智慧教室在大学英语翻转课堂中的运用实践

邱 瑜 毅

(浙江财经大学， 杭州 310018)

一、引言

“翻转课堂”的日益推广使传统的教学结构和教学模式正逐渐被颠覆，师生在教学过程中的角色、教学内容的编排、教学环境的设计、教学资源的拓展、教学媒体的运用等方面都需要随之进行变革。在线教育平台的蓬勃发展与广泛运用切合了新的教学需求，但与软件平台的迅速发展相反的是硬件设备上的陈旧落后，换言之，多媒体教室已无法体现“翻转课堂”的教学特色，与内容丰富、交流便捷的线上教学产生了一定程度的差距。因此，以《大学英语》为代表的强调实用性的课程尤其需要在硬件设备上，创建适应新的“互联网+”时代背景和“翻转课堂”教学理念的智慧教室，并在受众范围广、影响程度深的课程教学中加以运用，以突出技术与教学相结合形成的独特优势。

作为多媒体教室的高端形式，智慧教室(Smart Classroom/ Intelligent Classroom/ Future Classroom)不仅将互联网、云计算、大数据、物联网等技术相互融合，而且进一步打造理想的教学物理空间，以实现智慧学习环境的创建。较之于多媒体教室，智慧教室通过充分利用先进的信息技术，实现了从“以教师为中心”到“以学生为中心”的教学模式转变，更好地适应了“翻转课堂”教育理念的精髓。

在为期一年运用智慧教室开展《大学英语》教学的实践中，智慧教室在激发学生兴趣、调动学生积极性、提高学生技术运用水平、增强交流互动等方面都展现出了明显的优势，也取得了理想的教学效果，进一步地推动了“翻转课堂”教学改革。

二、多媒体教室存在的不足

现阶段，课堂教学主要以广泛使用的多媒体教室为物质基础，但随着基于“互联网+”思维的“翻转课堂”的推广，《大学英语》已较为全面地实行了“线上自学自测+线下检验巩固”的模式，多媒体教室明显表现出不足，具体表现在：

设备功能单一，无法开展多层次的课堂互动活动：以投影仪为例，它仅将过去的板书转换为PPT，虽然提高了课堂效率，但无法长时间呈现重点，教师对难点不能进行细致讲解其思维过程，割裂了学生对知识点的联系和整体把握，影响了学生对关键信息的吸收理解；同时，PPT播放无法激发学生情感共鸣，课堂互动较难展开，教师缺乏对学生的及时了解，不利于师生之间建立积极的情感关系。

技术智能化程度较低，无法实现“以学生为中心”：多媒体技术以信息输出为主，教师仍起着主导作用，学生处于被动学习的状态，无法实现建构主义所强调的让学生在充满沉浸感的个人体验中构建知识体系，也无法激发学生的主观能动性，影响了线下巩固活动的开展和检验效果的反映；此外，教师的课堂教学活动往往以电脑控制台为中心进行多媒体设备操控，师生之间形成了物理隔离感，学生的“中心地位”无法实现。

系统操作集成化，无法满足多样化的课堂要求：多媒体教室中配备有一键式开关的控制面板，统一操作包括电脑主机、投影仪、音箱、功放等在内的所有设备，看似方便省时，却忽视了环境细节的调整，缺乏针对具体情况的适当调整，对复杂的学习空间和教学过程粗略化地加以处理，无法为学生营造舒适轻松的学习环境；而且，当某一个设备出现问题时，往往造成牵一发而动全身的境况，从而影响整个教学进程。

信息数据基础薄弱，无法记录学习过程：尽管在“翻转课堂”教学模式推行以来，学生能通过互动平台进行自主学习，并针对学习中的难点重点与教师进行交流提问，但这种交流多体现在线上，在面对面进行线下教学的过程中反而缺乏相应的互动，对学生的课堂表现也无法进行实时的情况记录，对于消极学习的学生，缺乏有效手段来保证其学习效果；此外，多媒体教室在课堂上无法对学生的笔记、作业、练习、测验及课题问答情况等进行广泛的搜集整理，缺少生成性的数据信息，从而无法对学习过程进行检验、评估、诊断、统计、分析；

组织形式较为刻板，无法营造活泼生动的课堂氛围：源自工业化革命时期的传统教学模式以最大化灌输知识为目的，突出教师权威，强调服从、纪律、效率及实用性，课堂组织形式单一、桌椅固定，学生的活动空间受到严格限制，这种机械化安排不仅不利于学生根据个体差异进行同质分组或异质分组的团队活动，也不利于开展大范围的课堂交流，可以说，承袭传统课堂布局方式的多媒体教室无法为教学活动提供愉悦舒适、自由活泼的课堂氛围，也一定程度地影响了学生的课堂学习效果。

总体而言，在基于多媒体教室的“翻转课堂”教学模式中(如图1)，尽管学生和教师在课外能通过网络平台进行交流，但形式和手段受到限制，尤其在课堂内，师生及生生之间缺乏互动。换言之，多媒体教室只是将传统的“人灌式”教学转换为依赖于电子设备的“电灌式”教学，并未真正体现“翻转课堂”课后学习课堂检测、通过形式多样的互动强化知识构建的精髓，教学模式仍然呈现出单一性和单向性的特点。同时，课外自学和课内教学相对独立，缺少紧密的联系和融合。正如Lanetal所说，多媒体教室在促进语言学习上“缺乏机会向学习者提供预览所要学习的技能；学生很难灵活地获取资源；无法灵活地改变已经预设好的物理情境以满足多样化的学习需求”[1]。另一方面，“传统的多媒体教学环境侧重于支持回忆、理解和应用等低阶认知目标的培养”[2]，无法满足技术快速发展的时代变化对学生能力提出的新要求。

图1

三、基于智慧教室的“翻转课堂”

何克抗教授在研究“翻转课堂”的本质时，明确了该教学理念的两个关键点：“第一，课外真正发生了深入的学习；第二，高效利用课堂时间进行学习经验的交流与观点的相互碰撞，能够深化学生的认知”[3]。为了切实满足“翻转课堂”的本质要求，从根本上实现教学结构的改革、优化教学效果，建立包括“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)五个维度”[4]在内的智慧教室成为了必然趋势。

(一)智慧教室的概念与特征

所谓“智慧教室”，指的是基于环境心理学和教育信息技术，根据学生学习需求，以智能终端、互联网、物联网、云服务、信息资讯和各种通信技术为支撑，以互动、智能、人机交互为显著特征，实现便捷、和谐、智慧与效能的教与学环境[5]；张亚珍教授指出智慧教室中的学习空间是“物理空间与数字空间的结合，本地与远程的结合，改善人与学习环境的关系，在学习空间实现人与环境自然交互，利于交流、协作和共享，促进个性化学习、开放式学习和泛在学习”[6]；黄怀荣教授则从系统化环境构建的角度出发，指出智慧教室是一种优化教学内容呈现、方便学习资源获取、促进课堂交互开展、具有情景感知和环境管理功能的新型教室[7]；智慧教室的基本要求也可以总结为“灵活的空间布局，座位可随意调整，以方便形成空间区隔；多种手持电脑终端互联；多角度投影或黑板；针对所有个体的方便快捷的互联网信息检索、分析、呈现服务”[8]。对“智慧教室”这一概念不同角度的解释反映了其在教学实践中所呈现的不同特点和功能，而其本质在于将不断更新的信息技术与先进的教学理念相结合，从而实现教育变革。

2016年，浙江财经大学在进行“翻转课堂”改革的基础上，初步建立了汇集网络互动平台、移动学习、资源共享等多种功能的Alpha智慧教室。自2017年起，智慧教室逐步在公选课和必修课中加以运用，尤其在强调实用能力的《大学英语》教学中得到了充分运用。其优势主要体现于物理环境、资源共享、互动交流、内容呈现四个方面：

1.物理环境：在Alpha智慧教室，桌椅摆脱了传统“秧苗式”的排布方法，可根据课堂活动的需要灵活布置为矩形、圆形、或马蹄形，方便开展形式多样的课堂活动，也方便学生灵活机动地建立小组，共同完成任务；另一方面，智能感知系统能自动调节教室的温度、湿度、光照，同时自动降噪，保证教室中理想的混音效果，为教学提供完善的课堂环境。

2.资源共享：教师将课件、补充材料、视频链接、课堂实录结果等材料通过教师端上传至线上平台，学生可按照自身水平和实际需要，随时随地通过学生端下载进行在线学习，并通过权限许可分享学习资源，实现网络资源的共享与共建；以浙江省高等学校在线开放课程共享平台为代表的线上教学平台整合了教师设计、制作、发布的微课视频、打点测试、试卷题库，学生可通过该平台进行自测；同时，其观看视频、完成练习、定期测试的情况被自动记录保存至彩云库等资源共享平台，生成学习数据资源以供学生自评和教师对学生的形成性评价。

3.互动交流：在课堂上，教师可利用超星学习通、雨课堂等相关软件进行现场考勤、在线投票、限时抢答等活动，有效调动课堂氛围、激发学习热情、收集实时反馈，从而增强师生、生生、人机之间的互动；在课后，可通过线上平台开展讨论、在线问答、小组任务，使师生交流畅通自由；Colvin等学者指出与多媒体教室的单屏显示相比，多屏能降低认知负荷，提高学习者的成绩[9]，而智慧教室配备的多屏显示功能充分展现出资源多样化、视角丰富化的特征，提高了学生的兴趣，促进了课堂的交流互动。

4.内容呈现：以交互式电子白板为媒介的课堂内容呈现手段将黑板和多媒体投影的优点加以整合，既给予了教师灵活操控的自由，也有助于教师对重点难点进行现场详细讲解；实时录像通过灵敏的图像识别技术将课堂如实记录下来，并自动调整视角，从教师、学生、整体环境、屏幕特写等角度加以拍摄，生成流媒体格式文件，并自动储存于资源平台，形成教学数据库，以供学生在课后复习课堂知识，供教师进行教学反思。

(二)智慧教室的操作与优势

Alpha智慧教室建成后，被运用于《大学英语》教学中，并配合该课程的“翻转课堂”改革，颠覆了整个教学过程，改善了基于多媒体教室的“翻转课堂”，突出了其优势特色，带来了明显的积极影响，其具体操作模式可见图2。

由图可见，基于智慧教室的“翻转课堂”以学生为中心，真正实现了课外学生根据实际情况自主利用在线平台上的资源进行学习和测试，课内通过教师运用现代化教学设备和软件组织各种活动帮助学生深入理解自学所获得的知识，有的放矢地就重点难点开展答疑解惑以强化学习效果。此外，智慧教室的教学模式将课外自学与课堂教学两方面内容紧密融合起来，使教与学不再是局限于时间空间的孤立行为，而是相互联系的整体。可以说，基于智慧教室的教学模式在实践中显示出了明显的优势，主要可归纳为以下几点：

1.完备的资源平台：资源平台内容丰富，不仅为学生课后自学提供了多样的音频、视频、文本、图片等材料，还建立了难度不等的试题库以供学生进行水平自测；同时，教师可根据授课需要随时调取课外材料，灵活调整教学内容以兼顾学生实际状况，激发情感共鸣，创造积极正向的学习氛围，从而优化了课堂教学效果，提高了教学效率。

2.舒适的环境设置：Zandvliet和Franser曾指出课堂物理环境对课堂心理环境有着重要影响，对学生的学业成绩的提升也有着重要的辅助作用[10]，因此，需要“充分发挥技术的作用，改善课堂物理环境，满足新型学习者的学习需求，提升学生的学习体验”[11]，基于物联网的智能感知系统创造了舒适的学习环境；同时，良好的声学设计可降低噪音、优化混响，提高了语言的可懂度，为语言练习提供了理想的物理环境。

3.灵活的空间布局：在传统的教室布局中，课桌椅固定不可移动，使学生在课堂的互动受到了严格限制，间接造成了学生习惯于以教师为中心，被动地接受知识[12]。而智慧教室摆脱了刻板的布局方式，以灵活的移动桌椅为空间模式，支撑了多样的课堂活动，为学生在课堂上灵活组合、自由讨论提供了必要的空间条件。

4.客观的评价体系：实时录像通过音频信号采集系统和摄像跟踪定位系统将学生的课堂表现记录保存至资源平台，既方便学生总结反思，也有利于教师结合学生在整个学习过程中的表现作出客观综合的评价；同时，学生在课外的自学活动，如在线学习时长、在线测试结果等将被监控，便于教师综合考量，评估学生真实水平。

5.先进的显示设备：多屏显示和电子白板相配合，可同时展示同一主题不同方面的内容，不仅能帮助教师有效展示思维发展过程，也能引导学生从多个角度全面理解学习内容；同时，多屏显示可在不影响教学内容全面展示的前提下，同步组织学生进行现场投票、随机抽答、问卷调查等课堂活动的结果，帮助学生进行互评和自评，及时了解同伴反馈。

6.系统的数据积累：学生课后的自主学习效果和课堂表现被如实记录，并通过数据处理对学生进行全面的跟踪、分析、诊断，以建立起系统化的学习档案和授课档案，为教师及时发现学生的困惑、做出形成性评价、采取针对性指导、开展差异性教学提供了坚实的数据基础。

Alpha智慧教室的具体配置、功能及优势可见表1：

表1

(三)智慧教室的实践与结果

Alpha智慧教室在结构和功能上体现了对智慧技术的应用，尤其在“全面感知(Comprehensive Sensor)、无缝互通(Seamless Intercommunication)、个性服务(Personalized Service)与自我组织(Self-Organization)四个方面”[13]展现了先进技术对教学效果的推动作用。为期三年的《大学英语》教学实践生动验证了智慧教室给教学带来的积极效果。以《大学英语》课程所用教材第三册第五单元“What is Language?”的教学为例，表2详细展示了基于智慧教室的“翻转”教学开展的具体步骤：

表2

由表2可知，Alpha智慧教室在《大学英语》教学中不仅依据“翻转课堂”的要求打破了教学的时空界限，将课外与课内紧密联系，帮助学生通过一系列的活动实现了知识的自我构建，而且将先进技术与教学密切结合，“通过新一代信息技术的整合应用，有效降低师生认知负荷，显著提高教与学的效率；采用先进的学习分析技术，实现智能化的学习跟踪与诊断，支持自适应、个性化学习；为开展以学生为主体的多种学习方式提供全方位支持；对设备状态信息、环境物理信息进行实时感知、捕获、分析，实现教室环境的智能化管理；实现了人与技术、设备、资源、环境的优化组合和高效、自然互动；与校内外其他教育信息化系统无缝整合，实现数据互通，资源共享，形成开放式、一体化的学习生态；支持无处不在的泛在学习，有效拓展学习时空”[14]。

胡永斌和黄怀荣在研究智慧教室带来的学习体验时，将智慧学习体验的构成要素归纳为信息技术、学习空间和教学法，并进一步指出学习空间包括物理环境和座位布局；信息技术环境包含设备获取、资源获取、内容呈现三个方面；教学法则包括人人交互、人机交互、教学活动、学习支持四个子维度[15]。实践证明，Alpha智慧教室所营造的学习氛围在各个方面都取得了理想的效果。对1278名通过Alpha智慧教室学习《大学英语》课程的学生进行的问卷调查，可以发现新的教学模式有效地激发了学生的兴趣和热情，对英语学习带来了积极的影响，具体可见图3：

图3

从调查问卷得出的数据可看出，绝大多数学生对Alpha智慧教室的满意度较高，相比多媒体教室，学生更能接受在新的技术支持和教学模式下开展学习。

四、结语

信息技术与课程教育的深层次整合理论指出“信息技术与课程整合，就是通过将信息技术有效地融合于各学科的教学过程来营造一种信息化教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以‘自主、探究、合作’为特征的教与学方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来，使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革——由教师为中心的教学结构转变为‘主导-

主体相结合’的教学结构”[16]。浙江财经大学的实践证明，在《大学英语》教学中，将先进的信息技术和教学理念相结合的智慧教室真正体现了教学结构变革的精髓，通过有效激发学生的学习兴趣、调动学生的主观积极性、提高学生的学习参与度，智慧教室营造出了“能感知学习情景，识别学习者特征，提供合适的学习资源与便利的互动工具，自动记录学习过程和评测学习成果”[17]的智慧学习环境。智慧教室的运用，不仅满足了“翻转课堂”的要求，促进了学生对知识的理解和建构，也切实提高了学生的实际运用能力和技术操作能力，保证了学生高阶认知目标的实现。