面向智慧教育的智能手機輔助教學研究*

丁益民 張余夢 章天金 周斌

摘? ?要：促進智慧教育的計算機輔助教學被大力推廣，然而同樣起促進作用的智能手機引入教學卻被大多數(shù)教師所摒棄。為了破解這個矛盾，文章將智能手機融入到課堂教學中，提出了智能手機輔助教學（Smartphone Assisted Instruction，簡稱SAI）的概念，充分利用智能手機的軟硬件構(gòu)建了智能手機輔助教學系統(tǒng)（Smartphone Assisted Instruction System，簡稱SAIS）。該系統(tǒng)將智能手機的同屏技術、移動傳感技術與“互聯(lián)網(wǎng)+”理念相結(jié)合，具有明顯的先進性，具備實施智慧教育的三個條件。文章還以《聲音的產(chǎn)生與傳播》為例進行了教學實踐分析，分析表明SAIS具有諸多優(yōu)點，能夠有效地促進智慧教育。

關鍵詞：智慧教育;智能手機;教學研究

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2021）10-0082-04

一、引言

當今社會智能手機的發(fā)展越來越快，更新?lián)Q代更為迅速，功能也越加齊全，如智能手機擁有手機傳感器、同屏投影、大容量存儲等。這些功能若應用于教學中必能帶來很多便利，從而提升教學效率，提高教學質(zhì)量。王竹立教授等曾提出將智能手機引入課堂，并指出這一技術產(chǎn)品有可能成為壓垮傳統(tǒng)課堂教學模式這只“駱駝”的最后一根稻草。[1]黎加厚教授等也指出中國版“BYOD時代”開始到來，他認為智能手機引入課堂是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的必然趨勢，如果一所學校禁止學生在課堂上使用手機，那么這所學校就永遠也進不了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代。[2]還有一些學者也認為智能手機應該進入“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂，并對其進行了研究分析。如龔志敏等對“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂模式的發(fā)展進行了研究，并提出了一些“手機+互聯(lián)網(wǎng)”課堂的發(fā)展策略;[3]董立國在智能手機對課堂教學的影響方面進行了探討，并介紹了幾點智能手機走進教學實踐活動方面的認識。[4]筆者發(fā)現(xiàn)關于智能手機進入課堂教學的研究很多，但其研究過程不夠系統(tǒng)，且完整應用于實踐中的研究較少。因此本研究將智能手機融入整個教學過程中，利用智能手機配置的各種硬件協(xié)同APP軟件構(gòu)建智能手機輔助教學系統(tǒng)，提供實施智慧教育的三個支撐條件;旨在提供智慧化服務，培養(yǎng)學生各方面能力，啟發(fā)學生智慧，進一步實現(xiàn)智慧教育;并且以《聲音的產(chǎn)生與傳播》教學實踐為例對其進行了深入的分析。

二、智能手機輔助教學（SAI）

1.問題的提出

我國于上世紀80年代開始引入計算機輔助教學（Computer Assisted Instruction，以下簡稱CAI）。[5]40多年來，其研究熱度只增不減，特別是在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”誕生后，因計算機的網(wǎng)絡性，CAI研究量更是直線上升。CAI確實給教學帶來了不少便利，然而由于計算機本身固有的一些特點，它也存在著一些不可避免的缺點。比如，計算機操作界面多而復雜，教師難以充分發(fā)揮其功能;計算機笨重，置于教室一角，教師為操作計算機，活動范圍受到限制，不能與學生進行近距離交流;與計算機配套的音響話筒等設備容易損壞，出現(xiàn)音質(zhì)不佳等問題，需要經(jīng)常進行維修。[6]其中最致命的便是限制了教師與學生的近距離交流，不能真正實現(xiàn)課堂教學的交互性、突出學生的主體性。CAI單純追求直觀和生動，導致學生參與教學活動的機會少，教師與學生也沒有進行真正意義上的交互，有的只是人機交互，且限制了學生的意外學習，限制了學生創(chuàng)造力的培養(yǎng)、智慧的開發(fā)，不利于智慧教育的實施。

將智能手機運用于教學具有突出的優(yōu)點。智能手機因其體積小質(zhì)量輕，而且?guī)熒耸忠徊浚處熆梢灾苯幽弥M行教學，與學生進行近距離交流，使學生一起參與實驗活動。這既能實現(xiàn)師與生、生與生之間的交互，又可進行隨機教學，使學生收獲意外學習效果。在基于智能手機教學的師生交互過程中，通過智能手機可以及時了解各個學生的想法，發(fā)現(xiàn)各個學生的問題并加以解決，便于對學生進行因材施教，突出了學生的主體性。當然因為手機便于攜帶，且有各種拍照錄音功能，可以隨時收集新的生活素材，更新課件中的教學內(nèi)容，從而有利于激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效率，這剛好可以彌補計算機輔助教學的一些不足，據(jù)此，我們提出了智能手機輔助教學（Smartphone Assisted Instruction，以下簡稱SAI）的概念。

2.智能手機輔助教學的概念

關于計算機輔助教學的概念，學者多有論述。李藝對其進行了綜合分析后認為，應該對其賦予更廣泛的內(nèi)涵：任何將計算機作為一種教學工具應用于教學活動中、有利于由應試教育向素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化的教學方法的實施過程就應該被認為是“正統(tǒng)的”計算機輔助教學。[7]同樣，筆者認為，只要是將智能手機運用到了教學活動中，有利于教學過程的開展、教學效率的提高、教學效果的提升、教學目標的優(yōu)化實現(xiàn)，推動了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的發(fā)展，促進了智慧教育的實現(xiàn)，均可稱之為廣義的SAI。本研究中狹義的SAI是指，利用智能手機在課前進行教學準備，課中放映課件、展示學生活動、進行教學互動，課后進行作業(yè)提交、個性輔導，在整個教學過程中均用到了智能手機來輔助教學、提高教學質(zhì)量。智慧教學模式如圖1所示。

3.智能手機輔助教學系統(tǒng)

筆者將智能手機融入到課堂教學過程中，運用智能手機的各種硬、軟件構(gòu)建了智能手機輔助教學系統(tǒng)（Smartphone Assisted Instruction System，以下簡稱SAIS），結(jié)構(gòu)如圖2所示。SAIS包括投影設備、手機終端、同屏傳輸器、網(wǎng)絡系統(tǒng)四部分。其中手機端包括手機硬件、系統(tǒng)軟件和教學軟件。手機硬件這里不加以闡述。系統(tǒng)軟件主要是指相機、視頻播放器、錄音機、QQ、微信、時鐘、指南針、手電筒、瀏覽器、直播軟件、文字處理軟件、表格處理軟件、圖形處理軟件、動畫制作軟件等。教學軟件則范疇比較廣，并且正在持續(xù)開發(fā)中，有手機傳感器應用APP、虛擬示波器、噪聲計、NB物理虛擬實驗、猿題庫、作業(yè)盒子等。SAIS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。本系統(tǒng)中有兩個WIFI信號——無線網(wǎng)絡WIFI和同屏傳輸器WIFI。前者用于手機上網(wǎng)，后者用于手機同屏投影儀。在課堂教學過程中，教師手機通過同屏傳輸器發(fā)射的WIFI信號與投影機相連，投影機便會將手機上的畫面投影到幕布上，教師則可以通過直接操作手機來開展課堂教學。

三、SAI在智慧教育中的體現(xiàn)

1.SAI在智慧教育概念中的體現(xiàn)

不同的學者對智慧教育的理解不同。最早在2000年時，陳志平等認為智慧教育有別于知識教育的被動認知與灌輸模式，是在舉一反三地學習知識的同時啟發(fā)學生心靈與智慧，是一種學思并重、以提高教學質(zhì)量為主要目的教育模式。[8]后來隨著信息技術的發(fā)展，智慧教育被賦予了新的定義。其中鐘曉流等認為，智慧教育是依托移動互聯(lián)網(wǎng)與應用、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術所打造的泛在化、感知化、一體化、智能化的新型教育生態(tài)系統(tǒng);通過實現(xiàn)教育環(huán)境、教育資源及教育管理的智慧化，最終為教育活動所涉及的各類主體提供智慧化的教育服務。[9]前者注重提高教學質(zhì)量，啟發(fā)學生心靈與智慧，后者注重信息技術的使用，提供教育服務。有人認為兩者相互矛盾。筆者認為，前者啟發(fā)學生智慧，實質(zhì)是培養(yǎng)學生，培養(yǎng)人，它是教育的本質(zhì)，是教育的最終目的;后者信息技術的使用實質(zhì)是一種教學手段。兩者并不矛盾，應該相互輔成、相互統(tǒng)合。使用信息技術是為了更好地培養(yǎng)人，培養(yǎng)人需要信息技術的參與。

智慧教育應該恰當運用移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代的信息技術，提供智慧化的教育服務，以提升教學質(zhì)量、提高教學效率，培養(yǎng)學生各方面的能力，它是啟發(fā)學生心靈與智慧的教育新形態(tài)。本研究中的智能手機輔助教學就是運用手機的移動互聯(lián)網(wǎng)、同屏、移動傳感等技術來優(yōu)化教育服務，提升教學質(zhì)量，提高教學效率，一方面使學生智慧學習，另一方面開發(fā)學生智慧，進一步實現(xiàn)智慧教育。

2.SAI在智慧教育實施中的體現(xiàn)

不少學者對智慧教育的具體實施進行了研究，其中郭紅霞對智慧教育的綜述研究中總結(jié)智慧教育具體的實施需要智慧資源、智慧教學模式、智慧技術等來支撐，以實現(xiàn)提升教育教學質(zhì)量的終極目標。[10]

（1）智慧資源

智能手機因其本身的一些特點，被用于教學中會使教學資源更加“智慧”，主要體現(xiàn)在以下幾點。①智能手機由于輕小方便攜帶，可以用來隨時隨地搜索資源，其時間地點不受限制，更加靈活，可以更好地為教師、學生服務。②智能手機由于系統(tǒng)自帶照相機、錄音機等，任何人都可以在生活中獲取資源。例如，即使學生坐車時遇到兩車交匯的情況也可以將其拍攝成視頻，作為相對運動教學時的資源。③利用智能手機可以在生活中獲得資源，教師便可以創(chuàng)建自己的資源庫，以自己的學生為中心選擇教學資源，實現(xiàn)個性化服務。④利用智能手機可以智慧地管理并分享教學資源。

（2）智慧教學模式

由于智能手機具有良好的通訊功能，尤其是某些App的應用，教師可以與學生進行頻繁的互動和協(xié)作交流，因此傳統(tǒng)的教學模式需要變革。教師不僅可以將智能手機用于課堂教學的過程中，還可以用于課前與學生的交流，了解學情、確定教學內(nèi)容、發(fā)送教學資源等;用于課后布置作業(yè)、教學評價、個性輔導、完善檔案等，向智慧課堂教學模式推進。但由于學校的教學制度對學生的課堂學習時間進行了規(guī)定，大多數(shù)中小學的學生課外學習時間受到限制，并不像大學生那么靈活，不可能在課外花大量的時間進行自學。鑒于可行性，本研究中的教學實踐還是將大量的學習時間放在課堂上，構(gòu)建三段九步式模式，即學情分析、教學設計、情境創(chuàng)設、探究學習、實時檢測、總結(jié)提升、課后作業(yè)、個性輔導、反思評價，如圖1所示。

（3）智慧技術

智能手機輔助教學系統(tǒng)是將智能手機納入到教學系統(tǒng)中，其中需要用到同屏技術。同屏顯示總共有三種方式。[6]一是利用數(shù)據(jù)線使手機有線連接教室電腦;二是利用App（ApowerSoft、ApowerMirror、MirrorOp等）將手機無線同屏到電腦上;三是利用同屏傳輸器將手機無線投屏到投影儀上。第一種方法由于需有線連接，與計算機輔助教學中教師只能在講臺上講學生在下面聽的模式相似，限制了教師的活動范圍，不便于教學。第二種方法需要用到電腦，會受到電腦性能的影響，且對教師的軟件操作能力有一定要求。因此，本研究中采用了第三種方法。其操作步驟如下：首先，將同屏傳輸器插入投影機的HDMI接口，另有USB口進行充電;其次，啟動投影機，將信號源調(diào)整為對應的HDMI輸入，投影機會出現(xiàn)同屏器的WIFI名稱和密碼，按下同屏器上的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換按鍵，切換至安卓系統(tǒng)界面（本研究中使用的手機是安卓系統(tǒng)，若為IOS系統(tǒng)，則切換到IOS系統(tǒng)界面）;最后，用手機連接教室WIFI，找到手機中的無線分享（有的手機是多屏互動，無線顯示、投射屏幕等）功能，搜索到該同屏器進行連接即可。

四、《聲音的產(chǎn)生與傳播》教學案例

《聲音的產(chǎn)生與傳播》是學生初接觸物理學科時所學習的一節(jié)內(nèi)容，這時的學生對物理學科的認識還不深，感覺物理與自己的生活有很大的距離，學習興趣不高。因此，這節(jié)內(nèi)容的學習對學生了解物理學科的特點、樹立對物理的感知、激發(fā)對物理的學習興趣至關重要。筆者在這節(jié)課中運用智能手機輔助教學的方法，以期培養(yǎng)學生各方面的能力。筆者依照圖1的智慧教育模式的三個環(huán)節(jié)分別進行了課前設計、課中設計和課后設計，如表1-3所示。

筆者在這節(jié)課的教學中，以智慧資源、智慧教學模式、智慧技術為支撐，充分發(fā)揮了智能手機的各種功能，運用了智能手機輔助教學法。課前讓學生用手機收集生活中的各種聲音資源，并在課上的檢測中依據(jù)學情，以學生為中心選擇性地講解這些聲音的產(chǎn)生。整個教學過程中運用三段九步式教學模式，利用智能手機的同屏技術來展示學生活動，注重運用智能手機輔助教學法來培養(yǎng)學生的自主學習能力、發(fā)現(xiàn)問題能力、自主創(chuàng)造能力等，啟發(fā)學生的智慧，進一步實現(xiàn)智慧教育。

五、結(jié)語

智能手機輔助教學（SAI）是將智能手機的“同屏”技術、移動傳感技術與“互聯(lián)網(wǎng)+”理念相結(jié)合構(gòu)建的新教學方法。SAI不僅簡單有效、功能強大、成本低廉，還具有良好的交互性，更能體現(xiàn)以學生為中心的教育理念，而且能夠更有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)造力、開發(fā)學生智慧，為智慧教育的實施提供新的思路。

參考文獻：

[1]王竹立，李小玉，林津.智能手機與“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂——信息技術與教學整合的新思維、新路徑[J].遠程教育雜志，2015（4）：14-21.

[2]黎加厚，王竹立.最終改變課堂的或許是手機——關于學生自帶設備進課堂的討論[J].中國信息技術教育，2015（20）：4-12.

[3]龔志敏，王會霞.智能手機與“互聯(lián)網(wǎng)+”課堂的發(fā)展趨勢及策略分析[J].中國教育信息化， 2018（2）：1-4.

[4]董立國.智能手機普及背景下課堂教學的思考與變革[J].內(nèi)江科技，2017（8）：137，152.

[5]臧健，李秋萍.淺談計算機輔助教學[J].電化教育研究，1998（5）：73-75.

[6]薛勝蘭.基于智能手機移動授課平臺的構(gòu)建與應用[J].中國電化教育，2017（3）：127-131.

[7]李藝.計算機輔助教學的概念、實踐及其它[J].中國電化教育，1999（9）：5-8.

[8]陳志平，湯重熹.智慧教育：培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關鍵[J].廣州大學學報（綜合版），2000（2）：34-38.

[9]鐘曉流，宋述強，胡敏等.第四次教育革命視域中的智慧教育生態(tài)構(gòu)建[J].遠程教育雜志， 2015（4）：34-40.

[10]郭紅霞.我國智慧教育研究綜述（2005-2015）[J].數(shù)字教育，2016（1）：16-21.

（編輯：王天鵬）