智慧學習環境建設相關理論及典型案例探析

鄧琴

摘 要：智慧學習環境能夠為師生帶來不一樣的教與學體驗，并為教學模式和教學方法的多樣化提供技術支撐。智慧學習環境理論研究已經積累了較豐富的成果，諸多高校正在探索建設智慧教室并有一些成功案例。這些案例各有優缺點，能夠為建設智慧教室提供思路和經驗。基于此，對智慧學習環境建設的相關理論進行梳理，列舉典型建設案例，以期為智慧教室建設提供理論依據和實例參考，使智慧教室建設真正服務于教學工作。

關鍵詞：智慧學習環境;智慧教室;智慧教室模型;智慧校園

0 引言

高校作為教育的前沿陣地，構建智慧學習環境備受重視，智慧校園建設工作穩步推進，不遺余力地加大人、財、物投入，以期促進教學模式和教學方法創新，獲得更好的教學效果。

智慧教室作為典型的智慧學習環境，將現代信息技術手段運用于教室，增進了教師與學生的教學互動，幫助教師進行各種新型教學模式探索和教學改革。智慧教室建設標準及模型研究較多，有些甚至形成了較為成熟的體系，各高校在建設智慧教室時會參照這些標準并結合自己的實際情況進行構建，這些理論研究和實踐操作為智慧教室的建設提供了可行方案與建設基礎。智慧教室建設過程也是對理論的驗證過程，這些典型案例能夠為后續進一步建設提供參考和范本。本文對智慧教室相關概念及典型模型進行梳理，并對已實施的相關案例進行分析研究，希望為智慧教室設計建設提供參考。

1 智慧學習環境概念

對于智慧學習環境目前學術界尚沒有一致的定義。如馬來西亞學者Chin[1]認為智慧學習環境是一個以信息通信技術應用為基礎、以學習者為中心的環境，它可以適應學習者不同的學習風格和學習能力，為終身學習及其發展提供支持;陳衛東等[2]認為智慧教室能夠方便地對教室裝備的視聽、計算機、投影、交互白板等聲、光、電設備進行控制和操作，有利于師生無縫接入資源及從事教與學活動，并能適應包括遠程教學在內的多種學習方式，是以自然的人機交互為特征、依靠智能空間技術實現的增強型教室;黃榮懷等[3]認為，智慧學習環境不僅是一種數字環境，而且是數字環境的高端形態，是一種能感知學習情景、識別學習者特征、提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和評測學習成果，以促進學習者有效學習的場所或活動空間;祝智庭等[4]認為，智慧學習環境是以適當的信息技術、學習工具、學習資源和學習活動為支撐，科學分析和挖掘全面感知的學習情境信息或者學習者在學習過程中生成的學習數據，以識別學習者特性和學習情境，靈活生成最佳適配的學習任務和活動，引導和幫助學習者進行正確決策，有效促進學習者智慧能力發展和智慧行動出現。

從上面的定義可以看出，對于智慧學習環境的認識，均強調技術的重要性，除用高科技手段為學習者提供智慧學習場所外，還要通過技術手段感知學習者學習特征及學習風格，幫助學習者更好地認識自己，成為智慧的學習者，以促進有效學習為目的，對學習資源及學習行為進行分析并提供支持。與此同時，眾多研究表明，教育信息化成效與人們在信息時代對技術促進教育的預期兩者之間存在較大差距[5]。

在理解智慧學習環境概念時，更應重視這種學習環境對教學活動的支撐和促進。若只強調技術重要性而忽視教學活動本身，將學習者更多的注意力吸引到高科技設備及技術的應用上，影響到正常教學活動，就會本末倒置，這也是上述學者對智慧學習環境定義中強調“自然”、“自動”的意義所在。在此基礎上，筆者認為：智慧學習環境是一種技術與環境深度融合的學習空間，它能自動感知周圍環境，分析學習者學習風格，為學習者推送學習資源，對學習效果進行評價，對學習過程自動記錄，提供遠距離交流，這種學習環境可以幫助學習者掌握主動的學習方法，成為智慧的學習者。

2 智慧教室模型

由于國家沒有出臺智慧教室建設標準，研究者對智慧教室模型的構建多在對智慧學習環境概念研究的基礎上完成，比較具有代表性的智慧教室模型有：

（1）黃榮懷等構建的“SMART”概念模型。包括內容呈現（Showing）、環境管理（Manageable）、資源獲取（Accessible）、及時互動（Real-time Interactive）、情境感知（Testing）5個維度（分別簡稱為S、M、A、R、T維度）。其中，M和T兩個維度是智慧教室裝備的共性要求，即所有智慧教室的基本配置，維度T包括環境管理和學習過程跟蹤;從S、A、R三個維度增強教室的設計，將智慧教室分成“高清晰”、“深體驗”、“強交互”3種類型，“高清晰”型教室應用于“傳遞—接受”教學模式，“深體驗”型教室應用于探究性教學模式，“強交互”型教室應用于小組協作學習。

（2）聶風華等在“SMART模型”基礎上，從系統組成角度構建了智慧教室的“iSMART”模型，該模型分為基礎設施（infrastructure）、網絡感知（network Sensor）、可視管理（visual Management）、增強現實（Augmented reality）、實時記錄（real-time Recording）、泛在技術（ubiquitous Technology）6大系統，6大系統又包含了諸多子系統。

（3）閻堅、桂勁松[6]從網絡架構角度出發，基于物聯網技術構建智慧教室。從感知層、傳輸層、應用層3個層次設計，對于小型教室使用星形拓撲結構，大型教室使用ZigBee技術組建樹型網絡拓撲結構，利用物聯網技術并結合云計算，使網關設備只需要具備基本的套接字通信能力，而不需要使用更高層協議與后端服務器通信，降低了對網關設備的軟硬件要求，節省系統構建與維護成本。

以上智慧教室模型中，黃榮懷教授團隊構建的智慧教室“SMART”模型是在對智慧教室概念及特征研究的基礎上的成果，該模型從理論角度出發，著眼于智慧教室建設全局，現已成為國內研究智慧教室模型的基礎。該模型為智慧教室建設提供了理論基礎及可行方案，模型設計既包含了智慧教室共性，又兼顧不同需求，能夠為實際建設提供指導和參考。也有研究者在“SMART”模型基礎上進一步提出新的智慧教室模型，如上文提到的“ISMART”模型。該模型從系統組成角度進行構建，為智慧教室的硬件系統及設備組成提供參考方案，并列舉了詳細的設備清單。除此之外，本文列舉另一個模型，著眼于智慧教室建設的一個重要基本點——網絡架構來設計智慧教室模型，對于智慧教室的網絡設備配置具有一定的啟發和參考價值。