学习科学观视角下的智慧学习环境设计

张亚珍

摘要：随着信息技术的发展，打造开放、智慧的学习环境、推进教育系统整合、促进资源共享已成为全球教育信息化发展的基本特征。本文根据国內外智慧教育现状，在学习科学视角下，提出智慧学习环境设计模型，以期对我国智慧教育的发展与建设提供参考。

关键词：学习科学；智慧学习环境；模型

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-1580（2017）05-0146-03

随着智能硬件设备和无线宽带通信成本愈加低廉，技术应用更为方便与普遍，为我们教育发展也打上了深深的技术烙印。当前教育热点关键词有智慧教室、游戏化学习、MOOC、翻转课堂、学习分析等课题，这些教学理念、教学模式为技术与教育深度融合提供了充分条件，也为智慧教育的发展提供了支撑与契机。

学习科学是由一个汇聚认知科学、计算机科学等学科的跨学科研究领域，关注如何通过信息技术、智能技术改善人类学习绩效，强调真实情境对学习的影响，强调学习的社会性、迁移性、建构性的属性。学习科学的观点、视角与方法在智慧教育上有着巨大的潜在引导力量。本文结合学习科学理念，提出智慧学习环境设计模型，以期对我国智慧教育的发展与建设提供参考。

一、智慧教育内涵

随着信息技术在教育领域深入应用与推广，各个领域的研究者分别从各个不同领域开始探究智慧教育的内涵。祝智庭教授认为智慧教育的基本内涵：通过构建智慧学习环境（Smart Learning Envi-ronments），运用智慧教学法（Smart Pedagogy），促进学习者进行智慧学习（Smart Learning），从而提升成才期望，即培养具有高智能（High Intelligence）和创造力（Productivity）的人，利用适当的技术智慧地参与各种实践活动并不断地创造制品和价值，实现对学习环境、生活环境和工作环境灵巧机敏的适应、塑造和选择。

相关智慧教育公司以技术视角认为智慧教育是以云概念为基础，以物联网为支撑，网络技术作为基础方向，建立基础教育的智能化校园管理系统，可以促进优质教育资源共建共享和应用、资源整合，融入到教学、学习、管理等工作领域，实现教育公平、提高教育质量目标，推动教育教学改革的发展。

智慧教育是在云计算、物联网、泛在网络、人工智能技术支持下，合理设计并开发智慧学习环境，促进学生智慧学习。笔者认为智慧教育以学生为中心，通过信息技术构建并创新有效的智慧教学环境，实现个性化、智能化和体验化学习环境，形成优质教学内容共享、合理资源推送和自我评估功能，培养并提高学习者信息技术应用能力和问题解决能力，促进学习者知识智慧建构。

二、智慧教育现状

在信息技术的融合下，各个国家已经意识到教育改革的必要性和紧迫性，同时把智慧教育作为变革国家教育系统的战略选择。目前国内外在智慧教育设计和建设方面取得了一定的经验，对于我国发展智慧教育具有重要指导意义。

（一）重视基础设施的建设，加强软实力的发展

国内外现阶段的智慧教育中，非常重视硬件基础设施建设，如高速宽带接入、云计算存储、移动终端的开发等，这些对促进学生进行随时随地学习提供了条件。IBM根据智慧教育五大变革，提出智慧教育框架：数据收集、存储与分析；个性化学习体验和优化教育管理。在IBM智慧教育核心就是利用信息技术，为学习者创设智慧学习情境。国内华东师大与华为公司合作的华东师大教育云、宁波智慧教育，架设高带宽校园网，创建了高智能实验室和新教学设施。这些基础设计的建设为后期智慧教育资源的开发与应用提供了很好地保障。

（二）实现跨学科、跨部门整合，促进全员参与智慧教育建设

在新加坡智慧教育系统中，通过整合公众学校、私人部门/企业、公共部门政府合作模式，与各地方教育技术研究团体、信息通信研究人员、企业以及知名海外教育技术机构建立合作关系。学校与教师在电子教材、其他教育资源与教育应用的开发上具有一定的话语权，通过多方合作交流，从而获得有利的实时反馈，实现活跃的思想与合作交流，保证产品和服务的质量。

（三）消除信息孤岛，促进各个系统融合共享

韩国智慧教育系统是结构化的插件式智慧教育系统，该系统由智慧内容子系统和家校学习子系统组成，通过学校和家庭联接，形成一个学习空间，促进正式和非正式学习，各个系统功能相互融合，全面实现数据共享和服务，有效提高学习和教学工作的效率。我国教育信息化建设经历了网络教育、数字教育。在数字教育中，我们基本实现了校园网络基础设施建设，对教学系统、学习系统、管理系统等系统进行了开发，但这些系统是相互孤立的。在智慧教育未来发展过程中，整合各个子系统，实现数据共享和服务是我们智慧教育发展的重要目标。

（四）重视智慧教育相关法律法规的制定

我国先后颁发了《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》等纲领性文件，这些对我国智慧教育的发展提供了政策上支持，同时为智慧教育发展指明了方向。然而智慧教育有条不紊地持续发展还需要国家立法机关建立更完善的法律法规，通过立法为智慧教育的发展提供有力保障。

我国智慧教育建设在各个学校侧重点各不相同，有侧重硬件基础设施、侧重网络带宽、数字化教材开发、教学系统软件开发等。如何更有效的发展我国智慧教育，更需要上层理论指导。笔者以学习科学为理论，促进智慧教育合理、个性、针对性建设，让学习者获得更高水平的创造性思维。

三、学习科学内涵

智慧教育建設围绕“以学习者为中心”，设计学习中的硬件、资源、环境和社会因素，根据所收集到的实时或非实时的数据，对设计进行适应性调整。而学习科学的理论与方法则可以指导这一设计过程和具体技术的实现。根据学习科学理念，对学习情境中学习者的具体学习行为、感知信息的方式和态度，进行设计。endprint

四、智慧学习环境设计

本文结合学习科学内涵，根据冯锐经验学习环境模型，利用物联网、云计算、互联网和智能技术，全面感知学习情境信息、识别学习者特性，灵活生成最佳适配的学习任务和活动，结合技术支撑下的智慧教学法，构建学生的知识意义，从而使学生的创造性和创新思维得到大大提高，设计智慧学习环境模型（如图1）。

在本模型中，“以学习者为中心”，把学习活动镶嵌在真实情境中，学习者通过体验解决真实问题的过程，再检索、分析、解决和验证问题，通过广泛参与、自由探索、合作共享，获得知识的意义建构。主要有以下功能：

（一）学习情境自动感知

情境感知主要表征智慧环境对物理环境和学习行为的感知能力。一方面传感器感知环境的物理因素，系统自动调节物理环境，促进学生适应性学习。第二方面传感器获取学习者的位置、姿势、学习终端、操作、学习方式、情感等学习行为方面数据，结合学习行为分析，了解学生的学习需求，提供适应性支持，促进学习者个性化、自我导向的学习。

（二）学习资源自动推送

在智慧学习平台，结合学习分析呈现学习者特征、学习内容、处理信息的方式等数据，为学习者自动推送相关学习资源，促进学习个性化学习。同时智慧学习平台还根据学习结果数据分析采取干预措施，通过迭代循环过程，更好实现个性化服务，从而达到提高学习和教学成效的目的。

（三）智慧评价

评价促进教学改进。在智慧学习环境中从评价主体的多元性、评价内容的多元性、评价方式的多元性进行综合性评价学生的学习效果。评价主体有学生、同学、教师和学习共同体。评价内容有学生在线学习时间、发帖数据、参与讨论频率和测验分数等。评价方式有调查、项目设计、考试等。

（四）智慧教学模式

据文献分析，目前国内关于教学模式的研究非常多。然而目前如何选择恰当的教学模式，却没有相关原则和技术。在智慧学习环境中，我们充分利用技术的“智慧性”，灵活地选择智慧学习平台社交媒体，利用各种交互方式和媒体工具，设计与自己学科相适合的教学模式。同时还可通过教学助手的设计，如在线求助策略，促进学生进行高效的合作学习。在科学实验课中我们可结合认知科学仿真技术，建立3D情境馆，如博物馆、图书馆和生活馆，实现学习者真实的学习环境沉浸式学习，提高学习者的问题解决能力和技巧。

（五）正式学习与非正式学习相结合

在智慧教育系统，我们结合正式学习和非正式学习环境特点，主要是了解和改善家庭、工作场所，课堂等实现虚拟的共同体与现实共同体中的学习环境，针对教学设计的认知、社会和技术方面都给予跨学科的研究，从而达到利用创新的技术来改变学习方式。

五、总结

目前，信息技术与教育在不断地融合，教育信息化持续良好的发展势在必行，十分迫切。现阶段我国关于技术支持深度学习的学习环境设计与开发还处于初级阶段，本文结合学习科学理论，从理论上设计智慧教育學习环境模型，创建具有智慧特性的学习环境，促进智慧教育的研究更好地发展。

[责任编辑：盛暑寒]endprint