智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的特征與構(gòu)建

陳榮榮

摘 要：文章對智慧學(xué)習(xí)、生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究綜述，進(jìn)一步給出智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)涵和特征，探究智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成因素以及智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的相互關(guān)系，從而得到智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的啟發(fā)，探索提升學(xué)習(xí)者智慧的途徑和方法，構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)模型，為智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的實(shí)踐研究奠定理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智慧學(xué)習(xí);生態(tài)系統(tǒng);智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng);智慧教育

0 引言

近年來，大數(shù)據(jù)分析與挖掘、人工智能、云計(jì)算、云服務(wù)等技術(shù)的跨越式發(fā)展對高校教育教學(xué)環(huán)境的變革帶來了新機(jī)遇。2018年教育部提出：“大力推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)等現(xiàn)代技術(shù)在教學(xué)和管理中的應(yīng)用，探索實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個性化的教育?！盵1]

《教育信息化 2.0 行動計(jì)劃》中提到，將信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育全過程，推動改進(jìn)教學(xué)、優(yōu)化管理、提升績效;推動師生從技術(shù)應(yīng)用向能力素質(zhì)拓展。本文旨在合理地利用信息技術(shù)，將教師、學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)資源智能化聯(lián)通，并在大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的支持下構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，根據(jù)學(xué)習(xí)者的主動性、專業(yè)性、差異性等學(xué)習(xí)特點(diǎn)和教師的教學(xué)特點(diǎn)，提供適合的教學(xué)與學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高教師教的效率和學(xué)生學(xué)的質(zhì)量。

1?智慧學(xué)習(xí)的概念與特征

智慧學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者在新型信息化環(huán)境中按需獲取學(xué)習(xí)資源，靈活自如開展學(xué)習(xí)活動，快速構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)和人際網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)過程。智慧學(xué)習(xí)以發(fā)展學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)者的創(chuàng)新能力為最終目標(biāo)[2]。智慧學(xué)習(xí)的特征包括：個性的學(xué)習(xí)，高效的學(xué)習(xí)，沉浸的學(xué)習(xí)，自然的學(xué)習(xí)和持續(xù)的學(xué)習(xí)。通過大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)與先進(jìn)的信息技術(shù)手段預(yù)測學(xué)習(xí)者潛在的學(xué)習(xí)需求，自動推薦當(dāng)前需要或有潛在需求的個性化學(xué)習(xí)資源和服務(wù)、可能感興趣的學(xué)習(xí)資源和服務(wù);智慧學(xué)習(xí)倡導(dǎo)貼近實(shí)際生活的學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中解決問題、獲取知識，激發(fā)學(xué)習(xí)者興趣的同時促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生;在智慧學(xué)習(xí)環(huán)境中要不斷提供個性化的學(xué)習(xí)資源、實(shí)時的反饋、多元的評價，從而激發(fā)并維持學(xué)習(xí)者持續(xù)學(xué)習(xí)的動機(jī)。

2?生態(tài)系統(tǒng)與智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的概念

從客觀角度理解生態(tài)系統(tǒng)也是對生物生長、發(fā)育、生殖、行為和分布有影響的環(huán)境因子的綜合[3];而從人類的角度出發(fā)，生態(tài)系統(tǒng)可定義為“對人類生存和發(fā)展有影響的自然因子的綜合”[4]。師生與學(xué)習(xí)環(huán)境也是不可分割的整體，由此我們將這個整體定義為學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)。智慧學(xué)習(xí)系統(tǒng)是一種線上、線下融合的生態(tài)化系統(tǒng);智慧教學(xué)法是一種以服務(wù)為中心的學(xué)與教動態(tài)平衡的教法生態(tài);智慧學(xué)習(xí)是一種以學(xué)生為中心的、適于培育從基本知識技能到群體智慧的學(xué)習(xí)生態(tài)[6]。本文研究的智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)指在一定的智慧學(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一種動態(tài)的系統(tǒng)[5]。

3?智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建

3.1? 理論基礎(chǔ)

（1）情境認(rèn)知理論：意義是在實(shí)踐和情境脈絡(luò)中加以協(xié)商的。知識是個體與環(huán)境交互作用過程中建構(gòu)的一種交互狀態(tài)，是一種人類協(xié)調(diào)一系列行為，去適應(yīng)動態(tài)變化發(fā)展的環(huán)境的能力[6]。在智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)中，學(xué)習(xí)者置身于一個虛實(shí)結(jié)合的信息化情境中，與情境進(jìn)行交互活動、獲取學(xué)習(xí)資源，建構(gòu)知識;教師可以設(shè)計(jì)真實(shí)的學(xué)習(xí)活動、創(chuàng)建不同的學(xué)習(xí)情境。

（2）活動理論：知識的獲得環(huán)境作為客體與主體雙向交互的結(jié)果[7]，而工具的使用改變主體活動的性質(zhì)，影響其心理發(fā)展。活動理論啟發(fā)我們在構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時，應(yīng)通過技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景供教師與學(xué)生發(fā)生教學(xué)與學(xué)習(xí)活動，多感官刺激促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí);提供多種交互手段，讓學(xué)習(xí)者靈活、方便地與外界各要素交互，從而獲取知識，形成動態(tài)平衡的生態(tài)學(xué)習(xí)觀。

（3）生態(tài)系統(tǒng)：是一個有機(jī)整體，各生態(tài)因子之間相互影響、相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成動態(tài)發(fā)展的狀態(tài)，維持生態(tài)平衡[7]。生態(tài)學(xué)習(xí)觀認(rèn)為學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者自由、主動參與學(xué)習(xí)的過程[8]。因此，在構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)時，要以生態(tài)觀的理念將環(huán)境、工具、資源等一切要素與學(xué)習(xí)者關(guān)聯(lián)起來，環(huán)境內(nèi)各要素之間相互作用、相互協(xié)調(diào)，使物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞達(dá)到穩(wěn)定、健康的狀態(tài)，形成動態(tài)平衡的生態(tài)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

3.2? 技術(shù)支撐

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。是互聯(lián)網(wǎng)、移動＼無線通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式控制等技術(shù)的集合[9]。例如將教室內(nèi)的家具、燈光、空調(diào)、門窗、電子班牌以及其他的多媒體設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化管控，從而為師生營造更加人性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時能提高教室管理與維護(hù)人員的工作效率。

（2）云計(jì)算平臺。可以保障安全、穩(wěn)定、可靠及高速的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，并提供多樣化的個性化服務(wù)與資源管理服務(wù)，將教與學(xué)的過程中產(chǎn)生的大量數(shù)字化的數(shù)據(jù)、資源進(jìn)行收集、分析與管理，形成巨大的數(shù)據(jù)資源池，從而面向教師與學(xué)生提供統(tǒng)一的服務(wù)。

（3）增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。是一種綜合圖像識別、動作捕捉、虛擬現(xiàn)實(shí)等學(xué)科，將數(shù)字信息、三維虛擬模型精確地疊加顯示到真實(shí)場景的創(chuàng)新人機(jī)交互技術(shù)，能夠?yàn)橛脩籼峁└幼匀?、真?shí)的交互體驗(yàn)，使學(xué)習(xí)情境更加真實(shí)，幫助學(xué)習(xí)者更加準(zhǔn)確、高效地獲取知識。

（4）人工智能技術(shù)。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建的目的是向?qū)W習(xí)者提供更有效的學(xué)習(xí)支持和更加個性化的服務(wù)，人工智能技術(shù)支持下的智能學(xué)習(xí)系統(tǒng)、智能問答系統(tǒng)以及適應(yīng)性學(xué)習(xí)支持系統(tǒng)等均能為學(xué)習(xí)者提供智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，可提高學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)的效率與教育的智慧性。

3.3? 構(gòu)建原則

智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)以學(xué)、服務(wù)及數(shù)據(jù)為中心原則，以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心[10]。從學(xué)生的角度出發(fā)建構(gòu)的系統(tǒng)應(yīng)能夠準(zhǔn)確分析學(xué)生學(xué)習(xí)的個性特征，監(jiān)測學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度，為其制定個性化的學(xué)習(xí)路徑、推送合適的資源等自適應(yīng)服務(wù);從教師角度出發(fā)，能夠?yàn)榻處熖峁皩W(xué)生畫像”、智慧評估、精準(zhǔn)決策、備課支持等服務(wù);從信息化管理者角度出發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)一、高效、智慧化的管理服務(wù)。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)還應(yīng)具有較強(qiáng)的教育數(shù)據(jù)挖掘、學(xué)習(xí)分析、云計(jì)算等功能，以數(shù)據(jù)來驅(qū)動學(xué)習(xí)的智慧性。通過多平臺共享、互通數(shù)據(jù)來提供服務(wù)，避免不同平臺之間因數(shù)據(jù)不互通出現(xiàn)異構(gòu)性、易變性等問題，有助于平臺、資源、軟件的多樣性，提高智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.4? 智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的體系架構(gòu)

3.4.1? 模型論述

如圖1所示，智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的體系架構(gòu)模型中頂層為云服務(wù)及技術(shù)手段，底層為本地架構(gòu)，中間通過“用戶接口”橋接，智慧學(xué)習(xí)是其內(nèi)核，是系統(tǒng)建設(shè)的核心。本地架構(gòu)主要由3個空間組成：物理空間、虛擬空間和兩者共存的混合空間，為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造人機(jī)協(xié)同的生態(tài)化的學(xué)習(xí)環(huán)境，支持智慧學(xué)習(xí)生態(tài)中的基于微文化模式的智慧學(xué)習(xí)[11]。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)的根本出發(fā)點(diǎn)是促進(jìn)學(xué)習(xí)者的智慧學(xué)習(xí)，為其提高便利的學(xué)習(xí)環(huán)境，以提高其認(rèn)知素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和協(xié)作能力。智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的建設(shè)所追求的不是高性能硬件和功能完善的系統(tǒng)，而是需要使智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的各類要素與教師、學(xué)習(xí)者和學(xué)習(xí)模式形成良好能量流動循環(huán)模式。系統(tǒng)通過對師生的教與學(xué)活動的監(jiān)測，將微文化模式與個人模式匹配，并根據(jù)需要給予精準(zhǔn)輔助，精準(zhǔn)輔助遵循精準(zhǔn)教學(xué)以測輔學(xué)的理念[12]。

3.4.2? 系統(tǒng)內(nèi)能量流動

本文從能量流動的角度定義系統(tǒng)中的信息傳遞動作，文化智慧定“導(dǎo)向”，數(shù)據(jù)智慧定“決策”，教學(xué)智慧定“行動”[6]。導(dǎo)向階段利用人工智能與大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)預(yù)測分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)異常;抉擇階段通過自適應(yīng)推薦或人為選擇應(yīng)對異常的替代方案，同時需匹配微文化模式和個人模式;行動階段執(zhí)行抉擇階段的替代方案，并將精準(zhǔn)的信息、適性的預(yù)警、干預(yù)等傳輸給用戶群體或可視化設(shè)備。通過分析與抉擇階段形成個性化的教與學(xué)的行動智慧，能量從技術(shù)系統(tǒng)流入教學(xué)系統(tǒng)。

4 ? 結(jié)語

在信息技術(shù)高度發(fā)達(dá)的大環(huán)境下，合理應(yīng)用多種智能技術(shù)手段搭建高度智能的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，構(gòu)建出動態(tài)平衡的智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)軌跡的全流程記錄、學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)變化的全流程跟蹤，學(xué)習(xí)資源的個性化推送，滿足教育工作者與學(xué)習(xí)者所追求一種更加開放、自由、和諧、個性的生態(tài)化教育。值得關(guān)注的是，智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)功能的發(fā)揮受諸多因素的影響，除適合的信息技術(shù)支撐外，還需要教育教學(xué)理論的科學(xué)運(yùn)用。作為高校信息化工作者，筆者深刻感受到，各高校當(dāng)前所建設(shè)的智慧校園與智慧教室還未達(dá)到真正的“智慧性”，這也客觀反映出智慧學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)還面臨諸多挑戰(zhàn)，有待吸收更多的新技術(shù)和新理論，完善相關(guān)研究。

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（編輯 王雪芬）