從NGDLE到N2GDLE：下一代數字學習環(huán)境的組件構成及啟示

臧艷美

新鄉(xiāng)學院教育科學學院， 河南 新鄉(xiāng) 453000

1 NGDLE產生的背景

2017年新媒體聯盟發(fā)布的《地平線報告(高等教育版)》將下一代學習管理系統(next-generation LMS，NGLMS)作為高等教育中2～3年內取得重要進展的教育技術。學習管理系統(learning management sys- tem,LMS)是指一類軟件和Web應用程序，這類軟件或程序能夠為在線課程教學、跟蹤和報告學生的參與情況提供依托[1]。LMS長期以來被世界各地的大學用來運行和管理在線與混合式課程。美國高等教育信息化協會(以下簡稱EDUCAUSE)發(fā)布的數據顯示，99%的教育機構擁有LMS，85%的教師使用LMS，71%的教師認為LMS可以提高學生的學習成績[2]。由此可見，LMS在企業(yè)培訓、在線教育、高等教育等領域被廣泛應用，并得到教師的普遍認可。另一方面，LMS又因為“促進學習本身方面發(fā)揮的功能非常有限”而受人詬病。國外一項調查表明，有15%的機構打算在未來三年內更換LMS，這遠遠高于企業(yè)級應用程序的典型水平[2]。此外，關于“LMS3.0”“LMS5.0”“LMS6.0”“后現代LMS”的說法充斥著網絡。鑒于LMS與人們的期望產生較大差距，教育機構、教師、學習者寄希望于LMS具有更鮮明的特色和增強的操作功能，并支持個性化設置，使用學習分析來提高學習成就[3]。

針對數字學習環(huán)境的重構問題，EDUCAUSE從2013年起著手進行了一系列的探索，先后發(fā)布了一系列研究報告：2014年9月發(fā)布《當前高等教育LMS的生態(tài)系統：學生、教師和信息技術視角》，目的在于深入了解現有學習管理工具的局限性，尋找新的學習環(huán)境的構想；2015年4月發(fā)布《下一代數字化學習環(huán)境》(The Next Generation Digital Learning Environ- ment，NGDLE)[4]研究報告，描繪了新一代數字學習環(huán)境的圖景，該環(huán)境能夠滿足高等教育不斷變化的需求，能為學習者個性化學習提供支持和服務，而且隨著新的教學方法不斷出現，環(huán)境自身也在發(fā)展；2017年7月發(fā)布《下下一代數字學習環(huán)境》(The N2GDLE Vi- sion:The "Next" Next Generation Digital Learning Envi- ronment，N2GDLE)[5]研究報告，在NGDLE的基礎上，進一步細化了其標準和規(guī)范，以實現與其他各種工具、服務連接和共享數據。

文章在闡釋NGDLE內涵、構建方法的基礎上，重點分析了NGDLE的兩類構成組件，進而探討了對學校未來數字學習環(huán)境變革的啟示，以期引起國內學者對未來數字學習環(huán)境的關注和重視，并為后續(xù)研究提供參考。

2 NGDLE對下一代數字學習環(huán)境的構想

新的數字學習環(huán)境必須支持多種學習模式，然而通過漸進式地不斷添加新的數字架構和學習組件的方式來更新現有的LMS顯然是不現實的；另一方面，鑒于現有LMS在學習管理方面的成功，簡單地把當前的LMS擱置在一邊，重新開發(fā)新的LMS也是不現實的。那么，新一代數字學習環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)之一是保留LMS作為有效的管理工具基礎上構建新的學習環(huán)境，又不能被傳統的教育模式所束縛；挑戰(zhàn)之二是如何以快速、連貫的方式實現下一代學習環(huán)境。

NGDLE和N2GDLE報告中統一采用了下一代數字化學習環(huán)境這一術語，而不再使用LMS這一概念。EDUCAUSE在報告[4]中解釋了采用這一概念是基于以下考慮：首先，使用該名稱能夠表明以學習為中心的新模式日益成為高等教育實踐的特征；其次，使用數字(digital)是考慮到數字技術已經成為所有教學和學習實踐的組成部分；再次，新的學習環(huán)境必須是有關學習(learning)的，意在通過學習把學習者和教師聯系在一起；最后，它必須是一個環(huán)境或生態(tài)系統(en- vironment)——一個由學習者、教師、工具和內容構成的動態(tài)的、相互連接的、不斷進化的聯盟。

從另一個意義來說，使用下一代(next generation)還應考慮在傳統IT實踐中，當我們遇到問題時，往往傾向于編寫代碼來開發(fā)解決這個問題的應用程序。McClintock[6]認為，建筑空間的設計會影響個體在這些空間內的行為，同樣，教室的設計不僅透露出教室中的教學手段，而且揭示了為以往教育工作提供指導意義的教與學的本質。例如，一間教室書桌排列整齊，體現了紀律和順從的教學法或“默認課程”。因此，代碼就像建筑環(huán)境一樣，會強加給人一種觀點。LMS也以類似的方式，被綁定到特定的教學和學習模式中，某種程度上體現出背后所代表的教育哲學。因此，任何添加一個新代碼塊的解決方法與高等教育領域中各種各樣的教學和學習是不同步的，尤其是隨著高等教育逐步從以傳授模式為主向建立在主動學習、個性化、混合課程設計等概念基礎上的教育模式轉變，這種不同步的情況會更為突出。

為了同時滿足基于LMS的網絡學習和自適應、個性化學習的需求，NGDLE報告中建議下一代數字學習環(huán)境的建構采用“樂高”的方法，即每種應用程序或組件可看作一塊樂高積木，各積木塊之間可相互連接。這里所說的樂高并不是傳統意義上的只有塑料方塊的樂高，這里的樂高更像現代的樂高，有輪子、發(fā)射器、傳送帶和各種各樣互相配合精妙的零件，零件間可以按照自己的設想自由組裝。因此，“樂高”集中包含多個種類的組成部件，通過定義一系列類似的規(guī)范和服務，以確保各個組成部件之間可以互相連接。

“樂高”方法有三個關鍵的優(yōu)勢：

第一，搭建學習環(huán)境非常簡單方便，易于操作。對于使用者來說無須很強的技術能力，只需要通過鼠標的拖拽即可將組件添加到環(huán)境界面中。

第二，能夠滿足個人和機構不同層次的個性需求。學習者或機構可以使用各種應用程序、工具箱等，靈活地搭建適應其獨特需求的、定制化的學習環(huán)境。

第三，避免平臺和工具的功能膨脹和設計不良。以往LMS的更新維護過程中，由于教師和學生利用的很多學習工具在LMS之外，供應商往往通過在LMS內部創(chuàng)建對外部工具的模仿，將外部工具的功能擴展到LMS中[7]，這種維護方式容易導致LMS內功能膨脹和學習工具設計不良。使用樂高方法則可以保證各個工具和平臺能夠集中實現需求功能的特定方面，避免造成上述問題。

3 從NGDLE到N2GDLE：下一代數字學習環(huán)境的構成組件

2015年NGDLE報告詳細闡述了下一代數字學習環(huán)境的內涵、體系結構、建構方法，并進一步提出了五個核心要素：①互操作性和集成；②個性化；③分析、建議和學習評估；④協作；⑤無障礙性和通用設計。但作為一種變革性的數字學習環(huán)境，如果沒有內置標準，不能與其他各種工具、服務連接和共享數據，那么下一代數字學習環(huán)境只能停留在空想階段。因此，在五大核心要素的基礎上，基于樂高的建構方法，N2GDLE報告中重點構建了下一代數字學習環(huán)境的組件規(guī)范，即兩大類必要組件(components)：軟件架構和學習架構(如圖1所示)。

圖1 下一代數字學習環(huán)境的組件規(guī)范

3.1.1個人持續(xù)的學習記錄

傳統的LMS一般只能記錄學習者登錄時的學習記錄，而學習者還有大量的學習是發(fā)生在LMS之外的非正式學習和非在線的環(huán)境下。例如：在社區(qū)網站上參與了一次討論，在信息網站閱讀了一篇文章，或開放教育平臺學習了一門課程。下一代數字學習環(huán)境通過個人持續(xù)的學習記錄這一組件模塊(personal persistent learning record，PPLR)可以記錄并追蹤學習者在應用程序、課程、學習活動、項目、實習、輔修課程等學習經歷中的參與和使用情況，從而針對上述學習經歷提供更為全面的、綜合性的評價。因此，PPLR擴展了個人學習記錄的內涵和數據來源。此外，PP- LR要為存儲所有學習者的學習記錄的存儲庫(lea- rner record store，LRS)服務，其必然要包括來自多個學習平臺、環(huán)境，甚至機構的學習活動與成績數據。這也就意味著學習者不再需要向學習機構或雇主等提供證書的副本，而只需要提供PPLR生成的報告。

3.1.2學習者記錄存儲庫

學習者學習經歷的數據來源多種多樣。對下一代數字學習環(huán)境而言，數據的互操作性和數據格式的標準化至關重要。目前，關于學習經歷數據的記錄、捕獲的規(guī)范最具代表性的有兩類：IMS Caliper規(guī)范和xAPI規(guī)范。雖然屬于兩種不同的規(guī)范，但IMS Cali- per和xAPI之間也存在很多相似性。2016年，xAPI的發(fā)布者ADL成為了IMS的一員，雙方也開始討論調整新規(guī)范的可能性，以及是否實用或可實現[8]。ADL和IMS之間的合作，意味著我們離下一代數字學習環(huán)境的設想更近了一步。但是，無論依據哪種規(guī)范，獲取到的學習經歷數據是存儲在LRS中的。LRS有點類似存放學習經歷數據的容器。學習經歷數據由學習者使用的工具或系統動態(tài)發(fā)送，然后被“感知”并存儲在LRS中。

3.1.3工具間的通信

由于NGDLE使用了樂高的方法，對多種工具的無縫使用會貫穿學習者整個學習經歷。不僅每個平臺或工具的單次登錄和使用非常重要，平臺、工具間的相互通信也同樣重要。因此，NGDLE的軟件架構還包括工具間通信(inter-tool communications，ITC)組件。此外，在某些情況下，登錄的工具可能只需要向用戶返回簡單數據就足夠了。另一種情況下，NG- DLE的設計人員、學習工程師、教學設計人員或教師可能還需要兩個或多個工具之間數據的相互通信。因此，持續(xù)不間斷的、實時的消息/事件總線(message/event bus，MEB)也有必要。

3.1.4消息/事件總線

下一代數字學習環(huán)境作為一個遵守共同標準的工具聯盟，工具間動態(tài)的、實時的消息傳送非常關鍵。每個工具都會生成自己的活動流日志，但是有些消息/事件會比其他消息/事件更重要。學習工具對于使用傳感器檢測事件的支持越來越成熟。MEB允許不同的組件之間進行彼此通信而又不相互依賴，使工具平臺之間的信息流自動推送，實現信息查詢的多平臺應用。這些推送或查詢的信息不僅對學習者通過學習序列快速取得進展有重要的價值，而且對于相關支持系統或工具針對學習者的學習及時采取行動也有重要意義。

3.2.1課程地圖及一致性

課程地圖是一種類似路標的工具，它通過展示各種課程要素及其聯系，向課程管理人員、學習工程師、教學設計人員、評估人員、教師、學生等提供指導，以全方位地重現實際教學活動,保證設計的時效性、靈活性和實用性。例如：課程地圖中展示的學習活動有利于幫助學習者完成學業(yè)，學習評估則可以用來衡量學習過程中的進展情況和展示學習結果。因此，通過課程地圖及一致性(curriculum mapping and alignment，CMA)這一功能模塊，可為課程的各種相關人員提供以下功能[5]：創(chuàng)建課程地圖；確保學習結果、學習活動和學習評估之間的一致性；通過逆向設計和一致的程序監(jiān)控學習者的學習進度；查看個人和同伴的數據以促進學生的學習；定期分析數據以改進課程。CMA功能的更高級版本還可以允許學習者自己設定學習目標，為實現學習目標自己規(guī)劃學習活動和學習經歷，找到自我判斷目標是否達成的方法。

3.2.2集成的評估

分析、建議和學習評估是促進學生有效學習的重要環(huán)節(jié)。目前，大多數主流的LMS平臺都擁有專有的學習分析能力，學習評估在傳統LMS中已經得到應用[9]，但目前分析和評估使用的數據主要來自LMS和學生信息系統。下一代數字學習環(huán)境擴大了評估的數據來源，側重集成的評估(integrated assessment，IA)。集成的評估既包括背景性的數據(錄取時的各科成績、履歷、人口統計學資料等)，也包括學習過程中的課程活動和參與情況(按鍵情況、學生的選擇、完成任務的時間等)、學生作品(課程作業(yè)、博客帖子、媒體作品等)。此外，下一代數字學習環(huán)境不再側重研究評估的方式和方法，而是強調以切實可行的方法將標準的評估技術集成到學習環(huán)境中[3]。評估的工具可能在LMS本身，也可能在LMS之外。

3.2.3學習者證書管理

除了正式的紙質學歷學位證書、資格證書之外，還有很多其他類型的學習憑證也越來越重要，例如數字徽章、各種結業(yè)證、合格證，以及其他形式的微證書；但目前傳統LMS中的學習證書還是一個個信息孤島，與LMS以外的其他各種證書缺乏有效鏈接，難以全面地反映學習者的能力表現。學習證書管理組件(learner credential management，LCM)為學習者證書的存儲和分享提供了解決的思路，使得證書頒發(fā)機構可以根據學習者的能力表現從而決定授予學習者什么樣的證書，為學習者知識、技能和能力的展示提供更為全面和多樣化的憑證。

3.2.4學習路徑規(guī)則引擎

個性化是下一代數字學習環(huán)境面向用戶的最重要的功能之一。個性化主要包括兩個維度：第一，學生能夠自主搭配學習環(huán)境，然后使用該環(huán)境構建完成學習任務、達成學習目標。第二，自適應學習。自動化系統為學習者提供針對每個學習者需求的指導和建議。個性化的背后蘊含了學習路徑選擇的方法。學習路徑規(guī)則引擎(learning pathway rules engine，LPRE)將規(guī)則引擎的原理利用到學習路徑的選擇過程中，為學習者個性化路徑生成打開了方便之門，最大限度地提高學習者的學習效果和效率。例如：當學習者在努力識記或有效地應用先前獲得的知識、技能和能力時，LPRE組件能夠引導學習者開展回顧和糾正活動，使得“共同補救”的設想成為了可能。這種共同的補救辦法使得獲得證書和輟學之間有實質性的區(qū)別[5]。

在漫長的學習生涯中，學習的憑證可以包括學位、文憑、資質、獎勵、學生的個人信息、學習成績、成長記錄等，也可以是對于一項技能的同行評價，以及在不同教育機構之間轉移學分等。下一代數字化學習環(huán)境需要為學習者駕馭自己的學習憑證提供可靠的支持，這些學習憑證可以靈活地被展示和存儲在學習者的個人學習記錄(PPLR)的導出版本、個人檔案、擴展的轉錄版本等。這些學習憑證的呈現也并不是一個靜態(tài)的記錄，它需要依據呈現對象的不同，構建、組裝、呈現不同的形式和內容。如何把學習者才華和能力充分地展示給潛在的雇主、合作者、客戶，將各種證書、學習憑證和學習者進行有效關聯和推送，從而更好地對學習者的才華和能力進行精準的直觀刻畫，這是下一代數字學習環(huán)境必備的功能之一，也是學習者身份表征(representation of learner identity，RLI)的意義。因此，不管與下一代數字學習環(huán)境松散耦合，還是無縫連接，RLI都是未來數字學習環(huán)境的必備功能模塊之一。

4 思考與啟示

NGDLE和N2GDLE報告描繪了下一代數字學習環(huán)境的愿景。研究者試圖通過這樣一個系統，為學習者創(chuàng)設最好的網絡學習環(huán)境，為自適應學習模型的應用提供最好的支撐，為學習者提供貫穿整個學術生涯(甚至可能進入職業(yè)生涯)的個人空間。上述關于下一代數字學習環(huán)境的設想對于學校未來數字學習環(huán)境的變革具有以下啟示：

NGDLE和N2GDLE報告中關于下一代數字學習環(huán)境的描繪，從本質上來講是一種標準，一種可以有機會組裝自己平臺或環(huán)境的標準，展現的是一個學習者、教師和機構可以定制和個性化其數字學習環(huán)境到前所未有的程度的時代。雖然適當的標準是必不可少的，但是高等教育的需求是多樣化的。因此，對于不同的機構來說，下一代數字學習環(huán)境也必然是個性化和多樣化的。NGDLE和N2GDLE報告的主要意義在于為機構個性化數字環(huán)境的構建提供重要的參考，而非統一的答案。因此，學校數字學習環(huán)境的構建首先要從思考“學校的目標需求是什么？為支持上述目標需求，學校的數字學習環(huán)境需要具備哪些條件？”開始，從而確定學校未來數字學習環(huán)境開發(fā)和改進的內容。例如：英國的紐卡斯爾大學(Newcastle Univer- sity)[10]在考慮到學生“更好的移動接入、提高內容的一致性、更多的互動性、更好的協作工具”需求的基礎上，將“更好地與校內其他系統集成、簡單的內容創(chuàng)建工具、更好的診斷和反饋機制、支持在線考試風格評估、改進混合學習支持等”作為該校未來數字學習環(huán)境開發(fā)和改進的內容。

向下一代數字學習環(huán)境轉變，并不意味著短期內要推出新的平臺或系統。短期內學校的重點在于從微觀層面的可用性入手，找到切實可行的解決方案，優(yōu)先滿足學校的當前需求，進而推動其功能逐步向下一代數字學習環(huán)境轉變。這是因為，下一代數字學習環(huán)境的有效性，最終體現在對個體的關注、靈活性、以學習者為中心的教學方法。因此，短期內邁向下一代數字學習環(huán)境最有效的方法就是轉變目前過于依賴LMS的方式，為教師轉變教學方法的理念和努力提供有效的支持(這種支持不僅僅局限于技術層面的，它可能也包括模式、資源、案例等方面)，讓教師能在自己的數字學習環(huán)境中自由穿行。無論是智慧課堂、智慧教室，還是智慧學習中心和智慧學習空間，重點在于微觀層面的可用性，在于其所提供的數字學習工具的可用性。無論何種產品，要為課堂層面的變革努力提供便利，播種教師教學變革的愿望，進而以微觀層面的變革來推動學校中觀、宏觀層面的變革。

從LMS代際的轉變過程來看，LMS、互操作標準、單個教師的使用、機構的采購實踐要共同參與。客戶需求和平臺能力在良性循環(huán)中相互推動，從而導致LMS產品設計的功能發(fā)生階段性變化。因此，技術供應商和機構都是學校數字學習環(huán)境更迭的重要利益相關者。學校應有意識地改變與技術供應商之間的敵對、競爭關系，朝著合作伙伴的方向努力。作為學校，可以邀請技術供應商協助構思一個短期、中期和長期的計劃。協商的過程中，如果技術提供商無法與學校在學習環(huán)境發(fā)展意愿方面達成一致，并幫助學校實現它，學校也可以考慮和其他供應商合作，甚至可以考慮與一些非傳統的平臺進行合作，尤其是那些采用以學習為中心的平臺。此外，學校還可以尋找合適的合作機構，該機構要與學校、技術伙伴之間具有相同的發(fā)展愿景，并且合作機構可以在設計、開發(fā)和實施方面與學校、技術伙伴之間共同協作。只有形成這樣的聯盟，才能為下一代數字學習環(huán)境的實現奠定基礎。

盡管下一代數字學習環(huán)境的支撐技術目前還難以清晰表達，技術實現上也困難重重，但是LMS向下一代數字學習環(huán)境轉變最大的困難還在于變革的管理。Feldstein[11]指出LMS在過去的20年里幾乎沒有發(fā)生根本變化的原因，也不在于LMS供應商試圖從大學校園獲得更大的利益，不在于大學管理者們試圖建立“封閉的花園”以方便對教師的管理，而在于文化的轉變，即從我們習以為常的文化到我們需要推行的文化之間的轉變。此外，鑒于現有LMS之間，LMS與非LMS平臺間的互通性不盡如人意，平臺遷移對于教師可能意味著多年建設的努力付之東流。考慮到任何組織中人們對變革的抵制，以及在高等教育中這種抵制可能更為頑固，變革管理是學習環(huán)境變革中要解決的最棘手的問題之一。為解決這一棘手問題，學校要采取各種措施推動數字學習環(huán)境的變革。例如：學校領導和中層管理部門形成數字學習環(huán)境變革聯盟；向全體員工傳達學校數字學習環(huán)境的規(guī)劃遠景，并形成共識；鼓勵教師參與平臺的甄選；幫助教師消除平臺轉換的各種障礙；形成易于實現變革的短期計劃；肯定并獎勵參與改進的教師等。

要想提高高等教育的質量，教學需要從“獨奏式的單獨行為”向“以學習共同體為基礎的研究行動轉變”[5]。同樣，數字學習環(huán)境的變革要想取得進展，也需要超越狹隘的分段式、逐個學期的微型課程創(chuàng)新項目。課程和課程計劃的設計朝著團體化工作的方向發(fā)展。這就意味著，對幫助學習者在課程中取得成功的所有人來說，他們需要對課堂環(huán)境下、面對面情景下的、數字學習環(huán)境中的學習者的交互重新思考及重新設計，最大限度地提高學習者的成功。學習設計的職責也從個別教職員工轉變?yōu)閷I(yè)人員團隊的共同責任。這些專業(yè)人員可能來自學習科學、教育學、認知和社會心理學、神經科學、表演藝術、設計、評估和心理測量學、統計、編程、圖形設計、用戶界面/交互設計、視頻制作、項目管理等領域，共同推動教學和學習過程的改進。