智慧教育生态空间：教育融通空间的升级转型*

2023-11-28杜娟

现代教育技术 2023年11期

杜娟

杜娟

（沈阳师范大学基础教育信息化研究中心，辽宁沈阳 110034）

新一代数字技术的应用，使教育空间形态发生了变化，实现了物理空间、虚拟空间、社会空间、制度空间和文化空间的融通，形成了促进教育均衡、教学创新和组织变革的教育融通空间。在此背景下，文章首先阐释了教育融通空间从多模态传播空间到跨领域融合空间再到智慧教育生态空间的升级转型过程。接着，文章分析了智慧教育生态空间的核心特征，并设计了包含表征空间、空间表征和空间实践三种形态的智慧教育生态空间架构。最后，文章结合空间生产理论，提出了智慧教育生态空间变革“时空顺序和资源作用”、改变“认知-身体-环境”关系、开辟“人-技术-人”新关系的应用范式，并总结出智慧课堂、智慧学习、智慧管理、智慧服务四类应用场景。文章的研究可为深入研究智慧教育的内在规律、探索教育数字化新模式提供理论参考。

智慧教育生态空间；教育融通空间；虚实融通；应用范式；应用场景

在教育时空发展演变的过程中，技术是重要的支撑。以开放性、虚拟性为特点的网络技术打破了教育的时空界限，形成了虚实融通的教育空间。随着技术的不断发展，教育融通空间也在不断转型升级。当前，智慧教育依托人工智能、物联网、云计算、5G等新一代信息技术革新教育模式，形成了数字教育发展的高端形态[1]。智慧教育生态空间是智慧教育所需的各要素相互协作、彼此协调的空间环境总和，也是教育融通空间升级转型的第三阶段。目前，智慧教育生态空间已经为教育者勾画出一个“数据追溯、决策智能”的新场域，显现出在智能技术支持下的创新教育模式和学习样态。但在实践应用的过程中，仍存在重物理环境投入与建设、对“人、机、物、文化、制度”认识不到位、没有形成生态发展的有效机制等问题。这就迫切需要从教育改革与发展的全局思考，对智慧教育生态空间的发展、内涵、架构及应用场景进行系统分析。

一教育融通空间的出现及其升级转型

1 教育融通空间的出现

数字技术通过对数据进行汇聚、处理、整合，创造出复杂的虚拟空间，并通过对传统教育要素优化重组、升级转型，重塑教育行业格局，形成了促进教育均衡、教学创新和组织变革的教育融通空间。教育空间本身是物质空间和人类教育活动共同构成的，具有地理、社会、文化等属性[2]。教育融通空间通过数字技术“联结”着教育中的“人”、场所及活动，其由物理空间、虚拟空间、社会空间、制度空间、文化空间等要素构成（如图1所示），这些要素既各自独立又相互交融：①物理空间是教育体系中的物质实体，承载着特定的教育文化和精神；②在网络技术的支持下，原有教育社会空间延伸和分化出虚拟空间形态；③在虚实相融的空间中，社会关系这一物本关系的耦合因素使得教育活动和社会活动结成了“无缝之网”，构建了新型社会空间；④制度是空间的外化和社会性再现[3]，而制度空间对教育空间中的人、财、物及相关的关系进行了规约，以保障其他子空间能够有秩序地良好运转，并实现教育空间中各要素之间的双向耦合，维护空间平衡；⑤文化空间作为主体人的思想、意识形态层面的载体，兼具个体性、群体性的特点，积极健康的文化空间建设能够引领、促进各空间的有序发展。

图1 教育融通空间的架构

2 教育融通空间的升级转型

各教育场景深度而有序的变革，促进了教育的系统性变革[4]。随着技术迭代转型，教育融通空间也不断升级。根据“教育信息化动力从建设驱动向应用驱动演化，信息化理念从工具应用向深度融合演化”的演进逻辑[5]，可将教育融通空间的演进分为多模态传播空间、跨领域融合空间、智慧教育生态空间三个阶段，且每一个阶段都是对前一阶段的继承和升级变革，也都带有独特的标志性特征。

（1）第一阶段：以数字化资源建设与应用为重心的多模态传播空间

多模态传播空间是发挥数字化媒体的多模态表征作用而开展教育活动的空间形态。在多模态传播空间中，教育者利用数字化资源的多模态特性和资源服务功能开展教育教学，知识以单向传播为主，并通过对不同类型的知识进行时间序列式、空间分布式、行为领域式等多种方式表征[6]，形成学习情境，促进学习者理解并建构知识。空间中各教育主体的社会关系多维持着非技术支持下的传统社交活动，尚未形成技术支持的文化空间。例如，在我国教育信息化发展初期，国家大力进行信息化资源建设，汇聚了大量优秀教学资源，成为基本公共教育服务覆盖全民、优质均衡的重要保障[7]。优质资源的建设与汇聚，促进了信息技术与学科教学的整合，推动着信息技术在教育教学中的广泛应用，“班班通”多媒体教学成为常态。在此空间形态下，学习者的中心地位尚未凸显，不能满足教学改革需求，随着移动互联网技术“去中心化”带来的社会关系和内容形态变化，多模态传播空间也必将升级转型。

（2）第二阶段：以生成性学习互动为中心的跨领域融合空间

跨领域融合空间是依托Web2.0技术，形成的人与资源进行深层次教育互动的空间形态，具有开放性、参与性、生成性、跨领域等特征。在跨领域融合空间中，不同组织、角色的教育主体就共同的教育目标通过网络“联通”，组成信息网络。每个个体、组织都是信息网络的节点，与数字资源非线性相互作用实现信息流通，在“线上”与“线下”非平衡状态中不断寻找平衡点，形成貌似无序、实则有序的自组织系统。2018年，《教育信息化2.0行动计划》提出实施“学习空间覆盖行动”[8]。依托国家数字教育资源公共服务体系，师生个体、群体、学校、区域利用网络学习空间进行教育教学与管理，并与家庭、社会进行生成性学习互动，这种“线上+线下”空间的应用满足了个体的学习需求，但还无法满足大规模、个性化学习的教育需求，需要利用新一代数字技术催生新的教育空间。

（3）第三阶段：以服务大规模培育个性全人为目标的智慧教育生态空间

当前，以人工智能、大数据为代表的新技术在新一轮的科技革命和产业变革中起了重要的引领和驱动作用，促进了智慧教育的诞生，也催生了智慧教育生态空间的出现和发展。在实践领域，各地积累了数字技术赋能的教育教学、资源供给、治理体系建设等方面的丰富经验和典型案例，推动着教育教学从大规模的标准化教育转为大规模的个性化学习。目前，我国研究者多围绕智慧学习环境，从构成要素[9][10][11]、技术设计[12][13][14]、功能实现[15][16][17]等角度展开研究，并阐释利用智能技术构建智能化环境改变教育样态的方法和过程，但针对智慧教育生态空间的研究基本处于空白状态。参考智慧学习环境的相关研究成果，本研究认为智慧教育生态空间是开展智慧教育活动的空间形态，空间依托物联网、云计算、大数据、区块链等新一代数字化技术，赋予传统教育空间物联、智能、感知、泛在的特征，实现对物理空间的解构，并结合人类智慧，重新构建成集“云、网、物、心”为一体的融通空间。

二智慧教育生态空间的核心特征与架构设计

作为智慧教育开展的重要依托和驱动，智慧教育生态空间拓展延伸并变革了教育社会关系，创造了教育新业态、新机制和新模式，使大规模培养并发展个体核心素养成为可能。为深化对智慧教育生态空间的理解，本研究梳理了其核心特征，并对其架构进行了设计。

1 智慧教育生态空间的核心特征

智慧教育生态空间通过提供自然感知的学习环境、开放共享的学习资源，引发学习者深度交互的学习体验，形成精准适配的学习评价、丰富多元的制度文化、敏捷科学的教育管理，充分引领教育组织变革，其主要功能在于：充分利用智能技术为师生、教育管理者提供适切的教育支持，协调教育活动要素之间的关系，建设以“促进学习者全面发展的协调、智能、人性”为主要特征的制度文化及机制，重构教育生态。

通过对智慧教育发展目标与新一代数字技术优势的综合分析，本研究梳理出智慧教育生态空间的核心特征：①精准智能。智慧教育能与空间三维、时间维、知识维有效互动[18]。通过数据过程性记录，打破了时间维与空间维的界限，变革传统的经验判断为数据支撑的精准分析。②重塑结构。人工智能具备联结能力，构建了新的生活场景、链路和形态[19]。智慧教育生态空间突破传统教育边界，推动各种教育资源、要素等重组结合，促使学校、家庭、社会协同育人，重塑社会关系和结构。③协同演化。人工智能技术是推动教育生态系统变革的关键，促进了教育生态系统的协同演化[20]。教育主体的虚拟化、资源的智能性，使得原本的教育要素关系发生变化。智能技术通过重塑环境载体，更新教育社会关系和思维观念，重构协同创新机制，促进教育生态协同演化。

2 智慧教育生态空间的架构设计

Lefebvre[21]提出的“空间三一论”（Spatial Triad）认为，教育空间存在表征空间（Space of Representation）、空间表征（Representation of Space）、空间实践（Spatial Practice）三种形态。参考此理论，本研究设计了智慧教育生态空间的架构，如图2所示。

图2 智慧教育生态空间的架构

①“表征空间”属于生活空间（Lived Space）[22]，是师生受控的空间，也是被动体验的空间。在智慧教育生态空间中，技术赋能拓展了空间的广度。例如，大数据分析技术可用于精准记录学习情境中的关键要素，对学习者的知识技能、认知行为、情感体验等特征进行挖掘与精准分析，并构建学习者的个性画像[23]，提高了教育评价的科学性；利用区块链的可追溯性，可以准确获取教育资源的使用情况[24]，提升了教育信息的安全性和可信性，促进了教育资源的共创共享[25]。另外，技术赋能还可以实现智能感知采集，营造智能场景。通过智能感知设备的应用，提升教学过程中的创造性、体验性和启发性，优化以解决问题和实际需要为导向的教育教学和人才培养模式，为实现学习者的自由、全面、个性化发展提供了强大动力。

②空间表征属于构想空间（Conceived Space），是与生产关系关联的、由社会强势集团构想的主导空间秩序[26]，具有主观性、话语性、意识形态性等特征。在人工智能、VR、AR等技术的支持下，虚拟世界的真实化、智能化使物理空间的辨识度越来越低，也颠覆了传统的思维惯性，数字技术驱动下的跨界思维、极致思维等开放多元的新思维正在形成。在智慧教育生态空间中，数字技术具备较强的联结能力，使“去教师中心化”“管理关系扁平化”成为可能，教育理念也得以革新，这需要系统、全面地考虑技术赋能的教育变革、学习变革和社会关系变革。同时，虚拟教师、智能伴学的出现推动了教育主体虚拟化，“人的智慧”与“人工智能”之间的博弈日益激烈，教育要素之间的相互关系也就需要重新考虑。而作为“空间表征”倡导者和发起者的学者、智库及行政部门，需通过各种制度、文化，来影响、同化、规约意识形态的发展。

③“空间实践”是指空间性的生产，包括人类各种物质实践活动、行为过程和结果。智慧教育生态空间根植于信息-物理-社会系统（Cyber-physical-social System，CPSS）架构[27]，形成了依托人工智能、大数据、区块链等技术，融合“人-物-云-环境”的教育实践活动，其具体的应用范式和应用场景将在后文阐述。

在智慧教育生态空间中，表征空间、空间表征和空间实践相互影响、相互促进：“空间实践”以“表征空间”为基础、以“空间表征”为顶层意识，起一个连接的作用；“空间表征”作为构想空间，对“表征空间”和“空间实践”进行了限定；“表征空间”作为物质空间，其变化将影响“空间表征”和“空间实践”的建设与发展。三种空间相互作用、制约，促使智慧教育生态空间实现——这也体现了平衡与非平衡状态的调节变化，符合“生态”发展的特点。

三智慧教育生态空间的应用范式与应用场景

1 智慧教育生态空间的应用范式

在智慧教育生态空间中，技术引领教育系统中的各要素革新与协同作用，成为教育变革的内生动力。本研究依托空间生产理论，从社会关系再生产的角度，聚焦智慧教育生态空间中的“人”这一核心要素，分析“人”与“时空”“资源”“环境”“社会”的关系变革，提出以下三种智慧教育生态空间的应用范式：

（1）变革“时空顺序和资源作用”的应用范式

数字技术突破时空限制，改变了原有资源辅助教师教学的单一功能，为实现自主学习、个性化学习提供了支持和服务。例如，基于翻转课堂的深度学习从课前、课中、课后三个环节颠倒了传统教学的时空顺序，实现了教学流程的再造。实际上，这种应用范式并非刻意利用技术形成“互联网+”教学的态式，而是从学习的内涵思考，挖掘学习者的潜能，提升学习者在解决问题、思维习惯、社会意识、工具运用等方面的素养。此外，SPOC课堂、双师课堂、远程在线教学变革课堂教学模式，创新了教学范式；自主适应性学习、MOOC学习汇聚丰富资源，为学习者提供了个性化学习空间，并促进了网络学习共同体的形成；智能批阅、智能学籍管理通过精准高效的数据分析，生成有价值的决策信息，为教育政策制定提供了依据；泛在智慧学习环境、教育工程数字服务则面向教育系统工程和学习者，提供数据追溯、智能服务。

（2）改变“认知-身体-环境”关系的应用范式

智能虚拟技术通过为学习者提供具身认知体验，吸引学习者全身心主动参与，并破除了感官体验和认知内容之间的屏障。虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、混合现实（Mixed Reality，MR）等技术具有4I特征，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）、构想性（Imagination）和智能化（Intelligence）[28]，向学习者提供一种既投入到在场状态的参与准备、又真实体验在场行动的学习过程[29]，有助于实现“认知-身体-环境”的深度融合，并达成知、情、意、行统一。例如，虚拟仿真实验、情景化语言教学、全息投影课堂为学习者提供沉浸式课堂学习和评估体验，使学习者在教师引导下，参与、融入学习过程；智能学伴根据学习者的学习困难和需求，为其提供个性化的学习支持和指导；智慧微格、智能研修为教师的个性化成长提供平台，创新教师教育模式。此外，智能安防、智慧能源管控可为数字校园建设提供智能保障，全面发展的智慧评估可为实现学习者“五育并举”提供支持，教育资源智慧供给则可为不同地区、不同学校提供个性化教育和信息化服务支持。

（3）开辟“人-技术-人”新关系的应用范式

智慧教育生态空间实践的本质，是通过技术赋能，打破传统的“人-人”协作关系，而建立起“人-技术-人”的协作关系——这是一种“人机共生”的合作思维，重构了社群中的“人-人”关系，为人类学习开辟了新思路[30]。基于数据分析学习者的学习倾向、学习风格、心理特征、思维模式，利用知识跟踪算法实现对学习者的学习诊断，并自动推送个性化的学习路径和学习材料，实现对学习者的智能辅导，为大规模教育中个性化学习形态的实现提供了可能[31]。例如，人工智能支持的课堂、无感化考试中实时感知监测“人”的状态，可为师生活动、学生测试提供智能诊断；在技术支持的小组合作学习、社群互动学习中，智能技术“参与”协作互动，有利于形成社会化网络学习体系；智慧校园、智慧督导在教育教学管理过程中进行信息的智能输入、输出和反馈，可实现智能教育治理；而数字社区服务、数字化终身学习平台等面向社区和大众开放，扩大了智能教育服务的受众面并提高了服务效率。

2 智慧教育生态空间的应用场景

智慧教育生态空间的应用，重构了业务模式、工作流程和人际关系，形成了技术、教育实践、教育主体三者平衡的教育服务新生态[32]。以此为基础，本研究以“场景实践”为横坐标、以“场景主体”为纵坐标，将智慧教育生态空间的应用场景划分为四个象限：智慧课堂、智慧学习、智慧管理和智慧服务，如图3所示。

图3 智慧教育生态空间的应用场景

（1）智慧课堂

课堂是教学的主阵地。智慧课堂是以智能技术赋能教学为主要手段，提供视觉上的刺激，同时通过声音、触感、味觉等方面的模拟丰富学习者的体验，并通过实时数据分析形成“云、网、端”应用和基于动态学习数据分析的新型课堂样态。智慧课堂不仅增加了教学互动、丰富了学习者体验、提升了学习参与度，还对个体需求进行精准分析，使得“一生一策”的教学成为可能。例如，情景化语言教学应用先进的全息影像技术和计算机交互技术创建沉浸式学习环境，并通过交互式学习方式，帮助语言学习者进行面向实际应用的口语表达和交际训练；而AI无人心理咨询通过人工智能心理机器人向学习者提供心理咨询、法律咨询，也可以通过人机互动帮助学习者进行自我心理测评，并根据测评结果给出参考性建议。

（2）智慧学习

智慧学习是指面向教师或学习者，利用智慧教育生态空间开展个体或群体的学习、研究与提升。智慧学习主要利用语音识别、动作识别、语言模型训练等技术，对学习需求进行分析。例如，智能学伴针对学习者的语音提问、学习反馈等，智能解答学习者的疑问，有针对性地向学习者推送资源包，并生成智能测评报告、个性化学习报告等，还可以构建学习者认知模型，为家庭提供学习者生涯发展规划报告和成长指南；智能研修基于人工智能课堂中的师生行为分析，应用智能录播与分析技术，结合传统教研优势，对教学模式、学习者参与度、师生互动达成度等系列指标进行分析，进行“量性”结合的精准研修，助力教师进阶式成长。

（3）智慧管理

智慧管理的主体多为区域或学校管理人员，通过相关智能技术实现对“人、财、物”的实时监测，对业务的完整数据流程进行建模，统筹数据的处理、流转、存储，以数据治理简化业务流程，最终在数字空间形成新的业务逻辑闭环，完成业务流程再造，为科学的管理决策提供依据和方案。例如，智慧能源管控搭载了物联网技术、大数据分析技术，可对管理区域内的电、水、气、暖等各类能源进行实时监测、智能调控，实现对能源的高效利用；智慧督导帮助教学管理者进行教学巡视、质量评估监测并及时反馈，通过智能筛选确定督导对象，远程在线观摩教学情况，并根据语音识别、评价标准自动生成评价报告，同时基于督导分析生成教学质量问诊、同课异构可视化数据分析图表，实现督导工作效益的最大化。

（4）智慧服务

智慧服务是根据教育用户的需求和行为，智能提供定制化的需求服务，有助于提高用户的体验感和忠诚度，实现服务价值的最大化。例如，教育资源智慧供给通过精准分析学习者的知识结构、认知水平、学习风格等，为其精准匹配学习资源并提供服务，减少因资源的重复性学习、盲目性甄选等造成的浪费；数字社区服务面向社区居民，共享社会资源和教育资源，并为社区居民提供个性化的帮扶服务和教育便民服务，使优质资源惠民，提高居民的幸福指数。

综上，智慧教育生态空间的应用场景呈现出注重学习者具身体验感知、生成式人工智能角色替代、人与技术关系创新等趋势。从微观上来说，智慧教育生态空间的合理应用推动了培养学习者核心素养的教学创新实践活动的开展；从中观上来说，智慧教育生态空间的科学建设为构建智慧教育服务优质均衡发展的模式提供了必要条件；从宏观上来说，智慧教育生态空间的良性发展为实现“支撑终身学习的学习型社会”提供了顶层设计和管理服务的思路。但与此同时，智慧教育生态空间的应用也存在伪个性的标准化、缺失关怀的冷漠化、算法欺骗的盲目化、社会影响的难量化等诸多问题[33]，需要后续进一步关注。

四结语

技术的不断发展和迭代，促进了教育空间的融通与升级转型。作为当前教育融通空间发展的最高阶段，智慧教育生态空间具有精准智能、重塑结构、协同演化的核心特征。从社会生产理论视角来看，智慧教育生态空间的表征空间、空间表征、空间实践围绕智慧教育“服务全人”发展目标相互影响、相互促进，推动智慧教育生态空间的和谐、有序发展。结合相关的应用实践，本研究聚焦智慧教育生态空间各要素之间的关系，提出变革“时空顺序和资源作用”、改变“认知-身体-环境”关系、开辟“人-技术-人”新关系的应用范式，并总结出智慧课堂、智慧学习、智慧管理、智慧服务四类应用场景。深入研究并应用智慧教育生态空间，可为智慧教育重塑教学新范式、重构教学组织架构等提供依据。未来应进一步关注智慧教育生态空间的“生态”问题，如空间组织的文化生态、社会关系新生态等，并防范自组织系统的突变性。这就需要加强相关的机制建设，保障智慧教育生态空间的自组织有序发展，进而整体推进教育数字化转型。

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Smart Education Ecological Space: Upgrading and Transformation of Educational Integration Space

DU Juan

The application of the new generation of digital technology has changed the form of educational space and achieved the integration of physical space, virtual space, social space, institutional space, and cultural space, forming an educational integration space that promotes educational balance, teaching innovation, and organizational change. Under this context, the paper firstly expounded the upgrading and transformation process of educational integration space from a multimodal communication space to a cross domain integration space and further to a smart education ecological space. Then, this paper analyzed the core characteristics of the smart education ecological space and designed an architecture of smart education ecological space that included three forms of representation space, space representation, and space practice. Finally, combined with the spatial production theory, this paper proposed an application paradigm for the transformation of the ecological space of smart education in terms of “spatiotemporal order and resource function”, changing the “cognitive-body-environment” relationship, and opening up a new “human-technology-human” relationship. Meanwhile, four application scenarios of smart classroom, smart learning, smart management and smart service were summarized. The research of this paper could provide theoretical reference for the in-depth research on the inherent laws of smart education and the exploration of new models of digital education.

smart education ecological space; educational integration space; integration of virtual and real; application paradigm; application scenarios