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        移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境研究

        2019-04-22 01:21:52方海光劉嘉琪魏文雅汪時沖
        電化教育研究 2019年4期
        關(guān)鍵詞:教育大數(shù)據(jù)移動終端生態(tài)環(huán)境

        方海光 劉嘉琪 魏文雅 汪時沖

        x[摘? ?要] 不同于傳統(tǒng)教育模式和新興的互聯(lián)網(wǎng)教育模式,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境將伴隨5G網(wǎng)絡(luò)和終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為下一代學(xué)習(xí)服務(wù)新模式。其中,如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師以及家長之間隨時隨地的學(xué)習(xí)服務(wù)和精準(zhǔn)服務(wù)的閉環(huán)環(huán)境成為研究的關(guān)鍵所在。研究以教育主體和教育環(huán)境為核心,結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成要素創(chuàng)建基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型(Mass Learning Service Ecological Model Based On Mobile Internet,簡稱3M模型),從學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)媒體、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)支持和學(xué)習(xí)平臺支持五個方面特征對其下一代學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了闡述,并分析了基于3M模型的五個典型智能學(xué)習(xí)場景:無人智能化學(xué)習(xí)環(huán)境、物聯(lián)協(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境、智能終端學(xué)習(xí)環(huán)境、多維度空間學(xué)習(xí)環(huán)境、智能教學(xué)機(jī)器人,并構(gòu)建基于學(xué)習(xí)場景劃分的智能學(xué)習(xí)中心服務(wù)算法ILCSA,最后以基于移動互聯(lián)網(wǎng)的中小學(xué)大規(guī)模學(xué)習(xí)移動終端應(yīng)用案例作為驗(yàn)證。

        [關(guān)鍵詞] 移動互聯(lián)網(wǎng)教育; 移動終端; 教育大數(shù)據(jù); 學(xué)習(xí)服務(wù); 生態(tài)環(huán)境

        [中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

        一、問題的提出

        從裝備到內(nèi)容再到服務(wù)是伴隨著智慧城市發(fā)展的智慧學(xué)習(xí)支持發(fā)展的明確路線圖,而知識體系化又為學(xué)習(xí)服務(wù)階段的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。基于大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)系統(tǒng)及其特定的應(yīng)用,學(xué)習(xí)服務(wù)將成為教育信息化的深入發(fā)展對象,也將成為大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)支持系統(tǒng)、智能城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和服務(wù)的一部分[1]。我國以移動互聯(lián)網(wǎng)與移動設(shè)備為代表的移動學(xué)習(xí)環(huán)境的不斷完善,也為未來學(xué)校和智慧學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)提供著更大的發(fā)展空間[2]。

        移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境是以移動互聯(lián)網(wǎng)作為接入網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)網(wǎng)及服務(wù),包括三個要素:移動終端、移動網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用服務(wù)[3]。移動互聯(lián)網(wǎng)的前提是移動終端,基礎(chǔ)是接入網(wǎng)絡(luò),核心是應(yīng)用服務(wù),其主要由移動網(wǎng)絡(luò)(5G+WIFI+GPRS等)和移動終端(手機(jī)、PAD及所有帶屏的移動設(shè)備)組成[4]?;谝陨媳尘翱梢蕴岢鰠⒖夹缘囊苿踊ヂ?lián)網(wǎng)定義:一種通過移動智能終端,采用移動網(wǎng)絡(luò)來訪問平臺的服務(wù)。該服務(wù)包括三個要素:終端、網(wǎng)絡(luò)、平臺。具體來說,移動終端設(shè)備融合了強(qiáng)大的計算以及通信功能,實(shí)現(xiàn)了記錄學(xué)習(xí)者周圍的天氣、地點(diǎn)、人物、知識甚至思維等[5]。

        不同于傳統(tǒng)教育模式和新興的互聯(lián)網(wǎng)教育模式,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境將伴隨5G網(wǎng)絡(luò)和終端產(chǎn)業(yè)發(fā)展成為下一代學(xué)習(xí)服務(wù)新模式。其中,如何實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師以及家長之間隨時隨地的學(xué)習(xí)服務(wù)和精準(zhǔn)服務(wù)的閉環(huán)環(huán)境成為亟待解決的關(guān)鍵問題。因此,本研究構(gòu)建了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型(Mass Learning Service Ecological Model Based On Mobile Internet,簡稱3M模型),這不僅突破了學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)方式等學(xué)習(xí)限制,能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)習(xí)者隨時隨地地進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、路線制定,并且可以融合多方面的支持和綜合服務(wù)[1,6],是未來大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)的發(fā)展方向。

        二、基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)

        生態(tài)環(huán)境模型

        (一)基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型構(gòu)建

        建構(gòu)主義理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者的原有知識經(jīng)驗(yàn)生成意義和建構(gòu)理解的過程,它強(qiáng)調(diào)了教育主體原有知識體系與學(xué)習(xí)環(huán)境的互動過程;泛在學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào),隨著大規(guī)模技術(shù)的普遍應(yīng)用,學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)易獲得性增強(qiáng),環(huán)境需要提供知識系統(tǒng)化和學(xué)習(xí)過程化的支持服務(wù);成人學(xué)習(xí)理論指出,學(xué)習(xí)者自我導(dǎo)向在情境學(xué)習(xí)環(huán)境中具有重要驅(qū)動作用。可以看出,在大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境中主要是由教育主體與教育環(huán)境兩部分構(gòu)成[7-8],學(xué)習(xí)者原有的知識體系在情境中的建構(gòu)過程和環(huán)境的系統(tǒng)化以及過程化支持是相互協(xié)作的。結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)的終端、網(wǎng)絡(luò)和平臺三個主要構(gòu)成要素,運(yùn)用大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)分類,針對不同的教育主體特征和閉環(huán)服務(wù)環(huán)境,可以提出基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型,如圖1所示。

        在3M模型中,描述了教育主體在教育環(huán)境下進(jìn)行基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)系統(tǒng)過程,包括移動互聯(lián)網(wǎng)、教育主體、教育環(huán)境、全學(xué)習(xí)過程以及精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)五個主要部分,共同形成了一個完整的服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型,使得教育主體之間能進(jìn)行更有效、便利的交互,從而提升整個生態(tài)模型的教學(xué)效果。

        教育主體和教育環(huán)境是該模型中最基本的構(gòu)成要素,其中教育主體包括學(xué)生、教師、家長和管理者[9];主要的教育環(huán)境有物理環(huán)境、社會環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。物理環(huán)境是指在移動互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)支持下,對教室、文化館、博物館、科技館等物理空間進(jìn)行智能化改造。社會環(huán)境主要包括人際交往環(huán)境和社會文化環(huán)境[10];網(wǎng)絡(luò)環(huán)境主要涉及網(wǎng)絡(luò)云平臺、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)社區(qū)、開放課程平臺等基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)平臺。移動互聯(lián)網(wǎng)是3M模型中重要的組成部分,構(gòu)成了整個系統(tǒng)教育活動的基礎(chǔ)。教育主體通過終端連接網(wǎng)絡(luò)來訪問平臺,從而獲取海量學(xué)習(xí)資源。3M模型中所產(chǎn)生的精準(zhǔn)大數(shù)據(jù),通過云計算技術(shù)可以即時儲存在云端上。通過精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)分析,可以向?qū)W習(xí)者提供全學(xué)習(xí)過程的服務(wù),提供個性化精準(zhǔn)的教育資源,從而提高教育教學(xué)的效率,提升教育教學(xué)的效果。

        (二)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)與基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)差異分析

        依據(jù)3M模型,可以依據(jù)學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的基本構(gòu)成要素,從學(xué)習(xí)空間、學(xué)習(xí)媒體、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)支持和學(xué)習(xí)平臺支持五個方面對傳統(tǒng)學(xué)習(xí)和基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)進(jìn)行差異分析[11],見表1。

        其中各要素的比較主要分為五個方面:

        1.學(xué)習(xí)空間。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)主要是在固定的物理空間,如在教室展開的學(xué)習(xí)方式。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的社會空間單一,學(xué)習(xí)者、教師、家長以及管理者之間的聯(lián)系不夠密切。而基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)支持智能化的學(xué)習(xí)空間,不再單單局限于教室這樣的物理空間,更多是拓展到了網(wǎng)絡(luò)空間。此外,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)擁有豐富的社會空間,在這種良好的社會文化環(huán)境和人際交往環(huán)境下,學(xué)習(xí)者、教師、家長以及管理者能夠及時高效地緊密聯(lián)系起來,對學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情況關(guān)注度更高。

        2. 學(xué)習(xí)媒體。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)的教學(xué)媒體主要是單一的紙質(zhì)媒體和黑板粉筆。而在基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)中,移動設(shè)備的使用實(shí)現(xiàn)了跨終端和富媒體的結(jié)合。

        3. 學(xué)習(xí)資源。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)資源主要依賴于紙質(zhì)材料和教師面授。而基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)為學(xué)習(xí)者提供了豐富的數(shù)字化資源和網(wǎng)絡(luò)資源,促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源的廣泛共享和應(yīng)用。

        4. 學(xué)習(xí)支持。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)只滿足面對面交流答疑的學(xué)習(xí)支持。而基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)則打破了面對面交流答疑的局限性,實(shí)現(xiàn)了非面對面交流答疑的形式。

        5. 學(xué)習(xí)平臺支持。在傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)平臺支持是基于教室的物理平臺。而在基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)者可以借助網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境(移動教育平臺)力求實(shí)現(xiàn)隨時隨地的學(xué)習(xí)和探究。

        因此,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)學(xué)習(xí)相對薄弱的服務(wù)功能,為學(xué)生帶來更強(qiáng)的學(xué)習(xí)資源精準(zhǔn)服務(wù)和學(xué)習(xí)過程體驗(yàn),更能擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野。

        三、基于3M模型的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的

        智能學(xué)習(xí)場景分析

        (一)基于3M模型的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的智能學(xué)習(xí)場景要素分析

        基于3M模型的智能學(xué)習(xí)場景主要由三個層次的服務(wù)共同組成,如圖2所示。其中,內(nèi)層為云層,云層的核心為智能學(xué)習(xí)中心,中心連接各個云平臺(移動終端的APP)[12];中層是學(xué)習(xí)場景,基于3M模型的智能學(xué)習(xí)場景主要有S1無人智能化學(xué)習(xí)環(huán)境、S2物聯(lián)協(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境、S3智能終端學(xué)習(xí)環(huán)境、S4多維度空間學(xué)習(xí)環(huán)境、S5智能教學(xué)機(jī)器人五個學(xué)習(xí)場景;外層是邊緣層,進(jìn)行終端邊緣計算。依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸路徑,存在智能云計算將精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)從邊緣層傳輸?shù)皆茖?,然后從云層傳輸給智能學(xué)習(xí)中心,再從智能學(xué)習(xí)中心應(yīng)用到相應(yīng)智能學(xué)習(xí)場景的精準(zhǔn)大數(shù)據(jù)傳輸路徑。

        (二)基于3M模型的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的智能學(xué)習(xí)場景描述

        大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境的智能化是保證學(xué)習(xí)服務(wù)質(zhì)量的關(guān)鍵,這種智能化根據(jù)環(huán)境技術(shù)應(yīng)用程度和數(shù)據(jù)交互水平是分級分層的。它按照智能化程度劃分,主要來源五個方面,空間維度的拓展、人工智能功能的應(yīng)用、數(shù)據(jù)的多源采集、學(xué)習(xí)過程的無縫化和個人終端的使用。根據(jù)學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境智能化來源和學(xué)習(xí)者的數(shù)據(jù)交互關(guān)系程度,結(jié)合3M模型的學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的要素關(guān)系,可以將該生態(tài)環(huán)境劃分為五個典型智能學(xué)習(xí)場景,見表2。

        (三)基于智能學(xué)習(xí)場景的智能學(xué)習(xí)中心服務(wù)算法

        基于3M模型的智能學(xué)習(xí)場景框架,結(jié)合移動終端,可以構(gòu)建基于智能學(xué)習(xí)中心核心服務(wù)算法ILCSA(Intelligent Learning Center Service Algorithm,ILCSA)。當(dāng)學(xué)生的全學(xué)習(xí)過程通過移動設(shè)備接入時,學(xué)習(xí)環(huán)境生態(tài)將智能地進(jìn)行如下算法:

        Step1:多終端數(shù)據(jù)采集匯聚到邊緣端;

        Step2:邊緣端進(jìn)行判斷是否完成了智能學(xué)習(xí)服務(wù),根據(jù)結(jié)果轉(zhuǎn)入到Step2或者Step6;

        Step3:云端智能學(xué)習(xí)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分類,并深度學(xué)習(xí)形成多類別分類模型;

        Step4:云端智能學(xué)習(xí)中心應(yīng)用分類模型進(jìn)行場景匹配及其相應(yīng)的服務(wù)推薦和接入;

        Step5:智能服務(wù)接入并根據(jù)服務(wù)結(jié)果完善學(xué)生知識地圖;

        Step6:對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)檢測后進(jìn)行路徑智能推薦,轉(zhuǎn)入Step2或者退出。

        四、基于3M模型的移動互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模

        學(xué)習(xí)環(huán)境分析

        以移動互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)為基礎(chǔ)[2],結(jié)合移動互聯(lián)網(wǎng)的特征服務(wù)和大規(guī)模學(xué)習(xí)的內(nèi)容,可以構(gòu)建基于3M模型的移動互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模學(xué)習(xí)環(huán)境,如圖3所示。

        可以看出,基于3M模型的移動互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模學(xué)習(xí)環(huán)境主要分為兩個層次,即移動互聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模學(xué)習(xí)。目前,基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)發(fā)展過程中,移動互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)是由技術(shù)驅(qū)動,即首先由終端的支持到網(wǎng)絡(luò)的支持再到平臺的支持。針對大規(guī)模學(xué)習(xí),包含四個層次:最內(nèi)層是移動教育平臺,提供具體細(xì)粒度的服務(wù)元單元;第二層是移動終端,成為大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)的統(tǒng)一入口,這是與互聯(lián)網(wǎng)教育服務(wù)最主要的區(qū)別之一;第三層是教育參與主體,是多主體多終端的泛在化學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境;最外層是移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),為大規(guī)模學(xué)習(xí)環(huán)境提供智能鏈接。這樣,在移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)(5G++WIFI+GPRS等)的環(huán)境下,教育參與主體(教師、學(xué)生、家長以及管理者)使用移動終端(平板電腦等),通過移動教育平臺(微信、QQ等)來開展和實(shí)施大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)。

        五、基于移動互聯(lián)網(wǎng)的中小學(xué)大規(guī)模

        學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境應(yīng)用案例分析

        以某中學(xué)生為例,他的家與學(xué)校相距6公里,每天需要花費(fèi)20分鐘從家坐公車到學(xué)校,可以采用基于移動互聯(lián)網(wǎng)的學(xué)習(xí)方式,利用其碎片化時間開展學(xué)習(xí)活動。采取基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)方式的適宜環(huán)境要求是,學(xué)習(xí)者應(yīng)該處在一個較為寬松、溫度適宜的物理環(huán)境,融洽的社會環(huán)境且具有合適的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。首先,針對這三個方面,對該學(xué)生所處環(huán)境進(jìn)行分析,見表3??梢钥闯鰧?shí)際的環(huán)境比較嘈雜,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對穩(wěn)定,同時,周圍人對該學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度處于漠不關(guān)心的狀態(tài)[6]。

        六、結(jié)? ?語

        本研究從大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境出發(fā),以移動互聯(lián)網(wǎng)的典型特點(diǎn)為基礎(chǔ),設(shè)計了基于移動互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模學(xué)習(xí)服務(wù)生態(tài)環(huán)境模型并設(shè)計了智能學(xué)習(xí)場景,分析了基于3M模型的移動互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模學(xué)習(xí)環(huán)境。根據(jù)應(yīng)用案例可以總結(jié)基于移動互聯(lián)網(wǎng)的中小學(xué)大規(guī)模學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境存在以下明顯特征:

        一是移動終端的便捷性。首先,從外觀上來看,移動終端屏幕較小便于攜帶。其次,從工作時間來看,移動終端的耗電量更少,工作時間更長,便于長時間學(xué)習(xí)使用。最后,從學(xué)習(xí)功能上看,移動終端不僅可以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者在搜索資源平臺上進(jìn)行任意學(xué)習(xí)資源的瀏覽和學(xué)習(xí),還可以實(shí)現(xiàn)隨時隨地學(xué)習(xí)的功能。面對任何問題時,移動終端能夠充分發(fā)揮其便捷性來幫助學(xué)習(xí)者搜索所需資源,來進(jìn)行答疑解惑。

        二是移動終端的參與性。移動終端的參與性是指家長的參與,強(qiáng)調(diào)家長要積極參與到學(xué)校的教學(xué)活動中,與教師共同監(jiān)督和引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)。移動終端打破了學(xué)校這種物理環(huán)境的局限性,實(shí)現(xiàn)了學(xué)生、教師、家長以及管理者之間的相互作用和聯(lián)系。

        三是移動終端的即時通訊。移動終端的即時通訊功能允許用戶之間互相添加好友,這主要實(shí)現(xiàn)了學(xué)生、教師以及家長三者之間的即時聯(lián)系。對于教師而言,可以添加自己的學(xué)生、同事和學(xué)生家長為好友。這樣可以方便課下督促和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí);可以方便與同事交流教學(xué)心得或向名師請教教學(xué)經(jīng)驗(yàn);可以方便與學(xué)生家長進(jìn)行溝通,即時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。對于家長而言,可以添加教師和自己的孩子為好友,可以從教師那里快速便捷地了解到自己孩子的在校表現(xiàn)情況。

        四是移動終端的云服務(wù)。移動終端的云服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)者與終端的緊密捆綁,通過云計算處理技術(shù),將學(xué)習(xí)者的基礎(chǔ)信息、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)評測等內(nèi)容,以教育大數(shù)據(jù)的形式儲存在云端上。使用終端邊緣計算對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)內(nèi)容大數(shù)據(jù)的處理、分析,為從事教育研究工作的專家學(xué)者提供了便利,對某個教育現(xiàn)象或趨勢進(jìn)行判定,力求引領(lǐng)教育領(lǐng)域向更先進(jìn)的方向發(fā)展。

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