智慧教育環(huán)境模型構(gòu)建研究

楊子艷　楊旭琴　楊萬娟

摘要 智慧教育環(huán)境是智慧學(xué)習(xí)發(fā)生和發(fā)展的外在條件。面對教育信息化、學(xué)習(xí)方式泛在化與智慧化的新訴求，如何創(chuàng)立一個滿足個人發(fā)展需要、符合時代特征的教育環(huán)境，已成為建構(gòu)性學(xué)習(xí)和教育技術(shù)研究的課題之一。從智慧教育的概念、特征入手，結(jié)合對智慧教育環(huán)境的功能構(gòu)架和構(gòu)成要素的探討，提出智慧教育環(huán)境模型以及智慧學(xué)習(xí)概念模式。

關(guān)鍵詞 智慧教育；智慧教育環(huán)境；智慧學(xué)習(xí)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1671-489X（2016）08-0001-03

1 智慧教育環(huán)境

智慧教育這一新型教育模式，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展與滲透，被賦予新的概念與內(nèi)涵。國內(nèi)學(xué)者楊現(xiàn)民副教授提出：從生態(tài)觀的角度出發(fā)，智慧教育是依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、無線通信等新一代信息技術(shù)所打造的物聯(lián)化、智能化、感知化、泛在化的教育信息生態(tài)系統(tǒng)，是數(shù)字教育的高級發(fā)展階段，旨在提升現(xiàn)有數(shù)字教育系統(tǒng)的智慧化水平，實現(xiàn)信息技術(shù)與教育主流業(yè)務(wù)的深度融合（智慧教學(xué)、智慧管理、智慧評價、智慧科研和智慧服務(wù)），促進(jìn)教育利益相關(guān)者（學(xué)生、教師、家長、管理者、社會公眾等）的智慧養(yǎng)成與可持續(xù)發(fā)展。

智慧教育環(huán)境是以先進(jìn)的信息技術(shù)為支持，為學(xué)習(xí)者智慧學(xué)習(xí)的發(fā)生和發(fā)展提供物聯(lián)化、泛在化和感知化的智能服務(wù)，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者智慧生成的復(fù)雜系統(tǒng)。相對于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境而言，智慧教育環(huán)境的涉及范圍更廣，它不僅包括智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，還包括智慧教學(xué)環(huán)境和智慧管理環(huán)境；不僅包括智慧學(xué)校教育環(huán)境，還包括智慧的家庭教育環(huán)境和社會教育環(huán)境。

2 智慧教育環(huán)境的特征

智能化的協(xié)同服務(wù) 智慧教學(xué)與智慧學(xué)習(xí)的開展都離不開智能化服務(wù)的支持，如多終端間的智能交互、對學(xué)習(xí)者需求的智能分析、學(xué)習(xí)資源的智能搜索、學(xué)習(xí)內(nèi)容的智能推送等。智能化協(xié)同服務(wù)可使智能服務(wù)的“推”“拉”效果得到進(jìn)一步提高，使得智慧教育環(huán)境更具靈活性和智能性。

全方位感知與預(yù)測 智慧教育環(huán)境下可利用各項傳感技術(shù)和傳感器實現(xiàn)物理感知、情境感知和社會感知，如感知教學(xué)環(huán)境溫度的高低、光線的強(qiáng)弱，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)態(tài)度與風(fēng)格、社會網(wǎng)絡(luò)關(guān)系等。分別對教學(xué)過程和學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、挖掘與分析，可預(yù)知教育者（學(xué)習(xí)者）在教學(xué)（學(xué)習(xí)）過程中將會出現(xiàn)的困難、需求等，結(jié)合感知結(jié)果為教學(xué)者（學(xué)習(xí)者）提供一系列評價、建議與解決策略。

無縫連接與多項交互 學(xué)習(xí)者可利用多終端訪問各教育信息系統(tǒng)，并根據(jù)自身需求無縫獲取資源和服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)空間和物理空間的無縫對接以滿足正式學(xué)習(xí)與非正式學(xué)習(xí)的需要，達(dá)到學(xué)習(xí)無處不在的效果。學(xué)習(xí)個體與其他學(xué)習(xí)共同體、學(xué)習(xí)環(huán)境各要素之間要進(jìn)行多項交互，前者是學(xué)習(xí)個體與學(xué)習(xí)共同體間的知識與價值觀相互攝受和融合的過程，已達(dá)到智慧生成的目的；而后者則是學(xué)習(xí)個體與學(xué)習(xí)環(huán)境各要素間交互、反饋、優(yōu)化與重組的過程，以促進(jìn)智慧教育系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展。

個性化學(xué)習(xí)與發(fā)展 來自臺灣淡江大學(xué)的蔡秉燁教授建議，打造教育生態(tài)圈，就一定要為廣大學(xué)習(xí)者提供一個個性化的學(xué)習(xí)平臺。主要體現(xiàn)在個性化的學(xué)習(xí)資源、個性化的學(xué)習(xí)方法、個性化的學(xué)習(xí)支持、個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)四方面。根據(jù)學(xué)習(xí)者的個體差異實施個性化的學(xué)習(xí)診斷，為學(xué)習(xí)者提供更具針對性的個性化反饋和建議，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)和全面發(fā)展。

多元化的學(xué)習(xí)資源與群體 云計算、無線通信等技術(shù)的融合與發(fā)展，促進(jìn)了智慧教育環(huán)境下學(xué)習(xí)資源多元化和學(xué)習(xí)群體多元化的發(fā)展趨勢。在深層開放與共享的教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)者實現(xiàn)了從資源消費者到資源產(chǎn)消者的角色轉(zhuǎn)變，通過對學(xué)習(xí)資源的深度整合與應(yīng)用可進(jìn)一步優(yōu)化和再生學(xué)習(xí)資源，如此循環(huán)反復(fù)，形成了泛在、多元的學(xué)習(xí)資源環(huán)境；無縫的連接與交互易于學(xué)習(xí)社區(qū)的建成，多元學(xué)習(xí)群體則常伴隨著多元化交流和信息共享的過程而產(chǎn)生，形成多元、合作的學(xué)習(xí)環(huán)境。

3 智慧教育環(huán)境的功能構(gòu)架

智慧教育環(huán)境是通過各類先進(jìn)智能技術(shù)將各種智能服務(wù)、智慧學(xué)習(xí)活動以及學(xué)習(xí)場所連接在一起的教育生態(tài)系統(tǒng)，具備智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧管理和智慧評估四個功能。

智慧教學(xué) 從技術(shù)層面看，智慧教學(xué)是利用云計算、虛擬化和物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)，如感知、智能、挖掘、控制等技術(shù)手段，改變學(xué)生、教職工和校園資源交互的方式，實現(xiàn)校園安全監(jiān)控、平安校園網(wǎng)絡(luò)管理、個性化學(xué)習(xí)環(huán)境、教務(wù)系統(tǒng)建設(shè)、自助圖書網(wǎng)絡(luò)管理等。在教育層面上，智慧教學(xué)是以學(xué)生智慧發(fā)展為目的、思想交流為本體、教學(xué)發(fā)展過程為重點，培養(yǎng)智慧型學(xué)生的教學(xué)方式。

智慧教學(xué)是提高學(xué)習(xí)者的智慧能力和激發(fā)智慧學(xué)習(xí)活動的重要手段，它提倡以學(xué)習(xí)者為中心，將智慧型信息技術(shù)運用到教學(xué)活動中形成智慧型教學(xué)環(huán)境，結(jié)合智慧教學(xué)方法促進(jìn)教育共同體的智慧生成。智慧教學(xué)分為教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)、教學(xué)資源獲取、教學(xué)情境感知、教學(xué)互動、教育評價和環(huán)境管理六個維度。

智慧學(xué)習(xí) 智慧教育環(huán)境除具備智慧教學(xué)的功能外，還支持學(xué)習(xí)共同體在該智能化空間下開展各項學(xué)習(xí)活動。學(xué)習(xí)者可利用該環(huán)境中的各種智能設(shè)備和服務(wù)輕松訪問并獲取學(xué)習(xí)資源、進(jìn)行學(xué)習(xí)交互，甚至可以結(jié)合自身的學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)需要構(gòu)建智慧化、個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，開展自我導(dǎo)向的個性化學(xué)習(xí)以提高智慧能力，促使學(xué)習(xí)者探尋更具靈活性和適應(yīng)性的智能學(xué)習(xí)方式以促進(jìn)多元智力的生成。

智慧管理 隨著教育系統(tǒng)的智能化、物聯(lián)化、感知化發(fā)展，智慧管理已成為教育管理發(fā)展的必然趨勢。智慧管理通過智慧管理云服務(wù)平臺，為教育管理提供數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)挖掘、運行狀況實時監(jiān)控等業(yè)務(wù)支持，實現(xiàn)教育管理智慧決策、教育管理可視化、實時監(jiān)控安全預(yù)警和遠(yuǎn)程督導(dǎo)功能，從而提高教育管理的智慧化水平。智慧管理的主要對象是智慧資源。智慧管理以先進(jìn)的信息技術(shù)手段為支撐，通過對智慧教育環(huán)境中各種資源的整合、統(tǒng)計與分析，挖掘潛在的規(guī)律，為管理人員或決策者提供科學(xué)的決策支持和依據(jù)。智慧管理具備自動化管理教育數(shù)據(jù)和實時監(jiān)控教育動態(tài)的能力。

智慧服務(wù) 信息服務(wù)和知識服務(wù)是智慧服務(wù)的基礎(chǔ)。以深入廣泛的物聯(lián)網(wǎng)、云計算等為信息化支撐，協(xié)同智能化、微型化的電子設(shè)備為媒介，為智慧生成、智能決策和智能管控，提供智能、互聯(lián)、協(xié)同、共享的知識服務(wù)或信息服務(wù)，如智慧圖書館。在智慧教育環(huán)境下，智慧服務(wù)對智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)、智慧管理、智慧評價、智慧科研等智慧活動的開展提供了支持。

智慧評估 智慧教育環(huán)境具備實時監(jiān)控該系統(tǒng)教育動態(tài)的能力。通過構(gòu)建覆蓋各級各類教育行政部門和學(xué)校的教育動態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)，將各種教育裝備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行智能化識別、定位以及實時監(jiān)控管理與對比分析；對教育基礎(chǔ)設(shè)施、教育信息系統(tǒng)、教學(xué)活動管理、資源配置以及一些教育熱點和難點問題進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測與分析，對各方面的安全運行狀況進(jìn)行實時監(jiān)控與預(yù)警。以數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析的方式，智慧評估系統(tǒng)整體的優(yōu)劣以及系統(tǒng)中各要素對智慧水平發(fā)展的影響與作用，為系統(tǒng)動態(tài)調(diào)整和重組提供依據(jù)。

4 智慧教育環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成要素

智慧教育環(huán)境是由智慧學(xué)習(xí)共同體、智能物化形態(tài)環(huán)境、智能技術(shù)資源環(huán)境和智慧教育人文環(huán)境構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，智能教育主體可以充分利用各要素開展智慧型學(xué)習(xí)活動，以達(dá)到激發(fā)智慧能力發(fā)展和智慧行動出現(xiàn)的目的。

智慧學(xué)習(xí)共同體 智慧學(xué)習(xí)共同體屬于“非正式學(xué)習(xí)共同體”。非正式學(xué)習(xí)共同體，是指在非正式學(xué)習(xí)過程中，以學(xué)習(xí)為主要目的，基于共同歸屬感和認(rèn)同感而形成的一個相互依賴、相互影響、相互交流、相互分享、相互協(xié)作、相互促進(jìn)的，組織結(jié)構(gòu)相對松散的共同體。智慧學(xué)習(xí)共同體是智慧教育和智慧學(xué)習(xí)活動中最為活躍的因素。

智能物化形態(tài)環(huán)境 智能物化形態(tài)環(huán)境是指由多種智能硬件和終端構(gòu)成的物理環(huán)境。隨著智能硬件的發(fā)展，普及化的智能設(shè)備已成為日常生活中不可或缺的一部分，智慧型教育裝備、智慧型學(xué)習(xí)裝備以及智慧型管理裝備是構(gòu)建智慧教育空間和場所所必備的硬件設(shè)施。

智能技術(shù)資源環(huán)境 智慧教育資源和智慧技術(shù)資源是智能技術(shù)資源環(huán)境的構(gòu)成要素。

1）智慧教育資源。本文沿用楊現(xiàn)民教授在《智慧教育體系架構(gòu)與關(guān)鍵支撐技術(shù)》一文中的思想，認(rèn)為智慧教育環(huán)境下的智慧教育資源應(yīng)當(dāng)包括學(xué)習(xí)資源（即智慧教學(xué)資源和智慧學(xué)習(xí)資源）、開放課程資源和智能教育應(yīng)用平臺三方面。學(xué)習(xí)資源的儲備、共享與優(yōu)化對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)效果起到關(guān)鍵性的作用；開放課程資源包含大學(xué)視頻公開課與精品資源共享課兩類。其中大學(xué)視頻公開課以傳播人類文明優(yōu)秀成果和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)前沿為目的，而精品資源共享課則以推動高等學(xué)校優(yōu)質(zhì)課程教學(xué)資源共建共享為己任；智能教育應(yīng)用平臺是實現(xiàn)智慧管理的基礎(chǔ)，其網(wǎng)絡(luò)化、智能化的特點為智慧教學(xué)、智慧學(xué)習(xí)等活動的開展與管理提供便利和支持。

2）智慧技術(shù)。智慧教育環(huán)境是數(shù)字化環(huán)境進(jìn)行智慧化改造的產(chǎn)物，它需要許多先進(jìn)的智慧技術(shù)為支撐，如：具備網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能的移動互聯(lián)技術(shù)；具備情境識別功能的認(rèn)知功能、情感計算技術(shù)；具備數(shù)據(jù)存儲、交互、分析功能的云計算、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；等等。它們是教育環(huán)境能智能化運作的保障。

智慧教育人文環(huán)境 人文環(huán)境的建設(shè)屬于隱性環(huán)境建設(shè)，智能技術(shù)資源環(huán)境屬于顯性環(huán)境建設(shè)，將兩者結(jié)合起來，才能為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造一個具有先進(jìn)技術(shù)支持和良好文化氣息的學(xué)習(xí)環(huán)境。

5 智慧教育環(huán)境模型與智慧學(xué)習(xí)方式

智慧教育環(huán)境模型 本文結(jié)合對智慧教育環(huán)境的概念、特征、功能與構(gòu)成要素的理解與把握，提出智慧教育環(huán)境的概念模型如圖1所示。學(xué)習(xí)者是教育環(huán)境下最活躍的關(guān)鍵因素，因此以學(xué)習(xí)者為中心；為智慧學(xué)習(xí)活動的開展提供各項服務(wù)和支持，已達(dá)到促進(jìn)智慧生成和個性化發(fā)展的目的是構(gòu)建智慧教育環(huán)境的出發(fā)點和落腳點，它需要物化形態(tài)環(huán)境、技術(shù)資源環(huán)境和人文環(huán)境協(xié)同支持。學(xué)習(xí)者在開展智慧學(xué)習(xí)活動過程中，智慧教育環(huán)境下的各類信息化技術(shù)將結(jié)合多種傳感器和智能設(shè)備對學(xué)習(xí)者自身以及學(xué)習(xí)者所處的物理環(huán)境和人文環(huán)境進(jìn)行感知，通過對物理感知、情境感知和社會感知結(jié)果的綜合分析進(jìn)行自動調(diào)整，形成個性化的集群推送方案。

根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征與需求，為學(xué)習(xí)者推送各類支持與服務(wù)，如各類智慧資源、智慧信息、智能服務(wù)、認(rèn)知工具、學(xué)習(xí)策略和人際網(wǎng)絡(luò)資源等。跟蹤記錄學(xué)習(xí)過程與結(jié)果，對記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘和分析，可對智慧學(xué)習(xí)過程和智慧教育環(huán)境形成智慧評價。以評價效果為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)分析結(jié)論為依據(jù)，生成用于問題解決的智慧策略和安全預(yù)警機(jī)制，最終實現(xiàn)對智慧教育環(huán)境各要素的可視化管控和遠(yuǎn)程督導(dǎo)。智慧教育環(huán)境內(nèi)部的各構(gòu)成要素相互作用、相互制約，通過物質(zhì)、信息的交互，形成復(fù)雜、多變的系統(tǒng)。

智慧學(xué)習(xí)方式 在智慧教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式趨于個性化、多樣化、泛在化和智慧化。學(xué)習(xí)者的智慧學(xué)習(xí)模型如圖2所示。

學(xué)習(xí)者需以自我為導(dǎo)向，以各類先進(jìn)的智能技術(shù)為基礎(chǔ)，克服時間和空間的限制，完成個人或協(xié)同合作的學(xué)習(xí)任務(wù)。因此，在智慧教育環(huán)境下，學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)方式是一種以學(xué)習(xí)者為中心的自我指導(dǎo)、交互、智能的非正規(guī)學(xué)習(xí)方式。

物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和泛在網(wǎng)絡(luò)是架構(gòu)智慧教育環(huán)境的技術(shù)支撐，其中結(jié)合各類傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以全方位感知學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)者需求；與此同時，學(xué)習(xí)者利用智能終端可對泛在網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無縫接入的訪問，在獲取所需知識的同時，還能選擇適宜的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；而云計算則根據(jù)學(xué)習(xí)需要為學(xué)習(xí)者提供海量的數(shù)字化資源。在此過程中，學(xué)習(xí)者可充分利用其有限的精力和注意力去快速實踐和完成學(xué)習(xí)任務(wù)，提高問題定義、尋求解決方案和實現(xiàn)問題解決的效率；對學(xué)習(xí)過程記錄形成的大數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，形成具有說服力的形成性評價和總結(jié)性評價，最終生成智慧決策。

6 結(jié)束語

世界各國在教育信息化過程中都非常重視教師教育技術(shù)能力和學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，其根本目的是讓教師和學(xué)生能夠善于應(yīng)用技術(shù)、與技術(shù)協(xié)同教與學(xué)，進(jìn)而提升教與學(xué)的品質(zhì)。智慧教育作為教育信息化的必然階段，它將全面促進(jìn)智慧型和個性化環(huán)境的生成，提高學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)造能力、協(xié)作能力和問題解決能力，為學(xué)習(xí)型社會的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。