基于云+端的中學(xué)生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建

■ 陳小會

引言

我國《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》明確指出“課堂教學(xué)不應(yīng)當(dāng)是一個封閉系統(tǒng)，也不應(yīng)當(dāng)拘泥于預(yù)先設(shè)定的固定不變的程序，要鼓勵師生互動中的即興創(chuàng)造，超越目標(biāo)預(yù)定的要求”。 傳統(tǒng)的預(yù)設(shè)性教學(xué)由于具有目標(biāo)導(dǎo)向性、內(nèi)容封閉性、過程控制性、方法程序性等特點，導(dǎo)致只注重教學(xué)的預(yù)設(shè)，而忽視了教學(xué)的生成性特點，從而阻礙了學(xué)生個性化和創(chuàng)造性的發(fā)揮。因此，為滿足21世紀(jì)學(xué)生技能培養(yǎng)的需求，課堂教學(xué)應(yīng)該由預(yù)設(shè)為中心轉(zhuǎn)向生成為中心。

因為傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境無法提供采集與積累生成性的教學(xué)過程產(chǎn)生的大量生成性信息的途徑，而這些信息通常隨著教與學(xué)過程的結(jié)束而消失，所以傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境對生成性教學(xué)的實施缺乏有效支撐。隨著云存儲、云計算、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，學(xué)習(xí)環(huán)境越來越智能化。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境能夠記錄學(xué)習(xí)過程，提供個性化學(xué)習(xí)支持和服務(wù)，為促進(jìn)教與學(xué)的生成提供機(jī)會、工具和技術(shù)支撐。因此，以“云+網(wǎng)+端”智慧課堂教學(xué)系統(tǒng)為例，對探討面向生成的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建和應(yīng)用具有積極意義。

一、相關(guān)概念與內(nèi)涵界定

基于云+端智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是指在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云存儲、云計算等技術(shù)的支持下，能夠記錄學(xué)生課前、課中、課后學(xué)習(xí)行為及數(shù)據(jù)，以支持學(xué)生個性化、生成性學(xué)習(xí)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

（一）生成性教學(xué)

美國當(dāng)代著名的教育心理學(xué)家維特羅克（Wit-trock M C）提出的生成學(xué)習(xí)理論（Generative LearningTheory）在解釋和說明學(xué)習(xí)者內(nèi)部的生成作用時，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中個體主觀能動性，重視個體與環(huán)境交互作用中知覺的作用。這一理論的基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)者的自主學(xué)習(xí)能力建設(shè)和互動生成，特別關(guān)注在多向交互作用中所建構(gòu)的新知識的意義。維特羅克等認(rèn)為，學(xué)習(xí)的生成過程就是學(xué)習(xí)者將已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)（已經(jīng)儲存在長時記憶中的事件和信息加工策略）與從環(huán)境中接受的信息（新知識）相結(jié)合，主動地選擇注意信息并主動地構(gòu)建信息意義的過程；該過程分為“注意和選擇性知覺階段－主動建構(gòu)意義階段－建構(gòu)完成和意義生成階段”。此外，他把生成與反審認(rèn)知看作是互相補(bǔ)充、完善的。

從教學(xué)生成的視角，李祎認(rèn)為學(xué)習(xí)應(yīng)營造一種“生成場”，通過教師或他人的直接或間接的引導(dǎo)和幫助，學(xué)生在生成場中積極地利用各種信息來進(jìn)行知識意義的生成。 教學(xué)生成系統(tǒng)就是在生成場中運行的，它是由信息場域和思維系統(tǒng)“交叉”重疊而構(gòu)成的一種信息加工系統(tǒng)。

基于對教育領(lǐng)域?qū)＜矣^點和一線教師訴求的匯聚分析，結(jié)合當(dāng)前教育信息化水平和科技發(fā)展現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為生成性教學(xué)是在彈性預(yù)設(shè)基礎(chǔ)上，師生充分交互，不斷調(diào)整教學(xué)活動和行為，共同建構(gòu)并形成新的信息、資源的動態(tài)過程，以實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和創(chuàng)生附加價值。

（二）智慧學(xué)習(xí)環(huán)境

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是一種能感知學(xué)習(xí)情景、識別學(xué)習(xí)者特征、提供合適的學(xué)習(xí)資源與便利的互動工具、自動記錄學(xué)習(xí)過程和評測學(xué)習(xí)成果，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)場所或活動空間。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是普通數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，是教育技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境主要構(gòu)成要素包括資源、工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)方式、教學(xué)方式六個組成部分，如圖1 所示。學(xué)習(xí)者與教師（設(shè)計者） 通過學(xué)與教的方式與智慧學(xué)習(xí)環(huán)境相互作用。這種學(xué)習(xí)環(huán)境不僅能夠基于動態(tài)學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)分析，實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)質(zhì)化、資源推送自動化、交流互動多元化、評價反饋智能化 ，而且能夠解困智慧校園建設(shè)存在的問題，消除多媒體教學(xué)面臨的困難，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的互動式課堂教學(xué)模式，變革信息時代教與學(xué)的方式。

圖1

二、中學(xué)生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建

依據(jù)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)特征，基于軟件系統(tǒng)開發(fā)的設(shè)計理念，以云+端的智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)為例，通過用戶需求分析、系統(tǒng)要素分析、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計等構(gòu)建生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

（一）生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的需求分析

通過面向?qū)W生和老師的調(diào)查，結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的技術(shù)發(fā)展，以系統(tǒng)觀的理念，我們從系統(tǒng)需求、功能需求及技術(shù)需求三方面進(jìn)行分析。

1.系統(tǒng)需求

生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境需要將現(xiàn)實的物理環(huán)境與虛擬環(huán)境進(jìn)行有效融合，能夠支持和服務(wù)于生成性教學(xué)，并將課內(nèi)學(xué)習(xí)延伸到課外。

2.功能需求

生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中的信息和資源應(yīng)實現(xiàn)智能推送，能夠在線答疑，聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)和教學(xué)空間，將生成過程記錄下來，生成的資源應(yīng)該能夠存儲并實現(xiàn)共享。

3.技術(shù)需求

生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境需要能夠?qū)崿F(xiàn)師生之間的無縫式互通互聯(lián)、易操作，實現(xiàn)移動授課，而且可以通過課堂內(nèi)外的檢測，及時形成統(tǒng)計圖表，及時了解每位學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，完成針對性或個性化教與學(xué)。

（二）生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建要素及特點

黃榮懷等提出，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成要素包括學(xué)習(xí)資源、智能工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式 6 個組成部分，學(xué)習(xí)者與教師通過學(xué)與教的方式與智慧學(xué)習(xí)環(huán)境相互作用。 本文認(rèn)為，面向生成的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)成要素也應(yīng)包含 6 個部分，但是又與一般的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境不同，主要有學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)社群、教學(xué)社群、學(xué)習(xí)者及教師。

第一，學(xué)習(xí)資源：生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)習(xí)資源除需要滿足無縫連接或自動同步、資源獨立于設(shè)備、按需推送外，更注重生成性資源的存儲和共享。

第二，學(xué)習(xí)工具：學(xué)習(xí)工具除智能化特點外，更加強(qiáng)調(diào)對生成性信息的產(chǎn)生、捕捉與記錄。

第三，學(xué)習(xí)社群：注重生生之間的互動、交流、協(xié)作、探究，強(qiáng)調(diào)生生、師生之間的課內(nèi)外的互動，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，促成更多生成性學(xué)習(xí)的條件和契機(jī)。

第四，教學(xué)社群：注重教師之間的共同學(xué)習(xí)、教學(xué)反思，從而促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。

第五，學(xué)習(xí)者與教師：通過生成性教與學(xué)的方式與其他要素發(fā)生關(guān)聯(lián)，相互作用，從而產(chǎn)生生成性學(xué)習(xí)。

學(xué)習(xí)資源和智能工具為學(xué)習(xí)社群和教學(xué)社群提供支持，學(xué)習(xí)社群與教師社群相互促進(jìn)，實現(xiàn)教學(xué)相長，并對學(xué)習(xí)資源和智能工具的豐富起到了促進(jìn)作用。

（三）生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建

在前面對于生成性智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的需求及構(gòu)成要素分析的基礎(chǔ)上，基于云+端的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)可以分為系統(tǒng)硬件、學(xué)習(xí)資源及工具、用戶對象及應(yīng)用軟件四部分。

1.系統(tǒng)硬件：主要包括云平臺、無線互動服務(wù)器、學(xué)生終端和教師終端

云平臺作為整個智慧課堂的重要支撐，實現(xiàn)了空間、資源、應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析能力的集成，為智慧課堂的資源獲取、數(shù)據(jù)分析、課外互動提供了很好的保障。

通過教室內(nèi)部署的課堂無線服務(wù)器，構(gòu)建教室內(nèi)的高密度WIFI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，實現(xiàn)教室內(nèi)師生移動平板電腦的互聯(lián)互通，并對課堂教學(xué)活動中的各類數(shù)據(jù)實現(xiàn)伴隨式動態(tài)采集。不僅如此，借助無線互動服務(wù)器，可以將教師移動終端的影像無線投屏到課堂內(nèi)的顯示設(shè)備上，使教師脫離講臺的束縛，和學(xué)生融為一體，實現(xiàn)移動授課。教師移動終端用于教師備課、授課以及作業(yè)布置。學(xué)生通過自己的移動學(xué)習(xí)終端接收老師發(fā)布的作業(yè)、課堂測試，并將結(jié)果反饋給老師。

2. 學(xué)習(xí)資源及工具

在云+端的智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)中資源分為云端資源、校本資源及本地資源，三類資源都是以教材中的課時或章節(jié)為單元提供課程資源包，包括教學(xué)設(shè)計、課件、同步練習(xí)、視頻、圖片等素材，老師可以根據(jù)需要有選擇性地推送給學(xué)生。除此之外，還包括學(xué)生參與探究、討論等活動形成的生成性資源，教師或?qū)W生可以一鍵分享，以供學(xué)習(xí)者隨時獲取，也可進(jìn)行二次開發(fā)與應(yīng)用。 智能工具包括虛擬學(xué)具、可視化工具、群件工具等。

3.用戶對象

主要包括教師和學(xué)生。教師提供、組織和管理學(xué)習(xí)資源和工具，學(xué)生在課內(nèi)外使用各類資源、工具和應(yīng)用軟件。

4.應(yīng)用軟件

云+端的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境提供了面向生成的各種應(yīng)用軟件，主要用于支持學(xué)習(xí)社群和教學(xué)社群。在生成性教學(xué)中，學(xué)習(xí)者的知識獲取是個體建構(gòu)和群體建構(gòu)共同作用的結(jié)果。通過系統(tǒng)中的班級空間、互動討論區(qū)、班級微課等建立學(xué)習(xí)社群，除了鼓勵學(xué)習(xí)者在課前和課后進(jìn)行交流溝通，更重要的是在學(xué)習(xí)社群中開展互動、探究、協(xié)作等活動，促進(jìn)教學(xué)的有效生成。 教師通過系統(tǒng)中的班級空間、作業(yè)平臺、輔導(dǎo)答疑區(qū)等建立教學(xué)社群，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)備課、評價反思、資源共享等，并與學(xué)生社群相互聯(lián)系，調(diào)整或校正教學(xué)行為。 教學(xué)社群的建立有利于提高教師的生成性教學(xué)能力，也有利于順利生成性教學(xué)。

三、中學(xué)生成性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)用成效與反思

（一）云+端生成性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)能實時捕捉動態(tài)課堂生成，提高課堂效率

探究實驗是物理、生物、化學(xué)等學(xué)科的必修知識。例如，在生物學(xué)科的《認(rèn)識藻類植物》一課中，傳統(tǒng)課堂一般只有老師在實物展臺的輔助下完成藻類植物形狀及結(jié)構(gòu)的觀察的實驗，學(xué)生通過大屏幕進(jìn)行觀察，或者學(xué)生可以進(jìn)行操作，但學(xué)生操作的結(jié)果無法記錄，也無法共享給其他學(xué)生?；谠?端生成性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)中，學(xué)生可以用手中的移動終端將顯微鏡里觀察的結(jié)果拍照并上傳到云平臺，老師可以挑選典型作品進(jìn)行對比講解，從而由實驗結(jié)果推斷出導(dǎo)致失敗的原因，老師還可以在巡視時將學(xué)生在實驗操作過程中的規(guī)范操作和錯誤操作錄制投影大屏幕。這樣無論是藻類植物的結(jié)構(gòu)特點還是實驗操作中需要注意的問題以動態(tài)、直觀的方式展示給學(xué)生，不僅僅是簡單的文字、圖片，大大提高了課堂效率。教師布置的客觀題作業(yè)可以自動批改，形成分析報告，節(jié)約教師批改作業(yè)時間。

（二）云+端生成性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)能打破時空界限，豐富學(xué)習(xí)資源，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性

根據(jù)對學(xué)生和教師的訪談和調(diào)查，老師能夠?qū)⒄n堂實錄一鍵錄制并分享給學(xué)生觀看，也可以提供微視頻、拓展閱讀資料等學(xué)習(xí)資源，讓學(xué)生能夠反復(fù)學(xué)習(xí)；師生還可以通過作業(yè)平臺的互動功能進(jìn)行在線答疑，及時解決學(xué)生的困惑與疑問。語言類學(xué)科教師通過自動評測題的發(fā)送，隨時隨地檢查學(xué)生英語口語情況、課文背誦情況等，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的語音自動為學(xué)生打分。通過云平臺+移動終端構(gòu)成的家?；影嗉壢?，可以很好地形成“比、趕、超”的學(xué)習(xí)環(huán)境，進(jìn)一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（三）云+端生成性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)存在的不足

目前，云+端智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)的云端資源質(zhì)量有待提高。由于綠色管控限制，我們可利用的網(wǎng)絡(luò)資源比較少，課堂中（評測平臺除外）生成的數(shù)據(jù)無法存儲到學(xué)生的賬號里，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)軌跡的分析。

綜上所述，云+端生產(chǎn)性智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)可充分發(fā)揮教育云平臺資源全、應(yīng)用多、云端一體、數(shù)據(jù)互通等特性，培養(yǎng)教師在課前、課中、課后結(jié)合教育云平臺常態(tài)化開展教育教學(xué)工作的使用習(xí)慣，能夠有效支持生成性教學(xué)的開展，并對實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)和創(chuàng)生教學(xué)附加價值具有積極的作用。