智慧教育环境模型构建研究

杨子艳　杨旭琴　杨万娟

摘要 智慧教育环境是智慧学习发生和发展的外在条件。面对教育信息化、学习方式泛在化与智慧化的新诉求，如何创立一个满足个人发展需要、符合时代特征的教育环境，已成为建构性学习和教育技术研究的课题之一。从智慧教育的概念、特征入手，结合对智慧教育环境的功能构架和构成要素的探讨，提出智慧教育环境模型以及智慧学习概念模式。

关键词 智慧教育；智慧教育环境；智慧学习

中图分类号：G642.0 文献标识码：A

文章编号：1671-489X（2016）08-0001-03

1 智慧教育环境

智慧教育这一新型教育模式，随着信息技术的不断发展与渗透，被赋予新的概念与内涵。国内学者杨现民副教授提出：从生态观的角度出发，智慧教育是依托物联网、云计算、无线通信等新一代信息技术所打造的物联化、智能化、感知化、泛在化的教育信息生态系统，是数字教育的高级发展阶段，旨在提升现有数字教育系统的智慧化水平，实现信息技术与教育主流业务的深度融合（智慧教学、智慧管理、智慧评价、智慧科研和智慧服务），促进教育利益相关者（学生、教师、家长、管理者、社会公众等）的智慧养成与可持续发展。

智慧教育环境是以先进的信息技术为支持，为学习者智慧学习的发生和发展提供物联化、泛在化和感知化的智能服务，以促进学习者智慧生成的复杂系统。相对于智慧学习环境而言，智慧教育环境的涉及范围更广，它不仅包括智慧学习环境，还包括智慧教学环境和智慧管理环境；不仅包括智慧学校教育环境，还包括智慧的家庭教育环境和社会教育环境。

2 智慧教育环境的特征

智能化的协同服务 智慧教学与智慧学习的开展都离不开智能化服务的支持，如多终端间的智能交互、对学习者需求的智能分析、学习资源的智能搜索、学习内容的智能推送等。智能化协同服务可使智能服务的“推”“拉”效果得到进一步提高，使得智慧教育环境更具灵活性和智能性。

全方位感知与预测 智慧教育环境下可利用各项传感技术和传感器实现物理感知、情境感知和社会感知，如感知教学环境温度的高低、光线的强弱，学习者的学习态度与风格、社会网络关系等。分别对教学过程和学习过程中产生的数据进行记录、挖掘与分析，可预知教育者（学习者）在教学（学习）过程中将会出现的困难、需求等，结合感知结果为教学者（学习者）提供一系列评价、建议与解决策略。

无缝连接与多项交互 学习者可利用多终端访问各教育信息系统，并根据自身需求无缝获取资源和服务，通过网络空间和物理空间的无缝对接以满足正式学习与非正式学习的需要，达到学习无处不在的效果。学习个体与其他学习共同体、学习环境各要素之间要进行多项交互，前者是学习个体与学习共同体间的知识与价值观相互摄受和融合的过程，已达到智慧生成的目的；而后者则是学习个体与学习环境各要素间交互、反馈、优化与重组的过程，以促进智慧教育系统的动态发展。

个性化学习与发展 来自台湾淡江大学的蔡秉烨教授建议，打造教育生态圈，就一定要为广大学习者提供一个个性化的学习平台。主要体现在个性化的学习资源、个性化的学习方法、个性化的学习支持、个性化的学习服务四方面。根据学习者的个体差异实施个性化的学习诊断，为学习者提供更具针对性的个性化反馈和建议，以促进学习者的自主学习和全面发展。

多元化的学习资源与群体 云计算、无线通信等技术的融合与发展，促进了智慧教育环境下学习资源多元化和学习群体多元化的发展趋势。在深层开放与共享的教育环境下，学习者实现了从资源消费者到资源产消者的角色转变，通过对学习资源的深度整合与应用可进一步优化和再生学习资源，如此循环反复，形成了泛在、多元的学习资源环境；无缝的连接与交互易于学习社区的建成，多元学习群体则常伴随着多元化交流和信息共享的过程而产生，形成多元、合作的学习环境。

3 智慧教育环境的功能构架

智慧教育环境是通过各类先进智能技术将各种智能服务、智慧学习活动以及学习场所连接在一起的教育生态系统，具备智慧教学、智慧学习、智慧管理和智慧评估四个功能。

智慧教学 从技术层面看，智慧教学是利用云计算、虚拟化和物联网等信息化技术，如感知、智能、挖掘、控制等技术手段，改变学生、教职工和校园资源交互的方式，实现校园安全监控、平安校园网络管理、个性化学习环境、教务系统建设、自助图书网络管理等。在教育层面上，智慧教学是以学生智慧发展为目的、思想交流为本体、教学发展过程为重点，培养智慧型学生的教学方式。

智慧教学是提高学习者的智慧能力和激发智慧学习活动的重要手段，它提倡以学习者为中心，将智慧型信息技术运用到教学活动中形成智慧型教学环境，结合智慧教学方法促进教育共同体的智慧生成。智慧教学分为教学内容呈现、教学资源获取、教学情境感知、教学互动、教育评价和环境管理六个维度。

智慧学习 智慧教育环境除具备智慧教学的功能外，还支持学习共同体在该智能化空间下开展各项学习活动。学习者可利用该环境中的各种智能设备和服务轻松访问并获取学习资源、进行学习交互，甚至可以结合自身的学习风格、学习能力和学习需要构建智慧化、个性化的学习环境，开展自我导向的个性化学习以提高智慧能力，促使学习者探寻更具灵活性和适应性的智能学习方式以促进多元智力的生成。

智慧管理 随着教育系统的智能化、物联化、感知化发展，智慧管理已成为教育管理发展的必然趋势。智慧管理通过智慧管理云服务平台，为教育管理提供数据集成、数据挖掘、运行状况实时监控等业务支持，实现教育管理智慧决策、教育管理可视化、实时监控安全预警和远程督导功能，从而提高教育管理的智慧化水平。智慧管理的主要对象是智慧资源。智慧管理以先进的信息技术手段为支撑，通过对智慧教育环境中各种资源的整合、统计与分析，挖掘潜在的规律，为管理人员或决策者提供科学的决策支持和依据。智慧管理具备自动化管理教育数据和实时监控教育动态的能力。

智慧服务 信息服务和知识服务是智慧服务的基础。以深入广泛的物联网、云计算等为信息化支撑，协同智能化、微型化的电子设备为媒介，为智慧生成、智能决策和智能管控，提供智能、互联、协同、共享的知识服务或信息服务，如智慧图书馆。在智慧教育环境下，智慧服务对智慧教学、智慧学习、智慧管理、智慧评价、智慧科研等智慧活动的开展提供了支持。

智慧评估 智慧教育环境具备实时监控该系统教育动态的能力。通过构建覆盖各级各类教育行政部门和学校的教育动态监测分析系统，将各种教育装备与互联网连接起来，进行智能化识别、定位以及实时监控管理与对比分析；对教育基础设施、教育信息系统、教学活动管理、资源配置以及一些教育热点和难点问题进行动态监测与分析，对各方面的安全运行状况进行实时监控与预警。以数据监测与分析的方式，智慧评估系统整体的优劣以及系统中各要素对智慧水平发展的影响与作用，为系统动态调整和重组提供依据。

4 智慧教育环境生态系统的构成要素

智慧教育环境是由智慧学习共同体、智能物化形态环境、智能技术资源环境和智慧教育人文环境构成的复杂系统。在该系统中，智能教育主体可以充分利用各要素开展智慧型学习活动，以达到激发智慧能力发展和智慧行动出现的目的。

智慧学习共同体 智慧学习共同体属于“非正式学习共同体”。非正式学习共同体，是指在非正式学习过程中，以学习为主要目的，基于共同归属感和认同感而形成的一个相互依赖、相互影响、相互交流、相互分享、相互协作、相互促进的，组织结构相对松散的共同体。智慧学习共同体是智慧教育和智慧学习活动中最为活跃的因素。

智能物化形态环境 智能物化形态环境是指由多种智能硬件和终端构成的物理环境。随着智能硬件的发展，普及化的智能设备已成为日常生活中不可或缺的一部分，智慧型教育装备、智慧型学习装备以及智慧型管理装备是构建智慧教育空间和场所所必备的硬件设施。

智能技术资源环境 智慧教育资源和智慧技术资源是智能技术资源环境的构成要素。

1）智慧教育资源。本文沿用杨现民教授在《智慧教育体系架构与关键支撑技术》一文中的思想，认为智慧教育环境下的智慧教育资源应当包括学习资源（即智慧教学资源和智慧学习资源）、开放课程资源和智能教育应用平台三方面。学习资源的储备、共享与优化对学习者的学习方式和学习效果起到关键性的作用；开放课程资源包含大学视频公开课与精品资源共享课两类。其中大学视频公开课以传播人类文明优秀成果和现代科学技术前沿为目的，而精品资源共享课则以推动高等学校优质课程教学资源共建共享为己任；智能教育应用平台是实现智慧管理的基础，其网络化、智能化的特点为智慧教学、智慧学习等活动的开展与管理提供便利和支持。

2）智慧技术。智慧教育环境是数字化环境进行智慧化改造的产物，它需要许多先进的智慧技术为支撑，如：具备网络互联功能的移动互联技术；具备情境识别功能的认知功能、情感计算技术；具备数据存储、交互、分析功能的云计算、大数据挖掘技术；等等。它们是教育环境能智能化运作的保障。

智慧教育人文环境 人文环境的建设属于隐性环境建设，智能技术资源环境属于显性环境建设，将两者结合起来，才能为学习者创造一个具有先进技术支持和良好文化气息的学习环境。

5 智慧教育环境模型与智慧学习方式

智慧教育环境模型 本文结合对智慧教育环境的概念、特征、功能与构成要素的理解与把握，提出智慧教育环境的概念模型如图1所示。学习者是教育环境下最活跃的关键因素，因此以学习者为中心；为智慧学习活动的开展提供各项服务和支持，已达到促进智慧生成和个性化发展的目的是构建智慧教育环境的出发点和落脚点，它需要物化形态环境、技术资源环境和人文环境协同支持。学习者在开展智慧学习活动过程中，智慧教育环境下的各类信息化技术将结合多种传感器和智能设备对学习者自身以及学习者所处的物理环境和人文环境进行感知，通过对物理感知、情境感知和社会感知结果的综合分析进行自动调整，形成个性化的集群推送方案。

根据学习者的特征与需求，为学习者推送各类支持与服务，如各类智慧资源、智慧信息、智能服务、认知工具、学习策略和人际网络资源等。跟踪记录学习过程与结果，对记录的数据进行深入挖掘和分析，可对智慧学习过程和智慧教育环境形成智慧评价。以评价效果为基础，数据分析结论为依据，生成用于问题解决的智慧策略和安全预警机制，最终实现对智慧教育环境各要素的可视化管控和远程督导。智慧教育环境内部的各构成要素相互作用、相互制约，通过物质、信息的交互，形成复杂、多变的系统。

智慧学习方式 在智慧教育环境下，学习者的学习方式趋于个性化、多样化、泛在化和智慧化。学习者的智慧学习模型如图2所示。

学习者需以自我为导向，以各类先进的智能技术为基础，克服时间和空间的限制，完成个人或协同合作的学习任务。因此，在智慧教育环境下，学习者的学习方式是一种以学习者为中心的自我指导、交互、智能的非正规学习方式。

物联网、云计算、大数据和泛在网络是架构智慧教育环境的技术支撑，其中结合各类传感技术和物联网技术，可以全方位感知学习情境和学习者需求；与此同时，学习者利用智能终端可对泛在网络实现无缝接入的访问，在获取所需知识的同时，还能选择适宜的网络服务；而云计算则根据学习需要为学习者提供海量的数字化资源。在此过程中，学习者可充分利用其有限的精力和注意力去快速实践和完成学习任务，提高问题定义、寻求解决方案和实现问题解决的效率；对学习过程记录形成的大数据进行智能分析，形成具有说服力的形成性评价和总结性评价，最终生成智慧决策。

6 结束语

世界各国在教育信息化过程中都非常重视教师教育技术能力和学生数字化学习能力的培养，其根本目的是让教师和学生能够善于应用技术、与技术协同教与学，进而提升教与学的品质。智慧教育作为教育信息化的必然阶段，它将全面促进智慧型和个性化环境的生成，提高学习者的自主学习能力、创造能力、协作能力和问题解决能力，为学习型社会的建设奠定基础。