移動情境學習環境的概念、特征及模型構建*

袁宇翔胡永斌

（1.江蘇建筑職業技術學院 現代教育技術中心，江蘇徐州 221116；2.江蘇師范大學 教育研究院，江蘇徐州 221116）

移動情境學習環境的概念、特征及模型構建*

袁宇翔1胡永斌2

（1.江蘇建筑職業技術學院 現代教育技術中心，江蘇徐州 221116；2.江蘇師范大學 教育研究院，江蘇徐州 221116）

情境認知理論已經成為一種能提供有意義學習和促進知識向真實生活情境轉化的重要觀點。文章首先分析了情境學習環境的研究現狀，探討了當前研究在社會情境關聯、學習社群建立和資源建設三個方面存在的不足。針對這些問題，文章界定了移動情境學習環境的概念，剖析了其特征，構建了移動情境學習環境模型，并提出移動情境學習環境包括教師、學習資源、支持服務和關鍵技術四個核心要素。

移動學習；智慧學習環境；情境學習環境；情境認知理論

一 問題的提出

作為一個新興的正處于發展中的研究領域，移動學習正以“普適的”（Pervasive）方式融入人類生活的各個層面，推動終生學習等新的教育理念的傳播[1]。在移動學習興起的早期階段，移動學習的行為主義范式開始流行。為了增強學習者與教學內容的交互，人們利用移動終端呈現學習材料，使學習者作答并提供適當反饋。課堂即時反饋系統、基于內容推送的移動學習服務、播客等都是基于這種范式的典型應用[2]。然而，在認知主義和建構主義理論的框架下，基于問題的學習、移動探究式學習、參與式模擬學習、社會性學習、移動探究實驗室等學習模式逐步得到了應用，從而形成了新的范式。這一階段的移動技術超越了簡單的知識傳遞，更多地是作為學習者信息加工的工具、認知加工的工具和社會認知建構與共享的工具[3]。

近年來，對上述兩種范式的質疑不斷出現，如Baloian等[4]強調“真實活動”的重要性，認為只有在真實世界的“真實活動”才是真正有意義的；W.M.So等[5]認為融合學習內容和學習過程的“真實活動”，可以通過對內容理解的提升增加學生的真實活動經驗。由此，情境認知（Situated Cognition）理論得以提出并受到重視，該理論認為:（1）知識具有情境性，學習者需要在情境中獲得和應用知識；（2）學習者最好在真實的活動和文化背景中學習；（3）通過協作與互動學習效果更加明顯[6]。因此，情境認知理論在學習的實質、學習的內容、學習的方式等諸多方面呈現出與認知取向有所不同的新范式[7]。

然而，在情境認知理論的指導下，是否能夠建立一種促進有效學習的移動情境學習環境？如何構建這種情境學習環境？如何應用移動情境學習環境促進學生與環境的深度交互？面對這一系列問題，高文[8]遺憾地指出，當人們對情境學習環境產生極大興趣時，有關這一情境設計的指南卻幾乎沒有。Schiaffino等[9]也認為，針對真實世界和虛擬世界有效連接這一問題，現有的相關研究并未能給出清晰答案。因此，本文試圖在移動情境學習環境的內涵與特征問題上進行一些新的探索。

二 移動情境學習環境的研究現狀

在早期的研究中，移動學習比較關注通過移動終端為學習者呈現學習材料，鼓勵學習者作答，并提供適當的反饋。比如，臺灣學者Chen等[10]設計了一個有關賞鳥的戶外移動學習活動案例，該案例通過移動終端顯示學習材料清單和相關補充材料。英國Sheffield Hallam大學的“移動學習有效性”項目設計了短信信息系統，針對學生學習活動進行管理和控制，提供學習指導、激勵和支持[11]。

近年來，在無線網絡、移動終端等技術的支持下，學習者攜帶移動終端進入真實的問題情境或工作情境成為可能，有關移動情境學習環境的設計越來越受到研究者的重視，基于真實情境構建學習環境成為不少學者的重要研究內容，多項相關研究取得了理想的實驗效果。比如，國立臺南大學咨詢工程學系陳宗禧等使用無線網絡、移動終端和RFID技術，構建了一個泛在學習環境下的情境感知寫作系統。再如，臺灣科技大學黃國禎等[12]提出了使用 RFID通信和感知技術，構建泛在學習系統開設“單晶X射線衍射實驗程序”的培訓課。縱觀現有的研究成果，其共性問題包括如下幾點:

（1）學習活動與社會情境關聯性不高。知識是人與環境相互作用的產物，任何知識都無法從環境中獨立出來。如果學習活動脫離社會現實，則學習者的認知能力難以形成；即使形成，學習者獲得的知識也難以直接應用于實際問題的解決。

（2）學習者之間的學習社群尚未真正形成。學習的實質是個體參與實踐；學習的過程是學習者與他人、環境的互動過程，是形成參與實踐活動的能力、提高社會化水平的過程。缺乏學習社群的支持，學習者無法形成共同目標和信念系統，無法開展有序、高效的實踐活動，也就違背了學習團體的成長規律。

（3）資源之間缺乏動態語義關聯。當前大多數資源使用靜態數據描述技術，資源之間使用超鏈接實現關聯，缺乏可被機器理解和處理的語義描述信息[13]。這就對學習者的學習能力提出了較高的要求，同時增加了資源的開發成本。

三 移動情境學習環境的內涵

1 移動情境學習環境的定義

情境認知理論強調真實的情境在學生學習過程中的作用，認為學習的實質是個體參與實踐活動，是一個與他人和環境互動的過程。在Lave、Brown、Collins等學者的努力下，盡管還存在爭議，但基于情境認知理論的教學模式還是逐步投入到了課堂應用之中。然而，這種教學模式的應用舉步維艱，直到人們發現計算機能提供一種對真實場景進行變通的方法，而且這種技術的應用不必犧牲教學模式中的重要要素——真實情境[14]，這種情況才得以好轉。隨著移動終端集成的傳感器、探測器、采集器等技術的出現，移動終端的功能日趨強大，甚至可以感知用戶信息、情境信息等真實世界的情況，使人與環境的智能化深度交互成為可能。至此，構建基于真實情境的學習環境再次引起了研究者的注意。

不同學者從各自的角度提出了對移動情境學習環境的認識。比如，梁影[15]認為，移動情境學習環境是以學習者為中心的開放學習環境，所給養的是情境性學習，關注的不再是教師應該以什么方式最有效地傳遞信息以及使信息為學習者所理解，而是它們為學習者提供的給養以影響他們的環境和意義的制定。張潔[16]則認為，具有境脈感知特性的泛在學習環境能夠自動感知用戶的各種境脈信息，智能地生成恰當的結果，從而為學習者提供適應性與個性化的服務，并可以在更大范圍內實現學習資源的共享。

基于上述研究成果，本文認為，移動情境學習環境（Contextual Learning Environment in Mobile Learning）是一種綜合使用移動終端、無線網絡和傳感器技術，能夠感知學習情境、支持實踐活動、構建社交網絡、融合物理空間和虛擬空間的無縫學習空間。移動情境學習環境是學生開展情境學習的支持環境，與泛在學習環境相比，移動情境學習環境的范圍更小、更具體，也更強調“真實情境”在學生學習中的重要作用。

2 移動情境學習環境的特征

（1）提供真實的實踐活動。基于真實的實踐環境而開展的學習活動，是學習者不斷增長實踐能力、不斷社會化的基礎。為學習者提供基于真實場所和真實事件的實踐活動，是移動情境學習環境的重要特征之一。

（2）提供全面的情境感知。通過傳感器從物理環境中采集有關物理信息（溫度、濕度、天氣、位置等），及時監測學習者個體特征（學習偏好、學習風格等）的變化。

（3）提供適應性的支持服務。在收集大量學習者的情境信息、個體特征信息和學習過程信息的基礎上，通過建模的方法，將收集到的數據進行分析預測，從而為學習者提供具有個性化的適應性支持服務。

（4）提供有效的社交網絡。個體與個體的相互作用，是形成個體能力以及個體社會化的必經途徑。社交網絡的建立有利于新成員繼承共同的經驗與規范，繼而實質性參與，構建自己在團體中的身份和關系。

（5）提供無縫的網絡互通。基于移動互聯網技術，所有軟件系統和硬件設備實現了連接，信息感知后可迅速、實時地進行傳遞，借助個性化移動設備這一媒介，學生可以輕松并快速地從一個情境切換到另一個情境。

3 移動情境學習環境的學習形態

理想的移動情境學習環境是利用無線互聯網、傳感器等技術構建的一個網絡空間，在這種環境內的服務器上已經預先準備了一個包含學習內容、學習者個體特征等信息的完整數據庫，所有知識點按照語義關系進行關聯。每個學習者可手持一臺移動終端（如 iPad、PDA、智能手機等）進入這種環境，當移動終端的RFID閱讀器一旦與學習對象的RFID標簽接近，RFID閱讀器就能獲得RFID標簽的獨特標識，然后與服務器上的數據庫相匹配，最后將相關音頻、視頻、文本、動畫等多媒體內容呈現到移動終端的屏幕上，如圖1所示。

圖1 移動情境學習環境的學習形態

移動情境學習環境能把正式學習和非正式學習有機融合，滿足人們在真實情境下的學習需求，適用于在校、家庭和社會等不同情境的學習需要，有利于實現終身學習的理念。

四 移動情境學習環境模型的構建

鐘志賢[17]分析國內外學習環境的六種典型定義后指出，學習環境是促進學習者發展的各種支持性條件的統合，而非單一條件。這里的“各種支持性”條件既包括資源、工具、人等條件，也包括活動、人際關系等條件。因此，移動情境學習環境可歸納為教師、學習資源、支持服務和關鍵技術四個核心要素，其中移動終端、無線網絡、智能感知和語義網絡等技術為移動情境學習環境提供了具有個性化的適應性服務支持。移動情境學習環境為學習者提供了全面的情境感知、適應性的支持服務以及無縫的網絡連接，既能支持真實的學習活動，也能滿足群體知識的建構。基于此，構建的移動情境學習環境模型如圖2所示。

圖2 移動情境學習環境模型

1 教師

教師既是移動情境學習環境的設計者，也是情境教學活動的實施者。在教學過程中，適應性的支持服務以及個性化的學習資源都離不開教師的設計、實施和管理。此外，學習者的學習活動在某些時候也離不開教師的指導。因此，教師是移動情境學習環境中的核心要素之一。

2 學習資源

學習資源是支持學生完成學習任務和問題研究的必備條件。為了幫助學生充分理解問題，要根據情況適時提供文本、圖像、視頻、音頻、動畫等不同形式的學習內容，并且學習內容應按照語義關系進行關聯，方便學生獲取相關信息。學習工具的作用是幫助學習者利用技術學習（Learn with IT），而不是從技術中學（Learn from IT）。

3 支持服務

移動情境學習環境最顯著的特點就是為學生提供具有個性化的適應性支持服務。通過智能傳感器和移動終端，學生的位置、亮度、濕度、溫度、天氣狀況等物理信息和時間、心跳、血壓、個人偏好、學習起點、學習序列、交互軌跡等個人學習信息都可以傳遞到服務端。服務器采集大量數據后，通過數據挖掘和認知建模的方法建立學習者模型，服務于學生的個性化需要。

4 關鍵技術

（1）移動終端。移動終端是近幾年信息技術高速發展的重要成果之一。移動終端的屏幕制作工藝突破了原有電阻屏不支持多點觸控的局限，屏幕顯示更加真實、省電，用戶體驗更好；外殼使用鋁合金、輕型碳纖維等新型材料，更加輕便、結實，手感更好；隨著電池容量的提升，電池壽命得以延長；其輕便易攜等特征使學習者突破了地點的限制，活動范圍進一步擴大。

（2）無線網絡技術。以WLAN、4G通信技術為代表的無線網絡能夠保證移動終端之間以及各種傳感器和服務器之間的通信，還可以提供相關室內、室外環境的精確定位信息，并已廣泛應用于大部分公共領域和學校環境之中。應用無線網絡技術進行定位使移動情境學習環境的設置更為便利，還可以幫助學習者快速獲取與學習情境相關的學習內容，在校園環境中開展基于情境的學習。

（3）智能感知技術。RFID、二維碼等技術也可以為學習者在真實情境中的學習提供支持。RFID技術可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。標簽（Tag）和閱讀器（Reader）是RFID系統中最基本的組成部分，每個標簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標識目標對象；閱讀器可以讀取標簽信息，解讀器讀取信息并解碼后，發送至相關系統進行數據處理。當學生經過預先設置的學習地點時，RFID技術能夠提供給學生大量事先設置的信息。此外，RFID技術也能夠幫助學習系統監測、記錄學生在真實環境中的學習行為。

（4）語義網絡技術。語義網絡和本體技術的相關研究，提供了更為靈活和智能化的元數據描述方式，借助語義Web和本體技術來組織學習資源，能夠靈活、精確地表達資源的屬性，便于學習者對資源的檢索、歸類，可以極大地提高推送和檢索效率，更容易被自動化的數據挖掘工具發現和集成，有助于實現泛在學習環境下分布式資源靈活的共享、聯結和重用；同時具備良好的擴展性，并作為智能的資源檢索和推送的基礎，大大增強了學習系統的適應性和針對用戶的個性化服務能力。

五 結束語

移動學習是一個實踐性很強的研究領域，從國內的文獻資料分析來看，有關移動情境學習環境設計的相關研究仍然處于起步階段。隨著情境感知、無線網絡、語義網絡等技術的逐步興起和應用，情境學習已不只是一種理念，而正慢慢成為現實。在社會信息化的大背景下，基于真實情境的學習已是大勢所趨。因此，應該對移動情境學習環境進行更多的研究，并把認知學習理論和行為學習理論中的有效學習與教學形式補充到移動情境學習環境的設計中來。

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Concept and Characteristic of Contextual Learning Environment in Mobile Learning

YUAN Yu-xiang1HU Yong-bin2
（1. Modern Educational Technology Center, Jiangsu Vocational College of Architectural Technology, Xuzhou, Jiangsu, China 221116; 2. Institute of Education, Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu, China 221116)

Contextual cognition theory has made substantial progress in providing meaningful learning and the transformation of knowledge to authentic context. However, few literatures have investigated on the aspects of knowledge-context correlation, learning communities building and learning resources development. This paper proposed the concept and characteristics of contextual learning environment in mobile learning, and established the model of it which includes four core elements, such as instructors, learning resources, supporting services, key technologies.

mobile learning; smart learning environment; contextual learning environment; contextual learning theory

G40-057

A【論文編號】1009—8097（2015）08—0040—06【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2015.08.006

編輯:小米

本文為國家社科基金教育學國家一般課題“促進學習方式轉變的信息化學習環境研究”（課題批準號：BCA120025）的階段性研究成果。

袁宇翔，高級工程師，研究生，研究方向為職業教育信息化、學習環境設計，郵箱為67461145@qq.com。

2014年9月23日