CIT：一种智慧学习环境的设计范式*

詹青龙，杨梦佳，郭桂英

(天津职业技术师范大学 信息技术工程学院，天津 300222)

CIT：一种智慧学习环境的设计范式*

詹青龙，杨梦佳，郭桂英

(天津职业技术师范大学 信息技术工程学院，天津 300222)

当今时代聚焦于数字技术与创新理念深度融合(CIT)的智慧学习环境的蜕变。通过建立CIT智慧学习环境的基本理念，阐述基本要义和剖析主要特征，从而进行范式设计。CIT智慧学习环境，以环境感知、云端服务、智能工具和CPS为支撑，紧紧围绕学习活动、演化资源和智能空间核心三要素，构筑智学、智睿、智造三目标的智慧学习环境设计范式。该范式把创新和智慧作为数字教育的核心竞争力，促进智慧教育的高位发展。

数字技术；学习创新；学习环境；智慧学习；设计范式

当今时代，数字技术和创新理念深度融合(Deep Convergence of Innovation and Digital Technology，CIT)以史无前例的速度快速发展。数字技术驱动着创新释放出越来越强大的智慧力量，开发延展人脑智慧，智能处理信息和发掘知识，启蒙新颖创意和创想，开创原生价值以及“人类—技术—创新—智慧”的协同进化。这种创新不是强化已存在的事物和环境，而是展现出“数字化的进步、指数级的增长和组合式的创新”[1]，以及“草根”参与、需求驱动、大规模共享和开放协同创新的创新实践方式[2]。CIT日益成为智慧教育的重要组成部分，并以创意和创新的力量取代以往教育发展和变革的基因，生成新的教育关系。面对这种快速变革的际遇，智慧教育环境的发展，需要运用CIT理念建立一种新的设计范式，探出新的思想和环境，把创新和智慧作为教育的核心竞争力，促进智慧教育的高位发展。

一、CIT智慧学习环境的命意

CIT利用开源软硬件、移动计算、物联网、大数据等整合而成的数字技术框架，构筑一个全新的基础技术环境和智慧环境，“实时采集、监控生产与服务过程中产生的海量数据，进行智能分析和决策优化，实现个性化设计、柔性化制造、网络化生产与服务”[3]，增强人类智慧。

(一)CIT的主要理念

CIT以Web 4.0为基础，以创新创造为驱动力，建立全局情境的智慧生态系统。CIT的任务是建立把各种创新活动综合性导入业务环境的智慧生态系统，核心是在行业、教育机构、研究机构等创新协作者之间建立协同，范式是创新行动者构成的智慧网络。具体来说，主要包括以下几个方面：

(1)CIT关注新技术与智慧战略，关注创新者，关注新技术采纳、跨领域议题、学习型组织、活动形式和创新的业务环境。CIT通过建立创新空间、创新文化的网络化和协同创新智慧模型，平衡过程创新和创造性，强化创造性文化和跨学科的智慧性解决方案，从而把智慧战略与数字技术整合提升到一个前所未有的水平。

(2)CIT围绕着数字技术如社会媒体、移动计算、大数据、云计算、传感物联网、因特网和机器智能，产生聚焦智慧的技术组合，为用户体验提供更好的情境性和增值性。例如，社会媒体网络创造增强性共存；大数据提供独特的分析，瞄准情境中的建议和偏好；移动技术创建位置情境服务和感知；云计算扩能资源访问和服务；传感器创建实时反馈和响应；机器智能提高洞察力和决策的质量。

(3)CIT的数字空间通过新的连接方式整合上述数字技术，把各种事物和行动者连接起来，增强数字技术的关联性和重要性，增强协同工作，获得高增值成果。结合新的方式，驱动个体、组织和社群的智慧，建立跨行业和行动者创新的智慧网络，构建新的数字智慧生态系统，产生智慧生成效应。

(4)CIT借助技术融合，将因特网带入真实的世界，形成人类联网、物体联网、服务联网，如图1所示(改编自Hafkesbrink等人的研究[4])。这种融合将技术、媒体、市场和行动者的配置融合在一起，把因特网演变成泛在的 Outernet网，利用Web4.0把真实世界的产品、服务和位置的智能应用进行交联。

图1 CIT的演变

(二)CIT智慧学习环境的要义

学习是创新发展和智慧获得的基础，是适应社会大格局调整的现实要求。学习环境是学习的重要依托，而当下的学习环境未能满足智慧学习的“混沌性、多样性、共同创造性和持续搁置确定性”等特征[5]。作为教育教学变革的基础，智慧学习环境诞生于工业时代，全新设计和加速发展于CIT时代，因而智慧获得的过程需要借助CIT重新设计。

工业社会诞生的智慧学习环境，具有“封闭创新、效率驱动、产品聚焦、组织专有”[6]等局限。它以层级式管理的团队为创新主体，利用在线学习、虚拟实验室、重量级穿戴等技术构建实体智能空间和界限分明的物理空间。这未能满足学习者对“空间实时感知、资源自动适配、活动多样开展和工具智能支持”学习环境的需求，未能满足学习者对“协同创造、智慧交流、分享成果”的殷切期盼。作为高端形态的CIT，则开创了大规模协作创新的新模式，这种智能化关联、透明化运作、协同式参与创新的方式，实现想法到服务、到产品的创生，达到价值最大化。

CIT催生的智慧学习环境，以创新行动者为共同体，运用情感计算、开源硬件、泛在学习、全息环境、3D打印、社交媒体技术、自适应技术等新科技构建人人参与创新的实在世界。CIT智慧学习环境不仅仅是新科技的呈现，而且是学习者参与创新活动方式变革的体现：其一，由于开源硬件与开放资源的推行，为富有想法与创造力的学习者提供了参与创新活动的多元路径；其二，学习者不仅可连通实体空间内的人、机、物，也可无缝关联空间外的所有信息源，其学习伙伴也从仅仅是团队中的成员变为项目的全球行动者；其三，学习共同体变革活动参与的方式为深度学习和创造学习。CIT智慧学习环境与当下智慧学习环境在空间、资源、工具、活动、交互等方面存在着差异，如下表所示。

CIT智慧学习环境与当下智慧学习环境的比较表

二、CIT智慧学习环境的特质

CIT智慧学习环境是通过凝集群体智慧、利用新技术和新方法驱动创新的环境，除了具备“虚实环境融合、服务个性化学习、支持校内外学习，以及支持正式与非正式学习”[7]的智慧学习环境的一般特征外，还应立足于其新颖特征。因此，需要深入分析CIT智慧学习环境这一复杂系统，展现内在关联，知晓个性特征。

(一)智慧圈

智慧圈是作为生物圈发展的新阶段而提出来的概念，强调人类智力因素在现代进化中的强大力量[8]。人类通过运用自身智慧探究新方法、创造新技术、开发新工具，并借助所创造的产物进一步提升群体智力、扩大作用范围和变革学习环境，进化为蕴含发展力和创新力的人类智慧圈。智慧圈是智慧学习环境的重要特质，依靠数据流、信息流、智慧流的快速流通和高度连通，产生巨大的变革力量，创造关联智慧个体、提高群体智慧、活化参与式创新体验等全新的学习场。

(二)微创新

微创新是一种新的教育思维方式，是教育中的每个个体都能从事的创新，它“不是突破高科技，而是对技术应用的微变革，然而其中却蕴含着巨大发展潜能”[9]。日常创新的小行为同样也是伟大的，人类大多数进步都是由微创新累积产生的重要结果[10]。微创新发生在日常基础上，每个学习者都是创新者，都具有微创新的能力，都能参与到产生创新性结果的活动中去。微创新运动能激发教育的深刻变革，使其成为数字教育变革的核心战略。

微创新虽然由一个个学习者或小团队主导，但它与宏观创新具有共同的特质：创造性思维基于不断的行动，并利用再造使每个想法都是新的机会，建立创造性解决方案，带来真正的进步。微创新是局部行动，全局创新，是一种去中心化的、网络化的创新，局部微创新的组合会对全局性的教育结构产生直接影响。微创新不是整体性组织和指导的，因此在这个意义上，创新变成了日常习惯，为任何规模的教育机构提供可持续的创新结果，鼓励新技术、新过程在教育中的扩展。

(三)跨边界

智慧学习环境是跨组织、跨空间和跨学科的学习场景，打破了闭合的边界，以真正实现智慧的融合。其一，学习环境不仅超越了物理空间的有形边境，而且跨越了数字空间的无形边界；其二，环境中的智慧流、信息流在企业、科研组、项目组和学习共同体等组织中不断流通；其三，由于智慧的获得不是局限于某一具体学科，因而智慧学习环境强调不同学科间的跨界、连接和融合。

(四)自组织

自组织的智能空间是学习者在CIT智慧学习环境中进行学习的重要保障。嵌入到环境中的智能系统，具有持续学习和自我控制的能力，通过融入人工智能技术，赋予环境记忆、计算、逻辑思考和自组织的智慧，以便为学习者提供更加智能化、有序化的学习。

(五)入真境

入真境以环境智慧性为基础，以实时翻译、情感计算、空间定位等技术为依托，开创具有高度代入感、沉浸感、真实感的学习实境。入真境的学习环境，能捕获学习者的姿势、位置、活动、表情和语言，能跟踪、识别、控制和维护物体，并能利用人与事物的关系模型智能地把人和对象关联起来。这不仅有利于提高学习者在正式学习中的学业成绩，更有利于没有教师现场指导的非正式学习，而且入真境的环境所提供的适切资源、建设性反馈、智能互动，有利于增强学习者获得积极的学习体验。

(六)高增值

CIT智慧学习环境是一个持续关联、高度流通、自我增强的学习场景。正是环境中数据、信息、智慧的流通和再创造，促使知识和智慧的高度增值，而那些弱流转、低再创的数据和信息，是不可能造成跨越式的变革和高价值的创新。因此，需要提升数据再加工，加快知识流通，汇聚个体智慧和群体创新力量，以实现价值的高度增值，使创新能力持续地螺旋式上升成为新常态，展现出创能的发展性。例如，以科学知识、活动生成的大数据为基础，以深度学习结构为挖掘方式，结合语言理解与图像识别，智能化输出问题答案、图像信息和动作示范等，为学习者提供增值服务。

(七)强精益

强精益的学习环境，强调对学习者生成的大数据进行科学分析，优化决策、提升效能、减少偏差，以发现潜在问题、评估学业进展、预测未来表现。其中，精益思想在于科学和精确，做到高效和最优。因此，可利用科学分析技术和信息可视化技术，用图表或立体影像展示复杂数据的分析结果，旨在快速轻松地识别事物的关联与模式[11]。

从认知的情境属性出发，将知识包含的单元点之间的联系、包含的应用于实践的方法策略与技术等全面展开；采取活动与情境相结合的多样化方式，提高学习者解决非良构、复杂性问题的能力；利用智能工具揭示隐性知识，展现知识生成的情境与共享知识的脉络；借助移动智能终端，在户外真实场景下进行亲自然的知识学习。在这样的知识情境中学习，可提升学习关联度，降低认知负担，增强学习投入，生成学习智慧。

(八)深融合

作为在智慧环境中通过实时感知而得到的信息统一体，学习资源具有深度融合性：其一是线上与线下的物体融合，如真实的物理校园与数字化校园相结合；其二是真实的物体与叠加在其上虚拟控制信息的语义融合，支持异构资源的互操作，支持多样性数据的转化。例如，实体空间与基于增强现实软硬件无缝连接所展现的虚实融合的信息，是学习者学习的额外资源或拓展资源，同样可成为他们的核心知识来源；其三是虚拟控制的信息与线上物体的数据融合。线上物体为虚拟控制的信息提供源源不断的数据来源，而虚拟控制的信息又实时扩充线上数据库，它们的数据融合体现了学习者对知识的核心诉求。

(九)多互态

多态交互通过“人—物”(H2T)、“人—机”(H2M)、“物—机”(T2M)，以及“人—人”(H2H)、“物—物”(T2T)、“机—机”(M2M)之间的内部交互，为智慧学习提供更加人本性服务，满足学习者对高度互动体验的强烈要求。友好的多态交互，离不开“人—物”通讯装置设计、机器操作物体设计和多模态人机交互设计，为人、机、物之间自然、便捷、高效的互动提供支持。例如，Guastavino建立的多态交互实验室包括“人—机”互动、知识展示、听觉识别与认知、多官能整合等。

三、CIT智慧学习环境的设计范式

作为知晓知识、参与创新和获得智慧的学习场域，CIT智慧学习环境紧紧围绕着智慧，以嵌入其中的环境感知、云端服务、智能工具和系统融合为四支撑，对学习活动、演化资源和智能空间三要素深度融合，实现智学、智睿、智造三层次目标，如图2所示。

图2 CIT智慧学习环境

(一)三目标：智学—智睿—智造

智学、智睿、智造是CIT智慧学习环境的三层次根本目标，是学习活动、演化资源和智能空间两两融合的环境对学习者从“灵巧学”到“灵巧思”，再到“创意做”等梯度进行的层级划分，对CIT智慧学习环境的构筑具有重要导向。其中，学习是思考的加速，思考是创造的加速，而灵巧学、灵巧思和灵巧行的融合则是智慧的体现。

1.智学

智学是CIT智慧学习环境的关键基础目标。康有为强调智学是一种境界：一种艰苦卓绝的追求和思索，以及人之生存创造性领会能力[12]。因而，智学不仅仅是习得知识，更是超越学识、洞悉未知和通晓万理。智学需要学习者具备未来智慧的视线，在复杂而多变的世界中努力提升好奇心、启发智慧、增进学习的自主性和责任感，积极、广泛、有远见地追寻有意义的学习[13]。

智学是学习活动和演化资源所融合的环境在提升学习者认知知晓和灵巧学习等方面的努力，以提升学习者多维度认知事物、跨领域审视问题和超视距洞悉事态走向的能力，以便达到“灵巧学”的目的。其中，智学是演化资源与学习活动相促进与相融合的实果。与学习活动关联的演化资源，具备强聚合、多策略和高代入感等特性，为学习者进行智学创造了跨区域观念、拓常规知识、超学科学习、解决复杂性问题的可能性，而这正是学习者灵巧学的重要基石；融入演化资源的学习活动，以多样化方式开展，不仅增加学习资源的生成，而且促使个体在集体中为未知而探讨和学习。

2.智睿

智睿是一种快速动态的心智、灵巧的思考力和思想的创造力，是学习者面对灵活多变、兼具未知与已知的世界，在并行处理多面来源信息流的基础之上，从不一样或全新的认知方式进行的思考，以及对可能发生事情的推测。智睿以智学为基础，它可增进学习进度、改变认知进程和思考深度，拓展思维力量，加快寻求更多新的方式和方法，生成新颖、科学和可行的策略，智慧地处理各种离散的、单调的事物。

智睿是演化资源和智能空间耦合的环境在提升学习者灵巧思考和创新加速等方面的努力。其中，融入演化资源的智能空间，自然融合了数字影像信息，为学习者创造了多方感知事物对象、多维挑战大脑与心智的机会，整合学习者的具身参与和高效思索；借助智能体的演化资源，不仅仅使学习者在具体数据生成、可视信息分析和信息关联情境中进行科学思考和决策，而且增强学习者利用智能体、新技术和新方式进行人机思维和灵巧思考，而这正是面对未知变革的“智”之所在。

3.智造

智造是现代社会人之为人的基本要义，若脱离智造，则不能面对未知变化。在工业中，智造就是利用自动化、网络化、智慧化的信息技术如物联网等快速、自适应地生产产品。而在CIT智慧学习环境中，智造强调的是灵巧行动和创造。

智造是个体和集体在创新网络文化中聚集微小创意、敏捷开发产品、定制个性服务、重塑创意行为等的灵巧行为，展现了CIT学习活动和智能空间的融合环境在增强学习者灵巧行为和创意实践等方面的交互和协同。借助智能空间的学习活动，为学习者进行创意探索、科学尝试和创新实践增加可能性；耦合活动的智能空间，提供了“人—机—物”之间多态性交互的机会，而这正是灵巧行动的基础。

(二)三要素：学习活动、演化资源和智能空间

学习活动、演化资源和智能空间，是CIT智慧学习环境的三大核心要素。其中，学习活动是深度化学习和连通性创新的总和，演化资源是进化的进化资源，智能空间则是学习活动与演化资源的智能化场景依托。可见，CIT智慧学习环境，关注学生大脑和心智的发展，而不仅仅是知识的习得；关注学生在身体与环境的互动中全面的发展，而不仅仅是概念的抽象建构；关注学生发展、学生学习和学习效果，而不仅仅是结业考试成绩[14]。

1. CIT智慧学习环境的学习活动

“发明新事物的速度已经超出了我们‘教化’这些新事物的速度”，如何变革学习与认知方式以适应学习环境的变化，最终落脚点在直接影响学习成效的活动上。CIT智慧学习环境所蕴含的学习活动，以智慧为核心，以感知学习需求和连通外在信息源为前提条件，以培养学习者复杂思维与智慧为非预设性目标，以多元化、可视化、智能化的学习评价为支撑，是学习者利用情境泛在的活动内容，采用多样化的深度学习活动和创造学习活动的总和。

(1)CIT智慧学习活动的深度学习

CIT深度学习活动，是通过运用创新方式将丰富的核心内容“传递”(不是指学习者被动地接受识知，而是指教师对学习者学习的指导与启迪)给学生，激发学生学习主动性，促使学习者应用所学知识与技能解决真实问题的活动，以获得“批判思维、沟通交流、内容知识、学会如何学习”[15]，包括问题学习、主题学习、项目学习、探究学习等积极参与式的学习活动[16]。这些多样化的深度学习活动，有利于学习者批判性看待问题，高效性与同伴沟通；有利于学习者掌握专业核心知识及其与之关联的学科领域，以及学会学习的方法与技术；有利于学习者灵活地运用知识、正向地迁移技能、科学地创新事物。

(2)CIT智慧学习活动的创造学习

CIT创造学习活动，是学习者具身参与的一种创新创造的活动，强调发挥学习者的思考力、想象力和创造力。然而单单依赖于沉淀在脑海中的知识与技能是无法进行创新学习的，因此，需要学习者依托创造性活动，在做中感悟与思考，在动态过程中追寻升华的创新。例如，在学习颜色的活动中，学习者可利用全息影像技术用手触碰不同颜色，具身感知不同颜色的特征，通过选择后的颜色叠加在校园中的相应位置上，从而新颖别致地设计心中的美丽校园。创造学习活动需要培养学习者善于借助智能终端、智能工具等外力，与表征的知识与信息进行交互，与连通的小组外学习共同体进行互动。这不仅产生小组内部的学习活动、生成个体的认知活动与组织内部的经验智慧，还能通过人与技术、与外界知识、与关联的境外学习共同体生成集体经验、汇聚成大智慧，而活动中生成的这种人机分布式认知、协同思维和群体创造力，是学习者创造性表现的基础。

(3)CIT智慧学习活动的设计原则

正是由于学习从知识走向智慧与创造的必然性[17]，以及学习活动的重要性，因而在设计过程中应遵循一定的设计原则：凸显学习活动的多维性(项目领域、参与方式、学习路径、活动内容等方面)，支持学习者创造思维的发挥(活动实时援助、可视化的及时反馈、活动策略支持、创意想法视觉化展示工具等)，强调内部心理(思维、动机等)与外部体验(动作、操作、环境感知等)的双向转化[18]，兼顾面向情境(物理情境、社会情境)与过程(注重与活动结果相关联的学习活动方式)的学习轨迹[19]，注重创造的趣味性、参与的便捷性和活动的开放性。

2. CIT智慧学习环境的演化资源

在CIT智慧学习环境活动中，无论是活动内容的智慧性学习，还是活动方式的多样化开展，都需要演化资源的支持。演化资源，是指进化的进化资源，是在连通和泛在的环境中处于动态和演化的学习资源，从静态的材料数字型、自展型、微型媒体资源，不断演化成信息立体化、自创+共创、任务关联化、情境自适应、持续进化的学习资源。

(1)CIT演化资源的进化形态

演化资源可分为初级资源、次生资源和创生资源三个层级。通常，非技术性的投入越少，人与群体的智力投入越多，则演化资源层级越高，如图3所示。

图3 演化资源的进化形态

初级资源是次生资源与创生资源的基础，是未经处理、未经关联的原始的数据，是通过仪器记录、智能设备跟踪生成、个体观察等方式，表征事物变化和真实反映客观实在的资源，具有低关联、多碎片、弱聚焦的特征。

次生资源强调揭示事物发展规律，借助处理分析工具，对初级资源进行处理，通过剖析其内在联系、连通断裂的相关数据，以生成数据所暗藏的原理与模型、追寻所蕴含的意义或文化，达到可视化展示初级资源内在的关联和预测事物发展的目的。

创生资源则是学习者经过顿悟而创新的成果，是“智慧沉淀和分享的重要载体”[20]，是次生资源的升华。它同时又是方法与策略的集合，可利用策略来指导初级资源的生成。

(2)CIT演化资源的特性

高度聚合与支持学习策略的获得是演化资源的重要特性。演化资源并不是孤立的单元，而是具有知识高度关联的整体，以促进学习者学习为目的，为学习者提供优质资源。

在知识社会时代，“知道在哪里”找到知识、“知道怎样改变”“知道成为”比知道知识本身更重要[21]。因此，演化资源应根据本体而关联一切可关联的与有价值的信息源，如专家、学者、研究实果、图像视频、网站网址等，应通过感知情境、主题和意义而主动进行资源聚合，形成动态树状或网状的组织资源，以实现支持富有策略的学习，降低认知负荷，提高学习效率。例如，可利用图4所示的INSTAGROK等网站，动态关联资源。

图4 INSTAGROK搜索“学习资源”

(3)CIT演化资源的设计维度

演化资源的设计，涉及泛在、智辩、分形、递归等维度。

其一，泛在。无处不在的多样化资源，既是演化资源的基本质料，也是学习者对智慧学习环境的强烈要求。设计泛在的资源应依托群体，展现集体智慧，创造共建共享的知识。

其二，智辩。通过提供极具思考性的问题，为学习者创造“越辩越明”的多样化资源。只有身处智辩的多样化资源中，才能为学习者智慧的生成、创造力的发挥提供可能。

其三，分形。事物并非处于二维或三维的空间中，而是一种更为复杂的非线性的状态，这才是一种真实的自然状态。根据分形理论，使演化资源自然表征真实的、复杂的问题，促使学习者感知事物的自然存在，而不是人为抽象出来的模型。

其四，递归。明晰了演化资源从初级到次生，再到创生阶段的演化过程，应领悟到资源只有处于不断流通的、动态的、智慧共建共享的递归式的进化过程中，才能使知识增值，才能使知识成为活的知识。

3. CIT智慧学习环境的智能空间

(1)CIT智能空间的高效能

作为数字化信息与物理空间自然融合的产物，智能空间已不仅仅是将学习者带入一个已经构建良好的增强现实空间，而是将传感器、RFID、超微计算机等智能系统嵌入到学习者生活与学习的实体空间中。同时，在泛在网络下，通过与演化资源的整合，以智能设备和移动互动终端等为中介，为学习者呈现立体化数字信息或图像，打造高效适切的学习创造空间，凸显CIT智慧学习环境的效能性。

智能空间是“以基础设施或环境为对象，通过嵌入传感系统、微型计算机、通讯工具等系统，构建允许人们通过手势、声音、行为与空间设施进行高度互动的学习空间”[22]。从最初孤立空间内的智能化到移动智能设备的融合，再到目前由单个空间互连而构筑成的智能空间，打破了对学习者的层级划分，成为了人人皆可参与的、互通的、创造性的、全方位的学习空间，提高演化资源的利用效能，保障学习质量，如下页图5所示。

智能空间通过视觉感知技术、声音感知技术和各项参数精细感知技术等，实时监控空间内人与物的位置与活动，并为学习者提供视觉、音频和场景的反馈，有利于将智能设备通过监测和感知收集到的数据在可视化分析后展现出来，以做出科学决策；有利于学习者通过使用关系概念图、网络地图等方式高效地展示创新想法，便于交流学习；有利于与连通的学者、教师、校外专家、项目爱好者等人一起进行创造性学习。在这实时感知与高度互动的学习空间中，学习者不仅仅是通过大脑学习概念，更是在身体与物体互动的过程中增强对知识与技能的高效能学习。

图5 CIT智能空间

(2)CIT智能空间的富创造

智能空间的富创造，体现在对空间的知化。作为具备认知能力与深度学习能力的产物，智能空间在与学习者互动的过程中汇聚大数据、优化算法、提高并行计算力，通过不断学习人类智慧以使空间变得更加智能[23]。这个持续增强的创造性智能空间，在与学习者交互的过程中，为学习者提供他们所需的可视化数据、未考虑到的实在信息、深度参与式的情境、互连的共同体等等，因此，它更能提升学习者的智慧力量。

富创造的智能空间，展现的是一个全新视角下的学习场景，凸显泛在化、轻小化和虚实信息自然叠加的特征。例如，Avegant公司利用虚拟视网膜显示技术(VRD)开发出了Glyph眼镜，能直接在人的视网膜上投射图像，而不需要穿戴传统的数字头盔。Magic Leap公司利用动态数字化光场信号，不仅记录光线颜色与强度，而且可持续存储来自场景的光线信息数据，并结合VRD、硬件、软件、传感器等技术与设备，创造全新的学习空间与互动体验。

(3)CIT智能空间的设计原则

CIT智能空间的设计不应率性而为，而应遵循一定的设计原则：凸显数字化信息与物理场景的自然融合；强调智能空间的开放性与连通性，富有创意的任何学习者都可加入项目之中，并能与外部信息源协作学习或进行学习求助，应体现CIT的真正蕴含；应提供整合“异构、多样、动态”计算场景的中间件，屏蔽智能设备复杂性，为顶层应用提供服务[24]。

(三)四支撑：环境感知、云端服务、智能工具、CPS

环境感知、云端服务、智能工具、系统融合是CIT智慧学习环境的必要支撑。为了体现学习环境智慧性，CIT学习环境的三大要素——学习活动、演化资源和智能空间，需要通过环境感知灵敏地适应学习者的学习行为，利用云端为学习活动提供人本化服务，使用智能工具共享智慧与经验，通过系统融合为学习者构筑自然无缝的智慧性环境。

1.CIT智慧学习环境的环境感知

环境智能感知通过运用R F I D、H R S、QRCode、传感器、嵌入式设备等技术，感知教学临场、认知临场和和社会临场，收集与学习者相关的信息数据，进而提高“人—机—物”的交互质量[25]。泛在网络中，对互动终端、创新学习体、加工工具、移动终端、智能空间、加工场景、学习活动、RFID、传感器、学习书籍、关联资源等进行智能感知，收集与学习者相关的语境信息，如图6所示。例如，学习者情绪、心理状态等个体隐性信息，聚集创新学习团体在通讯交流中所反映的关系信息，汇聚实体空间中设备与工具等属性、位置等信息数据。

图6 环境感知网络

然而，由于信息的时间瞬时性和空间碎片化，导致所收集的大量数据具有异构性，并且关联度极低，因而需要对其进行智能解析，分析出富有价值的信息，提升学习环境适应学习者的学习兴趣与活动偏好，解决学习困难，增强活动体验。

2.CIT智慧学习环境的云服务

CIT智慧学习环境汇聚的大量数据，离不开云端所提供的承载与计算。云端支持大规模资源共享，对设备具有较低要求，并且具有高安全性与高可扩放性，而云计算所拥有的特质是CIT的智慧学习环境必不可少的现实需求。例如，Compuware Gomez、ManageEngine、Aternity等提供监测用户体验、监控应用程序等云监控服务。另外，云应用服务不断涌现，如远程虚拟实验室iLabCentral、地图协同制作与共享平台ArcGIS Online、班级管理云平台Learn Boost等，而云教室、云课堂等标准意义的教育云服务则对智慧学习发挥着重要的基础支撑[26]。

数字教育中心(The CenterforDigitalEducation)的研究报告指出，云计算是学校和工作场所合作的重要组成部分。具体包括：让数字原住民有效地投入学习，能胜任以技术为焦点的现代职业；创建课堂和家庭学习的无缝衔接；改变学生学习和访问资源的方式，提供深度投入的、学习者驱动的个性化学习体验；随时随地提供在线学习资源、协作和分享；消除数字鸿沟；无须携带和购买纸质教材，提供最新的学习材料和资源[27]。

3.CIT智慧学习环境的智能工具

图7 智能工具

在CIT智慧学习环境中，智能工具并不是教师知识授递的媒体，而是经验共享的中介，建立群体智慧的主渠道。它打破了“整齐化、同一化、预设化和顺序化”[28]的传统工具的使用特点，进而创建了“个性化、泛在化、入境化和群体智性”[29]的特征，包括课程评价、教程设计、协同学习、效能学习和研究等基于移动终端的智能化工具，如图7所示。

4. CIT智慧学习环境的系统融合

CIT智慧学习环境离不开系统的高度融合。“人—机—物”融合系统(Cyber Physical System，CPS)耦合网络、计算到物理环境，通过计算、通信和控制等技术的深度融合，实现高度自治、高效协作、移动控制、动态适应和人本服务[30]。

系统融合不仅变革了人与机器、物体的互动方式，生成新方法，而且将各个独立物体或其子系统关联成统一体，创造了自然世界、虚拟世界和思想世界的融合。它强调物体间的通信，通过精密计算各数据参量，科学控制物体运动，持续地编织自己到教育活动中，以利于学习者在创新创造活动中科学感知物体、知晓规律、获得智慧。

四、结束语

创新不仅驱动世界发展，而且推进人类进步，变革外在世界的同时也在塑造人类符合新时代特征的内心世界。CIT智慧学习环境将个体的智慧汇聚成一股强大力量，开创了“人人性、开源性、共创性”的学习新境地。它突破传统创新封闭研究的局限，变革传统创新环境中人们的思想与观念，推动智慧学习环境向智学、智睿和智造的方向发展。

参考文献：

[1][3] [美]埃里克·布莱恩约弗森, [美]安德鲁·麦卡菲.第二次机器革命[M].北京:中信出版社,2014.

[2] Song, G., Tang, Q.,Chen, R. and Ji, Y. .Technology Innovation inPerspective of Complexity Science [J]. Impact of Science on Society,2008, (2): 28-33.

[4] Hafkesbrink,J.,Schroll,M..Innovation 3.0: Embedding into Community Knowledge-Collaborative Organizational Learning beyond Open Innovation [J].Journal of Innovation Economics &Management,2011,(1): 55-92.

[5][21] [加]乔治·西蒙斯著.网络时代的知识和学习——走向连通[M].上海:华东师范大学出版社,2009.

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责任编辑：赵兴龙

CIT: ADesign Paradigm for an Smart Learning Environment

Zhan Qinglong, YangMengjia, GuoGuiying
(School of Information, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222)

In modern times, great changes have taken place in smart learning environmentfocused on the deep convergence of innovation and digital technology (CIT). This paper explains basic philosophy, opinions and main characteristics of smart learning environment in CIT, and thus to design a paradigm.This paradigm has three layered objects (smart learning, smart mind and smart production), three core elements (learning activity, evolving learning resources and smart space), and four supports (situation awareness, cloud services, smart tools andCPS).The paradigm regardsinnovation and wisdom as the core competitiveness of digital education, and promotes the high-order development of smart education.

Digital Technology; Learning Innovation; Learning Environment; Smart Learning; Design Paradigm

G434

：A

1006—9860(2016)06—0049—09

詹青龙：博士，教授，副院长，研究方向为教育信息化(qlzhan@126.com)。

杨梦佳：在读硕士，研究方向为教育信息化(1243979872@qq.com)。

郭桂英：硕士，副教授，系主任，研究方向为教育信息化(35123650@qq.com)。

2016年5月8日

* 本文系教育部人文社会科学研究青年基金项目“学习型社区媒介环境建设研究”(项目编号：14YJCZH040)研究成果。