智慧學習環(huán)境下的即時反饋系統(tǒng)設(shè)計研究

李維楊　方海光　仝賽賽　高潔

摘 要：智慧學習是數(shù)字化學習的高端發(fā)展形態(tài)，而智慧學習系統(tǒng)中的反饋系統(tǒng)是連接教師與學生的重要組成部分，如何通過有效的反饋系統(tǒng)支持智慧學習環(huán)境建設(shè)是一個重要因素。本文主要闡述了在智慧學習環(huán)境下即時反饋系統(tǒng)的設(shè)計，包括即時反饋的流程，即時反饋的原則及其系統(tǒng)設(shè)計，旨在優(yōu)化學習者在學習過程中與學習系統(tǒng)、教學者和學習伙伴的互動反饋效果，讓反饋更及時有效，使教學者更了解學生的學習特征，進而給予學生更科學的評價和更適合自身的學習指導建議，同時也使學習者更好地了解自我學習狀態(tài)，提高學習過程體驗，從而促進學習者的個性化學習。

關(guān)鍵詞：智慧學習環(huán)境；即時反饋；學習系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2016）21-0017-05

一、引言

智慧學習是數(shù)字化學習的高端發(fā)展形態(tài)，而智慧學習系統(tǒng)中的反饋系統(tǒng)是連接教師與學生的重要組成部分，有效的智慧學習離不開及時的反饋。智慧學習是一種學習者自我積極參與、以學習者為中心、具有完整學習體驗的新型學習范式，有助于學習者進行富有成效的社會協(xié)作，施展靈活多樣的學習方法，定制個性化學習服務(wù)以及回溯反思完整的學習歷程。[1]智慧學習以發(fā)展學習者的學習智慧、提高學習者的創(chuàng)新能力為最終目標。學習者在智慧環(huán)境中按需獲取學習資源，靈活自如地開展學習活動，快速構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)和人際網(wǎng)絡(luò)。[2]典型的智慧學習能夠更加貼近學習者的學習需求，滿足學習行為的多樣化，賦予學習者學習的主導權(quán)，從而培養(yǎng)更有智慧的學習者。[3]這便需要構(gòu)建與智慧學習相適應(yīng)的學習環(huán)境——智慧學習環(huán)境。同時云計算、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、人工智能等技術(shù)也為智慧學習環(huán)境的構(gòu)建與發(fā)展提供了現(xiàn)實可能性。

智慧學習環(huán)境是一個以信息通信技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)、以學習者為中心且具備以下特征的環(huán)境：適應(yīng)學習者不同的學習風格和學習能力；為學習者終身學習提供支持；為學習者的發(fā)展提供支持。[4]智慧學習環(huán)境是一種能感知學習情境、識別學習者特征、提供合適的學習資源與便利的互動工具、自動記錄學習過程和評測學習結(jié)果、以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間。[5]可以看出，智慧學習環(huán)境是以學習者為中心的，能夠根據(jù)學習者的特征并通過為其提供合適的學習支持來促進學習者有效學習的學習空間，其適應(yīng)性與協(xié)作性是其“智慧性”的顯著表現(xiàn)。

移動學習的系統(tǒng)環(huán)境路線圖表明移動學習環(huán)境建設(shè)分為移動學習裝備環(huán)境、移動學習支持環(huán)境、移動學習服務(wù)環(huán)境三個層次，包含移動學習終端設(shè)備、移動學習網(wǎng)絡(luò)接入、移動學習平臺開發(fā)、移動學習資源建設(shè)、移動學習的內(nèi)容選擇與設(shè)計、移動學習活動設(shè)計六個要素。[6]由此可見，移動學習環(huán)境是智慧學習環(huán)境的基礎(chǔ)，它對智慧學習環(huán)境要滿足智慧學習學習者在任意時間、任意地點，以任意方式和任意步調(diào)，進行輕松、投入、有效的智慧學習提供了裝備、技術(shù)等方面的支持。而智慧學習環(huán)境將是移動學習環(huán)境發(fā)展的最終方向。智慧學習中教與學要遵循四個基本原則——即學習資源匹配、教學邏輯自洽、學習體驗豐富、學習反饋及時。目前的移動學習環(huán)境與智慧學習環(huán)境中還差著一些“智慧”，即環(huán)境對學習者的適應(yīng)性與協(xié)作性，而這一點正是與及時的反饋分不開的。在即時反饋下，學習者才能更暢通地進行教學互動及人機互動，深入交流學習；系統(tǒng)環(huán)境才能更好地感知適應(yīng)學習者的個性特點，協(xié)助學習者的學習。

智慧學習環(huán)境的構(gòu)成要素主要包括資源、工具、學習社群、教學社群、學習方式、教學方式六個組成部分。[5]有效學習的發(fā)生往往離不開個體建構(gòu)和群體建構(gòu)，比起傳統(tǒng)的數(shù)字學習環(huán)境，學習者在智慧學習環(huán)境中將會進行更多的群體建構(gòu)，因此在學習社群的建設(shè)中將更強調(diào)學習者的互動、交流和協(xié)作，在技術(shù)上智慧學習環(huán)境要能夠為學習者建立學習社群，為學習者之間進行及時的交流提供支持。而這種學習社群的建設(shè)必然是依賴于學習環(huán)境中的交互系統(tǒng)的，而在智慧學習環(huán)境下，特別是在支持“課堂學習”的智慧學習環(huán)境下，還應(yīng)有與之相適應(yīng)的即時反饋系統(tǒng)。

二、即時反饋系統(tǒng)典型分類

在目前眾多的學習環(huán)境中，即時反饋系統(tǒng)典型分成三個類型：基于課堂交互教學的即時反饋系統(tǒng)IRS（Interactive Response System），基于web2.0的網(wǎng)絡(luò)學習交互平臺如blackboard、moodle學習平臺，基于社交網(wǎng)絡(luò)的即時通訊工具IM如QQ、微信等。

1.基于課堂交互教學的IRS即時反饋系統(tǒng)

IRS是通過電子載具，讓課堂中所有學習者可以實時反饋信息給教師的一種教學應(yīng)用系統(tǒng)。IRS即時反饋系統(tǒng)主要包含硬件軟件兩部分：其中硬件部分主要包含一組遙控器和一個接收器，同時搭配教室中的班級電腦與顯示屏幕。[7]IRS接收器與電腦相連，收到的信息儲存在電腦上，進而將信息顯示在屏幕上。軟件部分則可以供教學者發(fā)布檢測題，并通過顯示屏幕顯示問題，學習者通過手中的遙控器進行答題，系統(tǒng)可以同時接收所有學習者的答案，并在屏幕上顯示學習者的答題結(jié)果，教學者可以據(jù)此引導學習者進行深入討論，同時也可以掌握全班學習者的學習情況，調(diào)整教學計劃。這類系統(tǒng)有兩個優(yōu)點，一是反饋及時，二是反饋范圍全面，教學者可以非常及時地獲得全班所有學習者的學習反饋，確保學習者參與互動。

2.基于web2.0的網(wǎng)絡(luò)學習平臺

網(wǎng)絡(luò)學習平臺是包括網(wǎng)上教學、網(wǎng)上自學、網(wǎng)上師生交流、網(wǎng)上作業(yè)、網(wǎng)上測試等多種服務(wù)在內(nèi)的綜合教學服務(wù)支持系統(tǒng)，它能為學習者提供實時和非實時的教學輔助服務(wù)。[8]在學習過程中，系統(tǒng)可以記錄學習者的學習情況及學習進度；教學者可以通過平臺來發(fā)布學習資源，開展教學活動，收取作業(yè)，掌握學習者的學習情況。典型的網(wǎng)絡(luò)學習平臺有blackboard網(wǎng)絡(luò)課堂、moodle學習平臺等。這類學習平臺的優(yōu)點是功能豐富，可以完整地支持學習者的學習過程，并記錄學習者的學習情況，在資源的發(fā)布和共享上有很大的優(yōu)勢；缺點方面，這類平臺更多是基于PC端，許多功能的實現(xiàn)要求大多數(shù)學習者登錄在線，在移動互聯(lián)網(wǎng)時代略顯落后，很難保障所有學習者都能實時在線進行交互和反饋。

3.基于社交網(wǎng)絡(luò)的即時通訊工具IM

IM即Instant Messaging（即時通訊），是指能夠即時發(fā)送和接收互聯(lián)網(wǎng)消息的實時通訊服務(wù)。近年來它已由最初單純的聊天工具發(fā)展成集交流、資訊、辦公協(xié)作等為一體的綜合化信息平臺，而且隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)即時通信也在向移動化擴張。IM使人們的溝通突破時空極限，且通訊內(nèi)容除了文字以外，還有語音與視頻的通訊，并支持多種格式文檔的傳送。因此IM有極大的用戶群，這也使用戶在IM中構(gòu)建了自己的社會關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。IM工具有很多，最為人們熟悉的有微信、QQ、YY等。在智能學習環(huán)境下，這類工具的優(yōu)點是通訊及時，群組交流方便，特別是基于智能終端設(shè)計的微信，使人們的交流反饋更加即時，缺點是其對學習者的學習活動難有完善的記錄。

三、即時反饋系統(tǒng)類型和流程

1.即時反饋的類型

在反饋系統(tǒng)中，學習的反饋有多種分類，按照反饋對象來分主要可分為六類，即系統(tǒng)對學習者的反饋、系統(tǒng)對教學者的反饋、學習者與教學者的交互反饋、學習者與學習者之間的交互反饋、學習者的自我反饋以及教學者的教學反思。根據(jù)反饋的內(nèi)容性質(zhì)可將反饋分為描述性反饋、評價性反饋、建議性反饋、指導性反饋四類。[9]

2.即時反饋的系統(tǒng)流程

根據(jù)智慧學習環(huán)境的概念，基于各種智能新技術(shù)在已有的互動反饋工具的基礎(chǔ)上可以設(shè)計一種綜合的以學習者為中心的即時反饋系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，反饋的主要流程如圖1所示。反饋系統(tǒng)將反饋分解為學習者在個人學習環(huán)境下的反饋（左側(cè)部分）和學習社群中的反饋（右側(cè)部分），兩個部分各自保持獨立又相互交互。

（1）面向?qū)W習者個人學習環(huán)境的反饋流程設(shè)計

智慧學習環(huán)境的設(shè)計是以學習者為中心的，因此其即時反饋系統(tǒng)設(shè)計也必然是以學習者為中心的，尊重學習者的個性，符合學習者的個性化學習。學習者在初次進入學習前首先要建立屬于自己的學習檔案。學習檔案主要記錄學習者的用戶ID、年齡等基本信息，學習過程的行為采集和學習成果，以及來自學習社群中的教學者和學習伙伴的反饋。在學習者的個人學習過程中，反饋系統(tǒng)主要對學習者學習過程中的行為進行采集，包括學習用到了哪些輔助的工具、瀏覽了哪些學習資源等，并對這些行為進行分析，為學習者提供建議性反饋。系統(tǒng)也會對學習者的學習結(jié)果進行評測分析，為學習者提供評價性反饋及建議性反饋。反饋系統(tǒng)還會收集來自學習者所在學習社群的反饋，包括教學者給予的評價、建議和指導以及學習伙伴的評價等，這些反饋也將記入學習者的學習檔案并實時更新，反饋給學習者個人。學習者在獲得學習檔案中的各種反饋信息后也對自我進行反思，進行自我反饋，調(diào)整學習狀態(tài)與學習方法，優(yōu)化下一步的學習。

（2）學習者在學習社群中的反饋流程設(shè)計

學習者在學習社群中的學習可以分為在課堂上的學習和在課下的學習。在課堂上的學習反饋系統(tǒng)可分為即時問答反饋系統(tǒng)和即時討論反饋系統(tǒng)，在課下學習中的反饋主要是即時討論中的反饋。學習者在進入學習社群、確定學習主題后，可以建立相應(yīng)的討論組，討論組成員主要是其學習伙伴，有時教學者也可以加入。討論組主要有兩大功能，一方面輔助學習者在課堂學習中的即時發(fā)言討論，包括學習資源的分享等，另一方面為學習者在課后的學習討論提供工具支持，即時通訊工具IM打破了交流的時空界限，因此，在課后學習基于IM的學習討論中學習者之間的互動反饋將會更及時。討論組中的這些交互數(shù)據(jù)也最終會記入學習者的學習檔案并反饋給學習者。

即時問答反饋系統(tǒng)主要是針對教學者在課堂教學過程中進行的即時問答反饋設(shè)計，在課程開始前，教學者可以利用即時反饋系統(tǒng)IRS測試學習者的知識和能力水平，以便科學確定學習者的教學起點；在課堂教學過程中，教學者也可以發(fā)布即時問答，根據(jù) IRS的即時反饋信息，了解學習者對新知識的掌握情況，及時調(diào)整教學進度；在課程結(jié)束后，教學者也可以利用IRS測查學習者的整體學習狀況。教學者可以根據(jù)學習者在IRS中的反饋表現(xiàn)來掌握學習者的學習狀態(tài)與學習特征，從而為學習者提供建議指導或評價反饋。

四、即時反饋系統(tǒng)的環(huán)境模型

1.即時反饋系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)即時反饋流程設(shè)計，即時反饋系統(tǒng)原型設(shè)計可以綜合多種已有的反饋交互工具提供的智慧學習環(huán)境，其環(huán)境模型如圖2所示。

該即時反饋系統(tǒng)主要可分為三部分——課堂上的即時問答反饋、學習社群中的即時討論組和學習者的學習平臺。其中，課堂上的即時問答反饋主要由即時反饋系統(tǒng)IRS進行。學習社群中的即時討論組主要依賴于即時通訊工具IM。學習者的學習平臺主要依賴于各類網(wǎng)絡(luò)學習平臺，盡管這類平臺在交互性能上較IRS與IM差一點，但是其對于學習者的學習檔案管理，學習過程記錄還是有著目前難以替代的支持，而學習檔案的記錄與管理則是整個反饋系統(tǒng)的智能性體現(xiàn)，教學者與系統(tǒng)對學習者提供的科學的建議性與評價性反饋也多是根據(jù)學習檔案的客觀記錄描述。

此外，在較為高級的即時反饋系統(tǒng)中還應(yīng)該有語音反饋系統(tǒng)和環(huán)境識別系統(tǒng)。語音反饋指的是教學者采用現(xiàn)代化的數(shù)字錄音方式，對學習者的學習提供過程性的指導和評價的一種反饋方式。[10]語音反饋相較于其它反饋的優(yōu)點：一方面是其通過口語化的更詳細具體的描述與講解使學習者與學習者之間、學習者與教學者之間的交流更深入，也更及時；另一方面，語音反饋能在一定程度上體現(xiàn)出交互者的情感態(tài)度，這也使整個系統(tǒng)給予學習者的反饋能夠更加準確智能。在智慧學習環(huán)境中實現(xiàn)學習者情感分析，有利于促進智慧學習的發(fā)生。[12]學習者的情感狀態(tài)可以通過眼動追蹤數(shù)據(jù)和表情數(shù)據(jù)進行分析和識別，有相關(guān)研究分析，學習者在學習過程中瞳孔大小主要反映學習者的疲勞程度和對某一學習內(nèi)容的感興趣程度，而眨眼頻率、注視時間和掃視頻率主要反映興趣和愉悅程度。[13]面部表情中的眼睛大小、眉毛和嘴部狀態(tài)也可以體現(xiàn)出學習者情感狀態(tài)，在學習過程中，系統(tǒng)通過眼動儀和攝像頭采集學習者圖像，利用眼動追蹤技術(shù)和表情識別技術(shù)分析學習者面部表情，判斷學習者當前學習的專注度與理解度，并將這些信息及時反饋給教學者，可為教學者進行即時的學習分析和教學干預提供可靠的依據(jù)。

2.即時反饋系統(tǒng)中的反饋數(shù)據(jù)內(nèi)容

在即時反饋系統(tǒng)中，可以按照反饋對象——學習者、教學者、系統(tǒng)將反饋內(nèi)容進行分類，如表1所示。

將表1所列的反饋內(nèi)容分類總結(jié)起來可得出系統(tǒng)主要的六類反饋內(nèi)容——學習者的學習狀態(tài)、學習者之間的交互與自我反思、教學者對學習者的學習指導建議、系統(tǒng)對學習者的描述性反饋及建議、教學者的教學反思及系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的更新。這六類反饋在智能程度與認知程度上的對比如表2所示。

在一般的即時反饋系統(tǒng)案例應(yīng)用中，主要的反饋數(shù)據(jù)有靜態(tài)與動態(tài)兩種。靜態(tài)數(shù)據(jù)主要記錄學習者的基本信息，動態(tài)數(shù)據(jù)主要是學習者在學習過程中實時生成的數(shù)據(jù)，包括學習過程的記錄數(shù)據(jù)、參與討論時的發(fā)言、即時問答的正確率、教學者給予學習者的建議指導與評價等，內(nèi)容案例如表3所示。

五、應(yīng)用案例分析

基于以上設(shè)計，我們選取一節(jié)八年級語文課《使至塞上》來說明在實際教學中該即時反饋系統(tǒng)的典型應(yīng)用。在課程開始前，教師發(fā)布幾道測試題來測試學習者的知識和能力水平，以便科學確定學習者的教學起點，準備合適的教學內(nèi)容并確定合適的教學策略。

教師會在課前即時收到學生的答案，經(jīng)過對學生回答的關(guān)鍵詞的統(tǒng)計，教師可以獲得學生的學習起點分析，如果學習者對這幾道問題回答得很好，則教師在教學過程中在這方面相關(guān)內(nèi)容的講解上可以適當簡略。

在教學過程中，教師在重要的教學內(nèi)容后設(shè)定相應(yīng)的測試問題，（見表5）讓學生通過IRS反饋系統(tǒng)（投票器）或者包含IRS功能的終端應(yīng)用作答，學生的作答結(jié)果即時地以統(tǒng)計圖的形式反饋呈現(xiàn)，教師可以根據(jù)反饋來獲取學生對當前知識內(nèi)容的理解掌握程度，從而進一步調(diào)整教學內(nèi)容和步驟。

如果正確率過低，則說明學生對這首詩的理解還有一定偏差，教師應(yīng)尋找問題所在，并對應(yīng)解決，或重新講解或改變教學策略，然后讓學生再次作答；如果正確率適中，則說明學生對學習相關(guān)概念問題有所理解，但仍存在認識偏差，教師可以根據(jù)作答結(jié)果展開深入的課堂討論，并將討論結(jié)果記入系統(tǒng)檔案，如果正確率高，教師則可以按照原計劃進行下一步教學。

在對這首詩意境的賞析上，可采用教師引導、學生自主思考探究的形式。（見表6）教師先根據(jù)學習者特點如學習者的詩詞基礎(chǔ)、性格特點等方面為學習者建立合適的學習社群，并發(fā)布學習任務(wù)及一些必要的學習材料到學習者的智能終端。

在任務(wù)一中，學生可以先自主思考，然后和學習伙伴交流討論，最后可將自己的想法畫在紙上拍照上傳給教師，也可以直接在智能終端上畫圖上傳，并由教師總結(jié)點評。在任務(wù)二中，學習者可以在課堂上面對面交流，并將一些討論結(jié)果上傳給教師，也可以在課后通過IM或具有IM功能的智能終端應(yīng)用進行交流討論，討論內(nèi)容會記錄到系統(tǒng)檔案中。同時，智能終端也會根據(jù)學習者關(guān)注討論的內(nèi)容為學習者推薦相關(guān)的材料內(nèi)容。最后，學習者將學習成果共享，獲得教師和學習伙伴之間的評價反饋。在此過程中，教師主要是學習的幫助者，教師要詢問學生的思考探究情況，根據(jù)系統(tǒng)及學習者的反饋監(jiān)控學習探究的進程，為學習者提供合適的個性化的反饋，幫助學習者完成學習任務(wù)。

在課程結(jié)束后，教師可以通過整個學習過程中學習者的反饋情況分析，或者通過IRS測查學習者的整體學習狀況，從而為學習者提供建議指導或評價反饋，也可以布置探究問題“將《使至塞上》這首詩與王維的另一首詩《終南別業(yè)》在選材、意境、情懷方面作比較，體會田園詩與邊塞詩的異同”，通過IM與學習者進行持續(xù)的交流互動，并在交流過程中為學生提供反饋評價。

六、總結(jié)

智慧學習環(huán)境下的即時反饋系統(tǒng)將更具有實時性，也會更加個性化與社會化，對學習者學習及教學者教學起到科學及時的指導作用。學習者通過反饋結(jié)果及時了解自我學習狀態(tài)，彌補自身不足，優(yōu)化學習過程；教學者通過反饋結(jié)果及時改進教學，給予學習者個性化的指導。 該即時反饋系統(tǒng)綜合了現(xiàn)有的三種互動反饋系統(tǒng)工具，旨在為學習者提供全方位的即時反饋，讓學習者更好地了解自己的學習、掌握自己的學習。該設(shè)計僅為智慧學習環(huán)境下的即時反饋系統(tǒng)設(shè)計提供了一種設(shè)計思路，期望將來有更完備具體的設(shè)計。

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（編輯：王天鵬）