计算机仿真思想在教学中的应用

贾书伟

（河南农业大学信息与管理科学学院，郑州450046）

0 引言

全国大学英语四六级考试的认可度高，是用人单位评价应聘者英语听说读写水平的一项重要依据，因此，也备受大学生的关注。而对于理工科背景的大部分学生，通关率却很低，进而影响了毕业前夕的求职，其自信心也受到了一定程度的打击。通过对学生的多次访谈，发现听力题型得分率低是其通关失败的主要因素之一。

早在2006 年，教育部对大学英语四六级考试进行了改革，将听力部分从20%提升至35%，加大了听力部分的比重，旨在提高学生的实际动口能力、提升学生对英语学习的实际运用水平。自2016 年起，大学英语四六级对听力部分的测试内容再次进行了调整和优化。新增加了新闻听力和讲座听力部分，取消了之前的复合式听写和短对话，在测试内容上更接近国外的考试标准，如托福、雅思等，进而引导大学生多关注英语学习的实际交际能力。

在此背景下，大学教师在教学策略方面也实施了一系列的改进。例如部分学者针对独立学院大学生英语四六级过级率低的问题，及时改进教学模式，采用“视听”双通道输入模式，试图提高学生的精听、泛听能力[1]。另有部分研究者针对新大学英语四六级改革内容，提出了一些教学改进策略（如翻转课堂模式），以此来改善学生的听力水平[2]。郑淑芳则在教学过程中认真分析了新闻听力题型的特点，并制定了一些应对策略[3]。

然而，多数研究者忽略了学生在课下备考中的实际学习状况。例如理工科学生在备考过程中平均花在听力部分的时间却很少，即使有一部分学生在刚开始备考时也十分关注听力部分的训练，甚至有些学生将“得听力者得天下……”之类的豪言壮语作为座右铭，但却未能持久地坚持，最终会将大部分时间花在非听力题型的准备中，忽略、甚至后期会放弃听力部分的学习，该现象让人十分不解？对此，本文利用计算机仿真思想构建系统动力学模型，通过中长期的动态仿真来探索这种“富者愈富”现象产生的根源，并剖析了该效应所引发的“知觉适应”效应。最后，制定相关政策建议。

1 系统动力学建模

该部分首先利用因果回路分析，找出产生非听力题型偏向的原因，其次，构建系统动力学模型，最后对该模型中关键变量的结构行为模式进行测试和检验。

1.1 系统动力学理论

系统动力学的英文简称SD，是管理科学与系统科学的一个重要分支。它是仿真技术与系统论的有机结合，研究系统结构内部的不同行为模式及各变量之间的相互关系[4]，通过对不同策略下系统的行为模式的动态仿真，以此来探寻系统内部存在的问题，并找到解决系统问题的相对满意的方案。该方法被广泛应用到绿色供应链管理[5]、环境管理（如“雾霾”污染治理）[6]、建筑废弃物管理[7]等方面，并取得了一定的成效。这些应用研究为本文SD 模型的构建提供了一定的借鉴。

1.2 因果回来分析

针对理工科学生非听力题型偏向的问题，本研究以听力题型和非听力题型的学习表现为核心，因果回路图如图1 所示。

图1 因果关系图

Loop 1 是一个正反馈回路。在起初分配时间资源时，因非听力题型的学习表现略占优势，使得分给非听力题型的时间所占比例升高，于是分到较多的学习时间，较稳定的学习时间又使得非听力题型的学习表现更好。因此，在该回路的作用下，非听力题型的学习表现将会越来越好。相反，听力题型学习时间的减少，将导致听力题型的学习表现下降，进而在第二次分配时间资源时再次处于劣势，被分到更少的资源，长期将会产生“恶性循环”（Loop 2 为反方向的正反馈回路），最终使听力题型的学习表现越来越差。

1.3 模型构建

根据图1，结合富者愈富[8]原理容易构建相应的系统动力学模型，如图2 所示。假设距离下次英语四六级考试还有6 个月，每个月实际学习英语时间为20天，即有效备考时间为120 天。设非听力与听力题型学习表现的初始值分别为x和y，起初二者表现程度之和为100，并假设x≥y，来探索在该假设情况下，听力和非听力题型的学习表现的长期动态变化规律。

模型运行参数：INITIAL TIME=0，FINAL TIME=120，TIME STEP=1，单位：天。

图2 系统动力学模型

图3 现实性测试和极端条件测试

主要参数和方程如下：

（1）非听力题型的学习表现=DELAY3I（分给非听力题型的时间^1.2,时间延迟1,x）

（2）时间延迟1=5，单位:天

（3）听力题型的学习表现=DELAY3I（分给听力题型的时间^1.2,时间延迟2,y）

（4）时间延迟2=5，单位:天

（5）分给非听力题型的时间=学习总时间*分给非听力题型的时间所占比例，单位:天

（6）分给听力题型的时间=学习总时间*（1-分给非听力题型的时间所占比例），单位:天

（7）学习总时间=120，单位:天

其中：x≥y且x+y=100。

2 模型测试

系统动力学模型需要进行结构行为等方面的测试，才能保证模型的合理性。因此，本部分以极端条件测试、现实性测试以及敏感性测试为例，对模型进行测试和检验。

2.1 现实性测试和极端条件测试

一方面，图3 的曲线1 至曲线4 说明，随着初始值x的不断增大，起初非听力题型的学习表现较好，因此，分给非听力题型的时间所占比例也逐渐增大，该结果与现实情况一致。

另一方面，当x=y=50 时，曲线1 呈直线型发展趋势，即听力题型和非听力题型的学习表现初始值分配相等，呈均衡发展时，二者随后所分配的学习时间也一致。当x=99 这一极端值时，曲线4 的值趋于1，该结果也满足实际情况。

综上，该模型满足现实性测试和极端条件测试，具有一定的合理性和有效性。

图4 敏感性测试

（x,y）分别取（51, 49）,（52, 48）,（53, 47）,…,（65,35），即（x,y）以步长为1 进行敏感性测试

2.2 敏感性测试

图4 左半部分为分给非听力题型的时间所占比例，右半部分为分给听力题型的时间，随着（x,y）的不断变化，曲线的变化也略有不同，但其大致发展趋势基本一致，因此该模型具有一定的稳定性。

图5 不同方案下主要变量的动态变化趋势

3 动态仿真分析

3.1 不同方案对主要变量的影响

图5（a）和图5（e）相比，随着x的不断增加，非听力题型起初表现较好，因此在刚开始的时间分配上占据一定的优势（如图5（c）所示），进而强化了非听力题型部分的学习，使其表现越来越好，从而在第二次分配时间资源时又再次占据优势（如图5（g）所示），从而优化了非听力题型的学习表现（见图5（e））。特别的，图5（a）和图5（e）相比，随着起初分配时间的增大，其最终的表现也占据一定的优势。

相反，图5（b）、5（d）、5（f）和5（h）表明，因听力题型在起初分配时间资源上的劣势，限制了其随后的表现（见图5（b）和5（f）），使得在第二次分配资源时再次处于不利地位，进而产生了“恶性循环”，直到仿真末期，分配的时间资源趋于零，导致听力题型的学习表现也逐渐趋于零。

另外，图5（e）还能观察到仿真后期的增长速度逐渐放缓，进而产生了边际效用递减效应，抑制了非听力题型的学习表现的增长，与此同时，听力题型的学习表现在仿真末期逐渐趋于零（见图5（f））。因此，起初分配时间的略微差异，导致几个月后，听力题型的学习表现几乎为零，非听力题型的学习表现的增长也受到增长极限的影响，最终二者的综合表现走入了“窘境”。

综上，资源在起初分配时的略微不均会导致最终的“巨大差距”，使听力和非听力题型的学习陷入“两极分化”的状态，进而影响英语综合水平的提高。

3.2 “富者愈富”效应产生的影响因素分析

由图6（a）可知，曲线1 与曲线2 相比，变化幅度更大，并使分给非听力题型的时间所占比例更早达到峰值（第88 天左右）。同时，图6（b）的变化趋势刚好相反，大约在第88 天之后，分给听力题型的时间逐渐陷入“零极端”——后期的放弃状态。

图6 不同方案对时间资源分配的作用效果分析

图7 表明：大约在第90 天之后，听力题型与非听力题型的表现差距逐步达到“最大化”（左图），而右图在仿真末期的差距仍在扩大，并未达到最大化。以上仿真结果表明：资源在最初分配时差别越大，就越能加速二者“两极分化”的进程，进而产生“富者愈富”效应，愈发加剧了最终的恶性循环。

图7 不同方案对听力和非听力题型的学习表现的影响

表1 不同方案对分给非听力题型的时间所占比例的影响

由表1 可知：分给非听力题型的时间所占比例在区间[80,90]之间首次超过0.99，在第90-120 天当中，变化十分微弱；由表2 可知：分给听力题型的时间在区间[80,90]之间首次低于1 天，在随后的30 天当中，逐渐趋于零，且变化幅度也不明显，对该区间的详细仿真结果见表3。

表2 不同方案对分给听力题型的时间的影响（单位：天）

表3 “富者愈富”效应中蕴藏的“知觉适应”效应

由表格3 数据易知：分给非听力题型的时间所占比例在第87 天达到0.9905（几乎达到最大化），分给听力题型的时间在第88 天降至0.97 天（几乎降至最小化），并且二者在随后30 多天的变化甚微，呈现出“知觉适应”效应。

4 结论和政策建议

本文针对大学英语四六级备考中出现的问题，以听力题型和非听力题型分配时间上的差异，利用“富者愈富”原理分析了部分学生通关失败的影响因素，得到以下结论：

（1）时间资源在起初分配时倾向的略微不均会导致最终结果的显著差异，进而使听力题型和非听力题型的学习陷入“两极分化”的状态。

（2）资源在最初分配的差异越大，就越能加速二者“两极分化”的进程，进而延长“富者愈富”效应的持续时间。

（3）富者愈富程度达到“相对最大化”之后，又逐渐衍生了“知觉适应”效应，从而弱化了备考的效率。

为此，针对结论（1）中“两极分化”的窘境，建议在最初分配资源时，应该更关注中长期的均衡发展。针对结论（2）中两极分化进程的加速问题，建议，尽量削弱二者使用有限时间资源的竞争关系，从而缩小时间资源在起初分配时的差异，延迟听力题型与非听力题型的表现差距达到“最大化”的时间，创造相对公平的环境，全面发展。针对结论（3）中的“知觉适应”效应，建议调节学习兴趣，认真分析“瓶颈”因素，并重新完善中后期的合理规划。