泛在學習環境中科學閱讀的探析與反思

李亭亭 高瀟怡

（北京師范大學 教育學部，北京 100875）

當今，移動互聯網、物聯網、人工智能、大數據等技術的突破不僅顛覆著人們的生活方式和生產方式，也促使傳統的學習觀念、學習方式和學習環境發生轉變[1]。作為一種新的計算范式，泛在計算不但在技術上促進了人類的學習，還迫使我們重新規劃學習資源和環境的建設。泛在學習環境（Ubiquitous Learning Environment，簡稱ULE）就是依托高度的技術支持，從物理、社會、信息和技術等維度，將學校、社區、家庭環境整合起來的廣闊空間。它旨在通過現實世界和虛擬空間、個人空間和共享空間的相互作用，為任何人在任何時間、任何地點學習任何事物提供支持[2]。

作為科學學習的基礎、工具和媒介，科學閱讀不但是獲取科學信息的重要方式，而且是學習者了解科學活動和科學本質的重要途徑。隨著泛在學習環境構建日趨完善，科學閱讀只局限在一個紙質印刷品的世界里是不現實的，如何認識泛在學習環境下科學閱讀的特點，并最大限度地利用機遇，規避風險，是科學閱讀研究與實踐不可回避的問題。

一、泛在學習環境中科學閱讀的特點

科學閱讀是閱讀的特殊形式，具有區別于文學閱讀、歷史閱讀等其他類型閱讀的獨特性。從閱讀內容來看，科學閱讀以承載科學教育內容的信息為載體；從閱讀功能來看，科學閱讀既是科學素養形成的途徑，又是評估科學素養表現的維度；從閱讀過程來看，科學閱讀的效果受到學習者的科學學習動機、態度等的影響。在泛在學習環境中，學習與學習者、學習環境已經成為難舍難分的整體，科學閱讀不再受制于時間和空間的局限，在閱讀行為、內容、方式等方面體現出泛在性、情境性、互動性和個性化等特點。無論是在教室還是在日常的生活場景中，學習者都能夠順暢地進入科學閱讀情境，通過數字化的傳播媒介體驗到科學閱讀的趣味性和交互性，并能夠獲得針對性和個性化的閱讀指導與反饋。

（一）泛在性

泛在學習環境為學習者提供了隨時隨地與閱讀內容互動的機會，使其得以沉浸到科學閱讀的氛圍中，逐漸成為生活中不可分割的一部分。最深刻的科學閱讀就是幾乎感受不到閱讀行為的存在，因為它已經像空氣和水一樣融入到了日常的生活，以至于無法將其分辨出來。泛在學習依托于傳感技術、移動技術和無線技術，使學習者可以使用移動設備通過有線或者無線互聯網在任何時間和任何地方訪問知識內容。相比于傳統學習、數字化學習、混合學習、移動學習，泛在學習環境的科學閱讀具有更好的嵌入性和可遷移性，是一種可以隨時隨地進行的活動，學習者并不會因為空間位置的轉變、時間的中斷或者設備的缺失使閱讀被迫中斷。只要學習者不主動刪除，所有的閱讀過程都會被不間斷地保存下來。可以說，泛在學習環境為學習者營造了沉浸式的閱讀空間，從而能夠實現閱讀過程的無縫銜接。

（二）情境性

泛在技術為學習者在實際生活情境中進行科學閱讀提供了可能，從而有助于學習者架構起客觀知識與主觀經驗之間的橋梁，幫助他們建構對現實世界中科學問題的理解。科學學習的目標是幫助學習者形成適應眼前和未來生活的科學知識、能力和態度，所以科學閱讀不應該囿于課堂或者課本中，而應該與學習者的實際生活緊密關聯，在生動鮮活的日常環境中誘發科學閱讀行為。在以往缺乏移動設備和泛在技術支持的時代，學習者很難在沒有閱讀條件的生活環境中，從真實的物體或地點獲取科學信息。在面對科學文本時，只能調動長時記憶中儲存的先前經驗，進入經由對文字、圖片、影像、音頻進行加工而想象出來的環境中進行閱讀，致使理解文本和創建文本心理表征所需要的工作記憶超過了個人的記憶容量，增大了科學閱讀的難度[3]。

生活中的任何事物、現象都可以成為科學文本的載體。當學習者看到、想到或者身臨其境時，就可以使用移動設備，借助二維碼、無線射頻技術等傳感技術的幫助，通過無線通信來訪問數字化科學內容，從而能夠在各種非正式的環境例如家庭、博物館、花園、畫廊中，在最生動的情境下獲得最及時的信息，提高在現實世界中的閱讀效果[4]。例如，在吃晚飯的時候，如果學習者對蔬菜感興趣，就可以馬上去閱讀關于蔬菜的名稱、結構等內容；晚飯后走在城鎮的街道上，突然發生了暴風，學習者也可以隨即了解這個地區的暴風特征，然后可以預測這場暴風會持續多久[5]。

（三）互動性

傳統科學閱讀中的互動指的是閱讀主體與閱讀內容的互動，很少考慮學習者之間如何互動。即便是有教師或成人指導的科學閱讀，學習者與教師、同伴之間的互動也非常有限，只能在特定的環境中與特定的人進行互動。隨著建構主義的發展和深化，社會文化理論、文化歷史活動理論、情境學習理論中的核心觀點都揭示了學習不僅是發生在學習者個體頭腦中的認知過程，更是學習共同體在社會和文化情境中積極互動的過程。在泛在學習環境下，科學閱讀不再是學習者單獨對紙質印刷材料中的圖文進行解碼，而是可以利用移動終端設備隨時隨地地與人進行互動，并且不受學習環境的限制。借助泛在技術，學習者在閱讀科學文本時，能夠通過移動設備即時上傳、發表自己的感受和體驗，提出問題并且獲得教師、同伴、專家的回答，或者與他們展開對話和交流。學習者與同伴、他人的互動將促使他們增加閱讀過程中的認知和情感投入，實現科學知識的意義建構。

（四）個性化

學習者的認知風格和學習習慣都會影響其閱讀偏好。泛在學習環境中，各種移動終端能夠根據學習者在現實世界中的個人和環境情況，以及學習者的個人特征和學習模式，在合適的地點、合適的時間提供個性化的支持。學習者可以使用照片、音頻、視頻、位置、二維碼等來記錄、分享閱讀的經歷，這些信息會形成準確記錄有時間、空間、事件信息的時空數據集——泛在學習日志（Ubiquitous Learning Log，簡稱ULL）。智能設備通過對數據集的處理、分析和挖掘等為學習者推薦其他學習者的閱讀經歷，發現學習者的個人閱讀習慣，支持他們按照個人的閱讀習慣進行學習，從而引導學習者走向最佳的閱讀路徑[6]。隨著物聯網和人工智能技術的發展，攝像頭、眼動設備等傳感器能夠捕捉學習者在閱讀時的面部表情、身體姿態、腦電、心電以及眼動數據，識別學習者的閱讀狀態和行為傾向，并基于大數據的分析，為學習者推送個性化的閱讀內容。

二、泛在學習環境中科學閱讀的機遇

泛在技術的發展擴展了科學閱讀的內涵和功能，滿足了知識經濟和信息時代對于學習者閱讀能力和科學素養的雙重要求。泛在學習環境擺脫了時空限制，從而滿足了學習者能夠隨時隨地獲取科學信息的需求，為學習者深入理解科學概念提供了情景化的空間，并使得學習者參與情感交互和獲得個性化反饋成為可能。

（一）泛在技術滿足了學習者無縫的閱讀需求

我們生活在一個知識爆炸的世界里，科學知識更新的周期越來越短，要想充分參與到這個以知識為基礎的社會中，就需要不斷查找、獲取、理解和反思各種信息。科學閱讀是學習者通過文本世界來建構關于自然界的認識，但與文本世界相比，學習者在自然環境、家庭環境中能夠獲得更為廣泛的閱讀體驗[7]。在進入泛在學習環境之前，科學閱讀還依賴于特定的閱讀空間、時機和有限閱讀資源。泛在學習環境的科學閱讀空間延伸到自然界和社會生活的任何場景和空間，科學閱讀的時空圍墻被徹底打破，學習者得以沉浸在科學文本的世界，基于自身的需求隨時隨地閱讀各種科學普及讀物、科學文章、科學童話、科學故事。泛在技術不但滿足了學習者無縫的閱讀需求，也將提高學習者的閱讀能力和閱讀效率，促進學習者批判能力和元認知能力的發展。

（二）情境化閱讀空間促進學習者理解科學知識

理解科學知識是科學閱讀的重要目標，對科學概念理解不足是阻礙學習者科學學習的重要因素。促進學習者理解概念需要基于其已有知識經驗的水平，盡管“學習者并不是空著腦袋走進教室的”已經成為科學教學的共識，但是教師更關注學習者在走進教室之后的概念轉變，卻難以在他們形成這些經驗時就進行干預，或者難以確保他們是否積累了概念轉變所依賴的客觀事實。事實上，學習者的很多錯誤概念源自日常生活中粗淺的直接感知，例如他們可能認為糖溶解在水中就不見了。借助于泛在技術，學習者在觀察到糖溶于水的現象時，就可以通過移動設備掃描標志物進行閱讀，從而獲得對事物的直接感知，培養學習者在現實世界中觀察和解決問題的能力。如果學習者具有較強的學習動機，就可以在無意識的情況下進行主動學習，并獲得較高的自我卷入，減少傳統的閱讀為工作記憶所帶來的認知負荷[8]。

（三）數字化媒介豐富了科學閱讀中的情感體驗與交互

閱讀是通過讀者與作者協商來創造意義的，然而缺乏交互性和建構性是科學閱讀長久以來所面臨的問題[9]。科學閱讀活動不是只有精神的參與，而是精神和身體共同參與的多感官的活動。在閱讀過程中，學習者與科學文本之間存在著知覺、認知和運動的相互作用，并通過與科學工作者進行對話來陶冶科學品質，奠定科學本質觀基礎。泛在學習環境中，科學閱讀借助于數字化技術的輔助，通過視聽雙通道、VR、AR閱讀[10]，使學習者獲得了比以往任何時候都更加清晰和豐富的多感官體驗，特別是對于閱讀困難的學習者來說，多模態的互動使得他們表現出較高的閱讀動機[11]。

（四）個性化推送為學習者提供針對性的閱讀指導和反饋

傳統閱讀往往難以為學習者提供有針對性、及時性的方法指導和評價[12]，但利用傳感器對學習者個人情況、環境情況、學習設備等信息進行記錄，教師就可以從數據庫中檢索學習者閱讀時的個人數據、環境信息、學習設備等參數，從而有針對性地進行輔導與評核活動[13]。例如當學習者不知道植物的名稱并用桌面電腦或移動設備將這些情景和經歷記錄下來時，系統便會同時記錄作者姓名、語言、創建時間、地點（緯度和經度）、學習地點和標簽。當學習者再次進入曾經的學習情境時，系統會提醒小測驗。當學習者有晚上在家學習的習慣并且晚上在家時，系統就會提示他復習所學的內容；如果另一名學習者進入同樣的學習情境，其能力與前一名學習者相同，系統將會向他推薦相同的內容。

三、泛在學習環境中科學閱讀面臨的挑戰

泛在技術為科學閱讀帶來了發展機遇，但同時也使得學習者的閱讀動機缺失、閱讀系統性和精細化不足、數字化閱讀效果不好等問題進一步凸顯。只有明晰科學閱讀在泛在學習環境中面臨的發展挑戰，才能促進泛在技術的利用和發展，充分發揮泛在學習環境對科學閱讀的優勢。

（一）閱讀動機亟待培養和激發

泛在技術為科學閱讀隨時隨地發生提供了客觀的條件，而學習者能否積極主動地閱讀成為限制閱讀效果的重要因素。閱讀動機是源于個體對閱讀活動的信念、態度和閱讀目標的綜合內驅力[14]，閱讀動機缺失或者閱讀目標過于狹窄就難以激活學習者的閱讀投入。當前，師生更多地將課堂上的正式閱讀視作科學學習，將課堂外的閱讀當作補充，缺乏應有的學術態度。也有學習者課下更傾向于利用移動設備進行休閑娛樂活動，缺乏主動進行科學閱讀的動機，這就導致即使學習者有條件在任何時間、任何地點閱讀任何科學文本，也不能充分利用這些資源進行閱讀。所以提高學習者的閱讀動機是保證學習者能夠在泛在學習環境中進行科學閱讀的關鍵。

（二）閱讀的系統性和精細化有待提升

閱讀的系統性和精細化是保障學習者在科學閱讀過程中發展高階思維能力的關鍵，但是泛在學習環境中大量數字化科學文本的沖擊使學習者記憶的加工儲存過程大大縮短，工作記憶無法有效轉換成長時記憶，使得科學閱讀呈現出淺層次和碎片化的特征[15]。雖然碎片化的淺閱讀能夠使學習者廣泛涉獵科學知識，但卻使學習者難以在頭腦中形成系統的、可遷移的知識體系。學習者只能獲取零碎的事實性知識，而無法形成對科學知識的總觀性認識，從而使得認知發展停留在認識、理解等低層次水平，難以實現對科學知識的應用、分析、綜合和評價。反過來，對科學知識理解不足又將進一步阻礙學習者對科學文本中學術詞匯、學術符號和推理邏輯的理解。如若不能依據科學文本理解科學家是如何通過對客觀事物的抽象概括建構模型的，又是如何運用分析、綜合、比較、分類、歸納、演繹等方法建立證據和解釋之間的關聯，那么科學閱讀的碎片化和淺層次便愈加限制了科學思維的發展。

（三）數字化閱讀效果有待改善

泛在學習環境下的科學閱讀主要是以數字化媒介展開的，如今數字文本的數量每天呈指數級別的增長，數字閱讀已經超越紙質閱讀成為主要的閱讀方式。盡管數字閱讀能夠呈現紙質閱讀難以呈現的多模態文本，更容易激發學習者的閱讀興趣，但也必須注意到大多數研究表明青少年更喜歡閱讀紙質材料，并且在閱讀紙質文本時效率更高[16]，特別是學習者在電腦上進行高階閱讀任務比在紙上做要困難，由此表明數字閱讀的效果有待改善。導致這種現象出現的原因有很多，首先，學習者在閱讀紙質材料時會與紙張發生更多的互動，而與數字材料的互動較少。其次，數字閱讀和文本閱讀相比，每頁的文本行數、詞語、文本推進方式、文本位置的時間穩定性等都會影響學習者對文本的表征，例如滾動界面比逐頁界面更可能會破壞空間表征[17]。再次，數字化文本所呈現的動畫和聲音等可能會在學習者閱讀和理解故事的時候分散他們的注意力。最后，學習者使用數字化媒介的熟練程度影響閱讀的效果，研究表明年齡小的學習者閱讀紙質文本時效率更高，而年齡大的學習者在閱讀數字文本時效率更高[18]。

四、泛在學習環境中科學閱讀的對策

泛在學習對于科學閱讀的影響是全方位的，它不僅旨在為大眾提供一個利于科學閱讀的便捷空間，更引發了人們對于科學閱讀觀念的反思，這種影響可能會延伸到科學學習的方方面面。面對泛在學習環境中科學閱讀面臨的機遇和挑戰，公眾應該轉變科學閱讀觀念，促進深度閱讀的發生，提高學習者的數字化科學閱讀能力。

（一）確立泛在學習環境的科學閱讀觀

泛在學習環境要求每一個人應該轉變科學閱讀觀，重視科學閱讀在科學學習中的作用。在基礎教育階段，教師應該認識到科學閱讀是科學實踐和科學概念理解的基礎，是培養學習者正確的科學本質觀的重要途徑，是終身學習和全面發展的必經之路。對于學習者而言，閱讀是一種基于每個人生存和生活的需要而無時無刻不在發生的主動活動，學習者應該適應泛在學習環境中的閱讀，具備泛在學習的意識和觀念，積極主動地利用移動設備和資源進行科學閱讀，讓閱讀進入生活并成為日常生活的一部分，而不是被迫進行閱讀或者一定堅持在固定的環境中進行閱讀。

（二）促進深度科學閱讀的發生

根據閱讀目的、方法、發展階段，可以將閱讀分成不同的層次。例如莫蒂默·阿德勒（Mortimer Adler）將閱讀方法分為基礎閱讀、檢視閱讀、分析閱讀和主題閱讀[19]，莫雷結合本杰明·布魯姆（Benjamin Bloom）的認知目標分類構建了閱讀認知和閱讀內容二維表格來區分閱讀的層次等[20]，這些不同層次的閱讀大致分為淺層閱讀和深度閱讀。僅為獲取科學資訊或答案而進行閱讀屬于淺層閱讀。科學閱讀應該在淺層閱讀的基礎上漸次達到深度閱讀的層次。在泛在學習環境中，教師或者科學閱讀文本開發者可以通過指向科學核心概念理解的問題引領學習者的深度思考，合理安排或編排科學閱讀內容實現知識結構化、序列化和遞進化，充分考慮學習者的閱讀偏好和科學學習規律安排閱讀反饋、協作閱讀平臺、自主閱讀提示等，從而促進深度閱讀的發生。

（三）提高學習者的數字化科學閱讀素養

在數字技術、網絡連接和移動互聯網普及的背景下，數字化閱讀素養已經成為表征閱讀素養的重要取向。盡管目前絕大多數學習者能夠使用智能手機上網，甚至很多學習者都有平板電腦或電子書閱讀器，但學習者仍然傾向于閱讀紙質書，甚至認為使用互聯網比閱讀紙質材料要難[21]。這表明，盡管學習者會使用電子設備，但卻對如何閱讀數字文本知之甚少。為了提高學習者的數字化科學閱讀能力和效率，除鍛煉學習者熟練使用數字化閱讀媒介的能力外，教師還需要引導學習者辨別科學文本來源的可信性和有效性，促進學習者在進行數字閱讀時調整注意力，引導學習者通過數字化圖文結合來進行科學閱讀[22]，并著重促進學習者進行數字化的深度閱讀和持續閱讀。

五、結語

科學閱讀是獲取科學信息的重要方式之一，隨著泛在技術的發展和泛在學習環境理論的建構，科學閱讀更加趨于泛在化、情境性、互動性和個性化。為推動科學閱讀積極適應泛在學習環境，還應該著力構建基于泛在學習環境的科學閱讀體系，借助泛在技術的支持開發高質量的科學閱讀資源，在教育實踐中促進科學閱讀走向泛在化，相關研究仍然值得進一步深入探索[23]。