动机视角下智慧教室中技术的应用策略研究

杨勇 段超 李凯琦 易雪玲

摘要：随着教育信息化的全面开展，智慧教室作为信息化教学的基础环境得到了快速的发展，技术的多功能、共享互通、柔性空间等特性为教学创新提供了新平台。如何充分利用智慧教室中人机交互的技术特性，实现高效教学与教师发展，是教育信息化建设的重要议题。该文基于ARCS动机理论，从智慧教室的教学价值，以及师生主体的满意度、信心、优越性等方面提出智慧教室的应用策略，以期指导教师的智慧教室教学应用，以及促进教师融合教学能力、教学创新能力的发展。

关键词：智慧教室;人机交互;应用策略

中图分类号：G642        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）14-0191-02

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

随着信息技术在教育中的普及应用，交互式电子白板、PAD等智能终端设备逐步进入课堂。作为变革课堂教学方式的载体，基于人机互动的教学设备与各類教学软件是互动课堂、智慧教室的基础环境。在智慧教室环境下，让各类技术与教学实施相融合，充分发挥人机交互的技术优势，以丰富资源、虚拟社区、及时的互动与数据分析等来支持教学创新，是新时期教育信息化的发展目标之一。本文基于ARCS动机理论，围绕如何运用智慧教室中的互动技术这一问题，从技术的管理与评价、技术的教学应用两方面来分析starC教学系统的智慧教室教学课例，并提出相应的教学优化策略，以期为此领域研究者以及一线教师提供参考和借鉴。

2 动机视角下的智慧教室环境分析

智慧教室是信息时代教室发展和变革的阶段产物。智慧教室的人机交互技术一般包括普适计算技术、人工智能技术、电子交互白板技术、分布式伺候计算技术以及智能空间技术等。本研究中的starC教学平台是为智慧教室建设所研发的平台，它依托starC教育云，集成了教学辅助工具、学科工具、学科资源等，轻松实现课堂互动、教学管理、及时反馈测评结果等教学环节。

2.1 starC平台的技术环境分析

教学平台除了需要具备一般的软件设计要求，同时也需要充分体现其教学特性。智慧教室的功能设计需遵循教学的心理规律，以及课堂教学多样性的实践应用需求。在此原则的指导下，starC教学平台硬件环境是由交互式多点触控电子双板和学生端平板电脑组成，兼顾课堂教学中教师、学生双主体的需求。starC教学平台的教师端主要使用的硬件为交互式多点触控电子双板，它是基于双重编码理论研发的双轨教学系统。学生端平板电脑也是starC教学平台的硬件之一。

2.2 智慧教室互动应用特征

交互技术特性是智慧教室优越性的体现。starC教学平台将传统教学模式与信息技术教学模式结合，基于教学决策数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化的设计原则，创设有利于意义建构与合作交流的学习环境。它的基本功能可以概括为以下几方面：1）双电子白板支持下的双轨教学;2）多元化的课堂互动;3）灵活的课堂组织形式;4）丰富的学科工具和资源。

3 智慧教室环境下的应用策略

受不同时期学习理论及各类媒体技术的影响，信息化教学主要经历了行为主义、认知主义、建构主义为指导的三代教学理论。新课程教学设计强调以建构主义理论为指导，即以学习者为中心，主动进行意义建构的过程，也是智慧教室环境下教学的基础理论指导。针对软件的设计与课程开发，Keller根据动机理论提出软件以及课程设计的四点原则，即从产品的吸引度（Attention）、相关价值（Relevance），以及用户信心（Confidence）和满意度（Satisfaction），为软件、资源设计与评价提供了一个通用的指导标准。我们基于对starC平台的技术特征分析，以ARCS理论模型来分析平台的其应用特征，并提出相应教学策略。

本文结合教学视频与教学案例观察分析，基于ARCS理论模型，以教学价值追求为核心，围绕实现智慧教室的吸引性，增益教学满意度、应用信心的应用目标，提出智慧教室教学环境下的教育教学策略。

3.1 技术的分析与评价策略

对技术的分析与评价既是教学应用的启示，也是课后反思效果的体现。智慧教室功能技术的评价和管理，建立在合理的教学价值理解上。社会认知环境构建是智慧教室下教学设计的内在价值。在人机互动环境下，学者柴少明基于对话的协作知识建构理论框架，构建教学设计策略，提出教学设计的核心是要为教师、学生、教学内容的三元对话的产生和发展提供空间和工具并设计合适的主题和活动、创设对话的社会文化情境，以此促进小组内知识建构。智慧教室的应用过程是教师加深对技术应用、教学法、教学内容理解的过程，教师的教学能力成长是智慧教室的发展性价值。

1）针对认知环境建构的内在价值追求，提出以教学模式与技术功能的交叉分析的技术管理策略。2006年，Mishra 和Koehler提出信息时代教师的“技术—教学法—内容知识”（Technological Pedagogical and Content Knowledge，简称TPACK），成为技术的教学应用指导思想。教学模式是在一定的教育思想与教学理论指导下，围绕某一主题，形成的结构较为稳定且具有一定普适性的理论框架及具体可操作的教学活动方式。教学模式作为教学实施的导引，相比单一的教学方法、策略以及教学内容的分析具有更强的整体性、统一性。技术功能具有一定的非固定性，多种技术之间的配套应用，能更好地实现课堂环境下的交互、交流需求。

在教学模式的分类基础上对智慧教室各类交互技术进行分类管理，系统的分析能加强教师对技术应用的理解，对融合教学具有更强的指导性。在此策略的应用过程中，有益于增进教师对智慧教室应用的信心与满意度。此外，满足多元的教学需求是智慧教室的特性之一，基于认知弹性理论，信息技术环境下的教学以灵活性为原则，宜采取教学模式、技术功能的多视角多维度分析。

2）针对教师融合能力的发展性价值，提出协同备课与案例分析的交叉设计策略。智慧教室的应用探索应用是一个教师共同体发展过程，在应用过程产生了大量教学案例。基于教师本人、同事之間的应用案例，在分析和借鉴的基础上，不断理解在技术与教学的融合中创造更好的教学效能。

3.2 教学实施策略

信息技术引入课堂，教学空间、功能得以拓展的同时，教学实施策略也得到了进一步的丰富。著名教育技术学家瑞奇鲁斯（C.M. Reigeluth）提出四种教学设计策略：教学组织策略、教学传递策略、教学管理策略、激发学生动机策略。学者武法提基于建构主义理论，针对学习环境设计将教学设计策略分为：主动性策略、社会性策略、情景性策略。学者罗德均在上述两者的基础上，提出基于网络的主体性课堂教学设计策略：教学组织策略、学习环境设计策略和学习支持策略。

智慧教室环境下的教学实施策略充分体现了激发学生学习主体性的价值追求，以及在认知、训练中提高问题解决能力，发展高阶思维能力与创新能力的价值追求。基于以上价值追求，这里提出三维教学设计策略，即情境营造、任务驱动、思维启发三维策略模型（如图1），它包含三个部分：情境营造策略、任务驱动策略、思维启发策略。

1）以情境营造策略提出“真问题”。《中国学生发展核心素养》指出“新时代学生应具备实践创新能力”，问题解决能力作为实践创新的核心能力之一，对培养学生创造性思维具有重要作用。大量研究表明，如果学生能参与到情境更为真实的学习中，他们在复杂任务中的学习会更深入，表现更优秀。

情境营造为课堂真问题的提出提供了虚拟现实的、视听多通道的、互动友好的学习环境。首先，情景设计主线需要根据不同年龄段学生的认知水平来创设。例如小学生的认知能力有限，所以可以选取一个符合该阶段学生认知的故事、游戏等情境来实施教学。所有教学内容都围绕情境展开，充分吸引学生注意力，并帮助他们顺利实现知识的迁移和运用。

同时，情景营造需要具有生活性，生活性指的是教学情境要注重联系学生的现实生活，在学生鲜活的日常环境中发现、挖掘学习情境的资源。情境越贴近现实生活，越有助于提高学生创造性问题解决的能力。以智慧教室的人机交互功能，加强学生的情境体验，让学习者在教师的指导下运用所学理论在模拟或虚拟的情境中通过情景观摩或者角色扮演等方式在体验中应用所学知识，以此促进教学目标的达成度以及学生的记忆、理解和迁移能力。

2）任务驱动策略。任务驱动策略主张“教师为主导，学生为主体”的课改理念，充分调动起学生自主探究学习的积极性，强调学生在与学习、生活和社会实际密切联系的有意义的“任务”情境中，通过完成任务来学习知识、获得技能、形成能力、内化伦理。

教学任务的展开需要兼顾挑战性和层次性。研究表明，具有一定挑战性的任何更能激发学生的学习兴趣以及任务中的维持。同时，根据建构主义的临近区学习理论，学生认知发展具有一定的梯度，教师给予的学习支架与认知发展梯度一致时，有助于学习者的认知发展。因此，智慧教室课堂环境下，教师将教学内容划分为若干个学习任务模块，并在每个模块中提示任务目标。

相应的，教学任务的支架提供兼顾资源与方法。将教学内容根据教学目标划分为不同的任务模块来开展教学将有助于改善课堂教学效果，并且任务以问题的形式输出，每个模块的主问题就是任务，学生在问题解决中完成任务从而获得成就感，使学生保持积极的学习状态。同时，胡小勇采用一体化设计的思想，保证每个模块任务的针对性与延伸性，根据任务的复杂性，将主问题分解为多个可操作性的子问题，吸引学生持续的注意力，鼓励学生从多个角度思考解决问题的方法。

3）思维启发策略。启发性策略强调学生是学习的主体，教师要引导学生独立思考，积极探索，提高学生分析问题和解决问题的能力。我们以问题为桥梁，教师通过设计不同类型的教学问题来引导学生思考，启发学生思维。根据布卢姆教育目标分类体系，可以将教师的提问水平分为相应的层级，不同问题对学生思维启发程度有差异，对应记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次，比如，记忆属于一种机械学习，而理解、应用、分析、评价、创造都属于有意义学习。机械学习促进学生保持能力，而问题解决建立在有意义学习的基础上。

思维的启发又与问题情境、任务层次相呼应。教师在情境问题的设计中，尽可能多地设计出分析、评价、创造类的高阶问题，既有助于学生巩固旧知，也有助于学生思维开拓。在任何的层次结构方面，各问题间要相互联系，既包括主问题和子问题的关联，也包括子问题中前后问题的关联性，形成循序渐进的梯度，组成一个问题链，以便学生踏着问题的阶梯去建构知识，与思维发展的层次性相一致。同时，问题设计的丰富性以及词汇的丰富性，教学过程中对学生思维方向的揣摩、预设、及时引导等都有助于学生思维能力的发展。思维的启发既体现在预设的教学情境、任务设计中，也体现在生成性教学、开放讨论等方面。

4 总结

融合教学能力的提升是信息化时代教师的发展目标之一。信息化教学对教师提出了关于技术、教学法、教学内容的多元融合知识的新要求，融合能力的提升是一个实践应用、反思与分析的动态过程。结合智慧教室技术特性，提出技术管理与教学应用策略，为教师的融合教学探索提供思路，为信息化教学的组织管理、评价分析提供途径。深度挖掘智慧教室的技术特性，将智慧教室的技术特性与课堂教学的艺术性、效益追求完美地统一起来。

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【通联编辑：朱宝贵】