智慧学习环境建设相关理论及典型案例探析

邓琴

摘 要：智慧学习环境能够为师生带来不一样的教与学体验，并为教学模式和教学方法的多样化提供技术支撑。智慧学习环境理论研究已经积累了较丰富的成果，诸多高校正在探索建设智慧教室并有一些成功案例。这些案例各有优缺点，能够为建设智慧教室提供思路和经验。基于此，对智慧学习环境建设的相关理论进行梳理，列举典型建设案例，以期为智慧教室建设提供理论依据和实例参考，使智慧教室建设真正服务于教学工作。

关键词：智慧学习环境;智慧教室;智慧教室模型;智慧校园

0 引言

高校作为教育的前沿阵地，构建智慧学习环境备受重视，智慧校园建设工作稳步推进，不遗余力地加大人、财、物投入，以期促进教学模式和教学方法创新，获得更好的教学效果。

智慧教室作为典型的智慧学习环境，将现代信息技术手段运用于教室，增进了教师与学生的教学互动，帮助教师进行各种新型教学模式探索和教学改革。智慧教室建设标准及模型研究较多，有些甚至形成了较为成熟的体系，各高校在建设智慧教室时会参照这些标准并结合自己的实际情况进行构建，这些理论研究和实践操作为智慧教室的建设提供了可行方案与建设基础。智慧教室建设过程也是对理论的验证过程，这些典型案例能够为后续进一步建设提供参考和范本。本文对智慧教室相关概念及典型模型进行梳理，并对已实施的相关案例进行分析研究，希望为智慧教室设计建设提供参考。

1 智慧学习环境概念

对于智慧学习环境目前学术界尚没有一致的定义。如马来西亚学者Chin[1]认为智慧学习环境是一个以信息通信技术应用为基础、以学习者为中心的环境，它可以适应学习者不同的学习风格和学习能力，为终身学习及其发展提供支持;陈卫东等[2]认为智慧教室能够方便地对教室装备的视听、计算机、投影、交互白板等声、光、电设备进行控制和操作，有利于师生无缝接入资源及从事教与学活动，并能适应包括远程教学在内的多种学习方式，是以自然的人机交互为特征、依靠智能空间技术实现的增强型教室;黄荣怀等[3]认为，智慧学习环境不仅是一种数字环境，而且是数字环境的高端形态，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场所或活动空间;祝智庭等[4]认为，智慧学习环境是以适当的信息技术、学习工具、学习资源和学习活动为支撑，科学分析和挖掘全面感知的学习情境信息或者学习者在学习过程中生成的学习数据，以识别学习者特性和学习情境，灵活生成最佳适配的学习任务和活动，引导和帮助学习者进行正确决策，有效促进学习者智慧能力发展和智慧行动出现。

从上面的定义可以看出，对于智慧学习环境的认识，均强调技术的重要性，除用高科技手段为学习者提供智慧学习场所外，还要通过技术手段感知学习者学习特征及学习风格，帮助学习者更好地认识自己，成为智慧的学习者，以促进有效学习为目的，对学习资源及学习行为进行分析并提供支持。与此同时，众多研究表明，教育信息化成效与人们在信息时代对技术促进教育的预期两者之间存在较大差距[5]。

在理解智慧学习环境概念时，更应重视这种学习环境对教学活动的支撑和促进。若只强调技术重要性而忽视教学活动本身，将学习者更多的注意力吸引到高科技设备及技术的应用上，影响到正常教学活动，就会本末倒置，这也是上述学者对智慧学习环境定义中强调“自然”、“自动”的意义所在。在此基础上，笔者认为：智慧学习环境是一种技术与环境深度融合的学习空间，它能自动感知周围环境，分析学习者学习风格，为学习者推送学习资源，对学习效果进行评价，对学习过程自动记录，提供远距离交流，这种学习环境可以帮助学习者掌握主动的学习方法，成为智慧的学习者。

2 智慧教室模型

由于国家没有出台智慧教室建设标准，研究者对智慧教室模型的构建多在对智慧学习环境概念研究的基础上完成，比较具有代表性的智慧教室模型有：

（1）黄荣怀等构建的“SMART”概念模型。包括内容呈现（Showing）、环境管理（Manageable）、资源获取（Accessible）、及时互动（Real-time Interactive）、情境感知（Testing）5个维度（分别简称为S、M、A、R、T维度）。其中，M和T两个维度是智慧教室装备的共性要求，即所有智慧教室的基本配置，维度T包括环境管理和学习过程跟踪;从S、A、R三个维度增强教室的设计，将智慧教室分成“高清晰”、“深体验”、“强交互”3种类型，“高清晰”型教室应用于“传递—接受”教学模式，“深体验”型教室应用于探究性教学模式，“强交互”型教室应用于小组协作学习。

（2）聂风华等在“SMART模型”基礎上，从系统组成角度构建了智慧教室的“iSMART”模型，该模型分为基础设施（infrastructure）、网络感知（network Sensor）、可视管理（visual Management）、增强现实（Augmented reality）、实时记录（real-time Recording）、泛在技术（ubiquitous Technology）6大系统，6大系统又包含了诸多子系统。

（3）阎坚、桂劲松[6]从网络架构角度出发，基于物联网技术构建智慧教室。从感知层、传输层、应用层3个层次设计，对于小型教室使用星形拓扑结构，大型教室使用ZigBee技术组建树型网络拓扑结构，利用物联网技术并结合云计算，使网关设备只需要具备基本的套接字通信能力，而不需要使用更高层协议与后端服务器通信，降低了对网关设备的软硬件要求，节省系统构建与维护成本。

以上智慧教室模型中，黄荣怀教授团队构建的智慧教室“SMART”模型是在对智慧教室概念及特征研究的基础上的成果，该模型从理论角度出发，着眼于智慧教室建设全局，现已成为国内研究智慧教室模型的基础。该模型为智慧教室建设提供了理论基础及可行方案，模型设计既包含了智慧教室共性，又兼顾不同需求，能够为实际建设提供指导和参考。也有研究者在“SMART”模型基础上进一步提出新的智慧教室模型，如上文提到的“ISMART”模型。该模型从系统组成角度进行构建，为智慧教室的硬件系统及设备组成提供参考方案，并列举了详细的设备清单。除此之外，本文列举另一个模型，着眼于智慧教室建设的一个重要基本点——网络架构来设计智慧教室模型，对于智慧教室的网络设备配置具有一定的启发和参考价值。