智慧教育環(huán)境模型構建研究

楊子艷　楊旭琴　楊萬娟

摘要 智慧教育環(huán)境是智慧學習發(fā)生和發(fā)展的外在條件。面對教育信息化、學習方式泛在化與智慧化的新訴求，如何創(chuàng)立一個滿足個人發(fā)展需要、符合時代特征的教育環(huán)境，已成為建構性學習和教育技術研究的課題之一。從智慧教育的概念、特征入手，結合對智慧教育環(huán)境的功能構架和構成要素的探討，提出智慧教育環(huán)境模型以及智慧學習概念模式。

關鍵詞 智慧教育；智慧教育環(huán)境；智慧學習

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2016）08-0001-03

1 智慧教育環(huán)境

智慧教育這一新型教育模式，隨著信息技術的不斷發(fā)展與滲透，被賦予新的概念與內涵。國內學者楊現民副教授提出：從生態(tài)觀的角度出發(fā)，智慧教育是依托物聯網、云計算、無線通信等新一代信息技術所打造的物聯化、智能化、感知化、泛在化的教育信息生態(tài)系統(tǒng)，是數字教育的高級發(fā)展階段，旨在提升現有數字教育系統(tǒng)的智慧化水平，實現信息技術與教育主流業(yè)務的深度融合（智慧教學、智慧管理、智慧評價、智慧科研和智慧服務），促進教育利益相關者（學生、教師、家長、管理者、社會公眾等）的智慧養(yǎng)成與可持續(xù)發(fā)展。

智慧教育環(huán)境是以先進的信息技術為支持，為學習者智慧學習的發(fā)生和發(fā)展提供物聯化、泛在化和感知化的智能服務，以促進學習者智慧生成的復雜系統(tǒng)。相對于智慧學習環(huán)境而言，智慧教育環(huán)境的涉及范圍更廣，它不僅包括智慧學習環(huán)境，還包括智慧教學環(huán)境和智慧管理環(huán)境；不僅包括智慧學校教育環(huán)境，還包括智慧的家庭教育環(huán)境和社會教育環(huán)境。

2 智慧教育環(huán)境的特征

智能化的協同服務 智慧教學與智慧學習的開展都離不開智能化服務的支持，如多終端間的智能交互、對學習者需求的智能分析、學習資源的智能搜索、學習內容的智能推送等。智能化協同服務可使智能服務的“推”“拉”效果得到進一步提高，使得智慧教育環(huán)境更具靈活性和智能性。

全方位感知與預測 智慧教育環(huán)境下可利用各項傳感技術和傳感器實現物理感知、情境感知和社會感知，如感知教學環(huán)境溫度的高低、光線的強弱，學習者的學習態(tài)度與風格、社會網絡關系等。分別對教學過程和學習過程中產生的數據進行記錄、挖掘與分析，可預知教育者（學習者）在教學（學習）過程中將會出現的困難、需求等，結合感知結果為教學者（學習者）提供一系列評價、建議與解決策略。

無縫連接與多項交互 學習者可利用多終端訪問各教育信息系統(tǒng)，并根據自身需求無縫獲取資源和服務，通過網絡空間和物理空間的無縫對接以滿足正式學習與非正式學習的需要，達到學習無處不在的效果。學習個體與其他學習共同體、學習環(huán)境各要素之間要進行多項交互，前者是學習個體與學習共同體間的知識與價值觀相互攝受和融合的過程，已達到智慧生成的目的；而后者則是學習個體與學習環(huán)境各要素間交互、反饋、優(yōu)化與重組的過程，以促進智慧教育系統(tǒng)的動態(tài)發(fā)展。

個性化學習與發(fā)展 來自臺灣淡江大學的蔡秉燁教授建議，打造教育生態(tài)圈，就一定要為廣大學習者提供一個個性化的學習平臺。主要體現在個性化的學習資源、個性化的學習方法、個性化的學習支持、個性化的學習服務四方面。根據學習者的個體差異實施個性化的學習診斷，為學習者提供更具針對性的個性化反饋和建議，以促進學習者的自主學習和全面發(fā)展。

多元化的學習資源與群體 云計算、無線通信等技術的融合與發(fā)展，促進了智慧教育環(huán)境下學習資源多元化和學習群體多元化的發(fā)展趨勢。在深層開放與共享的教育環(huán)境下，學習者實現了從資源消費者到資源產消者的角色轉變，通過對學習資源的深度整合與應用可進一步優(yōu)化和再生學習資源，如此循環(huán)反復，形成了泛在、多元的學習資源環(huán)境；無縫的連接與交互易于學習社區(qū)的建成，多元學習群體則常伴隨著多元化交流和信息共享的過程而產生，形成多元、合作的學習環(huán)境。

3 智慧教育環(huán)境的功能構架

智慧教育環(huán)境是通過各類先進智能技術將各種智能服務、智慧學習活動以及學習場所連接在一起的教育生態(tài)系統(tǒng)，具備智慧教學、智慧學習、智慧管理和智慧評估四個功能。

智慧教學 從技術層面看，智慧教學是利用云計算、虛擬化和物聯網等信息化技術，如感知、智能、挖掘、控制等技術手段，改變學生、教職工和校園資源交互的方式，實現校園安全監(jiān)控、平安校園網絡管理、個性化學習環(huán)境、教務系統(tǒng)建設、自助圖書網絡管理等。在教育層面上，智慧教學是以學生智慧發(fā)展為目的、思想交流為本體、教學發(fā)展過程為重點，培養(yǎng)智慧型學生的教學方式。

智慧教學是提高學習者的智慧能力和激發(fā)智慧學習活動的重要手段，它提倡以學習者為中心，將智慧型信息技術運用到教學活動中形成智慧型教學環(huán)境，結合智慧教學方法促進教育共同體的智慧生成。智慧教學分為教學內容呈現、教學資源獲取、教學情境感知、教學互動、教育評價和環(huán)境管理六個維度。

智慧學習 智慧教育環(huán)境除具備智慧教學的功能外，還支持學習共同體在該智能化空間下開展各項學習活動。學習者可利用該環(huán)境中的各種智能設備和服務輕松訪問并獲取學習資源、進行學習交互，甚至可以結合自身的學習風格、學習能力和學習需要構建智慧化、個性化的學習環(huán)境，開展自我導向的個性化學習以提高智慧能力，促使學習者探尋更具靈活性和適應性的智能學習方式以促進多元智力的生成。

智慧管理 隨著教育系統(tǒng)的智能化、物聯化、感知化發(fā)展，智慧管理已成為教育管理發(fā)展的必然趨勢。智慧管理通過智慧管理云服務平臺，為教育管理提供數據集成、數據挖掘、運行狀況實時監(jiān)控等業(yè)務支持，實現教育管理智慧決策、教育管理可視化、實時監(jiān)控安全預警和遠程督導功能，從而提高教育管理的智慧化水平。智慧管理的主要對象是智慧資源。智慧管理以先進的信息技術手段為支撐，通過對智慧教育環(huán)境中各種資源的整合、統(tǒng)計與分析，挖掘潛在的規(guī)律，為管理人員或決策者提供科學的決策支持和依據。智慧管理具備自動化管理教育數據和實時監(jiān)控教育動態(tài)的能力。

智慧服務 信息服務和知識服務是智慧服務的基礎。以深入廣泛的物聯網、云計算等為信息化支撐，協同智能化、微型化的電子設備為媒介，為智慧生成、智能決策和智能管控，提供智能、互聯、協同、共享的知識服務或信息服務，如智慧圖書館。在智慧教育環(huán)境下，智慧服務對智慧教學、智慧學習、智慧管理、智慧評價、智慧科研等智慧活動的開展提供了支持。

智慧評估 智慧教育環(huán)境具備實時監(jiān)控該系統(tǒng)教育動態(tài)的能力。通過構建覆蓋各級各類教育行政部門和學校的教育動態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)，將各種教育裝備與互聯網連接起來，進行智能化識別、定位以及實時監(jiān)控管理與對比分析；對教育基礎設施、教育信息系統(tǒng)、教學活動管理、資源配置以及一些教育熱點和難點問題進行動態(tài)監(jiān)測與分析，對各方面的安全運行狀況進行實時監(jiān)控與預警。以數據監(jiān)測與分析的方式，智慧評估系統(tǒng)整體的優(yōu)劣以及系統(tǒng)中各要素對智慧水平發(fā)展的影響與作用，為系統(tǒng)動態(tài)調整和重組提供依據。

4 智慧教育環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的構成要素

智慧教育環(huán)境是由智慧學習共同體、智能物化形態(tài)環(huán)境、智能技術資源環(huán)境和智慧教育人文環(huán)境構成的復雜系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，智能教育主體可以充分利用各要素開展智慧型學習活動，以達到激發(fā)智慧能力發(fā)展和智慧行動出現的目的。

智慧學習共同體 智慧學習共同體屬于“非正式學習共同體”。非正式學習共同體，是指在非正式學習過程中，以學習為主要目的，基于共同歸屬感和認同感而形成的一個相互依賴、相互影響、相互交流、相互分享、相互協作、相互促進的，組織結構相對松散的共同體。智慧學習共同體是智慧教育和智慧學習活動中最為活躍的因素。

智能物化形態(tài)環(huán)境 智能物化形態(tài)環(huán)境是指由多種智能硬件和終端構成的物理環(huán)境。隨著智能硬件的發(fā)展，普及化的智能設備已成為日常生活中不可或缺的一部分，智慧型教育裝備、智慧型學習裝備以及智慧型管理裝備是構建智慧教育空間和場所所必備的硬件設施。

智能技術資源環(huán)境 智慧教育資源和智慧技術資源是智能技術資源環(huán)境的構成要素。

1）智慧教育資源。本文沿用楊現民教授在《智慧教育體系架構與關鍵支撐技術》一文中的思想，認為智慧教育環(huán)境下的智慧教育資源應當包括學習資源（即智慧教學資源和智慧學習資源）、開放課程資源和智能教育應用平臺三方面。學習資源的儲備、共享與優(yōu)化對學習者的學習方式和學習效果起到關鍵性的作用；開放課程資源包含大學視頻公開課與精品資源共享課兩類。其中大學視頻公開課以傳播人類文明優(yōu)秀成果和現代科學技術前沿為目的，而精品資源共享課則以推動高等學校優(yōu)質課程教學資源共建共享為己任；智能教育應用平臺是實現智慧管理的基礎，其網絡化、智能化的特點為智慧教學、智慧學習等活動的開展與管理提供便利和支持。

2）智慧技術。智慧教育環(huán)境是數字化環(huán)境進行智慧化改造的產物，它需要許多先進的智慧技術為支撐，如：具備網絡互聯功能的移動互聯技術；具備情境識別功能的認知功能、情感計算技術；具備數據存儲、交互、分析功能的云計算、大數據挖掘技術；等等。它們是教育環(huán)境能智能化運作的保障。

智慧教育人文環(huán)境 人文環(huán)境的建設屬于隱性環(huán)境建設，智能技術資源環(huán)境屬于顯性環(huán)境建設，將兩者結合起來，才能為學習者創(chuàng)造一個具有先進技術支持和良好文化氣息的學習環(huán)境。

5 智慧教育環(huán)境模型與智慧學習方式

智慧教育環(huán)境模型 本文結合對智慧教育環(huán)境的概念、特征、功能與構成要素的理解與把握，提出智慧教育環(huán)境的概念模型如圖1所示。學習者是教育環(huán)境下最活躍的關鍵因素，因此以學習者為中心；為智慧學習活動的開展提供各項服務和支持，已達到促進智慧生成和個性化發(fā)展的目的是構建智慧教育環(huán)境的出發(fā)點和落腳點，它需要物化形態(tài)環(huán)境、技術資源環(huán)境和人文環(huán)境協同支持。學習者在開展智慧學習活動過程中，智慧教育環(huán)境下的各類信息化技術將結合多種傳感器和智能設備對學習者自身以及學習者所處的物理環(huán)境和人文環(huán)境進行感知，通過對物理感知、情境感知和社會感知結果的綜合分析進行自動調整，形成個性化的集群推送方案。

根據學習者的特征與需求，為學習者推送各類支持與服務，如各類智慧資源、智慧信息、智能服務、認知工具、學習策略和人際網絡資源等。跟蹤記錄學習過程與結果，對記錄的數據進行深入挖掘和分析，可對智慧學習過程和智慧教育環(huán)境形成智慧評價。以評價效果為基礎，數據分析結論為依據，生成用于問題解決的智慧策略和安全預警機制，最終實現對智慧教育環(huán)境各要素的可視化管控和遠程督導。智慧教育環(huán)境內部的各構成要素相互作用、相互制約，通過物質、信息的交互，形成復雜、多變的系統(tǒng)。

智慧學習方式 在智慧教育環(huán)境下，學習者的學習方式趨于個性化、多樣化、泛在化和智慧化。學習者的智慧學習模型如圖2所示。

學習者需以自我為導向，以各類先進的智能技術為基礎，克服時間和空間的限制，完成個人或協同合作的學習任務。因此，在智慧教育環(huán)境下，學習者的學習方式是一種以學習者為中心的自我指導、交互、智能的非正規(guī)學習方式。

物聯網、云計算、大數據和泛在網絡是架構智慧教育環(huán)境的技術支撐，其中結合各類傳感技術和物聯網技術，可以全方位感知學習情境和學習者需求；與此同時，學習者利用智能終端可對泛在網絡實現無縫接入的訪問，在獲取所需知識的同時，還能選擇適宜的網絡服務；而云計算則根據學習需要為學習者提供海量的數字化資源。在此過程中，學習者可充分利用其有限的精力和注意力去快速實踐和完成學習任務，提高問題定義、尋求解決方案和實現問題解決的效率；對學習過程記錄形成的大數據進行智能分析，形成具有說服力的形成性評價和總結性評價，最終生成智慧決策。

6 結束語

世界各國在教育信息化過程中都非常重視教師教育技術能力和學生數字化學習能力的培養(yǎng)，其根本目的是讓教師和學生能夠善于應用技術、與技術協同教與學，進而提升教與學的品質。智慧教育作為教育信息化的必然階段，它將全面促進智慧型和個性化環(huán)境的生成，提高學習者的自主學習能力、創(chuàng)造能力、協作能力和問題解決能力，為學習型社會的建設奠定基礎。