基于智能手机的交互式学习环境设计 *

陈明选，刘 萃

(江南大学 田家炳教育科学学院，江苏 无锡 214000)

近年来智能手机已经成为人们生活学习的重要工具。在大学校园里，大学生的休闲时间很大一部分都被手机占有了。爱因斯坦曾说过：“人与人最大的差异就是业余时间的利用。”可见，让学习活动占有智能手机应用的足够时空对于大学生的成长具有很大影响。因此，如何利用智能手机构建一个课堂内外无缝链接的移动学习环境是当前应该关注的重要课题。

一、基于智能手机的交互式学习环境设计问题

交互式学习环境是指利用多媒体计算机技术和网络技术，借助多媒体课件或网上资源，在教学活动中通过教师的多种教学方式以达到教师与学生、学生与学生之间的交流互动的学习环境。这种学习方式扩大了交往范围，通过使用异步或同步的学习工具，突破了时间和空间的限制，推动了移动学习的发展。智能手机的多通道输入和输出功能为学生进行交互式学习提供了一条有效途径[1]。QQ、微信、微博、贴吧等移动交互类软件应用十分广泛，而新推出的移动课程表、背单词等形式多样、层出不穷的移动App更是获得了大学生们的钟爱。但是从有效支持学习的视角来看，基于智能手机的交互式环境设计存在许多问题。

(一)交互共享和评价功能不足

目前交互类手机学习软件大体分为两类：一类是适合自学的手机应用App，如背单词、教育类视频、电子书等；一类是记录存储式学习软件，如印象笔记、EasyNote等学习工具。大部分只适合于自学，而缺乏有针对性的知识交互共享平台，学生进行实时沟通交流比较方便，但是支持学生之间进行实时作品分享和评价的交互功能还显不足。

(二)系统化学习环境设计不够

在移动学习中很重要的一个概念就是碎片化学习，它不追求知识的系统性、完整性，而注重于知识的针对性、学习的灵活性，但是学科教学非常强调知识的系统性、连贯性。只重视碎片化学习，不关注知识的系统性，不知道知识间的联系，学习者很难形成整体概念。现存的智能手机移动学习环境缺乏系统化设计和多维度的知识呈现，软件的功能设置也较为单一，学生使用起来较为枯燥乏味，很难维持学习兴趣。如何恰到好处地使系统化学习与碎片化学习相得益彰是移动学习环境设计必须考虑的问题。

(三)对课堂教学的支撑不足

在目前的市场中大部分的App应用是娱乐游戏或生活服务类，仅有的一些教育类App大部分是游戏教育，以英语学习、笔记、论坛为主，能够辅助课堂教学的交互式App很少，缺少能够将课上学习与课下学习相结合的学习环境设计。课上教学与课下学习内容联系不够紧密，课上学习与课下学习相脱节，移动学习对课堂教学没有起到很好的辅助和支撑作用。如何使基于智能手机的学习成为课堂教学的有效延伸对于构建移动学习环境非常重要。

二、智能手机交互式学习环境设计的理论依据

建构主义强调学习过程中要充分发挥学习者的主动性，认为学习是学习者主动建构内部心理表征的过程，知识不是通过教师传授得到的，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助学习过程中的其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。

基于智能手机交互式学习环境的开发必须符合知识建构的原理[2]。

(一)个体的认知过程需要通过交互来建构

以信息加工观点为主流的现代心理学流派将人看作是一个信息加工系统，信息加工系统的各个组成部分之间都以某种方式相互联系着，而这种联系的体现方式即是交互。因此，交互式学习环境可以建构学习者的认知过程，学习者在学习交互中实现着知识的认知过程。

(二)个体知识的生成需要通过交互来实现

在知识建构中，当个体对其所处的社会、文化、物质和精神的世界构建了新的解释时，就表明学习发生了：一方面，学习者要与物理环境(客体)互动，通过指向客体的活动来促进知识的增长；另一方面，学习者之间及学习者与教师之间的社会性相互作用也是知识建构的重要方面[3]。

(三)个体的自我实现需要通过交互来满足

美国人本主义心理学家马斯洛认为人的最高需要就是自我实现。交互是学习过程中的一种心理需求，同时也是一种自我实现[4]。人存在于社会之中，避免不了与他人交流，学生在有疑问或需要交流时就应该及时给予交互，营造交互式学习氛围。

(四)个性化学习需要通过交互环境来支持

学习是个性化产物，既需要学习者内在的认知，也需要有一定的学习环境支持。学习环境是学习资源和人际关系的组合，学习资源包括学习材料、帮助学习者学习的认知工具、学习空间等。人际关系包括学生之间的人际交往和师生间的人际交往，在这样的环境中学生不仅能得到教师的帮助，而且学生之间也可以进行协作学习。

三、基于智能手机的交互式学习环境设计

基于智能手机的交互式学习环境设计既要符合个性化认知的特征，也要适应学习场所的随时随地性。由于学习地点的不固定，学习者的学习环境将不同于安静的教室、宁静的书房和秩序井然的图书馆等，公交上、地铁中、快餐店、旅行中的小憩场所都可能成为学习场所。学习者的学习过程难免会受到干扰，因此，短时间内的高效、碎片化学习是移动学习的最大特点。根据智能手机移动学习的特征，交互设计主要包括交互内容的设计、交互方式的设计、交互界面的设计和交互评价的设计，如表1所示。

表1 智能手机的交互式学习设计

(一)交互内容设计

手机移动学习与传统的课堂教学知识组织形式不同，必须合乎个性化学习的要求，教学目标必须单一明确，学习内容更加精简。需要将知识内容模块化处理，以问题为中心，聚焦教学中的重点、难点和疑点，展开主题式学习。使资源的交互内容与学习目标、教学活动、学习环境之间建立有意义关联，形成一个主题突出的结构化学习资源环境。基于智能手机的交互内容具有半结构化的开放性特点，强调交互资源的生成性和动态性，其中的学习资源和交互要素都可以修改、扩展和生成，并随着学习者的学习需求而不断地充实，进行动态更新，方便学生巩固已有知识，拓展学习资源，这种内容交互形式更适应大学生学习的特点。

(二)交互方式设计

学习者对于学习资源的学习不应该只是教师或者教材单方向的信息推送，学生既是知识的学习者又是知识的创造者和推送者，应该让学习者把自己的知识不断生成和创新，变成学习资源与他人分享[5]。智能手机移动学习软件的功能设计上要考虑到手机可以实时上传信息的功能，学生上传的优质资源可以随时转化为新的、学生感兴趣的学习内容。同时，针对某一内容材料，学生与学生之间还可以互相交流、碰撞思想、加深对重点知识的理解，交互模式设计如下页图1所示。

智能手机移动学习软件用户登陆以后，接下来进入到活动应用界面，在这一操作界面可以设计不同的学习与交互活动，对于具体的交互类型可以大体分为三类：S-T交互(师生交互)、S-S交互(生生交互)和S-R交互(学生与资源的交互)，如图2所示。

图1 智能手机移动学习交互模式设计

图2 智能手机交互式学习环境框架图

S-T交互是指学生与教师的交互。教师使用此软件可以及时发布作业并且查看学生的学习效果，当学生提问的时候教师可以通过智能手机客户端及时快捷地查看学生的疑问并迅速解决。

S-S交互是指学生与学生之间的交互。目前针对手持移动终端的教学软件多为单方向的教学资源灌输，没有太多的异步交互功能。加强S-S交互可以强有力地提升学生的学习兴趣，针对某一具体的学习问题，大家非常渴望参与交流，提出自己独特的观点，吸引其他同学和老师的注意力，S-S交互可以加深对具体知识内容的理解。

S-R交互是指学生在交流的过程中不断提供新的学习资源，这种再生资源可以有助于课外知识扩充和思维拓展。通过知识分享和收藏等功能，可以让学习资源传递给更多的同学和朋友，有助于提高学习者创造知识的成就感，激发学习兴趣。

(三)交互界面设计

智能移动终端软件的交互界面设计是十分重要的，单调乏味的文字已经不能满足用户的需求，良好的用户体验也是软件设计者需要重点考虑的因素，借此提出以下三点设计思路。

1.采用App软件设计思路

为了解决不同浏览器登陆界面的样式不同问题，移动应用最好不要通过浏览器来展示界面，而应该采用主流的移动应用App的软件设计思路。因为用手机登陆浏览网页有一个最影响用户体验的问题，一般手机屏幕较小，用户打开网页以后要不停地扩大和缩小网页才能看清具体内容。用户安装的浏览器各有不同，有时还会出现乱码等状况。相比之下，网页式交互更适合PC机和Pad移动终端使用，而智能手机更适合使用App手机应用。采用移动应用App的交互方式简单快捷，用户点击图片即可进入某一版块内容，操作更加方便。

2.采用图标形式展示功能语义

对于菜单导航的设计也不能轻视，抛开网页设计中繁琐的条状导航栏设计，迎合手机界面特点，应以图标的形式展示功能语义，用户用手指轻松一点就可以准确便捷地登陆。

3.采用常态化交互方式登录

手机登录方式必须符合人的平常习惯，以QQ、微信或新浪微博大家熟悉的方式登陆，无需繁杂的注册过程，方便快捷，能有效提高用户注册和登陆的体验。

(四)交互评价设计

如何选择评价方式决定了学生“学的怎么样”。传统的闭卷一次性评价，导致了应试教育的产生。利用智能手机的交互性特征，将评估贯穿于交互式学习的始终，建立公开评价标准，通过持续的、在真实的环境中评估；利用QQ、微信等交互平台为学习者及时提供教师和同伴的评价信息，帮助他们建立起学习的“自我参照”标准；教师评估与学生自评、互评相结合；通过作业、活动、作品展示等多元化评估方式激发学生的学习主动性，促使学生个性化成长；教师可以利用手机互动平台开展累积性的评价，建立电子档案袋给予学生更加立体直观的评价。

四、交互式移动学习环境设计案例

(一)案例背景

《数字影视制作》是教育技术的专业课程。在传统教学中主要通过课堂讲授，辅以举例展示，课上拍摄练习等完成教学过程。由于器材有限，课时紧，学生动手机会少，课上课下互相交流的机会更少，教学效果一直不太好。本研究试图设计一款辅助该课程教学的智能手机移动学习软件，以达到改善学与教效果的目地。在课程内容安排中，掌握摄影技术中的构图方法、色彩运用、光线技巧和处理方法是本课程的主要学习目标。学生都拥有的手机不仅具有拍摄存储功能，还具有摄像机不具有的信息交互、资源分享功能。可以先让学生用自己的手机练习拍摄，具有一定基础后再用摄像机拍摄可以达到事半功倍的效果。另外，开发基于智能手机的交互平台，对于学生间交流思想，共享资源、展示作品构建了一个移动的学习环境，可以促进教学质量有效提高。

(二)交互功能框架设计

如图3所示，交互功能框架主要包括生生交互(S-S)、师生交互(S-T)和学生与资源的交互(S-R)。

图3 交互功能设计框架

1.生生交互(S-S)

在S-S交互方面，主要实现查看和评论两个功能。结合《数字影视》课程中有关图形图像处理的章节，结合现在市面上较流行的图片滑动浏览的查看模式设置“你拍我拍”板块，学生可以将自己拍摄的好照片及时上传与其他同学分享。在查看其他同学作品的同时还可以实现评论、转发、分享、点赞等功能。针对某一作品大家一起讨论，在上传分享的过程中形成自我展示、相互对比、营造竞争的学习氛围。

2.师生交互(S-T)

针对S-T的交互设计，可以弱化师生的角色立场分离，教师不仅仅是信息的发布者，还是学习的参与者，主要实现的功能有查看、评论和上传。基于PBL的学习理论，设计BBS学习社区，提供教师与学生的交互沟通平台，在此平台上教师可以发布学生讨论的研究课题，学生可以围绕这一主题进行研究式学习，在课程开始之前或者课程结束后，扩充学生的知识面，让学习养成独立思考的能力，同时教师适时指点，确保学习效果的有效性。

3.学生与资源的交互(S-R)

软件不仅可以实现人与人的交互，还可以提高人与信息资源的交互，即S-R交互。体现此交互方式的功能主要是上传、分享和收藏。在软件上随时发布自己认为有用的好的学习资源供大家一同学习，并且将学习资源与其他好友分享，扩大信息流通范围，将学习资源利用最大化。

(三)交互界面设计

在导航界面设计上，采用类似Windows Phone操作系统的界面设计，简洁大方，板块功能清晰易懂，主要设计了微课、电子教材、你拍我拍、签到啦、广场、BBS六个板块，如图4所示。

图4 菜单界面设计

“微课”板块主要作用是对课程的提前预习，“微课”中提供了大量有关本课程需要重点掌握的知识内容，教师会根据本节课的重点内容，上传学生可以提前观看的教学视频，视频围绕核心问题展开，时间控制在5分钟以内。“电子教材”板块主要是对书本内容重点的再现和课外知识的扩充，学生在没有书本的状态下，仍然可以复习学过的重点知识。设计的签到功能和签到奖励，主要是对学生使用软件的一种变相督促，每天点一下签到也会慢慢促成学生形成良好的学习习惯。

（四）交互评价设计

本智能手机交互应用App中的“你拍我拍”板块采用三列不规则显示的形式展示学生的作品，如图5所示。结合设置的BBS专题讨论区，学习者在分享其他同学作品的同时，可以进行自我评价和互评，为自我提高找到参照标准。真正做到自己拍，自己上传，对于作品中的问题教师可以通过微博及时个性化告知。做到S-T交互、S-S交互、S-R交互评价同步进行，增强了交互评价的多元性和公平性，有效提高了学习效率和学习兴趣。

图5 学生作品展示模块界面设计

五、基于智能手机的交互式学习环境应用效果分析

(一)构建了一个移动互联、基于理解的翻转课堂环境

利用智能手机个性化的移动特征，使课堂与课外联通成为了一个泛在学习环境，将学习空间从教室拓展到任何场所，使学生有效利用“碎片化”时间进行学习，成为学习步调的定制者，真正实现了基于理解的翻转课堂。课前，学生提前观看教学视频和相关资源，形成自己对知识的初始理解；课中，提出问题，与同学讨论，在教师的帮助下深化理解；课后，上传自己的作品与大家分享经验，展现自己对知识的理解。本App中特设“微课”板块，供学生课前学习，如图6所示。从后测调查问卷的收集方式也可以看出学生更喜欢使用智能手机进行交互。

图6 “微课”中“摄影技巧”板块上传的视频学习资源

(二)引导学生从课程学习者成为课程的建设创造者

基于智能手机的移动学习环境，能够支持大学生在课前选择自己最喜欢的方式开展学习。学生们的课前自学不是单纯为了知道一个新概念，而是在教师所设计的思考问题的引领下有目的、有思维活动地进行学习。例如，在摄像技巧单元中提出的讨论问题“叙事片段的表现效果与运动镜头的多少有关吗？”就引发学生们从各自视角为自己的论点寻找证据。电视画面构图单元中设计的“二维的画面构图如何呈现出三维的画面效果”思考题则带动同学们去探求画面构图的特点。这样使学生不仅是课程的学习者，也是“潜在课程”和“隐性课程”的发掘者，生成性课程的创造者。学生在互动分享的过程中，思想发生碰撞，学习效率不断提高，学习的主动性大大增强。

(三)学习从观摩、模仿到社群互动、自我展示

对于摄影摄像知识的学习，很多教师让学生在课上观看优秀作品，但是这种学习方式忽视了学生间的互动和交流。智能手机学习软件可以解决这一问题，不仅可以让学生随时查看教师上传的优秀摄影作品，还可以让手机成为学生沟通和分享的平台，构建学习者共同体，以一种群体互动的形式进行实时交互和异步交互，同时也可以突出个性，展示自我，如图7和图8所示。

图7 “你拍我拍”中“优秀作品展示”板块

图8 “你拍我拍”中“牛刀小试”板块

(四)促使学生的学习从简单记忆，走向理解、创新

当前大学教学中应试教育的方式依然普遍，在考试中谁记得牢，谁的分数就高。但是分数高不代表理解有深度，课堂上学习的知识需要学生在课后思考和理解后才能内化和吸收。基于智能手机的交互式学习环境，对于创设理解的情景，提供理解的资源，促进学生深度理解学习内容，掌握核心技能作用显著[6]。尤其是通过手机对实验拍摄内容进行交互讨论、碰撞、评析，使学生对“为什么要这样拍摄”“拍摄中有什么问题”“如何更好地拍摄”有了具体且生动的理解，形成了“课前自我理解—课堂启发理解—实践加深理解—作品展现理解”的教学过程。

本研究根据威金斯麦克泰的理解六维度，即“解释—释义—应用—洞察—移情—自我认知”的标准，着重对学生使用交互式学习软件后理解水平的提升效果进行了行动研究，实验显示学生的理解水平有明显改善。由于是同一批学生，所以采用相依样本T检验，对实验前后的问卷进行检测，如下页表2所示。

(五)实验器材实现了从多人一机到人手一机

以往的摄像课程，不同学校的摄像设备水平良莠不齐，很多学校只能做到多人一机，很多同学不能参与其中，只能在旁边看其他同学操作。基于智能手机的移动学习突破了传统教学器材的局限，人手一机的智能手机既具有摄像机的拍摄功能，还具有摄像机没有的交互功能，不仅降低了资源成本，更是大大提高了学习效率。通过对某大学教育技术学专业大三46名本科生应用实验显示，大部分学生对应用智能手机进行移动学习有较高的认同度。

表2 理解层级前后测相依样本T检验结果(N=46)

六、结束语

随着高校无线Wifi信号的全覆盖，基于智能手机的移动学习具有广阔的发展前景，对于课堂教学具有较强的支持作用。基于智能手机的交互式学习环境设计，应根据学习者的认知特征和课程学习的需要从交互内容、交互方式、交互界面、交互评价四方面进行系统设计。交互内容的设计强调交互资源的生成性和动态性；交互方式的设计注重生生交互、生师交互、学生与资源的互动；交互界面凸显简洁明快；交互评价要注重多元参与、及时分享。总之，期望通过多维互动的设计理念形成一个生态化的智能学习环境。

[1]刘清堂,向丹丹.面向3G手机的交互设计与实现[J].中国电化教育,2011,(11):73-74.

[2]贾义敏,詹春青.情境学习:一种新的学习范式[J].开放教育研究,2011,(10):29-30.

[3]胡海明.个人学习环境的活动建模[D].上海:华东师范大学,2011.

[4]Liaw S.S.,Huang H.M.Perceived satisfaction,perceived usefulness and interactive learning environment as predictors to self-regulation in e-learning environments [J].Computers & Education,2013,(60):14-24.

[5]J.Michael Spector等.教育传播与技术研究手册(第3版)[M].上海:华东师范大学出版社,2012.

[6]陈明选,刘径言.信息化进程中教学设计的转型——基于理解的视角[J].电化教育研究,2012,(8):10-16.