智能適應服務導向的泛在學習模式

【摘 要】文章是在海南省教育科學規劃一般立項課題“智能適應服務導向的泛在學習模式與資源”研究的基礎上形成的，給出了智能適應服務導向的泛在學習理論定位，探討了智能適應服務導向的泛在學習概念模型和自適應性模型，提出了智能適應服務導向的泛在學習用戶模型的要素屬性結構和體系結構，望對泛在學習理論研究起一定的借鑒作用。

【關 鍵 詞】泛在學習；泛在學習特點；泛在學習概念模型；泛在學習體系結構

中圖分類號：G40 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5843（2014）04-0008-03

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》提出了“基本實現教育現代化，基本形成學習型社會，進入人力資源強國行列”的戰略目標。[1]隨著移動與嵌入技術迅速發展，其交流能力、環境感知和互聯網連通性大大加速了泛在學習化進程。隨著普適計算技術，云計算技術和物聯網技術對現代教育技術的推動發展，在建構主義學習理論、聯通主義學習理論、情境感知理論和終身學習理論的指導下，泛在學習（U-Learning）逐漸展現在我們的教育之中，比如室內和戶外融合教學問題的解決，戶外情境感知學習、語言學習等等。這些研究關注點都是圍繞著泛在學習，有著眼于泛在學習的學習方式的，也有關心泛在學習的泛在環境，還有關心泛在學習的學習資源。為此，文章提出了智能適應服務導向的泛在學習模式，給出了智能適應服務導向的泛在學習理論定位，探討了智能適應服務導向的泛在學習概念模型和自適應性模型，提出了泛在學習環境下的泛在學習用戶模型要素屬性結構和智能適應服務導向的泛在學習的體系結構，望對未來泛在學習理論研究起一定的借鑒作用。

一、智能適應服務導向的泛在學習模式定位與特點

（一）智能適應服務導向的泛在學習模式代表著未來教育的發展方向

在國家中長期教育改革和發展規劃綱要中，對2010-2020年教育給出了指導性的建設意見：（1）在教學方式上注重學思結合，倡導啟發探究討論參與的教學方式，目的在于讓學生學會自主學習。（2）在認知方式上注重知行統一，堅持教育教學與服務社會相結合。（3）在以人為本上倡導因材施教的教育方式，重視學生的個性化學習，使每一個學生的優勢潛能得到最大發揮。（4）教學場所呈現多樣性，融合室內和戶外教學。在未來教育的發展中，泛在學習模式在通過推動社會的公平教育，繼續教育和終身教育過程中，會逐步建立全民學習型社會。通過優質教育資源，學生、教師、社會學習者都可以通過各種泛在環境進行按需學習，形成服務學習型社會，搭建終身學習“立交橋”，促進各級各類教育縱向銜接、橫向溝通，實現學歷教育和非學歷教育協調發展，職業教育和普通教育相互溝通，職前教育和職后教育、正式學習和非正式學習的有效銜接。同時泛在學習模式也對當前教育產生深刻影響，包括構建泛在的社會服務學習的人才培養體制創新，教育管理體制創新，質量評價多元化和改革教學模式。

（二）智能適應服務導向的泛在學習模式特點

目前國內外學者對泛在學習的定位還沒有一致的說法，比較認可一種定位是：泛在學習是泛在計算環境下未來的學習方式，是一種任何人可以在任何地方、任何時刻獲取所需的任何信息的方式，是提供學生一個可以在任何地方、隨時使用手邊可以取得的科技工具來進行學習活動的4A（Any-one，Anywhere， Anytime， Anydevice）學習。[4]總結前人的研究成果，文章對智能適應服務導向的泛在學習進行了定位：智能適應服務導向的泛在學習是指學習者在泛在學習環境中，利用泛在學習資源、以泛在方式進行智能適應服務導向的學習的過程。該泛在學習模式包括三個基本要素：泛在學習環境的智能適應服務導向性、泛在學習資源的智能適應服務導向性和泛在學習方式的智能適應服務導向性。目前泛在學習具有的特點，研究者總結為：（1）永久性，（2）易獲取性，（3）即時性，（4）交互性，（5）教學活動的真實性，（6）適應性，（7）協作性等。[4]由于泛在學習環境的復雜性，這些特性都只是從某一維度對泛在學習進行表述，缺乏通用性。為此，文章從通用的角度概括了泛在學習模式的四個特性。（1）智能性：通過網絡技術、云計算、物聯網和移動開發等技術建立的智慧泛在學習環境，讓學習者可以與學習內容、學習伙伴甚至環境中的任何物體進行即時性、靈活的多種交互。（2）適應性：兩層含義：一是利用境脈感知技術為學習者提供適應性的學習服務，二是學習元或微內容通過適應引擎進行自身的分解與聚合，動態生成滿足學習者需求的適應信息。（3）服務性：三層含義：一是滿足學習者的各種社會服務學習需求，包括工作崗位、學術研究、興趣愛好等各種服務學習需求，提供個性化與適應性的學習服務。二是要求學習平臺采用面向服務的架構，不同粒度的云端資源以服務的形式進行提供。三是在泛在學習過程中，建立服務社會、服務集體、服務社區、服務國家的服務學習意識，構建全民終身學習服務型社會。（4）導向性：以幫助學習者在泛在環境下依據自身情況獲取按需的個性化的學習對象，滿足工作崗位、學術研究、興趣愛好等各種社會服務學習需求。這四個特性恰好融合于泛在學習的三個基本要素之中，相較目前研究者總結的七個特性，該四個特性從別的維度揭示了泛在學習的內涵和本質。

二、智能適應服務導向的泛在學習概念模型

在智能適應服務導向的泛在學習過程中，學習者作為主體，信息空間（泛在學習平臺、泛在學習資源、泛在學習方式、泛在學習服務）、學習共同體（教師、學習者、學習伙伴、專家）和物理空間（教室、圖書館、室外）組成的智能空間作為客體，學習過程就是主體同客體的智能適應服務導向的泛在學習交互過程。為了有效地支撐泛在學習，需要構建一個由泛在學習終端，泛在傳感網絡，網格和云計算等技術支撐的交互環境，為學習者提供各種學習溝通手段。主要包含泛在學習的終端設備，泛在傳感網絡和網格，云計算三部分。智能適應服務導向的泛在學習概念模型如下圖1所示。

泛在學習的泛在傳感網絡作為主體與客體的交互支撐網絡，由衛星網絡、電視網絡、互聯網、移動網絡等多種網絡協同構建，用戶通過使用泛在學習終端與泛在傳感網絡互聯訪問云端學習的各項資源。目前泛在學習終端設備主要包括三大類：智能移動設備、嵌入式設備和計算設備。其終端形態多樣，表現為固定式、移動式、可視手觸的手機，或穿戴在身上或者嵌入到物品或場所的射頻識別電子標簽RFID（Radio Frequency Identification）和傳感器（Sensor）。如PC、筆記本、智能手機、數碼學習機、PDA、掌上電腦，甚至MP4、MP5 等。這些泛在學習設備是通過泛在傳感網絡直接獲取知識內容或能力訓練的用戶界面，并且通過一定的協議和標準，泛在學習終端可以互通、進行信息交互?？紤]到不同的社會學習人群，泛在學習終端也應簡單適用，不需要學習者前期進行復雜的操作技能訓練。

三、智能適應服務導向的泛在學習體系結構

（一）智能適應服務導向的泛在學習的適應性模型

泛在學習的適應性模型構建是實現泛在學習非常重要的因素。該模型關注學習者，即學習者在特定的位置、特定的時間，使用特定的設備獲取滿足特定情境的符合所需的內容。五個因素相互作用，其中一個發生變化會，泛在學習的適應性模型也會相應的讓結果產生變化。泛在學習的適應性模型包括五大類：用戶模型、位置模型、時間模型、設備模型和情境模型。泛在學習的自適應性模型如下圖2所示：

用戶模型特記載學習者的個人信息，比如學習者描述信息、認知狀態信息、學習歷史信息、學習風格信息和貢獻學習資源信息。菲爾德（R. M. Felder）和希爾維曼（L.K. Silverman）將學習風格定義為學習者在學習上獲取和處理信息的不同模式、特性以及喜好的方法。從學生對信息的接收和處理方法的角度，菲爾德和希爾維曼將學生的學習風格劃分成感知、輸入、處理和理解四個維度，其中每個維度又劃分成兩種風格，分別是感覺型—直覺型（感知維度）、視覺型—言語型（輸入維度）、主動型—反思型（處理維度）、全局型—序列型（理解維度）。[11]泛在學習用戶模型要素屬性示意圖如下圖3所示。

在該模型中，學習者類型可以是學生、教師、專家（課程設計專家、領域知識本體設計專家）或社會學習者，相較于形成基于認知狀態和學習風格的學生模型，該模型更具泛在學習者的通用性，并且對學習者貢獻的學習資源進行了描述，構建了終身學習的社會認知網絡。此外，位置模型包含了學習者的當前位置和地理信息，這些信息通過導航機制獲取。泛在學習的適應性引擎采用這個位置模型，即可辨認學習者真實環境中哪些學習對象可以被用來教學，還可探測出學習者周邊的其他學習者，用來創建學習協同小組。設備模型用來獲取學習者泛在學習設備性能信息，比如顯示性能信息、音頻和視頻性能信息、存儲設備信息、網絡帶寬信息、操作平臺信息等。泛在學習的適應性引擎采用這個設備模型，就可提供最適合于學習者泛在學習設備的交互方式，以及內容類型和信息呈現方式，比如適應性引擎檢測出來學習者使用一個較低的帶寬連接時，就會建議以文字或圖片呈現信息，而不是調用大型視頻文件。情境模型記載了學習者的多條情境信息條目，比如學習者學習需求的學習目標、身心狀態和位置環境等情境信息。在泛在學習過程中，考慮到學習者因身邊環境中感興趣的對象而偏離學習目標的情況時有發生，情境模型可把學習者當前的泛在學習目標和學習者的各種興趣區別記載，當泛在學習適應引擎知道當前的學習目標時，就能優先響應學習目標，引導學習者高效學習，進一步提高適應性。此外情境模型還可通過觀察學習者的行為，來記錄學習者的興趣。

（二）智能適應服務導向的泛在學習的體系結構

在前面敘述的智能適應服務導向的泛在學習的適應性模型的基礎上，我們可構建如圖4所示的智能適應服務導向的泛在學習的體系結構。

知識庫和適應引擎是智能適應服務導向的泛在學習支持系統的核心部分，它包含了系統內部核心組件之間的邏輯關系。在知識庫中，媒體空間和領域知識模型實現泛在學習資源的存儲和描述，適應引擎負責完成學生個體特征和學習環境特征的表述，泛在學習模型主要完成教學內容的選擇，適應性模型主要完成學習內容的適應性呈現和導航支持。

四、結束語

泛在學習的學習模式是泛在學習理論的重要組成部分。文章給出了智能適應服務導向的泛在學習理論定位，并對其特性進行了表述，探討了智能適應服務導向的泛在學習的概念模型、自適應性模型、泛在學習的用戶模型要素屬性結構和智能適應服務導向的泛在學習的體系結構。雖然這些研究能解決當前泛在學習理論存在的一些問題，但一切都還在研究和探索當中，還有許多現實和細節的問題需要解決和改進。下一步將對智能適應服務導向的泛在學習資源開發進行深入設計，之后根據智能適應服務導向的泛在學習的自適應性模型和對體系結構泛在學習內容的個性化推送進行實驗、修正和開發。

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