智慧教室環(huán)境下教學互動模型研究

周煒瀅

(杭州師范大學 教育學院，浙江 杭州311121)

1 研究背景

智慧教室，指在適應數(shù)字一代學習者的各方面需求，促進學生更高效地進行學習的一種教室環(huán)境設計理念。作為智慧教室的研究領頭人，黃榮懷［1］團隊提出了“SMART”模型，并指出智慧教室是一種教室空間與各種軟硬件裝備高度整合下，能豐富課堂交互，便利學習資源獲取，以促進學生知識建構的學習空間，主要包含內容呈現(xiàn)(Showing) 、環(huán)境管理(Manageable) 、資源獲取(Accessible) 、及時互動(Real－time Interactive) 、情境感知(Testing)5 個維度。然而，智慧教室的勢頭雖猛，但發(fā)展卻不盡如人意。學校在花了大量資金購入硬件建設智慧教室缺乏專業(yè)的人才管理; 智慧教室教學支持軟件開發(fā)商在后續(xù)的服務與指導中位置缺位，學校在購買了軟件后無法正常使用。綜上，智慧教室的發(fā)展目前最緊迫的就是解決教學設計問題。鐘啟泉［2］教授曾經(jīng)提到，理想的“課堂”應該是互動的、知性靈動的天地。本研究從教學互動入手，探討智慧教室環(huán)境下適用的教學互動模型。

2 教學互動功能

(1) 教學互動的存在能夠使課堂氛圍更加活躍，進而拉近了師生之間的距離。一個有意義的課堂應該滿足具有感染力這一最基本的要求。所謂感染力就是能夠讓教師的思想付諸于學生，學生能夠受到教師的感染，進而受到課堂教學內容的感染。教學互動的存在能夠幫助老師及時掌握學生的思想動態(tài)，反之，學生通過與老師之間的交流，能夠更好地明白老師所傳授的知識概念，從而保證更加通暢地理解老師表達的深層意思及知識的內涵。良好的課堂氛圍與親近的師生關系是新一代學習者學習的必然選擇。

(2) 教學互動有助于提升課堂教學的趣味性。近年來教育游戲研究開展得如火如荼，課堂游戲作為一種教學手段，其最終目標就是為了促進教學中的互動。互動的存在讓課堂教學增加了趣味性與生動性。在互動的過程中，教師不再是高高在上的講授角色，而是與學生在一個地位與角色上相對平等的狀態(tài)，學生在學習中不僅培養(yǎng)了良好的興趣，也在一定程度上提高了學習效果。

(3) 教學互動可以培養(yǎng)學生的社會性。合作學習的代表人物D. W. Johnson 曾指出: 一些教學觀點在一定程度上低估了課堂上學生與學生之間的相互作用與這種關系的重要作用。在課堂上，學生與教師、學習同伴之間的關系比任何其他因素對學生學習的成績、社會性與未來發(fā)展的影響都更強有力。在課堂中，學生與同伴間的互動是兒童身心發(fā)展與社會化賴以實現(xiàn)的基本關系，這種關系在教師的參與與引導下變得更有意義。

3 智慧教室環(huán)境下教學互動模型

3.1 活動理論

活動理論最早來源于康德與黑格爾的古典哲學，由維果斯基提出。該理論強調了活動的重要性，認為活動在知識技能內化過程中具有橋梁作用。

3.1.1 活動理論主要觀點

“活動”這一詞的概念接近于古文中的“行”，在古代，中國思想家們都頗認同“知行合一”，這與活動理論的概念有異曲同工之處。從內涵上理解，“活動”是人類生存與發(fā)展的基本形式，是人類與周圍客觀事物交流與改造的過程，是人類完成對客觀環(huán)境認識與需要的目的的過程。勞動作為人類最主要的一種活動，是人類生存的基本行為，是人類創(chuàng)造物質、精神財富的重要過程。在教與學的過程中，學習者的勞動就是他們的學習行為。在學習的過程中，學習者完成相應學習活動就是對認識需要的獲得與對外界環(huán)境的改變。由此可見，當活動理論應用在教學范疇中時，“活動”即教與學過程中行為總與，是學生對知識認知與技能發(fā)展的總與。活動理論是一個基于活動的學習的理論，它是一個描述性的理論，可以作為一個框架來描述建構主義學習環(huán)境中的各要素及其相互關系［3］，它為教學設計、分析學習過程與結果提供了全新的視角。

3.1.2 活動理論中的系統(tǒng)成分與結構

活動理論強調工具的中介作用，各要素的互動都需要以符號與工具作為中介?；顒永碚撜J為人類活動的構成要素有主體、客體、共同體、分工、規(guī)則［4］(見圖1) 。

圖1 人類活動的結構

(1) 主體(Subject) 。在教學過程中，學習者即作為主體存在，他們是教學過程的執(zhí)行者?；顒永碚撝袑χ黧w的分析也就是學習者分析，分析中應當了解學習者目前所處的各類特征，包括認知水平、情感、技能水平等。所謂“因材施教”，就是通過對學習者的深入分析然后進行個性化的教學。這種分析有利于教師在進行教學設計時提出更加合理的教學目標，從而組織形成更有效的學習活動等，前期的分析為后面的學習活動開展提供了更有力的保障。

(2) 客體(Object) 。在教學過程中，客體是教學所要達到的特定教學目標，或學習目的，是主體通過一定的活動受到影響并產(chǎn)生改變的地方。它在最初可以理解為學習內容，因為學習內容是教師所要傳授給學習者的知識。對于客體的分析，一方面其設計方向應該根據(jù)主體的情況的改變而改變，另一方面又要達到既定的一些要求?？梢?，客體既具有主觀性，又具有客觀性。在教學過程中，對教學目標的分析與精準的定位，是教學能夠順利且有效進行的基礎。

(3) 共同體(Community) 。在教學中，活動理論中提出的共同體是指除學習者自身外的其他共同學習者，如果將學習者視作一個整體，則共同體主要包括教師以及其他教學支持人員等。若單從學習者個人考慮，則還包括其他的學習者。這些共同體是在整個教學過程中與學習者共同完成各項學習活動的參與者。共同體在整個過程中起到十分重要的作用，有時提供引導，有時則為參與，在進行學習活動過程中，共同體不斷影響主體，為主體提供必要的學習資源或幫助。

(4) 工具(Tools) 。活動理論中的工具在教學設計中可以理解為教學環(huán)境的總與，包含教學過程中使用的硬件與軟件的設計?；顒永碚撜J為人類活動是離不開工具的，衍生至學習也必然如此。筆墨紙硯是古代學習必備工具，現(xiàn)代的教材、計算機、平板電腦等，則是新一代學習者學習可能會需要的硬件工具。而良好的網(wǎng)絡環(huán)境、多元的學習APP、各類人工智能產(chǎn)品等都是軟件工具。良好的教學環(huán)境設計可以使學習事半功倍。

(5) 規(guī)則(Rules) 。規(guī)則是用來協(xié)調主體與客體的，是教學活動過程中的一種制約、約定。所謂不以規(guī)矩，不能成方圓，大多數(shù)情況下，學生要聽從教師的安排，教師與學生互動時，二者必需保持平等關系。又比如，在教學中進行角色扮演時，參與者無論是教師還是學生都必須遵守對角色的安排等，形成一種合作關系。

(6) 勞動分工(Division of Labour) 。勞動分工是指在教學過程中，不同的成員都要完成與角色對應的的任務。在教學中，教師為教授者，學生為學習者，教育技術人員則為支持人員，每個人都必須各司其職?；顒永碚搹娬{完成活動過程需要不同成員完成不同的任務，從而使活動可以正常進行下去，在教學中，有時根據(jù)不同的教學需要，有些角色會發(fā)生變化，但每個角色都要完成相應的任務，否則教學過程將不能連續(xù)完整地進行。

3.2 課堂內各要素分析

對于課堂內的要素分類，顧明遠先生曾提出三要素說，認為教師、學生、教材是一節(jié)課最重要的三個要素。在充滿技術的智慧教室，對情境的考慮顯得十分必要，因此在三要素的基礎上添加情境作為其中一個重要要素加一分析。

3.2.1 教師

教師在早期傳統(tǒng)的教學模式中，通常作為教學的主體而存在?，F(xiàn)代信息化的發(fā)展迅速，數(shù)字一代學習者更加喜歡互動，喜歡用新的學習方式進行學習。作為教師，應該轉變教學方式，以適應學習者的需要。漸漸地，從以教師為中心的教學模式正轉變?yōu)閷W生為中心的教學模式。但是，這并不意味著教師完全失去了主動權，反之，教師正逐漸轉變?yōu)橐粋€引導者、合作者與促進者。作為三者的統(tǒng)一應遵循:①教師需要對課堂作合理的編排，善于利用情境激發(fā)學生的求知欲，提高學生的學習興趣; ②教師在傳授知識的過程中，要給予個性化教學，保證學生能夠較好地掌握所學知識;③教師在課堂上要給予每個學生足夠的關注度，無論是眼神還是言語，有效的師生可以激發(fā)學生的學習積極性與主動性;④教師應該深諳教學的最終目標不僅僅是教會學生書本知識，更是一種學習方法與價值觀。以上4 點要求其實都離不開教師與學生、學習內容、學習情境三者之間的互動。于學生，教師應在課堂上基于足夠的人際互動。于學習內容，教師要熟悉并且設計學習內容，以保證更好的呈現(xiàn)與傳授。于學習情境，互動則是一個復雜的過程。因為情境包括學生的學習環(huán)境、學習工具、學習活動，它產(chǎn)生于教學中，教師需要根據(jù)已有的硬件環(huán)境編排各種支持有效學習的各種學習活動，編排不僅在課前，還存在于課中，教師需要根據(jù)具體學習狀況作出調整。

3.2.2 學生

人工智能時代，教育的本質是依舊是“育人”，但“學生”卻是跟隨時代在不斷變化的。自課堂產(chǎn)生以來，學生大多數(shù)情況下都是在一個固定的教室里學習。教師在講臺上盡情講演，學生一個個整齊排布，大多數(shù)的學習時間都在被動地接受各類知識。教師與學生之間的互動只有基于學習問題的簡單言語互動，教師提問，學生回答，以及一部分生生互動。這種互動方式造成學習者被動學習，失去學習興趣。尤其是在當下這個環(huán)境下，學生更加渴望得到主動權。有研究者提出，“數(shù)字一代學習者”這一概念，認為現(xiàn)在的學習者從認知方式還是社會性都發(fā)生了一定的改變。認知方面，這類學習者偏好且有能力同時處理多個學習任務并且更加喜歡圖像類的表征方式，喜歡利用技術解決各類學習問題等;在社會性方面，這類學習者具有更加迫切的與人合作、交往的意愿，例如他們偏好基于互動的學習、渴望面對面的互動，在互動時能夠即時回應，同時也期待獲得及時回應等。這些特征都體現(xiàn)了當代學生對互動的強烈需求［5］。

3.2.3 學習內容

學習內容本身并不具備互動性，但卻是影響著學習活動的根本因素。不同的學習內容適合不同的互動形式，例如概念性的知識是不能通過實操來獲得，而更適合通過教師與學生的人際互動獲得。程序性知識則可以通過設計小組活動，注重實踐，更適合通過除師生互動以外的互動獲得，如小組合作中的生生互動。

值得注意的是，在智慧教室環(huán)境下，學生會使用平板進行學習，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速獲得與傳輸。學習內容可以通過平板進行呈現(xiàn)，這種呈現(xiàn)方式不同于傳統(tǒng)的紙本，在使用平板進行學習的過程中，涉及一種新的互動，即學生與界面的交互。陳麗將其稱為操作互動，并認為這類互動是最低層次的互動。雖然這種互動十分簡單，但這種互動在智慧教室環(huán)境下出現(xiàn)頻繁，因而也必須加以關注。

3.2.4 情境

在教學中，情境可以看作是學習活動發(fā)生的特定環(huán)境。智慧教室環(huán)境下的學習與傳統(tǒng)教室下學習相比較，最顯著的差異體現(xiàn)在情境的設置方面。將情境作為互動教學中的一個重要要素加以考慮能夠更好地描繪智慧教室下的互動情況。

在教學過程中，教師通過對情境脈絡進行分析，可以選擇合適的支持教學活動所需要的對象與合作工具，然后有目的地引入或者創(chuàng)設一些具而生動的場景，用來引起學生一定的情感態(tài)度體驗，進而幫助學生更深刻地理解學習內容，并使學生的心理機能能夠得到發(fā)展。這種通過情境產(chǎn)生的互動在智慧教室環(huán)境下更容易實現(xiàn)且更加真實有趣。人工智能、虛擬現(xiàn)實等新技術的使用為基于情境的互動提供了新的思路與可能。

3.3 課堂教學互動類型:“人際互動”與“人技互動”

在現(xiàn)有的研究中，對課堂中的互動的分類有多種，大致包含人際互動、人機互動、人－學習內容的互動，人際互動包括師生互動與生生互動，人機互動即教師、學生與計算機之間的互動，人－學習內容互動即教師、學生與學習內容之間的互動。這些互動都體現(xiàn)在教學過程中。在智慧教室，因為教室本身存在很多技術，人機互動不能完全概括，故將人機互動改為人技互動。

在教學中，人際互動主要分為師生互動與生生互動。吳康寧等［6］根據(jù)教師行為對象將課堂教學中的師生互動行為種類劃分為3 種類型: 師個互動，即教師行為指向學生個體的師生互動;師班互動，即教師行為指向全班學生群體的師生互動;師組互動，即教師行為指向學生小組的互動。根據(jù)以上分類標準，“人際交互”分為“教師與學生的互動”與“學生與學生的互動”兩個方面，再向下將“教師與學生的互動”細分為“教師與某學生的互動”，“教師與某些學生的互動”以及“教師與全體學生的互動”，將“學生與學生的互動”細分為“學生與某個學生的交互”、與“小組互動”(“學生與某些學生的交互”) 。

智慧教室環(huán)境下，技術尤其豐富，因此除了觀察人際互動，還應關注人與技術相關的互動。智慧教室的教學信息呈現(xiàn)能力，有助于增強學習者對學習材料的理解與加工。智慧教室課堂中技術的使用，促進了智慧教室“智慧性”的實現(xiàn)，結合“SMART”概念模型對人技交互進行分類，人技互動包括學生與學習內容在呈現(xiàn)、獲取方面的互動、教師與情境在促進感知的互動。人際互動與人技互動相互依存，互相支持。

3.4 教學互動模型

在活動理論的指導下，基于以上對教學要素及教學互動類型的梳理，本研究提出智慧教室環(huán)境下的教學互動模型(見圖2) 。

圖2 教學活動互動模型

根據(jù)互動模型中的互動對象進行分析，在智慧教室的環(huán)境下，教學活動中的主要互動包含師－生互動、師生－學習內容互動、情境－學習內容的互動。分工與學習模式是教學過程中必不可少的環(huán)節(jié)，是教學互動的中間過程，也是一種方法指導。

(1) 師－生互動。師生互動是學生學習的核心動力。在課堂上，師生互動是最主要的互動形式。教師通過話語傳授概念知識。結合學習內容的呈現(xiàn)。教師通過言語傳達操作，讓學生進行相應學習活動。在師生互動過程中，學生與學生也會產(chǎn)生互動，兩者密不可分。因此，在師－生互動中，既包含教師與學生的互動，也包含學生與學生之間的互動。

根據(jù)師生行為屬性劃分，有研究者將師生互動類型分為控制－服從型、控制－反控制性與相互磋商型。類型多樣的師生互動有助于教學活動的進行，促進學生對學習內容的理解，提高學習的有效性。

(2) 師－學習內容的互動。教師與學習內容的互動主要體現(xiàn)在教師在課堂上對教學內容進行編排的過程中。學習內容根據(jù)其本身的類型，可以分為程序性知識、陳述性知識。根據(jù)知識的類型，教師需要采用不同的教學方法。如，在教授陳述性知識時，教師采取講授法;而程序性知識則適用實踐時教學法。學習內容影響教師的教學方法。教師影響教學內容的呈現(xiàn)方式。不同的教師有自己最喜歡、最擅長的一套教學模式，這種教學模式潛移默化地影響著教學內容的呈現(xiàn)。

(3) 生－學習內容互動。學生與學習內容之間的互動時教學中最重要的過程。在這個過程中，學生接受學習內容，對自身已有的概念產(chǎn)生影響。在智慧教室中，學生會不定時使用平板操作，這里在與學習內容的互動中存在與媒體的交互，這種互動稱為操作互動。

(4) 教師－情境的互動。情境即教師在教學過程中創(chuàng)設的情感氛圍，其中包括學習環(huán)境的設計。教師根據(jù)現(xiàn)有的學習條件，創(chuàng)設適合學習內容的環(huán)境，這種環(huán)境影響學習內容的呈現(xiàn)，影響教師的表現(xiàn)，最終影響整個學習活動的進行效果。雖然環(huán)境會對學生產(chǎn)生影響，但是就傳統(tǒng)教室與智慧教室的差異性及主要影響而言，環(huán)境與學生的互動可以暫且忽略。

(5) 學習內容－情境互動。學習內容的類型決定當前教學環(huán)境的適用性。如，一些學習內容需要小組合作完成，那么以教師為中心的教學環(huán)境就不再適合。換種角度看，不同的教學情境為學習內容的呈現(xiàn)與整個互動過程提供支持。

3.5 互動層次

布魯姆在《教育目標分類學，第一分冊:認知領域》中提出了難度從低到高的認知水平框架，認為教學目標分類有兩大層次，分析、綜合與評價屬于高層次思考，而知識、理解與應用則屬于低層次思考。這種分類方式可以遷移到互動的層次中，互動的目標就是教學目標，而互動層次最高級即為使學生進行深層次的思考。

從學習者的角度，參照教學目標的層級，本研究按照互動過程中的內容進行分類，將活動中的互動由簡單到復雜，分為操作互動、信息互動、情感互動與概念互動。

在智慧教室中，學生主要通過平板進行互動，包括: 簽到、搶答、教師下發(fā)內容、學生上傳內容、成果展示、獎勵，學生互評等。這些簡易的互動行為都可以算作操作互動。

在操作互動的基礎上，學生與學習內容之間產(chǎn)生信息互動，包括回答教師提出的問題，作比較淺層次的思考，理解與應用相關知識。這種信息互動存在于師－ 生互動中，教師與學生實現(xiàn)信息交換，推動學習活動的進行。

情感互動則必然存在于人與人之間，無論是師生互動還是生生互動，都包含著情感互動。教師與學生的情感互動有利于創(chuàng)設良好的學習氛圍，同伴互動則有助于學生的社會性形成。這種互動不流于知識表面，而是進入學習者的內心世界，是必不可少的。

概念互動存在與生－ 學習內容互動與師－ 生互動之中，概念交互是所有其它教學交互的根本目的。概念互動是指學生自身對知識的吸收過程，它是研究教學交互是否真正促進有效學習的關鍵。概念互動在信息互動與情感互動的基礎上進行整合，考察學生對知識的掌握程度，促進深度理解，真正提高學習的有效性。

4 結語

本研究以活動理論的框架與要素出發(fā)，進一步對智慧學習環(huán)境下的教學要素進行梳理，進而提出智慧教室環(huán)境下的互動模型。歸納出5 種主要互動類型，即教師與學生的互動、教室與學習內容的互動、學生與學習內容的互動、教室與情境的互動以及學習內容與情境的互動。在此基礎上，又將互動層次按照布魯姆的目標分類由低級到高級分為操作互動、信息互動、情感互動及概念互動。這些互動相互依存，層層遞進，能夠為一線教師在智慧學習環(huán)境下的教學提供指導。后續(xù)研究將結合具體的課程教學內容，基于該模型，設計課程，進一步驗證模型的合理性及效果，逐步實現(xiàn)理論到實踐的升華。