切换颜色的设计：

我们在讲课系统中特别优化了颜色切换操作，考虑到它是除书写外最常用的功能。为了方便教师，我们将颜色调板设计得易于访问，并通过简单的单击即可选择颜色，避免了繁琐的操作流程。这种设计旨在减少教师与系统的交互，让他们更专注于讲课。我们还根据使用统计，将白色、绿色、青色和黄色等高对比度颜色放置在容易访问的位置。这使得教师在讲课时能更频繁且方便地使用多种颜色，有助于更清晰地表达思想，增进学生的理解。

以及橡皮檫的交互：

在常规软件中，橡皮擦工具通过像素级操作来清除指定区域，这不仅需要调整橡皮擦尺寸，还需精确控制触碰位置。这样的操作在讲课中可能导致教师分心，他们不得不打断讲解来处理书写错误。我们的橡皮擦工具则经过反复测试和反馈而精心设计。它基于对象操作，提供了两种便捷的使用方式：一种是单击即可在一定范围内清除触摸点下的内容；另一种是拖动形成矩形来清除矩形区域内的元素。
在我们的研究中，我们注意到，教师在与系统互动时，尤其是在进行精确位置控制的操作时，表现出了极大的克制。这也解释了为什么他们更偏爱我们这种基于对象的橡皮擦。然而，有趣的是，我们观察到一些教师在发现单个错误笔画时，更倾向于清除一大块内容后重新绘制，而不是单独删除错误笔画。此外，当需要移除最新内容时，教师更偏好使用单击即可操作的撤销功能，而不是切换到橡皮擦进行精确擦除。我们常常看到讲师多次点击撤销，以清除之前的错误并重新书写，而非使用橡皮擦精确定位错误笔画。这些行为背后的心理动机值得深入探究，但这已超出本论文的讨论范围。