面向智慧教育的智能手机辅助教学研究*
丁益民 张余梦 章天金 周斌
摘? ?要：促进智慧教育的计算机辅助教学被大力推广，然而同样起促进作用的智能手机引入教学却被大多数教师所摒弃。为了破解这个矛盾，文章将智能手机融入到课堂教学中，提出了智能手机辅助教学（Smartphone Assisted Instruction，简称SAI）的概念，充分利用智能手机的软硬件构建了智能手机辅助教学系统（Smartphone Assisted Instruction System，简称SAIS）。该系统将智能手机的同屏技术、移动传感技术与“互联网+”理念相结合，具有明显的先进性，具备实施智慧教育的三个条件。文章还以《声音的产生与传播》为例进行了教学实践分析，分析表明SAIS具有诸多优点，能够有效地促进智慧教育。
关键词：智慧教育;智能手机;教学研究
中图分类号：G40-057 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2021）10-0082-04
一、引言
当今社会智能手机的发展越来越快，更新换代更为迅速，功能也越加齐全，如智能手机拥有手机传感器、同屏投影、大容量存储等。这些功能若应用于教学中必能带来很多便利，从而提升教学效率，提高教学质量。王竹立教授等曾提出将智能手机引入课堂，并指出这一技术产品有可能成为压垮传统课堂教学模式这只“骆驼”的最后一根稻草。[1]黎加厚教授等也指出中國版“BYOD时代”开始到来，他认为智能手机引入课堂是“互联网+教育”的必然趋势，如果一所学校禁止学生在课堂上使用手机，那么这所学校就永远也进不了“互联网+教育”时代。[2]还有一些学者也认为智能手机应该进入“互联网+”课堂，并对其进行了研究分析。如龚志敏等对“互联网+”课堂模式的发展进行了研究，并提出了一些“手机+互联网”课堂的发展策略;[3]董立国在智能手机对课堂教学的影响方面进行了探讨，并介绍了几点智能手机走进教学实践活动方面的认识。[4]笔者发现关于智能手机进入课堂教学的研究很多，但其研究过程不够系统，且完整应用于实践中的研究较少。因此本研究将智能手机融入整个教学过程中，利用智能手机配置的各种硬件协同APP软件构建智能手机辅助教学系统，提供实施智慧教育的三个支撑条件;旨在提供智慧化服务，培养学生各方面能力，启发学生智慧，进一步实现智慧教育;并且以《声音的产生与传播》教学实践为例对其进行了深入的分析。
二、智能手机辅助教学（SAI）
1.问题的提出
我国于上世纪80年代开始引入计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，以下简称CAI）。[5]40多年来，其研究热度只增不减，特别是在“互联网+教育”诞生后，因计算机的网络性，CAI研究量更是直线上升。CAI确实给教学带来了不少便利，然而由于计算机本身固有的一些特点，它也存在着一些不可避免的缺点。比如，计算机操作界面多而复杂，教师难以充分发挥其功能;计算机笨重，置于教室一角，教师为操作计算机，活动范围受到限制，不能与学生进行近距离交流;与计算机配套的音响话筒等设备容易损坏，出现音质不佳等问题，需要经常进行维修。[6]其中最致命的便是限制了教师与学生的近距离交流，不能真正实现课堂教学的交互性、突出学生的主体性。CAI单纯追求直观和生动，导致学生参与教学活动的机会少，教师与学生也没有进行真正意义上的交互，有的只是人机交互，且限制了学生的意外学习，限制了学生创造力的培养、智慧的开发，不利于智慧教育的实施。
将智能手机运用于教学具有突出的优点。智能手机因其体积小质量轻，而且师生人手一部，教师可以直接拿着它进行教学，与学生进行近距离交流，使学生一起参与实验活动。这既能实现师与生、生与生之间的交互，又可进行随机教学，使学生收获意外学习效果。在基于智能手机教学的师生交互过程中，通过智能手机可以及时了解各个学生的想法，发现各个学生的问题并加以解决，便于对学生进行因材施教，突出了学生的主体性。当然因为手机便于携带，且有各种拍照录音功能，可以随时收集新的生活素材，更新课件中的教学内容，从而有利于激发学生的学习兴趣，提高学习效率，这刚好可以弥补计算机辅助教学的一些不足，据此，我们提出了智能手机辅助教学（Smartphone Assisted Instruction，以下简称SAI）的概念。
2.智能手机辅助教学的概念
关于计算机辅助教学的概念，学者多有论述。李艺对其进行了综合分析后认为，应该对其赋予更广泛的内涵：任何将计算机作为一种教学工具应用于教学活动中、有利于由应试教育向素质教育转化的教学方法的实施过程就应该被认为是“正统的”计算机辅助教学。[7]同样，笔者认为，只要是将智能手机运用到了教学活动中，有利于教学过程的开展、教学效率的提高、教学效果的提升、教学目标的优化实现，推动了“互联网+教育”的发展，促进了智慧教育的实现，均可称之为广义的SAI。本研究中狭义的SAI是指，利用智能手机在课前进行教学准备，课中放映课件、展示学生活动、进行教学互动，课后进行作业提交、个性辅导，在整个教学过程中均用到了智能手机来辅助教学、提高教学质量。智慧教学模式如图1所示。
3.智能手机辅助教学系统
笔者将智能手机融入到课堂教学过程中，运用智能手机的各种硬、软件构建了智能手机辅助教学系统（Smartphone Assisted Instruction System，以下简称SAIS），结构如图2所示。SAIS包括投影设备、手机终端、同屏传输器、网络系统四部分。其中手机端包括手机硬件、系统软件和教学软件。手机硬件这里不加以阐述。系统软件主要是指相机、视频播放器、录音机、QQ、微信、时钟、指南针、手电筒、浏览器、直播软件、文字处理软件、表格处理软件、图形处理软件、动画制作软件等。教学软件则范畴比较广，并且正在持续开发中，有手机传感器应用APP、虚拟示波器、噪声计、NB物理虚拟实验、猿题库、作业盒子等。SAIS的系统结构如图2所示。本系统中有两个WIFI信号——无线网络WIFI和同屏传输器WIFI。前者用于手机上网，后者用于手机同屏投影仪。在课堂教学过程中，教师手机通过同屏传输器发射的WIFI信号与投影机相连，投影机便会将手机上的画面投影到幕布上，教师则可以通过直接操作手机来开展课堂教学。
三、SAI在智慧教育中的体现
1.SAI在智慧教育概念中的体现
不同的学者对智慧教育的理解不同。最早在2000年时，陈志平等认为智慧教育有别于知识教育的被动认知与灌输模式，是在举一反三地学习知识的同时启发学生心灵与智慧，是一种学思并重、以提高教学质量为主要目的教育模式。[8]后来随着信息技术的发展，智慧教育被赋予了新的定义。其中钟晓流等认为，智慧教育是依托移动互联网与应用、物联网、云计算、大数据等新一代信息技术所打造的泛在化、感知化、一体化、智能化的新型教育生态系统;通过实现教育环境、教育资源及教育管理的智慧化，最终为教育活动所涉及的各类主体提供智慧化的教育服务。[9]前者注重提高教学质量，启发学生心灵与智慧，后者注重信息技术的使用，提供教育服务。有人认为两者相互矛盾。笔者认为，前者启发学生智慧，实质是培养学生，培养人，它是教育的本质，是教育的最终目的;后者信息技术的使用实质是一种教学手段。两者并不矛盾，应该相互辅成、相互统合。使用信息技术是为了更好地培养人，培养人需要信息技术的参与。
智慧教育应该恰当运用移动互联网、物联网、云计算、大数据等新一代的信息技术，提供智慧化的教育服务，以提升教学质量、提高教学效率，培养学生各方面的能力，它是启发学生心灵与智慧的教育新形态。本研究中的智能手机辅助教学就是运用手机的移动互联网、同屏、移动传感等技术来优化教育服务，提升教学质量，提高教学效率，一方面使学生智慧学习，另一方面开发学生智慧，进一步实现智慧教育。
2.SAI在智慧教育实施中的体现
不少学者对智慧教育的具体实施进行了研究，其中郭红霞对智慧教育的综述研究中总结智慧教育具体的实施需要智慧资源、智慧教学模式、智慧技术等来支撑，以实现提升教育教学质量的终极目标。[10]
（1）智慧资源
智能手机因其本身的一些特点，被用于教学中会使教学资源更加“智慧”，主要体现在以下几点。①智能手机由于轻小方便携带，可以用来随时随地搜索资源，其时间地点不受限制，更加灵活，可以更好地为教师、学生服务。②智能手机由于系统自带照相机、录音机等，任何人都可以在生活中获取资源。例如，即使学生坐车时遇到两车交汇的情况也可以将其拍摄成视频，作为相对运动教学时的资源。③利用智能手机可以在生活中获得资源，教师便可以创建自己的资源库，以自己的学生为中心选择教学资源，实现个性化服务。④利用智能手机可以智慧地管理并分享教学资源。
（2）智慧教学模式
由于智能手机具有良好的通讯功能，尤其是某些App的应用，教师可以与学生进行频繁的互动和协作交流，因此传统的教学模式需要变革。教师不仅可以将智能手机用于课堂教学的过程中，还可以用于课前与学生的交流，了解学情、确定教学内容、发送教学资源等;用于课后布置作业、教学评价、个性辅导、完善档案等，向智慧课堂教学模式推进。但由于学校的教学制度对学生的课堂学习时间进行了规定，大多数中小学的学生课外学习时间受到限制，并不像大学生那么灵活，不可能在课外花大量的时间进行自学。鉴于可行性，本研究中的教学实践还是将大量的学习时间放在课堂上，构建三段九步式模式，即学情分析、教学设计、情境创设、探究学习、实时检测、总结提升、课后作业、个性辅导、反思评价，如图1所示。
（3）智慧技术
智能手机辅助教学系统是将智能手机纳入到教学系统中，其中需要用到同屏技术。同屏显示总共有三种方式。[6]一是利用数据线使手机有线连接教室电脑;二是利用App（ApowerSoft、ApowerMirror、MirrorOp等）将手机无线同屏到电脑上;三是利用同屏传输器将手机无线投屏到投影仪上。第一种方法由于需有线连接，与计算机辅助教学中教师只能在讲台上讲学生在下面听的模式相似，限制了教师的活动范围，不便于教学。第二种方法需要用到电脑，会受到电脑性能的影响，且对教师的软件操作能力有一定要求。因此，本研究中采用了第三种方法。其操作步骤如下：首先，将同屏传输器插入投影机的HDMI接口，另有USB口进行充电;其次，启动投影机，将信号源调整为对应的HDMI输入，投影机会出现同屏器的WIFI名称和密码，按下同屏器上的系统转换按键，切换至安卓系统界面（本研究中使用的手机是安卓系统，若为IOS系统，则切换到IOS系统界面）;最后，用手机连接教室WIFI，找到手机中的无线分享（有的手机是多屏互动，无线显示、投射屏幕等）功能，搜索到该同屏器进行连接即可。
四、《声音的产生与传播》教学案例
《声音的产生与传播》是学生初接触物理学科时所学习的一节内容，这时的学生对物理学科的认识还不深，感觉物理与自己的生活有很大的距离，学习兴趣不高。因此，这节内容的学习对学生了解物理学科的特点、树立对物理的感知、激发对物理的学习兴趣至关重要。笔者在这节课中运用智能手机辅助教学的方法，以期培养学生各方面的能力。笔者依照图1的智慧教育模式的三个环节分别进行了课前设计、课中设计和课后设计，如表1-3所示。
笔者在这节课的教学中，以智慧资源、智慧教学模式、智慧技术为支撑，充分发挥了智能手机的各种功能，运用了智能手机辅助教学法。课前让学生用手机收集生活中的各种声音资源，并在课上的检测中依据学情，以学生为中心选择性地讲解这些声音的产生。整个教学过程中运用三段九步式教学模式，利用智能手机的同屏技术来展示学生活动，注重运用智能手机辅助教学法来培养学生的自主学习能力、发现问题能力、自主创造能力等，启发学生的智慧，进一步实现智慧教育。
五、结语
智能手机辅助教学（SAI）是将智能手机的“同屏”技术、移动传感技术与“互联网+”理念相结合构建的新教学方法。SAI不仅简单有效、功能强大、成本低廉，还具有良好的交互性，更能体现以学生为中心的教育理念，而且能够更有利于培养学生创造力、开发学生智慧，为智慧教育的实施提供新的思路。
参考文献：
[1]王竹立，李小玉，林津.智能手机与“互联网+”课堂——信息技术与教学整合的新思维、新路径[J].远程教育杂志，2015（4）：14-21.
[2]黎加厚，王竹立.最终改变课堂的或许是手机——关于学生自带设备进课堂的讨论[J].中国信息技术教育，2015（20）：4-12.
[3]龚志敏，王会霞.智能手机与“互联网+”课堂的发展趋势及策略分析[J].中国教育信息化， 2018（2）：1-4.
[4]董立國.智能手机普及背景下课堂教学的思考与变革[J].内江科技，2017（8）：137，152.
[5]臧健，李秋萍.浅谈计算机辅助教学[J].电化教育研究，1998（5）：73-75.
[6]薛胜兰.基于智能手机移动授课平台的构建与应用[J].中国电化教育，2017（3）：127-131.
[7]李艺.计算机辅助教学的概念、实践及其它[J].中国电化教育，1999（9）：5-8.
[8]陈志平，汤重熹.智慧教育：培养创新人才的关键[J].广州大学学报（综合版），2000（2）：34-38.
[9]钟晓流，宋述强，胡敏等.第四次教育革命视域中的智慧教育生态构建[J].远程教育杂志， 2015（4）：34-40.
[10]郭红霞.我国智慧教育研究综述（2005-2015）[J].数字教育，2016（1）：16-21.
（编辑：王天鹏）
