基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式研究與實(shí)踐

◆白旭 羅小芳

基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式研究與實(shí)踐

◆白旭 羅小芳

針對(duì)當(dāng)代大學(xué)生課堂玩手機(jī)現(xiàn)象及存在的問(wèn)題，基于交互式教學(xué)模式，變“堵”為“疏”，提出一種基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式。闡述新的課堂教學(xué)模式的概念、優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)，并在其實(shí)踐條件的基礎(chǔ)上，以船體制圖課程為例，進(jìn)行智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

智能交互式教學(xué)模式；移動(dòng)終端；課堂教學(xué)；智能交互式教學(xué)系統(tǒng)

10.3969 /j.issn.1671-489X.2016.02.019

1 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)終端已經(jīng)成為人們不可缺少的生活工具，其所具有的通信、游戲、網(wǎng)絡(luò)等功能在提高了人們生活質(zhì)量的同時(shí)，也給人們特別是當(dāng)代大學(xué)生帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響。早在2010年，李瑩等人的調(diào)研分析報(bào)告就指出：高達(dá)95.7%的學(xué)生在課堂上玩手機(jī)，僅有3.9%的學(xué)生表示不會(huì)在課堂上玩手機(jī)；一節(jié)課中玩手機(jī)時(shí)間超過(guò)10分鐘的高達(dá)45.8%，超多30分鐘的也已達(dá)到21%[1]。目前，大學(xué)生在課堂上玩手機(jī)已不可遏止地成蔚然之勢(shì)，這對(duì)課堂紀(jì)律和教學(xué)質(zhì)量造成嚴(yán)峻的考驗(yàn)，對(duì)大學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)和技能的獲取、人格以及身心的發(fā)展是非常不利的[2]。

針對(duì)這一現(xiàn)象，一些高校也針對(duì)性地采取一定的措施，并對(duì)學(xué)生、教師以及家長(zhǎng)均提出建設(shè)性的要求，如分時(shí)段屏蔽教室網(wǎng)絡(luò)、設(shè)置手機(jī)袋、加強(qiáng)自制力教育等[3-4]。但是，這種“堵”的方式并沒(méi)有收到理想的效果：屏蔽教室網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有根本解決學(xué)生玩手機(jī)的問(wèn)題，而且還限制了教學(xué)活動(dòng)的開展；不能強(qiáng)制執(zhí)行，教室手機(jī)袋往往成為擺設(shè)。

將課堂教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐與理論研究相結(jié)合，筆者發(fā)現(xiàn)當(dāng)代大學(xué)生課堂玩手機(jī)的根本原因可以歸納為四個(gè)主要因素：當(dāng)前校園網(wǎng)絡(luò)資源相對(duì)豐富；環(huán)境相對(duì)輕松；大學(xué)生自控力不強(qiáng)；教師教學(xué)吸引力不足。這四個(gè)因素綜合作用導(dǎo)致大學(xué)生課堂玩手機(jī)具有極強(qiáng)的依賴性、傳染性、反復(fù)性等特點(diǎn)。要真正解決大學(xué)生課堂玩手機(jī)的問(wèn)題，必須針對(duì)性地解決其依賴性、傳染性、反復(fù)性的特點(diǎn)，變“堵”為“疏”，讓大學(xué)生課堂“玩手機(jī)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤笆褂檬謾C(jī)”，使手機(jī)等移動(dòng)終端成為學(xué)習(xí)工具，幫助學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。

因此，本文緊緊圍繞如何能將手機(jī)充分融入學(xué)生的學(xué)習(xí)以及教師的課堂教學(xué)中去這一核心問(wèn)題，提出基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式，以期充分利用當(dāng)代手機(jī)的功用，不僅能避免學(xué)生因?yàn)橥媸謾C(jī)而影響學(xué)習(xí)，而且能有效利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)提高課堂教學(xué)的效率。

2 基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式的概念

教學(xué)模式是在一定教學(xué)思想或教學(xué)理論指導(dǎo)下建立的一種包含選擇教材、指導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)的計(jì)劃或范型[5]。教學(xué)模式是在理論與實(shí)踐之間搭起一座橋梁，為教師研究教學(xué)因素、把握教學(xué)規(guī)律、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程起到促進(jìn)作用。教學(xué)模式的研究對(duì)于針對(duì)教學(xué)環(huán)境改進(jìn)教學(xué)方式、提升教學(xué)效率具有至關(guān)重要的作用。

交互式教學(xué)最早是由Palincsar提出的[6]，是在支架式教學(xué)（Scaffolding Teaching）理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種教學(xué)模式[7]，主要被應(yīng)用于語(yǔ)言教學(xué)中。交互式教學(xué)，由教學(xué)主體、教學(xué)環(huán)境和交互關(guān)系構(gòu)成一個(gè)相互影響和互相促進(jìn)的有機(jī)整體，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示[8]。交互式教學(xué)通過(guò)綜合運(yùn)用教學(xué)主體、教學(xué)條件、課程理論與實(shí)際應(yīng)用以及學(xué)習(xí)與創(chuàng)新、個(gè)體發(fā)展與社會(huì)環(huán)境等交互途徑，激發(fā)教學(xué)潛力，深化教學(xué)理論，拓展教學(xué)能力，提升教學(xué)價(jià)值。

圖1 交互式教學(xué)的基本結(jié)構(gòu)

隨著社會(huì)的發(fā)展，目前已經(jīng)有一些教育工作者開始利用移動(dòng)終端進(jìn)行教學(xué)研究，主要針對(duì)多媒體課件的制作以及基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的無(wú)線學(xué)習(xí)問(wèn)題等[9-10]，但僅是展示式課件向?qū)W習(xí)軟件式課件的進(jìn)化或提供一個(gè)無(wú)線學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)資源環(huán)境，缺少課堂教學(xué)中學(xué)生與教師、教師與課件以及學(xué)生與移動(dòng)終端、終端與課件等多主體之間的智能交互、多體聯(lián)動(dòng)，無(wú)法達(dá)到制約學(xué)生課堂動(dòng)態(tài)、促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)以及轉(zhuǎn)變教學(xué)模式、提高教學(xué)效率的目的。

在交互式教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，針對(duì)當(dāng)前大學(xué)生課堂中普遍玩手機(jī)的現(xiàn)象，提出基于移動(dòng)終端的智能交互式教學(xué)模式（圖2）。基于移動(dòng)終端的智能交互式教學(xué)模式是在課堂教學(xué)中以移動(dòng)終端為學(xué)生客戶端、以PPT為教師客戶端，通過(guò)服務(wù)器進(jìn)行教師與學(xué)生即時(shí)智能溝通的教學(xué)模式。智能交互式課堂教學(xué)模式，充分利用移動(dòng)終端的優(yōu)勢(shì)提高學(xué)生、課件、教師之間的互動(dòng)頻率，從體系上改變現(xiàn)有教學(xué)模式中教師與學(xué)生脫節(jié)、學(xué)生與課件脫節(jié)等現(xiàn)象，達(dá)到從根本上改變學(xué)生課堂使用手機(jī)的現(xiàn)象以及提高教學(xué)效率的目的。

圖2 智能交互式教學(xué)主體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

“智能交互”中“交互”的要素，指與學(xué)習(xí)有關(guān)而又能相互作用的各種教學(xué)要素，包括教師與學(xué)生人員要素、教材信息要素、教學(xué)條件與環(huán)境物質(zhì)要素等。“智能交互”中的“智能”，指充分利用學(xué)生具有的移動(dòng)終端以及教師使用的計(jì)算機(jī)、投影儀等教學(xué)要素，促使學(xué)生主動(dòng)參與學(xué)習(xí)，達(dá)到高質(zhì)量、高效率教學(xué)效果的一系列教與學(xué)活動(dòng)。

3 基于移動(dòng)終端的智能交互式教學(xué)模式的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

較之傳統(tǒng)的交互式教學(xué)模式，智能交互式課堂教學(xué)模式在教學(xué)主體、教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)介質(zhì)以及教學(xué)功能等方面都有獨(dú)特之處。

1）在教學(xué)主體上，普通交互式教學(xué)模式的主體僅僅包含了學(xué)生、教師以及課件，交互的對(duì)象也主要是教師與學(xué)生的交互；智能交互式課堂教學(xué)模式在教學(xué)主體之間增加了服務(wù)器、移動(dòng)終端的智能APP程序等，增加了學(xué)生與APP的交互、APP與服務(wù)器的交互以及服務(wù)器與課件（PPT）的交互，從而物理上豐富了交互的途徑，提高了交互的效率。

2）在教學(xué)結(jié)構(gòu)上，體現(xiàn)出學(xué)生（移動(dòng)終端APP）、教師（PPT）以及服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的智能交互，學(xué)生必須通過(guò)關(guān)注移動(dòng)終端的APP來(lái)融入課程教學(xué)，讓他們不能玩手機(jī)及做其他影響學(xué)習(xí)的事，在時(shí)間上約束了他們的課堂活動(dòng)。

3）在教學(xué)介質(zhì)上，以智能手機(jī)為主的移動(dòng)終端具備處理速度快、屏幕分辨率高、存儲(chǔ)容量大、支持外部存儲(chǔ)設(shè)備以及支持3G/4G技術(shù)和WiFi接入等特點(diǎn)，使得用戶可以方便地使用網(wǎng)絡(luò)上的資源。采用高效能服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)可以海量容納課程資料并快速計(jì)算，是實(shí)現(xiàn)學(xué)生與教師課堂智能交互的物理基礎(chǔ)。

4）在教學(xué)功能上，針對(duì)結(jié)構(gòu)、工程等一些理論、方法比較抽象、不容易理解的課程，普通交互式教學(xué)僅能提供教師在PPT上的三維演示，由于全體學(xué)生理解程度差異的限制，并不能達(dá)到全面理想的效果。智能交互式課堂教學(xué)模式提供了讓每個(gè)學(xué)生個(gè)體操作的三維動(dòng)畫課件，讓每一個(gè)學(xué)生像玩電子游戲一樣去學(xué)習(xí)、理解課程中的理論、方法間的邏輯關(guān)系，并即時(shí)反饋到服務(wù)器，供教師把握教學(xué)的質(zhì)量和進(jìn)度，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂上的積極性，讓學(xué)生不愿做其他的事情，主觀上提高學(xué)習(xí)效率。

4 基于移動(dòng)終端的智能交互式教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)

智能交互式教學(xué)模式的實(shí)踐環(huán)境智能交互式課堂教學(xué)秉承貫徹交互式課堂教學(xué)注重教學(xué)環(huán)境、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法以及教學(xué)觀念的創(chuàng)新理念，將課堂交互的方式由傳統(tǒng)的師生對(duì)話創(chuàng)新為師生對(duì)話以及移動(dòng)終端（APP）與交互界面（PPT）通過(guò)服務(wù)器交互的方式，擴(kuò)展了交互的層次，達(dá)到全方位交互，大大提升交互的效率。當(dāng)前高校教學(xué)環(huán)境為智能交互式課堂教學(xué)模式的實(shí)現(xiàn)提供了良好的軟件環(huán)境和硬件環(huán)境。

1）智能交互式課堂教學(xué)模式是交互式教學(xué)模式的發(fā)展，它的實(shí)施同樣需要通過(guò)參與主體（學(xué)生、教師、教材、課件、APP應(yīng)用程序、服務(wù)器等）的“交互”。在當(dāng)前高校大班教學(xué)、人數(shù)眾多的情況下，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式的師生交互很難顧及，交互的范圍只能限制在少數(shù)注意力比較集中的優(yōu)秀學(xué)生之間，大多數(shù)學(xué)生時(shí)而走神去做其他事情（玩手機(jī)），無(wú)意識(shí)間主動(dòng)放棄了與教師交互的機(jī)會(huì)。這種現(xiàn)有教學(xué)模式的不足為智能交互式課堂教學(xué)模式提供了迫切的需求。

2）當(dāng)前社會(huì)科技的發(fā)展，使得手機(jī)、iPad之類的移動(dòng)終端以及無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)基本覆蓋了高校校園，這也是造成當(dāng)前大學(xué)生課堂玩手機(jī)的主要原因之一，但同樣將其使用恰當(dāng)?shù)脑挘彩侵悄芙换ナ秸n堂教學(xué)所需的移動(dòng)終端、服務(wù)器交互的物質(zhì)保障。

智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：以船體制圖課程為例智能交互式課程教學(xué)系統(tǒng)是智能交互式課堂教學(xué)模式的關(guān)鍵部分，實(shí)現(xiàn)智能交互課堂教學(xué)的主體所在，起到輔助教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)以及交互的媒介作用，體現(xiàn)在過(guò)程中主要為發(fā)布教學(xué)信息、展示教學(xué)內(nèi)容、促進(jìn)師生溝通三類功用。

圖3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖

筆者結(jié)合在實(shí)際教學(xué)中的運(yùn)用，針對(duì)船體制圖這門課程進(jìn)行智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及開發(fā)工作。系統(tǒng)的主要功能結(jié)構(gòu)有登錄/注冊(cè)、課程公告、課程學(xué)習(xí)、學(xué)習(xí)任務(wù)、課堂互動(dòng)、習(xí)題練習(xí)等模塊，系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。

在系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)框架下，以教學(xué)大綱中的知識(shí)點(diǎn)章節(jié)來(lái)設(shè)計(jì)智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的課程內(nèi)容。重點(diǎn)將課堂中一些難以講解的內(nèi)容通過(guò)三維交互動(dòng)畫來(lái)描述，學(xué)生可以自主調(diào)節(jié)三維展示角度，全面理解知識(shí)點(diǎn)。如在船體制圖課程中涉及很多船體結(jié)構(gòu)構(gòu)件的類型、布置等，通過(guò)三維展示可以更加直觀地體現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的形狀、布置，并說(shuō)明識(shí)讀、繪制此類結(jié)構(gòu)的方法要點(diǎn)，大大提高學(xué)習(xí)興趣和效率。所設(shè)計(jì)的智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)能夠滿足智能交互式課堂教學(xué)模式對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)以及教師教學(xué)的要求：

1）通過(guò)移動(dòng)終端在線統(tǒng)計(jì)、鎖屏功能來(lái)統(tǒng)計(jì)上課學(xué)生的數(shù)目并限制學(xué)生在課堂上玩手機(jī)，以物理媒介來(lái)約束學(xué)生課堂學(xué)習(xí)紀(jì)律；

2）通過(guò)教學(xué)模塊中的PPT展示、三維動(dòng)畫等來(lái)吸引學(xué)生的注意力，以興趣來(lái)調(diào)整學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的狀態(tài)；

3）通過(guò)課堂互動(dòng)中的教師點(diǎn)提以及學(xué)生點(diǎn)提功能，加強(qiáng)教師對(duì)課堂教學(xué)的掌控，隨時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，提高教學(xué)、學(xué)習(xí)的效率；

4）通過(guò)習(xí)題練習(xí)以及擴(kuò)展模塊，擴(kuò)展學(xué)生與教師的溝通途徑，鞏固課堂教學(xué)的成果，拓展學(xué)生的知識(shí)。

智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)智能交互式課堂教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)主要包含系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)、移動(dòng)終端的APP開發(fā)以及課程數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)三個(gè)部分：系統(tǒng)平臺(tái)主要采用類似C/S架構(gòu)，前臺(tái)客戶端以PPT方式課堂展示，負(fù)責(zé)教師用戶界面交互，后臺(tái)服務(wù)器負(fù)責(zé)計(jì)算；移動(dòng)終端的APP開發(fā)涉及客戶端和服務(wù)器的雙向開發(fā)；課程數(shù)據(jù)庫(kù)主要是將課程內(nèi)容中的動(dòng)畫、資料等（如圖4所示）按照章節(jié)存儲(chǔ)在服務(wù)器中供PPT客戶端及APP端的調(diào)用和存儲(chǔ)。

系統(tǒng)平臺(tái)開發(fā)是基于SSH框架開發(fā)模式，系統(tǒng)的整體基礎(chǔ)架構(gòu)采用Struts，控制MVC分離及業(yè)務(wù)跳轉(zhuǎn)，持久層采用Hibernate框架提供支持；APP開發(fā)主要選擇Android（2.3以上系統(tǒng)，面向高校師生主流）移動(dòng)終端開發(fā)；數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)Oracle開發(fā)并采用Flash結(jié)合3ds Max來(lái)制作課程涉及的三維動(dòng)畫。

圖4 船體結(jié)構(gòu)三維動(dòng)畫

5 結(jié)束語(yǔ)

基于移動(dòng)終端的智能交互式課堂教學(xué)模式將充分利用現(xiàn)代社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)以及智能手機(jī)等高科技的革新，設(shè)計(jì)出一種更加緊湊、注重交互的課堂教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)交互式教學(xué)模式的進(jìn)一步發(fā)展。這樣就解決了目前困擾高校教學(xué)的大學(xué)生課堂玩手機(jī)問(wèn)題，并通過(guò)智能交互式的教與學(xué)，演示難以直觀授課的課程內(nèi)容，幫助學(xué)生消化理解教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)目的，從根本上進(jìn)一步提高課堂教學(xué)的效率。

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作者：白旭，江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院講師，研究方向?yàn)榇芭c海洋工程結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)制造；羅小芳，江蘇科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院講師，研究方向?yàn)橹R(shí)管理與技術(shù)創(chuàng)新（212003）。