汪國安 路爽

1 河南大學(xué)計算機與信息工程學(xué)院 河南開封 475004 2 河南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)信息中心 河南開封 475004

1 引言

在這個信息時代，每一次信息通信技術(shù)變革都會對人們的工作、生活等各方面產(chǎn)生巨大影響。信息同時改變著世界，改變著各行各業(yè)，教育領(lǐng)域也不例外。遠程教育、數(shù)字化學(xué)習(xí)、移動學(xué)習(xí)相繼出現(xiàn)，一步步將教育與現(xiàn)代信息技術(shù)結(jié)合得更加緊密，推動著教育的現(xiàn)代化進程。普適計算的出現(xiàn)又帶動了教育的泛在化，這就為泛在學(xué)習(xí)的興起提供了技術(shù)支持。泛在學(xué)習(xí)將學(xué)習(xí)融入日常生活，使其更具人性化，體現(xiàn)了以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí)模式，符合現(xiàn)代社會學(xué)習(xí)者的需要和終身教育的理念，對構(gòu)建學(xué)習(xí)型社會有很大的推動作用。

2 泛在學(xué)習(xí)與普適計算

普適計算又稱“泛在計算”，是一種通過先進的信息技術(shù)和廣泛存在的計算機實現(xiàn)的無處不在的、隨時隨地的計算模式，是信息空間和物理空間的融合。其基本思想是為用戶提供服務(wù)的普適計算技術(shù)將從用戶意識中徹底消失，即用戶和周圍環(huán)境（無數(shù)大大小小的計算設(shè)備）在潛意識上進行交互，用戶不會有意識地感覺到服務(wù)來自周圍何處[1]。它強調(diào)把計算機嵌入日常生活環(huán)境，計算機從人們的視線消失，以便把人的精力集中到任務(wù)本身而不是計算機及對其操作上，把“以計算機為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙匀藶橹行摹薄?/p>

泛在學(xué)習(xí)是指在普適計算環(huán)境中的學(xué)習(xí)，即任何人（Anyone）在任何地方（Anywhere）、任何時間（Anytime），利用隨手可得的任何設(shè)備（Any device），以自己的方式（in Anyway）獲取所需學(xué)習(xí)信息（Any contents）與學(xué)習(xí)支持（Any learning support）。泛在學(xué)習(xí)能實現(xiàn)學(xué)習(xí)本身應(yīng)是泛在的這樣一個要求，滿足學(xué)習(xí)行為的發(fā)生不受物理條件限制，學(xué)習(xí)所需資源不受時空限制，學(xué)習(xí)過程可以得到不間斷支持，無處不在的學(xué)習(xí)能夠無處不在地產(chǎn)生相應(yīng)效果，它將會突破現(xiàn)代遠程教育的局限，成為未來學(xué)習(xí)的一個發(fā)展方向。

泛在學(xué)習(xí)和普適計算是兩個相對獨立的概念，盡管普適計算的出現(xiàn)推動了泛在學(xué)習(xí)的興起，卻也不能說泛在學(xué)習(xí)是普適計算的產(chǎn)物或派生物，二者之間的關(guān)系是新技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)系。泛在學(xué)習(xí)的興起源于普適計算在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。普適計算技術(shù)的成熟將為教育教學(xué)活動提供新的認知環(huán)境，其重要體現(xiàn)就是泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建。普適計算是泛在學(xué)習(xí)的技術(shù)支撐，它支持泛在學(xué)習(xí)環(huán)境無縫地融合信息空間和物理空間，使得任何學(xué)習(xí)者可以隨時隨地獲得學(xué)習(xí)支持，創(chuàng)新知識的獲取、創(chuàng)建、共享與運用模式，實現(xiàn)在正確的時間以正確的方式做正確事情的學(xué)習(xí)理念[2]。

3 泛在學(xué)習(xí)環(huán)境

泛在學(xué)習(xí)環(huán)境是一種支持泛在學(xué)習(xí)的整合的學(xué)習(xí)環(huán)境，在此環(huán)境中，學(xué)習(xí)者面對的是一個虛實結(jié)合的世界，學(xué)習(xí)是一種自然或自發(fā)的行為，學(xué)習(xí)者可以積極主動地學(xué)習(xí)并獲得隨時隨地的支持，也可以是潛在的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者未能覺察到學(xué)習(xí)過程的發(fā)生。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境是傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的延續(xù)，其目標(biāo)就是創(chuàng)造讓學(xué)生隨時隨地利用任何終端進行學(xué)習(xí)的教育環(huán)境，實現(xiàn)更有效的學(xué)生中心教育。

從宏觀上講，一切支持“無所不在的學(xué)習(xí)”的外部環(huán)境——自然的、物理的、信息的、社會的都應(yīng)該是泛在學(xué)習(xí)發(fā)生與實施的環(huán)境基礎(chǔ)。在普適計算滲透下的泛在學(xué)習(xí)時代，各種異構(gòu)終端學(xué)習(xí)設(shè)備通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接在一起，構(gòu)成一種無縫的設(shè)備生態(tài)系統(tǒng)，信息空間和物理空間走向融合，信息技術(shù)變得“透明”和無處不在，泛在學(xué)習(xí)通過迅速發(fā)展的信息通訊技術(shù)，改變移動學(xué)習(xí)的局限性，欲創(chuàng)造出不受時空限制的、創(chuàng)意性的、高度自主的、以學(xué)習(xí)者為中心的嶄新的教育環(huán)境。學(xué)習(xí)者在這種新型學(xué)習(xí)環(huán)境中，透過各種學(xué)習(xí)設(shè)備的輔助，與真實環(huán)境的學(xué)習(xí)對象互動來實現(xiàn)自我組織建構(gòu)知識[2]。

泛在學(xué)習(xí)環(huán)境具有泛在性、智能性、交互性、隱蔽性和適應(yīng)性的特點。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境最明顯的特征即學(xué)習(xí)的泛在性，包括泛在的學(xué)習(xí)行為、泛在的學(xué)習(xí)接口、泛在的學(xué)習(xí)支持服務(wù)[3]；智能性指泛在學(xué)習(xí)環(huán)境能在語義層面上分析學(xué)習(xí)者的需求，更加快速準確地挖掘?qū)W習(xí)者內(nèi)心需求；交互性指泛在學(xué)習(xí)環(huán)境能夠提供給學(xué)習(xí)者多方位交互；隱蔽性指泛在學(xué)習(xí)環(huán)境將計算嵌入學(xué)習(xí)者周圍和工具中，學(xué)習(xí)者不易察覺技術(shù)的存在；適應(yīng)性指泛在學(xué)習(xí)環(huán)境能用適應(yīng)性的呈現(xiàn)方式為學(xué)習(xí)者提供合適的資源，并為學(xué)習(xí)者提供適應(yīng)性的導(dǎo)航支持。除上述特征之外，泛在學(xué)習(xí)環(huán)境還具有境脈感知的特性。

4 泛在學(xué)習(xí)環(huán)境基本要素

泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的基本要素主要包括泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)支持、泛在學(xué)習(xí)資源和泛在學(xué)習(xí)服務(wù)三個部分，其概念模型如圖1所示。

4.1 泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)支持

泛在學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展利于建立教育信息生態(tài)，克服人和技術(shù)的異化，更能體現(xiàn)以學(xué)習(xí)者為中心，實現(xiàn)學(xué)習(xí)者的個性化發(fā)展[4]。

1）智能終端設(shè)備。智能終端設(shè)備是學(xué)習(xí)者與泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的直接交互界面，學(xué)習(xí)者可以通過智能終端設(shè)備方便地獲取學(xué)習(xí)資源，感知和處理學(xué)習(xí)者個性化需求。它能對學(xué)習(xí)者進行多方面能力延伸，是實現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié)。智能終端設(shè)備具有分散性、多樣性、連通性、簡單性和智能性等5個基本特性：分散性指學(xué)習(xí)設(shè)備分散于學(xué)習(xí)環(huán)境中，唾手可得；多樣性指學(xué)習(xí)設(shè)備的類型與形態(tài)多樣；連通性即各種分散的學(xué)習(xí)設(shè)備通過泛在網(wǎng)絡(luò)互為連通；簡單性指學(xué)習(xí)終端簡單適用，便于操作；智能性是智能終端設(shè)備最顯著的特征，它們不僅有超強的網(wǎng)絡(luò)連接能力、大容量存儲裝置、友好的交互方式，還具有環(huán)境感知能力。各智能終端設(shè)備都有特定的應(yīng)用場景，無線手持設(shè)備處中心位置，連同桌面計算設(shè)備、嵌入式設(shè)備、傳感設(shè)備形成學(xué)習(xí)終端的集合，為學(xué)習(xí)者提供無縫的學(xué)習(xí)機會與可任意獲取的資源與交互[1]。智能終端設(shè)備的設(shè)計須遵循移動性、接入便利性、資源易獲取性、學(xué)習(xí)輔助性、可擴展性和低成本的原則[5]。

圖1 泛在學(xué)習(xí)環(huán)境概念模型

智能終端設(shè)備主要體現(xiàn)在普適計算的3種模式上：①可穿戴計算模式，即將計算資源和感知設(shè)備穿戴到人的身上進行直接持續(xù)的人機交互；②信息設(shè)備模式，即將計算資源和感知設(shè)備集成到學(xué)習(xí)者日常生活環(huán)境中的設(shè)備上，使其成為人機交互的接口；③智能交互空間模式，即將計算機視覺、語音識別、墻面投影等多種計算資源和感知設(shè)備嵌入學(xué)習(xí)者日常生活環(huán)境中，使設(shè)備隱匿于學(xué)習(xí)者的物理空間。

2）泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。廣義的泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)即無處不在的網(wǎng)絡(luò)。狹義的泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)即硬件、軟件、系統(tǒng)、終端和應(yīng)用的融合，學(xué)習(xí)者隨時隨地使用任何學(xué)習(xí)終端都能上網(wǎng)，信息提供者所提供的教育資源通過任何網(wǎng)絡(luò)都能夠傳送[2]。它具有超強的環(huán)境感知、內(nèi)容感知及智能性。本文所說的是狹義的泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)。

泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)是實現(xiàn)電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和廣電網(wǎng)之間，固定網(wǎng)、移動網(wǎng)和無線接入網(wǎng)之間，基礎(chǔ)通信網(wǎng)、應(yīng)用網(wǎng)和射頻感應(yīng)網(wǎng)之間的互聯(lián)互通。其中，WAP和3G或4G是泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)中較重要的技術(shù)。WAP是在手機、互聯(lián)網(wǎng)、計算機之間進行通訊的開放全球標(biāo)準，WAP技術(shù)可以將互聯(lián)網(wǎng)上的大量信息及各種業(yè)務(wù)引入各種無線手持設(shè)備中，是泛在學(xué)習(xí)與Internet之間的紐帶與橋梁。以3G為代表的移動互聯(lián)技術(shù)是結(jié)合衛(wèi)星移動通信網(wǎng)與地面移動通信網(wǎng)形成的全球無縫覆蓋的立體通信網(wǎng)絡(luò)，解決了無線通信系統(tǒng)間的兼容性問題。移動互聯(lián)技術(shù)把網(wǎng)絡(luò)延伸到人們的生活學(xué)習(xí)空間，無線手持設(shè)備和嵌入式設(shè)備在移動互聯(lián)技術(shù)的支持下徹底打破桌面計算的束縛[1]。

構(gòu)建泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)支撐包括RFID技術(shù)、自然人機交互和上下文感知計算。RFID技術(shù)即無線射頻識別技術(shù)，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)，它實現(xiàn)了物理空間中物體與信息空間中對象的綁定，為構(gòu)建普遍的智能物體提供切實可行的途徑，是構(gòu)建泛在學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)技術(shù)。自然人機交互可以利用學(xué)習(xí)者的日常技能進行交互并具有意圖感知能力，使得人與計算環(huán)境的交互變得和人與人之間的交互一樣自然方便[5]。上下文感知計算即系統(tǒng)能發(fā)現(xiàn)并有效利用上下文信息進行計算，它能感知到學(xué)習(xí)者所處情景中與交互任務(wù)有關(guān)的上下文，并據(jù)此做出決策和自動提供服務(wù)。

3）云計算技術(shù)。云計算是一種利用大規(guī)模低成本運算單元通過互聯(lián)網(wǎng)提供各種計算和存儲服務(wù)的IT技術(shù)。云計算技術(shù)能使學(xué)習(xí)者不依賴某特定終端訪問和使用學(xué)習(xí)資源，達到無縫學(xué)習(xí)。只要接入網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)者就能隨時隨地通過任何終端設(shè)備，同步和共享數(shù)據(jù)，這是傳統(tǒng)單點集中式數(shù)據(jù)存儲方式所無法比擬的。云計算技術(shù)將物理空間中分散的資源結(jié)點建立邏輯上的鏈接，存儲模式從物理上的分散到邏輯上的集中，對學(xué)習(xí)者而言，學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)空間變得無限大并可擴充[1]，學(xué)習(xí)者的所有數(shù)據(jù)都在云端進行，學(xué)習(xí)者在使用軟件的過程中不需對其進行手動維護，學(xué)習(xí)資源空間的使用成本就大大降低了。

4）軟件支撐系統(tǒng)。軟件支撐系統(tǒng)是泛在學(xué)習(xí)得以實施的關(guān)鍵，其目的就是對普適計算中大量聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、物體、計算實體進行管理，為其數(shù)據(jù)交換、信息交互、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、任務(wù)協(xié)調(diào)、任務(wù)遷移等提供系統(tǒng)級的支持[6]。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下，設(shè)備的異質(zhì)性、網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性、環(huán)境的動態(tài)性、學(xué)習(xí)的泛在性以及適配性等都對學(xué)習(xí)軟件系統(tǒng)提出新的要求，這些都需要提供相應(yīng)的解決方案。但從國內(nèi)外研究者的項目來看，各研究項目不僅可以在虛擬世界和真實世界之間進行無縫連接，而且開始將目光轉(zhuǎn)向個性化適應(yīng)與情境感知上，利用基于本體的語義網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)格技術(shù)、RFID和傳感器甚至泛在傳感網(wǎng)絡(luò)為學(xué)習(xí)者提供個性化服務(wù)[7]。建設(shè)軟件支撐系統(tǒng)時應(yīng)注意對無縫遷移、情景感知、異構(gòu)平臺和多語言的支持。

4.2 泛在學(xué)習(xí)資源

泛在學(xué)習(xí)資源指基于學(xué)習(xí)者的興趣、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)習(xí)慣以及要求的分析，讓學(xué)習(xí)者隨時隨地按興趣和需要下載生動資源和多媒體信息的下一代智能型綜合信息資源[8]。學(xué)習(xí)資源是泛在學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)的核心要素，在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中，泛在學(xué)習(xí)在以文本、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等多種形式的基礎(chǔ)上又添加了可感知的、可用以情景反思的實體場景。由于泛在學(xué)習(xí)環(huán)境使人際連通性得到巨大提升，教師、同行專家、同伴、智能的學(xué)習(xí)伙伴（如智能學(xué)習(xí)代理Agent和智能專家系統(tǒng)ITS）也被列入泛在學(xué)習(xí)資源的范疇[1]，因此，泛在學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建還需要人才資源的支持，即建立一支對泛在學(xué)習(xí)資源庫進行系統(tǒng)管理的專業(yè)人才隊伍[9]，建立專業(yè)的師資隊伍和專家體系。

泛在學(xué)習(xí)資源具有開放性、適應(yīng)性、智能性和聯(lián)通性特點。開放性，指泛在學(xué)習(xí)資源具有動態(tài)生成、持續(xù)進化發(fā)展、結(jié)構(gòu)開放的特性[8]；適應(yīng)性，指未來學(xué)習(xí)資源應(yīng)不斷進化以適應(yīng)各種異構(gòu)終端設(shè)備；智能性，指高度智能的教學(xué)資源可根據(jù)用戶學(xué)習(xí)記錄動態(tài)調(diào)整學(xué)習(xí)內(nèi)容的呈現(xiàn)順序以及反饋信息等，還可通過服務(wù)接口自動搜集發(fā)現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)中的相似知識點，并能夠根據(jù)用戶的不同需求實現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的重組；聯(lián)通性，指每個學(xué)習(xí)資源作為資源網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點彼此按照某種規(guī)則建立聯(lián)結(jié)，此聯(lián)結(jié)的建立依賴于用戶的不同需求，從而構(gòu)建極具個性的知識網(wǎng)絡(luò)。

學(xué)習(xí)資源的建設(shè)是泛在學(xué)習(xí)環(huán)境搭建過程中不可或缺的一部分。當(dāng)前的泛在學(xué)習(xí)資源存在諸如無限學(xué)習(xí)群體的海量學(xué)習(xí)需求、資源獲得欠缺快捷性和有效性、資源組織非結(jié)構(gòu)化、資源生長無序、資源關(guān)系孤立化等問題。為此，泛在學(xué)習(xí)資源的建設(shè)應(yīng)注重視頻資源格式的多樣化、資源格式的跨平臺性，減小泛在學(xué)習(xí)資源的粒度，增強對資源的元數(shù)據(jù)描述等。

4.3 泛在學(xué)習(xí)服務(wù)

通過泛在學(xué)習(xí)系統(tǒng)所提供的教育服務(wù)可分為智能型學(xué)習(xí)服務(wù)、遠程教育服務(wù)、教育資源供給服務(wù)、教育綜合服務(wù)等領(lǐng)域[8]。

1）智能型學(xué)習(xí)服務(wù)是具備各種智能終端設(shè)備的學(xué)習(xí)環(huán)境，即通過學(xué)習(xí)輔助工具、智能化和尖端化設(shè)備來構(gòu)建無紙教室。如智能空間就是一個嵌入了計算、信息設(shè)備和多通道傳感器的工作空間，在這個空間里，學(xué)習(xí)者可以方便地訪問信息并獲得服務(wù)，提高學(xué)習(xí)效率或?qū)崿F(xiàn)協(xié)作性學(xué)習(xí)。境脈感知技術(shù)能為學(xué)習(xí)者提供個性化與適應(yīng)性的學(xué)習(xí)服務(wù)，學(xué)習(xí)者在這樣的環(huán)境中可實現(xiàn)沉浸、連續(xù)并深入地學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)環(huán)境改變時，學(xué)習(xí)服務(wù)也不會因此中斷[10]。智能導(dǎo)學(xué)服務(wù)根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力與動機及周圍所處的情境，自動或?qū)蛐缘貫閷W(xué)習(xí)者量身定制合適的學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計最佳學(xué)習(xí)路徑，尋找有互動意向的學(xué)習(xí)伙伴，為學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)提供最大的幫助服務(wù)。學(xué)習(xí)社區(qū)服務(wù)根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容，幫助學(xué)習(xí)者尋找或創(chuàng)建討論群組進行協(xié)作學(xué)習(xí)，在交流中獲得有益幫助，從而促進學(xué)習(xí)的深入。

2）遠程教育服務(wù)指應(yīng)用基于多樣媒體和通訊網(wǎng)的因特網(wǎng)，提供能連接到電子教育資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，并通過克服時空限制來擴大學(xué)習(xí)機會。清華大學(xué)所設(shè)計開發(fā)的面向遠程教育的智能教室就屬于遠程教育服務(wù)范疇。其他所有支持遠程教育的服務(wù)也都屬于這一范疇。

3）教育資源供給服務(wù)就是為學(xué)習(xí)者提供合適的學(xué)習(xí)資料的服務(wù)，如學(xué)習(xí)資源推薦服務(wù)。學(xué)習(xí)資源推薦服務(wù)是指利用情境感知設(shè)備來感知和分析有關(guān)學(xué)習(xí)者或周圍環(huán)境的一些信息，并結(jié)合學(xué)習(xí)者的知識水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格等內(nèi)部要素，為學(xué)習(xí)者主動推薦適應(yīng)性和個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

4）教育綜合服務(wù)是指以教育機關(guān)、教室和學(xué)生為單位，提供各種服務(wù)的綜合概念的服務(wù)。包括各級學(xué)校信息、教育課程導(dǎo)向、學(xué)校日程信息導(dǎo)向、支持業(yè)務(wù)處理的各種系統(tǒng)性服務(wù)等內(nèi)容。

5 結(jié)束語

目前，泛在學(xué)習(xí)正處于發(fā)展階段，泛在學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建所需的技術(shù)還不夠完善，無處不在的學(xué)習(xí)還不能得以真正意義上實現(xiàn)。但作為未來學(xué)習(xí)的一種發(fā)展方向，泛在學(xué)習(xí)也在不斷探索中前進。泛在學(xué)習(xí)環(huán)境將隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展與進步而逐步趨于成熟，為學(xué)習(xí)者提供真正意義上的泛在學(xué)習(xí)服務(wù)，以滿足學(xué)習(xí)者無處不在的學(xué)習(xí)需求，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動效率。

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