从数学学习环境的变革与趋势（上） 　　

　　【摘要】学习环境的构建是实现学与教方式变革的基础。本文首先从社会信息化对学习环境变革的诉求出发，提出了智慧学习环境的概念，并指出智慧学习环境是数字学习环境的高端形态，其目的是促进学习者轻松的、投入的和有效的学习；然后，分析了普通学习环境与智慧学习环境在学习资源、学习工具、学习社群、教学社群、学习方式、教学方式等六个方面的明显差异,提出了智慧学习环境的系统模型和TRACE3功能模型；其次，从人工智能、传感器技术和通信技术三个方面综述了当今技术发展对智慧学习环境建设的支持；最后，描述了五种典型智慧学习环境应具备的特征。

　　【关键词】社会信息化;数字学习环境；智慧学习环境；学习情景

　　一.社会信息化对学习环境变革的诉求

　　1993年9月，美国实施了"国家信息基础设施:行动计划"（TheNationalInformationInfrastructure:AgendaforAc-tion),俗称"信息高速公路"计划，旨在建设以因特网为核心的综合信息服务体系，推进信息技术在社会各领域的广泛应用，特别是把信息技术在教育中应用作为实施面向21世纪教育改革的重要途径（祝智庭,2001)。之后，美国先后四次发布了"国家教育技术计划"（NationalEducationalTechnologyPlan),反映了美国教育信息化的发展重心经历了基础设施建设（1996年计划）、学习资源建设（2000年计划）、信息技术应用能力建设（2005年计划）和促进教育变革（2010年计划）的发展路径。在我国，如果把邓小平同志提出"计算机要从娃娃抓起"算作我国教育信息化的起点，可将其划分为四个阶段，即从20世纪70-80年代开始的计算机学科教学，80年代中后期开始的计算机辅助教学与管理,90年代后期开始的以基础设施为中心的教育信息化建设，到2005年开始呈现的以应用能力为中心的教育信息化建设，即以能力建设为中心强调教育信息化在教育、教学过程中的应用，并通过这种应用有效提升教育、教学质量。

　　一般认为，信息技术在教学过程中的应用将会产生四个"改变"即改变了学生认识事物的过程，改变了某些教学原贝IJ,改变了教学内容和教材形式，以及改变了教师、学生、教材三者之间的关系。然而,众多研究表明，教育信息化的成效与人们在信息时代对技术促进教育的预期存在较大差距。例如，美国国家教育评估中心2007年公布了历史上规模最大的一次教育技术有效性研究，研究显示，不管教学软件使用与否，学生在标准化考试中的成绩相差无几；世界银行关于教育信息化应用成效的研究也发现，教育中使用ICT的影响是不确定的，充满着争议。

　　信息时代是社会信息化的结果，社会信息化是指国民经济和社会结构的框架重心从物理性空间向信息或知识性空间转移的过程。从一定意义上说，社会信息化就是数字化世界与现实世界逐步耦合的过程，也是虚拟世界产生的过程(黄荣怀等,2010)。社会信息化发展到今天,信息技术不仅在改变着人们的生活方式和工作方式，甚至在逐渐改变人们的大脑结构（Prensky2001)。人们的能力观、知识观和学习观都发生了剧烈的变化,学习方式由原来的知识精加工学习逐渐向知识贯通式学习转变（黄荣怀等)。在信息时代出生的人，通常被称为"数字土著"（digitalnative)或"网络一代",他们有很强的个性，能迅速接受信息，他们喜欢同时处理多种任务，喜欢文本前呈现图表，喜欢随机进入（像超文本）（Prensky,2009)。很多时候,他们所接受的信息和从网上学到的知识超过他们的老师。

　　"21世纪技能"是信息化时代对年轻的"数字土著"一代提出的能力要求。生活与职业技能、学习和创新技能、信息媒体和技术技能构成了21世纪技能框架，而建构培养21世纪技能的支持系统需要标准和评价系统、课程和教学系统、个人专业发展以及学习环境。"数字土著"一代对学习环境提出了新的诉求，他们要求能随时随地接入网络，获得各种信息和个性化学习资源;他们希望能在移动中学习、在户外甚至野外学习；他们希望学习环境足够舒适，就像在电影院看电影一样能够享受学习；他们希望在社会性网络中共享观点、沟通和讨论；他们希望通过多种灵活方便的途径关注自己感兴趣的问题等。这种新型学习环境已不仅是一种数字环境，而是数字环境的高端形态，即智慧学习环境。

　　二.智慧学习环境的概念与内涵

　　1.学习环境的历史变迁

　　学习环境随着教学与学习活动的发生而出现，其演变过程从最初的大自然山林作为学习场所，到后来的庠序、私塾、书院等私学以及太学、国子监等官学。具有现代意义的学习环境是在夸美纽斯提出"班级授课制"后出现的。20世纪90年代以来，随着信息技术的发展，多媒体计算机、投影、互联网、课件、网络课程、教学专题网站等数字化技术逐步走入校园和课堂。1998年，美国前副总统戈尔发表了题为"数字地球:21世纪认识地球的方式"的演讲，提出"数字地球"的概念，此后全世界普遍接受了数字化概念，并引出了数字城市、数字校园等概念（黄荣怀,2009),学习环境的研究与实践也步入数字化时代。然而,众多在数字化教学环境中开展的教学活动，对于追求知识传递的传统并没有改变，只是简单地把教学内容数字化，仍然要求学习者尽可能被动地接受和积累，这只能达到培养学习者"回忆、理解和应用"等低阶认知目标。教学改革只停留在教学"表演"形式上,课堂教学也出现了由"人灌"变成"电灌"的现象。现有数字学习环境很难实现对学习者"分析、评价和创造"等高阶认知目标的培养。

　　"数字地球"概念提出十年后,008年，美国IBM公司总裁兼首席执行官彭明盛在《智慧地球:下一代领导议程》的演讲提出"智慧地球"的理念。2009年，奥巴马就任美国总统后对这一理念给予积极回应，"智慧地球"的概念"得到美国各界的高度关注，甚至有分析认为IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略，并在世界范围内引起轰动"(张永民,010)。新一代信息技术的发展同样为学习环境理念与实践的变革创造了可能"技术的发展刺激了研究者和教育者去拓展学习的概念和学习环境的设计"（J〇nassen&Land,2002)。