李卿慧

（長安大學外國語學院，西安 710064）

0 引 言

隨著我國《教育信息化2.0行動計劃》的發(fā)布，高校智能學習體系的建設(shè)正在持續(xù)推進?；ヂ?lián)網(wǎng)+、5G技術(shù)背景下，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等現(xiàn)代信息化手段正改變著傳統(tǒng)的教育方式。一方面，教學信息化使課堂容量顯著增加，45 min時長的教學內(nèi)容翻倍，并且教學反饋做到零等待。課堂內(nèi)容從簡單的概念應用到內(nèi)涵外延的講解，教師教學活動得到多模式多渠道的應用。另一方面，課堂授課從“粉筆模式”到“投影模式”再到“智慧教室”倒逼“教-學”模式的改變，如：學生上課已從手寫筆記發(fā)展到了平板電腦的電子筆記，甚至可隨時在課堂上隨機互聯(lián)。因此，信息化浪潮正在影響著傳統(tǒng)的“教VS學”模式，新的、立體化、多模態(tài)的教學方式將會不斷涌現(xiàn)。

學術(shù)英語（Academic English）是近年來高校響應“教育國際化”而設(shè)置的一門應用型語言課程，其介于通識英語與專業(yè)英語之間，其主要內(nèi)容圍繞不同主題展開，如：聆聽講座、查閱信息、定義概念、涵義解釋、對比和比較、數(shù)據(jù)報告等。除此之外，學術(shù)能力和批判性思維也是本課程的重要組成部分。主要包含：①學術(shù)學習能力（從聽力和閱讀文本中提取意義，在口語和寫作中成功傳達意義等）；②獨立的語言學習策略（從發(fā)現(xiàn)、分析和記錄有用的語言，創(chuàng)建關(guān)鍵詞列表等）；③批判性思維技能（從評估信息、建立概念聯(lián)系以及用相關(guān)論據(jù)支持想法等）。在整個課程中，學生需要合作學習，并參與各種獨立的學習任務，以提高特定語言技能的策略。

鑒于學術(shù)英語偏重于培養(yǎng)學生以“英語”為工具、樹立科研思維的特點，國內(nèi)已有部分高校將其課程置于智慧教室進行，以滿足學術(shù)英語“會議式、研討式、報告式”的課程需求。而如何有效利用智慧教室的軟硬件設(shè)備為學術(shù)英語服務，目前還處于研究探索階段。

1 智慧教室與智慧課堂

智慧教室［1］是將物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)與物理空間相融合，通過各類智能終端獲取教學資源的信息，實現(xiàn)多功能的數(shù)字孿生情景感知與教學全過程功能需求的優(yōu)化。其目的為師生之間的信息傳遞提供無縫對接的互動方式，實現(xiàn)自由、開放、個性化交互式“教學相長”。智慧課堂［1］是在智慧教室的環(huán)境中，針對某一特定的教學目標，利用先進的數(shù)字技術(shù)打造智能、高效的課堂，其目標是實現(xiàn)教學數(shù)字化、知識應用及反饋答疑即時化，創(chuàng)建“協(xié)作交流”的“教-學”氛圍，促進個性化發(fā)展。

從兩者關(guān)系來看，智慧教室強調(diào)硬件設(shè)備，偏重于“有”，而智慧課堂側(cè)重于“用”。換言之，在信息化智慧教室的基礎(chǔ)上如何有機結(jié)合各部分功能、真正實現(xiàn)以人為本、使得功能發(fā)揮實現(xiàn)教學環(huán)節(jié)的效用的最大化，是智慧課堂的核心要素。

圖1為智慧教室相關(guān)的研究趨勢及成果分布圖，由圖可知其概念提出于2002年，自2012年后迅速成為研究熱點，主要分布于教育相關(guān)行業(yè)。

圖1 智慧教室研究趨勢及成果分布圖

（1）智慧教室的研究。王冬青等［2］針對課堂多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集的問題提出了智慧教學數(shù)據(jù)采集模型。李康康等［3］提出了“智慧研創(chuàng)室”的理念，倡導由“教”向“創(chuàng)新培養(yǎng)”轉(zhuǎn)變。金智勇等［4］提出了智慧教室的“三位一體”模型，涵蓋了物理設(shè)施層、資源服務層、交互應用層三個方面。黃榮懷等［5］認為智慧教室的智慧性體現(xiàn)在內(nèi)容呈現(xiàn)、環(huán)境管理、資源獲取、即時互動與情景感知等方面。呂戀生等［6］分析了智慧教室對傳統(tǒng)教學方式的影響，指出兩者應深度融合。徐顯龍等［7］對智慧教室小組合作學習進行了研究，提出了小組競賽、學習測評、學生討論和展示分享四種模式。劉清堂等［8］以102名本科生為對象，研究了智慧教室中不同座位布局與學習動機的關(guān)系，得出了學習動機與座位-講臺距離顯著相關(guān)的結(jié)論。王天平等［9］從科學屬性、技術(shù)屬性及社會屬性3個方面對智慧教室本質(zhì)進行了剖析。張曉梅等［10］針對紙筆數(shù)字書寫技術(shù)在智慧課堂的應用進行了研究，結(jié)果表明其中技術(shù)自我效能感和互動學習活動的對滿意度影響最大。Kim P W等［11］通過溫度感應系統(tǒng)監(jiān)測學生在智慧教室中的學習投入度（dynamic emotional state），通過手機終端個體顏色的改變實時掌握學生的注意力水平。Guntha R等［12］針對智慧教室的硬件系統(tǒng)提出了控制中心的概念，設(shè)計了保證各系統(tǒng)之間平順工作的流程。Dong H A等［13］針對學生學習技術(shù)英語時課外時間較少的問題，開發(fā)了相應的Andriod應用程序，融入了智慧教室系統(tǒng)。Yang J等［14］從技術(shù)融入教學方法的角度對智慧教室進行了評估，通過13494名學生的統(tǒng)計調(diào)查表明：被調(diào)查者并沒有從資源或提升的角度感受到智能學習。并指出先進的設(shè)備與信息技術(shù)深度匹配才能取得良好的效果。Sevindik T等［15］針對66名在校學生進行了統(tǒng)計調(diào)查，結(jié)果表明：智慧課堂可顯著提高學業(yè)成績。Saini M K等［16］針對“智慧教書的智能體現(xiàn)？”的命題進行了179篇文獻的調(diào)研，得出通信技術(shù)、機器學習、傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動計算、硬件設(shè)施的零碎發(fā)展不成體系，并指出跨學科的協(xié)同一體化是未來的發(fā)展方向。Shen Y等［17］針對智慧教室中的人際交互模式進行了研究，建立了基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的課堂氛圍監(jiān)測方法。Deng X等［18］指出智慧教室是未來發(fā)展方向，并提出教學應從多媒體授課向教學方案設(shè)計方向轉(zhuǎn)變。楊鑫等［19］針對智慧課堂模型的實證問題，利用大規(guī)模數(shù)據(jù)調(diào)研確立了智慧課堂模型。

（2）智慧課堂研究。晉欣泉等［20］基于智慧課堂數(shù)據(jù)流動機制構(gòu)建了智慧課堂生態(tài)系統(tǒng)，主要包含：教學主體、教學資源、課堂環(huán)境和教學數(shù)據(jù)等要素。吳曉如等［21］從系統(tǒng)服務理念、體系架構(gòu)、平臺構(gòu)建、應用模式等方面構(gòu)建了“云-臺-端”的新模式。劉邦奇等［22］針對智慧課堂提出了四部分智能服務，內(nèi)容包含資源、評測、終端。彭林華等［23］采用后序列分析法對3 161個行為樣本進行了分析，映射出教師的淺層地使用、講授式應用、導學式應用、反思性應用等4個層級的信息技術(shù)應用能力。彭紅超等［24］提出了面向智慧課堂的框架，包括課堂環(huán)境分析、明確目標、確定評估、學生分析、任務設(shè)計、編列制定、繪制分布和決策預設(shè)等8個步驟。Huang Y等［25］指出智慧課堂應注重互動教學、微課、拓展教學素材等措施。朱燕華等［26］基于TPACK知識框架及深度學習理論構(gòu)建了大學英語智慧課堂評價分級指標體系。李逢慶等［27］指出智慧課堂應該強調(diào)各個組成部分的關(guān)聯(lián)，由教室、學生、信息資源相互聯(lián)系。

從現(xiàn)有研究成果來看，智慧教室的研究成果多集中于系統(tǒng)構(gòu)成，打通各個子硬件系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)的環(huán)節(jié)。而智慧課堂成果多集中于系統(tǒng)的功能開發(fā)，即：如何發(fā)揮教師與學生兩個主體的配合。針對學術(shù)英語的特點［28-30］，其課堂模式需要從“單純講授”向“課堂組織設(shè)計”轉(zhuǎn)變，教師如何適時“入戲與出戲”、學生如何“角色切換”、兩者如何相互緊密配合，有待深入研究。利用現(xiàn)有的研究成果建立一套適用于學術(shù)英語的課堂模式有利于該類課程的順利開展，而這正是本文的出發(fā)點?；诖耍疚膹膶W術(shù)英語的特點出發(fā)，重新構(gòu)建智慧課堂的架構(gòu)，分析其內(nèi)在機理與邏輯關(guān)系，為學術(shù)英語的規(guī)范化教學提供參考。

2 多尺度教學模塊設(shè)計方法重構(gòu)

2.1 模塊設(shè)計

（1）知-情景感知。通過數(shù)字孿生技術(shù)營造虛擬現(xiàn)實，為學生提供真實的語言應用環(huán)境。具體包含：用戶情景（屬性、位置、社會地位）、時間情景（某特定時間）、計算情景（網(wǎng)絡(luò)連接、附近資源）、物理情景（溫濕度、交通、噪聲）與社會情景（法律、民俗）［31］。

情景感知應根據(jù)課堂目標設(shè)定本體模型，即概念、約束、現(xiàn)實呈現(xiàn)?；诖?，本文結(jié)合學術(shù)英語的特點提出“拓撲圖像法”，針對目標概念以定義為中心，拓展其外延并輔以應用照片，即內(nèi)涵-外延-應用本體模型。以學術(shù)英語（Academic English）中“摩擦”（Friction）的授課章節(jié)為例，本體模型的設(shè)計包含：摩擦的概念、應用條件、表現(xiàn)形式、學生對摩擦的共性理解與個人見解。其本體模型見圖2所示?？梢灶A見，此模型對學生的感官刺激將引導其自主思考中心詞的英文表達、外圍邏輯關(guān)系表達、應用場景表達等，從而喚醒其聯(lián)想思維模式，跟隨教師積極思考。

圖2 摩擦本體模型

情景感知的目的在于，讓學生在進入正式環(huán)節(jié)之前對所學內(nèi)容的應用有了明確的用途理解，細化了其學習目標、理解或記憶更有針對性和目的性，從而更具有學習興趣與動力。

（2）聯(lián)-即時互聯(lián)。依托互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能等資源，為教學需求隨機提供趨勢、熱點等信息。英語課堂需要大量的隨機實例來支撐教學意圖，而即時互聯(lián)能夠以各種形式（百科、原理動圖、視頻示例等）對單個目標進行輔助性解釋，其核心在于搜索引擎的選擇與關(guān)鍵詞的提取，作為“網(wǎng)生代”的現(xiàn)代大學生對智能手機的熟練程度不言而喻，課堂中每個參與者都可成為“搜索引擎+關(guān)鍵詞”的發(fā)起者，因此即時互聯(lián)可在消除“隨機盲點”方面可發(fā)揮巨大作用?？梢灶A見，未來智慧教室將以人均擁有一臺智能終端設(shè)備的方式提升個體對課堂交流的參與度，課堂講授與研討式交流的融合將更近一步，將其概括為“會議課堂”。同樣以學術(shù)英語為例，例如結(jié)構(gòu)的“變形”“撓度”“位移”三者概念的理解，可選單詞有deformation、deflection、displacement等，在準確把握其含義、區(qū)別及應用方面可借助“情境感知+即時互聯(lián)”的方法交互開展，此處本體模型略去，僅給出結(jié)論。deflection一般是指主梁的豎向撓度，displacement一般指剛體整體，或整個截面的水平位移，deformation是描述結(jié)構(gòu)宏觀的、廣義的變形。

（3）分-分屏互動。分屏式教學模式已從傳統(tǒng)的多黑板已發(fā)展為多投影幕、多顯示器、電子白板或智能終端顯示設(shè)備等，主要是為了實現(xiàn)多媒體內(nèi)容的傳輸、解析、展示及控制，如圖3所示。

圖3 智慧教室中的分屏設(shè)置

基于“對分課堂”的理念，將學生從“學”到“用”的過渡環(huán)節(jié)在課堂上實施，分屏分組的本質(zhì)是角色轉(zhuǎn)換，使學生在浸入式學習環(huán)境中反思、協(xié)作并統(tǒng)一觀點。其應用如圖4～5所示。在萬物皆媒的背景下，分屏分組的目標是通過不同知識背景學生之間的討論，縮小學生對知識點的理解的差異。

圖4 智慧教室設(shè)施

圖5 分組討論

互動可以是所有課堂參與者之間的交流，討論式分屏互動模式能夠激發(fā)學生的主體性和代入感，但教師仍然是課堂的“統(tǒng)領(lǐng)或主持人”，充分地組織學生參與討論和答疑，對于提升學習效果至關(guān)重要。同時，教師在課堂教學中應該是一個“項目總工”的角色，既要統(tǒng)領(lǐng)全局也要兼顧具體問題，通過多次反復切換形成教學信息的輸入與輸出，形成一種無縫融合學習模式。

（4）辯-反饋監(jiān)控。其含義包含監(jiān)測與控制，兩者都屬于過程性介入行為，監(jiān)測強調(diào)信息掌握，而控制則偏重誤差消除。其目的在于通過檢驗環(huán)節(jié)的設(shè)計辨別對目標理解不到位的個體規(guī)?；蚱蠲^(qū)，消除“數(shù)據(jù)孤島”。簡言之，就是掌握共性問題（整體學生的理解盲區(qū)）或個體數(shù)量（未理解某一特定概念的學生數(shù)量）。監(jiān)控環(huán)節(jié)的“反饋設(shè)計”尤為重要，一般而言，對于主動性較差的學生而言，課堂上設(shè)計非正式測驗環(huán)節(jié)可較好協(xié)助教師識別授課效果的盲區(qū)。從這個角度而言，本文給出實時統(tǒng)計法以利于課堂效果的精準識別，從而可利用“模糊綜合+單項指標”評價的方法迅速為教師提供決策依據(jù)，遴選出待補充說明的具體內(nèi)容。

（5）達-靶向修正。其意同“解惑”或“精準答疑”，與傳統(tǒng)方法所不同的是精準定位，其重心是從講課教室轉(zhuǎn)移到學生本身，尊重學生個體在智商、個性、差異化發(fā)展方面（技巧型、補習形、心理障礙型等）的客觀因素，從個體需求出發(fā)，在“反饋監(jiān)控”的基礎(chǔ)上將理解不到位的知識點或?qū)W生個體定位，從而實現(xiàn)靶向修正。從教室角度看，精準答疑是對個體知識盲點定點清除，“靶向修正”是課堂授課的重要環(huán)節(jié)，也是建議師生之間亦師亦友的重要途徑，對于引導學生學習有更加積極的促進作用［32］。

2.2 邏輯關(guān)系

智慧課堂的設(shè)計屬于系統(tǒng)構(gòu)建問題，在教學目標的統(tǒng)領(lǐng)下“知、聯(lián)、分、辯、達”及其相互作用構(gòu)成了一個有機整體。其內(nèi)在關(guān)系可以用圖6來表達。

圖6 知、聯(lián)、分、辯、達邏輯關(guān)系

3 案例應用

案例1：雅思面試（IELTS Interview）

以學術(shù)英語中雅思面試為例進行應用說明。授課內(nèi)容包括：概念介紹、視頻導入、技能總結(jié)、面試禁忌、情景再現(xiàn)、小組互評、教師反饋、數(shù)據(jù)留存等。①在情景感知模塊利用拓撲圖像法建立起本體模型，其內(nèi)涵為面試官的評價，外延為話題觀點，應用體現(xiàn)為討論環(huán)節(jié)的邏輯表達與時間掌控，具體可參照圖2進行模型設(shè)計，此環(huán)節(jié)是通過任務挑戰(zhàn)的形式對學生的心理主動性進行刺激；②即時互聯(lián)環(huán)節(jié)可針對雅思面試環(huán)節(jié)的搜索詞頻進行實時搜索，如：雅思面試話題、答題任務卡、雅思面試陳述要點、評分標準等。學生隨機提問實施關(guān)鍵詞提取及搜索結(jié)果總結(jié)；③分屏互動則以小組數(shù)量為依據(jù)由教師布置相應的虛擬面試官，具體可通過網(wǎng)絡(luò)資源的面試視頻裁剪而成。由小組討論準備從見面問候-自我介紹-觀點交流-討論等各個環(huán)節(jié)的應對答案，并進行組內(nèi)自評，必要時進行組間評價；最后由教師進行各小組雅思面試點評，總結(jié)各組優(yōu)缺點并進行量化評價。④反饋辨識可根據(jù)內(nèi)容設(shè)計一定數(shù)量的在線問題進行實時的監(jiān)控，此環(huán)節(jié)需要實名答題，以便教師精準掌握未知個體數(shù)量及普遍未掌握的知識點。如：面試禁忌包含內(nèi)容等。⑤靶向修正可針對上一環(huán)節(jié)的統(tǒng)計結(jié)果進行“模糊評價”，從而決定是否將某一個問題重新講述。同時，針對未知個體的盲區(qū)可進行定點解答。

案例2：材料力學（Mechanics of materials）

仍以學術(shù)英語中材料受各種作用力為例進行說明。授課內(nèi)容包括：不同材料的力學屬性、不同結(jié)構(gòu)的受力及其材料、力在材料上的作用形式、材料上作用力的種類、不同材料構(gòu)件受力的過程。①在情景感知模塊利用拓撲圖像法建立起本體模型，其內(nèi)涵為力的概念，外延為拉、壓、彎、剪、扭等力，應用體現(xiàn)為工程當中各種力的現(xiàn)象，具體可參照圖2進行模型設(shè)計，此環(huán)節(jié)是通過力及其表現(xiàn)形式給學生施加感性認識；②即時互聯(lián)環(huán)節(jié)可針對各種力及其應用環(huán)節(jié)的搜索詞頻進行實時搜索，如：內(nèi)力、外力、應力、彈性作用力等。通過即時搜索獲取各種力的作用形式及其計量標準；③分屏互動則以拉、壓、彎、剪、扭為依據(jù)由教師布置相應的題目，如：如何從力的角度理解比薩斜塔、如何理解起重機吊裝重物、如何理解鳥巢體育館建筑等，由各小組對力的認識及其應用進行充分討論。由小組討論從力的應用圖示-力學模型-受力說明-結(jié)論等各個環(huán)節(jié)的答案，進行課堂答辯；最后由教師進行各小組進行點評，總結(jié)各組長短處并進行量化評價。④反饋辨識可根據(jù)授課內(nèi)容設(shè)計本章各種力的表達方式，仍需實名答題，以便知識盲點，消除“未知個體的數(shù)據(jù)孤島”。⑤靶向修正可針對上一環(huán)節(jié)的統(tǒng)計結(jié)果進行定點說明。同時，針對未知個體的盲區(qū)可進行精確解答。本模塊的實施可采用“雙師型”授課模式。

案例3成績對比。通過本文方法對授課內(nèi)容相同的2組平行授課班級（每組7個班）的526份成績樣本進行了大數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，為了體現(xiàn)整體水平，利用μ±3σ準則對異常樣本進行了剔除，最后得到有效樣本523個，通過統(tǒng)計將不同分組及班級的均值及標準差見圖7。

圖7 智慧教室“智聯(lián)分辨達”授課成績與普通教室授課成績對比

由圖7可知，普通教室授課班級各班成績均值分布于65.1～72.7之間，平均為68.7，標準差分布于4.2～9.5之間，平均為6.6；基于“知聯(lián)分辯達”的智慧教室授課班級各班成績均值分布于72.3～87.3之間，平均為78.5，標準差分布于2.2～7.2之間，平均為5.0。由此可見，本文提出的方法成績均值提高幅度為8%～22%，且標準差普遍有所降低，平均降幅24%。由此可見，應用本文方法后成績樣本在整體提升的同時，其離散性有所下降，說明隨著平均水平的挺高，學生之間的差距在縮小，進一步驗證本文提出的“知聯(lián)分辨達”架構(gòu)能夠在一定程度上促進教學效果的提升。

4 結(jié) 語

本文在現(xiàn)有研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上基于智慧教室對學術(shù)英語得教學方法重構(gòu)進行了研究，主要結(jié)論如下：

（1）針對學術(shù)英語“會議式、研討式、報告式”的課程需求，本文對其授課方法進行了重構(gòu)，即：知、聯(lián)、分、辯、達。具體包含情景感知、即時互聯(lián)、分屏互動、反饋監(jiān)控、靶向修正等5個模塊。

（2）對智慧課堂的5個模塊進行了深入研究。情景感知可通過建立本體模型來實現(xiàn)，本文提出了拓撲圖像法建立內(nèi)涵、外延關(guān)系、應用的框架模型；即時互聯(lián)的核心在于授課目標模糊邊界的定位與搜索引擎與關(guān)鍵詞的確定；分屏互動基于對分課堂與角色轉(zhuǎn)換，但仍受控于教師的中樞指揮；反饋監(jiān)控的核心在于確定未知個體或未通達知識點的定位，應通過非正式測驗的反饋統(tǒng)計來實現(xiàn)；靶向修正本質(zhì)是精準答疑。最后給出了5個模塊的內(nèi)在邏輯關(guān)系框架。

（3）基于本文提出的方法，對學術(shù)英語兩個案例進行了“知、聯(lián)、分、辯、達”實際應用。最后利用本文提出的架構(gòu)對523個成績樣本進行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明按照本文提出的方法能夠?qū)⒄w成績提升8%～22%，說明本文提出的方法能夠取得良好的課堂效果。