信息技术与电子图书融合下的泛在学习环境研究

李晓飞，关小乾

（南昌师范学院，江西 南昌 330032）

引言

社会化阅读正在兴起，成为人们获取信息的新途径。教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020）》提出要建设终身学习的网络和服务平台，形成学习型社会的目标。美国自然科学基金会指出构建泛在学习环境是数字图书馆的未来发展趋势［1］。泛在学习是一种无处不在的学习，任何人在任何地方、任何时刻都能使用智能终端获得需要的学习资源进而开展学习活动。著名教育家朱熹指出“无一事而不学，无一时而不学，无一处而不学，成功之路也”。泛在学习(U-learning)是信息技术条件下在线学习(e-learning)的发展和延伸，它是综合了在线学习和移动学习(M-Learning)理念的学习体系。泛在学习真正以读者为中心，以学习任务为焦点，为读者创造多样的空间，读者所处的实际空间就能成为学习空间，尊重读者以适合自己的多样的学习方式进行自主学习，体现了学习者的主观能动性。与课堂教学的正式学习相比，泛在学习提供智能化的信息环境，更适合读者实践和创新能力的培养和问题解决能力的提升。受社会文化理论和建构主义理论的影响，泛在学习不仅让个体理解、记忆、加工知识，而且是文化性和社会性的活动，表现出特有的情境性、互动性、团体性和社会性［2］。人的一生职业生涯中80%的知识技能来源于非正式学习，可以看出泛在学习对于人的发展重要性［3］。情境学习、实践互动和反思是泛在学习的重要理论框架。

1 泛在学习的相关基础理论及启示

1.1 泛在学习的学习过程理论

情境学习模型是泛在学习过程的理论之一。情境学习理论认为学习并非直接取得结果，重点在于学习的过程性。情境指实体所处的环境和所处的状态信息，包括学习者使用的设备、网络环境、专业背景、学习兴趣、活动任务、位置信息等［4］。情境以数据挖掘为手段，从学习过程数据中获取情境并进行计算匹配和决策分析。泛在学习是在社会互动情境中进行的，学习者以观察、模仿和反思等方式学习，在互动协作中完成知识意义建构，也将进一步完善个体的社会网络。情境学习通过引导学习者自主学习，将知识的抽象性还原为现实的真实性，有助于提高学习者的知识重构、应用能力，以及将所学知识与现实生活进行联系的能力。

集体智慧理论是泛在学习过程的另一基础理论。泛在学习是网络环境下的学习，人们在虚拟社区结成学习共同体。人们的知识、经验、智慧的叠加就形成了集体智慧。集体智慧是普遍的和分布式的智慧形式，通过实时协调和有效调动群体思考，将个体的智慧有效连接起来，形成群体的智慧形式［5］。泛在学习环境下集体智慧紧跟内容前沿，交互性强，内容更新快，能将静态权威型知识进行透视、拆解，便于读者理解或赋予新的内涵，推动知识建构的发展。集体智慧还采众人之所长，不同经验、兴趣和特长的人贡献的内容保证了知识的完备性。群体动力理论也是泛在学习过程的基础理论，由Kurt Lewin提出［6］。群体动力理论指出个体的行为是个体内在需要与外界环境动力相互作用的结果。群体的氛围、群体的信任、群体的公约、群体成员的相互作用影响个体的行为方向与表现强度，进而影响集体智慧。社会建构主义学习理论是对维果茨基思想的发展，研究知识建构学习的社会文化机制。学习是一种文化参与的过程，个体只有参与某一共同体的认知实践活动才能更好地内化知识。

1.2 认知负荷理论对泛在学习的启示

认知负荷理论1988年首次由心理学家约翰·斯威勒提出，具体是指学习者在完成认知任务进行信息加工过程中所必须的认知资源总量，是全部心智活动所需要的心智能量。心智活动是指信息存储、提取、加工处理的过程［7］。认知负荷理论强调学习者的主体地位和认知资源的有限性，知识资源和交互体系的组建必须以学习者的内在认知结构为基础［8］。学习平台的设计开发、资源的组织呈现应以人的最优化的感受和认知为出发点，降低不必要的负荷产生，优化促进学习者学习的认知负荷，使学习者合理使用有限的认知资源，时刻保持愉悦和高效率的认知状态，并取得良好的学习效果［9-10］。重点在资源设计、环境设计、媒体设计和交互设计上认真考虑认知过程的优化，使学习者在界面交互、资源获取、获得学习支持服务方面尽可能地畅通。影响认知负荷的三个因素分别是学习过程的复杂性、资源组织和呈现方式、学习者自身的经验。泛在学习环境下的多媒体信息资源存在视觉、听觉、交互等多感官刺激，学习者在此过程中产生认知负荷。认知负荷也不是越少越好，过低的认知负荷也会影响学习者的学习动机，适当的认知负荷能激发学习者的学习动力。学习知识背景、学习兴趣、意志力、时间管理能力、学习动机和学习态度等个体因素也会影响认知负荷。学习资源的优化组织和恰当呈现能有效降低认知负荷。

1.3 学习分析理论

学习分析（Learning Analytics）最早可以追溯到2000年由国际经济合作与发展组织OECD发起并组织实施的项目PISA，它为参与成员提供教育成效的评价［11］。该项目收集经济、社会、文化和教育方面的指标，与义务教育结束后的学生实际能力发展状况进行关联分析，并且分析学生的学习动机、自信心和策略。学习分析就是运用现代分析方法和工具评估学习成效，诊断学习者学习过程中存在的问题，并据此采取进一步的措施优化学习过程，预期取得好的学习效果的一种教育方法和理念。美国新媒体教育地平线项目预测学习分析是正在兴起的一门科学，将以独特的方式在未来三年内介入到未来教育中。学习分析技术将成为教育领域的主流,利用分析技术是实现最佳学习模式的关键［12］。泛在学习是正式学习的延伸，学习分析理论同样适用于泛在学习过程，而且泛在学习将丰富和发展学习分析理论。

1.4 社会存在感理论

社会存在感是由Short、Williams、Christie1976年提出，指人通过社交网络进行人际交往时感受到对方真实性的程度，感觉自己和对方就在面对面交流的程度［13］。泛在学习往往需要在网络空间中组织学习共同体，需要读者积极参与才能完成活动任务。泛在网络学习中学习者参与度低和交互活跃度低是由于人们对社会网络的社会存在感缺失造成的，导致学习共同体出现间断、停滞的状态，不能达到有效学习的目的。社会存在感影响泛在学习的满意度和学习绩效，因此应注意泛在学习环境的吸引力，设法提高网络学习的社会存在感。要在泛在网络上组建虚拟社区和学习共同体实现持续和有效学习，必须从共同存在感、隐私关注感、参与关注感、理解交流感、管理员关注感、情绪蔓延感上进行研究和设计。

2 信息技术与电子图书融合的泛在学习环境设计思路

2.1 遵循认知负荷规律

泛在学习环境拥有海量的学习资源，但也产生了人们对信息过载的超负荷感。相比集体授课全堂灌输的形式，泛在学习环境设计上应因材施教，根据学习者的知识结构背景合理控制认知负荷的水平。在学习前进行知识背景测试分析把握学习者掌握了哪些知识，进一步需要学习哪些知识。也可以由教师根据学习者的知识掌握情况向学习者推荐学习材料。学习者在已有知识的基础上学习新知能有效分配认知负荷，如果学习材料难度大于所掌握的知识背景，势必会增加认知负荷，无法完成学习。系统采用RFID、二维码、温度湿度感应、位置服务等情境感知技术，将学习和工作生活融合为一体，让学习者在任何时间、场所都能方便获得解决问题所需要的资源，不必要花费过多的时间和精力去搜集这些资源，减少不必要的认知负荷。系统依据学习者的兴趣设置订阅和知识推送功能，支持有针对性的学习。系统在设计时充分考虑感知有用性和感知易用性。感知易用性指学习者对系统使用容易程度上的感知，避免学习者在使用上有难以分辨、操作复杂等困难。感知有用性指学习者使用系统后对自己学习绩效的提升程度的感知。系统对学习者的学习状况给予及时的评价，如学习了多长时间、多少内容、作笔记记录、转发交流记录，让学习者随时掌握自己的学习进度和状态，减少自我学习认知上的困惑，调整自我学习步调。创建交流讨论区，共享知识资源和解决问题的思路，使学习者获得灵感、反思和启发，激发进一步的学习兴趣，获得人际交往的满足感，从而降低认知负荷。图片、文字、动画、音频、视频等多媒体资源产生的多感官刺激能激发学习兴趣和产生深刻记忆效果。在媒体类型选择上应防止电子图书对纸质图书的简单电子化，增加视听内容，采用文字配合视音频双通道的媒体加工方法。尤其是艺术类文献，以图片等美术资源和音乐作品为内容表现形式，应着重考虑电子图书与这些媒介的整合。

2.2 整合虚拟社区，提升集体智慧

社会化交互的互联网环境使集体智慧产生价值，虚拟学习社区为学习者提供了自主交流和协作的工具和空间，是集体智慧得以展现的环境，也符合社会建构主义的知识建构过程。因此要将电子图书平台和虚拟社区平台整合起来，满足群体的价值期望，为集体智慧培育提供更适宜的摇篮。耶鲁大学图书馆就将图书馆网站与Facebook等社交网站进行集成［14］。学习者虽然素未谋面，但共同的兴趣爱好，志同道合的追求，能从全方位审视知识，完成知识的分享和共建。决定集体智慧质量的是个体特征、动机和社区规模［15］。将相似个体特征和兴趣的学习者、相似主题的学习内容聚集到一个模块，从而产生群集规模效应。以解决问题和贡献知识为目标，调动学习者参与动机，完善交流和转发工具，促进隐性知识的显性化。还应培养学习者的数字素养，培养获取、评价、创造和交流信息的能力，用良好的数字素养习惯践行终身学习。地平线基础教育报告指出信息素养的重要元素就是如何寻找、获取和使用数字内容的能力［16］。社会建构主义理论指出学习过程要由学习者自由讨论和探索，学习发生于问题式和协作式学习环境中［17］。应结合虚拟社区营造社会建构的氛围，教师引导知识建构的方向，学习者平等参与知识建构。重要的是学习者个体与社区群体的深度交互和思想碰撞逐渐实现个体专业知识建构。同时社区应加强文化建设，增强共同价值意识、社区成员的认同感、归属感、依赖感，调动群体动力与集体智慧贡献的积极性。增强社区成员的贡献意识，采用积分等激励措施，促使学习者愿意深度交流，分享学习体会和主题资源。

在虚拟社区设置书评板块可以充分利用集体智慧推动书评的大众化，并且以新的途径进行阅读推广。书评本应是集体智慧的产物，这样才能让书评摆脱利益驱动，还原书评的客观价值。虚拟社区积聚了大量的读者，这些具有阅读体会的读者对图书评论最有发言权。读者的评论甚至具有争鸣性、挑战性和颠覆性，具有启发图书作者、编辑，改善图书内容的作用。书评板块可以为读者选书、读书提供便利的检索渠道，有助于形成选书、读书、评书、图书创作的良性循环。

2.3 创建情境化学习环境，提供嵌入式服务

泛在学习环境下，学习者学习过程中的个性化需求是动态、多维和易变的，具有明显的情境性［18］。交互特征也发生了变化，由桌面交互变成环境交互。嵌入式服务是研究事务的产生与发展，以及与事务周围环境联系，收集和分析学习者的环境背景，根据环境背景变化提供相适应的服务［19］。泛在学习就是让人类的学习活动在情境感知系统的持续感知和基于上下文分析预测的环境中展开［20］。情境感知指系统通过传感器采集和分析学习者的情境信息，判断学习者的当前的状况，提供适合学习者的服务［21］。使用情境感知功能，智能感知学习者的GPS、设备类型、环境温度和湿度、网络环境，感知用户的专业、论文著作、兴趣、学习历史记录（借阅、在线阅读、查询日志）、好友圈、反馈信息。这些数据来源于用户档案、科研管理系统、电子图书学习平台、图书借阅系统，经过数据挖掘和数据清洗后保存在用户信息数据库中。系统根据感知信息预估学习者的需求，向学习者推荐合适的资源，将相似兴趣特征的学习者进行聚类。系统搜集用户的基本信息，如年龄、学历、研究方向、近期兴趣、好友和协作伙伴列表，记录点击、收藏、发帖等结构化和非结构化信息，经过加工处理构建学习者模型存储在用户信息数据库中。系统根据数据库中的数据自动决策用户的偏好、学习方式、学习内容、协作者等学习者情境，根据相似读者的浏览记录推荐内容。

情境化的另一层涵义是运用虚拟现实和增强现实技术创建虚拟情境。美国新媒体联盟地平线报告指出虚拟现实技术模拟实际存在的人或物体使人们获得身临其境的感官体验，这种增加学习者学习体验的工具日益得到重视。借助3D技术可以增强电子图书的学习体验，例如在生物学科的电子图书中，用Unity 3D开发软件制作三维虚拟解剖流程，有利于学习者对动物器官的解剖结构、器官的位置和分布有立体的感官认识。通过3D场景演示，多维度展现动植物的生活习性，特别是动植物标本的场景呈现能带给学习者极深的感官记忆。

2.4 运用学习分析

泛在学习是数字化学习，泛在学习环境下学习分析数据范围分布更广，为学习分析创造出更多的可能性和灵活性。数据范围包括学生信息库、借还书流通库、电子图书数据库、知识交流平台、微博等。学习分析要掌握学习者在学习什么、怎么学习、如何加工信息。学习分析分为收集、分析、预测、应用、调整、反馈几个阶段。学习分析的直接受益者是学习者，其次是教育决策者和电子图书资源提供商。泛在学习环境下的学习分析方法可以分为系统平台数据分析、社会网络分析、内容分析。泛在学习系统平台的数据分析包括学习跟踪、学习测量、学习报告和数据分析数个流程。分析学习者在线时长、交互频率、发帖数量等。社会网络分析是以学习者与学习共同体的关系为研究对象，共同体由学习伙伴、专家和教师组成。通过社会网络分析绘制社会网络图可以发现学习的中心成员，某一阶段讨论的主题和核心成员，以及学习方向的转移。还可以分析出哪些成员处于群体边缘冷落状态，以便施加影响。识别出网络中活跃的信息传播者，通过实施奖励政策以激发参与贡献的动机。内容分析法是根据学习者的学习内容和讨论内容进行研究和分析。用于分析个体学习成效，自我学习前学习后学习结果比照，进行自我激励和自我监督，培养良好的学习习惯。找出学习者可能感兴趣的内容，将当前传播热度超过阀值的内容推送到大家共同学习。LOCO-Ana⁃lyst是一款网络学习分析工具，用于帮助改善课程的内容和结构。它提供给教师的反馈包括：学习者学习过程中的参与和各种行为表现；学习内容的理解和使用情况；虚拟学习环境中学习者之间基于上下文的社会交互［22］。需要注意的是进行学习分析应注意读者隐私和伦理道德方面的问题，用统一身份认证、加密等技术保护。

2.5 维持社会存在感

社会存在感决定泛在学习的持久性和有效性。首先从泛在学习的理念出发，树立开放、共享、交流、协作的理念。加强知识审核，控制知识质量，让学习者感觉到学习有成效，提升自我效能感。泛在学习系统中管理员（通常由学科馆员承担）的作用非常重要，管理员具有参与者、组织者、引导者的角色，对一些问题的关注、引导和参与能增强读者的理解交流感。采取数据加密和统一身份认证措施保护好读者隐私，创建信任的网络环境，消除读者的隐私忧患，使学习者愉悦进行讨论交流、参与活动任务、分享知识，提升参与关注感。泛在学习系统应注意增加针对电子图书的微课件、微视频等碎片化内容，即能起到阅读推广的作用，又能吸引读者关注，增强系统的凝聚力，影响情绪蔓延感和共同存在感。同时注意微信、微博等信息转发工具的应用，这些都对情绪蔓延感和共同存在感产生持久影响。

3 结语

融合电子图书的泛在学习服务使图书馆从资源建设为中心向以服务建设为中心转变，让图书馆的服务走向虚拟空间环境。区别于传统静态阅读，新的阅读方式是社交化、分享式阅读。泛在学习环境带来知识的泛在化、服务的智慧化、过程的情境化、体系的协同化、学习的终身化。泛在学习环境实现了图书内容聚合、读者和专家聚合、图书评论聚合、读者创造的新知识聚合，不仅具有内容价值，还具有阅读、评论、社交等附加价值。上海市已经在各区县成立推进学习型社会建设指导委员会和工作机构，上海开放大学成为上海市学习型社会服务指导中心。其它省市应该布局学习型社会的发展规划，将以电子图书为基础的泛在学习环境建设放在学习型社会发展的重要位置，为全民终身学习创造良好条件。