赵柯杉　梁林梅

关键词：台湾;小学生;移动学习;户外教育

一、研究背景

随着互联网技术和无线通信技术的飞速发展，以智能手机为代表的移动终端的迅速更新以及无线Wi-Fi的普及，改善了过去移动学习中硬件带来的局限性。当每个人都能够拥有移动设备，并且可以随时随地上网的时候，移动学习将会使现有的人类学习格局发生巨大改变，指尖上的学习将会无处不在。

我国台湾地区很早就开始了移动学习的研究，在台湾地区，移动学习又被称为“行动学习”。研究广泛关注中小学领域，尤其是小学阶段。台湾学者的相关研究成果在全球移动学习领域亦处于领先地位，也推进了中小学移动学习实践的开展。因此，系统分析和研究台湾地区移动学习的典型案例和成功经验，具有独特的理论和现实意义。

户外移动学习，是指学习场所位于教室之外的学习。因为移动设备具有个性化、便携性、交互性等特点，是固定的机器设备、台式计算机、笔记本电脑等无法做到的。户外移动学习可以随时随地为学习者搭建学习环境，使学习不局限于固定的时间和地点。户外移动学习可以让学习者置身于真实的环境，在情境中学习。在实践中，学习者自发获得知识，积极主动参与学习，而非被动接受知识，能够加强对知识的理解和在真实情境中的应用。无论是在户外，还是在场馆等教室之外的场所，移动设备和技术可以为学习者提供及时的学习支持，帮助学习者根据问题和需要获取、学习、理解、掌握、应用知识。

二、国内外中小学户外移动学习研究现状

（一）国外中小学户外移动学习已有研究

移动学习应用于K-12阶段，通常是促进、改善现有的学校教与学的过程，作为教室内正式学习的一部分或学习内容的补充，为教室之外的学习提供指引和辅助。国外移动学习的项目实践开始时间较早，成果也较为丰富，在中小学领域也有较多的应用案例。

在美国，卡马拉宁（Kamarainen）等人[1]设计和实施了EcoMobile试点项目。EcoMobile结合了增强现实（AR）体验和环境探测器的使用，用于当地池塘环境的实地考察。71名来自某小学六年级5个班级的学习者，学习池塘水质特征、生物因素与非生物因素之间的关系以及生态系统中的生物体的作用。整个学习过程包含了实地考察前的培训、当地池塘环境的实地考察、考察后的教室讨论三个阶段。在欧洲，英国的查里托诺（Charitonos）等人[2]整合了学校教室和博物馆场景，用于九年级历史课程的学习，旨在了解学习者在博物馆内如何通过推特（Twitter）互动来进行有意义的学习。29名学习者被分为8组，每组配备一部或两部移动设备，按照预先设定好的轨迹参观3个画廊，并给予他们小册子或开放式选择作为指引，学习场所为英国某博物馆。在瑞典，斯德哥尔摩的某小学开展了应用于自然科学的户外移动探究学习活动，学习者为15名当地某小学五年级的学生。这个活动通过室内介绍、户外探究、室内汇报三个阶段的移动探究学习活动，让学生学习斯德哥尔摩北部地区的植物种类及特征。[3]

（二）国内中小学户外移动学习已有研究

在我国大陆地区，中小学移动学习较多应用于校内教育，学习内容涉及不同学科，目前关于户外移动学习的研究和应用较少。钟正等人[4]设计并开发了一个基于移动地理信息系统（GIS）的户外探究学习系统，应用于八年级地理课程的教学活动，对武汉东湖自然人文景观进行实地考察。教师借助户外教学系统以发布学习任务、监控学生位置、了解学生的反馈;学生则根据景区指引和知识库进行自主探究学习;系统可以记录学习过程，分享学习成果，并对学习结果进行在线测试。

在我国台湾地区，中小学移动学习开展得较早，而且应用和研究范围非常广泛。这首先得益于台湾地区与数字化学习、移动学习相关政策和计划的支持。台湾在2013年启动《中小学行动学习推动计划》，由各县市推荐试办学校，实施移动学习的教学活动，至今约有300所学校参与[5]。2014年全面启动《数位学习推动计划》，甄选各个县市的中小学参与《中小学行动学习推动计划》，并资助其建设移动学习环境[6]。计划还设立“中小学行动学习推动计划网站”，收集各地实施的创意教学活动，进行教学课程分享和交流。台湾在2018年1月11日发布了《中小学行动学习推动计划》实施方案，实施的学习阶段为小学三年级以上。方案要求参与移动学习计划的学校使用移动设备进行两学期的教学。由来自移动学习领域的专家组成辅导团队，设立教师专业发展工作坊，开展学校经验分享与交流活动，评估移动学习成效，为学校提供移動学习的支持与咨询服务。各县市监督、配合参与学校，规划配备与移动学习相关的软硬件设备。[7]

三、台湾地区小学生户外移动学习

典型案例分析

笔者在Web of Science文献库的SSCI核心期刊中，依据被引次数和发表时间，筛选出2010-2016年间，以小学生为研究对象，学习场所为户外的4个移动学习案例。文献1篇来自《计算机和教育》，2篇来自《教育技术与社会》，1篇来自《计算机辅助学习》。在研究方法上，几乎都采用了准实验研究设计、问卷法、观察法和访谈法。本论文从理论基础、系统设计、活动流程和研究结果四个维度进行分析与总结。

（一）案例一：台南大学校园内的植物学习活动

台湾成功大学的黄（Huang）等人[8]开发了名为移动植物学习系统（MPLS）的户外生态移动学习系统，用来促进小学科学课程中的植物学习。研究选取了平均年龄为11岁的32名小学生，分为实验组和控制组各16人，每组再分为4个小组，由一位课程教师带队指导。其中，实验组的学生采用装有MPLS的“掌上电脑”（PDA）进行户外学习，控制组则用参考书和纸笔进行学习，学习场景为台南大学校园。

1.理论基础

研究以社会情境、知识情境和技术情境三个层面作为理论基础，社会情境和知识情境之间可以相互补充，技术情境可以辅助社会情境，也可以增强知识情境。三者之间相互联系，旨在为学生提供直接的学习经验和体验真实环境的机会。

2.系统设计

MPLS主要有内容同步、植物查询、植物导航、知识分享四个功能，如图1所示。内容同步功能由本地知识数据库和远端知识数据库构成，旨在为教师和学生构建无缝的教育环境。植物查询功能可以由人工进行查询和相机进行查询。植物导航功能利用位置感知，有发现和获得两个模式。知识分享功能可以让学生利用图片、文本、个人注释与他人分享自己的发现。

3.活動流程

整个户外学习活动包含6个步骤，持续4个小时。第一步，实验组和控制组都在教室听教师讲解关于植物的基本知识，以及如何使用MPLS和参考书。第二步，两组学生都需要选择特定的植物，来观察叶子的特征。第三步，实验组用MPLS来寻找叶子，并确定叶子的名称、生态性、功能、类型和分类，控制组则使用指导书来寻找。在这一步，教师要求学生进行口头汇报，交流获得的新知识。第四步，实验组利用MPLS提供的电子地图，选择自己喜欢的植物，记录自己的学习历程。控制组则在教师的带领下，用纸笔记录。第五步，实验组和控制组分别用MPLS和纸笔形成学习报告，并与同伴分享交流。第六步，教师自由提问，整合学生的答案，并对他们的学习进行评价。

4.研究结果

结果表明，使用MPLS进行户外学习，对激发学生学习兴趣、同伴之间的互动和学习成果都有显著作用。需要指出，相比使用参考书和纸笔的学习者，使用MPLS进行户外学习的学习者更为吵闹和缺乏秩序。研究者将这一现象解释为学习者对MPLS有极大的兴趣，以及对学习活动的积极参与。

（二）案例二：台南和平寺的探究学习

台南大学的施（Shih）等人[9]开发了一个移动学习系统，用来支持真实学习环境中的探索活动。研究选取32名小学五年级学生，手持PDA在台南和平寺（Peace Temple）进行探究式学习。结合寺庙的真实环境和移动学习系统中的数字化资源，设计了学习内容和活动，以及与主题相关的移动探究式学习模型。不同于其他应用于自然科学的研究，该研究提出的移动探究式学习系统支持应用于社会科学领域的学习。

1.理论基础

基于探究式学习策略，通过探索、调查、观察的探究式学习不仅使学生能深入理解学习主题，而且使他们学会如何学习。基于认知负荷理论，在移动学习系统和PDA上展示学习材料，可降低学生的认知负荷。

2.系统设计

移动探究式学习系统包含2个任务，每个任务有4个主题。PDA的探究界面设计包括探究主题、探究线索提示和探究建议。探究主题在界面的顶部，以动态菜单的形式呈现。提示的线索包含可供选择的选项，或给出开放性问题作为提示，让学习者根据问题，做出观察记录。在PDA的界面底端，呈现相应的探究建议。另外，每个学生拥有个人账号和密码，用来记录自己探究过程中的观察笔记，在探究任务结束时进行回顾，便于成果汇报。

3.活动流程

在活动开始之前，教师带领学生进行80分钟的“学习热身”，包括带领学生去图书馆寻找与当地文化相关的材料，介绍和平寺的历史、文化、宗教背景等，使学生对此次探究活动有基本的认识和一定的知识储备。整个探究式学习过程分为如下三个阶段。一是户外探究式学习（2小时），学生被随机分成不同的小组，利用PDA进行不同主题的探究。二是讨论探究成果（80分钟），学生回到教室进行探究活动的讨论。他们要整合、分类活动中收集到的信息，形成报告与同学分享，由教师、同伴和自己进行评价。三是小组成果汇报。这一阶段要求学生进行学习成果展示，包含两个任务。任务一是创造性地使用户外探究时收集的素材，小组合作讲述有关和平寺的历史故事;任务二是通过观察寺庙的建筑、装饰和陈列，向同伴描述寺庙的特征，并用纸设计出一个新的庙宇。

4.研究结果

结果表示，学生的认知学习成就得到明显提升，他们的满意度也较高。当采用移动探究式学习策略时，发现不同程度的学生在认知负荷上没有明显差异。说明移动探究学习方式可以显著改善学生的学习状态，也能够提升学生的学习满意度。而基于认知负荷理论设计移动学习系统，也是一种成功的方法。

（三）案例三：水生植物的探究学习

台湾中央大学的蒋（Chiang）等人[10]提出了一个基于AR技术的移动学习系统（MLS），研究选取了台湾南部57名四年级小学生，应用于自然科学课程的户外探究学习活动。小学生来自2个班级，一个班级的学生作为实验组，采用基于AR技术的移动探究学习方式;另一个班级的学生作为控制组，采用传统的移动探究学习方式。基于AR技术和移动设备的移动学习系统，可以指导学习者完成学习任务，并通过感知学习者的位置为他们提供学习支持。

1.理论基础

案例基于探究式学习策略，整个学习过程采用2002年布鲁斯（Bruce）和毕肖普（Bishop）提出的五步学习策略，包含提问、调查、创造、分享、反思。问卷的设计基于ARCS动机设计模型①和认知负荷理论。

2.系统设计

系统结构有定位模块，用来探测学生的当前位置，引导他们发现目标区域，展示学习任务和学习材料。相机模块和图像编辑模块，可用以捕捉真实情景中的图像并对图像进行注释和评论。数字指南针模块和三轴陀螺，区分学习位置、学习者位置和学习物件之间的联系。加速度计模块，学生通过微电子机械系统，摇晃移动设备来捕捉真实图像。AR显示模块，显示整合后的图像，包含学习物件、编辑过的图像和相关信息。系统功能有基于AR的移动学习功能、分组聊天室和记录探索历程。

3.活动流程

首先，教师向学生介绍水生植物（90分钟），学生练习如何使用这些移动学习设备。然后，开始探究式学习活动（120分钟）。探究式学习过程为以下步骤。一是提问，教师对要探究的学习对象进行定义，让学生主动搜寻要学习的对象。二是调查，学生到达要探索的学习对象的位置时，利用移动设备所呈现的探究问题进行真实情景的探究。在探究过程中，学生可以拍照、记录、与同伴分享，还可以将结果上传，让教师随时掌握学习情况。三是创造，学生进行探究学习内容的连接，内化形成新的知识。四是分享，学生利用学习历程系统交流自己的学习步骤和心得。五是反思，学生对习得概念进行深入反思。在结束户外探究活动后，学生回到教室进行探究活动的汇报和分享（40分钟）。

4.研究结果

结果显示，基于AR的移动学习系统可以显著提升学习者在探究活动中的学习表现和学习成就。学习动机方面，采用基于AR的移动探究学习的学习者，在注意、关联、信心方面显著高于传统的移动探究学习的学习者，并且学习者对使用基于AR的移动学习设备进行学习表现出较高的满意度。

（四）案例四：游戏化学习昆虫知识

树德科技大学的苏（Su）等人[11]开发和实施了移动游戏化学习系统（MGLS），内容包含与昆虫有关的学习活动，将游戏元素融入课程设计，应用于小学自然科学课程的学习。研究選取102名高雄某小学四年级的学生，并随机分为实验组34人，控制一组34人，采用智能手机搭配不同应用程序进行学习，控制二组34人，在教室进行学习。

1.理论基础

研究基于游戏化学习、社会建构主义理论、自我决定理论、ARCS动机设计模型和合作学习的策略。教师通过使用媒体来吸引学生的注意，MGLS与学生学习内容相关联。通过完成任务获得奖励，使学生获得自信和满足感。

2.系统设计

MGLS分为教师模块和学生模块，教师模块可以由教师设计合作学习的活动、游戏对象，安排学习位置和学习材料，准备学习流程和帮助学生的学习线索等。学生模块基于让学生利用智能手机进行户外移动学习的应用程序，如图2所示。它的主要功能有发现周围游戏、选取探索任务、选取学习对象、进行学习活动、记录个人观察。

3.活动流程

整个学习活动持续6周，包括四个阶段。第一阶段（第一周）：在自然科学课中学习目标昆虫的基本知识和分类（40分钟）。第二阶段（第二周）：对3组学生进行昆虫知识的实验前测试和活动前问卷（40分钟）。第三阶段（第三周到第五周）：实验组、控制一组、控制二组采用不同的学习策略进行学习活动（240分钟）。实验组学生使用智能手机和MGLS应用程序，进行学习对象的观察和分类;控制一组使用传统的移动学习方式，利用智能手机上“发现昆虫”应用程序进行昆虫学习;不同于前两组在户外进行学习，控制二组则在教室进行学习，没有任何技术支持。第四阶段（第六周）：对实验组进行后测和活动后问卷调查，对两个控制组进行后测（40分钟）。

4.研究结果

结果表示，利用MGLS进行户外游戏化移动学习，学生的学习动机和学习成就有显著改善。使用MGLS学习的学习者，学习成就显著高于传统的移动学习和室内学习。此外，研究发现男生比女生更有兴趣，有智能手机学习经验的学习者有较好的学习表现。

四、启示

（一）政府的重视和政策推动

台湾地区一系列活动的开展，与政府对移动学习活动的重视和相关政策文件的支持息息相关。台湾先后发布了《中小学行动学习推动计划》和《数位学习推动计划》，每年都会颁布下一年度的《中小学行动学习推动计划》实施方案，来推动各个县市的中小学校和教师参与计划并实施移动学习活动。除了建立网站，还举办了教师研习和交流活动，供参加计划的学校和教师相互学习，分享实践经验。与此同时，还对参与计划的学校建设移动学习环境进行资助，为实施移动学习扫除障碍。

（二）科学的理论基础支撑和高校研究团队的支持

台湾地区开展的户外移动学习活动，都依据相应的教学策略和学习理论进行设计与开发，将其作为学习活动的支撑。在户外环境下，合作学习策略、探究式学习策略广泛应用于户外教学。活动理论、情境学习理论、建构主义理论、认知负荷、动机模型等也能较好地诠释户外移动学习。

另外，一线教师能够带领学生顺利实施移动学习的教学活动，离不开台湾高校研究团队的支持。2018年的《中小学行动学习推动计划》实施方案中指出，来自高校的移动学习领域的专家、学者共同组成辅导团队，为教师提供移动学习的支持与咨询，学校也可以定期邀请他们进行针对性辅导。

（三）户外移动学习软件系统的多元结构和适切功能

在户外移动学习中，无论是移动学习系统还是移动应用程序的设计，都需要软件开发人员、研究专家和任课教师的参与，共同确定移动学习系统的结构和功能。移动学习系统的功能设计应满足活动的需要，与具体的学习场所相匹配。移动学习资源的选择可以基于教材，也可以依据真实场景重新设计。学习资源的设计应简洁明确、生动活泼，符合中小学生的认知结构。中小学生还无法自己选择学习内容，也不知道如何在户外进行学习。因此，移动学习软件的结构应整合学习任务与学习资源，发挥移动系统的优势，提供及时的学习支持、过程监控、信息交互、反馈与评价等功能。

（四）户外移动学习活动的精心设计和实施

户外移动学习不再是单纯地由教师带领学生学习，而是让学生在移动设备的帮助和指引下进行合作或自主学习。研究表明，户外移动学习可以激发学生的学习兴趣。小组成员通过移动设备提供的指引，先进行自主学习，再与同伴合作交流完成任务，最后由教师对活动与学习内容进行总结。实施过程中，移动设备可以记录每个学生的学习历程，为学生提供个性化的学习帮助与支持。每一个学生都可以在“做中学”，获得直接学习经验，解决了传统教学中教师无法照顾到所有学生的问题。移动学习活动的设计是整个户外移动学习活动的核心，学生才是活动的主角，教师起到的是引导学生探究、观察学生行为、总结学习结果的作用。

五、结语

现如今，教与学已不再受限于教室，而走向户外。随着智能手机的普遍应用，定位技术、情境感知、AR技术的不断发展，利用移动终端开展户外教学已成为教育未来发展的趋势，值得各界关注。

注释：

①ARCS动机设计模型是由美国佛罗里达州立大学的约翰·M·凯勒教授于20世纪80年代提出的，包含注意（Attention）、关联（Relevance）、信心（Confidence）、满意（Satisfaction）4个可以增强学习者动机的要素。

参考文献：

[1]Kamarainen A M， Metcalf S， Grotzer T， et al. EcoMOBILE： Integrating Augmented Reality and Probeware with Environmental Education Field Trips[J].Computers & Education，2013（68）：545-556.

[2]Charitonos K， Blake C， Scanlon E， et al. Museum Learning via Social and Mobile Technologies： （How） Can Online Interactions Enhance the Visitor Experience？[J]. British Journal of Educational Technology， 2012， 43（5）：802-819.

[3]Nouri J， Cerratto-Pargman T. Characterizing Learning Mediated by Mobile Technologies： Acultural-historical Activity Theoretical Analysis[J].IEEE Transactions on Learning Technologies，2015，8（4）：357-366.

[4]鐘正，张晓露，周东波，等.基于LBS的户外地理教学系统设计与应用[J].中国教育信息化，2014，（8）：14-18.

[5]陈怡君，吴声毅.小学推动行动学习的觉察与省思[J].台湾教育评论月刊，2016，5（12）：16-20.

[6]林驿哲.从E化到M化，行动学习在小学的推动策略[J].台湾教育评论月刊，2016，5（12）：9-15.

[7]中小学行动学习推动计划[EB/OL].http：//mlearning.ntue.edu.tw/，2017-05-03.

[8]Huang Y M， Lin Y T， Cheng S C. Effectiveness of a Mobile Plant Learning System in a Science Curriculum in Taiwanese Elementary Education[J]. Computers & Education， 2010，54（1）：47-58.

[9]Shih J L， Chuang C W， Hwang G J. An Inquiry-based Mobile Learning Approach to Enhancing Social Science Learning Effectiveness[J]. Educational Technology & Society， 2010，13（4）：50-62.

[10]Chiang T H C， Yang S J H， Hwang G J. An Augmented Reality-based Mobile Learning System to Improve Students Learning Achievements and Motivations in Natural Science Inquiry Activities[J]. Educational Technology & Society， 2014，17（4）：352-365.

[11]Su C H， Cheng C H. A Mobile Gamification Learning System for Improving the Learning Motivation and Achievements[J]. Journal of Computer Assisted Learning， 2015，31（3）：268-286.