智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的興起與系統(tǒng)模型分析*

劉家亮 彭旭 潘唐賢

摘? ?要：近年來(lái)，新興技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)智慧學(xué)習(xí)環(huán)境日趨完善。文章從智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的起源講起，梳理了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念和特征，對(duì)相關(guān)重點(diǎn)技術(shù)在教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用進(jìn)行了分析，在分析相關(guān)系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上提出與當(dāng)前相適應(yīng)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型。

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí)環(huán)境;大數(shù)據(jù);人工智能;物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-8454（2020）17-0011-04

一、引言

近年來(lái)，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境成為各高校研究和實(shí)踐的熱點(diǎn)。特別是2018年四川大學(xué)基于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的“以課堂教學(xué)改革為突破口的一流本科教育川大實(shí)踐”項(xiàng)目獲得了國(guó)家級(jí)教學(xué)成果特等獎(jiǎng)，在全國(guó)范圍內(nèi)引起了強(qiáng)烈的反響，各高校掀起了智慧學(xué)習(xí)空間建設(shè)和教學(xué)改革的浪潮。四川大學(xué)累計(jì)投入2億元打造各類智慧教室400余間，包括多種不同類型的智慧教室——手機(jī)互動(dòng)教室、多屏互動(dòng)教室、網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教室、多視窗教室等。為師生創(chuàng)建了互動(dòng)式、智能化、開(kāi)放型、多樣性的智慧教學(xué)環(huán)境，也為教學(xué)改革提供了富有營(yíng)養(yǎng)的土壤和環(huán)境。

筆者認(rèn)為，有必要對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的由來(lái)以及智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，以更好地促進(jìn)教學(xué)改革和教學(xué)效率的提升。本研究將深入探討智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的興起，并對(duì)當(dāng)前智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)進(jìn)行分析，建立智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)模型。

二、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的興起

1.學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展歷史

學(xué)習(xí)環(huán)境的產(chǎn)生是隨著教學(xué)與學(xué)習(xí)的發(fā)生而產(chǎn)生的，學(xué)習(xí)環(huán)境的演變過(guò)程，最初的大自然山林，后來(lái)的書院、私塾等私學(xué)，再后來(lái)到太學(xué)、國(guó)子監(jiān)等官方學(xué)府，但具有真正意義的學(xué)習(xí)環(huán)境則是課堂、班級(jí)的出現(xiàn)。上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是多媒體、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、在線課程、專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站等數(shù)字化技術(shù)開(kāi)始步入校園，學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)入了我們所倡導(dǎo)的數(shù)字化時(shí)代[1]。華東師范大學(xué)祝智庭等人認(rèn)為數(shù)字學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)是技術(shù)增強(qiáng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)的第三代產(chǎn)物，數(shù)據(jù)鴻溝、信息孤島一直是數(shù)字學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)面臨的難題[2]。數(shù)字化學(xué)習(xí)時(shí)代并沒(méi)有改變傳統(tǒng)的教學(xué)組織形式，大多數(shù)情況下只是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式的數(shù)字化。

美國(guó)IBM公司前總裁彭明盛2008年提出“智慧地球”的理念。隨后奧巴馬做出積極回應(yīng)，認(rèn)為“智慧基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將是美國(guó)在21世紀(jì)保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的主要方式之一”。在此之后，奧巴馬簽署相關(guān)的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，并批準(zhǔn)110億美元的投資推進(jìn)智慧電網(wǎng)建設(shè)，計(jì)劃190億美元應(yīng)用于推進(jìn)智慧醫(yī)療建設(shè)，與此同時(shí)批準(zhǔn)72億美元投資推進(jìn)美國(guó)寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。無(wú)疑，在奧巴馬強(qiáng)力的助推下，“智慧地球”的概念“引起美國(guó)各界的強(qiáng)烈關(guān)注，并上升至國(guó)家戰(zhàn)略，在全球范圍內(nèi)引起廣泛的轟動(dòng)”[3]?？梢?jiàn)“智慧地球”的概念本身就注定不平凡。隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境也逐步進(jìn)入大眾視野。學(xué)習(xí)環(huán)境從數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境時(shí)代開(kāi)始步入智慧學(xué)習(xí)環(huán)境時(shí)代。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展的一種高級(jí)形態(tài)，將教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境的各要素進(jìn)行了深度融合，利用大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)等技術(shù)消除了數(shù)據(jù)鴻溝，實(shí)現(xiàn)信息孤島的聯(lián)通。

近年來(lái)，四川大學(xué)在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)方面做出的表率和取得的成就，在全國(guó)范圍內(nèi)掀起了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)的浪潮，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境研究和實(shí)踐也進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的時(shí)期。隨著新興技術(shù)的不斷發(fā)展和學(xué)習(xí)科學(xué)理論的完善，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境呈現(xiàn)了新的特點(diǎn)和功能，因此，有必要對(duì)現(xiàn)行的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行分析和梳理，建構(gòu)現(xiàn)有智慧學(xué)習(xí)空間的理論模型。

2.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的內(nèi)涵

關(guān)于智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念，最為廣泛認(rèn)可的是北京師范大學(xué)黃榮懷提出的：“智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，一種能夠感知學(xué)習(xí)情景、識(shí)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(dòng)工具、自動(dòng)記錄學(xué)習(xí)過(guò)程和評(píng)測(cè)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(chǎng)所或活動(dòng)空間?！盵1]

祝智庭等人從生態(tài)系統(tǒng)的角度給出了智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的定義：智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)（Smart Learning Ecosystem，SLE）是在一定的智慧學(xué)習(xí)空間中，學(xué)與教群體與所在的空間及空間中的資源相互作用而形成的“教法—技術(shù)—文化”系統(tǒng)，智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)具有四大設(shè)計(jì)原則，體驗(yàn)為中心、服務(wù)為中心、學(xué)生為中心和數(shù)據(jù)為中心[2]。此外，鐘國(guó)祥等人認(rèn)為，智能學(xué)習(xí)環(huán)境從混合學(xué)習(xí)理論、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論出發(fā)，以學(xué)習(xí)為中心，匹配相應(yīng)的學(xué)生、教師、工具、設(shè)備、媒體、教材等，從而構(gòu)成的一個(gè)開(kāi)放式、智能性、集成化的虛擬現(xiàn)實(shí)的學(xué)習(xí)空間。鐘國(guó)祥認(rèn)為，智慧學(xué)習(xí)環(huán)境既支持學(xué)習(xí)者的自主建構(gòu)，又能提供適時(shí)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)[4]。

3.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境功能特征

（1）物理感知、智能管控

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境借助傳感器測(cè)量物理環(huán)境的人體、溫度、亮度、聲音等，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電腦、投影、大屏、燈光、空凋、音響等的智能管控。一方面，有利于提升學(xué)習(xí)空間的使用效率和節(jié)能環(huán)保;另一方面，為師生提供舒適的、適應(yīng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境和教師支持，有利于教師授課表達(dá)和學(xué)生深度學(xué)習(xí)。

（2）開(kāi)放、自由交互協(xié)作

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的物理空間設(shè)置更加人性化，移動(dòng)桌椅可自由拼接，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生自由分組討論，不受固定座椅等物理?xiàng)l件的限制。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境現(xiàn)有的教學(xué)系統(tǒng)和對(duì)BYOD設(shè)備的支持，可以使學(xué)生更加便利地開(kāi)展線上線下交互和協(xié)作。借助交互大屏、智能終端和會(huì)議系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)和交互?？梢苿?dòng)桌椅、交互大屏、智能終端、教學(xué)系統(tǒng)、會(huì)議系統(tǒng)等，這些都大大增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，提升了交互協(xié)作的效率。

（3）學(xué)習(xí)資源無(wú)縫銜接

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境無(wú)時(shí)不在的網(wǎng)絡(luò)接入和在線數(shù)字資源庫(kù)，可以幫助師生快速獲取網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的按需推送，為教學(xué)活動(dòng)提供更好的保障和支持。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境為每位師生提供了基于云的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間，為教師開(kāi)展教學(xué)和教研活動(dòng)提供場(chǎng)所，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和反思提供支持，有利于學(xué)習(xí)過(guò)程的連續(xù)性。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師有多種途徑實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)過(guò)程數(shù)字化實(shí)錄，通過(guò)一鍵錄屏或自動(dòng)錄播功能，可以非常便捷地實(shí)現(xiàn)課堂授課資源的數(shù)字化，并自動(dòng)上傳到本地資源，對(duì)學(xué)生復(fù)習(xí)和知識(shí)同化都非常有幫助。

（4）支持個(gè)性化學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)按需推送和個(gè)性化定制，為師生提供了豐富的教學(xué)手段和工具，支持線上線下實(shí)時(shí)互動(dòng)和多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)，可以實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程跟蹤和教學(xué)數(shù)據(jù)分析，從技術(shù)的角度完全能夠支持泛在學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)等多種學(xué)習(xí)方式的開(kāi)展。當(dāng)然，教學(xué)設(shè)計(jì)也非常重要，需要系統(tǒng)地設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)活動(dòng)，以及合適的教學(xué)策略和工具等，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的高效和完整性。

三、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境技術(shù)分析

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)環(huán)境的高端形態(tài)，是借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能等技術(shù)構(gòu)建起來(lái)的開(kāi)放、融合的學(xué)習(xí)環(huán)境。該環(huán)境有利于數(shù)據(jù)融合貫通、資源共享和交互協(xié)作，可以實(shí)現(xiàn)情景感知和智能管控，支持個(gè)性化學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)，促進(jìn)有效學(xué)習(xí)的發(fā)生。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中技術(shù)的因素是至關(guān)重要的，一些重要功能都需要技術(shù)的支持來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如物理環(huán)境的智能管控、數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和分析等。下面將對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析。

1.云計(jì)算

云計(jì)算是一種服務(wù)模式，與互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和軟件相關(guān)，云計(jì)算能夠快捷便利、隨時(shí)隨地、隨需應(yīng)變地從可配置計(jì)算資源共享池中獲取所需資源，并把這些資源快速供應(yīng)和釋放，使與服務(wù)供應(yīng)商的交互以及管理工作量降到最低[5]。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō)，云計(jì)算服務(wù)是基于網(wǎng)絡(luò)，將可利用的計(jì)算機(jī)資源連接在一起，以進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，實(shí)現(xiàn)快速部署和釋放相應(yīng)資源，向用戶按需提供可擴(kuò)展式的云服務(wù)。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中，云計(jì)算服務(wù)是提供存儲(chǔ)、計(jì)算、軟件、平臺(tái)等業(yè)務(wù)的綜合服務(wù)平臺(tái)，包括資源云、數(shù)據(jù)云、服務(wù)云。數(shù)據(jù)云：存儲(chǔ)學(xué)生信息數(shù)據(jù)、學(xué)生行為數(shù)據(jù)、教學(xué)過(guò)程數(shù)據(jù);資源云：存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)資源和本地資源，提供上傳、下載和在線觀看等功能;服務(wù)云：提供師生的個(gè)人學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)社群和論壇等服務(wù)。

2.大數(shù)據(jù)

大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的集合，龐大的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、獲取、管理、分析等提出了巨大挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的出現(xiàn)消除了以往的數(shù)據(jù)鴻溝和信息孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范建設(shè)和集中存儲(chǔ)管理。數(shù)字化學(xué)習(xí)時(shí)代，所有的信息系統(tǒng)都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)冗余且無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息互聯(lián)互通，問(wèn)題嚴(yán)重。大數(shù)據(jù)技術(shù)跨越了數(shù)據(jù)庫(kù)之間的數(shù)據(jù)鴻溝，打破了信息孤島。

在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理，數(shù)據(jù)提取、分析和應(yīng)用更加方便和快捷。通過(guò)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，能夠全面采集與記錄課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)路徑，跟蹤和記錄教學(xué)過(guò)程，形成完整的教學(xué)大數(shù)據(jù)。內(nèi)置基于大數(shù)據(jù)的自動(dòng)評(píng)測(cè)系統(tǒng)，用于學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)生學(xué)習(xí)行為分析和教學(xué)督導(dǎo)，同時(shí)支持自定義數(shù)學(xué)建模，利用學(xué)習(xí)分析技術(shù)，對(duì)教學(xué)數(shù)據(jù)、交互數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)分析，開(kāi)展教學(xué)反思，促進(jìn)深度學(xué)習(xí)、有效學(xué)習(xí)。對(duì)于學(xué)生個(gè)體而言，大數(shù)據(jù)可以幫助教師開(kāi)展學(xué)生個(gè)性化評(píng)測(cè)和診斷，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)問(wèn)題、學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估，以幫助教師精準(zhǔn)教學(xué)和因材施教。

3.物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)即“萬(wàn)物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，它將互聯(lián)網(wǎng)與各類信息傳感的設(shè)備連接起來(lái)，從而形成的一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、物的互聯(lián)互通[6]。

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)控制器、無(wú)線傳感器、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物理空間設(shè)備的智能管控和自主管理。例如：燈光、窗簾、空調(diào)、監(jiān)控等，在有學(xué)生的情況下，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打開(kāi)燈光、空調(diào)、多媒體系統(tǒng)等，反之，則關(guān)閉。能夠自動(dòng)檢測(cè)聲音強(qiáng)度、燈光照度和溫度，自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)的窗簾狀態(tài)、燈光柔度、空調(diào)溫度等，為學(xué)生提供舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)多媒體設(shè)備、一體機(jī)、智能終端的一鍵管控，為教師提供良好授課環(huán)境。另一方面，可通過(guò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)感知學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，如學(xué)生學(xué)習(xí)的姿勢(shì)、情緒、交流狀態(tài)等，分析學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和需求，為學(xué)生和教師提供反饋和相應(yīng)的技術(shù)支持。

4.人工智能

人工智能是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)科學(xué)[7]。

富媒體的發(fā)展，雖然在一定程度上豐富了教學(xué)的表現(xiàn)形式，但在對(duì)未知世界有身臨其境般的感覺(jué)和深入體驗(yàn)方面，始終難以讓人滿意。知識(shí)的獲取和建構(gòu)，都相對(duì)停留在表面。人工智能通過(guò)圖像和語(yǔ)言識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能控制、機(jī)器人等技術(shù)，配備智能穿戴、虛擬仿真設(shè)備、智能終端等硬件，可以營(yíng)造出符合科學(xué)感知和真實(shí)情境的智慧課堂環(huán)境。例如：用虛擬仿真人來(lái)學(xué)習(xí)人體骨骼和循環(huán)系統(tǒng)，戴上VR眼鏡上人體解剖實(shí)驗(yàn)課。人工智能為學(xué)生打造了互動(dòng)、有趣、科學(xué)的學(xué)習(xí)情境，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)和有效學(xué)習(xí)。另外，在教學(xué)管理方面，人工智能也有廣泛的應(yīng)用前景，利用人臉識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)課堂學(xué)生簽到、點(diǎn)名、學(xué)生自主問(wèn)答等。學(xué)習(xí)環(huán)境的研究和實(shí)踐進(jìn)入了人工智能時(shí)代，未來(lái)的學(xué)習(xí)和管理愈發(fā)智能，人工智能與教育教學(xué)的融合將越來(lái)越深入。

四、智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)架構(gòu)模型

1.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境模式分析

黃榮懷提出的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的構(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)方式和教學(xué)方式等六個(gè)組成部分。同時(shí)，他也提出了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境TRACE3功能模型，包括記錄過(guò)程、識(shí)別情景、感知環(huán)境、聯(lián)接社群，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者輕松、投入和有效地學(xué)習(xí)等。該功能模型既體現(xiàn)了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)特征，也體現(xiàn)了其功能需求。[1]

祝智庭等人在分析數(shù)字學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)萌發(fā)、內(nèi)涵、信息模式和無(wú)縫集成的基礎(chǔ)上提出了智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)體系架構(gòu)模型。該模型包含本地架構(gòu)、云架構(gòu)，中間通過(guò)“接口”橋接本地架構(gòu)和云架構(gòu)，致力于解決數(shù)據(jù)鴻溝和信息孤島的問(wèn)題，助力智慧教育的發(fā)展。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中的文化理念價(jià)值經(jīng)文化智慧、數(shù)據(jù)智慧、教學(xué)智慧流向?qū)W習(xí)者，從而實(shí)現(xiàn)文化的傳承與發(fā)展和智慧人才的培育。[2]

智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型的構(gòu)建基于兩個(gè)方面：一是通過(guò)文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，相關(guān)系統(tǒng)模型多為理論指導(dǎo)模型，并非現(xiàn)有智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的歸納，與現(xiàn)實(shí)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境存在誤差，缺乏實(shí)際指導(dǎo)意義的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型。另一方面，近年來(lái)新興技術(shù)的快速發(fā)展，如云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等，帶動(dòng)了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境快速發(fā)展并日趨完善。新的技術(shù)產(chǎn)品的也開(kāi)始出現(xiàn)，比如一體機(jī)及新一代教學(xué)支持系統(tǒng)等，使得當(dāng)前智慧學(xué)習(xí)環(huán)境呈現(xiàn)新的特點(diǎn)和功能。綜上所述，有必要對(duì)當(dāng)前智慧學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行梳理和分析，建構(gòu)新的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型。

2.智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型

在數(shù)字學(xué)習(xí)時(shí)代，混合學(xué)習(xí)是線上和線下分離的學(xué)習(xí)方式，學(xué)生課外線上學(xué)習(xí)或是放學(xué)后完成學(xué)習(xí)，而不是在課堂。課堂教學(xué)則基于教學(xué)內(nèi)容和線上學(xué)習(xí)狀況開(kāi)展，并為線上學(xué)習(xí)提供反饋。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境下的教學(xué)支持系統(tǒng)與課堂融合在一起，使混合學(xué)習(xí)在課堂內(nèi)就可以完成。教學(xué)支持系統(tǒng)也在發(fā)生變化，首先移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的興起，使得教學(xué)支持系統(tǒng)支持面向手機(jī)、Pad移動(dòng)端;其次教學(xué)支持系統(tǒng)的發(fā)展方向走向課堂，比如新增簽到、現(xiàn)場(chǎng)手機(jī)答題等功能。教學(xué)支持系統(tǒng)在課堂內(nèi)完成與教學(xué)的融合，但教學(xué)支持系統(tǒng)的原有功能并沒(méi)有消失，包括在線課程、在線學(xué)習(xí)資源、在線測(cè)試、交流社群等，這些功能借助于移動(dòng)終端更方便被學(xué)生使用，提高了使用效率和教學(xué)支持。智慧學(xué)習(xí)環(huán)境由于技術(shù)和需求的演變呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)，這也是本研究的出發(fā)點(diǎn)之一。因此，本研究在對(duì)當(dāng)前智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的特性進(jìn)行綜合分析基礎(chǔ)上，借鑒以往的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型經(jīng)驗(yàn)，建構(gòu)新的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型，如圖1所示。

（1）服務(wù)層。提供存儲(chǔ)、計(jì)算、軟件、平臺(tái)等服務(wù)，提供師生的個(gè)人學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)社群、論壇等服務(wù)。

（2）數(shù)據(jù)層。全面采集與記錄課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)與學(xué)習(xí)路徑，跟蹤和記錄教學(xué)過(guò)程，形成完整的教學(xué)大數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一規(guī)范化管理。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與獲取、自定義建模分析、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和教學(xué)研究等。開(kāi)展學(xué)生個(gè)性化評(píng)測(cè)和診斷，幫助教師精準(zhǔn)教學(xué)、因材施教。

（3）物理層。包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)施（傳感器、交換機(jī)、無(wú)線路由器、控制主機(jī)等）、空間設(shè)施（桌椅、燈光、空調(diào)、環(huán)境監(jiān)測(cè)器等）、多媒體設(shè)備（電腦、中控設(shè)備、一體機(jī)、交互大屏、音響、功放、麥克風(fēng)等）、智能終端（手機(jī)、Pad等）、錄播設(shè)備（攝像機(jī)、錄播主機(jī)等）、虛擬現(xiàn)實(shí)及仿真設(shè)備（AR眼鏡、仿真實(shí)驗(yàn)室等）。物理層構(gòu)建了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的物理環(huán)境和學(xué)生學(xué)習(xí)的客觀空間。

（4）應(yīng)用層。物理層基礎(chǔ)上的應(yīng)用信息系統(tǒng)，包括智能控制系統(tǒng)、中控系統(tǒng)、教學(xué)系統(tǒng)、自動(dòng)錄播系統(tǒng)、電子書包、虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)系統(tǒng)、仿真軟件等各類信息管理和教學(xué)系統(tǒng)。應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的各項(xiàng)功能，服務(wù)于教師的教、學(xué)生的學(xué)，以及人與人、人與物的交互和感知。

五、結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的快速發(fā)展并日趨完善。因此，本研究的出發(fā)點(diǎn)是基于新技術(shù)、新產(chǎn)品在教學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用和普及，構(gòu)建當(dāng)前智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的系統(tǒng)模型。本文從智慧學(xué)習(xí)環(huán)境起源講起，梳理了智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的概念和特征，對(duì)相關(guān)重點(diǎn)技術(shù)在教學(xué)環(huán)境的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后提出與當(dāng)前相適應(yīng)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)模型。

參考文獻(xiàn)：

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[7]佚名.人工智能，科大訊飛志在何方[EB/OL].http：//www.ccidnet.com/2014/1031/5654463.shtml.

（編輯：王曉明）