基于移动互联网的生物新工科多模态智慧课堂研究

周翔

摘 要：近年来，移动互联网技术的引入加速了生物新工科教学环境、教学理念、教學模式、教学策略的改革和创新，与传统教育模式交汇融合成为生物新工科教育教学的新生态。生物新工科是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。文章基于移动互联网的多模态智慧教学环境，探讨了生物新工科多模态智慧课堂对促进教学工作、提高教学质量的作用和意义，并在此基础上构建了基于移动互联网的免疫学课程多模态智慧教学课堂。

关键词：移动互联网;生物新工科;多模态智慧课堂

中图分类号：G434  文献标识码：A  收稿日期：2018-09-24

文章编号：2095-624X（2018）31-0086-03

一、引言

国外将互联网技术运用于教育领域，发展较为完善的是SPOC（Small Private Online Courses）教学模式和MOOC（Massive Open Online Courses）教学模式，以翻转课堂的形式进入课堂（Armando Fox，2013）。随着智能技术、云计算技术和物联网技术的快速发展，嵌入个人电脑、交互式光盘视频节目等信息技术的课堂成为智慧课堂的先驱（Skipton，2006）。国内关于智慧课堂研究的主要趋势是关注利用新兴技术创建教与学的环境，促进资源个性化呈现、教学交互多元化，实现学习者学习智慧的提高（黄荣怀，2012;孙曙辉，2015;崔晓慧，2016等）。陈卫东（2012）通过分析智慧课堂的理论基础，提出课前、课中、课后一体化设计的教学模式。胡卫星等（2011）充分考虑智慧课堂的特点，构建互动交流、讨论分析的参与方式，提出了智慧课堂教学活动模式。周仕龙（2016）围绕真实环境再造指向的角度，就建立自主价值的“智慧课堂”和“幸福教育”评价标准进行表述和分析，推进对“巧学妙练、智慧生成”的课堂教学模式的认知。

生物新工科（Bio-Emerging En-gineering Education）是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向。生物新工科的内涵是以立德树人为引领，以应对变化、塑造未来为建设理念，以继承与创新、交叉与融合、协调与共享为主要途径，培养未来多元化、创新型卓越生物工程人才，具有战略型、创新性、系统化、开放式的特征。

本文基于移动互联网的多模态智慧教学环境，探讨了生物新工科多模态智慧课堂对促进教学工作、提高教学质量的作用和意义，并在此基础上构建基于移动互联网的免疫学课程多模态智慧教学课堂。

二、 基于移动互联网的生物新工科多模态智慧教学环境

关于智慧课堂概念的界定近年来出现了明显的变化。智慧课堂概念不再从教室的信息装备来界定，而是从学习环境来界定。生物新工科多模态智慧教学环境指的是教师和学生在移动互联网这个学习环境中采用创新的教育活动，从课堂管理到教学的所有方面提高对技术的使用。多模态智慧课堂由移动互联网平台支撑，即用移动互联网的思维方式和最新的信息技术手段变革和改进课堂教学，打造智能高效、富有智慧的课堂教学环境，通过智慧的教与学，促进学生个性化成长和智慧发展。

以武汉科技大学免疫学课程为例。基于移动互联网的免疫学课程多模态智慧学习环境由智慧学习平台以及依托于该平台进行学习、教学的智慧学习者主体、智慧教学者主体三个要素组成，它包括四个分目标。首先，培养智慧的学习者。坚持以学生为中心的教学与学习方式，通过多元取向引起学生学习的兴趣，无所不在地让学生接近学习入口，提供丰富的学习资源以及科技支持与服务教学。其次，培养智慧的教学者。全面开发教学资源，促进教学创新、知识创新，实现创新成果的共享，提高教学质量和效益。最后，建设校园免疫学课程多模态智慧学习平台。引导智慧学习者和智慧教学者通过免疫学课程多模态智慧学习平台饯行智慧学习与智慧教学的理念，全面构建网络化、数字化、个性化、智能化、国际化的现代教学平台。

如图1所示，智慧学习平台可以分为学习资源、教学资源、学习社区和教学社区四大块。黄荣怀（2012）认为，智慧学习资源和智慧教学资源独立于设备，通过无缝连接或自动同步给智慧学习者，实行按需推送;智慧学习社区突出移动互联的现实社区的跨时空交流，自动为学习者匹配学习团队，强调学习者的互动、协作与交流。智慧教学社区是教学者共同学习、协同工作、寻求持续专业发展的统一体，关注学习者体验，突出跨区域化社区建设。在互联网平台下，智慧学习资源和智慧教学资源同时为智慧学习社区和智慧教学社区提供资源，例如，MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等具体的学习资源和教学资源。具体而言，一方面，学习资源借助学习者对移动学习模式的践行抵达学习社区，通过教学者实践翻转课堂模式抵达教学社区;另一方面，教学资源通过学习者对混合式学习模式的践行抵达学习社区，依托教学者在教学空间端口的推送抵达教学社区。智慧教学者也是集多重身份于一体：既是智慧教学活动的设计者、策划者和指导者，也是智慧课堂的组织者、合作者和引导者以及智慧反馈的指导者和智慧评价的组织者。

学习者和教学者与智慧学习平台的四个具体要素相互关联、相互作用，共同促进学习者有效学习的发生。一方面，学习资源依托学习社区，教学资源依托教学社区同时为学习者和教学者提供支持;另一方面，学习社区和教学社区的发展又离不开学习者和教学者发布和推送的学习资源以及教学资源，学习者和教学者通过学习社区和教学社区的直接反馈以及相关数据的间接反馈对学习资源和教学资源的进化起到推动和促进作用。

在基于移动互联网的免疫学课程多模态智慧课堂环境这一模式下，借助智能手机、笔记本电脑、PDA智能终端（又称掌上电脑）、平板电脑等移动智能终端，免疫学课程学习者和教学者通过多模态智慧学习模式和智慧教学模式在智慧学习平台展开学与教的实践活动，在这一互动式的教学活动中，学习者与教学者的身份可以互换，在特定的情况下，学习者可以成为教学者，教学者相应地转换为学习者，在多模态智慧课堂模式下，让“教学相长”成为真正的可能。

三、基于移动互联网的免疫学课程多模态智慧教学课堂

免疫学是一门综合性和实践性很强的专业基础课程，其教学目的是让学生掌握免疫学基本概念、免疫系统结构和功能，理解免疫对机体有益的防御功能和有害的病理作用及其机制以及免疫学防治措施。同时结合教学实践，培养学生独立思考、独立工作的能力和严谨的科学作风。免疫学课程多模态智慧课堂的核心要素由免疫学智慧环境、免疫学智慧教学、免疫学智慧学习和免疫学智慧评价四个方面构成。

如图2所示，移动互联网平台的发展升级了课堂环境，形成了以智慧学习者和智慧教学者为主体、集多种在线网络课程和视频资源为一体、以智慧学习平台为依托的免疫学课程多模态智慧环境。免疫学课程多模态智慧环境是社会信息化背景下教师和学生对学习环境发展的诉求，也是有效促进教学与学习方式变革的支撑条件。智慧学习者和智慧教学者作为环境主体，其身份功能具有动态性和交互性的特征。

免疫学课程多模态智慧教学是免疫学课程多模态智慧课堂的核心功能场所，也是实现教育目标的核心载体。移动互联网平台的发展重构了教学模式，拓展了教学空间。教育目标的具体实现是通过课前发布智慧资源和智慧平台讨论交流达到“吸收”知识，课中交流互动中完成知识的“内化”，课后小组云端互评加上师生反思评价，针对性地录制并推送微课，达到教学资源的共享。同步化推送的数据结果使智慧教学形成良性循环的教学环境。

免疫学课程多模态智慧课堂最重要的功能便是帮助学生进行个性化的高效学习和全面发展，所以免疫学课程多模态智慧学习是构建免疫学课程多模态智慧课堂的另一核心，并与免疫学课程多模态智慧教学相互交融、相互促进。移动互联网平台的发展优化了免疫学课程多模态智慧学习的环境。免疫学课程多模态智慧学习活动的要素有智慧学习资源、智慧学习任务、智慧学习反思和智慧学习监控。学习资源是实现学习目标的具体呈现载体，学习任务是在学习资源的辅助下达到学习目标和培养高级思维能力的过程。智慧学习反思是智慧学习者对学习过程的自我检验，实现学习目标的助力。智慧学习监控是智慧学习的微观控制，对学习资源、学习任务、学习反思进行指引和帮助。

免疫学课程多模态智慧课堂中，智慧评价是检查教学质量、推动课程建设与发展的重要手段。智慧评价利用先进的信息技术，采取线上与线下相结合的评价方式。以智慧教学和智慧学习为评价内容，以激发学生的智慧为评价目的，两种评价方式相互结合、相互交融，在移动互联网平台上得到充分的发展，实现了评价方式的多样化、评价媒介的智能化、评价主体的多元化以及评价过程的自主化。

四、生物新工科多模态智慧课堂对提高教学质量的作用和意义

生物新工科多模态智慧课堂创建的智慧学习环境呈多模态教学状态，在这种模态中，教学是教师在课堂中借助声音、图像、动画等多种渠道、多种教学手段来调动学生的多样感官反应，促进学生参与学习的动态过程，而移动互联网平台的技术发展以及SPOC、MOOC、MPOC、Flipped Classroom等线上课堂已经给这种多模态教学环境提供了强有力的支持，这种多模态智慧课堂对提高教学质量起着重要的作用和意义。

1.培养生物新工科应用型人才的新途径

在智慧课堂环境下，学习者同时具有多重身份：既是智慧学习环境的受益者（自适应学习者），也是智慧学习环境中资源的筛选者和分享者、学习共同体的互助者、新颖問题与实践问题的提出者、学习分析的自省者和信息的反馈者，并逐步成长为具备实践能力和解决问题能力的应用型人才。就创新观念而言，移动互联网展现的日新月异的科技进步，使他们在生物新工科的专业课程上捷足先登，在接受新观念和新思潮的同时也促进了创新思维的进一步发展。就求知欲望而言，他们在智慧课堂环境下需要不断地充实自己、力求突破，了解更新、更现代化的知识，提高应用型人才的综合职业能力。

2.助力教师实现精准教学设计

通过移动互联网技术来完成免疫学课程资源推送等形式，实现数字化预习和预习情况反馈，精准掌握学生的学情分析，判断学生已掌握的知识和技术，自动实现数据分析与反馈，为教师备课提供及时、准确、立体的信息，据此实现有的放矢的备课，选择相适应的智慧教学策略。教学方式的移动式给生物新工科多模态智慧课堂带来了智能化和信息化的教学资源，加速了教学信息的流动性，教师利用智慧课堂不仅能够为接收这些信息创设更好的学习环境，也需要实现精准教学设计，将国内外开放的丰富教学资源应用于智慧课堂，提高教育效率和教学效果。

3.提升课程开放式的教学机制

通过移动互联网来实施生物新工科智慧学习，可以促进教学者和学习者在生物新工科类课程学习中有效运用和适时调整学习策略，提高学习成效。教师依据移动互联网的评测分析，以学定教、分层教学，通过微课、分组讨论、课堂精讲等方式组织更加个性化的多模态课堂教学;学生根据加强自主学习策略，强化自我管理和监督，达到逐渐增强学习意志力和自我控制与自我管理能力的目的。

4.构建智慧课堂的学习评价体系

基于移动互联网的信息处理技术，把生物新工科的教学过程、教学支持领域和教育管理中收集、感知到的海量信息进行汇聚、存储和分析，构成了实时动态的线上、线下形成性评估和终结性评估，有利于形成跨课程多模态智慧课堂大数据，重构已有的教学信息系统，为生物新工科的教学过程和管理决策提供“互联网智慧”。

五、结语

生物新工科多模态智慧课堂是以移动互联网平台为依托，从三个方面实现了智慧学习环境的建设。首先，打造多模态的生物新工科多模态智慧学习平台。该平台除了涵盖MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等互联网已有的相关资源外，还应包括针对高校学生特点和水平而专门制作的相关微课及可供学习者完成在线作业和在线测试的自主学习平台。同时，平台的数据更新、日常维护升级等需由专业团队负责。其次，培养高效的智慧学习者。移动互联网以多种途径向学习者传递智慧学习环境和智慧课堂的相关理念，指导学生使用移动终端及互联网平台参与智慧课堂学习。最后，塑造高素质的智慧教学者。作为智慧学习环境的主体之一，教师应接受相关技能的培训，教师不仅要了解基于移动互联网的生物新工科多模态智慧课堂的真正内涵，还要熟练掌握信息技术，才能真正成为智慧课堂的组织者、合作者和引导者。

参考文献：

[1]Armando Fox.From MOOCs to SPOCs [J].Communications of the ACM，2013（12）.

[2]黄荣怀，胡永斌，杨俊锋，等.智慧教室的概念及特征[J].开放教育研究，2012（2）.

[3]孙曙辉，刘邦奇.基于动态学习数据分析的智慧课堂模式[J].中国教育信息化，2015（22）.

[4]崔晓慧，朱 轩.智慧课堂教学模式的特征及实践[J].职教通讯，2017（21）.

[5]陈卫东，叶新东，秦嘉悦，等.未来课堂——高互动学习空间[J].中国电化教育，2011（8）.

[6]胡卫星，田建林.智能教室系统的构建与应用模式研究[J].中国电化教育，2011（9）.

[7]周仕龙.基于真环境再造指向的追求——“智慧课堂”与“幸福教育”评价标准的建构与分析[J].新课程研究（上旬刊），2016（9）.