從數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境-學(xué)習(xí)環(huán)境的變革與趨勢(shì)

1、    從數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境到智慧學(xué)習(xí)環(huán)境學(xué)習(xí)環(huán)境的變革與趨勢(shì)    摘要：學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)學(xué)與教方式變革的基礎(chǔ)。本文首先從社會(huì)信息化對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境變革的訴求出發(fā)，提出了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念，并指出智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，其目的是促進(jìn)學(xué)習(xí)者輕松的、投入的和有效的學(xué)習(xí)；然后，分析了普通學(xué)習(xí)環(huán)境與智慧學(xué)習(xí)環(huán)境在學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)方式、教學(xué)方式等六個(gè)方面的明顯差異，提出了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)模型和trace3功能模型；其次，從人工智能、傳感器技術(shù)和通信技術(shù)三個(gè)方面綜述了當(dāng)今技術(shù)發(fā)展對(duì)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)的支持；最后，描述了五種典型智慧

2、學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)具備的特征。關(guān)鍵詞：社會(huì)信息化，數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)情景【編者按】如果從2000年10月全國(guó)中小學(xué)信息技術(shù)教育工作會(huì)議提出“全面啟動(dòng)中小學(xué)校校通計(jì)劃”算起，我國(guó)的教育信息化已基本完成了“硬件建設(shè)、平臺(tái)建設(shè)、資源建設(shè)、教師培訓(xùn)”的系統(tǒng)工程。在新的歷史發(fā)展階段，教育信息化的發(fā)展將逐步從宏觀建設(shè)走向微觀建設(shè)，從規(guī)模擴(kuò)張走向內(nèi)涵發(fā)展，更多關(guān)注信息技術(shù)應(yīng)用能力的建設(shè)，關(guān)注技術(shù)如何促進(jìn)學(xué)與教方式的變革。學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)學(xué)與教方式變革的基礎(chǔ)，為學(xué)習(xí)者提供更加便利、舒適、有效的學(xué)習(xí)環(huán)境將會(huì)是未來教育信息化發(fā)展的重要方向。因此，對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的研究和探討對(duì)于促進(jìn)我國(guó)教育信息化今后的健康、持

3、續(xù)和深入的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。從2012年第1期開始，本刊將陸續(xù)刊登北京師范大學(xué)知識(shí)工程研究中心“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境”研究團(tuán)隊(duì)的部分研究成果，希望能夠引起更多的專家學(xué)者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)注、研究和共鳴，也歡迎廣大研究者和實(shí)踐者的參與。 社會(huì)信息化對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境變革的訴求1993年9月，美國(guó)實(shí)施了“國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施：行動(dòng)計(jì)劃”（the national information infrastructure：agenda for action），俗稱“信息高速公路”計(jì)劃，旨在建設(shè)以因特網(wǎng)為核心的綜合信息服務(wù)體系，推進(jìn)信息技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，特別是把信息技術(shù)在教育中應(yīng)用作為實(shí)施面向21世紀(jì)教育改革的重

4、要途徑（祝智庭，2001）。之后，美國(guó)先后四次發(fā)布了“國(guó)家教育技術(shù)計(jì)劃”（national educational technology plan），反映了美國(guó)教育信息化的發(fā)展重心經(jīng)歷了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（1996年計(jì)劃）、學(xué)習(xí)資源建設(shè)（2000年計(jì)劃）、信息技術(shù)應(yīng)用能力建設(shè)（2005年計(jì)劃）和促進(jìn)教育變革（2010年計(jì)劃）的發(fā)展路徑。在我國(guó)，如果把鄧小平同志提出“計(jì)算機(jī)要從娃娃抓起”算作我國(guó)教育信息化的起點(diǎn)，可將其劃分為四個(gè)階段，即從20世紀(jì)7080年代開始的計(jì)算機(jī)學(xué)科教學(xué)，80年代中后期開始的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)與管理，90年代后期開始的以基礎(chǔ)設(shè)施為中心的教育信息化建設(shè)，到2005年開始呈現(xiàn)的以應(yīng)用能

5、力為中心的教育信息化建設(shè)，即以能力建設(shè)為中心強(qiáng)調(diào)教育信息化在教育、教學(xué)過程中的應(yīng)用，并通過這種應(yīng)用有效提升教育、教學(xué)質(zhì)量。 一般認(rèn)為，信息技術(shù)在教學(xué)過程中的應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生四個(gè)“改變”，即改變了學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的過程，改變了某些教學(xué)原則，改變了教學(xué)內(nèi)容和教材形式，以及改變了教師、學(xué)生、教材三者之間的關(guān)系。然而，眾多研究表明，教育信息化的成效與人們?cè)谛畔r(shí)代對(duì)技術(shù)促進(jìn)教育的預(yù)期存在較大差距。例如，美國(guó)國(guó)家教育評(píng)估中心2007年公布了歷史上規(guī)模最大的一次教育技術(shù)有效性研究，研究顯示，不管教學(xué)軟件使用與否，學(xué)生在標(biāo)準(zhǔn)化考試中的成績(jī)相差無幾；世界銀行關(guān)于教育信息化應(yīng)用成效的研究也發(fā)現(xiàn)，教育中使用ict的影響是

6、不確定的，充滿著爭(zhēng)議。（黃榮懷，2008） 信息時(shí)代是社會(huì)信息化的結(jié)果，社會(huì)信息化是指國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)結(jié)構(gòu)的框架重心從物理性空間向信息或知識(shí)性空間轉(zhuǎn)移的過程。從一定意義上說，社會(huì)信息化就是數(shù)字化世界與現(xiàn)實(shí)世界逐步耦合的過程，也是虛擬世界產(chǎn)生的過程（黃榮懷等，2010b）。社會(huì)信息化發(fā)展到今天，信息技術(shù)不僅在改變著人們的生活方式和工作方式，甚至在逐漸改變?nèi)藗兊拇竽X結(jié)構(gòu)（prensky，2001）。人們的能力觀、知識(shí)觀和學(xué)習(xí)觀都發(fā)生了劇烈的變化，學(xué)習(xí)方式由原來的知識(shí)精加工學(xué)習(xí)逐漸向知識(shí)貫通式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變（黃榮懷等，2010a）。在信息時(shí)代出生的人，通常被稱為“數(shù)字土著”（digital native）或

7、“網(wǎng)絡(luò)一代”（net generation）（bennett et al.，2008），他們有很強(qiáng)的個(gè)性，能迅速接受信息，他們喜歡同時(shí)處理多種任務(wù)，喜歡文本前呈現(xiàn)圖表，喜歡隨機(jī)進(jìn)入（像超文本）（prensky，2009）。很多時(shí)候，他們所接受的信息和從網(wǎng)上學(xué)到的知識(shí)超過他們的老師。 “21世紀(jì)技能”（21 st century skill）是信息化時(shí)代對(duì)年輕的“數(shù)字土著”一代提出的能力要求。生活與職業(yè)技能、學(xué)習(xí)和創(chuàng)新技能、信息媒體和技術(shù)技能構(gòu)成了21世紀(jì)技能框架，而建構(gòu)培養(yǎng)21世紀(jì)技能的支持系統(tǒng)需要標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)、課程和教學(xué)系統(tǒng)、個(gè)人專業(yè)發(fā)展以及學(xué)習(xí)環(huán)境（trilling&fadel，

8、2009）?！皵?shù)字土著”一代對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境提出了新的訴求，他們要求能隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)，獲得各種信息和個(gè)性化學(xué)習(xí)資源；他們希望能在移動(dòng)中學(xué)習(xí)、在戶外甚至野外學(xué)習(xí)；他們希望學(xué)習(xí)環(huán)境足夠舒適，就像在電影院看電影一樣能夠享受學(xué)習(xí)；他們希望在社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)中共享觀點(diǎn)、溝通和討論；他們希望通過多種靈活方便的途徑關(guān)注自己感興趣的問題等。這種新型學(xué)習(xí)環(huán)境已不僅是一種數(shù)字環(huán)境，而是數(shù)字環(huán)境的高端形態(tài)，即智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。 智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念與內(nèi)涵1.學(xué)習(xí)環(huán)境的歷史變遷 學(xué)習(xí)環(huán)境隨著教學(xué)與學(xué)習(xí)活動(dòng)的發(fā)生而出現(xiàn)，其演變過程從最初的大自然山林作為學(xué)習(xí)場(chǎng)所，到后來的庠序、私塾、書院等私學(xué)以及太學(xué)、國(guó)子監(jiān)等官學(xué)。具有現(xiàn)代意義的學(xué)習(xí)環(huán)

9、境是在夸美紐斯提出“班級(jí)授課制”后出現(xiàn)的。20世紀(jì)90年代以來，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體計(jì)算機(jī)、投影、互聯(lián)網(wǎng)、課件、網(wǎng)絡(luò)課程、教學(xué)專題網(wǎng)站等數(shù)字化技術(shù)逐步走入校園和課堂。1998年，美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)柊l(fā)表了題為“數(shù)字地球：21世紀(jì)認(rèn)識(shí)地球的方式”的演講，提出“數(shù)字地球”的概念，此后全世界普遍接受了數(shù)字化概念，并引出了數(shù)字城市、數(shù)字校園等概念（黃榮懷，2009），學(xué)習(xí)環(huán)境的研究與實(shí)踐也步入數(shù)字化時(shí)代。然而，眾多在數(shù)字化教學(xué)環(huán)境中開展的教學(xué)活動(dòng)，對(duì)于追求知識(shí)傳遞的傳統(tǒng)并沒有改變，只是簡(jiǎn)單地把教學(xué)內(nèi)容數(shù)字化，仍然要求學(xué)習(xí)者盡可能被動(dòng)地接受和積累，這只能達(dá)到培養(yǎng)學(xué)習(xí)者“回憶、理解和應(yīng)用”等低階認(rèn)知目標(biāo)

10、。教學(xué)改革只停留在教學(xué)“表演”形式上，課堂教學(xué)也出現(xiàn)了由“人灌”變成“電灌”的現(xiàn)象?，F(xiàn)有數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境很難實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)者“分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造”等高階認(rèn)知目標(biāo)的培養(yǎng)。 “數(shù)字地球”概念提出十年后，2008年，美國(guó)ibm公司總裁兼首席執(zhí)行官彭明盛在智慧地球：下一代領(lǐng)導(dǎo)議程的演講提出“智慧地球”的理念。2009年，奧巴馬就任美國(guó)總統(tǒng)后對(duì)這一理念給予積極回應(yīng)?！爸腔鄣厍颉钡母拍睢暗玫矫绹?guó)各界的高度關(guān)注，甚至有分析認(rèn)為ibm公司的這一構(gòu)想極有可能上升至美國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略，并在世界范圍內(nèi)引起轟動(dòng)”（張永民，2010）。新一代信息技術(shù)的發(fā)展同樣為學(xué)習(xí)環(huán)境理念與實(shí)踐的變革創(chuàng)造了可能，“技術(shù)的發(fā)展刺激了研究者和教育者去拓

11、展學(xué)習(xí)的概念和學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)”（jonassen & land，2002）。 2.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念 不同學(xué)者從各自角度提出了關(guān)于智慧（能）學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)想。鐘國(guó)祥等（2006）提出智能學(xué)習(xí)環(huán)境是從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、混合學(xué)習(xí)理論、現(xiàn)代教學(xué)理論出發(fā)，以學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)為中心，由相匹配的設(shè)備、工具、技術(shù)、媒體、教材、教師、同學(xué)等構(gòu)成的一個(gè)智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)空間，認(rèn)為其既支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的自主建構(gòu)，又提供適時(shí)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)。馬來西亞學(xué)者chin（1997）認(rèn)為，“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一個(gè)以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以學(xué)習(xí)者為中心的且具備以下特征的環(huán)境：可以適應(yīng)學(xué)習(xí)者不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和學(xué)習(xí)能力

12、；可以為學(xué)習(xí)者終身學(xué)習(xí)提供支持；為學(xué)習(xí)者的發(fā)展提供支持?！本C合以上觀點(diǎn)和對(duì)“技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)”（technology enhanced learning）發(fā)展趨勢(shì)的分析發(fā)現(xiàn)，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)具有以下特征： 1）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)實(shí)現(xiàn)物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的融合。在智慧環(huán)境中，對(duì)物理環(huán)境的感知、監(jiān)控和調(diào)節(jié)功能進(jìn)一步增強(qiáng)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的應(yīng)用使虛擬環(huán)境與物理環(huán)境無縫融合。 2）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)更好地提供適應(yīng)學(xué)習(xí)者個(gè)性特征的學(xué)習(xí)支持和服務(wù)。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的過程記錄、個(gè)性評(píng)估、效果評(píng)價(jià)和內(nèi)容推送；根據(jù)學(xué)習(xí)者模型，對(duì)其自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)起到計(jì)劃、監(jiān)控和評(píng)價(jià)作用。 3）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境既支持校內(nèi)學(xué)習(xí)也支持校外學(xué)

13、習(xí)，既支持正式學(xué)習(xí)也支持非正式學(xué)習(xí)。這里的學(xué)習(xí)者并非只是校內(nèi)的學(xué)習(xí)者，也包括在工作中有學(xué)習(xí)需求的所有人。 據(jù)此，我們認(rèn)為智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情景、識(shí)別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動(dòng)工具、自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過程和評(píng)測(cè)學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)所或活動(dòng)空間。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是普通數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，是教育技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境和普通數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境在學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式等方面有著顯著差異，見表一。 3.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的學(xué)習(xí)形態(tài) 在理想的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，每個(gè)學(xué)習(xí)者可手持一臺(tái)智能移動(dòng)設(shè)備（如ipad），其屏幕大小與紙質(zhì)課本大小接近，

14、能模仿紙質(zhì)課本的全部功能，如做筆記、插入書簽、做標(biāo)注和批注等，具有紙質(zhì)課本的翻書效果，這種裝載于智能移動(dòng)設(shè)備的“教材”稱為電子教材。電子教材的內(nèi)容是多媒體化的，知識(shí)點(diǎn)之間按照語義關(guān)系鏈接，可實(shí)現(xiàn)知識(shí)內(nèi)容的個(gè)性化呈現(xiàn)；電子教材能和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)進(jìn)度綁定，可實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的云服務(wù)同步，能夠記錄學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程、智能分析學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)成果、圖形化呈現(xiàn)分析結(jié)果，并能結(jié)合教師的意見對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)提供指導(dǎo)和幫助。對(duì)于在校學(xué)生，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境將使其在學(xué)校、家庭和社會(huì)中的學(xué)習(xí)具備“智慧”性。 在學(xué)校學(xué)習(xí)中，教師可利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)呈現(xiàn)各種真實(shí)的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，使學(xué)生能夠身臨其境地體驗(yàn)學(xué)習(xí)對(duì)象，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)。教師根

15、據(jù)系統(tǒng)記錄的學(xué)生預(yù)習(xí)結(jié)果，重點(diǎn)講解學(xué)生較難理解的知識(shí)點(diǎn)；利用系統(tǒng)提供的豐富學(xué)習(xí)資源，設(shè)計(jì)各種學(xué)習(xí)活動(dòng)。教師通過集成化的課堂控制系統(tǒng)，靈活地控制學(xué)習(xí)終端，實(shí)時(shí)推送相關(guān)學(xué)習(xí)資源；教師可根據(jù)學(xué)習(xí)者特征，快速分組，方便組織課堂協(xié)作學(xué)習(xí)。學(xué)生可以利用系統(tǒng)提供的便捷交互工具，與同伴和教師進(jìn)行互動(dòng)。學(xué)生還可以利用內(nèi)置的投票器與教師即時(shí)互動(dòng)，教師第一時(shí)間獲得學(xué)生的反饋信息，根據(jù)反饋信息及時(shí)調(diào)節(jié)教學(xué)。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠提供智能化的教學(xué)設(shè)計(jì)支持，以輔助教師進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)；能對(duì)學(xué)生的作業(yè)和試卷進(jìn)行自動(dòng)批改和自動(dòng)分析。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境提供了如qq、msn等同步通信工具和微博、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)等異步通訊工具等便于師生和生生聯(lián)系的社交網(wǎng)絡(luò)工具。 在家庭學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以在家利用電子教材進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和完成教師布置的作業(yè)。預(yù)習(xí)時(shí)重點(diǎn)已經(jīng)被標(biāo)記出來，預(yù)習(xí)后可嘗試完成教師布置的作業(yè)；系統(tǒng)自動(dòng)給出作業(yè)結(jié)果的反饋，對(duì)疑難問題給出提示和解答，按照主要知識(shí)點(diǎn)和次要知識(shí)點(diǎn)，給出知識(shí)點(diǎn)之間關(guān)系的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)能記錄學(xué)生的作業(yè)完成情況，教師可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行有針對(duì)性的教學(xué)和對(duì)學(xué)生進(jìn)行個(gè)性化指導(dǎo)。智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)提供1對(duì)1的輔導(dǎo)功能，方便學(xué)生需要學(xué)習(xí)指導(dǎo)的時(shí)候“呼叫”老師。家長(zhǎng)可通過電子教材提供的學(xué)習(xí)記錄了解學(xué)生在學(xué)校的學(xué)習(xí)情況，家長(zhǎng)的電子簽字通過電子教材便利地傳輸?shù)綄W(xué)校管理系統(tǒng)。 在社會(huì)學(xué)習(xí)中，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠感知學(xué)習(xí)者所