計算機仿真思想在教學中的應用

賈書偉

（河南農業大學信息與管理科學學院，鄭州450046）

0 引言

全國大學英語四六級考試的認可度高，是用人單位評價應聘者英語聽說讀寫水平的一項重要依據，因此，也備受大學生的關注。而對于理工科背景的大部分學生，通關率卻很低，進而影響了畢業前夕的求職，其自信心也受到了一定程度的打擊。通過對學生的多次訪談，發現聽力題型得分率低是其通關失敗的主要因素之一。

早在2006 年，教育部對大學英語四六級考試進行了改革，將聽力部分從20%提升至35%，加大了聽力部分的比重，旨在提高學生的實際動口能力、提升學生對英語學習的實際運用水平。自2016 年起，大學英語四六級對聽力部分的測試內容再次進行了調整和優化。新增加了新聞聽力和講座聽力部分，取消了之前的復合式聽寫和短對話，在測試內容上更接近國外的考試標準，如托福、雅思等，進而引導大學生多關注英語學習的實際交際能力。

在此背景下，大學教師在教學策略方面也實施了一系列的改進。例如部分學者針對獨立學院大學生英語四六級過級率低的問題，及時改進教學模式，采用“視聽”雙通道輸入模式，試圖提高學生的精聽、泛聽能力[1]。另有部分研究者針對新大學英語四六級改革內容，提出了一些教學改進策略（如翻轉課堂模式），以此來改善學生的聽力水平[2]。鄭淑芳則在教學過程中認真分析了新聞聽力題型的特點，并制定了一些應對策略[3]。

然而，多數研究者忽略了學生在課下備考中的實際學習狀況。例如理工科學生在備考過程中平均花在聽力部分的時間卻很少，即使有一部分學生在剛開始備考時也十分關注聽力部分的訓練，甚至有些學生將“得聽力者得天下……”之類的豪言壯語作為座右銘，但卻未能持久地堅持，最終會將大部分時間花在非聽力題型的準備中，忽略、甚至后期會放棄聽力部分的學習，該現象讓人十分不解？對此，本文利用計算機仿真思想構建系統動力學模型，通過中長期的動態仿真來探索這種“富者愈富”現象產生的根源，并剖析了該效應所引發的“知覺適應”效應。最后，制定相關政策建議。

1 系統動力學建模

該部分首先利用因果回路分析，找出產生非聽力題型偏向的原因，其次，構建系統動力學模型，最后對該模型中關鍵變量的結構行為模式進行測試和檢驗。

1.1 系統動力學理論

系統動力學的英文簡稱SD，是管理科學與系統科學的一個重要分支。它是仿真技術與系統論的有機結合，研究系統結構內部的不同行為模式及各變量之間的相互關系[4]，通過對不同策略下系統的行為模式的動態仿真，以此來探尋系統內部存在的問題，并找到解決系統問題的相對滿意的方案。該方法被廣泛應用到綠色供應鏈管理[5]、環境管理（如“霧霾”污染治理）[6]、建筑廢棄物管理[7]等方面，并取得了一定的成效。這些應用研究為本文SD 模型的構建提供了一定的借鑒。

1.2 因果回來分析

針對理工科學生非聽力題型偏向的問題，本研究以聽力題型和非聽力題型的學習表現為核心，因果回路圖如圖1 所示。

圖1 因果關系圖

Loop 1 是一個正反饋回路。在起初分配時間資源時，因非聽力題型的學習表現略占優勢，使得分給非聽力題型的時間所占比例升高，于是分到較多的學習時間，較穩定的學習時間又使得非聽力題型的學習表現更好。因此，在該回路的作用下，非聽力題型的學習表現將會越來越好。相反，聽力題型學習時間的減少，將導致聽力題型的學習表現下降，進而在第二次分配時間資源時再次處于劣勢，被分到更少的資源，長期將會產生“惡性循環”（Loop 2 為反方向的正反饋回路），最終使聽力題型的學習表現越來越差。

1.3 模型構建

根據圖1，結合富者愈富[8]原理容易構建相應的系統動力學模型，如圖2 所示。假設距離下次英語四六級考試還有6 個月，每個月實際學習英語時間為20天，即有效備考時間為120 天。設非聽力與聽力題型學習表現的初始值分別為x和y，起初二者表現程度之和為100，并假設x≥y，來探索在該假設情況下，聽力和非聽力題型的學習表現的長期動態變化規律。

模型運行參數：INITIAL TIME=0，FINAL TIME=120，TIME STEP=1，單位：天。

圖2 系統動力學模型

圖3 現實性測試和極端條件測試

主要參數和方程如下：

（1）非聽力題型的學習表現=DELAY3I（分給非聽力題型的時間^1.2,時間延遲1,x）

（2）時間延遲1=5，單位:天

（3）聽力題型的學習表現=DELAY3I（分給聽力題型的時間^1.2,時間延遲2,y）

（4）時間延遲2=5，單位:天

（5）分給非聽力題型的時間=學習總時間*分給非聽力題型的時間所占比例，單位:天

（6）分給聽力題型的時間=學習總時間*（1-分給非聽力題型的時間所占比例），單位:天

（7）學習總時間=120，單位:天

其中：x≥y且x+y=100。

2 模型測試

系統動力學模型需要進行結構行為等方面的測試，才能保證模型的合理性。因此，本部分以極端條件測試、現實性測試以及敏感性測試為例，對模型進行測試和檢驗。

2.1 現實性測試和極端條件測試

一方面，圖3 的曲線1 至曲線4 說明，隨著初始值x的不斷增大，起初非聽力題型的學習表現較好，因此，分給非聽力題型的時間所占比例也逐漸增大，該結果與現實情況一致。

另一方面，當x=y=50 時，曲線1 呈直線型發展趨勢，即聽力題型和非聽力題型的學習表現初始值分配相等，呈均衡發展時，二者隨后所分配的學習時間也一致。當x=99 這一極端值時，曲線4 的值趨于1，該結果也滿足實際情況。

綜上，該模型滿足現實性測試和極端條件測試，具有一定的合理性和有效性。

圖4 敏感性測試

（x,y）分別取（51, 49）,（52, 48）,（53, 47）,…,（65,35），即（x,y）以步長為1 進行敏感性測試

2.2 敏感性測試

圖4 左半部分為分給非聽力題型的時間所占比例，右半部分為分給聽力題型的時間，隨著（x,y）的不斷變化，曲線的變化也略有不同，但其大致發展趨勢基本一致，因此該模型具有一定的穩定性。

圖5 不同方案下主要變量的動態變化趨勢

3 動態仿真分析

3.1 不同方案對主要變量的影響

圖5（a）和圖5（e）相比，隨著x的不斷增加，非聽力題型起初表現較好，因此在剛開始的時間分配上占據一定的優勢（如圖5（c）所示），進而強化了非聽力題型部分的學習，使其表現越來越好，從而在第二次分配時間資源時又再次占據優勢（如圖5（g）所示），從而優化了非聽力題型的學習表現（見圖5（e））。特別的，圖5（a）和圖5（e）相比，隨著起初分配時間的增大，其最終的表現也占據一定的優勢。

相反，圖5（b）、5（d）、5（f）和5（h）表明，因聽力題型在起初分配時間資源上的劣勢，限制了其隨后的表現（見圖5（b）和5（f）），使得在第二次分配資源時再次處于不利地位，進而產生了“惡性循環”，直到仿真末期，分配的時間資源趨于零，導致聽力題型的學習表現也逐漸趨于零。

另外，圖5（e）還能觀察到仿真后期的增長速度逐漸放緩，進而產生了邊際效用遞減效應，抑制了非聽力題型的學習表現的增長，與此同時，聽力題型的學習表現在仿真末期逐漸趨于零（見圖5（f））。因此，起初分配時間的略微差異，導致幾個月后，聽力題型的學習表現幾乎為零，非聽力題型的學習表現的增長也受到增長極限的影響，最終二者的綜合表現走入了“窘境”。

綜上，資源在起初分配時的略微不均會導致最終的“巨大差距”，使聽力和非聽力題型的學習陷入“兩極分化”的狀態，進而影響英語綜合水平的提高。

3.2 “富者愈富”效應產生的影響因素分析

由圖6（a）可知，曲線1 與曲線2 相比，變化幅度更大，并使分給非聽力題型的時間所占比例更早達到峰值（第88 天左右）。同時，圖6（b）的變化趨勢剛好相反，大約在第88 天之后，分給聽力題型的時間逐漸陷入“零極端”——后期的放棄狀態。

圖6 不同方案對時間資源分配的作用效果分析

圖7 表明：大約在第90 天之后，聽力題型與非聽力題型的表現差距逐步達到“最大化”（左圖），而右圖在仿真末期的差距仍在擴大，并未達到最大化。以上仿真結果表明：資源在最初分配時差別越大，就越能加速二者“兩極分化”的進程，進而產生“富者愈富”效應，愈發加劇了最終的惡性循環。

圖7 不同方案對聽力和非聽力題型的學習表現的影響

表1 不同方案對分給非聽力題型的時間所占比例的影響

由表1 可知：分給非聽力題型的時間所占比例在區間[80,90]之間首次超過0.99，在第90-120 天當中，變化十分微弱；由表2 可知：分給聽力題型的時間在區間[80,90]之間首次低于1 天，在隨后的30 天當中，逐漸趨于零，且變化幅度也不明顯，對該區間的詳細仿真結果見表3。

表2 不同方案對分給聽力題型的時間的影響（單位：天）

表3 “富者愈富”效應中蘊藏的“知覺適應”效應

由表格3 數據易知：分給非聽力題型的時間所占比例在第87 天達到0.9905（幾乎達到最大化），分給聽力題型的時間在第88 天降至0.97 天（幾乎降至最小化），并且二者在隨后30 多天的變化甚微，呈現出“知覺適應”效應。

4 結論和政策建議

本文針對大學英語四六級備考中出現的問題，以聽力題型和非聽力題型分配時間上的差異，利用“富者愈富”原理分析了部分學生通關失敗的影響因素，得到以下結論：

（1）時間資源在起初分配時傾向的略微不均會導致最終結果的顯著差異，進而使聽力題型和非聽力題型的學習陷入“兩極分化”的狀態。

（2）資源在最初分配的差異越大，就越能加速二者“兩極分化”的進程，進而延長“富者愈富”效應的持續時間。

（3）富者愈富程度達到“相對最大化”之后，又逐漸衍生了“知覺適應”效應，從而弱化了備考的效率。

為此，針對結論（1）中“兩極分化”的窘境，建議在最初分配資源時，應該更關注中長期的均衡發展。針對結論（2）中兩極分化進程的加速問題，建議，盡量削弱二者使用有限時間資源的競爭關系，從而縮小時間資源在起初分配時的差異，延遲聽力題型與非聽力題型的表現差距達到“最大化”的時間，創造相對公平的環境，全面發展。針對結論（3）中的“知覺適應”效應，建議調節學習興趣，認真分析“瓶頸”因素，并重新完善中后期的合理規劃。