基于移動終端的智能交互式課堂教學模式研究與實踐

◆白旭 羅小芳

基于移動終端的智能交互式課堂教學模式研究與實踐

◆白旭 羅小芳

針對當代大學生課堂玩手機現象及存在的問題，基于交互式教學模式，變“堵”為“疏”，提出一種基于移動終端的智能交互式課堂教學模式。闡述新的課堂教學模式的概念、優勢及特點，并在其實踐條件的基礎上，以船體制圖課程為例，進行智能交互式課堂教學系統的設計與開發。

智能交互式教學模式；移動終端；課堂教學；智能交互式教學系統

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

1 前言

隨著科學技術的發展，以智能手機為代表的移動終端已經成為人們不可缺少的生活工具，其所具有的通信、游戲、網絡等功能在提高了人們生活質量的同時，也給人們特別是當代大學生帶來嚴重的負面影響。早在2010年，李瑩等人的調研分析報告就指出：高達95.7%的學生在課堂上玩手機，僅有3.9%的學生表示不會在課堂上玩手機；一節課中玩手機時間超過10分鐘的高達45.8%，超多30分鐘的也已達到21%[1]。目前，大學生在課堂上玩手機已不可遏止地成蔚然之勢，這對課堂紀律和教學質量造成嚴峻的考驗，對大學生專業理論知識和技能的獲取、人格以及身心的發展是非常不利的[2]。

針對這一現象，一些高校也針對性地采取一定的措施，并對學生、教師以及家長均提出建設性的要求，如分時段屏蔽教室網絡、設置手機袋、加強自制力教育等[3-4]。但是，這種“堵”的方式并沒有收到理想的效果：屏蔽教室網絡沒有根本解決學生玩手機的問題，而且還限制了教學活動的開展；不能強制執行，教室手機袋往往成為擺設。

將課堂教學活動實踐與理論研究相結合，筆者發現當代大學生課堂玩手機的根本原因可以歸納為四個主要因素：當前校園網絡資源相對豐富；環境相對輕松；大學生自控力不強；教師教學吸引力不足。這四個因素綜合作用導致大學生課堂玩手機具有極強的依賴性、傳染性、反復性等特點。要真正解決大學生課堂玩手機的問題，必須針對性地解決其依賴性、傳染性、反復性的特點，變“堵”為“疏”，讓大學生課堂“玩手機”轉變為“使用手機”，使手機等移動終端成為學習工具，幫助學生激發學習興趣，提高學習效率。

因此，本文緊緊圍繞如何能將手機充分融入學生的學習以及教師的課堂教學中去這一核心問題，提出基于移動終端的智能交互式課堂教學模式，以期充分利用當代手機的功用，不僅能避免學生因為玩手機而影響學習，而且能有效利用現代科學技術提高課堂教學的效率。

2 基于移動終端的智能交互式課堂教學模式的概念

教學模式是在一定教學思想或教學理論指導下建立的一種包含選擇教材、指導教學活動的計劃或范型[5]。教學模式是在理論與實踐之間搭起一座橋梁，為教師研究教學因素、把握教學規律、優化教學過程起到促進作用。教學模式的研究對于針對教學環境改進教學方式、提升教學效率具有至關重要的作用。

交互式教學最早是由Palincsar提出的[6]，是在支架式教學（Scaffolding Teaching）理論基礎上發展起來的一種教學模式[7]，主要被應用于語言教學中。交互式教學，由教學主體、教學環境和交互關系構成一個相互影響和互相促進的有機整體，基本結構如圖1所示[8]。交互式教學通過綜合運用教學主體、教學條件、課程理論與實際應用以及學習與創新、個體發展與社會環境等交互途徑，激發教學潛力，深化教學理論，拓展教學能力，提升教學價值。

圖1 交互式教學的基本結構

隨著社會的發展，目前已經有一些教育工作者開始利用移動終端進行教學研究，主要針對多媒體課件的制作以及基于無線網絡環境的無線學習問題等[9-10]，但僅是展示式課件向學習軟件式課件的進化或提供一個無線學習的網絡資源環境，缺少課堂教學中學生與教師、教師與課件以及學生與移動終端、終端與課件等多主體之間的智能交互、多體聯動，無法達到制約學生課堂動態、促進學生學習以及轉變教學模式、提高教學效率的目的。

在交互式教學模式的基礎上，針對當前大學生課堂中普遍玩手機的現象，提出基于移動終端的智能交互式教學模式（圖2）。基于移動終端的智能交互式教學模式是在課堂教學中以移動終端為學生客戶端、以PPT為教師客戶端，通過服務器進行教師與學生即時智能溝通的教學模式。智能交互式課堂教學模式，充分利用移動終端的優勢提高學生、課件、教師之間的互動頻率，從體系上改變現有教學模式中教師與學生脫節、學生與課件脫節等現象，達到從根本上改變學生課堂使用手機的現象以及提高教學效率的目的。

圖2 智能交互式教學主體的網絡結構

“智能交互”中“交互”的要素，指與學習有關而又能相互作用的各種教學要素，包括教師與學生人員要素、教材信息要素、教學條件與環境物質要素等。“智能交互”中的“智能”，指充分利用學生具有的移動終端以及教師使用的計算機、投影儀等教學要素，促使學生主動參與學習，達到高質量、高效率教學效果的一系列教與學活動。

3 基于移動終端的智能交互式教學模式的特點及優勢

較之傳統的交互式教學模式，智能交互式課堂教學模式在教學主體、教學結構、教學介質以及教學功能等方面都有獨特之處。

1）在教學主體上，普通交互式教學模式的主體僅僅包含了學生、教師以及課件，交互的對象也主要是教師與學生的交互；智能交互式課堂教學模式在教學主體之間增加了服務器、移動終端的智能APP程序等，增加了學生與APP的交互、APP與服務器的交互以及服務器與課件（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）在教學結構上，體現出學生（移動終端APP）、教師（PPT）以及服務器數據庫的智能交互，學生必須通過關注移動終端的APP來融入課程教學，讓他們不能玩手機及做其他影響學習的事，在時間上約束了他們的課堂活動。

3）在教學介質上，以智能手機為主的移動終端具備處理速度快、屏幕分辨率高、存儲容量大、支持外部存儲設備以及支持3G/4G技術和WiFi接入等特點，使得用戶可以方便地使用網絡上的資源。采用高效能服務器數據庫可以海量容納課程資料并快速計算，是實現學生與教師課堂智能交互的物理基礎。

4）在教學功能上，針對結構、工程等一些理論、方法比較抽象、不容易理解的課程，普通交互式教學僅能提供教師在PPT上的三維演示，由于全體學生理解程度差異的限制，并不能達到全面理想的效果。智能交互式課堂教學模式提供了讓每個學生個體操作的三維動畫課件，讓每一個學生像玩電子游戲一樣去學習、理解課程中的理論、方法間的邏輯關系，并即時反饋到服務器，供教師把握教學的質量和進度，可以充分調動學生課堂上的積極性，讓學生不愿做其他的事情，主觀上提高學習效率。

4 基于移動終端的智能交互式教學模式的實現

智能交互式教學模式的實踐環境智能交互式課堂教學秉承貫徹交互式課堂教學注重教學環境、教學環節、教學方法以及教學觀念的創新理念，將課堂交互的方式由傳統的師生對話創新為師生對話以及移動終端（APP）與交互界面（PPT）通過服務器交互的方式，擴展了交互的層次，達到全方位交互，大大提升交互的效率。當前高校教學環境為智能交互式課堂教學模式的實現提供了良好的軟件環境和硬件環境。

1）智能交互式課堂教學模式是交互式教學模式的發展，它的實施同樣需要通過參與主體（學生、教師、教材、課件、APP應用程序、服務器等）的“交互”。在當前高校大班教學、人數眾多的情況下，傳統課堂教學方式的師生交互很難顧及，交互的范圍只能限制在少數注意力比較集中的優秀學生之間，大多數學生時而走神去做其他事情（玩手機），無意識間主動放棄了與教師交互的機會。這種現有教學模式的不足為智能交互式課堂教學模式提供了迫切的需求。

2）當前社會科技的發展，使得手機、iPad之類的移動終端以及無線通信網絡已經基本覆蓋了高校校園，這也是造成當前大學生課堂玩手機的主要原因之一，但同樣將其使用恰當的話，也是智能交互式課堂教學所需的移動終端、服務器交互的物質保障。

智能交互式課堂教學系統的設計：以船體制圖課程為例智能交互式課程教學系統是智能交互式課堂教學模式的關鍵部分，實現智能交互課堂教學的主體所在，起到輔助教師教學、學生學習以及交互的媒介作用，體現在過程中主要為發布教學信息、展示教學內容、促進師生溝通三類功用。

圖3 系統功能結構圖

筆者結合在實際教學中的運用，針對船體制圖這門課程進行智能交互式課堂教學系統的設計及開發工作。系統的主要功能結構有登錄/注冊、課程公告、課程學習、學習任務、課堂互動、習題練習等模塊，系統功能結構框圖如圖3所示。

在系統的功能結構框架下，以教學大綱中的知識點章節來設計智能交互式課堂教學系統的課程內容。重點將課堂中一些難以講解的內容通過三維交互動畫來描述，學生可以自主調節三維展示角度，全面理解知識點。如在船體制圖課程中涉及很多船體結構構件的類型、布置等，通過三維展示可以更加直觀地體現結構構件的形狀、布置，并說明識讀、繪制此類結構的方法要點，大大提高學習興趣和效率。所設計的智能交互式課堂教學系統的系統功能結構能夠滿足智能交互式課堂教學模式對學生學習以及教師教學的要求：

1）通過移動終端在線統計、鎖屏功能來統計上課學生的數目并限制學生在課堂上玩手機，以物理媒介來約束學生課堂學習紀律；

2）通過教學模塊中的PPT展示、三維動畫等來吸引學生的注意力，以興趣來調整學生課堂學習的狀態；

3）通過課堂互動中的教師點提以及學生點提功能，加強教師對課堂教學的掌控，隨時掌握學生學習的效果，提高教學、學習的效率；

4）通過習題練習以及擴展模塊，擴展學生與教師的溝通途徑，鞏固課堂教學的成果，拓展學生的知識。

智能交互式課堂教學系統的開發智能交互式課堂教學系統的開發主要包含系統平臺開發、移動終端的APP開發以及課程數據庫開發三個部分：系統平臺主要采用類似C/S架構，前臺客戶端以PPT方式課堂展示，負責教師用戶界面交互，后臺服務器負責計算；移動終端的APP開發涉及客戶端和服務器的雙向開發；課程數據庫主要是將課程內容中的動畫、資料等（如圖4所示）按照章節存儲在服務器中供PPT客戶端及APP端的調用和存儲。

系統平臺開發是基于SSH框架開發模式，系統的整體基礎架構采用Struts，控制MVC分離及業務跳轉，持久層采用Hibernate框架提供支持；APP開發主要選擇Android（2.3以上系統，面向高校師生主流）移動終端開發；數據庫通過Oracle開發并采用Flash結合3ds Max來制作課程涉及的三維動畫。

圖4 船體結構三維動畫

5 結束語

基于移動終端的智能交互式課堂教學模式將充分利用現代社會的網絡、大數據以及智能手機等高科技的革新，設計出一種更加緊湊、注重交互的課堂教學方法，實現交互式教學模式的進一步發展。這樣就解決了目前困擾高校教學的大學生課堂玩手機問題，并通過智能交互式的教與學，演示難以直觀授課的課程內容，幫助學生消化理解教學內容，達到教學目的，從根本上進一步提高課堂教學的效率。

[1]李瑩,沈陽,金鑫.大學生課堂使用手機情況的調查與對策研究[J].科教文匯,2010(11):207-208.

[2]王威娜.大學生課堂“玩手機”現象的思考和管理[J].傳播經緯,2014(20):269.

[3]張健.大學生課堂手機控現象探析[J].長春教育學院學報,2013,29(23):24-25.

[4]英起志.當學生不再自覺:關于課堂手機集中管理的教育案例分析[J].科教文匯,2013(36):171-172.

[5]Joyce B,Weil M &Calhoun E. Models of Teaching[M]. Boston: Allyn and Bacon,1999.

[6]李孟華.計算機網絡環境下的大學英語教學模式的優勢及應用[J].外語電化教學,2007(1):32-35.

[7]劉珍芳.交互式教學研究評述[J].遠程教育雜志,2009(6):49-51.

[8]裴春秀,楊春英.交互式教學模式研究[J].湖南科技學院學報,2007,28(5):137-139.

[9]陳萍,張濤,周雨欣,等.基于移動終端的交互式多媒體技術研究與實現[J].信息與電腦,2015(12):83-84.

G642.4

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1671-489X(2016)02-0019-03

作者：白旭，江蘇科技大學船舶與海洋工程學院講師，研究方向為船舶與海洋工程結構物設計制造；羅小芳，江蘇科技大學經濟管理學院講師，研究方向為知識管理與技術創新（212003）。