智慧教室环境下教学互动模型研究

周炜滢

(杭州师范大学 教育学院，浙江 杭州311121)

1 研究背景

智慧教室，指在适应数字一代学习者的各方面需求，促进学生更高效地进行学习的一种教室环境设计理念。作为智慧教室的研究领头人，黄荣怀［1］团队提出了“SMART”模型，并指出智慧教室是一种教室空间与各种软硬件装备高度整合下，能丰富课堂交互，便利学习资源获取，以促进学生知识建构的学习空间，主要包含内容呈现(Showing) 、环境管理(Manageable) 、资源获取(Accessible) 、及时互动(Real－time Interactive) 、情境感知(Testing)5 个维度。然而，智慧教室的势头虽猛，但发展却不尽如人意。学校在花了大量资金购入硬件建设智慧教室缺乏专业的人才管理; 智慧教室教学支持软件开发商在后续的服务与指导中位置缺位，学校在购买了软件后无法正常使用。综上，智慧教室的发展目前最紧迫的就是解决教学设计问题。钟启泉［2］教授曾经提到，理想的“课堂”应该是互动的、知性灵动的天地。本研究从教学互动入手，探讨智慧教室环境下适用的教学互动模型。

2 教学互动功能

(1) 教学互动的存在能够使课堂氛围更加活跃，进而拉近了师生之间的距离。一个有意义的课堂应该满足具有感染力这一最基本的要求。所谓感染力就是能够让教师的思想付诸于学生，学生能够受到教师的感染，进而受到课堂教学内容的感染。教学互动的存在能够帮助老师及时掌握学生的思想动态，反之，学生通过与老师之间的交流，能够更好地明白老师所传授的知识概念，从而保证更加通畅地理解老师表达的深层意思及知识的内涵。良好的课堂氛围与亲近的师生关系是新一代学习者学习的必然选择。

(2) 教学互动有助于提升课堂教学的趣味性。近年来教育游戏研究开展得如火如荼，课堂游戏作为一种教学手段，其最终目标就是为了促进教学中的互动。互动的存在让课堂教学增加了趣味性与生动性。在互动的过程中，教师不再是高高在上的讲授角色，而是与学生在一个地位与角色上相对平等的状态，学生在学习中不仅培养了良好的兴趣，也在一定程度上提高了学习效果。

(3) 教学互动可以培养学生的社会性。合作学习的代表人物D. W. Johnson 曾指出: 一些教学观点在一定程度上低估了课堂上学生与学生之间的相互作用与这种关系的重要作用。在课堂上，学生与教师、学习同伴之间的关系比任何其他因素对学生学习的成绩、社会性与未来发展的影响都更强有力。在课堂中，学生与同伴间的互动是儿童身心发展与社会化赖以实现的基本关系，这种关系在教师的参与与引导下变得更有意义。

3 智慧教室环境下教学互动模型

3.1 活动理论

活动理论最早来源于康德与黑格尔的古典哲学，由维果斯基提出。该理论强调了活动的重要性，认为活动在知识技能内化过程中具有桥梁作用。

3.1.1 活动理论主要观点

“活动”这一词的概念接近于古文中的“行”，在古代，中国思想家们都颇认同“知行合一”，这与活动理论的概念有异曲同工之处。从内涵上理解，“活动”是人类生存与发展的基本形式，是人类与周围客观事物交流与改造的过程，是人类完成对客观环境认识与需要的目的的过程。劳动作为人类最主要的一种活动，是人类生存的基本行为，是人类创造物质、精神财富的重要过程。在教与学的过程中，学习者的劳动就是他们的学习行为。在学习的过程中，学习者完成相应学习活动就是对认识需要的获得与对外界环境的改变。由此可见，当活动理论应用在教学范畴中时，“活动”即教与学过程中行为总与，是学生对知识认知与技能发展的总与。活动理论是一个基于活动的学习的理论，它是一个描述性的理论，可以作为一个框架来描述建构主义学习环境中的各要素及其相互关系［3］，它为教学设计、分析学习过程与结果提供了全新的视角。

3.1.2 活动理论中的系统成分与结构

活动理论强调工具的中介作用，各要素的互动都需要以符号与工具作为中介。活动理论认为人类活动的构成要素有主体、客体、共同体、分工、规则［4］(见图1) 。

图1 人类活动的结构

(1) 主体(Subject) 。在教学过程中，学习者即作为主体存在，他们是教学过程的执行者。活动理论中对主体的分析也就是学习者分析，分析中应当了解学习者目前所处的各类特征，包括认知水平、情感、技能水平等。所谓“因材施教”，就是通过对学习者的深入分析然后进行个性化的教学。这种分析有利于教师在进行教学设计时提出更加合理的教学目标，从而组织形成更有效的学习活动等，前期的分析为后面的学习活动开展提供了更有力的保障。

(2) 客体(Object) 。在教学过程中，客体是教学所要达到的特定教学目标，或学习目的，是主体通过一定的活动受到影响并产生改变的地方。它在最初可以理解为学习内容，因为学习内容是教师所要传授给学习者的知识。对于客体的分析，一方面其设计方向应该根据主体的情况的改变而改变，另一方面又要达到既定的一些要求。可见，客体既具有主观性，又具有客观性。在教学过程中，对教学目标的分析与精准的定位，是教学能够顺利且有效进行的基础。

(3) 共同体(Community) 。在教学中，活动理论中提出的共同体是指除学习者自身外的其他共同学习者，如果将学习者视作一个整体，则共同体主要包括教师以及其他教学支持人员等。若单从学习者个人考虑，则还包括其他的学习者。这些共同体是在整个教学过程中与学习者共同完成各项学习活动的参与者。共同体在整个过程中起到十分重要的作用，有时提供引导，有时则为参与，在进行学习活动过程中，共同体不断影响主体，为主体提供必要的学习资源或帮助。

(4) 工具(Tools) 。活动理论中的工具在教学设计中可以理解为教学环境的总与，包含教学过程中使用的硬件与软件的设计。活动理论认为人类活动是离不开工具的，衍生至学习也必然如此。笔墨纸砚是古代学习必备工具，现代的教材、计算机、平板电脑等，则是新一代学习者学习可能会需要的硬件工具。而良好的网络环境、多元的学习APP、各类人工智能产品等都是软件工具。良好的教学环境设计可以使学习事半功倍。

(5) 规则(Rules) 。规则是用来协调主体与客体的，是教学活动过程中的一种制约、约定。所谓不以规矩，不能成方圆，大多数情况下，学生要听从教师的安排，教师与学生互动时，二者必需保持平等关系。又比如，在教学中进行角色扮演时，参与者无论是教师还是学生都必须遵守对角色的安排等，形成一种合作关系。

(6) 劳动分工(Division of Labour) 。劳动分工是指在教学过程中，不同的成员都要完成与角色对应的的任务。在教学中，教师为教授者，学生为学习者，教育技术人员则为支持人员，每个人都必须各司其职。活动理论强调完成活动过程需要不同成员完成不同的任务，从而使活动可以正常进行下去，在教学中，有时根据不同的教学需要，有些角色会发生变化，但每个角色都要完成相应的任务，否则教学过程将不能连续完整地进行。

3.2 课堂内各要素分析

对于课堂内的要素分类，顾明远先生曾提出三要素说，认为教师、学生、教材是一节课最重要的三个要素。在充满技术的智慧教室，对情境的考虑显得十分必要，因此在三要素的基础上添加情境作为其中一个重要要素加一分析。

3.2.1 教师

教师在早期传统的教学模式中，通常作为教学的主体而存在。现代信息化的发展迅速，数字一代学习者更加喜欢互动，喜欢用新的学习方式进行学习。作为教师，应该转变教学方式，以适应学习者的需要。渐渐地，从以教师为中心的教学模式正转变为学生为中心的教学模式。但是，这并不意味着教师完全失去了主动权，反之，教师正逐渐转变为一个引导者、合作者与促进者。作为三者的统一应遵循:①教师需要对课堂作合理的编排，善于利用情境激发学生的求知欲，提高学生的学习兴趣; ②教师在传授知识的过程中，要给予个性化教学，保证学生能够较好地掌握所学知识;③教师在课堂上要给予每个学生足够的关注度，无论是眼神还是言语，有效的师生可以激发学生的学习积极性与主动性;④教师应该深谙教学的最终目标不仅仅是教会学生书本知识，更是一种学习方法与价值观。以上4 点要求其实都离不开教师与学生、学习内容、学习情境三者之间的互动。于学生，教师应在课堂上基于足够的人际互动。于学习内容，教师要熟悉并且设计学习内容，以保证更好的呈现与传授。于学习情境，互动则是一个复杂的过程。因为情境包括学生的学习环境、学习工具、学习活动，它产生于教学中，教师需要根据已有的硬件环境编排各种支持有效学习的各种学习活动，编排不仅在课前，还存在于课中，教师需要根据具体学习状况作出调整。

3.2.2 学生

人工智能时代，教育的本质是依旧是“育人”，但“学生”却是跟随时代在不断变化的。自课堂产生以来，学生大多数情况下都是在一个固定的教室里学习。教师在讲台上尽情讲演，学生一个个整齐排布，大多数的学习时间都在被动地接受各类知识。教师与学生之间的互动只有基于学习问题的简单言语互动，教师提问，学生回答，以及一部分生生互动。这种互动方式造成学习者被动学习，失去学习兴趣。尤其是在当下这个环境下，学生更加渴望得到主动权。有研究者提出，“数字一代学习者”这一概念，认为现在的学习者从认知方式还是社会性都发生了一定的改变。认知方面，这类学习者偏好且有能力同时处理多个学习任务并且更加喜欢图像类的表征方式，喜欢利用技术解决各类学习问题等;在社会性方面，这类学习者具有更加迫切的与人合作、交往的意愿，例如他们偏好基于互动的学习、渴望面对面的互动，在互动时能够即时回应，同时也期待获得及时回应等。这些特征都体现了当代学生对互动的强烈需求［5］。

3.2.3 学习内容

学习内容本身并不具备互动性，但却是影响着学习活动的根本因素。不同的学习内容适合不同的互动形式，例如概念性的知识是不能通过实操来获得，而更适合通过教师与学生的人际互动获得。程序性知识则可以通过设计小组活动，注重实践，更适合通过除师生互动以外的互动获得，如小组合作中的生生互动。

值得注意的是，在智慧教室环境下，学生会使用平板进行学习，以实现数据的快速获得与传输。学习内容可以通过平板进行呈现，这种呈现方式不同于传统的纸本，在使用平板进行学习的过程中，涉及一种新的互动，即学生与界面的交互。陈丽将其称为操作互动，并认为这类互动是最低层次的互动。虽然这种互动十分简单，但这种互动在智慧教室环境下出现频繁，因而也必须加以关注。

3.2.4 情境

在教学中，情境可以看作是学习活动发生的特定环境。智慧教室环境下的学习与传统教室下学习相比较，最显著的差异体现在情境的设置方面。将情境作为互动教学中的一个重要要素加以考虑能够更好地描绘智慧教室下的互动情况。

在教学过程中，教师通过对情境脉络进行分析，可以选择合适的支持教学活动所需要的对象与合作工具，然后有目的地引入或者创设一些具而生动的场景，用来引起学生一定的情感态度体验，进而帮助学生更深刻地理解学习内容，并使学生的心理机能能够得到发展。这种通过情境产生的互动在智慧教室环境下更容易实现且更加真实有趣。人工智能、虚拟现实等新技术的使用为基于情境的互动提供了新的思路与可能。

3.3 课堂教学互动类型:“人际互动”与“人技互动”

在现有的研究中，对课堂中的互动的分类有多种，大致包含人际互动、人机互动、人－学习内容的互动，人际互动包括师生互动与生生互动，人机互动即教师、学生与计算机之间的互动，人－学习内容互动即教师、学生与学习内容之间的互动。这些互动都体现在教学过程中。在智慧教室，因为教室本身存在很多技术，人机互动不能完全概括，故将人机互动改为人技互动。

在教学中，人际互动主要分为师生互动与生生互动。吴康宁等［6］根据教师行为对象将课堂教学中的师生互动行为种类划分为3 种类型: 师个互动，即教师行为指向学生个体的师生互动;师班互动，即教师行为指向全班学生群体的师生互动;师组互动，即教师行为指向学生小组的互动。根据以上分类标准，“人际交互”分为“教师与学生的互动”与“学生与学生的互动”两个方面，再向下将“教师与学生的互动”细分为“教师与某学生的互动”，“教师与某些学生的互动”以及“教师与全体学生的互动”，将“学生与学生的互动”细分为“学生与某个学生的交互”、与“小组互动”(“学生与某些学生的交互”) 。

智慧教室环境下，技术尤其丰富，因此除了观察人际互动，还应关注人与技术相关的互动。智慧教室的教学信息呈现能力，有助于增强学习者对学习材料的理解与加工。智慧教室课堂中技术的使用，促进了智慧教室“智慧性”的实现，结合“SMART”概念模型对人技交互进行分类，人技互动包括学生与学习内容在呈现、获取方面的互动、教师与情境在促进感知的互动。人际互动与人技互动相互依存，互相支持。

3.4 教学互动模型

在活动理论的指导下，基于以上对教学要素及教学互动类型的梳理，本研究提出智慧教室环境下的教学互动模型(见图2) 。

图2 教学活动互动模型

根据互动模型中的互动对象进行分析，在智慧教室的环境下，教学活动中的主要互动包含师－生互动、师生－学习内容互动、情境－学习内容的互动。分工与学习模式是教学过程中必不可少的环节，是教学互动的中间过程，也是一种方法指导。

(1) 师－生互动。师生互动是学生学习的核心动力。在课堂上，师生互动是最主要的互动形式。教师通过话语传授概念知识。结合学习内容的呈现。教师通过言语传达操作，让学生进行相应学习活动。在师生互动过程中，学生与学生也会产生互动，两者密不可分。因此，在师－生互动中，既包含教师与学生的互动，也包含学生与学生之间的互动。

根据师生行为属性划分，有研究者将师生互动类型分为控制－服从型、控制－反控制性与相互磋商型。类型多样的师生互动有助于教学活动的进行，促进学生对学习内容的理解，提高学习的有效性。

(2) 师－学习内容的互动。教师与学习内容的互动主要体现在教师在课堂上对教学内容进行编排的过程中。学习内容根据其本身的类型，可以分为程序性知识、陈述性知识。根据知识的类型，教师需要采用不同的教学方法。如，在教授陈述性知识时，教师采取讲授法;而程序性知识则适用实践时教学法。学习内容影响教师的教学方法。教师影响教学内容的呈现方式。不同的教师有自己最喜欢、最擅长的一套教学模式，这种教学模式潜移默化地影响着教学内容的呈现。

(3) 生－学习内容互动。学生与学习内容之间的互动时教学中最重要的过程。在这个过程中，学生接受学习内容，对自身已有的概念产生影响。在智慧教室中，学生会不定时使用平板操作，这里在与学习内容的互动中存在与媒体的交互，这种互动称为操作互动。

(4) 教师－情境的互动。情境即教师在教学过程中创设的情感氛围，其中包括学习环境的设计。教师根据现有的学习条件，创设适合学习内容的环境，这种环境影响学习内容的呈现，影响教师的表现，最终影响整个学习活动的进行效果。虽然环境会对学生产生影响，但是就传统教室与智慧教室的差异性及主要影响而言，环境与学生的互动可以暂且忽略。

(5) 学习内容－情境互动。学习内容的类型决定当前教学环境的适用性。如，一些学习内容需要小组合作完成，那么以教师为中心的教学环境就不再适合。换种角度看，不同的教学情境为学习内容的呈现与整个互动过程提供支持。

3.5 互动层次

布鲁姆在《教育目标分类学，第一分册:认知领域》中提出了难度从低到高的认知水平框架，认为教学目标分类有两大层次，分析、综合与评价属于高层次思考，而知识、理解与应用则属于低层次思考。这种分类方式可以迁移到互动的层次中，互动的目标就是教学目标，而互动层次最高级即为使学生进行深层次的思考。

从学习者的角度，参照教学目标的层级，本研究按照互动过程中的内容进行分类，将活动中的互动由简单到复杂，分为操作互动、信息互动、情感互动与概念互动。

在智慧教室中，学生主要通过平板进行互动，包括: 签到、抢答、教师下发内容、学生上传内容、成果展示、奖励，学生互评等。这些简易的互动行为都可以算作操作互动。

在操作互动的基础上，学生与学习内容之间产生信息互动，包括回答教师提出的问题，作比较浅层次的思考，理解与应用相关知识。这种信息互动存在于师－ 生互动中，教师与学生实现信息交换，推动学习活动的进行。

情感互动则必然存在于人与人之间，无论是师生互动还是生生互动，都包含着情感互动。教师与学生的情感互动有利于创设良好的学习氛围，同伴互动则有助于学生的社会性形成。这种互动不流于知识表面，而是进入学习者的内心世界，是必不可少的。

概念互动存在与生－ 学习内容互动与师－ 生互动之中，概念交互是所有其它教学交互的根本目的。概念互动是指学生自身对知识的吸收过程，它是研究教学交互是否真正促进有效学习的关键。概念互动在信息互动与情感互动的基础上进行整合，考察学生对知识的掌握程度，促进深度理解，真正提高学习的有效性。

4 结语

本研究以活动理论的框架与要素出发，进一步对智慧学习环境下的教学要素进行梳理，进而提出智慧教室环境下的互动模型。归纳出5 种主要互动类型，即教师与学生的互动、教室与学习内容的互动、学生与学习内容的互动、教室与情境的互动以及学习内容与情境的互动。在此基础上，又将互动层次按照布鲁姆的目标分类由低级到高级分为操作互动、信息互动、情感互动及概念互动。这些互动相互依存，层层递进，能够为一线教师在智慧学习环境下的教学提供指导。后续研究将结合具体的课程教学内容，基于该模型，设计课程，进一步验证模型的合理性及效果，逐步实现理论到实践的升华。