从数学学习环境的变革与趋势（上） 　　(2)

　　2.智慧学习环境的概念

　　不同学者从各自角度提出了关于智慧（能）学习环境的构想。钟国祥等(2006)提出智能学习环境是从建构主义学习理论、混合学习理论、现代教学理论出发，以学习者学习为中心，由相匹配的设备、工具、技术、媒体、教材、教师、同学等构成的一个智能性、开放式、集成化的数字虚拟现实学习空间，认为其既支持学习者学习的自主建构，又提供适时的学习指导。马来西亚学者Chin(1997)认为"智慧学习环境是一个以信息通信技术的应用为基础、以学习者为中心的且具备以下特征的环境:可以适应学习者不同的学习风格和学习能力；可以为学习者终身学习提供支持；为学习者的发展提供支持。"综合以上观点和对"技术促进学习"发展趋势的分析发现，智慧学习环境应具有以下特征：

　　1)智慧学习环境应实现物理环境与虚拟环境的融合。在智慧环境中，对物理环境的感知、监控和调节功能进一步增强，增强现实等技术的应用使虚拟环境与物理环境无缝融合。

　　2)智慧学习环境应更好地提供适应学习者个性特征的学习支持和服务。智慧学习环境强调对学习者学习的过程记录、个性评估、效果评价和内容推送;根据学习者模型，对其自主学习能力的培养起到计划、监控和评价作用。

　　3)智慧学习环境既支持校内学习也支持校外学习，既支持正式学习也支持非正式学习。这里的学习者并非只是校内的学习者，也包括在工作中有学习需求的所有人。

　　据此,我们认为智慧学习环境是一种能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果，以促进学习者有效学习的学习场所或活动空间。智慧学习环境是普通数字化学习环境的高端形态,是教育技术发展的必然结果。智慧学习环境和普通数字学习环境在学习资源、学习工具、学习社群、教学社群、学习方式和教学方式等方面有着显著差异。

　　3.智慧学习环境的学习形态

　　在理想的智慧学习环境中，每个学习者可手持一台智能移动设备（如iPad),其屏幕大小与纸质课本大小接近，能模仿纸质课本的全部功能，如做笔记、插入书签、做标注和批注等，具有纸质课本的翻书效果，这种装载于智能移动设备的"教材"称为电子教材。电子教材的内容是多媒体化的，知识点之间按照语义关系链接，可实现知识内容的个性化呈现；电子教材能和学习者的学习进度绑定，可实现学习数据的云服务同步,能够记录学习者的学习过程、智能分析学习者的学习成果、图形化呈现分析结果，并能结合教师的意见对学习者的学习提供指导和帮助。对于在校学生，智慧学习环境将使其在学校、家庭和社会中的学习具备"智慧"性。

　　在学校学习中，教师可利用增强现实技术呈现各种真实的学习场景，使学生能够身临其境地体验学习对象，增强学生的学习兴趣和动机。教师根据系统记录的学生预习结果，重点讲解学生较难理解的知识点；利用系统提供的丰富学习资源，设计各种学习活动。教师通过集成化的课堂控制系统,灵活地控制学习终端，实时推送相关学习资源；教师可根据学习者特征，快速分组，方便组织课堂协作学习。学生可以利用系统提供的便捷交互工具，与同伴和教师进行互动。学生还可以利用内置的投票器与教师即时互动，教师第一时间获得学生的反馈信息,根据反馈信息及时调节教学。智慧学习环境能够提供智能化的教学设计支持，以辅助教师进行课堂教学设计;能对学生的作业和试卷进行自动批改和自动分析。智慧学习环境提供了如QQ、MSN等同步通信工具和微博、虚拟学习社区等异步通讯工具等便于师生和生生联系的社交网络工具。

　　在家庭学习中，学生可以在家利用电子教材进行课前预习和完成教师布置的作业。预习时重点已经被标记出来，预习后可尝试完成教师布置的作业;系统自动给出作业结果的反馈,对疑难问题给出提示和解答，按照主要知识点和次要知识点，给出知识点之间关系的结构图。系统能记录学生的作业完成情况，教师可以根据统计，进行有针对性的教学和对学生进行个性化指导。智慧学习系统提供1对1的辅导功能，方便学生需要学习指导的时候"呼叫"老师。家长可通过电子教材提供的学习记录了解学生在学校的学习情况，家长的电子签字通过电子教材便利地传输到学校管理系统。

　　在社会学习中，智慧学习环境能够感知学习者所处的地点，根据地点和学习者的学习风格，主动推送与学习者所处环境相关的学习资源，实现自适应的泛在学习；在某些情况下，能根据学习者的位置进行分组，处于同一地点的学习者组成一组，满足学生真实情境的协作学习需要；能为学习者提供最合适的学习路径和最合适的学习方法。

　　对于成人及校外学习者，智慧学习环境能把正式学习和非正式学习有机融合，满足人类日益增长的终身学习的内在需求，适应学习者学校学习、家庭学习和社会学习的需要，从而真正实现"无缝学习"（SeamlessLearning)的理念。

　　三.智慧学习环境的构成要素和技术特征

　　国际上对学习环境构成要素的认识有Oliver和Hannafin(2001)的四要素说、Jonassen等（2002)的六要素说、Collins等（1989)的认知学徒说，而国内有陈琦等（2003)的学习生态说、钟志贤(2005)的七要素说等。黄荣怀（2010)认为技术促进学习（TEL)发生的条件要考虑数字化学习资源、虚拟学习社区、学习管理系统、设计者心理和学习者心理五个方面的因素。归纳起来，智慧学习环境的构成要素包括资源、工具、学习社群、教学社群、学习方式、教学方式六个组成部分。学习者与教师（设计者）通过学与教的方式与智慧学习环境相互作用。

　　1)智慧学习环境主要由学习资源、智能工具、学习社群、教学社群、学习方式和教学方式等要素构成。

　　2)学习者和教师通过学习方式和教学方式与其他四个要素相互关联、相互作用，共同促进学习者有效学习的发生。离开了学习方式和教学方式，智慧学习环境就不是学习环境了。

　　3)有效学习的发生是个体建构和群体建构共同作用的结果。学习社群强调学习者的互动、协作、交流;教学社群是教师共同学习、协同工作、寻求持续专业发展的统一体。

　　4)学习资源和智能工具同时为学习共同体和教学共同体提供支持。学习社群和教学社群的发展离不开资源和工具的共同作用，各类智能工具为学习环境的"智慧"提供了全面支持；同时，学习社群和教学社群为资源和工具的进化起到了促进作用。

　　智慧学习环境的技术特征主要体现在记录过程、识别情景、联接社群、感知环境等四个方面，其目的是促进学习者轻松、投入和有效的学习。

　　1)记录学习过程（Trackinglearningprocess):智慧学习环境能通过动作捕获、情感计算、眼动跟踪等感知并记录学习者在知识获取、课堂互动、小组协作等方面的情况，追踪学习过程，分析学习结果，建立学习者模型，这为更加全面、准确的评价学习者的学习效果提供了重要依据。

　　2)识别学习情景（Recognizinglearningscenario):智慧学习环境可根据学习者模型和学习情景为学习者提供个性化资源和工具，以促进有效学习的发生；智慧学习环境能识别学习情景，包括学习时间、学习地点、学习伙伴和学习活动，学习情景的识别为教学活动的开展提供支持。

　　3)感知学习物理环境（Awarenessofphysicalenvironment):智慧学习环境能利用传感器技术监控空气、温度、光线、声音、气味等物理环境因素，为学习者提供舒适的物理环境。

　　4)联接学习社群（Connectinglearningcommunity):智慧学习环境能够为特定学习情景建立学习社群，为学习者有效联接和利用学习社群进行沟通和交流提供支持。

　　5)促进轻松的、投入的和有效的学习（Easy,Engaged&Effectivelearning):智慧学习环境的目标是为学习创建可过程记录的、可情境识别的、可环境感知的、可社群联接的条件，促进学习者轻松、投入和有效的学习。

　　记录过程、识别情景、感知环境、联接社群，以促进学习者轻松的、投入的和有效的学习既体现了智慧学习环境的技术特征，也是其功能需求，可以简称TRACE3智慧学习环境功能模型。

　　四.技术发展对智慧学习环境的支撑

　　技术的发展为智慧学习环境的构建提供了有力支持。人工智能技术能够实现对学生学习过程的记录和学习情景的识别，传感器技术能够实现对学习情景和学习环境的感知，通信技术能够实现学习者的有效联接。

　　(一）人工智能技术对智慧学习环境的支持人工智能技术在教育领域的应用（ArtificialIntelligenceinEducation,简称AIED)伴随着人工智能的发展而成为学习技术的重要领域。在识别学习情境方面，人工智能技术的作用在于可以从各种数据中自动分析出学习者的特征信息，以及从大量的信息中检索出合适的学习资源，从而满足学习者的个性化学习需求。学习者建模技术和学习资源挖掘检索技术的新进展为新型学习环境建构提供了有力支撑。