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北京市教育学会会长罗洁:信息技术带动学习变革 ——从课堂学习到虚拟学习、移动学习再到泛在学习

教师帮2019-06-28 12:37:19


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在教育发展的历程中,我们先后经历了传统的课堂学习、到上世纪出现的虚拟网络学习,再到近年来为大家所重视的移动学习,以及正在开始并在将来大有发展前景的泛在学习。


课堂学习有上千年的历史,而虚拟学习、移动学习以及泛在学习的出现只是在短短几十年的时间,其主要是信息技术的影响,带动了学习的革命,这种变革不仅体现在学习的时间、空间上,体现在学习的内容和方式上,更为主要的是体现学习的交互上。


计算机和网络技术的发展, 不断影响着教育领域的方方面面。在西方现代教育思潮中强调了以学习者为中心以发挥技术的工具性和中介性特征来促进学习者进行知识建构营造出以人为本的学习环境,让学习者在实践活动中以自然交互的方式体验学习的乐趣与同伴助学者形成融洽的人际关系


交互已成为影响教育活动的关键因素之一,它不仅仅涉及到课堂中师生间与生生间的关系、教学质量与氛围,而且还涉及到他们的日常交往,甚至渗透并影响着整个教育领域。因此,教育领域中的交互也就自然成为了人们关注与研究的热点话题。


我们将以交互作为探讨的经纬,分别从不同学习形式,即从课堂学习到虚拟学习,再到移动学习,以及将来的泛在学习,来研究交互在教育中的不同表现形式、理论基础和特征等。在伴随着技术不断创新的情况下,未来教育领域中的交互将会是一个什么样的状态? 希望以此来展开对未来学习交互的探讨,能够引起研究者进一步的关注,并引发对未来教育改革的思考。


01

传统课堂环境中的交互:知识传递


(一) 基于行为主义的课堂交互方式:“独白”与“应答”


从教育社会学理论视角来看, 课堂中的教学成为了学校教育中的主要社会活动形式。这种教学活动的实质是一种教育者与受教育者之间的相互作用的过程。正如当代德国著名的社会学家哈贝马斯指出的:“人类的存在并不是以一个独立的个人作基础,而是以双向理解的交互为起点。


然而,传统的课堂教育教学却经常违背“双向理解”的交互原则,教师经常以“独白” 的方式作为教学形态来传递知识,学生则以简单的“应答”作为满足教师的问题需求,即“教师教、学生学”的模式。“独白”与“应答”表现的是一种“刺激—反应”的机械过程,学生的学习和知识的获得是外部教师“教”的刺激结果,只要控制教师的“教”的行为,就能控制和预测学生的学习行为,从而控制和预测了学习效果。


因此,教师若一味地强调“教”的形式,那么“双向理解”的交互就成了教师的“独白”,而这种“独白”所产生的学生“应答”也就只是对知识的复制或再现。这种方式注重的是结果,即知识的掌握,而非知识的生产和创建。


此时,学习材料只是教师控制知识的一种静态载体,对于学生而言,它是完成教师任务的文本或“应答”问题的复印品。学生对学习材料的阅读与理解是处在浅在层面, 材料中的信息没有真正纳入到学生自身的知识结构与经验中,学生也没有对学习材料中所暗含的价值与意义进行深刻的理解。


不言而喻,教师的“独白”与学生的“应答”是一种制度化的交互形式,处在一种分离的状态,即分离了学与教关系。所以,课堂中“独白”与“应答”追求了知识传递,而忽视了意义的建构;关注了教学,却忽略了学生;体现了权威,却忘却了民主。



(二)基于认知主义的课堂交互方式:程序性交互


在早期研究计算机教育中, 程序教学与教学机器的出现是一个不可逾越的阶段。虽然在课堂教学中实现了可控制的个别化学习, 但是程序教学用人—机交互代替了课堂的人—人交互, 所以教学机器的固有内在缺陷, 使得人—机交互仅仅限定于预先设定的程式化和固定化的模式, 还是逃脱不了行为主义的“刺激—反应”的窠臼。


从某种程度上来看, 程序教学与教学机器奠定了早期计算机在教学领域应用的发展模式:由教学中的“教”逐渐转向了“学”,突出了“学”的地位。随着计算机科学的迅猛发展, 学生能够与计算机进行相互“对话”来获得知识,这是一种程序性交互方式的表现。此时,计算机重新定位在辅助教学的地位,教师的作用只是部分的被替代, 课堂交互中出现了人—机交互和人—人交互并存的形态。


因此,为了更好地利用交互促进学习者的认知, 程序性交互过程应需要考虑以下几个方面:


(1)利用多种交互通道,来刺激学习者的积极反应。如:视觉交互、听觉交互和触觉交互等来引起学生的注意。


(2)要充分利用即时反馈机制, 促进学习者对自身学习状况的理解。


(3)将交互信息进行结构化分解,减少交互信息量的负荷。

从哲学的视角来看,不管是行为主义,还是认知主义都认为课堂中的教学就是为了安排适当的外部条件来影响和刺激学习者的内部心理过程, 突出知识的传授和迁移,重点强化课堂中的“教”,但却忽视了学习者“如何学”“学什么”和“何处学”的问题。


无疑,交互仅关注的是如何有效地传递知识,如何对知识进行简单表征和线性记忆等内容, 其模式也就成了一种单向的知识传递过程,约束了学生参与教学的过程。


因此,课堂中的交互具有以下特征:


单向性表现在知识的传递由教师以一对多或一对一的线性方式传授给学生;


工具性表现在教学过程中,教师不仅把交互作为传递知识的工具,而且还是约束学生行为的工具;


真实性表现在交互发生在真实的课堂场域中,教师和学生处在一种面对面的情景之中;


目的性表现在所有的交互是为了达到自身的目的(如获得赞许、知识传授、任务的完成)而进行的。


02

虚拟学习环境中的交互:知识建构


(一)虚拟学习e-Learning 的内涵


21 世纪90 年代以来,随着个人电脑的发展和互联网络技术的广泛运用,学校出现了新的形势,即虚拟学校(e-School)的诞生,如美国新奥尔良大学的虚拟校园,日本早稻田大学人间科学学院的e-School 和网络学校(Online-School)等。现实中学校的概念延伸到了虚拟网络世界之中, 相应的课堂和学习也发生了变化,出现了虚拟教室(e-Classroom )和虚拟学习(e-Learning)。


如今,随着Web2.0 技术进一步发展,以Blog、RSS、Wiki 等社会性软件的应用为核心,依据六度分隔、XML、Ajax 等新理论和技术的实现,开启了新一轮的e-Learning 方式,其最大特点是:以学习者为中心, 而不是以计算机为中心, 学习者可以参与学习(课程)的架构,可重用、可聚合微学习内容等等。


尤其是开源技术的兴起,e-Learning 平台的发展从学习内容管理到学习活动设计, 以问题的解决作为知识构建的核心, 更加侧重高层次的规则归纳和协作解决问题技能的培养。对于这场技术革命的变化,为教育的交互环境、交互结构、交互关系和交互方式提供了一种新的范式, 使学习交互突破了现实场域的藩篱,而延伸到虚拟网络场域之中。


对于虚拟学习内涵的理解,不同的学者有不同的看法。如:美国教育部2000 年度《教育技术白皮书》;何克抗教授、李克东教授和李芒教授等学者对此也所表述。


虚拟学习作为一种新的学习方式,我们认为以下几点是值得肯定的:一是虚拟学习强调是基于网络的,二是强调了数字化,三是强调数字化内容与网络结合的同时,其目的是为了帮助人们更好的学习和发展。Soller 认为在虚拟学习活动中,协作交互是影响虚拟学习的重要因素。


因此,交互成为虚拟学习的关键性环节,学习者能力和智慧的发挥在很大程度上取决于交互过程中协作和动机水平的高低, 这也就自然成为人们研究和关注的热点。


(二)基于建构主义的e-Learning 交互方式:数字符号化交互


虚拟学习环境下的交互因其载体、模式、表现形式等特殊性而成为一种彻底理性的数字符号化交互,交互突破了现实时空的限制,而成为与课堂交互不同的一种全新的人—机—人交互方式,非人—机交互方式。从表面上来看,在虚拟空间中的交互是各自面对着由互联网连接起来的计算机进行交流的过程,是人面对着物的情景。


然而,在交互过程中产生的信息,却全都是由指导者和学习者来发布和掌控的,也就是说,一切信息源来自于人。在这个意义上,虚拟学习中的交互所实现的不是人(主体) 与网络(客体)之间的认识关系,而是人(主体)与人(主体)之间的关系。这种主体之间的关系所构成的认识关系,就不再是传统意义上的刺激与反应关系,而是一种积极协调的、合作的关系,即一种以网络技术为中介的新型的人与人之间的关系。


相对于课堂交互而言,虚拟学习交互是以一种抽象的数字化图文符号为网络交流中介,人们在一定规则、策略和反馈的机制下共同构筑和谐的人与人之间关系的社会实践活动。这种实践活动寓意在知识构建中、学与教过程中和虚拟学习的教育实践中。因此,对于虚拟学习环境下的交互方式理解需要把握以下几个方面:


首先,它是一种以图文符号为主要载体、计算机网络技术为中介工具的人际交流活动。


其次,它体现了人与人之间以一种平等的、协调的、和谐的方式进行沟通与交流,其交互主体是人,而非与物之间。


再次,交互关系是一种动态的、双向的形式,而不是静态的、单向的形式。


最后,它是一种构建知识和协作意义共同生成的过程。这需要参与者共存于一定的话语空间之中, 通过交互工具(聊天室、在线讨论区、留言板等)来保证协商与交流的开展。


基于上述对虚拟学习交互本质的认识, 那么虚拟学习交互经由网络为中介,与课堂环境下的交互存有明显的不同之处,它又具有什么样的特征?除了由于网络的自发性、无时间限制、匿名性等因素带来的去中心化和网络化、组织化与非正式化、系统性和综合性等这些特征外,更加突出了可感知性、联动性、可视性和符号化中介的特征。


可感知性是指在虚拟空间中,需要通过交互来察觉、认识和理解其他学习者的状态。联动性是指人际关系的联动性,非人机关系,突出了人与人的交往关系。可视性是指交互的过程能够被详细地记录下来, 并可以对此进行分析,以再现交互过程。符号化中介是指虚拟学习交互不仅仅把数字化符号作为沟通的中介,而且还可以作为直接交互操作的对象。


03

移动学习环境中的交互:情境认知

(一)移动学习(m- Learning)的发展阶段


随着数字化学习和移动技术的发展和广泛的应用,推动了移动学习的兴起和发展。英国伯明翰大学的Sharples 教授在2000 年就指出:先进的且快速发展的移动技术正推动e-Learning 向m-Learning 转变,而这一转变不是数字化学习的简单扩展和延伸,是由于移动学习的可移动性和情境性相关的特点,使得移动学习成为一种全新的数字化学习技术和形式。移动学习随着通讯技术和网络技术不断的发展经历了三个阶段。


在移动学习出现的初始(第一阶段),主要是利用移动设备的便捷性、移动性和无处不在的无线通信技术,把学习内容以“推”送方式来实现知识的传递,由网络传递方式变为无线通信方式的传递,着重学习的内容呈现,学习者成为学习“拉”的对象,这是一种被动的、单向的、机械的交互方式;虽然在学习内容设计上考虑了如何符合学习者的认知结构和认知规律,但着重的还是知识的传递和服务消息的通知,还是与课堂教学的本质相差无异。


这一阶段常见的学习形式有:基于短消息的移动学习形式,基于学习内容浏览的学习形式,课堂及时信息反馈的学习形式。其理论基础体现了行为主义和认知主义学习思想,移动设备在学习过程中的主要功能是呈现学习材料和提供适当的反馈途径。


第二阶段强调了如何利用移动技术来增强移动学习内容的管理和自适应性,把移动设备视为认知工具来支持、改进和扩展学习者的心智模型和思维过程,为学习者实现积极的知识建构提供有效的工具。


常见的学习方式是采用流媒体技术,以流(Streaming)的形式进行多媒体数据的传输,实现“边下载,边学习”的流式学习,其特点是学习者既可以实时播放多媒体学习内容,也可以对多媒体内容进行点播,具有一定的内容交互性,让学习者摆脱被动接受学习内容的方式,灵活自主、随时随地地选择自己所需学习的内容,从而实现个性化学习。


其典型的学习方式有:移动环境中的PBL 学习,移动探究式学习,基于移动技术的非正式学习等等。


第三阶段的移动学习得益于无线技术系统的发展和移动设备进一步智能化。该阶段强调了在生活环境和实践情景中进行学习,认为学习是一种在特定情景中发生的,真正实现了情境学习的理念。情境认知学习理论成为了这一阶段的学习理论基础,把情景置于整个学习中重要而有意义的组成部分,关注了物理的和社会的情景与学习者的交互作用。



(二)情境认知中的移动学习(m-Learning)交互方式:情景化交互


作为一个新兴发展中的学习领域,移动学习的概念目前还未形成较为统一的共识,不同的学者对移动学习内涵的看法也不尽一致。


亚历山大.戴(Alexzander Dye)教授认为:移动学习是一种在移动设备帮助下,能够在任何时间、地点发生的学习,移动学习所使用的移动计算设备必须能够有效地呈现学习内容并提供教师与学习者之间的双向交流。


瓦欧拉(Vavoula) 和夏普利斯(Sharples)则认为移动学习应以学习者为中心来考虑三种形式的移动性:空间上的移动性、时间上的移动性、关联人们生活轨迹和追求的移动性。


另外从一些文献分析可以看出,不同的学者对移动学习的理解虽然持有不同的看法,但是他们都却形成了一个共识:移动学习必须有一定的移动设备作为物质基础;学习发生在情景实践之中,非孤立的学习方式,具有实时双向交互机制;移动学习不仅关注数字化学习内容,还关注其学习过程与结果。


从移动学习发展历程中可知,交互成为移动学习中一个不可或缺的因素。移动学习中的交互特征体现在以下三个方面:可移动性是移动学习的基本属性,学习者通过便携性设备,不受限于特定时间、地点而进行学习。情景性是指通过移动技术可以使教与学突破时空的限制,学习可以发生在真实的自然、社会情景之中。非正式性是指移动学习以一种间断性的形式而开展的,是因时、因地和按需而发生的。


04

泛在学习中的交互:日常交互、随时随地

知识成为经济发展、社会进步的源泉,未来竞争与其说是技术的竞争,不如说是知识的竞争,谁能更快获得更多有用的知识,便能在竞争中掌握主动,这就要求人们不断的学习,而传统的学习模式已经不能满足学习者日益增长的终身学习的需求。泛在学习为学习者提供了数字化的学习资源以及灵活的学习方式,为终身学习开辟了新的路径,对促进终身学习的发展具有深远的意义。


泛在学习是在泛在计算技术环境支持下的一种无处不在的,学习者可以根据自己的需求以及所处的环境,使用身边的计算设备获取有效的信息和资源进行学习的学习模式。


随着计算和通信技术的快速发展,特别是微型化、小型化、智能化计算设备和网络互联的普及,有力地推动着计算模式进入到普适计算时代。20 世纪八九十年代,美国施乐(Xerox)公司帕罗·阿尔托中心(PARC)首席科学家马克·魏瑟(Mark Weiser)首先提出了“无处不在计算”的思想,并第一次提出“普适计算”(Ubicomp)的概念。他的“更小、更轻、更易用”的理念比这一时代整整提前十年勾画出了未来信息技术的新蓝图,认为“我们与计算机的关系需要一个根本性的范式转换”。


此时,计算和网络无处不在的存在于我们的生存空间中,促使计算机与人之间本质关系的转变,大量计算设备可以主动地围绕学习者展开计算,人们无需再去主动地适应计算设备的行为,而是可以更加关注任务本身。


普适技术的思想为未来学习交互指明了发展方向:一种基于自然方式和具有环境意识的、更加符合人性、本能和情感体验的日常交互(EverydayInteraction)形式将成为未来的研究方向。这种形式无处不在地存在我们生活周边,和我们衣食住行密切相关,把人与人、人与环境、人与计算设备紧密相连在一起。


(一)未来泛在学习交互环境


1.技术环境


以魏瑟为首的PARC 计算机科学实验室(CSL)最早开始了普适技术的研究,1991 年他在“Scientific American”的“The Computer for the 21stCentury”中正式提出普适技术。他认为:普适技术将带领人们进入“宁静技术”时代,使技术无缝地融入到人们的日常生活,而不是让人们时时感受到技术的恐惧和压迫感,让技术处于非妨碍的状态,无须人们分散精力进行干预。因此,技术才能从根本上减轻人们的认知负荷,增强人们的感觉通道与动作通道的能力。


对于普适技术的内涵,不同专家对此有着不同的见解,如,2009 年11 届普适技术国际会议认为:普适技术是一个跨学科发展与研究的领域,它利用并整合了无处不在的计算理念、无线技术、嵌入式技术、可穿戴技术或移动技术等来桥接数字空间和物理世界的“鸿沟”(Gaps)。同时,强调了普适技术系统今后研究的重点是:理解、设计、发展、部署和评价等这五个方面。


清华大学徐光佑教授等人认为:普适技术是信息空间与物理空间的融合,在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化服务。虽然,对普适技术的理解有着诸多的不同,但目标都是一致的:通过建立一个充满计算和通讯能力的网络环境,同时使这个环境与人们的日常生活逐渐地融合在一起。


它具有的两个关键特征是:


(1)无处不在性,即随时随地访问信息的能力。


(2) 不可见性,指计算工具的不可见,它内嵌入环境之中,并不进入人的意识,体现了人本主义思想。


因此,受环境驱使的普适技术对环境信息具有高度的可感知性,交互更加自然。


2.学习环境


在普适技术支持的泛在学习环境中, 学习无缝地融合在信息空间和物理空间之中,任何学习者可以随时随地地获得学习支持,并在正确的时间、以正确的方式、来做正确的事情。这一学习理念强调了高嵌入性和可移动性,是一项需要长期坚持的理想目标。因此,泛在学习与普适学习、移动学习和基于计算机桌面辅助学习还是有一定区别的。


其中,基于计算机桌面辅助学习常见的形式有CAI(计算机辅助学习)和ITSs(智能导师学习系统),这种学习方式强调了基于桌面形式的计算技术,而学习没有嵌入到真实情境之中,缺乏可移动性,因此这类学习方式很难做到在任何时间、任何地点进行学习。


相比于基于计算机桌面的辅助学习,移动学习则提供了学习者在一定情境中学习的支持,学习者通过轻便的手持通讯设备,如PDA,智能手机,学习机等,随时随地开展学习;设备通过无线通信技术可以与网络相连,扩展了学习者的交流和获取资源的渠道。但从一些实践可知,计算技术仍没有嵌入到学习者的周边环境之中,也就是说,学习者不能够无缝地、自动地获得关于自己学习的上下文信息。


虽然,移动学习具有较高的移动性,但缺乏提供理解学习者上下文信息的情境信息。而普适学习则针对移动学习的缺陷,通过利用小型设备,如传感器、RFID 标签、微型压力器等等,嵌入到学习环境之中,并自然地感知学习情境和自动地进行交互(包括人机间和机机间),强调了计算的可嵌入性。


然而,这种学习形式经常受到本地化的限制,如典型的案例有清华大学的智能教室、美国佐治亚州大学的e-Class2000 等等。泛在学习作为未来学习形态,它融合了普适学习和移动学习的优点,学习者既可以通过手持移动通讯设备进行学习,又可以通过服务系统与嵌入式设备交互来感知学习上下文情境以支持学习者的学习,使学习无处不在地得到支持,这成为我们未来教育和学习追求的目标。


在目前, 国内外研究者认为泛在学习具有以下几个特征:


(1)永久性:学习者绝不会丢失他们的学习成果,在非特意删除的情况下,学习过程将会被不间断地记录下来。


(2)可获知性:学习者可以随时从任何地方获取他们所需的文档资料、数据、视频和音频等。因此,学习具有自我导向的特点。


(3)及时性:无论学习者身处何方,他们都能立即得到任何信息。因此,学习者能够迅速地解决当前的问题;或者可以记录当前的问题在事后寻找答案。


(4)交互性:学习者可以同专家、教师或同伴以同步或异步的方式进行交流。因此,助学者成为一种更易接近的资源,而知识也得到了更有效的利用。


(5)教学活动的情境性:学习被镶嵌在我们日常生活之中,学习者所遇到的问题或所需的知识通过自然有效的方式被呈现出来。有助于学习者关注问题情境的特征,并做出相关行为的反应。


(6)适应性: 学习者可以适合他们自己的方式获得适合他们需求的信息,具有灵活性和自主性。



(二)未来泛在学习交互理论基础与特征


在未来教与学过程中, 普适技术将虚拟世界和现实世界进行无缝对接, 以扩展人们的教与学的交互活动场域,也为个人空间和他人空间的沟通提供了渠道。学习者不仅可以同社会化的人、现实世界中的对象进行交互,而且还能与虚拟空间中的人工制品进行日常交互。相应地,在学与教过程中有六种不同的交互方式:人与人之间的交互、人与对象之间的交互、人与人工制品之间的交互、对象与对象之间的交互、人工制品与人工制品之间的交互。


泛在学习作为未来学习形态,将关注的视线由学习个体转向学习群体,由个体认知转向分布认知,由局部和周边情境转向整个社会情境,此时,活动是学习开展的基础,认知是学习策略的关键,情境性是学习环境的核心。因而,活动理论、分布式认知理论和情境学习理论将成为未来学习交互理论的关键,并将被不断地赋予新的内涵。


在普适技术支持下的交互,与前面所提到的课堂学习、e-Learning 和m-Learning 中的交互有什么不同?它究竟具有什么样的特征?其不同的主要原因在于,普适技术运用了无线网络技术与计算机技术,并将两者无缝地融合入学习环境之中,形成了独有的情境感知的特性。


普适技术可以透过学习者所在的位置、所处的环境信息、学习者的情形及任务需求来提供最有效能的学习环境, 让学习者在不受时空的限制环境下更加便利地获取资源, 同环境进行自然交互。而技术则“消失”在人的视线中,能够不为人所察觉。所以,普适技术支持的学习交互与前面所提到几种学习交互应有不同的特征,至少表现在以下几个方面:


1.连续性特征


在未来教育中, 我们经常遇到的问题更多的是在非良构领域里发生的, 使得学习活动常常具有以下的特点:


(1)学习活动很少有一个清晰的开始或结束,所以学习活动不能设想有普通的起点或终点。


(2)活动中多任务的并发展开,需要宽尺度的协调。


(3)学习者的注意力在相互竞争的多个关注点之间的转移时,会发生交互中断。


(4)时间在镌刻人与计算机之间正在发生的关系方面,成为一个重要描述因素。


(5)活动中的信息从多个角度重用, 需要相互关联的信息模型。


所以,学习者在交互过程中不得不将注意资源进行分配,而且还要对这些所分配的资源进行协调并配合相应的感官和动作通道。如,基于计算机桌面形式的交互过程中,学习者利用键盘在输入文字信息时,常常会因某些文字突然无法敲出而导致交流中断,从而造成不连续性交互。


因此, 交互的连续性特征表现了将计算从一个局部化的工具发展为一个持续的存在性工具,也就是说,在普适技术支持下交互范式变革的目标在于解放WIMP(视窗:Window,图标:Icon,选单:Menu,指点设备:Pointer 的缩写,隐喻为桌面交互形式)形式,把桌面计算(Desk Computing)发展为日常计算(Everyday Computing),更好地对日常学习中的那些典型的非正式或非良构领域活动的支持,典型的例子有安排日常性学习事务、与同学或教师的通信以及管理信息等等。


2.服务性特征


在普适技术支持下的泛在学习环境中, 学习者不用发出服务请求或在低意图、偶发的交互情况下智能地提供计算服务。服务性特征体现了交互的一个基本属性。尤其是普适计算通过上下文感知技术(Context-awareness)感知学习者情境以及意图,进而灵活地为学习者提供相应的服务。


其中,学习者上下文包括学习者所处的位置、周围的设备、当前使用的服务、交互习惯、使用偏好和个性化需求等等。同时,这种感知具有环境意识,能够自动感知、捕获和存储新鲜的经验和学习过程, 供以后对个体学习行为进行预测和判断, 以提供符合学习者习惯的服务。所以,服务更加接近学习者的意图和需求。


常见普适计算环境下的服务大致分为三类:


(1)感知环境服务:指提供对整个动态环境中当前可获得信息状态的服务。当前状态包括设备状态、其他成员(专家、教师等)状态、通讯状态、位置状态等等。


(2)提供资源服务:对学习者在学习过程所遇到的困难提供有效性帮助。资源服务类型包括人力资源、工具资源、信息资源、网络资源等等。


(3)认知协调服务:协调不同设备之间的访问,是一种机与机之间的服务。一些智能终端设备借助部分环境内容可以实现认知,那么,当多个设备可能在同一时刻访问同一环境时(要求显示同一认知内容)或同一设备时,可能造成冲突或交互中断。所以,认知协调服务是非常必要的。


因此,魏瑟在论述普适技术时强调:所有的普适技术的应用是为人类需要服务的。所以,服务不仅是让学习者在任何时候,任何地方,以任何形式来学习, 更为重要的是让学习者在正确的时间,用正确的方法,做正确的事情。这才是服务性特征的本质所在。


3.“流”式体验特征


“流”(Flow)或称为“心流”的概念来自美国心理学家奇克森特米哈伊(Csikszentmihalyi),他认为心流体验是个体完全投入某种活动的整体感觉,当个体处于心流体验状态时,个体完全浸润在活动过程之中,并能感受到一种独特的心理经验。这一“心流”感觉能在普适计算环境下交互过程中可以获得,并成为该环境下学习者能感受到的一种特有的内心体验。


原因在于,和谐自然的交互方式摆脱了桌面交互的模式,从鼠标、键盘、显示器等输入输出的交互方式转变为以语言识别、手写输入、肢体语言识别(人的手势、面部表情等)和多重触控的交互方式,更强调了交互方式的自然性,人机关系的和谐性、交互途径的隐含性和感知通道的多样性。


在这种环境下,交互场域将从计算机面前扩展到学习者生活的整个三维物理空间,交互的方式更加适合学习者的习惯并尽可能不分散学习者对活动的本身的注意力,并且过滤掉所有不相关的知觉与干扰,使学习者沉浸在学习情境中,逐渐地进入一种心流体验状态。


(三)支持未来泛在学习交互的关键性技术


对于支持交互的关键性技术有很多,而且也将会随着技术的进步不断更新。这里主要介绍以下几种关键性技术。


1.中间件技术


在普适计算的环境中, 由于不同的嵌入式终端设备有着很大的差异,另外,计算方式和网络条件的多样性造成动态异构性和移动性可能导致执行环境的复杂性和各计算协议不可兼容性。因此,采用中间件技术来屏蔽这种复杂性,将应用状态以及涉及到的数据与应用运行的实际环境相分离。如,可以采用定制各种规范的应用接口,或可以应用代理机制来对不同嵌入式设备进行统一管理,以简化设备的控制与使用。


2.上下文感知技术


在动态、开放的普适计算环境中,为了让人们透明地使用环境提供的服务, 设备需要具备获取环境和活动相关上下信息的能力。因此,上下文感知技术主要的功能是让有关设备能够感知环境的变化,从而根据这一变化采取符合人们需要的响应或服务。特别在非精确或偶发性交互时, 能够敏锐地自动捕获环境变化信息,并智能地提供信息服务,这对于人们来说可以提高他们对任务的注意力, 排除了无用信息的干扰。


在普适技术支持下的泛在学习环境,上下文感知的类型可以分为三类: 物理上下文(如位置、时间等)、计算上下文(如网络带宽、资源状态等)和用户上下文(如用户的信息、偏好等)。


3.识别技术


识别技术在普适技术支持的交互环境中扮演着重要的角色。它允许人们通过无线通信技术对特定计算系统中的数据进行读写,而无须人的干预就能与环境进行交互,并能感知人的各种信息。如,典型的射频(RFID)识别技术、人表情识别技术、磁识别、语音识别、人脸识别、手势识别、OCR 识别技术(又称光学字符识别)等等一系列识别技术将逐渐得到应用。


4.终端设备技术


终端设备技术主要目的是借助无线通讯技术和因特网技术,对周边环境信息进行感知,与嵌入在环境中的设备进行交互,使学习者能够及时获得计算服务并开展协作学习。其技术特点表现在:


(1)设备更小、更轻、更易用,突出了便携性。


(2)智能性。通过内置智能传感器能够自动感知周边的信息,为学习者提供收集、发送和检索信息。


(3)可扩展性。能够与其他设备进行无缝对接,以增强设备的感知能力和信息处理能力。


(4)支持无线网络的安全传输。


(5)内置可协作式交互软件。这样便于学习者迅速找到可用的人力资源,方便与他人沟通。


(6)数据存储容量大,有适合的显示屏和丰富的多媒体浏览、播放和编辑程序。

理论上,泛在学习作为一种新兴的学习模式,在理论上的研究并不成熟;技术与实现上,目前只是对泛在学习功能进行了部分实现,而其他功能如环境感知等并没有实现;使用上,泛在学习平台只实现了部分功能,并不能达到泛在学习的使用任何计算设备的要求。随着泛在学习理论的逐步完善、技术不断进步以及设备的更新换代,对泛在学习的功能设计以及技术实现上将会进一步的改进和完善。在将来,泛在学习模式必将成为实现终身学习的重要方式。


结束语


随着普适技术的不断发展, 将进一步推动1:1数字化学习向纵深发展, 其发展趋势由1:1 的关系形态演变成多对一的关系,由学习资源保障演变成学习资源服务;由桌面交互模式演变成日常交互模式;由传统媒体到数字媒体,再到交互媒体;由课堂学习,到e-Learning,再到m-Learning,最终迈向u-learning学习时代。


这一系列的变化将建立起以人为中心的计算环境,人们能够以自然的(语音、手势)或人性化的(兴趣、上下文关系)方式来控制或与学习环境进行交互。这不仅仅影响着学习交互范式,而且对整个教育领域都有着深刻的影响。


因此,普适技术在教育领域的运用为未来教育发展与变革提供了新的契机,从现今的教育观、知识观、学习观、价值观到学校形态无处不在地体现着变革的气息,而这种变革不再是局部性的,而是信息时代呼唤着整体性的教育变革。这正如美国计算机教育专家西蒙·帕佩特(Seymour Papert)在一次OECD会议上对未来学校教育所倡导的那样:


我们未来教育的改革不应是对一个过时的教育体系加以完善,而是需要对整个教育系统进行全面的变革。



对未来教育及学习方式的畅想


随着移动互联网、大数据、云计算等技术的发展,人们接收与反馈信息的方式会发生巨大变化,人类的学习模式也有可能而因此改变。长远来看,教育产业必将为互联网所变革和重塑。


我们不妨大胆地畅想一下:


1、“授课”模式一定是未来教育的选择么?在线教育的未来应该是更多基于标准算法、系统模型、数据挖掘、知识库等为学生提供个性化、定制化学习服务。在这个过程中,老师授课的依赖会越来越小,并被技术部分取代。


2、教育的本质是服务?未来的学习过程,将由“以老师为中心”转向“以学员为中心”,为学员提供全方位、个性化、持续的学习服务,是教育机构的必然选择。


3、教育的本质是社交?对于没有强制力乃至没有真实互动的视频课程,其作用仅稍强于一本高质量的教辅书。强烈的学习氛围,强制化的学习状态,真实有效的互动都是教育培训中不可或缺的关键要素。没有互动环境的培训那就只是一个信息传递过程。“未来教育电商更靠谱的活法不是卖课,而是打造一个汇聚更多优质课程的免费社区平台,在此基础上针对自制力和自学能力不强的受众提供可选择的个性化增值服务”。


4、未来还会存在“在线教育”么?在线教育在未来将不再被提起。因为,所有的教学过程都已经离不开互联网,所有的教学都将借助云计算、大数据、移动互联网等技术实现的。线上与线下只是不同的教学环境和教学手段而已,传统教育培训机构不接触互联网,则无前途可言。


5、个性化的学习靠谱么?在线教育通过收集大量数据,可以全面跟踪和掌握学生特点、学习行为、学习过程,进行有针对性的教学,更准确地评价学生,提高学生的学习质量和学习效率。这才会出现真正的“因材施教”,大大提升人才的培养质量和成才率。


6、实现“优质教育资源平等共享”的理想。由于在线教育成本很低,优质教育资源将不再局限于高等学府,将有机会传遍全国和全球的每个角落,使每个人都有机会接触。往大了说,可以推动我国从人力资源大国向人才强国的跨越。


7、实现4A(Anytime、Anywhere、Anybody、Anyway)原则。未来的教育,可以做到在任何时间,在任何地点,以任何方式,从任何人那里学习。将会颠覆传统的教与学的过程与规律。


8、教育娱乐化。如果玩网游就是一种学习,学习过程中不断挑战不断得到即时激励,那么学习过程还会那么枯燥么?谁说学习产品就一定要那么严肃,不见得。在线教育提供了学习趣味化的机会。


9、在线教育实现社会认证。多数人上大学、参加培训很重要一个目的就是为了获取一个认证,比如名校毕业证、比如会计师从业认证,等等。未来的互联网教育模式下,人们自然希望也能获得相应的社会认可,与学习内容相匹配的社会认证显得十分必要。


10、互联网解构与重构学习模式与教育体系。当前的在线教育产品,基本只做到了“互联网+教育”,或者“互联网×教育”,未来更具颠覆性的产品应该是“互联网÷教育”,即用互联网解构传统学习模式与教育体制,并且重新制定一套新的教与学互动模式,这将改变人类几千年以教师为中心的授课模式。虽然目前尚未有创业者探索,但这在不远的将来必然成为事实。




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