泛在技术支持的智慧语言实验室建设策略研究

刘传杰

摘  要 随着泛在技术的兴起和智慧教室的出现，数字语言实验室正在向智慧语言实验室转型，智慧语言实验室建设遵循简易、适应、通用和协作原则，依托云技术设计其服务模型，通过相应的建设策略实现空间延展、资源整合、教学交互和学习服务。

关键词 大学外语;语言实验室;泛在技术;智慧教室;云技术

中图分类号：G482    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）02-0016-04

1 研究现状：数字语言实验室的困境

语言实验室的发展经历了视听辅助语言实验室、模拟信号语言实验室和现在的数字语言实验室三个阶段。随着教育信息化的发展和大学外语教育教学改革的深入推动，当前大学外语语言实验室面临教学实践的困境。

首先，大学外语教学资源已经由传统的外语音视频资源，转向慕課、微课、SPOCs等微视频教学资源，现有的数字语言实验室仍然以堆砌的方式呈现多媒体教学内容，妨碍了学生对学习内容的消化。同时，多媒体呈现工具的非连续性展示也割裂了大学外语教学内容的前后联系。

其次，现代外语教学方式灵活多变，形式多样。语言实验室中的多媒体控制台一般固定在讲台位置，限制了外语教师课堂教学能力的发挥。数字语言实验室里统一固定的座位布局，不利于外语教学中的情景对话、个人演讲等多种教学活动的线下开展。

再次，大学外语教学正在从以“教”为中心向以“学”为中心转变，语言实验室要对个性化学习、开放式学习、自主学习提供相应服务。数字语言实验室的现有配备和控制难以满足学生个性化、自主学习和探究的需要，以教为中心的教学软硬件应用与以学为中心的深度教学互动存在一定差距。

最后，大学外语语言实验室一般都是由大学外语语言实验室、英语专业语言实验室、翻译实验室等不同实验室组成，不同实验室各司其职，实验室与实验室之间缺乏联系，服务器相关软硬件资源存在重复建设和浪费。

2 研究背景：泛在技术和智慧教室的发展

泛在技术的兴起  泛在（ubiquitous）一词源自拉丁语，意为无所不在、普遍存在。Mark Weiser于1991年首次提出“泛在计算”，又称为“U-计算”（ubiquitous compu-ting），意指将技术渗透到人们的生活世界中，计算机和人的生活世界相互融合，使人们注意力的中心回归到要完成的任务本身[1]。

从已有研究实践来看，泛在技术旨在摆脱目前的桌面式的人机交互方式，从自动捕捉与访问、自然交互、境脉感知应用三个技术方向努力，在泛在设备、泛在网络、应用软件、人机交互四个方面进行综合研究，实现计算机技术与现实世界之间的数据交流等相关信息服务。泛在学习技术是指学习者可以在任何时间、任何地点、运用任何终端对任何学习内容以计算机交互方式进行学习的技术。目前，泛在学习技术的困境与难点在于：设备终端问题;学习资源问题;学习支持服务问题等[2]。

目前，泛在技术的主要表现形式是云计算技术。云计算技术通过虚拟化技术、分布式计算和网格计算提供易扩展的、动态的互联网服务。云计算技术可分为公有云、私有云和混合云。公有云主要由政府教育部门等发起，面向大中小学校、大众学习者，基于互联网提供服务，建设统一的教学服务中心。私有云则主要面向一般的教育教学机构，建设专属的教育服务中心，基于教育内网提供服务。在私有云基础上拓展公网入口，提供相关教育教学服务，则为混合云模式。

云计算技术可以让学习者不依赖某特定终端访问和使用学习资源，只要接入互联网，学习者就能随时随地通过任何终端设备访问学习资源，同步和共享学习数据。对学习者而言，网络学习资源空间变得无限大并可扩充，他们的数据可以在云端保存，在使用学习软件过程中不需要对其进行手动维护，大大降低了在线学习的使用成本。

智慧教室的出现  随着泛在技术和云计算的兴起，在教育信息化浪潮和智慧教育概念推动下，智慧教室初见雏形。所谓智慧教室（Smart Classroom），是指借助于普适计算技术、云计算技术和增强现实技术等构建起来的促进学生知识学习和建构的智慧学习空间[3]。黄荣怀等认为，在传感技术、网络技术、富媒体技术及人工智能技术充分发展的信息时代，教室环境应是一种便利学习资源获取、优化教学内容呈现、促进课堂交互开展，具有情境感知和环境管理功能的新型教室[4]。

智慧教室的智慧性涉及不同多媒体教学内容的优化呈现、多媒体学习资源的简易获取、线上线下课堂教学的深度互动、教学情境感知与检测、教室布局与电气管理等多个方面的内容，可概括为教学内容呈现（Showing）、教学环境管理（Manageable）、教学资源获取（Accessible）、教学及时互动（Real-time Interactive）、教学情境感知（Testing）五个维度，这五个维度体现了智慧教室的特征，可称为“SMART”概念模型。相关研究认为，如果分别从资源获取、内容呈现和及时交互三个维度来增强教室的设计，可把教室建成深体验、高清晰和强交互三种典型的智慧教室。

3 研究内容：智慧语言实验室的提出

在泛在技术和智慧教室的发展基础上，智慧语言实验室已经成为新一代的语言实验室发展方向。基于智慧教室的相关研究，笔者认为智慧语言实验室是借助于普适计算技术、物联网技术、云计算技术和智能技术构建起来的促进学生构建语言知识的智慧语言学习空间。其中语言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，智慧语言实验室通过改善人与学习环境的关系，在智慧语言学习空间中实现人与人、人与互联网的课堂交互和在线交互，有助于语言学习的交流、协作和共享，促进语言学习的个性化、开放式和泛在化。

从泛在技术的发展和智慧教室的特征来看，智慧语言实验室是一种典型的智慧语言学习环境的物化，是多媒体和数字网络语言实验室的高端形态，较早的模拟语言实验室、数字语言实验室和智慧语言实验室的区别如表1所示。

4 研究方法：智慧语言实验室的设计原则和服务模型

智慧语言实验室的设计原则  目前，智慧语言实验室建设所应用的泛在技术主要包括无线Wi-Fi技术、云技术、增强现实（AR）技术、虚拟现实（VR）技术以及情境感知技术等。智慧语言实验室的特征包括：可访问海量云端教学资源;新型智慧教室环境;可移动式授课、听课;云存储和备份功能;交互式授课[5]。针对海外留学生的语言学习，国外研究团队构建了支持泛在学习的环境，用以增加语言学习者的学习经验和扩展学习交互范围[6]。智慧语言学习环境与泛在学习环境具有相关性，根据相关设计研究，智慧语言实验室的设计原则包括以下四项。

简易原则：智慧语言学习环境支持手持设备和个人自带设备，相关设备中的数据处理速度和存储容量较小，所需要的教学交互软件、教学管理软件和学习数据库等可集中在智慧云端进行处理，提供相对简单方便的教学服务。

適应原则：由于手持设备和自带设备的个性化功能越来越强大，因此，相应的教学服务应能够为学习者的手持自带设备提供合适的情境化教学服务和教学资源。

通用原则：在手持、自带设备和教室内计算机设备之间，相关教学软件应该具有通用性，能够支持不同设备的登录以及各设备之间的跨屏应用。

协作原则：通过Wi-Fi和蓝牙技术等无线网络系统，手持设备、计算机和其他设备之间的交互功能大大加强，为教学提供了协作学习的条件，相关教学服务软件应该具有协作学习的功能。

智慧语言实验室的服务模型  基于云计算的泛在技术构建的语言实验室主要通过搭建云服务器，利用桌面云虚拟化技术以及云终端，实现现代学习理论支撑的语言教学。根据云计算技术所提供教学服务的对象和功能差异，基于云技术的智慧语言实验室所提供的教学服务可以划分为SaaS、PaaS、IaaS三种模式[7]。

1）SaaS（Software-as-a-Service）：软件服务模式。软件服务将教学应用软件统一部署在教学服务提供商的服务器上，学习者通过互联网以租用方式定制教学应用软件服务，服务提供商根据学习服务协定提供教学服务，并且通过浏览器或者应用端向学习者提供教学软件服务。

2）PaaS（Platform-as-a-Service）：平台服务模式。平台服务把各种教学资源及相关教学服务功能整合成教学应用环境或者开发环境，通过软件服务把相关内容发布给教师和学习者。

3）IaaS（Infrastructure-as-a-Service）：基础设施服务模式。基础设施服务将支撑教学软件运行的基础设施作为服务提供给教师和学习者，包括操作系统、磁盘存储、信息资源、内存等，并整合成为虚拟的云桌面或者其他形式。

基于云服务器+云终端+虚拟云技术的云计算服务模式，智慧语言实验室的教学服务模型如图1所示。

5 研究结论：智慧语言实验室建设策略

智慧语言实验室建设主要是打破各个实验室的独立格局，实现软硬件层面的资源共享，针对不同的教学活动提供相应的教学服务，并对学生的个性化学习、协作学习和自主学习提供相应的教学服务。基于智慧语言实验室的设计原则和服务模型，智慧语言实验室的建设主要有四种策略：通过教学空间建设，把教室和网络相结合，延展语言教学空间;通过不同层面的外语教育资源整合，搭建PaaS层面的外语学习资源云平台;基于外语语言教学软件及相关服务软件，实现教学混合云的SaaS服务;通过云桌面的定制和推送，实现学习服务层面的IaaS服务。

延展教学空间，搭建多层网络  智慧语言实验室的教学空间包括实体空间和虚拟空间。在现代教学理论和泛在技术支持下，智慧语言实验室需要对实体空间和虚拟空间进行重新设计和建设。

一般数字语言实验室的实体空间基于传统教室布局，其特点是教师—学生的一对多的以教为中心的电影院式布局。在智慧语言实验室中，教学模式从以教为中心向以学为中心转换，以学为中心的学习模式强调学生的协作学习、自主学习和个性化学习，相应的教室布局需要进行重新设计，满足教学需要。教室布局可由原来的二人位转换成三人位、五人位、六人位等不同组合，可以根据小组学习、协作学习等教学需要进行灵活组合拼接，实现多种方式的教学布局，不再仅限于面向教师的电影院式语音室。

在智慧语言学习环境中，教室作为网络空间的一部分，通过网络接入，教师和学生可以在课堂内外与其他学生、专家、教师等进行远程交互。网络服务包括有线网络接入和无线网络接入：有线网络主要是台式机，实现语言实验室多台计算机的课堂教学、自主学习等功能;无线网络则支持自带设备（BYOD）和其他移动智能设备的接入。通过学校无线网络接入，实现教室内自带设备学习。教师端采用无线网络接入，教师可以在教室内任意走动，和学生进行面对面交流的同时，又能随时随地实现与投影仪、教师机等进行无线交互。

整合教学资源，优化教学服务  一般来说，语言实验室通常包含多个外语网络教学应用平台，包括软件服务商提供的教学资源和自建教学资源。在实验室建设过程中，相关服务器资源存在重复建设、服务闲置浪费、运行维护复杂等问题。智慧语言实验室通过云技术整合相关教学资源，对教学软硬件服务进行优化。

智慧语言实验室资源服务是指基于语言实验室教学资源部署云服务，语言实验室通过虚拟技术将自身的硬件资源池化，通过网络数据中心的云服务实现硬件资源共享。首先，智慧语言实验室可以通过自建和租用网络中心的虚拟云服务器，整合外语教学相关软件应用，充分有效利用学院教学网络平台和教学资源，为大学外语和英语专业教学提供相关专业视音频教学资源，外语类在线课程教学选课、学习及评价等相关教学服务。其次，在智慧语言实验室建设中，可以将实验室私有云与学校公共云结合，网络数据中心云可以部署语言实验室核心服务、存储核心数据，服务的高可拓展性可以解决单个语言实验室教学资源相对不足的问题，搭建基于实验室和学校混合云的语言实验教学平台，可以更好地服务于学生。

定制教学软件，丰富教学交互  智慧语言实验室面向大学外语教学，需要提供各种不同教学软件服务。智慧语言实验室的教学软件服务可通过软件即服务的SaaS云技术来实现。在智慧语言实验室中，SaaS层既可以承接PaaS层所提供的资源服务，又可以针对IaaS层提供相关软件服务。智慧语言实验室的SaaS层主要包括通用语言教学软件、翻译教学软件、商务英语教学软件等。相应的软件服务主要实现以下功能。

1）教学功能。智慧语言实验室可进行标准的语言授课，具有知识传授、问题解答、教学示范和学生对话等功能。除此之外，还具有其他多种教学功能，如音视频资源及教学课件点播、自主考试、口语考试、考试分析等。

2）教学管理，主要包括教师点名、布置练习任务和收集学生学习结果等，让教师与学生有更多的时间关注教学活动。

3）教学交互。在传统的课堂活动中，学习材料的数量有限，而且学生也没有足够的信息把课本内容和外部资源联系起来。在智慧语言实验室中，学生可以利用相应教学软件浏览、发现、收集和整理在线学习材料，并及时完成课堂分配的学习协作任务。

4）教学评价服务，主要是通过软件服务商提供的相应教学测试软件进行教学评价。

推送学习服务，促进个性化学习  智慧语言实验室的终端服务通过资源即服务的IaaS来实现，其实现方式主要是云桌面技术。云桌面包括终端硬件服务和软件服务两部分。

云桌面的硬件技术主要采用虚拟化技术，在服务器集群中为教师和学生生成专用的桌面环境，教师和学生通过网络访问桌面环境，使用精简的瘦客户机端进行教学数据的输入，将传统计算机部署方式下需要个人电脑完成的教学任务交给性能强大的服务器集群处理，相关教学内容和教学任务最后通过瘦客户机端显示出来。云桌面在教学交互界面上接近于一般计算机桌面，教师和学生可以在短时间内适应云桌面教学环境。

云桌面的软件服务主要根据学生的个性化学习进行设计和推送，基于云桌面的学习服务主要包括：学习资源推送，集成MOOCs、SPOCs、TED以及自建教学资源，通过浏览器推送相關学习资源;学习软件推送，安装谷歌翻译、在线英语词典等语言学习应用软件;个人学习定制，提供云文件、在线文档、邮件收发、日程安排、内容收藏等学习功能，支持手机、电脑多平台、多终端消息漫游同步，实现跨屏应用;支持学习协作，可实现多人在线编辑文件等功能。

6 结语

现代语言实验室的发展经历了20世纪末的模拟语言实验室阶段，21世纪初的数字语言实验室阶段。根据大学外语教学需要，推动教育信息化与外语教学的深度融合，基于泛在技术和智慧教室的现代智慧语音室的发展已成为大学外语语言实验建设的趋势。本研究有助于认识大学外语语言实验室的现状，全面提升语言实验室的功能，有效配置泛在外语学习资源，提高外语学习资源利用率，为教师和学生提供泛在教学环境，并且为智慧语言实验室的建设提供相应的依据，为外语教师开展现代信息技术条件下的教学与科研提供技术支持，促进大学外语语言实验室从数字语言实验室向智慧语言实验室的转型和发展。

参考文献

[1]张小艳，徐真.普适计算技术支持下的泛在学习研究[J].软件导刊，2015，14（1）：166-168.

[2]杨刚.普适技术支持下的泛在学习交互研究[J].电化教育研究，2012，33（3）：61-68.

[3]张亚珍，张宝辉，韩云霞.国内外智慧教室研究评论及展望[J].开放教育研究，2014（1）：81-91.

[4]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）：22-27.

[5]郭迎.WiFi技术助推外语语音室向智慧语言实验室转型[J].山西科技，2016（3）：79-81.

[6]付道明，徐福荫.普适计算环境中的泛在学习[J].中国电化教育，2007（7）：94-98.

[7]张峰.云计算应用服务模式探讨[J].信息技术与信息化，2012（2）：81-83.