辅助外语教学的智慧教室功能设计研究

◎姚小挺 冒玲玲

（无锡商业职业技术学院 商学院，江苏 无锡 214153）

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确指出，“信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视”。由此可见，教育的信息化是实现教育改革和发展目标的关键。而教育信息化的实现离不开教学场所（教室）的信息化。随着物联网技术的发展、大数据的应用，智慧教室的概念逐渐被引入外语教学改革探索之中。对智慧教室的功能设计及应用研究是外语教学改革的必经之路。本文将梳理智慧教室的发展历程，分析智慧教室的概念内涵，结合外语教学对于教学环境的特殊要求，提出辅助外语教学的智慧教室功能设计，为辅助外语教学的智慧教室的建设及应用提供参考。

1 智慧教室的发展概述

教室是开展课堂教学活动的基本场所，为提升课堂的教学效果，人们不断运用新技术、新设计来优化教室环境，丰富教室功能，进而提出了电化教室、多媒体教室、网络教室、明日教室(ACOT)、智能教室、未来课堂等新颖的教室理念。1988年，国外学者罗纳德·雷西尼奥首次提出了“Smart-Classroom”概念，受限于当时的科技水平，罗纳德的智慧教室强调在传统教室中嵌入计算机、网络、交互式光盘播放设备、闭路电视、VHS程序等电子通讯设施设备。这一智慧教室雏形提升了教学效率与效果，具备了一定的实用性、创新性及趣味性，但功能结构过于简单，缺少“智慧性”。

2008年，“智慧地球”概念提出后，国内外关于智慧教室的定义及功能设置出现了明显的变化，物联网、富媒体、大数据及人工智能技术在教育中得到不断应用，智慧教室功能日益丰富、朝着智能化方向发展，逐步体现其“智慧性”。这期间，国内外代表性的案例有苹果公司的“明日教室(ACOT)”，加拿大麦吉尔大学的“智能教室”，微软的University of Szeged未来课堂项目，斯坦福大学的iRoom项目，清华大学的“智能教室”等。

2009年8月，时任中国总理温家宝提出要在无锡建设“感知中国中心”。至此，依托于移动互联技术的物联网、云计算等新一代信息技术应用得到迅速推广。随着全面感知、泛在互联、普适计算与融合应用等技术的突破，智慧社区、智慧家庭、智慧校园、智慧教室等新概念不断涌现。我国的教育工作者也在不断探索“智慧教室”的新内涵。2012年黄荣怀等认为智慧教室的智慧性体现在内容呈现（Showing）、教学管理（Manageable）、资源获取（Accessible）、实时互动（Real-time Interaction）、情境感知（Testing）五个维度，由此提出了智慧教室的“S.M.A.R.T”概念模型[1]。这一概念模型全面地阐述了智慧教室的概念内涵，五个维度具体如下：（1）内容呈现突出了智慧教室的信息呈现能力，包括视觉和听觉两个方面。（2）教学管理体现了智慧教室对于整个教学环境及过程的管理功能。教学环境的管理包括：教学物理环境的管理（空间布局、设施设备、电器安全、温度照明等）、教学仿真环境的管理（声光电创设的虚拟场景）。教学过程管理包括教师课堂管理、学生学习过程监控、作业考试成绩管理等方面。（3）资源获取包含对有形的设备、无形的内容两方面资源的获取。有形设备是指支持教学活动的计算机、手机、平板、交互式白板、投影仪、扩音设备、实物展台、VR设备、微课录制系统等设施设备。无形的内容是指辅助课程学习的微课、课件、练习、测试、图书、音视频片段等在线学习资源。（4）实时互动的智慧教室让人机互动、师生互动、生生互动变得更加自然、便捷。触摸、手势、视觉、语音等交互方式将替代鼠标键盘，进一步优化互动体验。采用移动互联技术消除时空障碍，实现时时互动、处处互动。智慧教室的互动跟踪功能将记录、储存互动轨迹，为学习分析提供依据。（5）情境感知是指对教室的物理环境、学生的学习行为的感知能力。情境感知功能是智慧教室的神经系统，为智慧教室的物理环境、任课教师的教学活动、参与学生的学习安排提供调节、设计、调整的依据。

智慧教室的“S.M.A.R.T”概念模型全面阐述了智慧教室的内涵，为智慧教室的发展指明了方向，为智慧教室的功能设定提供了依据。本文将依据“S.M.A.R.T”概念模型，根据外语教学对教学环境的要求，探索辅助外语教学的智慧教室的功能设定。

2 外语教学对教学环境的新要求

外语教学环境是影响外语教学的重要因素。国内外著名学者对外语学习环境在二语学习中的作用高度重视。美国学者Rod Ellis曾指出,影响第二语言习得的三大因素有：内部环境因素(internal factors)、外部环境因素(external/environmental factors)与个体差异(individual differences)[2]。我国学者戴栋伟、束定芳也曾经将影响外语学习主要因素界定为:学习者的个人因素、学习的过程因素以及学习的环境因素。信息时代背景下，人们对外语教学的环境也有了新的要求：

2.1 智能调节教室环境的要求

研究表明，教室中的温度、湿度、灯光等物理环境会直接影响师生的身心状态，进而影响教学效果。单调的教室的空间布局、“秧苗式”桌椅摆放已经不能适应以学生为中心的，互动式教学课堂的要求。人们希望智慧教室能够根据师生的教学需求，智能调节教学环境。而物联网技术的应用也使之变得可能。

2.2 自动管理教室设备的要求

目前，多媒体网络技术、信息通信技术等现代教育技术已经大量应用到外语的日常教学中，教室中的各类设备日益繁多。师生人工操作、维护这些设备需要耗费大量时间和精力。人们希望整合这些教室设备功能，集中自动控制，在智慧教室中实现设备的自动管理。

2.3 科学管理海量资源的要求

随着翻转课堂的兴起，网络教学平台的使用，微课在外语教学中得以推广，海量的富媒体形式的教学资源迫切需要得到科学的管理。

2.4 创设外语学习场景的要求

外语学习场景的需求来自于沉浸式外语教学的兴起，所谓沉浸式（Immersion）外语教学是指通过创设仿真的外语学习场景，使用外语作为教学语言的教学模式，让学生“浸泡”在仿真的外语环境中，自然习得外语的教学模式。沉浸式外语教学兴起于加拿大，在欧美等诸多发达国家得到成功应用。沉浸式外语教学需要创设仿真的外语学习场景，让学习者置身于语言应用的实际环境中，用仿真的场景激发学习者学习语言的兴趣，提高学习效果。

2.5 辅助教师管理教学的要求

教育信息化的发展趋势，各种新技术在外语教学中的应用，让教师可以通过计算机控制的软硬件、手机及其APP应用来实现对考勤、提问、互动、作业、测试、成绩、评价等各方面的管理。教师也需要对其个人的课程资料、教师间的协同工作进行管理。

2.6 个性化智能导学的要求

外语学习需要根据学生个体的外语基础、学习能力制定符合个性的学习计划，遵循二语学习的一般规律，全方位记录、监督学习过程，及时督促学习进度，才能达到良好的学习效果。这就需要智能教室具有个性化智能导学的功能。

2.7 辅助学生自主学习的要求

自上世纪末，H.Heloc将自主学习引入外语教学以来，外语教学中的自主学习模式得到广泛应用，自主学习的实践也取得了很大成功。而学生的自主学习涉及自主学习资源的管理、自主学习进度的制定及监控、自主学习成绩的评定，以及教师对自主学习的指导等多个环节。这些环节不能完全依赖于教师的管理，而是要求配套的软硬件设备，智能化的辅助学生自主学习。

2.8 支持课堂内外互动的要求

外语学习需要大量的操练，操练离不开师生之间进行大量的互动活动。外语学习中的互动活动也有利于激发学生的学习兴趣，改善学习效果。而且现代外语课堂已不再局限于课堂内的师生问答，而是拓展到人机互动（游戏、程序）、生生互动、线上互动、课堂内外连线互动等多种形式。而这些丰富的互动形式需要智慧教室具备相应的功能，才能实现。

3 辅助外语教学的智慧教室功能设定

智慧教室是革新外语教学环境，提升外语教学效果的最佳工具。根据上述的需求分析，设定如下功能模块，满足外语教学的新要求。

3.1 感知反馈功能

感知功能是指敏锐感知教室的物理环境及学生的学习行为的功能。空气、温度、湿度、光线、声音、颜色、气味等是环境的物理因素，这些因素直接影响教师和学生的身心活动（李秉德，1991）。物联网技术的应用让智慧教室具备感知功能变得可行。通过智慧教室实时监测教室的环境参数，为环境调节提供依据。学生的学习行为感知是指获取学生的操作记录、互动情况、学习轨迹、情感表现、位置姿态等方面的数据，为学生的学习行为调节，教师的教学及指导提供依据。

3.2 设备管理功能

设备管理功能是指智慧教室的所有设施设备都具有较强的可管理性。智慧教室能够按照人们的需要，在全自动、半自动、人工三种模式下对教室的空间布局、设备的状态开关、环境的调节控制、场所的安全防范等进行有效的管控。在空间布局上，智慧教室能够根据外语教学需要灵活布置桌椅空间，消除传统“秧苗式”布局的被动性和局限性。设备管理上，智慧教室能在教学活动开展前后，自动开关所需设备（网络、计算机、空调、照明、多媒体演示等），遇到突发故障，自动调用备用设备，并向设备管理部门发送维修信号。环境调节上，智慧教室能够根据预设的程序，按照教师的要求，调用不同的环境模式，通过对灯光、温度、湿度、空气等控制调节教室的环境舒适度。场所的安全防范上，智慧教室配备监控安防设备，集安防、消防、自动应急处理等功能于一体，保证教室环境的安全性。

3.3 资源管理功能

这一功能包含有效制作、转换、管理及使用富媒体形式资源的各项子功能。智慧教室中需配备的音视频采集设备，方便教师录制微课，并通过后台处理软件编辑音视频，形成优质的颗粒化教学资源。资源形式之间通过智能软件，相互转换，方便外语学习。比如，通过科大讯飞的语音识别技术，将外语文本材料转换为标准的朗读音频材料。同时，为保证资源的共享性，对于海量资源，采用云端管理的方式。并应用大数据分析，根据学生的个体水平、兴趣喜好，个性化地向学生推送资源，让学生个性化、定制式地使用学习资源。同样，对于教室，智慧教室的资源管理软件在搜索引擎的帮助下，能够为教师管理、调取资源提供极大的方便。

3.4 创设情境功能

这一功能是指智慧教室通过各种技术手段，创设外语学习的虚拟场景，帮助教师更好地实现情境教学。（1）声光电技术创造主题氛围。智慧教室通过预设的程序，自动调节声光电设备，通过制造声场环境、色彩场景、光线背景，渲染外语学习的主题，尤其适合外语情景剧的表演。（2）三维环幕展示技术、蓝幕抠像技术置身场景之中。将三维环幕与蓝幕抠像相结合，先利用蓝幕抠像让教师或学生置身于虚拟的场景，再通过三维环幕展示出来，创造视觉的外语学习情境，特别适合外语演讲、商务外语训练中的产品演示（3）无线互联技术超越空间限制。通过无线互联技术，将手机、教室的电脑、多媒体演示系统互联互通，实现教室内外场景的自由转换，将涉外乃至外国的工作现场、旅游现场、生活现场直播到智慧教室之中，并进行连线交流。（4）VR虚拟现实技术。通过VR设备，向学生展现虚拟的国外生活现实，让学生领略外国文化。

3.5 教师管理功能

这里的教师管理主要是指教师对教学资料、教学过程以及学生的信息等教学常规上的管理。这一模块主要通过数据库的数据存储、数据检索、数据分析，最终生成报告来实现。智慧教室通过感知反馈功能，搜集师生全方面的教与学的信息，依据教师的各项学习指标设置，管理学生及课堂并记录教学过程，最终生成教学评价报告和学生的学习评价报告。

3.6 智能导学功能

智能导学是指教室的云端管理平台，在感知、反馈学生的学习状态后，根据教学目标，智能选择与之相匹配的学习资源，并根据二语学习规律制定具体的个性化学习计划，全程追踪学习过程，及时给出纠偏提醒，进而全程监督、指导学生学习。

3.7 学生助学功能

这里的助学功能主要体现在辅助自主语言学习功能方面。智慧教室的云端管理平台将结合其资源管理功能，按照教学计划，根据学生的兴趣喜好，设定科学的自学计划，监督学生在课外进行大量的外语听说读写译操练，并记录自学轨迹，作为评价的依据之一。

3.8 实时互动功能

智慧教室采用触摸、手势、视觉、语音等交互方式替代鼠标键盘，进一步优化互动体验。通过智慧教室的云端管理平台，将电脑程序、手机APP，应用于实现课堂内外、教室内外的多种形式互动：人机游戏互动，辅助单词记忆；师生线上交流互动，实现课外答疑；生生之间多媒体交流互动，实现同伴督促分享，互动功能让外语学习更有趣、也更有效。

4 结论

智慧教室的功能应用将改变传统的外语教学模式，扩展外语教学空间，提高外语教学效率，给外语教学带来革命性的影响。本文在吸取现有理论成果的基础上，将智慧教室的设计与语言教学的需求紧密结合，让智慧教室的先进功能来解决传统外语教育中的众多弊端，让教室环境更健康舒适，让教室的设备更易于操作，让学习的资源更丰富好用，让英语学习的场景更形象逼真，让教师的管理更简便科学，让系统的导学更符合规律，让学生的自学更自觉有效。这些功能将会改善外语教学效果，具有较高的实际应用价值。

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