智慧学习的概念框架与模式设计.doc

V ol.24 No.8 2014 智慧学习的概念框架与模式设计 *郭晓珊 郑旭东 杨现民 【通讯作者】(江苏师范大学 教育研究院,江苏徐州 221116摘要:智慧教育是信息技术与教育发展高度融合而产生的新型教育模式,代表了未来教育的发展与改革方向。 智慧学校、智慧图书馆等智慧环境的不断建设与完善为实现数字化学习向智慧学习的转变提供了可能。该文在 已有研究基础上界定了智慧学习的内涵,构建了智慧学习的概念框架,设计了四种智慧学习模式,分别是独立 自助式学习模式、群组协作式学习模式、入境学习模式以及创客学习模式,期望能够为智慧学习的有效开展提 供一定的指导。关键词:智慧学习;智慧教育;学习模式;概念框架【中图分类号】 G40-057 【文献标识码】 A 【论文编号】 1009 8097(2014 08 0005 08 【 DOI 】 10.3969/j.issn.1009-8097.2014.08.001教育变革跟上时代步伐的关键是加快教育模式和学习方式的转变 1。 当前全球各地都在积极 开展智慧教育建设, 智慧学习是智慧教育的基石 2, 是智慧教育浪潮推动下学习方式转变的必然 趋势,是物联网、云计算、大数据、泛在网络等新一代信息技术推动下能力观、知识观和学习 观转变的重要方向。本文在界定智慧学习内涵与特征的基础上设计了以学习者为中心的智慧学 习概念框架,并根据不同类型智慧学习环境的特点提出四种典型的智慧学习模式,期望能对智 慧学习活动的顺利开展提供一定的指导。一 智慧学习的内涵界定有关智慧学习的内涵,国内外已有学者进行了探讨。 Gyu-seong Rho 3认为,智慧学习是一 种学习者自我指导的以人为本的学习方式,它通过智慧信息技术与学习活动整合让学习者容易 访问到信息资源,以支持学习者之间或者学习者与教师之间的有效交互,同时还需要设计自我 指导的学习环境。 祝智庭 4认为, 智慧学习就是要主动灵活地运用适当的技术促进学习者建构意 义、 合作共赢和创新实践,不断改善优化和适应环境。贺斌 5认为,智慧学习是一种学习者自我 指导的、以学习者为中心、具有完整学习体验的新型学习范式。综合以上,我们认为智慧学习是学习者在智慧环境中按需获取学习资源,灵活自如开展学 习活动,快速构建知识网络和人际网络的学习过程。智慧学习以发展学习者的学习智慧,提高 学习者的创新能力为最终目标。作为在智慧教育理念指导下,在已有数字化学习、移动学习、 泛在学习等基础上发展起来的一种新型学习方式,智慧学习的特征突出表现在如下几个方面: 1 个性的学习满足学习者的个性需要是智慧学习的显著特征。智慧学习过程中,学习者的需求能够被系 统自动感知。学习者所处的地点、时间甚至当时的情绪都能被智慧环境及时感知,智慧学习系 统根据学习者所处的物理环境结合学习者的成长记录及时为学习者提供当前需要的或具有潜在 需求的个性化学习资源和学习服务。智慧学习中的即时交互使学习者能够获得教师一对一的个 性化服务。协作群组服务能够帮助有相同学习需求和兴趣的学习者自动形成学习共同体,就某 个问题开展深入的互动交流。5V ol.24 No.8 2014 6 2 高效地学习在智慧学习过程中学习者通过资源订阅和智能推送的方式第一时间获取最新的学习资源。智慧环境通过情境感知、数据挖掘等方法可以提前预知学习者潜在的学习需求,自动推送可能 感兴趣的资源,节约学习者盲目查找资料的时间。智慧学习环境中的各种学习工具是集成的、 智能的、 微型的、 无处不在的, 学习工具成为了人们可穿戴的物品 (如谷歌眼镜、 智能手表等 , 甚至是通过在皮肤表面和大脑植入智能芯片,成为身体的一部分,学习者可以及时享受各种工 具提供的便捷的学习服务。此外,智慧环境为学习者应用知识提供了条件,比如智慧教育探究 基地可以允许学习者将课上所学物理、生物等科学知识进行快速验证。3 沉浸地学习智慧环境具有感知性、个性化、适应性、泛在性等特征,学习者在智慧环境中能够更加投 入、轻松、沉浸地学习。感知性和个性化的特征让学习者有“环境懂我”的亲切感,当“所想 即所得”成为现实时,学习就变得乐在其中了。智慧学习环境可以作为学习者的学习伴侣,可 以与学习者开展自然的对话,比如学习者可以通过智能手机获取某个知名建筑的历史信息。学 习者还可以在环境中留下信息,比如向某个国外景点添加中文介绍。学习者与环境之间的相互 融合,使智慧学习具有更强的沉浸感。适应性与泛在性让学习过程变得更加顺畅、无障碍,保 证学习者的学习积极性不会因学习环境的改变而减退。沉浸式的智慧学习有利于学习者摆脱技 术的束缚,更加专注于学习本身。4 自然的学习“自然的学习” 能充分满足学习者的个人需求、 偏好、 风格与兴趣, 允许学习者在一种 “自 然的(非外力控制的 ”的学习环境中以更加自我的方式进行学习。智慧学习的自然性表现在学 习内容、学习场景以及媒体技术等方面。智慧学习中提供的学习内容都是贴近实际生活的,具 有实践意义, 这种自然的学习内容更容易激发学习者的兴趣; 智慧学习不仅会发生在智慧教室、 智慧校园,还能够发生在图书馆、博物馆、社区、商场等社会场所,这些生活场所通过网络实 现无缝连接,实现学习过程的连续性;智慧学习需要有多种媒体技术支持,但这些技术对于学 习者而言是“隐形的” ,不会被学习者所察觉,技术也就不会成为学习者开展智慧学习的障碍。 5 持续的学习是指学习者不断寻求新的知识,发展新的能力,实现新的目标。持续学习的开展需要学生 者具有强大的自身意志和学习环境融合。在智慧学习过程中学习者能够更好地了解自己的个性 特征,准确定位自己的发展目标,从而激发持续学习的欲望和动力。外界源源不断提供的个性 化学习资源、实时的反馈、多元的评价、和谐的氛围等都将为学习的持续性提供外部保障。正 式学习与非正式学习的相互融合,独立学习与协作学习彼此结合,使学习活动更灵活。课堂、 校园、图书馆、博物馆、社区等各种学习环境的整合,使学习变得更便捷、有趣、可持续。二 智慧学习的概念框架技术使各种学习情境拥有了更广阔的应用前景和并存在众多潜在的可能性,并将产生新的 学习方式。 6新一代信息技术催生了新的智慧学习环境, 加快了学习方式的转变, 促进了更高层 次的教育公平。 7智慧学习是在智慧环境中开展的以学习者为中心的学习活动。 智慧学习的概念 框架如图 1所示,体现了“学习需求无处不在、学习无时无刻不在发生” 8的思想。V ol.24 No.8 2014 图 1 智慧学习的概念框架图云计算、大数据、泛在网络、物联网等技术以及各种智能学习终端是开展智慧学习的基础。 “学习云”为智慧学习提供一站式的综合学习服务,是一体化的云端合作与共享的平台。大数 据能够智能分析与推理学习者的学习需求、挖掘学习者潜在的学习兴趣、全面客观评价学习者 的发展情况、 准确把握学习群体的共性特征。 泛在网络为实现跨情境的无缝学习提供网络保障。 物联网能够快速感知学习情境和学习需求, 采集各种学习过程数据。 根据资源获取的方式不同, 智慧学习的开展方式可以分为两种:一种是由学习者发起,主动提出学习需求,学习环境给予满 足。现实生活中,当学习者遇到问题、渴求知识或者有交往需求时,可以通过自带的智能终端设 备与“学习云”建立连接,发起学习请求。 “学习云”在得到需求信息后快速检索云端存储的资源 和服务,以友好的及时反馈给学习者。在这种学习路径中,物联网中的多种设备能通过学习者的 行为、情感等个性化特征的变化和所处位置提前预知学习者的学习需求,并在终端设备上向学习 者推荐相关资源和服务。 另一种是由环境发起, 智能环境主动感知学习者的需求和兴趣, 自动推 送资源供学习者选择学习。智慧环境记录了学习者大量的学习过程数据和个人信息,基于大数 据技术可以智能分析和挖掘学习者的学习兴趣、风格、偏好等信息,可以更加全面、客观的评 价学习者的知识结构,依据上述信息自动将从海量资源库中过滤出来的最优学习资源集推送到 智能终端。学习者可以对是否接受推送、推送的频率和资源类型等进行相关设置。三 智慧学习模式的设计“以学习者为中心” 的学习模式将成为智慧学习的主导模式, 满足学习者多元化、 个性化、 智慧化的发展需求。黄荣怀 9按照学习情景不同将智慧学习环境分为:支持“个人自学”的智慧 学习环境、支持“研讨性学习”的智慧学习环境、支持“在工作中学”的智慧学习环境、支持 “在做中学”的智慧学习环境和支持“课堂学习”的智慧学习环境。结合智慧学习环境的分类 以及智慧学习的内涵和特征,设计了独立自助式学习模式、群组协作式学习模式、入境学习模 式以及创客学习模式,以满足自主学习、协作学习、实践学习等不同学习需求。7V ol.24 No.8 2014 8 1 独立自助式学习该模式借鉴自助餐和超市购物的“自主化” ,让学习者在学习过程中根据个性偏好,自助选择学习资源、工具和服务,具有个性化、自主化、自助化等特征。学习者获取学习资源如同在 超市购物一样具有极强的自助性,可以按需采购学习“物品” ,教师如同“超市导购” ,为学习 者提供学习引导和咨询服务,帮助学习者快速、准确地获取所需资源。图 2 自助式学习流程图独立自助式学习活动是基于个人学习空间、学习资源超市以及个人兴趣开展的。个人学习 空间是由物理空间和虚拟空间构成的相互连通、虚实结合的云平台。学习资源超市是一种存储 海量学习资源,采用超市自助购物模式进行资源交易与管理的网络资源管理平台。独立自助学 习模式的实施流程 (见图 2 包括确定学习目标、 获取学习资源、 查看学习所得和评价学习效果。 (1确定学习目标:学习者在个人学习空间内查看自己的成长记录(通过智慧工具进行数 据挖掘和分析,并以可视化的方式呈现 ,根据自己当前所需以及环境提供的信息资源,明确学 习目标,制订学习计划。学习目标可以由学习者自主决定,同时智慧学习空间也会为学习者提 供建议。学习者将目标信息告知学习空间中的“个人智能代理” ,由智能代理帮助学习者完成前 期一些基础性工作(如目标合理性分析、学习资源预查找等 。(2获取学习资源:系统对学习者提交的目标信息进行智能分析,帮助学习者快速、准确 地获取所需资源,并智能推送相关资源;此外学习者还可以根据自己的学习需求从资源超市中 手动精心挑选学习资源,选择过程中教师可以进行适当的引导。系统推送和自助选择的学习资 源最后都将进入到学习者的智慧个人学习空间中,学习者可以进一步过滤、筛选、重组资源。 相比自主选择,智能推送节省时间,但是推送的资源不一定能满足学习者的全部学习需求,而 自主选择的结果往往更令人满意,同时选择的过程也是学习的过程。(3查看学习所得:学习所得包括学习者在学习过程中获取的学习资源,形成的方案、报 告和作品。学习者历次自助学习的资源通过智能关联技术自动形成个性化的资源网络。学习过 程产生的各种方案、报告、作业、帖子、问题以及作品都将作为生成性资源存入学习者的学习 档案。查看学习所得过程中,学习者还可以基于选购的资源与相关用户(如资源创作者、协作 者以及购买同样资源的学习者 建立联系, 开展深度交流互动, 促进个体人际关系网络的发展。 (4评价学习效果:“靠数据说话”已成为教育评价的重要指导思想 10。独立自助式学习 的评价包括自我评价和系统评价两部分。学习者可以根据自己的学习表现,运用系统提供的评V ol.24 No.8 2014价量表开展自助评价,还可以通过写博客、微博等方式进行自我反思;此外个人学习空间会对 学习者的资源选购历史、浏览时长、交互数据等进行数据挖掘和学习分析,为学习者提供此次 学习或历次学习的学习评价分析报告。系统评价是一种量化的客观评价,具有横向对比性,即 可以与其他学习者的学习绩效进行比较,通过比较,寻找自身差距和不足。2 群组协作式学习群组协作学习是指学习者以群组的方式开展协作学习,群组可以是由同班同学组成,也可 以是在虚拟网络上由具有相同学习目标或相似学习兴趣的学习伙伴组成,还可以是处于同一开 放场所(如教育探究基地、车站、社区等中的学习者组成。智慧环境的快速感知和个性化推 送功能为开展大规模群组协作学习提供了条件。 智慧环境下的群组协作式学习流程如图 3所示。 图 3 群组协作学习流程图(1感知需求,快速分组智慧环境能够快速感知学习者的地理信息以及兴趣、偏好等个性特征信息。云学习中心提 供多种灵活的群组构建策略 (如依据位置信息分组、 依据兴趣爱好分组、 依据知识结构分组等 。 有教师指导的群组学习可以根据需要选择合适的群组构建方式,无教师指导的自发群组学习, 云学习中心会依据学习者预先设定的分组信息进行智能分组。这种智能化的分组方式突破了传 统协作学习在分组空间上的障碍和学习者需求和特征复杂性带来的分组困难,可以实现更加高 效、科学、合理的分组。(2智能感知,统一目标群组划分完成后需要统一群组学习目标。由于群体的复杂性和大规模,相互之间需要形成 一致的学习目标比较困难。因此需要充分发挥云学习平台的智能分析与汇聚功能,群组成员可 以通过头脑风暴等方法集体讨论群组学习目标,系统对讨论文本进行内容分析,自动提炼满足 大多数成员需求的共性目标。待群组成员投票通过后,形成统一的群组学习目标。(3明确任务,形成计划依据统一的学习目标,并对每个学习者的需求进行感知和数据汇聚与挖掘,结合群组成员 之间的协商讨论,明确学习任务,形成合理的活动计划。云学习平台以可视化的方式向学习者 展现所有计划中的活动信息。 需要说明的是, 群组协作的任务和计划会根据学习情况动态调整,9Vol.24 No.8 2014 云学习平台会动态监控活动开展情况，并给予实时的反馈建议。 （4）智慧分工，开展合作 群组协作学习注重协作过程、人际网络和学习社群的建立。科学合理的分工，促进物尽其 用、人尽其能是实现群组协作学习效果最大化的重要保障。群组协作学习的任务分工是根据每 个学习者的个性特征、学习需求、能力素养以及群组学习目标与计划而制定的。云学习平台在 分工上会进行前期数据分析和挖掘，进行学习者与任务的智能匹配，为学习者承担其最合适的 学习任务提供建议。在学习过程中可以开展投票、讨论、调查、视频会议、六顶思考帽、绘制 概念图等多种协作学习活动。 云学习平台会实时监控协作过程， 及时发现问题并给出指导意见。 （5）共享成果，集体评价 群组成员在完成各自负责任务的过程中， 会产生很多学习成果， 比如调研报告、 学习课件、 经验反思、解决方案等。通过云学习平台的群组共享功能，成员之间、群组之间可以相互分享 学习成果，交流学习心得和经验。群组学习结果的评价采用集体评价的方式，即每个学习者都 参与到评价的过程中，开展自我评价、同伴互评和群体评价（对群体合作的评价） 。云学习平台 也会对群组协作的过程信息进行分析，依据相关评价模型，给出量化的评价结果。 3 入境学习 情境认知理论认为学习的实质是个体参与实践，并与他人、环境等相互作用的过程，是形 成参与实践活动的能力、提高社会化水平的过程，而不是以某种认知表征来准确地匹配客观事 物的过程11。入境学习是一种以情境认知理论为指导，学习者深入真实情境或虚拟情境开展的 一种“高保真”的学习方式。入境学习大体可以分为两种，一种是基于某一确定主题的正式学 习，另一种是无特定主题的非正式学习。学习者进入两种入境学习时的状态以及最终的学习成 果有所不同。前者是基于一定的任务开展的，开展前具有明确的学习目标，是带着问题进入情 境中开展学习的；后者是学习者依据自己目前的需求和兴趣爱好自主发起的，是以一种轻松自 然的状态进入学习情境的。图 4 描述了两种入境学习的基本流程。 图4 入境学习流程图 正式学习时，学习者带着明确的学习目标和任务进入情境，通过移动终端将学习目标和任 务发送到智慧云学习平台，平台及时获取学习者的学习需求，并感知其个性特征。云学习平台 依据学习者的学习目标和个性特征快速收集信息资料，并向学习者智能推送最优的学习资料。 同时，智慧环境为学习者提供亲身探究的机会，让学习者将搜集到的学习资料内化吸收后开始 实践应用，在解决生活实际问题的过程中把握知识的本质和价值。学习者在入境探究学习的过 程中，其行为路线、学习轨迹等都将被自动采集到云学习平台进行永久存储和智能分析。学习 10 Vol.24 No.8 2014 任务完成后，学习者要及时整理实地调查的学习资料，并与同学分享讨论探究成果。平台将以 可视化的方式将学习的评价结果及时反馈给学习者，帮助其了解自己的学习进展。 非正式情境探究学习，是发展学生创新能力，培养学生学习兴趣的有效途径之一。生活场 是最大的情境探究所， 学习者可以随时随地地利用智能终端， 访问云学习平台， 搜集学习资料， 发现学习问题，寻求解决方法。当前，智慧技术推动下的各种智慧环境的建立为学习者开展非 正式的入境学习提供了更加智能化、个性化、情境化的学习场所。学习者在进入场所后能够立 即被环境智能识别身份、感知学习兴趣，并自动推送个性化的学习资源，智能规划学习路径。 环境成为学习者的学习伴侣和“导游” ，可以不断激发学习者的兴趣和求知欲望，鼓励学习者通 过探究发现知识，自主解惑答疑。自主探究的过程中，环境还会自动向学习者推荐可能感兴趣 的或相近位置的学习伙伴，鼓励学习者之间开展交流活动，构建人际网络提高社会交往能力。 4 创客学习 创客是一类将创意作为自己核心能力的人12。随着数字设计与快速成型技术赋予每个人发 明的能力， “创客”一代使用互联网的创新模式，必将成为下一次全球经济大潮的弄潮儿13。创 客学习是“创客”精神在学习领域的移植。可视化设计及 3D 打印的成熟使“创客”学习成为可 能。 “创客”学习模式包含专题学习、创意构想、设计开发和实践应用四个主要环节（如图 5） 。 图 5 “创客”学习流程图 创客学习能够使学习者的理论知识与实践能力得到全面提高，能够提高学习者分析问题、 解决问题的能力，有助于培养其发散思维、逆向思维、批判性思维以及创新的习惯。创意构思 是“创客”学习中的关键环节，拥有合理的构思才能产生既创新又实用的产品，合理的创意是 建立在专题学习的基础上的。专题学习阶段，学习者需要学习相关理论从而具备一定的基础知 识，然后实际考察现实情况发现其中的不足或者挖掘出新的市场需要，再通过智能化的技术和 工具分析问题， 激发创意。 设计开发阶段， 学习者需要将创意转换成实际的可操作的设计方案。 通过智慧环境采集数据、在线联系和咨询专家等多种途径，收集创意设计与实现的相关资料， 形成设计方案。然后，通过数字设计工具进行 3D 建模并仿真实验，在仿真实验中持续完善设计 方案。最终，将设计的模型通过快速成型工具（如 3D 打印机）进行产品原型制作，并进行实践 应用，检验创意的合理性和产品的实际应用价值。 四 总结与展望 智慧学习是新一代信息技术推动下学习方式发展的必然方向，是构建智慧学校、智慧教室 等智慧环境的核心目的，是智慧时代的新型学习方式。智慧学习将推进终身学习的实现，促进 11 Vol.24 No.8 2014 学习者自主学习、协作学习能力的提高，利于学习者实践能力和创新能力的培养。目前，在加 快智慧学习环境建设的同时，还应加强对智慧学习模式的理论与实践探讨，在具备开展智慧学 习条件的地区率先进行试点，为智慧学习的全面推广积累经验。此外，智慧学习评价标准的制 定也是智慧学习研究的核心内容之一。 参考文献 1陈琳.高校课程立体学习资源建设研究促进学习方式转变的视角J.中国电化教育,2013,(11:95-97. 24祝智庭,贺斌.智慧教育:教育信息化的新境界J.电化教育研究,2012,(12:5-13. 3 Myung-Suk Le, Yoo-Ek Son. A Study on the Adoption of SNS for Smart Learning in the “Creative Activity”J. International Journal of Education and Learning, 2012, (3:1-18. 5贺斌.智慧学习:内涵、演进与趋向学习者的视角J.电化教育研究,2013,(11:24-33. 6黄荣怀,陈庚,张进宝等.关于技术促进学习的五定律J.开放教育研究,2010, (l: 11-19. 7陈耀华,陈琳. 新一代信息技术促进更高层次教育公平研究J. 现代教育技术,2013,(11:22-26. 8杨现民.信息时代智慧教育的内涵与特征J.中国电化教育,2014,(1:29-34. 9黄荣怀,杨俊锋,胡永斌.从数字学习环境到智慧学习环境J.开放教育研究,2012, (1:75-84. 8祝智庭,管珏琪,刘俊.个人学习空间：数字学习环境设计新焦点J.中国电化教育, 2013, (3: 1-6. 10杨现民,余胜泉. 论我国数字化教育的转型升级J. 教育研究, 2014, (5: 86-93. 11邬智,胡冰玉,李秋奇等.基于情境学习的多媒体教学设计策略J.中国大学教学,2010, (8: 72-74. 12吴俊杰,周群,秦建军,蒋程宇,栾轩. 创客教育:开创教育新路J. 中小学信息技术教育,2013,(4:42-43+52. 13张焱,李原.创客运动:小而美的新生产链探秘J.商学院,2014,(5:90-92. Conceptual Framework and Pattern Design of Smart Learning GUO Xiao-shan ZHENG Xu-dong YANG Xian-minCorresponding author (Institute of Education, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu 221116, China Abstract: Smart e