智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階的邏輯路徑與行動策略

［摘 要］ 人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展以及ChatGPT、GPT-4等大語言模型人工智能的出現(xiàn)，使追求以智慧教育理念為先導、以智能技術(shù)為手段、以思維能力提升為目標的教育訴求成為可能。正確借助人工智能技術(shù)所具備的數(shù)據(jù)處理、復雜計算能力實現(xiàn)智慧學習環(huán)境的創(chuàng)設，可以為學習者思維能力提升提供堅實保障。基于技術(shù)工具屬性與思維進階過程屬性的辯證統(tǒng)一，提出以學情智能診斷確立思維能力起點、以精準擬真情境搭建思維發(fā)展階梯、以多模態(tài)識別追蹤思維能力發(fā)展過程、以自適應技術(shù)促進思維個性發(fā)展的邏輯路徑，為培育學習者思維能力、提升學習者思維品質(zhì)提供個性化學習支持。就實踐路向而言，為充分發(fā)揮智慧學習環(huán)境多樣化感知分析技術(shù)優(yōu)勢，從系統(tǒng)整體層次出發(fā)，提出以強化數(shù)據(jù)賦能推動思維精準化進階、擴展現(xiàn)實技術(shù)助力思維沉浸式進階、提升智能素養(yǎng)推動思維高效化進階的行動策略，讓大規(guī)模個性化教育成為可能。

［關(guān)鍵詞］ 智慧學習環(huán)境；教育數(shù)字化；思維進階

［中圖分類號］ G434 ［文獻標志碼］ A ［文章編號］ 1674-6120（2024）12-0066-13

智慧學習環(huán)境作為普通數(shù)字學習環(huán)境的高端形態(tài)，是我國教育數(shù)字化縱深發(fā)展期背景下教育技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果。“智慧學習環(huán)境的創(chuàng)設主要通過各種智能技術(shù)的應用為學生打造虛實融合、智能增強的學習環(huán)境，在此基礎上，通過多樣化感知分析技術(shù)的應用實現(xiàn)對教育情境的全方位感知與智能化建模，進而為學習者提供個性化的學習支持，促進智慧學習活動的有效發(fā)生。”［１］121

思維能力是學習者終身發(fā)展所應具備的關(guān)鍵能力，也是社會發(fā)展的要旨所在。黨的二十大報告明確指出：“著力造就拔尖創(chuàng)新人才”［２］，而培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵在于使人具備良好的創(chuàng)造性思維素養(yǎng)。發(fā)展創(chuàng)造性思維需要擁有高階思維，但思維進階不會自然發(fā)生，唯有提供包含思維進階的學習機會，高階思維才能獲得發(fā)展［３］。智慧學習環(huán)境從硬件建設到素養(yǎng)提升均為學習者思維能力進階提供了前所未有的有力支撐。

基于此，本文借助數(shù)字教育技術(shù)所具備的計算、感知和分析能力，明確智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階的邏輯路徑，并提出智慧學習環(huán)境充分賦能學習者思維進階的行動策略，以期通過系統(tǒng)而深入的觀念探討和現(xiàn)實剖析，為學習者思維能力進階提供理論參照和實踐啟示，從而助推創(chuàng)新型人才“育人”目標的順利實現(xiàn)。

一、智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階的基本概述學習者思維能力進階的教育不僅是學校教育教學的核心目標之一，也被賦予培養(yǎng)未來社會創(chuàng)新型人才的現(xiàn)實重任，并由此獲得全球教育界的廣泛關(guān)注。以智慧學習環(huán)境賦能學習者思維能力進階是以智慧學習環(huán)境中先進的數(shù)字教育技術(shù)為依托，以智慧學習環(huán)境的學習者為教育對象，以體驗式教育為方式，以思維能力進階為目標的教育實踐過程。

（一）智慧學習環(huán)境的基本概況

智慧學習環(huán)境起源于世界范圍內(nèi)信息技術(shù)在社會各領(lǐng)域的廣泛應用。美國于1998年提出“數(shù)字地球”概念并相繼催生了數(shù)字化、智慧化理念，在此背景下，教育界在學習環(huán)境智慧化發(fā)展中提出智慧學習環(huán)境構(gòu)想。韓國學者Svetlana Kim等人將4S（Elastic Four Smarts，E4S）概念引入智慧學習環(huán)境研究，在智慧采集、智慧預期、智慧內(nèi)容以及智慧推送的整體運作中搭建能夠?qū)崿F(xiàn)情境感知的智慧學習云環(huán)境［４］。這是較早提出的為學習者智慧學習提供方便服務的模型，在系統(tǒng)收集、分析基礎上還能借助云環(huán)境為學習者匹配和推送內(nèi)容，構(gòu)建了基于智慧學習環(huán)境的學習者學習全過程模型。馬來西亞學者Chin認為，智慧學習環(huán)境應以學習者為中心，并能根據(jù)學習者不同知識基礎、學習風格和學習能力推送學習內(nèi)容，提供終身學習支持，將信息通信技術(shù)作為構(gòu)建智慧學習環(huán)境的基礎，從學習者視角出發(fā)，以學習者應解決的現(xiàn)實問題為基點，有效改善智慧學習環(huán)境人為問題設置的基礎難題［５］。

國內(nèi)關(guān)于智慧學習環(huán)境的研究起步較晚，興起于2012年，如鐘國祥等學者將智慧學習環(huán)境定義為：以學習者學習為中心的一個智能性、開放式、集成化的數(shù)字虛擬現(xiàn)實學習空間，主要由學生、教師、設備、技術(shù)、媒體、教材等要素構(gòu)成［6］。這是從現(xiàn)代教學理論出發(fā)對智能學習環(huán)境進行界定，全方位考慮智慧學習環(huán)境下的各教學要素，使智慧學習環(huán)境既支持學習者學習的自主建構(gòu)，又能提供適時的學習指導。黃榮懷等學者基于信息化社會背景對學習環(huán)境變革提出的現(xiàn)實訴求，將智慧學習環(huán)境定義為一種學習場所或活動空間，目的是通過學習情景識別學習者特征，提供合適的學習資源與便利的互動工具，自動記錄學習過程和評測學習結(jié)果，以促進學習者有效學習［5］。上述研究構(gòu)想及理解，從智慧學習環(huán)境概念的基本構(gòu)建，到智慧特征的具體把握，再到立足學習者需求的結(jié)合，最后逐漸實用化、靈活化，系統(tǒng)支持學習者的泛在學習與移動學習。這一進程還有很多學者的重要貢獻。在各領(lǐng)域?qū)W者不同視角的闡述下，智慧學習環(huán)境的概念、特征、要素等本體性部分不斷被挖掘，智慧學習環(huán)境也逐漸具有強調(diào)以人為本、學習者主題和重視互動性等理論特色。本研究認同黃榮懷等學者的研究成果，認為智慧學習環(huán)境是一種能利用多樣化的智能技術(shù)創(chuàng)設學習環(huán)境、感知學習情境、記錄學習過程、評測學習成效、挖掘?qū)W習者特征和推薦適宜的學習資源與學習活動，以促進學習者有效學習的學習場所或活動空間［5］。智慧學習環(huán)境能幫助學習者在任意時間、任意地點，以任意方式和步調(diào)進行學習，旨在通過提升教育系統(tǒng)的效率和信息化程度，促進學習者輕松、投入和有效地學習，并最終啟發(fā)學習者的“智慧”，其特點主要體現(xiàn)在識別情境、記錄過程、評測效果和個性推薦四個方面。

其一，識別學習情境是智慧學習環(huán)境應用的關(guān)鍵。學習環(huán)境是教育者、學習者、教育環(huán)體、教育介體等要素有機整合的整體，學習環(huán)境的感知性、學習內(nèi)容的適配性是促進學習者高效學習和投入學習的關(guān)鍵。詹姆斯·萊斯特（James C.Lester）等人將商業(yè)游戲與來自智能教學系統(tǒng)和智能敘事系統(tǒng)的人工智能方法相結(jié)合，為學習者創(chuàng)造既有效又有吸引力的個性化學習環(huán)境［７］。伯特·布雷德韋格（Bert Bredeweg）等人通過構(gòu)建和模擬系統(tǒng)行為的定性模型幫助學習者獲得概念知識，并以能夠生成基于概念性知識的反饋和虛擬角色來增強學習者與智慧學習環(huán)境的互動［８］。將學習者感興趣的游戲、代理等方式引入智慧學習環(huán)境，不僅能降低學習者對環(huán)境的適應難度，還能提升教學效果的精確度。

其二，對學習者學習行為的記錄是智慧學習環(huán)境應用的基礎。目前國內(nèi)外主要通過在線學習平臺和資源的規(guī)范化數(shù)據(jù)采集對學習者學習行為進行描述、分析和預設，在這一過程中，如何進行數(shù)據(jù)規(guī)范化定義顯得尤為重要。

其三，評測學習者學習成效是智慧學習環(huán)境應用的新型范式，它有助于學習者采用靈活多樣的學習方法，定制個性化學習服務，回溯反思完整的學習歷程。

其四，個性化資源推薦是智慧學習環(huán)境應用的價值追求。教育的根本任務是促進學習者思維進階，實現(xiàn)思維能力和思維品質(zhì)的提升。然而，學習者思維進階不能止于課堂，智慧學習環(huán)境所具備的學習資源個性化推薦為隨時隨地實現(xiàn)思維進階的教育提供強大動力。針對不同學習者思維發(fā)展過程的記錄與評測，可以輔助教師從整體視角對學習者知識及思維發(fā)展水平進行評估，并以“一對多”和“一對一”的形式進行溝通與交流，實現(xiàn)個性化學習資源與活動的推進，有助于教師更好地組織和改進課程設計。

（二）思維進階的基本概況

“任何人也不能夠準確地向別人說明應當怎樣去思維，正如人不能準確地說出自己應當怎樣呼吸以及自己的血液循環(huán)的情景一樣。”［９］思維由某種事物作為誘因而發(fā)生，而思維能力被看作是把人和低等動物區(qū)別開來的重要機能。思維進階即學習者思維水平的持續(xù)提升，是以感覺和知覺為基礎，經(jīng)過信息感知、甄別、分析、綜合、推理和判斷等一系列過程而得出結(jié)論的復合性認知活動，展示的是思維水平由低階向高階不斷提升的狀態(tài)，包括思維起點、思維終點和多個中間水平，是一種基于證據(jù)的過程性假設，也是推動思維型課堂系統(tǒng)性重構(gòu)的依據(jù)［１０］。

思維能力主要包括直覺思維、形象思維、邏輯思維、辯證思維和創(chuàng)造性思維。其中，直覺思維是一切思維的基礎，與形象思維聯(lián)系更為密切，都屬于人的右腦思維范疇。而邏輯思維與辯證思維兩者具有鮮明的理性思維特征，都屬于人的左腦思維范疇。創(chuàng)造性思維則是以上所有思維類型的綜合與融通，是一切創(chuàng)造活動的靈魂與核心［１１］。“思維進階”需要在學習者本來就有的獨立自然思維能力即原有的直覺思維和形象思維基礎之上進行訓練，借助分層級、有梯度的教育實踐活動推動學習者邏輯思維能力和辯證思維能力不斷發(fā)展，最終邁向創(chuàng)造性思維。這一過程需要教師的整體把控，豐富的問題情境是思維進階的平臺，潛在的認知沖突是思維進階的基點，舉一反三的變式運用是思維實現(xiàn)遷移的有效手段。課堂學習中的思維進階過程不同于一般的理性思維過程，它具有驅(qū)動性、隱蔽性和實際性特征，這也是智慧學習環(huán)境輔助教師教學的關(guān)鍵所在。

其一，思維進階是任務式的驅(qū)動思維。課堂教學中的思維進階是一種任務式的驅(qū)動思維，它不會憑空發(fā)生并完成，而是由一定問題觸發(fā)，需要學習者結(jié)合問題對文本信息進行提取、加工和運用，并最終指向問題的解決。有梯度的問題或任務是求知欲的來源，也是引發(fā)學習者思維沖突、驅(qū)動學習者思維深度參與的根本原因，只有在解決問題、獨立思考的過程中，學習者才能拓展思維邊界、提升思維品質(zhì)。因此，唯有遵循學習者思維發(fā)展規(guī)律，結(jié)合學習者思維發(fā)展特點，創(chuàng)設環(huán)節(jié)完備、層層遞進和指向問題解決的思維技能訓練任務，才能真正實現(xiàn)有效的思維進階。

其二，思維進階是生成式的隱蔽思維。課堂教學中的思維進階是一種生成式的隱蔽思維，它隱身于以教師、學習者、教學內(nèi)容和教學方法等為基本要素的，有目的、有計劃的多邊教育活動的方方面面，貫穿在閱讀與鑒賞、表達與交流、梳理與探究各個層面的教學活動中。學習者的思維不是靜態(tài)存在的，而是在各種活動相互作用、不斷內(nèi)化的結(jié)構(gòu)中發(fā)展起來的。作為一種行為模式，思維進階本身較其他行為更具有隱蔽性，也正是因為思維不可視，才給課堂教學帶來了一定困難。如何將學習者的思維過程和思維結(jié)果以某種方式呈現(xiàn)，實現(xiàn)顯性化的知識創(chuàng)造與傳遞是實現(xiàn)思維進階的抓手。

其三，思維進階是情境式的實際思維。課堂教學中的思維進階是一種情境式的實際思維，處于情境中的思維狀態(tài)是學習者真實的思維狀態(tài)，它是集智力因素與非智力因素于一身的認知過程。只有讓學習者以自己的經(jīng)驗背景為基礎，真正成為思維的主體，才能喚起學習者的學習期待，進而在以身體之、以心驗之的情境中讀其所讀、悟其所悟。情境創(chuàng)設為學習者思維發(fā)展拓寬進階空間，在富有層次的情境中，學習者以自己原生態(tài)的體驗來全面把握事物的本質(zhì)，在真實的思考和認知沖突中有所感悟和發(fā)現(xiàn)，并進行合理的思維判斷，從而實現(xiàn)真實的思維進階。

由此可見，學習者的思維進階是一個指向任務的不斷生成的并螺旋式上升的過程，也是一個在認知與情感、理性和經(jīng)驗等各方面協(xié)調(diào)發(fā)展中，讓學習者作為思維主體親歷深刻認識、周密思考和準確判斷的過程。實現(xiàn)思維進階的教學活動，既關(guān)注學習者獲取知識的情況，也尊重學習者率真的感受。

（三）智慧學習環(huán)境賦能思維進階的內(nèi)在根由

在人工智能助力教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下，以智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階主要是指，以智慧學習環(huán)境的多樣化技術(shù)輔助教師創(chuàng)設有利條件，從而在富有啟發(fā)性的引導中幫助學習者思維由直覺形象水平向邏輯辯證水平再向創(chuàng)造性水平進階，讓學習者的思維能力在認知中深化、在思辨中提質(zhì)，助力思維進階發(fā)生及達成。智慧學習環(huán)境之所以能賦能思維進階主要出于以下幾方面原因。

其一，學習者思維能力的發(fā)展與提升需要在特定情境的學習和活動中去訓練和提高，而智慧學習環(huán)境利用智能高效的信息技術(shù)，構(gòu)建全方位、跨時空的按需學習環(huán)境，將實體課堂的教學內(nèi)容和教學方式延伸到基于信息技術(shù)的泛在課堂上，構(gòu)建了“實體課堂+泛在課堂”的智慧學習環(huán)境，在智能化管理中讓思維發(fā)展更有針對性、更加高效。

其二，大數(shù)據(jù)支持的基于學習者外在表現(xiàn)的思維能力特征模型建構(gòu)，使基于學習分析的思維培養(yǎng)風險預測成為可能［１２］。由于學習者的思維進階內(nèi)隱于學習過程之中，且具備復雜性、抽象性和動態(tài)性，因此教師往往難以實現(xiàn)對學習者思維發(fā)展過程的全面掌握和評價，更難以針對學習者思維進階狀況進行策略干預，但在教學評一體化教育改革背景下，利用智能技術(shù)進行過程評價數(shù)據(jù)采集、挖掘教育數(shù)據(jù)價值、加強反饋與調(diào)控，已成為新時代強化過程評價的重要驅(qū)動力［１３］。如：“iBCM作為機器學習方法，可以在短時間內(nèi)精準地捕捉事件的關(guān)系特征，生成事理圖譜的數(shù)據(jù)表征，該表征能夠進行預測、分類或其他機器學習任務，有利于進一步評估計算思維水平……借助iBCM算法從大量的事件序列中抽取特征事件關(guān)系對，形成事理圖譜，并利用隨機森林實現(xiàn)計算思維水平預測。”［１４］46這為促進學習者思維進階的發(fā)展提供了有力支持。

其三，學習者思維進階需在特定情境中進行，其本質(zhì)是促進學習者認知沿著不同方向探索新的遠景，追求多樣性的思維能力，因此，營造富有層次的高階情境，引導學習者沖破思維定式的束縛，是思維實現(xiàn)高質(zhì)量進階的保證。充滿研究意義的沉浸式虛擬學習場域，可以幫助學習者基于自身興趣采取合適的學習策略，提升批判性思維和創(chuàng)新型思維能力［１５］。由此可知，智慧學習環(huán)境所具備的擴展現(xiàn)實技術(shù)、自適應技術(shù)和多模態(tài)生物特征識別技術(shù)的研發(fā)與學習者思維能力進階有意義關(guān)聯(lián)。以數(shù)智技術(shù)變革課堂教學結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變學習者學習方式，探索和實踐以學習者為中心的智慧教育教學活動，將全面實現(xiàn)教學創(chuàng)新升級與系統(tǒng)變革［１６］。

綜上可知，思維進階的最高境界在于以教師高超的引導藝術(shù)，讓學習者的思維能力在認知中深化、在思辨中提質(zhì)。而智慧學習環(huán)境是輔助達成育人目標的關(guān)鍵，在教育教學過程中應遵循整體思維進階邏輯路徑，充分發(fā)揮智慧學習環(huán)境技術(shù)優(yōu)勢。

二、智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階的邏輯路徑智慧學習環(huán)境對思維進階的支持主要體現(xiàn)在以多樣化智能技術(shù)輔助教師進行學習者思維進階教學。在廣義范圍內(nèi)以多樣化智能技術(shù)作為工具支撐，通過學情智能診斷確立進階起點，以精準擬真情境搭建思維階梯，以多模態(tài)識別技術(shù)追蹤思維過程，以自適應技術(shù)推動高階思維深層次應用，為提升學習者思維品質(zhì)創(chuàng)設條件。

（一）以智能診斷確立學習者思維起點

思維進階需在學習者本來就有的獨立自然思維能力即原有的認知結(jié)構(gòu)基礎之上進行訓練。無論是語言理解，還是語言運用，都是從直覺、形象思維開始的，然而不同學習者的直覺思維和形象思維水平不同，只有錨定學習者思維水平底線，通過連續(xù)而漸進的學習，思維進階才能實現(xiàn)。在智慧學習環(huán)境促進學習者思維發(fā)展過程中，“以適當?shù)模ìF(xiàn)代）信息技術(shù)、學習工具、學習資源和學習活動為支撐，全面感知學習情境信息（如環(huán)境信息、設備信息、用戶信息等），對獲得的新數(shù)據(jù)或者學習者在學習過程中形成的歷史數(shù)據(jù)進行科學分析和數(shù)據(jù)挖掘，識別學習者特性（如學習能力、認知風格、學習偏好等）和學習情境”［１7］51。以學習者知識技能、認知水平和情感體驗等發(fā)展變化為關(guān)注點，根據(jù)學習者在歷史學習過程中的行為、知識掌握情況，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，對每個學習者進行能力測評，然后有針對性地確立思維進階起點，從而提升教學效率和思維品質(zhì)。“基于機器學習算法和預測模型的學習分析不僅可以發(fā)現(xiàn)學習者深層次認知規(guī)律，還提供了尋找共同錯誤模式、預測失敗風險的研究手段，有助于學習者改進思維和認知方式，促進高階思維的健康發(fā)展。”［１８］85

智能診斷一般發(fā)生在課前階段，利用人工智能技術(shù)收集和分析師生在課堂教學過程中的信息和數(shù)據(jù)，在機器學習和深度學習等技術(shù)的輔助下，對學習者思維活躍度、專注度和參與度進行要素診斷，通過對教與學數(shù)據(jù)的采集、處理和分析的梳理，為思維進階起點的確立提供更多的選擇。以語文學科為例，學習者在解決字詞困惑基礎上逐步感知文本，形成對文章的初步理解，對文本信息有各自的判斷和解讀，并為課堂閱讀學習做好鋪墊。教師為提前了解學習者的已有經(jīng)驗和學習新內(nèi)容所需要的知識儲備情況，一方面，可在智慧學習環(huán)境中提前發(fā)布問卷或練習，了解學情，明確學習者認知基礎與原有經(jīng)驗；另一方面，利用預測模型和智能診斷框架對學習者提供的問卷或練習進行分析，分別預測和診斷學習者對文本的感知及思考深度，基于學情診斷預設思維進階起點。

（二）以擬真技術(shù)搭建思維進階情境

課堂教學中的思維進階是一種情境式的實際思維，情境蘊含著認知，折射著體驗。思維進階教學的本質(zhì)是促進學習者認知沿著不同方向探索新的遠景，追求多樣性的思維能力。營造富有層次的情境，喚醒學習者認知體驗是思維實現(xiàn)有效進階的關(guān)鍵。智慧學習環(huán)境的特點就是圖、文、聲、像、影并茂，生動形象地展示抽象的教學內(nèi)容，跨越時間與空間，讓學習者身處教室仿佛置身于天地宇宙，感受星辰大海，利用虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）和擴展現(xiàn)實（XR）等技術(shù)來創(chuàng)設智能仿真學習環(huán)境，使學習者沉浸在“擬真”世界中解決“真實”問題，達到提升高階思維水平的目的。

與傳統(tǒng)講述式課程活動相比，交互式智能學習環(huán)境使學習者擁有充足的學習機會并獲得及時的建設性支持，在生動直觀、身臨其境的活動探索中不斷發(fā)現(xiàn)問題、追究原因，不斷提出和假設、調(diào)整與改進，有助于學習者創(chuàng)造性思維的發(fā)展。交互式智能學習環(huán)境可以充分表現(xiàn)出人類的各種心理反應，使學習者獲得真實的心理體驗。處于情境中的思維狀態(tài)是學習者真實的思維狀態(tài)，它是集智力因素與非智力因素于一身的認知過程，只有讓學習者以自己的經(jīng)驗背景為基礎，真正成為思維的主體，才能喚起學習者的學習期待。擬真的情境內(nèi)容一般可以在現(xiàn)實生活中找到樣板或原型，學習者可以以社會經(jīng)驗和已有認知為基礎，根據(jù)情境中的線索和條件進行大膽創(chuàng)新，在以身體之、以心驗之的情境中讀其所讀、悟其所悟，因而可以極大地激發(fā)學習者的學習興趣，同時教師在現(xiàn)場予以及時必要的講解，使講解語言與思維進階實現(xiàn)有機結(jié)合，學習者既能深刻地掌握知識，也能保留率真的直覺感受。

（三）以多模態(tài)技術(shù)追蹤思維進階過程

課堂教學中的思維進階是一種生成式的隱蔽思維，它不是靜態(tài)存在的，而是在各種活動相互作用、不斷內(nèi)化的結(jié)構(gòu)中發(fā)展起來的。思維進階作為一種行為模式，其本身較其他行為更具有隱蔽性；作為解決復雜問題時所發(fā)生的高級認知活動，其表現(xiàn)出來的高度抽象、發(fā)散特征為追蹤思維進階過程的技術(shù)發(fā)出挑戰(zhàn)。在智慧學習環(huán)境中，多模態(tài)生物特征識別技術(shù)就是使用人體多種生理特征或行為特征進行身份識別，將課堂教學中教師與學習者的交互行為生成系列數(shù)據(jù)，通過對數(shù)據(jù)的挖掘與分析，了解學習者在學習中的思維動態(tài)，以適時調(diào)整教學路徑，保證思維進階的高度完成。如可以通過分別佩戴光學和硅電容兩種傳感器，同時對學習者虹膜、手部動作、面部表情和說話聲音進行信息特征提取與識別，并以多模態(tài)生物特征融合技術(shù)整合來自不同模態(tài)生物樣本的類別信息，實現(xiàn)對思維發(fā)展過程的準確識別與動態(tài)實時追蹤。相比傳統(tǒng)單模態(tài)生物識別技術(shù)，多模態(tài)生物特征識別技術(shù)規(guī)避了在識別技術(shù)和系統(tǒng)安全方面的局限，在融合多種數(shù)據(jù)后增強系統(tǒng)的容錯能力和識別能力。利用多模態(tài)生物特征識別技術(shù)，結(jié)合數(shù)據(jù)融合技術(shù)進行識別，不僅可以提高識別的準確性，還可以擴大系統(tǒng)覆蓋的范圍，適用性更廣，安全性更高。

豐富的問題情境是課堂思維進階的平臺，潛在的認知沖突是思維進階的基點，舉一反三的變式運用是思維實現(xiàn)遷移的有效手段。在智慧學習環(huán)境中，以多模態(tài)識別技術(shù)追蹤學習者的思維參與狀態(tài)、思維活動狀態(tài)；將學習者的思維過程和思維結(jié)果以數(shù)據(jù)集合的方式呈現(xiàn)，會發(fā)現(xiàn)多模態(tài)的互補特性能彌補一種模態(tài)數(shù)據(jù)只能提供一種現(xiàn)象解釋的局限。通過模態(tài)感知、模態(tài)分析、模態(tài)追溯和模態(tài)衍生等技術(shù)全方位監(jiān)測學習者在學習活動中的行為表現(xiàn)和思維發(fā)展，以智能設備的報告分析和發(fā)現(xiàn)學習者思維活躍度的高峰和低谷，以便于教師及時準確掌握學習者在課堂上的學習表現(xiàn)，更有針對性地表揚學習者的閃光點。

（四）以自適應技術(shù)促進思維個性化發(fā)展

“自適應學習是教育人工智能的重要技術(shù)手段之一，致力于通過對學習者教育數(shù)據(jù)的挖掘以打造個性化思維發(fā)展路徑，實現(xiàn)個性化學習。”［１９］47將自適應技術(shù)與課堂學習整合，將為學習者思維進階提供個性化學習通道。學習者思維的進階是一個指向任務的、不斷生成的并螺旋式上升的過程。在長期追蹤思維發(fā)展過程中，自適應技術(shù)通過系統(tǒng)算法智能收集表現(xiàn)數(shù)據(jù)，建立了涵蓋學習者認知、理解與表達等支撐性數(shù)據(jù)庫，以學習者認知能力為監(jiān)測目標，“基于認知能力的自適應技術(shù)首先要確認學習者的認知能力，然后再利用這些信息為不同認知能力的學習者提供支持”［２０］16。利用個性化情境感知技術(shù)，通過計算機系統(tǒng)和快速響應代碼界面，學習者立即獲取適應的學習資料和動態(tài)推選的學習資源，給予學習者智能化的幫助。

在這一過程中，自適應技術(shù)既能夠監(jiān)測學習者在課堂上進行了多少有意義的思維學習，并進行個性化干預和自主調(diào)節(jié)；也可以通過提供相適應的學習資源培養(yǎng)學習者高階思維的深層次應用，幫助學習者在新的資源環(huán)境中建立已知與未知的聯(lián)系，進行批判性思考，創(chuàng)造性地解決問題。

自適應技術(shù)發(fā)生于課堂之上，能根據(jù)使用者和環(huán)境變化智能調(diào)節(jié)自身的反饋控制系統(tǒng)，為學習者思維發(fā)展各階段靈活生成最佳適配的學習任務和活動，使學習者作為思維主體親歷深刻認識、周密思考和準確判斷的過程。在為學習者提供匹配資源時，學習者的認知能力，以及此認知能力下的知識水平、興趣愛好都被考慮在內(nèi)。自適應技術(shù)的運用，既關(guān)注學習者獲取知識的情況，也尊重學習者率真的感受，以適時、適量、適度的原則為不同認知能力的學習者提供支持，引導和幫助學習者在認知與情感、理性和經(jīng)驗等方面的協(xié)調(diào)發(fā)展中進行正確決策，有效促進智慧能力發(fā)展和智慧行動。

在智慧學習環(huán)境的教學中應遵循邏輯路徑，關(guān)注思維層次。在此目標下，教師定位向基于問題、任務、項目式的教學方式轉(zhuǎn)移，以增強教學過程的創(chuàng)造性、體驗性和啟發(fā)性。

三、智慧學習環(huán)境賦能學習者思維進階的行動策略以智慧學習環(huán)境賦能思維教學，培養(yǎng)學習者高階思維能力，應牢牢把握數(shù)字化轉(zhuǎn)型機遇，深化數(shù)字化裝備升級。然而，數(shù)字技術(shù)不能替代教師，現(xiàn)代教育思想應賦予技術(shù)靈魂與溫度，提升教師信息化素養(yǎng)，充分發(fā)揮智慧學習環(huán)境價值。

（一）強化數(shù)據(jù)賦能推動思維精準化進階

數(shù)據(jù)是智慧學習環(huán)境中重要的戰(zhàn)略資源，是智慧教育的重要支撐部分，應建立以數(shù)據(jù)為支撐的教學模式，使教學成為實證性科學，而不是經(jīng)驗主義大行其道。思維進階是一種基于證據(jù)的過程性假設，是生成式的隱蔽思維，是實現(xiàn)顯性化的知識創(chuàng)造與傳遞的抓手。數(shù)字教育的發(fā)展不僅積聚優(yōu)質(zhì)資源，也會沉淀海量寶藏數(shù)據(jù)。運用海量數(shù)據(jù)形成學習者畫像和教育知識圖譜，為識別學習者學習能力、認知風格和學習偏好等特性提供證據(jù)，并靈活生成最佳適配的學習任務和活動，能引導和幫助學習者進行正確決策，有效促進智慧能力發(fā)展和智慧行動。

只有保證智慧學習環(huán)境所收集數(shù)據(jù)的真實性和及時性，才能實現(xiàn)與學習者思維發(fā)展的同頻共振和融合發(fā)展。一方面，應在探索創(chuàng)新上加強關(guān)鍵技術(shù)集中攻關(guān)。“現(xiàn)有智能技術(shù)發(fā)展水平的限制、算法‘黑箱'屬性對深層次特征分析的缺失等問題，導致實際應用還難以對高階思維進行深層解析和有效干預。”［１８］90在以智能技術(shù)促進思維進階流程再造和模式重構(gòu)、減少智能技術(shù)對學習者思維產(chǎn)生過多負面影響的基礎上，統(tǒng)籌推進人工智能對學習者思維的感知、收集、分析和判斷的技術(shù)攻關(guān)，激發(fā)人工智能在思維進階領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展。另一方面，避免數(shù)據(jù)“斷裂”發(fā)展造成的思維禁錮與失衡。應建立縱橫聯(lián)通的教育系統(tǒng)數(shù)據(jù)樞紐，打破教育各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)要素的信息壁壘，實現(xiàn)學情診斷、課堂互動、學案、考試、及時反饋等各類教學數(shù)據(jù)的動態(tài)匯聚，使其能夠還原學習者思維發(fā)展的全過程，對學習者學習行為、學習效果和教師教學方式、方法、考核、評估提供有力支持。在實時采集數(shù)據(jù)時應保證數(shù)據(jù)鏈條依照一定邏輯集成，才能促進信息自由高效流動，實現(xiàn)流程優(yōu)化、精準發(fā)展。

（二）擴展現(xiàn)實技術(shù)助力思維沉浸式進階

“擴展現(xiàn)實技術(shù)是所有沉浸式技術(shù)的一種涵蓋性術(shù)語，所有沉浸式技術(shù)都通過將虛擬世界與物理世界融合，或創(chuàng)造完全沉浸式體驗來擴展我們對現(xiàn)實的體驗。”［２１］4擴展現(xiàn)實技術(shù)以虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、混合現(xiàn)實等沉浸式技術(shù)形式，在學習實踐中彰顯出強大的生命力。思維進階教學的本質(zhì)就是促進學習者認知沿著不同方向探索新的遠景，追求多樣性的思維能力。然而，在傳統(tǒng)教育環(huán)境中，教師只能通過語言表達、互動問答和實物展示等方式進行課堂教學，學習者的學習體驗是單向的、不具備可持續(xù)性的。在擴展現(xiàn)實技術(shù)的廣泛支撐下，通過營造富有沉浸性、交互性、構(gòu)想性和智能性的教育教學環(huán)境［２２］，將最大限度為學習者提供沉浸式學習體驗，使整個學習過程更加具有主體性和趣味性。當前學習環(huán)境的技術(shù)生態(tài)尚不具備應對復雜學習情境的個性化服務能力，學習環(huán)境亟需轉(zhuǎn)型和升級，支持以數(shù)據(jù)驅(qū)動、個性化、情境化為主要特征的智慧教育生態(tài)［２３］。

為使擴展現(xiàn)實技術(shù)更有效地促進學習者學習，在產(chǎn)品技術(shù)層面要與人工智能、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)充分融合，提升服務課堂教學的現(xiàn)實技術(shù)水平，加強硬件性能提升和軟件資源開發(fā)，以技術(shù)升級提升環(huán)境擬真度和反應速度［２４］。在學習者體驗層面為保證擴展現(xiàn)實技術(shù)所創(chuàng)設的學習環(huán)境與學習者思維發(fā)展需求相適應，還要提升擴展現(xiàn)實技術(shù)的感知力和認知力，以交互體驗為目標重新定義學習空間，能“通過多樣化感知分析技術(shù)的應用實現(xiàn)對教育情境的全方位感知與智能化建模，進而為學習者提供個性化的學習支持”［１］121。使學習者思維進階的媒介不僅僅停留于視覺與聽覺信息，更能讓學習者以身體之、以心驗之，提升人與設備之間的自然交互體驗，在多維互動中使思維逐漸復雜、持續(xù)精致并不斷深入發(fā)展。在學習資源層面，利用所創(chuàng)造的學習空間匯聚優(yōu)質(zhì)資源，實現(xiàn)知識資源的共享和整合，享受最大量的學習資源儲備。在教學應用層面，因為思維進階是集智力因素與非智力因素于一身的認知過程，擴展現(xiàn)實技術(shù)還要增加對深層次知識傳遞和再造問題的關(guān)注，既要明確學習者特點探索有效教學策略，也要避免造成認知負荷影響進階水平。因此，擴展現(xiàn)實技術(shù)要以富有層次的情境激發(fā)學習者深層次的認知和思考，鼓勵學習者質(zhì)疑問難，讓擬真空間成為激發(fā)學習者興趣的工具，讓課堂成為開發(fā)學習者創(chuàng)造潛能的天地。

（三）提升數(shù)字素養(yǎng)推動思維高效化進階

智慧學習環(huán)境將加速教育的變革與創(chuàng)新，對學校管理、教學方式和學習方式等都會產(chǎn)生深刻的影響，然而終歸它只是手段，真正需要提升的還是人的能力素養(yǎng)，只有人的素養(yǎng)提升，才能更好地運用這些手段，對教育進行重塑。大數(shù)據(jù)時代對教師和學習者提出了新的挑戰(zhàn)，隨著人工智能時代的發(fā)展，教師的部分職能會被人工智能所取代，教師角色將從傳授知識為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂藶橹鳎饕囵B(yǎng)學習者的好奇心、創(chuàng)造力、解決復雜問題的能力，以及良好的溝通能力和協(xié)作能力、人文精神。教師角色在人機共教的環(huán)境中居于主導者地位，必須具備運用各種人工智能的素養(yǎng)。數(shù)字化技術(shù)的應用是現(xiàn)代化教師必備的能力之一，需要教師不斷更新知識結(jié)構(gòu)，緊跟科技發(fā)展步伐，提升自身能力，讓自己的教學活動融入更多新科技元素，做終身學習的踐行者和領(lǐng)跑者。

教師是教育信息化落地實施的關(guān)鍵因素。一方面，要重視對教師信息素養(yǎng)的培養(yǎng)。教師應形成定期培養(yǎng)計劃，不斷接受新技術(shù)培訓，才能讓自己的教學內(nèi)容不斷更新。另一方面，注重智能教學素養(yǎng)的培養(yǎng)。首先，了解人工智能是如何改善學習的，從而使教師能夠作出正確的判斷；其次，要在實踐中掌握數(shù)據(jù)收集、整理、分析技能，利用人工智能完成常規(guī)性工作，騰出時間去從事創(chuàng)造性工作；最后，培養(yǎng)學習者獲得那些可能不會被機器取代的技術(shù)和能力。智慧學習環(huán)境能讓教師精準分析和把握每位學習者的學習狀態(tài)和學習特征，進而幫助教師為每位學習者制定個性化的學習方案，不斷有針對性地增進學習者的學習體驗和興趣，實現(xiàn)思維的高效進階發(fā)展。教師只有能夠積極應對和主動反思人工智能時代人才培養(yǎng)的新任務，才能使自身和學習者在與人工智能的未來競爭中更具優(yōu)勢［２５］。

數(shù)字化教育從硬件建設到素養(yǎng)提升為高階思維培養(yǎng)發(fā)展提供了前所未有的有力支撐。為縱深推進教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動，還應重點做好數(shù)據(jù)充分賦能、核心技術(shù)攻關(guān)以及提升數(shù)字素養(yǎng)等事項。信息時代教育的終極目標是在數(shù)字化環(huán)境下，借助個性化學習方法培養(yǎng)數(shù)字公民，而智慧學習環(huán)境可將不同時空下的場景通過計算機技術(shù)進行結(jié)合，實現(xiàn)異時空場景共存，為學習者高階思維能力養(yǎng)成創(chuàng)造條件，是漸進實現(xiàn)大規(guī)模個性化教育的重要議題。

四、結(jié)束語

21世紀以來，在腦與認知科學和智能技術(shù)的推波助瀾下，以及人類社會快速發(fā)展對教育教學改革創(chuàng)新的現(xiàn)實需求的協(xié)同驅(qū)動下，當今世界正向物理空間、信息空間和社會空間的三元結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變［２６］。思維能力成為智能時代中個體發(fā)展的核心競爭力，以技術(shù)賦能學習者思維進階是教育數(shù)字化轉(zhuǎn)型下理想的生態(tài)愿景，也是未來教育的基本價值追求。充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，以學情智能診斷確立進階起點、以精準擬真情境搭建進階階梯、以多模態(tài)識別技術(shù)追蹤進階過程、以自適應技術(shù)促進高階思維個性化發(fā)展，是遵循學習者思維發(fā)展路徑、激發(fā)學習者積極主動思維、加深對知識深度理解的關(guān)鍵。技術(shù)作為促進思維進階的“腳手架”也要避免“數(shù)據(jù)投喂”下思維固化和退化的風險，要正確看待人工智能技術(shù)為高階思維發(fā)展帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

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The Logical Path and Action Strategy of Empowering Learners

with Advanced Thinking in a Smart Learning Environment

Abstract：With the rapid development of artificial intelligence technology and the emergence of big language models such as ChatGPT and GPT-4，it has become possible to pursue educational demands that are guided by the concept of smart education，using intelligent technology as a means，and aiming to improve thinking ability.Properly utilizing the data processing and complex computing capabilities of artificial intelligence technology to create a smart learning environment can provide a solid guarantee for improving the thinking ability of learners.This study is based on the dialectical unity of the attributes of technological tools and the attributes of the cognitive advancement process，it proposes the following logical pathway to provide personalized learning support for cultivating learners′ thinking abilities and enhancing the quality of their thinking：establishing the starting point of thinking ability through intelligent diagnosis of learning situations，building a thinking development ladder with precisely simulated scenarios，tracking the development process of thinking abilities through multimodal recognition，and promoting the personalized development of thinking through adaptive technology.In terms of practical direction，to fully leverage the advantages of diversified perception and analysis technologies in smart learning environments from a systemic and holistic level，it proposes the following action strategies：enhancing data empowerment to promote precise cognitive advancement，utilizing extended reality technology to facilitate immersive cognitive advancement，and improving intelligent literacy to drive efficient cognitive advancement，thus making large-scale personalized education possible.

Key words：smart learning environment;digitalization of education;advanced thinking;logical path;action strategy