基于移動互聯(lián)網(wǎng)的生物新工科多模態(tài)智慧課堂研究

周翔

摘 要：近年來，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入加速了生物新工科教學(xué)環(huán)境、教學(xué)理念、教學(xué)模式、教學(xué)策略的改革和創(chuàng)新，與傳統(tǒng)教育模式交匯融合成為生物新工科教育教學(xué)的新生態(tài)。生物新工科是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。文章基于移動互聯(lián)網(wǎng)的多模態(tài)智慧教學(xué)環(huán)境，探討了生物新工科多模態(tài)智慧課堂對促進教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧教學(xué)課堂。

關(guān)鍵詞：移動互聯(lián)網(wǎng);生物新工科;多模態(tài)智慧課堂

一、引言

國外將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運用于教育領(lǐng)域，發(fā)展較為完善的是SPOC（Small Private Online Courses）教學(xué)模式和MOOC（Massive Open Online Courses）教學(xué)模式，以翻轉(zhuǎn)課堂的形式進入課堂（Armando Fox，2013）。隨著智能技術(shù)、云計算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入個人電腦、交互式光盤視頻節(jié)目等信息技術(shù)的課堂成為智慧課堂的先驅(qū)（Skipton，2006）。國內(nèi)關(guān)于智慧課堂研究的主要趨勢是關(guān)注利用新興技術(shù)創(chuàng)建教與學(xué)的環(huán)境，促進資源個性化呈現(xiàn)、教學(xué)交互多元化，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)智慧的提高（黃榮懷，2012;孫曙輝，2015;崔曉慧，2016等）。陳衛(wèi)東（2012）通過分析智慧課堂的理論基礎(chǔ)，提出課前、課中、課后一體化設(shè)計的教學(xué)模式。胡衛(wèi)星等（2011）充分考慮智慧課堂的特點，構(gòu)建互動交流、討論分析的參與方式，提出了智慧課堂教學(xué)活動模式。周仕龍（2016）圍繞真實環(huán)境再造指向的角度，就建立自主價值的“智慧課堂”和“幸福教育”評價標(biāo)準(zhǔn)進行表述和分析，推進對“巧學(xué)妙練、智慧生成”的課堂教學(xué)模式的認(rèn)知。

生物新工科（Bio-Emerging En-gineering Education）是基于國家戰(zhàn)略發(fā)展新需求、國際競爭新形勢、立德樹人新要求而提出的我國工程教育改革方向。生物新工科的內(nèi)涵是以立德樹人為引領(lǐng)，以應(yīng)對變化、塑造未來為建設(shè)理念，以繼承與創(chuàng)新、交叉與融合、協(xié)調(diào)與共享為主要途徑，培養(yǎng)未來多元化、創(chuàng)新型卓越生物工程人才，具有戰(zhàn)略型、創(chuàng)新性、系統(tǒng)化、開放式的特征。

本文基于移動互聯(lián)網(wǎng)的多模態(tài)智慧教學(xué)環(huán)境，探討了生物新工科多模態(tài)智慧課堂對促進教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建基于移動互聯(lián)網(wǎng)的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧教學(xué)課堂。

二、 基于移動互聯(lián)網(wǎng)的生物新工科多模態(tài)智慧教學(xué)環(huán)境

關(guān)于智慧課堂概念的界定近年來出現(xiàn)了明顯的變化。智慧課堂概念不再從教室的信息裝備來界定，而是從學(xué)習(xí)環(huán)境來界定。生物新工科多模態(tài)智慧教學(xué)環(huán)境指的是教師和學(xué)生在移動互聯(lián)網(wǎng)這個學(xué)習(xí)環(huán)境中采用創(chuàng)新的教育活動，從課堂管理到教學(xué)的所有方面提高對技術(shù)的使用。多模態(tài)智慧課堂由移動互聯(lián)網(wǎng)平臺支撐，即用移動互聯(lián)網(wǎng)的思維方式和最新的信息技術(shù)手段變革和改進課堂教學(xué)，打造智能高效、富有智慧的課堂教學(xué)環(huán)境，通過智慧的教與學(xué)，促進學(xué)生個性化成長和智慧發(fā)展。

以武漢科技大學(xué)免疫學(xué)課程為例?；谝苿踊ヂ?lián)網(wǎng)的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境由智慧學(xué)習(xí)平臺以及依托于該平臺進行學(xué)習(xí)、教學(xué)的智慧學(xué)習(xí)者主體、智慧教學(xué)者主體三個要素組成，它包括四個分目標(biāo)。首先，培養(yǎng)智慧的學(xué)習(xí)者。堅持以學(xué)生為中心的教學(xué)與學(xué)習(xí)方式，通過多元取向引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，無所不在地讓學(xué)生接近學(xué)習(xí)入口，提供豐富的學(xué)習(xí)資源以及科技支持與服務(wù)教學(xué)。其次，培養(yǎng)智慧的教學(xué)者。全面開發(fā)教學(xué)資源，促進教學(xué)創(chuàng)新、知識創(chuàng)新，實現(xiàn)創(chuàng)新成果的共享，提高教學(xué)質(zhì)量和效益。最后，建設(shè)校園免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)平臺。引導(dǎo)智慧學(xué)習(xí)者和智慧教學(xué)者通過免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)平臺餞行智慧學(xué)習(xí)與智慧教學(xué)的理念，全面構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個性化、智能化、國際化的現(xiàn)代教學(xué)平臺。

如圖1所示，智慧學(xué)習(xí)平臺可以分為學(xué)習(xí)資源、教學(xué)資源、學(xué)習(xí)社區(qū)和教學(xué)社區(qū)四大塊。黃榮懷（2012）認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)資源和智慧教學(xué)資源獨立于設(shè)備，通過無縫連接或自動同步給智慧學(xué)習(xí)者，實行按需推送;智慧學(xué)習(xí)社區(qū)突出移動互聯(lián)的現(xiàn)實社區(qū)的跨時空交流，自動為學(xué)習(xí)者匹配學(xué)習(xí)團隊，強調(diào)學(xué)習(xí)者的互動、協(xié)作與交流。智慧教學(xué)社區(qū)是教學(xué)者共同學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、尋求持續(xù)專業(yè)發(fā)展的統(tǒng)一體，關(guān)注學(xué)習(xí)者體驗，突出跨區(qū)域化社區(qū)建設(shè)。在互聯(lián)網(wǎng)平臺下，智慧學(xué)習(xí)資源和智慧教學(xué)資源同時為智慧學(xué)習(xí)社區(qū)和智慧教學(xué)社區(qū)提供資源，例如，MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等具體的學(xué)習(xí)資源和教學(xué)資源。具體而言，一方面，學(xué)習(xí)資源借助學(xué)習(xí)者對移動學(xué)習(xí)模式的踐行抵達學(xué)習(xí)社區(qū)，通過教學(xué)者實踐翻轉(zhuǎn)課堂模式抵達教學(xué)社區(qū);另一方面，教學(xué)資源通過學(xué)習(xí)者對混合式學(xué)習(xí)模式的踐行抵達學(xué)習(xí)社區(qū)，依托教學(xué)者在教學(xué)空間端口的推送抵達教學(xué)社區(qū)。智慧教學(xué)者也是集多重身份于一體：既是智慧教學(xué)活動的設(shè)計者、策劃者和指導(dǎo)者，也是智慧課堂的組織者、合作者和引導(dǎo)者以及智慧反饋的指導(dǎo)者和智慧評價的組織者。

學(xué)習(xí)者和教學(xué)者與智慧學(xué)習(xí)平臺的四個具體要素相互關(guān)聯(lián)、相互作用，共同促進學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的發(fā)生。一方面，學(xué)習(xí)資源依托學(xué)習(xí)社區(qū)，教學(xué)資源依托教學(xué)社區(qū)同時為學(xué)習(xí)者和教學(xué)者提供支持;另一方面，學(xué)習(xí)社區(qū)和教學(xué)社區(qū)的發(fā)展又離不開學(xué)習(xí)者和教學(xué)者發(fā)布和推送的學(xué)習(xí)資源以及教學(xué)資源，學(xué)習(xí)者和教學(xué)者通過學(xué)習(xí)社區(qū)和教學(xué)社區(qū)的直接反饋以及相關(guān)數(shù)據(jù)的間接反饋對學(xué)習(xí)資源和教學(xué)資源的進化起到推動和促進作用。

在基于移動互聯(lián)網(wǎng)的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂環(huán)境這一模式下，借助智能手機、筆記本電腦、PDA智能終端（又稱掌上電腦）、平板電腦等移動智能終端，免疫學(xué)課程學(xué)習(xí)者和教學(xué)者通過多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)模式和智慧教學(xué)模式在智慧學(xué)習(xí)平臺展開學(xué)與教的實踐活動，在這一互動式的教學(xué)活動中，學(xué)習(xí)者與教學(xué)者的身份可以互換，在特定的情況下，學(xué)習(xí)者可以成為教學(xué)者，教學(xué)者相應(yīng)地轉(zhuǎn)換為學(xué)習(xí)者，在多模態(tài)智慧課堂模式下，讓“教學(xué)相長”成為真正的可能。

三、基于移動互聯(lián)網(wǎng)的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧教學(xué)課堂

免疫學(xué)是一門綜合性和實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目的是讓學(xué)生掌握免疫學(xué)基本概念、免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，理解免疫對機體有益的防御功能和有害的病理作用及其機制以及免疫學(xué)防治措施。同時結(jié)合教學(xué)實踐，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、獨立工作的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂的核心要素由免疫學(xué)智慧環(huán)境、免疫學(xué)智慧教學(xué)、免疫學(xué)智慧學(xué)習(xí)和免疫學(xué)智慧評價四個方面構(gòu)成。

如圖2所示，移動互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展升級了課堂環(huán)境，形成了以智慧學(xué)習(xí)者和智慧教學(xué)者為主體、集多種在線網(wǎng)絡(luò)課程和視頻資源為一體、以智慧學(xué)習(xí)平臺為依托的免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧環(huán)境。免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧環(huán)境是社會信息化背景下教師和學(xué)生對學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展的訴求，也是有效促進教學(xué)與學(xué)習(xí)方式變革的支撐條件。智慧學(xué)習(xí)者和智慧教學(xué)者作為環(huán)境主體，其身份功能具有動態(tài)性和交互性的特征。

免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧教學(xué)是免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂的核心功能場所，也是實現(xiàn)教育目標(biāo)的核心載體。移動互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展重構(gòu)了教學(xué)模式，拓展了教學(xué)空間。教育目標(biāo)的具體實現(xiàn)是通過課前發(fā)布智慧資源和智慧平臺討論交流達到“吸收”知識，課中交流互動中完成知識的“內(nèi)化”，課后小組云端互評加上師生反思評價，針對性地錄制并推送微課，達到教學(xué)資源的共享。同步化推送的數(shù)據(jù)結(jié)果使智慧教學(xué)形成良性循環(huán)的教學(xué)環(huán)境。

免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂最重要的功能便是幫助學(xué)生進行個性化的高效學(xué)習(xí)和全面發(fā)展，所以免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)是構(gòu)建免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂的另一核心，并與免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧教學(xué)相互交融、相互促進。移動互聯(lián)網(wǎng)平臺的發(fā)展優(yōu)化了免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)的環(huán)境。免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)活動的要素有智慧學(xué)習(xí)資源、智慧學(xué)習(xí)任務(wù)、智慧學(xué)習(xí)反思和智慧學(xué)習(xí)監(jiān)控。學(xué)習(xí)資源是實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的具體呈現(xiàn)載體，學(xué)習(xí)任務(wù)是在學(xué)習(xí)資源的輔助下達到學(xué)習(xí)目標(biāo)和培養(yǎng)高級思維能力的過程。智慧學(xué)習(xí)反思是智慧學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)過程的自我檢驗，實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的助力。智慧學(xué)習(xí)監(jiān)控是智慧學(xué)習(xí)的微觀控制，對學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)反思進行指引和幫助。

免疫學(xué)課程多模態(tài)智慧課堂中，智慧評價是檢查教學(xué)質(zhì)量、推動課程建設(shè)與發(fā)展的重要手段。智慧評價利用先進的信息技術(shù)，采取線上與線下相結(jié)合的評價方式。以智慧教學(xué)和智慧學(xué)習(xí)為評價內(nèi)容，以激發(fā)學(xué)生的智慧為評價目的，兩種評價方式相互結(jié)合、相互交融，在移動互聯(lián)網(wǎng)平臺上得到充分的發(fā)展，實現(xiàn)了評價方式的多樣化、評價媒介的智能化、評價主體的多元化以及評價過程的自主化。

四、生物新工科多模態(tài)智慧課堂對提高教學(xué)質(zhì)量的作用和意義

生物新工科多模態(tài)智慧課堂創(chuàng)建的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境呈多模態(tài)教學(xué)狀態(tài)，在這種模態(tài)中，教學(xué)是教師在課堂中借助聲音、圖像、動畫等多種渠道、多種教學(xué)手段來調(diào)動學(xué)生的多樣感官反應(yīng)，促進學(xué)生參與學(xué)習(xí)的動態(tài)過程，而移動互聯(lián)網(wǎng)平臺的技術(shù)發(fā)展以及SPOC、MOOC、MPOC、Flipped Classroom等線上課堂已經(jīng)給這種多模態(tài)教學(xué)環(huán)境提供了強有力的支持，這種多模態(tài)智慧課堂對提高教學(xué)質(zhì)量起著重要的作用和意義。

1.培養(yǎng)生物新工科應(yīng)用型人才的新途徑

在智慧課堂環(huán)境下，學(xué)習(xí)者同時具有多重身份：既是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的受益者（自適應(yīng)學(xué)習(xí)者），也是智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中資源的篩選者和分享者、學(xué)習(xí)共同體的互助者、新穎問題與實踐問題的提出者、學(xué)習(xí)分析的自省者和信息的反饋者，并逐步成長為具備實踐能力和解決問題能力的應(yīng)用型人才。就創(chuàng)新觀念而言，移動互聯(lián)網(wǎng)展現(xiàn)的日新月異的科技進步，使他們在生物新工科的專業(yè)課程上捷足先登，在接受新觀念和新思潮的同時也促進了創(chuàng)新思維的進一步發(fā)展。就求知欲望而言，他們在智慧課堂環(huán)境下需要不斷地充實自己、力求突破，了解更新、更現(xiàn)代化的知識，提高應(yīng)用型人才的綜合職業(yè)能力。

2.助力教師實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計

通過移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成免疫學(xué)課程資源推送等形式，實現(xiàn)數(shù)字化預(yù)習(xí)和預(yù)習(xí)情況反饋，精準(zhǔn)掌握學(xué)生的學(xué)情分析，判斷學(xué)生已掌握的知識和技術(shù)，自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與反饋，為教師備課提供及時、準(zhǔn)確、立體的信息，據(jù)此實現(xiàn)有的放矢的備課，選擇相適應(yīng)的智慧教學(xué)策略。教學(xué)方式的移動式給生物新工科多模態(tài)智慧課堂帶來了智能化和信息化的教學(xué)資源，加速了教學(xué)信息的流動性，教師利用智慧課堂不僅能夠為接收這些信息創(chuàng)設(shè)更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，也需要實現(xiàn)精準(zhǔn)教學(xué)設(shè)計，將國內(nèi)外開放的豐富教學(xué)資源應(yīng)用于智慧課堂，提高教育效率和教學(xué)效果。

3.提升課程開放式的教學(xué)機制

通過移動互聯(lián)網(wǎng)來實施生物新工科智慧學(xué)習(xí)，可以促進教學(xué)者和學(xué)習(xí)者在生物新工科類課程學(xué)習(xí)中有效運用和適時調(diào)整學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)習(xí)成效。教師依據(jù)移動互聯(lián)網(wǎng)的評測分析，以學(xué)定教、分層教學(xué)，通過微課、分組討論、課堂精講等方式組織更加個性化的多模態(tài)課堂教學(xué);學(xué)生根據(jù)加強自主學(xué)習(xí)策略，強化自我管理和監(jiān)督，達到逐漸增強學(xué)習(xí)意志力和自我控制與自我管理能力的目的。

4.構(gòu)建智慧課堂的學(xué)習(xí)評價體系

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的信息處理技術(shù)，把生物新工科的教學(xué)過程、教學(xué)支持領(lǐng)域和教育管理中收集、感知到的海量信息進行匯聚、存儲和分析，構(gòu)成了實時動態(tài)的線上、線下形成性評估和終結(jié)性評估，有利于形成跨課程多模態(tài)智慧課堂大數(shù)據(jù)，重構(gòu)已有的教學(xué)信息系統(tǒng)，為生物新工科的教學(xué)過程和管理決策提供“互聯(lián)網(wǎng)智慧”。

五、結(jié)語

生物新工科多模態(tài)智慧課堂是以移動互聯(lián)網(wǎng)平臺為依托，從三個方面實現(xiàn)了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè)。首先，打造多模態(tài)的生物新工科多模態(tài)智慧學(xué)習(xí)平臺。該平臺除了涵蓋MOOC、MPOC、SPOC以及iCourse等互聯(lián)網(wǎng)已有的相關(guān)資源外，還應(yīng)包括針對高校學(xué)生特點和水平而專門制作的相關(guān)微課及可供學(xué)習(xí)者完成在線作業(yè)和在線測試的自主學(xué)習(xí)平臺。同時，平臺的數(shù)據(jù)更新、日常維護升級等需由專業(yè)團隊負責(zé)。其次，培養(yǎng)高效的智慧學(xué)習(xí)者。移動互聯(lián)網(wǎng)以多種途徑向?qū)W習(xí)者傳遞智慧學(xué)習(xí)環(huán)境和智慧課堂的相關(guān)理念，指導(dǎo)學(xué)生使用移動終端及互聯(lián)網(wǎng)平臺參與智慧課堂學(xué)習(xí)。最后，塑造高素質(zhì)的智慧教學(xué)者。作為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的主體之一，教師應(yīng)接受相關(guān)技能的培訓(xùn)，教師不僅要了解基于移動互聯(lián)網(wǎng)的生物新工科多模態(tài)智慧課堂的真正內(nèi)涵，還要熟練掌握信息技術(shù)，才能真正成為智慧課堂的組織者、合作者和引導(dǎo)者。

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