“智慧学伴”何以改进学习：在线教育的交互危机与理念再造

屠明将 吴南中

[摘   要] 在线教育通过“疫情”大考之后，如何设计个性化工具以提升交互层次，促进学生学习效率和学习深度的提高，成为研究者关注的话题。通过分析在线教育的交互危机，提出“智慧学伴”的嵌入逻辑与作用方式，进而形成“三伴共生”“三伴一体”以及“三维一体”的整体架构，解决在线学习中“人”的缺位问题。要实现“智慧学伴”的价值，需要基于具身认知理论、空间理论和联通主义学习理论，从激发具身性主动参与的自觉意识、创设时空一体的分布式信息环境以及助推学习者联通化知识生成三个层面凝练“智慧学伴”理念再造维度，以此进行技术开发和数据基础的获取。

[关键词] 智慧学伴； 在线教育； 交互性； 具身認知； 联通主义学习

[中图分类号] G434            [文献标志码] A

[作者简介] 屠明将（1987—），男，安徽六安人。讲师，博士，主要从事成人教育与教师发展研究。E-mail：1415419174@qq.com。吴南中为通讯作者，E-mail：283673825@qq.com。

一、引   言

随着信息化时代的纵深推进，人工智能与教育教学的深度融合已经成为教育改革与发展的重要趋势之一。2018年，教育部发布的《教育信息化 2.0 行动计划》把“加强智能教学助手、教育机器人、智能学伴、语盲文字信息化等关键技术研究与应用”列为“智慧教育创新发展行动”的重要举措[1]，进一步显示出“以融合了人工智能、语音识别和仿生科技等多项技术的教育机器人为代表的新一代信息技术产品将在教育领域发挥巨大作用”[2]。智慧学伴是教育机器人的一种形式，“作为学习伙伴参与学习者的学习过程，开展学习互动、协助学习时间管理以及情感支持等”[3]。然而，由于教育机器人处于发展的探索与起步阶段，实践应用过程依旧存在教育功能欠缺以及人际交互不足的困境。因此，文章将研究对象限定为青少年学生群体的学习支持服务体系领域，结合学习者发展需求的实时互动性、家校共育性以及多元差异性，立足在线教育交互性危机的时代命题，从多维理论视角分析智慧学伴的内在逻辑和发展方向。

二、“智慧学伴”审视下的在线教育交互危机

尽管新冠疫情进一步推动了在线教育的跨越式发展，可越来越多的理论哲思与实证研究皆发现在线教学仍旧面临许多亟待改进之处，其中，网络学习空间中的交互性与沉浸感成为制约在线教学质量的关键痛点。

（一）交互主体的双向互动不充分

首先，学习主体与学习系统的双向交互不足。在线教育多是基于需求调研或者经验累积等方式预先设置固定模式，即使在学习过程中给予学习者一定程度的自主抉择权，但亦是限定在特定范围内，实质上将学习者作为被动客体对待，这种主体客体化逻辑理路暴露出学习者成为“系统意志”的宰制对象，学习过程中丰富多元以及随机创生的可能性被迫变成意料之中的“候选者”。其次，学习者与教师的双向交互欠缺。囿于现有人工智能技术的“弱智性”，在线教育尚无法营造出如面对面教学那般真实的沉浸感，致使师生交互在不那么智能的虚拟空间中多停留于浅表层次，缺乏基于情感交流的双向交互，学生主体地位并未因信息技术加持而得到实质性增强，某种程度上似乎却在进一步削弱。最后，学生同伴之间的多向交互欠佳。同伴学习对于促进学生发展扮演了尤为关键的作用，可由于在线教育空间的分布式特征不足以及技术限制等因素，同伴交互表现得尤其缺乏，失去空间一体的所谓时间同步造成不同学生之间网格化的“金鸡独立”，难以产生具有多维意义的同伴学习效应。

（二）交互空间的多维融合不通畅

尽管在线教育有效打破了面对面教学的时空辖制，可脱离空间共在的时间同步亦会导致师生之间、生生之间的空间错位，虚拟教学空间如何把不同个体的学习历程进行有机整合，已然成为关乎在线教育高质量交互的关键堵点。一方面，从学生个体角度看，学习前、学习中和学习后三个发展阶段的交互空间融合不足。传统在线活动容易忽视学习活动的延展性，主要将核心关注点放在在线课堂环节，而对学习活动准备以及反思两个环节的重视相对薄弱，更是缺乏用统整思维促使不同时间段学习空间的有效融合。另一方面，从宏观教育角度看，学校教育、家庭教育和社会教育的交互空间融合不够。只有家、校、社三方高效协同并形成育人合力，方能最大程度引领学生的高质量发展；如何利用信息技术优势将三类教育功能整合形成统一的网络学习空间，进而实现家、校、社协同育人目标，已然成为在线教育交互危机的深层问题。

（三）交互深度的生长创造不充足

一是交互时机的选择失准。一方面，教师缺乏现场教学体验而无法准确判断交互时机，另一方面，网络系统仅通过诸如定时提醒、面部数据采集等技术难以精准定义适恰的交互时机。二是交互内容的程度浅表化。因为在线教育时空抽离机制特征的显著负面效应是不同主体交互多停留在显性知识等可视化浅表层次，容易忽视对交互内容背后丰富意义的价值挖掘。三是交互方式的表现单一。目前，在线学习多呈现为短时低频的同步交互、反馈延长的异步交互、蜻蜓点水的主动交互以及内驱不足的被动交互，在深度上的反思性交互以及方向上的反馈性交互相对缺乏。四是交互过程的情感支持匮乏。由于在被抽离后的时空范畴内不同主体生命体验无法“共同在场”，比如师生交互的“生命张力难以相向而行”[4]，深层次的情感激发比较缺乏，继而造成主体自觉的内在精神未被唤醒，持续生长的主动意识以及自主学习能力难以发生质变。简而言之，“技术副作用亦会让学习主体自身产生惰性思维并致使其能动性和判断力降低”[5]，深度交互不充分的在线学习空间内不可能有效激发并发展学习者的创新思维，甚至会扼杀创新意识萌芽。

三、“智慧学伴”改进学习的陪伴逻辑

智慧学伴设计逻辑应重视安全感（生存）、社会交互（关系）和持续发展（成长）的需求激励，利用新兴信息技术的“拟人化”智能优势，通过厘清中小学生发展需求的本真状态、个性差异和内在强度，发挥人格化学伴在社会交互和学习服务的超时空联结与全方位支撑方面的独特优势。

（一）主体自觉与社会交互协同的“三伴共生”逻辑

智慧学伴借由“激发内部动机、促进外部动机内化与整合”[6]，致力于满足学生“胜任力需要、自主需要和关联需要”[7]，不仅能唤醒学生自我决定的主体精神，也可发挥其拟人化同伴带来的社会交互效应，实现从智能相伴、智能玩伴到智能陪伴的“三伴共生”。一方面，区别于真人同伴，智慧学伴能够突破时空区隔的被动限制，具备时时相伴的超时空特征；另一方面，区别于传统玩具，智慧学伴通过人机交互功能可以促进学生与之互动，摆脱了传统玩具缺乏人情味的“冰冷”色彩，实现了玩具到玩伴的升级，从而达到一直都在且可以随时互动的陪伴效应。首先，在安全感得到有效满足的基础上触发学生主体自觉的觉醒。人机交互带来的“三伴共生”可最大程度消除既往“形单影只”造成的安全感缺失，彰显对学生内心世界的生命关怀，引领学习发生过程融入更多个体意志和情感需要，促使学习不再是一个冰冷的未经个体内心认同的外部嵌入式行为，主动认知需求的火花被点燃，学习过程的生命之流因之延绵不绝。其次，以模拟“同伴角色”的方式增添学习过程的情感支持。有大规模调查显示，“学生普遍乐于将人形机器人视为可信赖的朋友、伙伴，非常希望教育机器人成为自己的知心朋友，能与自己进行情感交流”[8]。针对学生内在发展需求以及教育本质逻辑，基于“人是一种社会性动物”[9]的理论认识，把教育视为一种“有目的地培养人的社会活动”[10]已经成为教育理论界的基本共识。智慧学伴以“互惠的共同体、交互活动和多元化评价”[11]方式为学生发展提供社会支持，遵循教育教学的社会性逻辑，即强调从大教育观视野下俯视学生学习发生过程的一般规律，通过VR等现代信息技术手段让学生在需求被感知、情感被理解、学习被帮扶的历程中获得成长。

（二）学习支持与成长需求融合的“三伴一体”逻辑

通过提供仿真性人机交互、个性化学习资源服务、全程学习行为监控以及基于大数据循证评估的方式，调动学生深度学习的内生动力，遵循了学伴、监伴与同伴的“三伴一体”逻辑。智慧学伴突破学校场域的时空限制，有效弥合传统学习空间彼此分割的裂缝，利用互联网技术促使学校教育、家庭教育和社会教育整合成有机统一的学习空间，同时学习全过程支持服务与数据采集也得以实现，达到学习支持服务无处不在的超时空伴随效果。一是与教学内容形成联动。依据核心素养以及学科能力生成知识图谱，促使学科基本知识系列化为相互关联的网状结构，经过精细化组织后的教学内容能够有效帮助学生精准定位学习需求，同时也有助于构建集学情分析、过程管理以及人机交互等多功能的一体化学习支持服务体系。二是与学习过程精准对接。不同个体的学习需求以及学习特征有所差异，智慧学伴能够依据学生学习的具体情形而设计个性化学习服务，在学习发生的不同阶段，结合学生学习习惯、学习基础、人格特质及兴趣爱好等实际情况提供针对性资源推送、答疑解惑抑或情感交流，采取多模态自然交互方式促使学生发展需求得到有效满足，智能同伴支撑学习的角色扮演进一步得到体现。

（三）交互时机、内容与方式整体适配的“三维一体”逻辑

区别于传统在线教育的交互时机失准、交互内容浅层以及交互方式单一，且时机、内容与方式彼此游离之弊病，智慧学伴通过理念更新、技术加持等方式实现交互时机精准、交互内容深入与交互方式多样。首先，更加精准地识别交互时机。经由情感识别等人工智能技术能够更加精准地判断学习者需要交互的时间节点，进而提供更加有针对性的学习服务。其次，更加深入地拓展交互内容。交互内容不仅停留在打卡点名、知识识记以及技能演练等层次，因之更加关注交互内容隐含的价值因素，进而达到知识技能、情感态度与价值观的意义融合。最后，更加多元的丰富交互方式。智慧学伴的交互方式既强调学习者主动交互，亦重视学习者、教师和网络系统三者之间的双向交互，从而告别以往单向度的被动交互局面；另外，语音交互、文字交互以及视频交互的适应性选项也逐步智能化。除了交互时机、交互内容和交互方式的“迭代升级”以外，智慧学伴更加强调三者之间的整体适配，力争在恰当时机以合适的方式达到深入挖掘交互内容的效果。

四、基于交互强化的“智慧学伴”改进进路

智慧学伴结合同伴学习与信息技术的双重优势，以凸显其学习陪伴、知识管理、情感交流、学习分析、家校共育等聚合化功能，通过营造具身性主动参与的自觉意识、创设时空一体的分布式信息环境以及助推学习者联通化知识生成，打造一种智能化知识管理与自适应学习相结合的深度学习空间，在自我决定过程中进一步提升学生的自主学习能力，最终经由联通化知识生成实现核心素养的逐步积淀。

（一）激发具身性主动参与的自觉意识

智慧学伴以拟人化实物为载体转变传统在线教育的“虚空化”特征，实体化智能同伴相较于“空对空”交互的不同之处在于，能够增强学习者身心一体卷入学习过程，从而促使身体与心灵交织融合的具身认知得以激发，主动参与在线学习的自觉意识因之苏醒。

1. 彰显多元交互的主体性

调动具身认知的前提须凸显学习者主体价值，但由于“‘我这个词不是行动的根源，而是关系的结果”[12]，故此应从主体间性立场审视学生自觉意识激发问题。智慧学伴设计理念体现出融汇学生、教师、家长等利益相关者为一体的交互主体性，新兴信息技术支持下实体化智慧学伴可将学习过程中分散在不同时空范畴的主体紧密联结起来。主体不再是原子化的独立个体，而是“你中有我、我中有你”的交互式主体。借助技术优势打破学、教、评的主体割裂，一是同伴身份陪同学习全过程以激发学生的内在动机，从而萌生主动学习的自觉意识；二是为教师推进精准教学提供强力支撑，从而增强教师在教学过程中的主体性；三是为家长开展高效家庭教育供給个性化资源，以提升深度参与学生学习过程的能动性。在智慧学伴支持下的学习活动，关系性生产的交互主体性得到不断彰显，学生的内在需求被精准识别，自适应学习习惯获得尊重，个性化学习资源与认同性归属感得以满足，内源性的自觉意识随之被激活。

2. 增强身心融合的体验性

将学习由被动规训转化为主动卷入，必须要强化学习者身心一体的体验感，促使在线学习真正发端于沉浸感十足的场域。智慧学伴基于具身认知理论的“心智、大脑和身体互嵌”[13]观点，能够创设具有带入感的体验性学习环境，通过VR和AR等人工智能技术介入以强化语音识别、手势识别和情感识别的功能，达到“支持学习者通过视、听、触等多种通道的感知体验，促使其在学习过程中身心与环境产生自然交互，使学习者产生一种完全置身于虚拟环境中的身心体验，增强学习的体验感和身心沉浸感”[14]的效果。一方面，利用人机交互技术构建视觉、听觉、触觉与感觉融为一体的多通道交互体系，促进“人脑”与“电脑”相互沟通，进而增强学习活动的具身体验性；另一方面，自然语言处理技术通过仿真人类自然语言以消除人机交互的理解障碍与方式呆板，促使智慧学伴在知识检索、答疑解惑以及对话交流等功能发挥过程中能够用学生喜闻乐见的生活化语言进行互动，让学习行为日常生活化。智慧学伴打造出身心融合的学习空间，进而调动学习者多通道协调投入学习进程，体验性增强随之就能催动其具身认知的觉醒，促使在线交互从既往“蜻蜓点水”式的形式化走向身心协同参与。

（二）创设时空一体的分布式信息环境

如何让分散在不同物理空间的教学主体形成时空一体的共在共融，需要创设分布式的信息环境。不仅学生的全过程学习能够凭借智慧学伴得以无缝衔接，亦可以构建学校教育、家庭教育、社会教育三位一体联动机制，通过时空融合以促进学习者高效开展学习。

1. 时间的连续性

智慧学伴不同于传统教育机器人的重要特征表现为其数据搜集的时间连续性，既可以从纵向上搜集、储存学生身心发展的历时性信息，亦能够在横向上纳入学生学习全过程的共时性数据。首先，三维度数据整合的历时性学情概要。三维度数据包括：生理数据（如姓名、性别、民族、年龄等），基本学情数据（如既往学习经历、学科核心素养水平、学习习惯、学习评价等），学习需求数据（如学习困惑、知识掌握水平、学习动机与态度、自主学习能力等）。学习过程的过去、现在与未来数据得以汇聚与整合，大数据思维引领的学生发展需求能够获得全息化透视，为诊断并制定个性化学习提升方案提供大数据支撑。其次，共时性学情数据获得全方位搜集。在遵循学科核心素养增值规律以及立德树人导向的基础之上，利用知识图谱技术优势将教学内容分割成由若干知识节点或能力节点组成的网状结构，依据学习者知识结构与认知水平智能推送自适应学习资源，达到“在大数据、人工智能等技术支持下，生成面向学习目标的个性化学习路径”[15]的效果。智慧学伴能够把多源异构的学习数据整合成系谱化、可视化与语义化的知识网络，促使教学内容知识语义化聚合并与学习资源建立关联，为语义搜索、智能交互、学情诊断、个性化学习资源推荐等功能的发挥奠定基础，进而有助于构建精准化的学习者画像模型。一方面，多功能属性聚合为学生提供全过程学习导航。课前预习阶段，在教师预先发布导学案的基础上，利用数据库中储存的海量学习资源进行“导学、助学、促学”[16]。课堂教学阶段，通过专注度识别以及课堂互动数据搜集等方式诊断学生的学习情况，然后设计有针对性的查漏补缺抑或学习进阶方案。课后巩固阶段，根据前期过程搜集数据以及学习者个体特征制订个性化的学习辅助方案，在智能交互、混合学习过程中进行认知优化、能力提升与知识管理。另一方面，多方位学情分析以监控学习行为的有效性。在对不同情境和不同时空学习行为数据全面采集、深度分析基础上形成的学情分析报告，能够立体映射学生学习过程的真实状态，从而作出客观公正的以增值为目标的学情综合评价。

2. 空间的整合性

智慧学伴功能的发挥离不开学生、教师、家长以及社会的支持与配合，只有在认识层面发生质变，才能够促成各方形成联动协调机制，实现学校教育、家庭教育和社会教育的资源统整与空间融合。智慧学伴多样聚合功能的发挥需以采集和分析学生学习全过程与全场景学习行为数据为基础，并要秉承大教育观念以整合学校教育、家庭教育和社会教育的育人功能，这也是区别于以往教育机器人的显著特征。首先，在大数据技术支持下利用分布式技术采集与储存分散于不同时空内的学习行为数据。借助分布式系统开放性与内聚性特征，对学校情境、家庭情境和社会情境中学习行为数据进行搜集、归类和整理，促使多源、多模态学习数据之间互为支撑、互为补充以生成大数据基础信息库，继而通过“数据融合”[17]方式全场景反映认知结构同化、顺应以实现动态平衡的知识获取过程。其次，形成学生端、教师端和家长端有机统一的智慧学伴网络平台。智慧学伴可以全面反映学生学习历程及其实际效果，对学习态度、认知结构、学习障碍、教学内容掌握程度进行综合评价所形成的学习分析报告，不仅为学生自适应学习能力培养提供支撑，也需要及时反馈给教师和家长，以方便采取更加有针对性的线下辅导。

（三）助推学习者联通化知识生成

智慧学伴调动学习主体自觉以及创设时空一体的学习场域，引领散落在异质时空背景下的点状知识联通成自组织网络，“是在操作交互、寻径交互、意会交互和创新交互相互作用的过程中螺旋式的知识创生和网络拓展与优化的过程”[18]，其最终指向促使分布于不同节点知识能够串联起来并升华为核心素养。

1. 个体和网络的联结

“知识发展的循环（个人对网络对组织）使得学习者通过他们所建立的连接在各自的领域保持不落伍。”[19]建构智慧学伴技术框架既，需要新兴信息技术的深度参与以化解教育机器人智能化水平不高的顽疾，也需要对学习者发展提供个性化教育资源，促使学习者个体与“网格化的学习情境”[20]之间形成自适应联结。依靠大数据技术所具备的“整个教育活动过程中所产生的以及根据教育需要采集到的，一切用于教育发展并可创造巨大潜在价值的数据集合”[21]特征，将学生学习行为发生的学校场域、家庭场域和社会场域的多源异构数据进行聚合及整理，结合知识图谱技术，经过数据融合形成语义化知识网络。智慧学伴在经过认证的海量优质学习资源库的大数据支撑下，能够结合学生个体特征筛选和推送適合其发展需求的学习资源，以精准投送方式满足学生个性化学习需要。学习者不再是独立于网络学习空间之外的“旁观者”，或者“反主为客”的被设定模式牵着鼻子走，而是建立一种供需联动的双向调适联结关系，促使以往截然对立的虚实学习空间之间有了可以自由流动的通道。

2. 知识和能力的联结

智慧学伴异于传统教育机器人的显著特征表现为更加智能化，大数据以及5G技术解决了数据容量、处理速度、数据兼容等问题，然后结合知识图谱技术能够有效生成海量多元的学习资源数据库，为智慧学伴作出及时有效决策提供大数据支撑。利用知识图谱技术形成学科教学内容的认知地图是智慧学伴“学习陪伴”效能的核心体现。结合全面发展教育目标、核心素养体系以及课程计划、课程标准、教材的基本要求，将学科教学内容谱系化与网格化成知识地图，形成可视化的学科教学内容资源库，为智慧学伴构建决策树模型提供基础数据支持。“知识创造隐喻认为在线学习是以知识创造为目标的协作学习过程”[22]，基于此，智慧学伴技术目标与价值追求在于营造一种深度学习空间以促进学生在知识和能力方面获得协调发展。首先，以知识追踪技术构建智能化知识管理模型。知识管理的实质是整合信息资源以提高知识生产效率，由于知识信息更新迭代较快以及传统计算机技术智能化水平较低，致使知识管理尚未形成智慧循环效应。知识追踪技术基于学生学习行为序列数据库进行建模，不仅能够预测学生的知识掌握程度，还可以通过模式匹配的方式为学生提供个性化学习资源。其次，以知识管理智能化促进学生自适应学习能力的养成。现代信息技术介入的知识管理有助于形成结构化的“个人知识仓库”[23]，在知识共享与内化过程中对庞杂异构的信息进行“知识融合”[24]，生成个性化认知地图并有效规划学习路径，进而实现自适应学习能力的不断提升。

3. 思维和情感的联结

深度学习发生机制的重要驱动因素依赖“高阶思维能力、批判性思维”[25]的形成。生成这种高阶思维实际上离不开学习者真情实感的介入，亦即创造性智慧生长必定是建立在思维能力和情感投入互嵌的基础之上。智慧学伴秉承联通主义学习理论而更加關注思维和情感的联结，承担着个性化学习资源供给者、情感陪护者、学习障碍帮助者、学情评价者以及学习规划者的多重角色，能够有效促进学生知识技能、情感态度价值观的全面协调发展。智慧学伴联结思维与情感主要依靠情感识别技术，基于学生学习态度与行为数据对其情感状态进行精准推断以构建学习者情绪识别模型，然后采取适宜当时情境的语言交流策略并调整学习陪伴方案，在预设与生成达到和谐状态过程中促使学生深切感受到同伴式的关怀理解。智慧学伴是“展示自己自由创造自身本质最真实、最普遍的空间、手段和工具”[26]。根植内心情感激发后的思维能力发展，方有可能在创新思维形成过程中发挥催化剂作用。思维与情感联结后的学习空间推动着学习者探寻学习本质、拓展主体自觉，不仅能够强化自主学习者身份，也可以引领其在信息世界中创造自我价值。

五、结   语

智慧学伴仿真化程度极大地消除了传统教育机器人感知能力欠缺、交互效果不佳的弊端，也具有扭转真人同伴学习时空场域受限的作用，能够多维度、全过程实时感知与理解学习者的学习状态及学习情境。新兴信息技术支持下，学习者之眼、耳、鼻、舌、身、意的“六识”被充分激发和调动起来，技术不仅仅承担工具角色，亦被人格化为“同伴角色”而融入学习过程，以打破在线教育交互性不足的窠臼。如何构建人格化的智能学伴，需从安全感、社会关系和持续发展三个基点出发，充分发挥具身认知的身心融合、空间哲学的时空一体以及联通主义的知识串联等理论引领作用，进而实现自适应的个性化深度学习效应。

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How "Smart Leaning Partners" Improves Learning： Interactive Crisis and

Idea Reconstruction of Online Education

TU Mingjiang1，  WU Nanzhong2

（1.School of Primary Education， Chongqing Normal University， Chongqing 400700;

2.School of Mathematics and Statistics， Southwest University， Chongqing 400715）

[Abstract] How to design personalized tools to improve the level of interaction and promote students' learning efficiency and depth has become a topic of concern for researchers after the COVID-19. By analyzing the interactive crisis of online education， this paper puts forward the embedded logic and function mode of "smart learning partners"， and then forms the overall structure of "three-partner symbiosis（smart companion， smart playmate， smart accompany）"， "three-partner-in-one （learning partner， monitoring partner， learning companion）" and "three-dimension-in-one （time， content， mode） " to solve the problem of "human" vacancy in online learning. In order to realize the value of "smart partners"， it is necessary to refine the dimension of idea reconstruction of "smart partners" from three aspects， namely， stimulating a consciousness of embodied active participation， creating a distributed information environment integrated with time and space， and facilitating the generation of learners' connected knowledge， so as to carry out technology development and data base acquisition based on embodied cognitive theory， spatial theory and connectivism learning theory.

[Keywords] Smart Partners; Online Education; Interactivity; Embodied Cognition; Connectivism Learning