葛振南 馬玉慧

（渤海大學(xué)，遼寧 錦州 121013）

1 問題的提出

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，我們可以發(fā)現(xiàn)，在“學(xué)習(xí)環(huán)境”之前，經(jīng)常會(huì)加上“普適計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下的”“技術(shù)支撐的認(rèn)知學(xué)徒制的”“網(wǎng)絡(luò)的”“泛在”“數(shù)字”“智慧”“虛擬現(xiàn)實(shí)”“全息技術(shù)”等技術(shù)名稱。隨著這些技術(shù)名稱的變化，技術(shù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境發(fā)展愈發(fā)清晰和明朗，技術(shù)的發(fā)展又是有跡可循的，從最初的普適學(xué)習(xí)環(huán)境，到后面的數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境，再到現(xiàn)在的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的開放學(xué)習(xí)環(huán)境，技術(shù)是在不斷向前邁進(jìn)的，本研究的具體問題有兩點(diǎn)：一是現(xiàn)在的技術(shù)都有哪些？到達(dá)了什么程度？對(duì)學(xué)習(xí)者的影響有哪些？二是基于新技術(shù)的學(xué)習(xí)環(huán)境會(huì)出現(xiàn)哪些挑戰(zhàn)？

2 近20 年支持學(xué)習(xí)環(huán)境的信息技術(shù)的變化

20 世紀(jì)90 年代以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境的定義做出了很多努力。學(xué)習(xí)環(huán)境隨著教育和環(huán)境的變化而變化，環(huán)境又隨著技術(shù)的發(fā)展而變化。主要概念包括以下六點(diǎn)：

2.1 普適計(jì)算技術(shù)

普適計(jì)算技術(shù)是將計(jì)算機(jī)的功能融入外圍環(huán)境中，使人們將注意力轉(zhuǎn)移到人們應(yīng)該完成的任務(wù)。[1]普適計(jì)算環(huán)境是信息空間與現(xiàn)實(shí)的結(jié)合，是普適計(jì)算學(xué)習(xí)環(huán)境下人們可以不受時(shí)空約束而數(shù)字化的服務(wù)[2]。

2.2 數(shù)字技術(shù)

數(shù)字技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)、手機(jī)等設(shè)備將各種圖、文、音、影等信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)語言識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)字“0”和“1”后進(jìn)行處理、加工、保存、傳播、還原的技術(shù)，是一門科學(xué)技術(shù)。

2.3 人工智能

人工智能是研究、開發(fā)模擬、擴(kuò)展、擴(kuò)展智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。人工智能不斷發(fā)展，隨著阿爾法擊敗圍棋高手李世石，人工智能進(jìn)入了快速發(fā)展階段。

2.4 全息技術(shù)

全息技術(shù)是一種三維立體成像技術(shù)，物體模型可以完全由光束表示，它主要采用干涉和衍射的光學(xué)原理，利用干涉原理記錄物體光波的相位和振幅，再經(jīng)過衍射表現(xiàn)物體光波。[3]

2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)常稱為VR，是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，結(jié)合大數(shù)據(jù)、人工智能、傳感器技術(shù)等，通過多源信息融合、交互式三維動(dòng)態(tài)視覺和實(shí)體行為的計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視覺、聽覺、感覺等方面產(chǎn)生與真實(shí)環(huán)境高度相似的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。[4]

2.6 云計(jì)算

云計(jì)算具有快速靈活地提供資源的能力，能夠以最少的管理工作量快速部署和釋放資源。在云計(jì)算背景下，云都具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，但在使用云計(jì)算技術(shù)的過程中用戶的安全和隱私等問題也不容忽視。[5]

3 各技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境

3.1 普適計(jì)算學(xué)習(xí)環(huán)境

普適計(jì)算學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于學(xué)習(xí)的促進(jìn)有以下幾個(gè)方面：

績(jī)效的提升：“績(jī)效”是指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)場(chǎng)所完成任務(wù)的成就或結(jié)果。不管是學(xué)習(xí)還是工作都希望能夠提升效率，降低成本，收獲更多?？?jī)效的提升就可以很好地做到這一點(diǎn)。

對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境理論的發(fā)展：學(xué)習(xí)活動(dòng)在學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成上是不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)，而學(xué)習(xí)活動(dòng)系統(tǒng)同樣是包括主體、客體、工具、分工、共同體和規(guī)則在內(nèi)的一個(gè)完整系統(tǒng)。普適計(jì)算的介入豐富了活動(dòng)的理論，可以加強(qiáng)活動(dòng)中的互動(dòng)性，可以使活動(dòng)內(nèi)容更多豐富多樣，最后也可以給學(xué)生更多的反饋。

3.2 數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境

數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)學(xué)習(xí)的促進(jìn)有以下幾個(gè)方面：

對(duì)于在學(xué)校學(xué)習(xí)的學(xué)生，數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境可以讓學(xué)生不論是身處學(xué)校、家庭還是社會(huì)，處處都將充滿“智慧性”。在學(xué)校學(xué)習(xí)生活中，教師可以利用數(shù)字學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行改造，可以利用技術(shù)讓抽象的知識(shí)變得具體起來，讓原本學(xué)生只能憑空想象的知識(shí)變得立體起來，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)的興趣，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變成主動(dòng)學(xué)習(xí)。在家庭學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以在家利用技術(shù)手段進(jìn)行作業(yè)輔助，促使學(xué)生不再為家庭作業(yè)而煩惱，教師也可以將上課內(nèi)容傳到學(xué)生端，讓家長(zhǎng)根據(jù)教師所講授的內(nèi)容給學(xué)生進(jìn)行家庭輔導(dǎo)，更好地實(shí)現(xiàn)家校合作。[6]

3.3 “互聯(lián)網(wǎng)＋教育”技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境

1.虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于學(xué)習(xí)的促進(jìn)有以下幾個(gè)方面：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境可以激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)；在VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生可以實(shí)現(xiàn)自己的構(gòu)想，得到積極及時(shí)的反饋，使得學(xué)生喜歡利用VR 學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)；VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中，可以獲得視覺、聽覺、觸覺等多通道感覺反饋，可以激發(fā)學(xué)習(xí)者更加積極主動(dòng)地參與到學(xué)習(xí)中以實(shí)現(xiàn)情境學(xué)習(xí)[7]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境可以激發(fā)學(xué)習(xí)者高階思維；教育心理中將創(chuàng)新能力、問題求解能力、決策力和批判性思維能力都?xì)w屬于高階思維[8]。在VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中，教師可以通過設(shè)置游戲關(guān)卡，達(dá)到鞏固知識(shí)點(diǎn)的作業(yè)，學(xué)生在闖關(guān)中會(huì)認(rèn)真思考，深入思考，從而激發(fā)了學(xué)習(xí)者的高階思維。學(xué)習(xí)者進(jìn)入VR 學(xué)習(xí)環(huán)境中，會(huì)隨著環(huán)境的變化而不斷變化著，在環(huán)境改變的同時(shí)，學(xué)生會(huì)跟隨環(huán)境的變化而變化，例如朱自清的背影一課，當(dāng)跟隨著朱自清的文字再身處當(dāng)時(shí)的環(huán)境，學(xué)習(xí)者一定是主動(dòng)去領(lǐng)悟朱自清當(dāng)時(shí)的感覺而不是教師被動(dòng)地傳授。學(xué)生具有差異性，VR 學(xué)習(xí)環(huán)境可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)來進(jìn)行配備，以促進(jìn)學(xué)習(xí)者個(gè)性化學(xué)習(xí)。

2.全息技術(shù)支持下學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于學(xué)習(xí)的促進(jìn)有以下幾個(gè)方面：全息技術(shù)可以構(gòu)建數(shù)字孿生課堂，有利于促進(jìn)教育公平，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享，實(shí)現(xiàn)全納教育。構(gòu)建未來學(xué)習(xí)環(huán)境?；谌⒓夹g(shù)構(gòu)建的未來學(xué)習(xí)環(huán)境能將學(xué)生帶到一個(gè)虛擬的世界中，讓學(xué)生在受到學(xué)習(xí)環(huán)境的影響下沉浸在學(xué)習(xí)中。全息技術(shù)可以豐富課程內(nèi)容，使一些知識(shí)點(diǎn)可以用三維技術(shù)呈現(xiàn)，如醫(yī)學(xué)解剖類課程、地理類課程等，從而豐富學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

3.4 云計(jì)算學(xué)習(xí)環(huán)境對(duì)于學(xué)習(xí)的促進(jìn)

云計(jì)算技術(shù)支持下的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量是傳統(tǒng)普適計(jì)算技術(shù)支持下的平臺(tái)不可比擬的，國(guó)家利用云計(jì)算技術(shù)，構(gòu)建了教育云平臺(tái)，上傳和儲(chǔ)存的教學(xué)資源總量是非常巨大的，教師可以通過云教育平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和借鑒，完善自己的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。云計(jì)算技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以通過大量的計(jì)算分析學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)，可以針對(duì)不同的學(xué)生進(jìn)行不同的教育方式，針對(duì)學(xué)習(xí)比較扎實(shí)的學(xué)生進(jìn)行拔高題目的推薦，對(duì)于基礎(chǔ)不是特別扎實(shí)的學(xué)生進(jìn)行較為基礎(chǔ)的題目推薦，為個(gè)性化教學(xué)提供參考。云計(jì)算支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以將聊天工具、日歷、網(wǎng)盤等平臺(tái)集成起來，為學(xué)生開展學(xué)習(xí)提供多方面的學(xué)習(xí)支持。教師可以在聊天窗口進(jìn)行任務(wù)發(fā)布，學(xué)生可以自行組隊(duì)并通過聊天工具進(jìn)行交流，利用日歷做進(jìn)度計(jì)劃，利用網(wǎng)盤進(jìn)行任務(wù)進(jìn)度存貯，云計(jì)算也可以將這些全部記錄下來，小組內(nèi)同學(xué)可以共享，老師也可以直觀地看到每個(gè)小組的進(jìn)度，進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)，云計(jì)算對(duì)于小組協(xié)作學(xué)習(xí)的開展提供的幫助是其他技術(shù)無法代替的。

4 基于新技術(shù)的學(xué)習(xí)環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)

4.1 技術(shù)本身面臨的挑戰(zhàn)

1.設(shè)備自身性能的穩(wěn)定性。首先以網(wǎng)絡(luò)為例，從最開始的2G 網(wǎng)絡(luò)到3G、4G 直到現(xiàn)在的5G 技術(shù)，2G技術(shù)下的網(wǎng)速是最慢的，最不穩(wěn)定的，反應(yīng)速度特別緩慢，像一個(gè)老年人一樣。5G 技術(shù)下的網(wǎng)速是目前最快的，不但網(wǎng)速快，穩(wěn)定性也很高。運(yùn)用5G 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通信間的無障礙交流，但是2G 技術(shù)下就很難實(shí)現(xiàn)。

2.各個(gè)品牌、平臺(tái)間的相互協(xié)作。設(shè)備是不同廠家生產(chǎn)出來的，手機(jī)就有華為手機(jī)、小米手機(jī)。學(xué)校應(yīng)用的白板、投影儀也是不同廠家不同批次的。這種情況下，就有可能出現(xiàn)設(shè)備間不兼容的情況，會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)效果產(chǎn)生影響，故實(shí)現(xiàn)設(shè)備的跨品牌、跨平臺(tái)合作也是刻不容緩的。

3.長(zhǎng)時(shí)間使用新技術(shù)可能會(huì)對(duì)學(xué)生的生理造成不適。長(zhǎng)時(shí)間使用計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的視力產(chǎn)生影響，長(zhǎng)時(shí)間使用VR 設(shè)備會(huì)讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生眩暈感，所以對(duì)于設(shè)備的使用時(shí)長(zhǎng)、使用強(qiáng)度到底應(yīng)該如何把握是未來面臨的重大挑戰(zhàn)之一。

4.學(xué)習(xí)資源建設(shè)面臨的挑戰(zhàn)：在新技術(shù)支持下的學(xué)習(xí)環(huán)境急需加強(qiáng)學(xué)習(xí)資源方面的建設(shè)。新技術(shù)一旦產(chǎn)生，最先運(yùn)用的地方肯定是商業(yè)，例如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最應(yīng)用于游戲，創(chuàng)造了商業(yè)價(jià)值，但是與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合就很少，應(yīng)用于教學(xué)中的場(chǎng)景也很少。

4.2 新技術(shù)下對(duì)于教育者的教學(xué)也帶來了極大的挑戰(zhàn)

1.需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)環(huán)境隨著技術(shù)與時(shí)俱進(jìn)，教師的教學(xué)設(shè)計(jì)也要不斷開拓創(chuàng)新，要善用學(xué)習(xí)環(huán)境的支持技術(shù)，例如投影儀可以播放教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)記錄，這樣可以吸引學(xué)生的注意力，也可以增加課堂的趣味性。

2.課堂教學(xué)難度增大。疫情常態(tài)下要求教師時(shí)刻準(zhǔn)備線上教學(xué)。線上教學(xué)時(shí)的教學(xué)難度會(huì)比課堂難度增大，教師不能及時(shí)有效地得到學(xué)生的有效反饋，影響教學(xué)效果。

3.師生間情感的流失。新技術(shù)支持的學(xué)習(xí)環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)跨時(shí)空學(xué)習(xí)，全息投影、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)都可以讓學(xué)生更好地投入到學(xué)習(xí)中去，但是同時(shí)也削弱了教師與學(xué)生之間情感的溝通，造成教師與學(xué)生之間情感的流失。

4.3 受教育者學(xué)習(xí)面臨的挑戰(zhàn)

1.受教育者容易形成不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。新技術(shù)越來越重視學(xué)習(xí)者的感受，自疫情暴發(fā)以來，為響應(yīng)國(guó)家停課不停學(xué)號(hào)召，各級(jí)各地積極開展線上教學(xué)，線上教學(xué)的弊端同時(shí)也暴露了出來，教師在線上認(rèn)真講課，但是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)等各種問題，學(xué)生的上課狀態(tài)并不是很好，易形成不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。

2.受教育者容易沉迷虛擬世界。新技術(shù)的發(fā)展，例如虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)優(yōu)先應(yīng)用于游戲領(lǐng)域，一些自制力不強(qiáng)的受教育者就會(huì)情不自禁地沉迷于虛擬世界，對(duì)他們的身心造成很大的傷害。雖然現(xiàn)在很多游戲設(shè)置了防未成年人沉迷游戲的設(shè)置，例如只在周六周日的晚上八點(diǎn)以后才開放游戲權(quán)限，或者在檢測(cè)到可能不是本人賬號(hào)時(shí)要求刷臉解鎖，但是上有政策下有對(duì)策，許多未成年學(xué)生會(huì)用其他方法來進(jìn)行游戲，比如借他人賬號(hào)登錄，或者購買賬號(hào)。并且許多未成年人對(duì)于游戲的抵抗力較小，容易受到游戲的誘惑進(jìn)行充值、打賞，同時(shí)，許多未成年人對(duì)于錢財(cái)沒有很直觀的概念，往往會(huì)出現(xiàn)大額充值，目前法律法規(guī)對(duì)于這塊沒有特別的規(guī)定，所以有時(shí)候未成年在家長(zhǎng)不知情的情況下進(jìn)行大額充值后的錢財(cái)損失無法追回，造成家長(zhǎng)的財(cái)產(chǎn)損失嚴(yán)重。

3.受教育者認(rèn)知負(fù)荷易超載。新技術(shù)的發(fā)展是朝著全面感知去發(fā)展的。從2D 技術(shù)到3D 技術(shù)，從語音電話到視頻電話，從耳機(jī)到虛擬現(xiàn)實(shí)；從簡(jiǎn)單的視覺刺激到視覺、聽覺雙重刺激，再到多元感官系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)作，從單一到復(fù)雜。受教育者的認(rèn)知負(fù)荷不斷加重，直至超載，非常不利于學(xué)生的身心發(fā)展，人的精力是有限的，當(dāng)大量精力投入到游戲中去，那么投入到學(xué)習(xí)的精力就會(huì)大幅度減少，會(huì)造成受教育者注意力不集中，成績(jī)下降，沒有精神，嚴(yán)重的會(huì)產(chǎn)生心理疾病。

5 結(jié)語

技術(shù)是日新月異的，一些技術(shù)還沒有正式運(yùn)用到教育當(dāng)中來，未來學(xué)習(xí)環(huán)境的發(fā)展到底能到達(dá)何種地步還尚未可知。但是新技術(shù)的發(fā)展是勢(shì)不可擋的，學(xué)習(xí)環(huán)境也會(huì)隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷更新迭代，新的技術(shù)新的學(xué)習(xí)環(huán)境將成為更有利于學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的環(huán)境，在未來的學(xué)習(xí)中發(fā)揮更加重要的作用。