“智慧學伴”何以改進學習：在線教育的交互危機與理念再造

屠明將 吳南中

[摘 ? 要] 在線教育通過“疫情”大考之后，如何設計個性化工具以提升交互層次，促進學生學習效率和學習深度的提高，成為研究者關注的話題。通過分析在線教育的交互危機，提出“智慧學伴”的嵌入邏輯與作用方式，進而形成“三伴共生”“三伴一體”以及“三維一體”的整體架構，解決在線學習中“人”的缺位問題。要實現“智慧學伴”的價值，需要基于具身認知理論、空間理論和聯通主義學習理論，從激發具身性主動參與的自覺意識、創設時空一體的分布式信息環境以及助推學習者聯通化知識生成三個層面凝練“智慧學伴”理念再造維度，以此進行技術開發和數據基礎的獲取。

[關鍵詞] 智慧學伴； 在線教育； 交互性； 具身認知； 聯通主義學習

[中圖分類號] G434 ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼] A

[作者簡介] 屠明將（1987—），男，安徽六安人。講師，博士，主要從事成人教育與教師發展研究。E-mail：1415419174@qq.com。吳南中為通訊作者，E-mail：283673825@qq.com。

一、引 ? 言

隨著信息化時代的縱深推進，人工智能與教育教學的深度融合已經成為教育改革與發展的重要趨勢之一。2018年，教育部發布的《教育信息化 2.0 行動計劃》把“加強智能教學助手、教育機器人、智能學伴、語盲文字信息化等關鍵技術研究與應用”列為“智慧教育創新發展行動”的重要舉措[1]，進一步顯示出“以融合了人工智能、語音識別和仿生科技等多項技術的教育機器人為代表的新一代信息技術產品將在教育領域發揮巨大作用”[2]。智慧學伴是教育機器人的一種形式，“作為學習伙伴參與學習者的學習過程，開展學習互動、協助學習時間管理以及情感支持等”[3]。然而，由于教育機器人處于發展的探索與起步階段，實踐應用過程依舊存在教育功能欠缺以及人際交互不足的困境。因此，文章將研究對象限定為青少年學生群體的學習支持服務體系領域，結合學習者發展需求的實時互動性、家校共育性以及多元差異性，立足在線教育交互性危機的時代命題，從多維理論視角分析智慧學伴的內在邏輯和發展方向。

二、“智慧學伴”審視下的在線教育交互危機

盡管新冠疫情進一步推動了在線教育的跨越式發展，可越來越多的理論哲思與實證研究皆發現在線教學仍舊面臨許多亟待改進之處，其中，網絡學習空間中的交互性與沉浸感成為制約在線教學質量的關鍵痛點。

（一）交互主體的雙向互動不充分

首先，學習主體與學習系統的雙向交互不足。在線教育多是基于需求調研或者經驗累積等方式預先設置固定模式，即使在學習過程中給予學習者一定程度的自主抉擇權，但亦是限定在特定范圍內，實質上將學習者作為被動客體對待，這種主體客體化邏輯理路暴露出學習者成為“系統意志”的宰制對象，學習過程中豐富多元以及隨機創生的可能性被迫變成意料之中的“候選者”。其次，學習者與教師的雙向交互欠缺。囿于現有人工智能技術的“弱智性”，在線教育尚無法營造出如面對面教學那般真實的沉浸感，致使師生交互在不那么智能的虛擬空間中多停留于淺表層次，缺乏基于情感交流的雙向交互，學生主體地位并未因信息技術加持而得到實質性增強，某種程度上似乎卻在進一步削弱。最后，學生同伴之間的多向交互欠佳。同伴學習對于促進學生發展扮演了尤為關鍵的作用，可由于在線教育空間的分布式特征不足以及技術限制等因素，同伴交互表現得尤其缺乏，失去空間一體的所謂時間同步造成不同學生之間網格化的“金雞獨立”，難以產生具有多維意義的同伴學習效應。

（二）交互空間的多維融合不通暢

盡管在線教育有效打破了面對面教學的時空轄制，可脫離空間共在的時間同步亦會導致師生之間、生生之間的空間錯位，虛擬教學空間如何把不同個體的學習歷程進行有機整合，已然成為關乎在線教育高質量交互的關鍵堵點。一方面，從學生個體角度看，學習前、學習中和學習后三個發展階段的交互空間融合不足。傳統在線活動容易忽視學習活動的延展性，主要將核心關注點放在在線課堂環節，而對學習活動準備以及反思兩個環節的重視相對薄弱，更是缺乏用統整思維促使不同時間段學習空間的有效融合。另一方面，從宏觀教育角度看，學校教育、家庭教育和社會教育的交互空間融合不夠。只有家、校、社三方高效協同并形成育人合力，方能最大程度引領學生的高質量發展；如何利用信息技術優勢將三類教育功能整合形成統一的網絡學習空間，進而實現家、校、社協同育人目標，已然成為在線教育交互危機的深層問題。

（三）交互深度的生長創造不充足

一是交互時機的選擇失準。一方面，教師缺乏現場教學體驗而無法準確判斷交互時機，另一方面，網絡系統僅通過諸如定時提醒、面部數據采集等技術難以精準定義適恰的交互時機。二是交互內容的程度淺表化。因為在線教育時空抽離機制特征的顯著負面效應是不同主體交互多停留在顯性知識等可視化淺表層次，容易忽視對交互內容背后豐富意義的價值挖掘。三是交互方式的表現單一。目前，在線學習多呈現為短時低頻的同步交互、反饋延長的異步交互、蜻蜓點水的主動交互以及內驅不足的被動交互，在深度上的反思性交互以及方向上的反饋性交互相對缺乏。四是交互過程的情感支持匱乏。由于在被抽離后的時空范疇內不同主體生命體驗無法“共同在場”，比如師生交互的“生命張力難以相向而行”[4]，深層次的情感激發比較缺乏，繼而造成主體自覺的內在精神未被喚醒，持續生長的主動意識以及自主學習能力難以發生質變。簡而言之，“技術副作用亦會讓學習主體自身產生惰性思維并致使其能動性和判斷力降低”[5]，深度交互不充分的在線學習空間內不可能有效激發并發展學習者的創新思維，甚至會扼殺創新意識萌芽。

三、“智慧學伴”改進學習的陪伴邏輯

智慧學伴設計邏輯應重視安全感（生存）、社會交互（關系）和持續發展（成長）的需求激勵，利用新興信息技術的“擬人化”智能優勢，通過厘清中小學生發展需求的本真狀態、個性差異和內在強度，發揮人格化學伴在社會交互和學習服務的超時空聯結與全方位支撐方面的獨特優勢。

（一）主體自覺與社會交互協同的“三伴共生”邏輯

智慧學伴借由“激發內部動機、促進外部動機內化與整合”[6]，致力于滿足學生“勝任力需要、自主需要和關聯需要”[7]，不僅能喚醒學生自我決定的主體精神，也可發揮其擬人化同伴帶來的社會交互效應，實現從智能相伴、智能玩伴到智能陪伴的“三伴共生”。一方面，區別于真人同伴，智慧學伴能夠突破時空區隔的被動限制，具備時時相伴的超時空特征；另一方面，區別于傳統玩具，智慧學伴通過人機交互功能可以促進學生與之互動，擺脫了傳統玩具缺乏人情味的“冰冷”色彩，實現了玩具到玩伴的升級，從而達到一直都在且可以隨時互動的陪伴效應。首先，在安全感得到有效滿足的基礎上觸發學生主體自覺的覺醒。人機交互帶來的“三伴共生”可最大程度消除既往“形單影只”造成的安全感缺失，彰顯對學生內心世界的生命關懷，引領學習發生過程融入更多個體意志和情感需要，促使學習不再是一個冰冷的未經個體內心認同的外部嵌入式行為，主動認知需求的火花被點燃，學習過程的生命之流因之延綿不絕。其次，以模擬“同伴角色”的方式增添學習過程的情感支持。有大規模調查顯示，“學生普遍樂于將人形機器人視為可信賴的朋友、伙伴，非常希望教育機器人成為自己的知心朋友，能與自己進行情感交流”[8]。針對學生內在發展需求以及教育本質邏輯，基于“人是一種社會性動物”[9]的理論認識，把教育視為一種“有目的地培養人的社會活動”[10]已經成為教育理論界的基本共識。智慧學伴以“互惠的共同體、交互活動和多元化評價”[11]方式為學生發展提供社會支持，遵循教育教學的社會性邏輯，即強調從大教育觀視野下俯視學生學習發生過程的一般規律，通過VR等現代信息技術手段讓學生在需求被感知、情感被理解、學習被幫扶的歷程中獲得成長。

（二）學習支持與成長需求融合的“三伴一體”邏輯

通過提供仿真性人機交互、個性化學習資源服務、全程學習行為監控以及基于大數據循證評估的方式，調動學生深度學習的內生動力，遵循了學伴、監伴與同伴的“三伴一體”邏輯。智慧學伴突破學校場域的時空限制，有效彌合傳統學習空間彼此分割的裂縫，利用互聯網技術促使學校教育、家庭教育和社會教育整合成有機統一的學習空間，同時學習全過程支持服務與數據采集也得以實現，達到學習支持服務無處不在的超時空伴隨效果。一是與教學內容形成聯動。依據核心素養以及學科能力生成知識圖譜，促使學科基本知識系列化為相互關聯的網狀結構，經過精細化組織后的教學內容能夠有效幫助學生精準定位學習需求，同時也有助于構建集學情分析、過程管理以及人機交互等多功能的一體化學習支持服務體系。二是與學習過程精準對接。不同個體的學習需求以及學習特征有所差異，智慧學伴能夠依據學生學習的具體情形而設計個性化學習服務，在學習發生的不同階段，結合學生學習習慣、學習基礎、人格特質及興趣愛好等實際情況提供針對性資源推送、答疑解惑抑或情感交流，采取多模態自然交互方式促使學生發展需求得到有效滿足，智能同伴支撐學習的角色扮演進一步得到體現。

（三）交互時機、內容與方式整體適配的“三維一體”邏輯

區別于傳統在線教育的交互時機失準、交互內容淺層以及交互方式單一，且時機、內容與方式彼此游離之弊病，智慧學伴通過理念更新、技術加持等方式實現交互時機精準、交互內容深入與交互方式多樣。首先，更加精準地識別交互時機。經由情感識別等人工智能技術能夠更加精準地判斷學習者需要交互的時間節點，進而提供更加有針對性的學習服務。其次，更加深入地拓展交互內容。交互內容不僅停留在打卡點名、知識識記以及技能演練等層次，因之更加關注交互內容隱含的價值因素，進而達到知識技能、情感態度與價值觀的意義融合。最后，更加多元的豐富交互方式。智慧學伴的交互方式既強調學習者主動交互，亦重視學習者、教師和網絡系統三者之間的雙向交互，從而告別以往單向度的被動交互局面；另外，語音交互、文字交互以及視頻交互的適應性選項也逐步智能化。除了交互時機、交互內容和交互方式的“迭代升級”以外，智慧學伴更加強調三者之間的整體適配，力爭在恰當時機以合適的方式達到深入挖掘交互內容的效果。

四、基于交互強化的“智慧學伴”改進進路

智慧學伴結合同伴學習與信息技術的雙重優勢，以凸顯其學習陪伴、知識管理、情感交流、學習分析、家校共育等聚合化功能，通過營造具身性主動參與的自覺意識、創設時空一體的分布式信息環境以及助推學習者聯通化知識生成，打造一種智能化知識管理與自適應學習相結合的深度學習空間，在自我決定過程中進一步提升學生的自主學習能力，最終經由聯通化知識生成實現核心素養的逐步積淀。

（一）激發具身性主動參與的自覺意識

智慧學伴以擬人化實物為載體轉變傳統在線教育的“虛空化”特征，實體化智能同伴相較于“空對空”交互的不同之處在于，能夠增強學習者身心一體卷入學習過程，從而促使身體與心靈交織融合的具身認知得以激發，主動參與在線學習的自覺意識因之蘇醒。

1. 彰顯多元交互的主體性

調動具身認知的前提須凸顯學習者主體價值，但由于“‘我這個詞不是行動的根源，而是關系的結果”[12]，故此應從主體間性立場審視學生自覺意識激發問題。智慧學伴設計理念體現出融匯學生、教師、家長等利益相關者為一體的交互主體性，新興信息技術支持下實體化智慧學伴可將學習過程中分散在不同時空范疇的主體緊密聯結起來。主體不再是原子化的獨立個體，而是“你中有我、我中有你”的交互式主體。借助技術優勢打破學、教、評的主體割裂，一是同伴身份陪同學習全過程以激發學生的內在動機，從而萌生主動學習的自覺意識；二是為教師推進精準教學提供強力支撐，從而增強教師在教學過程中的主體性；三是為家長開展高效家庭教育供給個性化資源，以提升深度參與學生學習過程的能動性。在智慧學伴支持下的學習活動，關系性生產的交互主體性得到不斷彰顯，學生的內在需求被精準識別，自適應學習習慣獲得尊重，個性化學習資源與認同性歸屬感得以滿足，內源性的自覺意識隨之被激活。

2. 增強身心融合的體驗性

將學習由被動規訓轉化為主動卷入，必須要強化學習者身心一體的體驗感，促使在線學習真正發端于沉浸感十足的場域。智慧學伴基于具身認知理論的“心智、大腦和身體互嵌”[13]觀點，能夠創設具有帶入感的體驗性學習環境，通過VR和AR等人工智能技術介入以強化語音識別、手勢識別和情感識別的功能，達到“支持學習者通過視、聽、觸等多種通道的感知體驗，促使其在學習過程中身心與環境產生自然交互，使學習者產生一種完全置身于虛擬環境中的身心體驗，增強學習的體驗感和身心沉浸感”[14]的效果。一方面，利用人機交互技術構建視覺、聽覺、觸覺與感覺融為一體的多通道交互體系，促進“人腦”與“電腦”相互溝通，進而增強學習活動的具身體驗性；另一方面，自然語言處理技術通過仿真人類自然語言以消除人機交互的理解障礙與方式呆板，促使智慧學伴在知識檢索、答疑解惑以及對話交流等功能發揮過程中能夠用學生喜聞樂見的生活化語言進行互動，讓學習行為日常生活化。智慧學伴打造出身心融合的學習空間，進而調動學習者多通道協調投入學習進程，體驗性增強隨之就能催動其具身認知的覺醒，促使在線交互從既往“蜻蜓點水”式的形式化走向身心協同參與。

（二）創設時空一體的分布式信息環境

如何讓分散在不同物理空間的教學主體形成時空一體的共在共融，需要創設分布式的信息環境。不僅學生的全過程學習能夠憑借智慧學伴得以無縫銜接，亦可以構建學校教育、家庭教育、社會教育三位一體聯動機制，通過時空融合以促進學習者高效開展學習。

1. 時間的連續性

智慧學伴不同于傳統教育機器人的重要特征表現為其數據搜集的時間連續性，既可以從縱向上搜集、儲存學生身心發展的歷時性信息，亦能夠在橫向上納入學生學習全過程的共時性數據。首先，三維度數據整合的歷時性學情概要。三維度數據包括：生理數據（如姓名、性別、民族、年齡等），基本學情數據（如既往學習經歷、學科核心素養水平、學習習慣、學習評價等），學習需求數據（如學習困惑、知識掌握水平、學習動機與態度、自主學習能力等）。學習過程的過去、現在與未來數據得以匯聚與整合，大數據思維引領的學生發展需求能夠獲得全息化透視，為診斷并制定個性化學習提升方案提供大數據支撐。其次，共時性學情數據獲得全方位搜集。在遵循學科核心素養增值規律以及立德樹人導向的基礎之上，利用知識圖譜技術優勢將教學內容分割成由若干知識節點或能力節點組成的網狀結構，依據學習者知識結構與認知水平智能推送自適應學習資源，達到“在大數據、人工智能等技術支持下，生成面向學習目標的個性化學習路徑”[15]的效果。智慧學伴能夠把多源異構的學習數據整合成系譜化、可視化與語義化的知識網絡，促使教學內容知識語義化聚合并與學習資源建立關聯，為語義搜索、智能交互、學情診斷、個性化學習資源推薦等功能的發揮奠定基礎，進而有助于構建精準化的學習者畫像模型。一方面，多功能屬性聚合為學生提供全過程學習導航。課前預習階段，在教師預先發布導學案的基礎上，利用數據庫中儲存的海量學習資源進行“導學、助學、促學”[16]。課堂教學階段，通過專注度識別以及課堂互動數據搜集等方式診斷學生的學習情況，然后設計有針對性的查漏補缺抑或學習進階方案。課后鞏固階段，根據前期過程搜集數據以及學習者個體特征制訂個性化的學習輔助方案，在智能交互、混合學習過程中進行認知優化、能力提升與知識管理。另一方面，多方位學情分析以監控學習行為的有效性。在對不同情境和不同時空學習行為數據全面采集、深度分析基礎上形成的學情分析報告，能夠立體映射學生學習過程的真實狀態，從而作出客觀公正的以增值為目標的學情綜合評價。

2. 空間的整合性

智慧學伴功能的發揮離不開學生、教師、家長以及社會的支持與配合，只有在認識層面發生質變，才能夠促成各方形成聯動協調機制，實現學校教育、家庭教育和社會教育的資源統整與空間融合。智慧學伴多樣聚合功能的發揮需以采集和分析學生學習全過程與全場景學習行為數據為基礎，并要秉承大教育觀念以整合學校教育、家庭教育和社會教育的育人功能，這也是區別于以往教育機器人的顯著特征。首先，在大數據技術支持下利用分布式技術采集與儲存分散于不同時空內的學習行為數據。借助分布式系統開放性與內聚性特征，對學校情境、家庭情境和社會情境中學習行為數據進行搜集、歸類和整理，促使多源、多模態學習數據之間互為支撐、互為補充以生成大數據基礎信息庫，繼而通過“數據融合”[17]方式全場景反映認知結構同化、順應以實現動態平衡的知識獲取過程。其次，形成學生端、教師端和家長端有機統一的智慧學伴網絡平臺。智慧學伴可以全面反映學生學習歷程及其實際效果，對學習態度、認知結構、學習障礙、教學內容掌握程度進行綜合評價所形成的學習分析報告，不僅為學生自適應學習能力培養提供支撐，也需要及時反饋給教師和家長，以方便采取更加有針對性的線下輔導。

（三）助推學習者聯通化知識生成

智慧學伴調動學習主體自覺以及創設時空一體的學習場域，引領散落在異質時空背景下的點狀知識聯通成自組織網絡，“是在操作交互、尋徑交互、意會交互和創新交互相互作用的過程中螺旋式的知識創生和網絡拓展與優化的過程”[18]，其最終指向促使分布于不同節點知識能夠串聯起來并升華為核心素養。

1. 個體和網絡的聯結

“知識發展的循環（個人對網絡對組織）使得學習者通過他們所建立的連接在各自的領域保持不落伍。”[19]建構智慧學伴技術框架既，需要新興信息技術的深度參與以化解教育機器人智能化水平不高的頑疾，也需要對學習者發展提供個性化教育資源，促使學習者個體與“網格化的學習情境”[20]之間形成自適應聯結。依靠大數據技術所具備的“整個教育活動過程中所產生的以及根據教育需要采集到的，一切用于教育發展并可創造巨大潛在價值的數據集合”[21]特征，將學生學習行為發生的學校場域、家庭場域和社會場域的多源異構數據進行聚合及整理，結合知識圖譜技術，經過數據融合形成語義化知識網絡。智慧學伴在經過認證的海量優質學習資源庫的大數據支撐下，能夠結合學生個體特征篩選和推送適合其發展需求的學習資源，以精準投送方式滿足學生個性化學習需要。學習者不再是獨立于網絡學習空間之外的“旁觀者”，或者“反主為客”的被設定模式牽著鼻子走，而是建立一種供需聯動的雙向調適聯結關系，促使以往截然對立的虛實學習空間之間有了可以自由流動的通道。

2. 知識和能力的聯結

智慧學伴異于傳統教育機器人的顯著特征表現為更加智能化，大數據以及5G技術解決了數據容量、處理速度、數據兼容等問題，然后結合知識圖譜技術能夠有效生成海量多元的學習資源數據庫，為智慧學伴作出及時有效決策提供大數據支撐。利用知識圖譜技術形成學科教學內容的認知地圖是智慧學伴“學習陪伴”效能的核心體現。結合全面發展教育目標、核心素養體系以及課程計劃、課程標準、教材的基本要求，將學科教學內容譜系化與網格化成知識地圖，形成可視化的學科教學內容資源庫，為智慧學伴構建決策樹模型提供基礎數據支持。“知識創造隱喻認為在線學習是以知識創造為目標的協作學習過程”[22]，基于此，智慧學伴技術目標與價值追求在于營造一種深度學習空間以促進學生在知識和能力方面獲得協調發展。首先，以知識追蹤技術構建智能化知識管理模型。知識管理的實質是整合信息資源以提高知識生產效率，由于知識信息更新迭代較快以及傳統計算機技術智能化水平較低，致使知識管理尚未形成智慧循環效應。知識追蹤技術基于學生學習行為序列數據庫進行建模，不僅能夠預測學生的知識掌握程度，還可以通過模式匹配的方式為學生提供個性化學習資源。其次，以知識管理智能化促進學生自適應學習能力的養成。現代信息技術介入的知識管理有助于形成結構化的“個人知識倉庫”[23]，在知識共享與內化過程中對龐雜異構的信息進行“知識融合”[24]，生成個性化認知地圖并有效規劃學習路徑，進而實現自適應學習能力的不斷提升。

3. 思維和情感的聯結

深度學習發生機制的重要驅動因素依賴“高階思維能力、批判性思維”[25]的形成。生成這種高階思維實際上離不開學習者真情實感的介入，亦即創造性智慧生長必定是建立在思維能力和情感投入互嵌的基礎之上。智慧學伴秉承聯通主義學習理論而更加關注思維和情感的聯結，承擔著個性化學習資源供給者、情感陪護者、學習障礙幫助者、學情評價者以及學習規劃者的多重角色，能夠有效促進學生知識技能、情感態度價值觀的全面協調發展。智慧學伴聯結思維與情感主要依靠情感識別技術，基于學生學習態度與行為數據對其情感狀態進行精準推斷以構建學習者情緒識別模型，然后采取適宜當時情境的語言交流策略并調整學習陪伴方案，在預設與生成達到和諧狀態過程中促使學生深切感受到同伴式的關懷理解。智慧學伴是“展示自己自由創造自身本質最真實、最普遍的空間、手段和工具”[26]。根植內心情感激發后的思維能力發展，方有可能在創新思維形成過程中發揮催化劑作用。思維與情感聯結后的學習空間推動著學習者探尋學習本質、拓展主體自覺，不僅能夠強化自主學習者身份，也可以引領其在信息世界中創造自我價值。

五、結 ? 語

智慧學伴仿真化程度極大地消除了傳統教育機器人感知能力欠缺、交互效果不佳的弊端，也具有扭轉真人同伴學習時空場域受限的作用，能夠多維度、全過程實時感知與理解學習者的學習狀態及學習情境。新興信息技術支持下，學習者之眼、耳、鼻、舌、身、意的“六識”被充分激發和調動起來，技術不僅僅承擔工具角色，亦被人格化為“同伴角色”而融入學習過程，以打破在線教育交互性不足的窠臼。如何構建人格化的智能學伴，需從安全感、社會關系和持續發展三個基點出發，充分發揮具身認知的身心融合、空間哲學的時空一體以及聯通主義的知識串聯等理論引領作用，進而實現自適應的個性化深度學習效應。

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How "Smart Leaning Partners" Improves Learning： Interactive Crisis and

Idea Reconstruction of Online Education

TU Mingjiang1， ?WU Nanzhong2

（1.School of Primary Education， Chongqing Normal University， Chongqing 400700;

2.School of Mathematics and Statistics， Southwest University， Chongqing 400715）

[Abstract] How to design personalized tools to improve the level of interaction and promote students' learning efficiency and depth has become a topic of concern for researchers after the COVID-19. By analyzing the interactive crisis of online education， this paper puts forward the embedded logic and function mode of "smart learning partners"， and then forms the overall structure of "three-partner symbiosis（smart companion， smart playmate， smart accompany）"， "three-partner-in-one （learning partner， monitoring partner， learning companion）" and "three-dimension-in-one （time， content， mode） " to solve the problem of "human" vacancy in online learning. In order to realize the value of "smart partners"， it is necessary to refine the dimension of idea reconstruction of "smart partners" from three aspects， namely， stimulating a consciousness of embodied active participation， creating a distributed information environment integrated with time and space， and facilitating the generation of learners' connected knowledge， so as to carry out technology development and data base acquisition based on embodied cognitive theory， spatial theory and connectivism learning theory.

[Keywords] Smart Partners; Online Education; Interactivity; Embodied Cognition; Connectivism Learning