基于云+端的中学生成性智慧学习环境构建

■ 陈小会

引言

我国《基础教育课程改革纲要（试行）》明确指出“课堂教学不应当是一个封闭系统，也不应当拘泥于预先设定的固定不变的程序，要鼓励师生互动中的即兴创造，超越目标预定的要求”。 传统的预设性教学由于具有目标导向性、内容封闭性、过程控制性、方法程序性等特点，导致只注重教学的预设，而忽视了教学的生成性特点，从而阻碍了学生个性化和创造性的发挥。因此，为满足21世纪学生技能培养的需求，课堂教学应该由预设为中心转向生成为中心。

因为传统的教学环境无法提供采集与积累生成性的教学过程产生的大量生成性信息的途径，而这些信息通常随着教与学过程的结束而消失，所以传统的教学环境对生成性教学的实施缺乏有效支撑。随着云存储、云计算、学习分析等技术的发展和应用，学习环境越来越智能化。智慧学习环境能够记录学习过程，提供个性化学习支持和服务，为促进教与学的生成提供机会、工具和技术支撑。因此，以“云+网+端”智慧课堂教学系统为例，对探讨面向生成的智慧学习环境的构建和应用具有积极意义。

一、相关概念与内涵界定

基于云+端智慧学习系统生成性智慧学习环境是指在互联网、物联网、云存储、云计算等技术的支持下，能够记录学生课前、课中、课后学习行为及数据，以支持学生个性化、生成性学习的智慧学习环境。

（一）生成性教学

美国当代著名的教育心理学家维特罗克（Wit-trock M C）提出的生成学习理论（Generative LearningTheory）在解释和说明学习者内部的生成作用时，强调学习过程中个体主观能动性，重视个体与环境交互作用中知觉的作用。这一理论的基础是学习者的自主学习能力建设和互动生成，特别关注在多向交互作用中所建构的新知识的意义。维特罗克等认为，学习的生成过程就是学习者将已有认知结构（已经储存在长时记忆中的事件和信息加工策略）与从环境中接受的信息（新知识）相结合，主动地选择注意信息并主动地构建信息意义的过程；该过程分为“注意和选择性知觉阶段－主动建构意义阶段－建构完成和意义生成阶段”。此外，他把生成与反审认知看作是互相补充、完善的。

从教学生成的视角，李祎认为学习应营造一种“生成场”，通过教师或他人的直接或间接的引导和帮助，学生在生成场中积极地利用各种信息来进行知识意义的生成。 教学生成系统就是在生成场中运行的，它是由信息场域和思维系统“交叉”重叠而构成的一种信息加工系统。

基于对教育领域专家观点和一线教师诉求的汇聚分析，结合当前教育信息化水平和科技发展现状，笔者认为生成性教学是在弹性预设基础上，师生充分交互，不断调整教学活动和行为，共同建构并形成新的信息、资源的动态过程，以实现教学目标和创生附加价值。

（二）智慧学习环境

智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。智慧学习环境是普通数字化学习环境的高端形态，是教育技术发展的必然结果。

智慧学习环境主要构成要素包括资源、工具、学习社群、教学社群、学习方式、教学方式六个组成部分，如图1 所示。学习者与教师（设计者） 通过学与教的方式与智慧学习环境相互作用。这种学习环境不仅能够基于动态学习大数据分析，实现教学内容优质化、资源推送自动化、交流互动多元化、评价反馈智能化 ，而且能够解困智慧校园建设存在的问题，消除多媒体教学面临的困难，促进学生的创新能力，构建“互联网+”时代的互动式课堂教学模式，变革信息时代教与学的方式。

图1

二、中学生成性智慧学习环境的构建

依据智慧学习环境的技术特征，基于软件系统开发的设计理念，以云+端的智慧学习系统为例，通过用户需求分析、系统要素分析、系统结构设计等构建生成性智慧学习环境。

（一）生成性智慧学习环境的需求分析

通过面向学生和老师的调查，结合“互联网+”时代的技术发展，以系统观的理念，我们从系统需求、功能需求及技术需求三方面进行分析。

1.系统需求

生成性智慧学习环境需要将现实的物理环境与虚拟环境进行有效融合，能够支持和服务于生成性教学，并将课内学习延伸到课外。

2.功能需求

生成性智慧学习环境中的信息和资源应实现智能推送，能够在线答疑，联结学习和教学空间，将生成过程记录下来，生成的资源应该能够存储并实现共享。

3.技术需求

生成性智慧学习环境需要能够实现师生之间的无缝式互通互联、易操作，实现移动授课，而且可以通过课堂内外的检测，及时形成统计图表，及时了解每位学生的学习效果，完成针对性或个性化教与学。

（二）生成性智慧学习环境的构建要素及特点

黄荣怀等提出，智慧学习环境的构成要素包括学习资源、智能工具、学习社群、教学社群、学习方式和教学方式 6 个组成部分，学习者与教师通过学与教的方式与智慧学习环境相互作用。 本文认为，面向生成的智慧学习环境构成要素也应包含 6 个部分，但是又与一般的智慧学习环境不同，主要有学习资源、学习工具、学习社群、教学社群、学习者及教师。

第一，学习资源：生成性智慧学习环境中，学习资源除需要满足无缝连接或自动同步、资源独立于设备、按需推送外，更注重生成性资源的存储和共享。

第二，学习工具：学习工具除智能化特点外，更加强调对生成性信息的产生、捕捉与记录。

第三，学习社群：注重生生之间的互动、交流、协作、探究，强调生生、师生之间的课内外的互动，以满足学生的学习需求，促成更多生成性学习的条件和契机。

第四，教学社群：注重教师之间的共同学习、教学反思，从而促进教师专业发展。

第五，学习者与教师：通过生成性教与学的方式与其他要素发生关联，相互作用，从而产生生成性学习。

学习资源和智能工具为学习社群和教学社群提供支持，学习社群与教师社群相互促进，实现教学相长，并对学习资源和智能工具的丰富起到了促进作用。

（三）生成性智慧学习环境的构建

在前面对于生成性智慧学习环境的需求及构成要素分析的基础上，基于云+端的智慧学习环境系统可以分为系统硬件、学习资源及工具、用户对象及应用软件四部分。

1.系统硬件：主要包括云平台、无线互动服务器、学生终端和教师终端

云平台作为整个智慧课堂的重要支撑，实现了空间、资源、应用及数据分析能力的集成，为智慧课堂的资源获取、数据分析、课外互动提供了很好的保障。

通过教室内部署的课堂无线服务器，构建教室内的高密度WIFI网络环境，实现教室内师生移动平板电脑的互联互通，并对课堂教学活动中的各类数据实现伴随式动态采集。不仅如此，借助无线互动服务器，可以将教师移动终端的影像无线投屏到课堂内的显示设备上，使教师脱离讲台的束缚，和学生融为一体，实现移动授课。教师移动终端用于教师备课、授课以及作业布置。学生通过自己的移动学习终端接收老师发布的作业、课堂测试，并将结果反馈给老师。

2. 学习资源及工具

在云+端的智慧学习系统中资源分为云端资源、校本资源及本地资源，三类资源都是以教材中的课时或章节为单元提供课程资源包，包括教学设计、课件、同步练习、视频、图片等素材，老师可以根据需要有选择性地推送给学生。除此之外，还包括学生参与探究、讨论等活动形成的生成性资源，教师或学生可以一键分享，以供学习者随时获取，也可进行二次开发与应用。 智能工具包括虚拟学具、可视化工具、群件工具等。

3.用户对象

主要包括教师和学生。教师提供、组织和管理学习资源和工具，学生在课内外使用各类资源、工具和应用软件。

4.应用软件

云+端的智慧学习环境提供了面向生成的各种应用软件，主要用于支持学习社群和教学社群。在生成性教学中，学习者的知识获取是个体建构和群体建构共同作用的结果。通过系统中的班级空间、互动讨论区、班级微课等建立学习社群，除了鼓励学习者在课前和课后进行交流沟通，更重要的是在学习社群中开展互动、探究、协作等活动，促进教学的有效生成。 教师通过系统中的班级空间、作业平台、辅导答疑区等建立教学社群，进行网络备课、评价反思、资源共享等，并与学生社群相互联系，调整或校正教学行为。 教学社群的建立有利于提高教师的生成性教学能力，也有利于顺利生成性教学。

三、中学生成性智慧学习系统应用成效与反思

（一）云+端生成性智慧学习系统能实时捕捉动态课堂生成，提高课堂效率

探究实验是物理、生物、化学等学科的必修知识。例如，在生物学科的《认识藻类植物》一课中，传统课堂一般只有老师在实物展台的辅助下完成藻类植物形状及结构的观察的实验，学生通过大屏幕进行观察，或者学生可以进行操作，但学生操作的结果无法记录，也无法共享给其他学生。基于云+端生成性智慧学习系统中，学生可以用手中的移动终端将显微镜里观察的结果拍照并上传到云平台，老师可以挑选典型作品进行对比讲解，从而由实验结果推断出导致失败的原因，老师还可以在巡视时将学生在实验操作过程中的规范操作和错误操作录制投影大屏幕。这样无论是藻类植物的结构特点还是实验操作中需要注意的问题以动态、直观的方式展示给学生，不仅仅是简单的文字、图片，大大提高了课堂效率。教师布置的客观题作业可以自动批改，形成分析报告，节约教师批改作业时间。

（二）云+端生成性智慧学习系统能打破时空界限，丰富学习资源，提高学生学习积极性

根据对学生和教师的访谈和调查，老师能够将课堂实录一键录制并分享给学生观看，也可以提供微视频、拓展阅读资料等学习资源，让学生能够反复学习；师生还可以通过作业平台的互动功能进行在线答疑，及时解决学生的困惑与疑问。语言类学科教师通过自动评测题的发送，随时随地检查学生英语口语情况、课文背诵情况等，系统根据学生的语音自动为学生打分。通过云平台+移动终端构成的家校互动班级圈，可以很好地形成“比、赶、超”的学习环境，进一步提升学生的学习积极性。

（三）云+端生成性智慧学习系统存在的不足

目前，云+端智慧学习系统的云端资源质量有待提高。由于绿色管控限制，我们可利用的网络资源比较少，课堂中（评测平台除外）生成的数据无法存储到学生的账号里，不利于学生学习轨迹的分析。

综上所述，云+端生产性智慧学习系统可充分发挥教育云平台资源全、应用多、云端一体、数据互通等特性，培养教师在课前、课中、课后结合教育云平台常态化开展教育教学工作的使用习惯，能够有效支持生成性教学的开展，并对实现教学目标和创生教学附加价值具有积极的作用。