基于移動互聯網的生物新工科多模態智慧課堂研究

周翔

摘 要：近年來，移動互聯網技術的引入加速了生物新工科教學環境、教學理念、教學模式、教學策略的改革和創新，與傳統教育模式交匯融合成為生物新工科教育教學的新生態。生物新工科是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。文章基于移動互聯網的多模態智慧教學環境，探討了生物新工科多模態智慧課堂對促進教學工作、提高教學質量的作用和意義，并在此基礎上構建了基于移動互聯網的免疫學課程多模態智慧教學課堂。

關鍵詞：移動互聯網;生物新工科;多模態智慧課堂

一、引言

國外將互聯網技術運用于教育領域，發展較為完善的是SPOC（Small Private Online Courses）教學模式和MOOC（Massive Open Online Courses）教學模式，以翻轉課堂的形式進入課堂（Armando Fox，2013）。隨著智能技術、云計算技術和物聯網技術的快速發展，嵌入個人電腦、交互式光盤視頻節目等信息技術的課堂成為智慧課堂的先驅（Skipton，2006）。國內關于智慧課堂研究的主要趨勢是關注利用新興技術創建教與學的環境，促進資源個性化呈現、教學交互多元化，實現學習者學習智慧的提高（黃榮懷，2012;孫曙輝，2015;崔曉慧，2016等）。陳衛東（2012）通過分析智慧課堂的理論基礎，提出課前、課中、課后一體化設計的教學模式。胡衛星等（2011）充分考慮智慧課堂的特點，構建互動交流、討論分析的參與方式，提出了智慧課堂教學活動模式。周仕龍（2016）圍繞真實環境再造指向的角度，就建立自主價值的“智慧課堂”和“幸福教育”評價標準進行表述和分析，推進對“巧學妙練、智慧生成”的課堂教學模式的認知。

生物新工科（Bio-Emerging En-gineering Education）是基于國家戰略發展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。生物新工科的內涵是以立德樹人為引領，以應對變化、塑造未來為建設理念，以繼承與創新、交叉與融合、協調與共享為主要途徑，培養未來多元化、創新型卓越生物工程人才，具有戰略型、創新性、系統化、開放式的特征。

本文基于移動互聯網的多模態智慧教學環境，探討了生物新工科多模態智慧課堂對促進教學工作、提高教學質量的作用和意義，并在此基礎上構建基于移動互聯網的免疫學課程多模態智慧教學課堂。

二、 基于移動互聯網的生物新工科多模態智慧教學環境

關于智慧課堂概念的界定近年來出現了明顯的變化。智慧課堂概念不再從教室的信息裝備來界定，而是從學習環境來界定。生物新工科多模態智慧教學環境指的是教師和學生在移動互聯網這個學習環境中采用創新的教育活動，從課堂管理到教學的所有方面提高對技術的使用。多模態智慧課堂由移動互聯網平臺支撐，即用移動互聯網的思維方式和最新的信息技術手段變革和改進課堂教學，打造智能高效、富有智慧的課堂教學環境，通過智慧的教與學，促進學生個性化成長和智慧發展。

以武漢科技大學免疫學課程為例?；谝苿踊ヂ摼W的免疫學課程多模態智慧學習環境由智慧學習平臺以及依托于該平臺進行學習、教學的智慧學習者主體、智慧教學者主體三個要素組成，它包括四個分目標。首先，培養智慧的學習者。堅持以學生為中心的教學與學習方式，通過多元取向引起學生學習的興趣，無所不在地讓學生接近學習入口，提供豐富的學習資源以及科技支持與服務教學。其次，培養智慧的教學者。全面開發教學資源，促進教學創新、知識創新，實現創新成果的共享，提高教學質量和效益。最后，建設校園免疫學課程多模態智慧學習平臺。引導智慧學習者和智慧教學者通過免疫學課程多模態智慧學習平臺餞行智慧學習與智慧教學的理念，全面構建網絡化、數字化、個性化、智能化、國際化的現代教學平臺。

如圖1所示，智慧學習平臺可以分為學習資源、教學資源、學習社區和教學社區四大塊。黃榮懷（2012）認為，智慧學習資源和智慧教學資源獨立于設備，通過無縫連接或自動同步給智慧學習者，實行按需推送;智慧學習社區突出移動互聯的現實社區的跨時空交流，自動為學習者匹配學習團隊，強調學習者的互動、協作與交流。智慧教學社區是教學者共同學習、協同工作、尋求持續專業發展的統一體，關注學習者體驗，突出跨區域化社區建設。在互聯網平臺下，智慧學習資源和智慧教學資源同時為智慧學習社區和智慧教學社區提供資源，例如，MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等具體的學習資源和教學資源。具體而言，一方面，學習資源借助學習者對移動學習模式的踐行抵達學習社區，通過教學者實踐翻轉課堂模式抵達教學社區;另一方面，教學資源通過學習者對混合式學習模式的踐行抵達學習社區，依托教學者在教學空間端口的推送抵達教學社區。智慧教學者也是集多重身份于一體：既是智慧教學活動的設計者、策劃者和指導者，也是智慧課堂的組織者、合作者和引導者以及智慧反饋的指導者和智慧評價的組織者。

學習者和教學者與智慧學習平臺的四個具體要素相互關聯、相互作用，共同促進學習者有效學習的發生。一方面，學習資源依托學習社區，教學資源依托教學社區同時為學習者和教學者提供支持;另一方面，學習社區和教學社區的發展又離不開學習者和教學者發布和推送的學習資源以及教學資源，學習者和教學者通過學習社區和教學社區的直接反饋以及相關數據的間接反饋對學習資源和教學資源的進化起到推動和促進作用。

在基于移動互聯網的免疫學課程多模態智慧課堂環境這一模式下，借助智能手機、筆記本電腦、PDA智能終端（又稱掌上電腦）、平板電腦等移動智能終端，免疫學課程學習者和教學者通過多模態智慧學習模式和智慧教學模式在智慧學習平臺展開學與教的實踐活動，在這一互動式的教學活動中，學習者與教學者的身份可以互換，在特定的情況下，學習者可以成為教學者，教學者相應地轉換為學習者，在多模態智慧課堂模式下，讓“教學相長”成為真正的可能。

三、基于移動互聯網的免疫學課程多模態智慧教學課堂

免疫學是一門綜合性和實踐性很強的專業基礎課程，其教學目的是讓學生掌握免疫學基本概念、免疫系統結構和功能，理解免疫對機體有益的防御功能和有害的病理作用及其機制以及免疫學防治措施。同時結合教學實踐，培養學生獨立思考、獨立工作的能力和嚴謹的科學作風。免疫學課程多模態智慧課堂的核心要素由免疫學智慧環境、免疫學智慧教學、免疫學智慧學習和免疫學智慧評價四個方面構成。

如圖2所示，移動互聯網平臺的發展升級了課堂環境，形成了以智慧學習者和智慧教學者為主體、集多種在線網絡課程和視頻資源為一體、以智慧學習平臺為依托的免疫學課程多模態智慧環境。免疫學課程多模態智慧環境是社會信息化背景下教師和學生對學習環境發展的訴求，也是有效促進教學與學習方式變革的支撐條件。智慧學習者和智慧教學者作為環境主體，其身份功能具有動態性和交互性的特征。

免疫學課程多模態智慧教學是免疫學課程多模態智慧課堂的核心功能場所，也是實現教育目標的核心載體。移動互聯網平臺的發展重構了教學模式，拓展了教學空間。教育目標的具體實現是通過課前發布智慧資源和智慧平臺討論交流達到“吸收”知識，課中交流互動中完成知識的“內化”，課后小組云端互評加上師生反思評價，針對性地錄制并推送微課，達到教學資源的共享。同步化推送的數據結果使智慧教學形成良性循環的教學環境。

免疫學課程多模態智慧課堂最重要的功能便是幫助學生進行個性化的高效學習和全面發展，所以免疫學課程多模態智慧學習是構建免疫學課程多模態智慧課堂的另一核心，并與免疫學課程多模態智慧教學相互交融、相互促進。移動互聯網平臺的發展優化了免疫學課程多模態智慧學習的環境。免疫學課程多模態智慧學習活動的要素有智慧學習資源、智慧學習任務、智慧學習反思和智慧學習監控。學習資源是實現學習目標的具體呈現載體，學習任務是在學習資源的輔助下達到學習目標和培養高級思維能力的過程。智慧學習反思是智慧學習者對學習過程的自我檢驗，實現學習目標的助力。智慧學習監控是智慧學習的微觀控制，對學習資源、學習任務、學習反思進行指引和幫助。

免疫學課程多模態智慧課堂中，智慧評價是檢查教學質量、推動課程建設與發展的重要手段。智慧評價利用先進的信息技術，采取線上與線下相結合的評價方式。以智慧教學和智慧學習為評價內容，以激發學生的智慧為評價目的，兩種評價方式相互結合、相互交融，在移動互聯網平臺上得到充分的發展，實現了評價方式的多樣化、評價媒介的智能化、評價主體的多元化以及評價過程的自主化。

四、生物新工科多模態智慧課堂對提高教學質量的作用和意義

生物新工科多模態智慧課堂創建的智慧學習環境呈多模態教學狀態，在這種模態中，教學是教師在課堂中借助聲音、圖像、動畫等多種渠道、多種教學手段來調動學生的多樣感官反應，促進學生參與學習的動態過程，而移動互聯網平臺的技術發展以及SPOC、MOOC、MPOC、Flipped Classroom等線上課堂已經給這種多模態教學環境提供了強有力的支持，這種多模態智慧課堂對提高教學質量起著重要的作用和意義。

1.培養生物新工科應用型人才的新途徑

在智慧課堂環境下，學習者同時具有多重身份：既是智慧學習環境的受益者（自適應學習者），也是智慧學習環境中資源的篩選者和分享者、學習共同體的互助者、新穎問題與實踐問題的提出者、學習分析的自省者和信息的反饋者，并逐步成長為具備實踐能力和解決問題能力的應用型人才。就創新觀念而言，移動互聯網展現的日新月異的科技進步，使他們在生物新工科的專業課程上捷足先登，在接受新觀念和新思潮的同時也促進了創新思維的進一步發展。就求知欲望而言，他們在智慧課堂環境下需要不斷地充實自己、力求突破，了解更新、更現代化的知識，提高應用型人才的綜合職業能力。

2.助力教師實現精準教學設計

通過移動互聯網技術來完成免疫學課程資源推送等形式，實現數字化預習和預習情況反饋，精準掌握學生的學情分析，判斷學生已掌握的知識和技術，自動實現數據分析與反饋，為教師備課提供及時、準確、立體的信息，據此實現有的放矢的備課，選擇相適應的智慧教學策略。教學方式的移動式給生物新工科多模態智慧課堂帶來了智能化和信息化的教學資源，加速了教學信息的流動性，教師利用智慧課堂不僅能夠為接收這些信息創設更好的學習環境，也需要實現精準教學設計，將國內外開放的豐富教學資源應用于智慧課堂，提高教育效率和教學效果。

3.提升課程開放式的教學機制

通過移動互聯網來實施生物新工科智慧學習，可以促進教學者和學習者在生物新工科類課程學習中有效運用和適時調整學習策略，提高學習成效。教師依據移動互聯網的評測分析，以學定教、分層教學，通過微課、分組討論、課堂精講等方式組織更加個性化的多模態課堂教學;學生根據加強自主學習策略，強化自我管理和監督，達到逐漸增強學習意志力和自我控制與自我管理能力的目的。

4.構建智慧課堂的學習評價體系

基于移動互聯網的信息處理技術，把生物新工科的教學過程、教學支持領域和教育管理中收集、感知到的海量信息進行匯聚、存儲和分析，構成了實時動態的線上、線下形成性評估和終結性評估，有利于形成跨課程多模態智慧課堂大數據，重構已有的教學信息系統，為生物新工科的教學過程和管理決策提供“互聯網智慧”。

五、結語

生物新工科多模態智慧課堂是以移動互聯網平臺為依托，從三個方面實現了智慧學習環境的建設。首先，打造多模態的生物新工科多模態智慧學習平臺。該平臺除了涵蓋MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等互聯網已有的相關資源外，還應包括針對高校學生特點和水平而專門制作的相關微課及可供學習者完成在線作業和在線測試的自主學習平臺。同時，平臺的數據更新、日常維護升級等需由專業團隊負責。其次，培養高效的智慧學習者。移動互聯網以多種途徑向學習者傳遞智慧學習環境和智慧課堂的相關理念，指導學生使用移動終端及互聯網平臺參與智慧課堂學習。最后，塑造高素質的智慧教學者。作為智慧學習環境的主體之一，教師應接受相關技能的培訓，教師不僅要了解基于移動互聯網的生物新工科多模態智慧課堂的真正內涵，還要熟練掌握信息技術，才能真正成為智慧課堂的組織者、合作者和引導者。

參考文獻：

[1]Armando Fox.From MOOCs to SPOCs [J].Communications of the ACM，2013（12）.

[2]黃榮懷，胡永斌，楊俊鋒，等.智慧教室的概念及特征[J].開放教育研究，2012（2）.

[3]孫曙輝，劉邦奇.基于動態學習數據分析的智慧課堂模式[J].中國教育信息化，2015（22）.

[4]崔曉慧，朱 軒.智慧課堂教學模式的特征及實踐[J].職教通訊，2017（21）.

[5]陳衛東，葉新東，秦嘉悅，等.未來課堂——高互動學習空間[J].中國電化教育，2011（8）.

[6]胡衛星，田建林.智能教室系統的構建與應用模式研究[J].中國電化教育，2011（9）.

[7]周仕龍.基于真環境再造指向的追求——“智慧課堂”與“幸福教育”評價標準的建構與分析[J].新課程研究（上旬刊），2016（9）.