泛在学习环境中科学阅读的探析与反思

李亭亭 高潇怡

（北京师范大学 教育学部，北京 100875）

当今，移动互联网、物联网、人工智能、大数据等技术的突破不仅颠覆着人们的生活方式和生产方式，也促使传统的学习观念、学习方式和学习环境发生转变[1]。作为一种新的计算范式，泛在计算不但在技术上促进了人类的学习，还迫使我们重新规划学习资源和环境的建设。泛在学习环境（Ubiquitous Learning Environment，简称ULE）就是依托高度的技术支持，从物理、社会、信息和技术等维度，将学校、社区、家庭环境整合起来的广阔空间。它旨在通过现实世界和虚拟空间、个人空间和共享空间的相互作用，为任何人在任何时间、任何地点学习任何事物提供支持[2]。

作为科学学习的基础、工具和媒介，科学阅读不但是获取科学信息的重要方式，而且是学习者了解科学活动和科学本质的重要途径。随着泛在学习环境构建日趋完善，科学阅读只局限在一个纸质印刷品的世界里是不现实的，如何认识泛在学习环境下科学阅读的特点，并最大限度地利用机遇，规避风险，是科学阅读研究与实践不可回避的问题。

一、泛在学习环境中科学阅读的特点

科学阅读是阅读的特殊形式，具有区别于文学阅读、历史阅读等其他类型阅读的独特性。从阅读内容来看，科学阅读以承载科学教育内容的信息为载体；从阅读功能来看，科学阅读既是科学素养形成的途径，又是评估科学素养表现的维度；从阅读过程来看，科学阅读的效果受到学习者的科学学习动机、态度等的影响。在泛在学习环境中，学习与学习者、学习环境已经成为难舍难分的整体，科学阅读不再受制于时间和空间的局限，在阅读行为、内容、方式等方面体现出泛在性、情境性、互动性和个性化等特点。无论是在教室还是在日常的生活场景中，学习者都能够顺畅地进入科学阅读情境，通过数字化的传播媒介体验到科学阅读的趣味性和交互性，并能够获得针对性和个性化的阅读指导与反馈。

（一）泛在性

泛在学习环境为学习者提供了随时随地与阅读内容互动的机会，使其得以沉浸到科学阅读的氛围中，逐渐成为生活中不可分割的一部分。最深刻的科学阅读就是几乎感受不到阅读行为的存在，因为它已经像空气和水一样融入到了日常的生活，以至于无法将其分辨出来。泛在学习依托于传感技术、移动技术和无线技术，使学习者可以使用移动设备通过有线或者无线互联网在任何时间和任何地方访问知识内容。相比于传统学习、数字化学习、混合学习、移动学习，泛在学习环境的科学阅读具有更好的嵌入性和可迁移性，是一种可以随时随地进行的活动，学习者并不会因为空间位置的转变、时间的中断或者设备的缺失使阅读被迫中断。只要学习者不主动删除，所有的阅读过程都会被不间断地保存下来。可以说，泛在学习环境为学习者营造了沉浸式的阅读空间，从而能够实现阅读过程的无缝衔接。

（二）情境性

泛在技术为学习者在实际生活情境中进行科学阅读提供了可能，从而有助于学习者架构起客观知识与主观经验之间的桥梁，帮助他们建构对现实世界中科学问题的理解。科学学习的目标是帮助学习者形成适应眼前和未来生活的科学知识、能力和态度，所以科学阅读不应该囿于课堂或者课本中，而应该与学习者的实际生活紧密关联，在生动鲜活的日常环境中诱发科学阅读行为。在以往缺乏移动设备和泛在技术支持的时代，学习者很难在没有阅读条件的生活环境中，从真实的物体或地点获取科学信息。在面对科学文本时，只能调动长时记忆中储存的先前经验，进入经由对文字、图片、影像、音频进行加工而想象出来的环境中进行阅读，致使理解文本和创建文本心理表征所需要的工作记忆超过了个人的记忆容量，增大了科学阅读的难度[3]。

生活中的任何事物、现象都可以成为科学文本的载体。当学习者看到、想到或者身临其境时，就可以使用移动设备，借助二维码、无线射频技术等传感技术的帮助，通过无线通信来访问数字化科学内容，从而能够在各种非正式的环境例如家庭、博物馆、花园、画廊中，在最生动的情境下获得最及时的信息，提高在现实世界中的阅读效果[4]。例如，在吃晚饭的时候，如果学习者对蔬菜感兴趣，就可以马上去阅读关于蔬菜的名称、结构等内容；晚饭后走在城镇的街道上，突然发生了暴风，学习者也可以随即了解这个地区的暴风特征，然后可以预测这场暴风会持续多久[5]。

（三）互动性

传统科学阅读中的互动指的是阅读主体与阅读内容的互动，很少考虑学习者之间如何互动。即便是有教师或成人指导的科学阅读，学习者与教师、同伴之间的互动也非常有限，只能在特定的环境中与特定的人进行互动。随着建构主义的发展和深化，社会文化理论、文化历史活动理论、情境学习理论中的核心观点都揭示了学习不仅是发生在学习者个体头脑中的认知过程，更是学习共同体在社会和文化情境中积极互动的过程。在泛在学习环境下，科学阅读不再是学习者单独对纸质印刷材料中的图文进行解码，而是可以利用移动终端设备随时随地地与人进行互动，并且不受学习环境的限制。借助泛在技术，学习者在阅读科学文本时，能够通过移动设备即时上传、发表自己的感受和体验，提出问题并且获得教师、同伴、专家的回答，或者与他们展开对话和交流。学习者与同伴、他人的互动将促使他们增加阅读过程中的认知和情感投入，实现科学知识的意义建构。

（四）个性化

学习者的认知风格和学习习惯都会影响其阅读偏好。泛在学习环境中，各种移动终端能够根据学习者在现实世界中的个人和环境情况，以及学习者的个人特征和学习模式，在合适的地点、合适的时间提供个性化的支持。学习者可以使用照片、音频、视频、位置、二维码等来记录、分享阅读的经历，这些信息会形成准确记录有时间、空间、事件信息的时空数据集——泛在学习日志（Ubiquitous Learning Log，简称ULL）。智能设备通过对数据集的处理、分析和挖掘等为学习者推荐其他学习者的阅读经历，发现学习者的个人阅读习惯，支持他们按照个人的阅读习惯进行学习，从而引导学习者走向最佳的阅读路径[6]。随着物联网和人工智能技术的发展，摄像头、眼动设备等传感器能够捕捉学习者在阅读时的面部表情、身体姿态、脑电、心电以及眼动数据，识别学习者的阅读状态和行为倾向，并基于大数据的分析，为学习者推送个性化的阅读内容。

二、泛在学习环境中科学阅读的机遇

泛在技术的发展扩展了科学阅读的内涵和功能，满足了知识经济和信息时代对于学习者阅读能力和科学素养的双重要求。泛在学习环境摆脱了时空限制，从而满足了学习者能够随时随地获取科学信息的需求，为学习者深入理解科学概念提供了情景化的空间，并使得学习者参与情感交互和获得个性化反馈成为可能。

（一）泛在技术满足了学习者无缝的阅读需求

我们生活在一个知识爆炸的世界里，科学知识更新的周期越来越短，要想充分参与到这个以知识为基础的社会中，就需要不断查找、获取、理解和反思各种信息。科学阅读是学习者通过文本世界来建构关于自然界的认识，但与文本世界相比，学习者在自然环境、家庭环境中能够获得更为广泛的阅读体验[7]。在进入泛在学习环境之前，科学阅读还依赖于特定的阅读空间、时机和有限阅读资源。泛在学习环境的科学阅读空间延伸到自然界和社会生活的任何场景和空间，科学阅读的时空围墙被彻底打破，学习者得以沉浸在科学文本的世界，基于自身的需求随时随地阅读各种科学普及读物、科学文章、科学童话、科学故事。泛在技术不但满足了学习者无缝的阅读需求，也将提高学习者的阅读能力和阅读效率，促进学习者批判能力和元认知能力的发展。

（二）情境化阅读空间促进学习者理解科学知识

理解科学知识是科学阅读的重要目标，对科学概念理解不足是阻碍学习者科学学习的重要因素。促进学习者理解概念需要基于其已有知识经验的水平，尽管“学习者并不是空着脑袋走进教室的”已经成为科学教学的共识，但是教师更关注学习者在走进教室之后的概念转变，却难以在他们形成这些经验时就进行干预，或者难以确保他们是否积累了概念转变所依赖的客观事实。事实上，学习者的很多错误概念源自日常生活中粗浅的直接感知，例如他们可能认为糖溶解在水中就不见了。借助于泛在技术，学习者在观察到糖溶于水的现象时，就可以通过移动设备扫描标志物进行阅读，从而获得对事物的直接感知，培养学习者在现实世界中观察和解决问题的能力。如果学习者具有较强的学习动机，就可以在无意识的情况下进行主动学习，并获得较高的自我卷入，减少传统的阅读为工作记忆所带来的认知负荷[8]。

（三）数字化媒介丰富了科学阅读中的情感体验与交互

阅读是通过读者与作者协商来创造意义的，然而缺乏交互性和建构性是科学阅读长久以来所面临的问题[9]。科学阅读活动不是只有精神的参与，而是精神和身体共同参与的多感官的活动。在阅读过程中，学习者与科学文本之间存在着知觉、认知和运动的相互作用，并通过与科学工作者进行对话来陶冶科学品质，奠定科学本质观基础。泛在学习环境中，科学阅读借助于数字化技术的辅助，通过视听双通道、VR、AR阅读[10]，使学习者获得了比以往任何时候都更加清晰和丰富的多感官体验，特别是对于阅读困难的学习者来说，多模态的互动使得他们表现出较高的阅读动机[11]。

（四）个性化推送为学习者提供针对性的阅读指导和反馈

传统阅读往往难以为学习者提供有针对性、及时性的方法指导和评价[12]，但利用传感器对学习者个人情况、环境情况、学习设备等信息进行记录，教师就可以从数据库中检索学习者阅读时的个人数据、环境信息、学习设备等参数，从而有针对性地进行辅导与评核活动[13]。例如当学习者不知道植物的名称并用桌面电脑或移动设备将这些情景和经历记录下来时，系统便会同时记录作者姓名、语言、创建时间、地点（纬度和经度）、学习地点和标签。当学习者再次进入曾经的学习情境时，系统会提醒小测验。当学习者有晚上在家学习的习惯并且晚上在家时，系统就会提示他复习所学的内容；如果另一名学习者进入同样的学习情境，其能力与前一名学习者相同，系统将会向他推荐相同的内容。

三、泛在学习环境中科学阅读面临的挑战

泛在技术为科学阅读带来了发展机遇，但同时也使得学习者的阅读动机缺失、阅读系统性和精细化不足、数字化阅读效果不好等问题进一步凸显。只有明晰科学阅读在泛在学习环境中面临的发展挑战，才能促进泛在技术的利用和发展，充分发挥泛在学习环境对科学阅读的优势。

（一）阅读动机亟待培养和激发

泛在技术为科学阅读随时随地发生提供了客观的条件，而学习者能否积极主动地阅读成为限制阅读效果的重要因素。阅读动机是源于个体对阅读活动的信念、态度和阅读目标的综合内驱力[14]，阅读动机缺失或者阅读目标过于狭窄就难以激活学习者的阅读投入。当前，师生更多地将课堂上的正式阅读视作科学学习，将课堂外的阅读当作补充，缺乏应有的学术态度。也有学习者课下更倾向于利用移动设备进行休闲娱乐活动，缺乏主动进行科学阅读的动机，这就导致即使学习者有条件在任何时间、任何地点阅读任何科学文本，也不能充分利用这些资源进行阅读。所以提高学习者的阅读动机是保证学习者能够在泛在学习环境中进行科学阅读的关键。

（二）阅读的系统性和精细化有待提升

阅读的系统性和精细化是保障学习者在科学阅读过程中发展高阶思维能力的关键，但是泛在学习环境中大量数字化科学文本的冲击使学习者记忆的加工储存过程大大缩短，工作记忆无法有效转换成长时记忆，使得科学阅读呈现出浅层次和碎片化的特征[15]。虽然碎片化的浅阅读能够使学习者广泛涉猎科学知识，但却使学习者难以在头脑中形成系统的、可迁移的知识体系。学习者只能获取零碎的事实性知识，而无法形成对科学知识的总观性认识，从而使得认知发展停留在认识、理解等低层次水平，难以实现对科学知识的应用、分析、综合和评价。反过来，对科学知识理解不足又将进一步阻碍学习者对科学文本中学术词汇、学术符号和推理逻辑的理解。如若不能依据科学文本理解科学家是如何通过对客观事物的抽象概括建构模型的，又是如何运用分析、综合、比较、分类、归纳、演绎等方法建立证据和解释之间的关联，那么科学阅读的碎片化和浅层次便愈加限制了科学思维的发展。

（三）数字化阅读效果有待改善

泛在学习环境下的科学阅读主要是以数字化媒介展开的，如今数字文本的数量每天呈指数级别的增长，数字阅读已经超越纸质阅读成为主要的阅读方式。尽管数字阅读能够呈现纸质阅读难以呈现的多模态文本，更容易激发学习者的阅读兴趣，但也必须注意到大多数研究表明青少年更喜欢阅读纸质材料，并且在阅读纸质文本时效率更高[16]，特别是学习者在电脑上进行高阶阅读任务比在纸上做要困难，由此表明数字阅读的效果有待改善。导致这种现象出现的原因有很多，首先，学习者在阅读纸质材料时会与纸张发生更多的互动，而与数字材料的互动较少。其次，数字阅读和文本阅读相比，每页的文本行数、词语、文本推进方式、文本位置的时间稳定性等都会影响学习者对文本的表征，例如滚动界面比逐页界面更可能会破坏空间表征[17]。再次，数字化文本所呈现的动画和声音等可能会在学习者阅读和理解故事的时候分散他们的注意力。最后，学习者使用数字化媒介的熟练程度影响阅读的效果，研究表明年龄小的学习者阅读纸质文本时效率更高，而年龄大的学习者在阅读数字文本时效率更高[18]。

四、泛在学习环境中科学阅读的对策

泛在学习对于科学阅读的影响是全方位的，它不仅旨在为大众提供一个利于科学阅读的便捷空间，更引发了人们对于科学阅读观念的反思，这种影响可能会延伸到科学学习的方方面面。面对泛在学习环境中科学阅读面临的机遇和挑战，公众应该转变科学阅读观念，促进深度阅读的发生，提高学习者的数字化科学阅读能力。

（一）确立泛在学习环境的科学阅读观

泛在学习环境要求每一个人应该转变科学阅读观，重视科学阅读在科学学习中的作用。在基础教育阶段，教师应该认识到科学阅读是科学实践和科学概念理解的基础，是培养学习者正确的科学本质观的重要途径，是终身学习和全面发展的必经之路。对于学习者而言，阅读是一种基于每个人生存和生活的需要而无时无刻不在发生的主动活动，学习者应该适应泛在学习环境中的阅读，具备泛在学习的意识和观念，积极主动地利用移动设备和资源进行科学阅读，让阅读进入生活并成为日常生活的一部分，而不是被迫进行阅读或者一定坚持在固定的环境中进行阅读。

（二）促进深度科学阅读的发生

根据阅读目的、方法、发展阶段，可以将阅读分成不同的层次。例如莫蒂默·阿德勒（Mortimer Adler）将阅读方法分为基础阅读、检视阅读、分析阅读和主题阅读[19]，莫雷结合本杰明·布鲁姆（Benjamin Bloom）的认知目标分类构建了阅读认知和阅读内容二维表格来区分阅读的层次等[20]，这些不同层次的阅读大致分为浅层阅读和深度阅读。仅为获取科学资讯或答案而进行阅读属于浅层阅读。科学阅读应该在浅层阅读的基础上渐次达到深度阅读的层次。在泛在学习环境中，教师或者科学阅读文本开发者可以通过指向科学核心概念理解的问题引领学习者的深度思考，合理安排或编排科学阅读内容实现知识结构化、序列化和递进化，充分考虑学习者的阅读偏好和科学学习规律安排阅读反馈、协作阅读平台、自主阅读提示等，从而促进深度阅读的发生。

（三）提高学习者的数字化科学阅读素养

在数字技术、网络连接和移动互联网普及的背景下，数字化阅读素养已经成为表征阅读素养的重要取向。尽管目前绝大多数学习者能够使用智能手机上网，甚至很多学习者都有平板电脑或电子书阅读器，但学习者仍然倾向于阅读纸质书，甚至认为使用互联网比阅读纸质材料要难[21]。这表明，尽管学习者会使用电子设备，但却对如何阅读数字文本知之甚少。为了提高学习者的数字化科学阅读能力和效率，除锻炼学习者熟练使用数字化阅读媒介的能力外，教师还需要引导学习者辨别科学文本来源的可信性和有效性，促进学习者在进行数字阅读时调整注意力，引导学习者通过数字化图文结合来进行科学阅读[22]，并着重促进学习者进行数字化的深度阅读和持续阅读。

五、结语

科学阅读是获取科学信息的重要方式之一，随着泛在技术的发展和泛在学习环境理论的建构，科学阅读更加趋于泛在化、情境性、互动性和个性化。为推动科学阅读积极适应泛在学习环境，还应该着力构建基于泛在学习环境的科学阅读体系，借助泛在技术的支持开发高质量的科学阅读资源，在教育实践中促进科学阅读走向泛在化，相关研究仍然值得进一步深入探索[23]。