谢幼如， 杨　阳， 柏　晶， 李　伟， 郭琳科， 倪妙珊

(1.华南师范大学教育信息技术学院，广州 510631；2.广东技术师范学院教务处，广州 510665；3.香港城市大学计算机科学系，香港 999077)



面向生成的智慧学习环境构建与应用
——以电子书包为例

谢幼如1*， 杨阳1， 柏晶2， 李伟1， 郭琳科3， 倪妙珊1

(1.华南师范大学教育信息技术学院，广州 510631；2.广东技术师范学院教务处，广州 510665；3.香港城市大学计算机科学系，香港 999077)

摘要：智慧学习环境是数字化学习环境的高端形态，“生成”是新课改倡导的新理念之一．普及电子书包为有效支持生成性教学的开展，构建面向生成的智慧学习环境具有积极意义．该文通过相关文献分析，厘清了生成性教学的内涵与特征，提出了生成性教学的过程模型；然后，借鉴软件开发的方法，以电子书包为例，构建面向生成的智慧学习环境，并在小学语文生成性教学中进行应用．实践表明，面向生成的智慧学习环境能够有效支持生成性教学，对实现教学目标和创生教学附加价值，具有积极的推动作用．

关键词：生成性教学； 智慧学习环境； 电子书包

我国《基础教育课程改革纲要(试行)》[1]明确指出“课堂教学不应当是一个封闭系统，也不应当拘泥于预先设定的固定不变的程序，要鼓励师生互动中的即兴创造，超越目标预定的要求”．传统的预设性教学由于过分注重教学规律的实现、教学目标的达成，从而限制了教师的发挥空间，阻碍了学生个性化和创造力的生成．因此，根据21世纪学生技能培养的需要，教学应该由预设转向生成．

面向生成的教学过程会产生大量的生成性信息，但这些信息通常随着教与学进程的结束而消失．因此传统的教学环境无法有效支撑生成性教学的实施．随着电子书包、云技术、学习分析等技术的发展和应用，学习环境越来越智能化．智慧学习环境能够记录学习过程，提供个性化学习支持和服务，为促进教与学的生成提供机会、工具和技术支撑．因此，以电子书包为例，对探讨面向生成的智慧学习环境的构建和应用具有积极意义．

1相关研究述评

1.1生成性教学相关研究

1.1.1生成性教学的内涵《现代汉语规范词典》中将“生成”解释为产生、形成，《教育大辞典》中认为“生成” 强调学习过程是学习者原有认识结构和从环境中接受的感受信息相互作用、主动建构信息、意义生成的过程． “生成”体现出“产生-生长-形成-成果”这样一种过程，生成性教学也具有类似的过程特点．

生成性教学思想可追溯到卢梭的自然教育，国内最早由叶澜教授提出生成性教学思想[2]．但对生成性教学的内涵有不同解读：生成性教学是一种教学哲学或教学理念[3-4]；或把生成性教学看作是生成性思维视角下的一种教学形态，是教师根据课堂中的互动状态及时地调整教学思路和教学行为的教学形态[5-6]；或认为生成性教学是一种教学过程[7-8]．

本文认为，生成性教学是在弹性预设基础上，师生充分交互，不断调整教学活动和行为，共同建构并形成新的信息、资源的动态过程，以实现教学目标和创生附加价值．

1.1.2生成性教学的特征①人文发展性：从教学理念来看，生成性教学注重以人为本．生成性教学的重心在于回归教育中的人本身，立旨于人的成长和发展[9]．生成性教学强调人文关怀，尊重生命，实现学生主动、持续的生长和发展，同时也促进教师自身的成长和发展．②动态非线性：从教学过程来看，生成性更加强调动态生成．与预设性教学不同，生成性教学是师生及多种因素之间动态的相互作用的推进过程．教师根据学生的学习反馈或者出现的教学事件，灵活动态地调整教学环节或者教学活动．③交互参与性：从教学方法来看，生成性教学更侧重交往互动，注重学生的全员参与．交往互动是生成的前提，同时也是生成的表现．教学中主要采用讨论、协作、探究等互动的方法促使教学互动进一步的发展与完善，为教学生成创造更多的条件和机会．④ 附加价值性：从教学效果来看，生成性教学关注教学的附加价值．附加价值是指教学中的意外事件带给学生的发展价值，是预设之外的价值[10]．生成性教学不仅是为了完成预设目标，更关注学生在教学过程中个性化的表现，促使学生从教学意外中获得积极价值．

1.2智慧学习环境相关研究

1.2.1智慧学习环境2008年，美国IBM总裁兼首席执行官彭明盛在题为“智慧地球：下一代领导议程”的演讲中首次提出了“智慧地球”的理念．随后，许多学者都提出了“智慧校园”的概念和建设思路．智慧校园具有环境全面感知、网络无缝互通、海量数据支持、开放学习环境等特征[11-12]．

智慧学习环境是聚焦于促进学习者有效学习的学习场所或活动空间，它能感知学习情景、识别学习者特征、提供合适的学习资源与便利的互动工具、自动记录学习过程和评测学习成果[13]．祝智庭和贺斌[14]指出，智慧学习环境是以适当的信息技术、学习工具、学习资源和学习活动为支撑，可对学习者在学习过程中形成的历史数据进行科学分析和数据挖掘，识别学习者特性和学习情境，灵活生成最佳适配的学习任务和活动，有效促进智慧能力发展和智慧行动出现的新型学习环境．智慧学习环境既支持校内学习也支持校外学习，既支持正式学习也支持非正式学习．

1.2.2基于电子书包的智慧学习环境过去分别从设备、内容、服务等3个角度应用电子书包，如今倾向于利用电子书包构建学习环境，将电子书包与其他技术融合为一个整体，以此提高学习效果．电子书包发展的核心思想是个性化、移动性、按需服务，并利用提供资源、工具和服务的云端来构建一种几乎“全能”的个人学习环境[15]、在现有的电子书包环境建设的基础上整合各种创新技术(增强现实技术、云计算技术、学习分析技术等)来构建智慧学习环境，将成为教育信息化进程中的必然趋势[16]．电子书包能够为课内外学习提供无缝对接，并且支持正式学习和非正式学习、自主学习和协作学习等多种学习方式．随着云计算技术的迅速发展，电子书包在支持移动学习、泛在学习等方面将发挥重要作用．可见，电子书包是构建基础教育智慧学习环境的最佳选择．

2面向生成的智慧学习环境构建

2.1生成性教学的过程模型

美国当代著名的教育心理学家维特罗克(WittrockMC)提出生成学习理论(GenerativeLearningTheory)认为，生成学习过程就是学习主体的原有认知结构与从环境中接受的感觉信息相互作用，主动建构信息意义的生成过程[17]；该过程分为“注意和选择性知觉阶段-主动建构意义阶段-建构完成和意义生成阶段”[18]．此外，他把生成与反审认知看作是互相补充、完善的．

从教学生成的视角，李祎[19]认为学习应营造一种“生成场”，通过教师或他人的直接或间接的引导和帮助，学生在生成场中积极地利用各种信息来进行知识意义的生成．教学生成系统就是在生成场中运行的，它是由信息场域和思维系统“交叉”重叠而构成的一种信息加工系统．

我们认为生成性教学过程分为弹性预设→交往-反馈→应对-建构→生成-创造→反思-评价等5个阶段，且每一阶段的实施均有外力加以推动(图1)．具体包括：

①弹性预设：弹性预设是生成性教学的基础．在教学中，一定的教学预设是非常必要的，应是有弹性、有空白的预设[4]43．教师要在深入了解学生和教材的基础上，对课堂教学进行弹性设计．学生课前进行学习准备，形成获取新知的认知基础．课前的弹性预设需要教师进行有效指导，并推送丰富的学习资源．

②交往-反馈：交往与反馈是生成性教学的前提．在教学中创设情境，教师密切关注学生反应，并留意发生的教学事件，对学生的学习状态与学习情况做出反馈，为教学生成创造机会．在这一过程中，会产生大量的、丰富的而又转瞬即逝的生成性信息，需要对这些信息进行及时的捕捉和记录．

③应对-建构：应对与建构是生成性教学的关键．教师根据学生的学习状态及时调整教学行为和教学方法，提供有力的脚手架．在交往与反馈中产生的生成性信息，一部分可以直接内化为学生的生成性知识，另一部分则被教师及时捕捉并积极应对，以语言、文字、行为等方式外显出来，形成生成性资源，通过存储和共享来支持学生的意义建构．

④生成-创造：生成与创造是生成性教学的目标．学生在教师的引导下，构建生成性知识并同化或顺应已有认知结构．除此之外，教学目标、教学成果以及附加价值等的生成和创造．生成与创造的结果通过可视化等方式呈现并展示共享．

⑤评价-反思：评价与反思是促进生成性教学的有效手段．为下一步教学的预设与生成提供经验和指导．评价反思也是提升教师生成性教学能力的方法．

图1　生成性教学的过程模型

2.2面向生成的智慧学习环境构建

借鉴软件开发的方法，通过用户需求分析、系统要素分析、系统结构设计等，以电子书包为例，构建面向生成的智慧学习环境．

2.2.1需求分析学生、教师可以从系统、功能和技术3个层次分析生成性教学对智慧学习环境的需求[20]．通过对学生和教师的调查，获取面向生成的智慧学习环境的系统需求；智慧学习环境功能的实现需要依赖相关的技术，对这些技术特征的分析就形成智慧学习环境的技术需求(图2)．

图2　生成性教学对智慧学习环境的需求

Figure2Demandforintelligentlearningenvironmentofgenerativeteaching

①系统需求层面，面向生成的智慧学习环境应该能够实现物理环境与虚拟环境的有效融合，能够为生成性教学提供支持和服务，能够支持课内学习和课外学习等．

②功能需求层面，面向生成的智慧学习环境应该能够创设有助于生成的教学情境，能够实现信息和资源的智能推送，智能答疑，联结学习和教学空间，记录生成过程，存储并共享生成资源，学习评价等功能．这些功能需求为系统需求的实现提供了支持．

③技术需求层面，主要包括智慧学习环境所需技术应该具有无缝式连接、互操作性、简便性、泛在性等特征．这些技术为功能需求的实现提供了支持，进而为智慧学习环境系统需求的实现奠定了基础．

2.2.2构成要素黄荣怀等[13]提出智慧学习环境的构成要素包括学习资源、智能工具、学习社群、教学社群、学习方式和教学方式6个组成部分，学习者与教师通过学与教的方式与智慧学习环境相互作用．本文认为面向生成的智慧学习环境构成要素也应包含这6个部分，但是又与一般的智慧学习环境不同(图3)．

面向生成的智慧学习环境构成要素具有以下特点：①学习资源方面，更强调对生成性资源的存储和共享等；②智能工具方面，注重促进生成性信息的产生并对其进行捕捉和记录；③学习社群构建方面，强调学生之间进行互动、探究、协作、交流，满足学生课内课外的互动和学习需求，营造更多的生成机会和条件；④教学社群方面，强调教师之间共同学习、教学反思、寻求专业发展的统一体；⑤教师和学习者通过生成性教与学方式与其他4个要素相互关联、相互作用，共同促进生成性教学的发生．学习资源和智能工具为学习社群和教学社群提供支持，学习社群与教师社群相互促进，实现教学相长，并对学习资源和智能工具的丰富起到了促进作用．

图3面向生成的智慧学习环境构成要素

Figure3Theelementsofgenerativeintelligentlearningenvironment

2.2.3环境构建依据生成性教学过程模型，设计了面向生成的智慧学习环境．该环境系统架构主要分为基础层、资源与学具层、用户层、应用层，可以实现资源推送、课前导学、情境创设、交流讨论、信息的捕获和记录、资源的存储和共享、知识可视化、成果展示等功能，从而有效支持生成性教学的开展，如图4所示．

①基础层.主要包括电子书包终端、智慧教育云与其他配置．电子书包作为构建智慧学习环境的终端物理硬件设备，具有摄像头、麦克风、网络接口等硬件，同时能与其他新技术硬件设备进行无缝衔接．智慧教育云是构建智慧学习环境的有力支持，学习者可以从云端获取所需要的信息和资源，并能将生成的资源上传并分享．其他设备包括路由器、交换机、传感器等．

②资源与学具层.包括支持生成性教学的学习资源和智能工具．学习资源不仅包括电子书包与云端提供的促进生成的资源，还包括学生参与探究、讨论等活动形成的生成性资源，学习者可以随时获取，也可进行二次开发与应用．智能工具包括虚拟学具、可视化工具、群件工具等．电子书包中的虚拟学具包括多种形态，如工具形态、平台形态、游戏形态、实验形态等；思维导图或概念图等工具能够将获得的知识、成果等进行可视化处理；群件工具能很好的支持学习小组之间有效的交流、协调、合作以及信息分享等．

图4　面向生成的智慧学习环境

③用户层.用户层对象主要分为2类:第一类是学生，他们是各类资源、工具和应用的使用者，在生成性教学中也是资源的提供者；第二类是教师，他们是资源、工具等的提供者、组织者和管理者．

④应用层.应用层提供了面向生成的各种应用软件，主要用于支持学习社群和教学社群．在生成性教学中，学习者的知识获取是个体建构和群体建构共同作用的结果．通过电子书包中的学习空间、互动讨论区等建立学习社群，除了鼓励学习者在课前和课后进行交流沟通，更重要的是在学习社群中开展互动、探究、协作等活动，促进教学的有效生成．教师通过电子书包的教学空间、辅导答疑区等建立教学社群，进行网络备课、评价反思等，并与学生社群相互联系，调整或校正教学行为．教学社群的建立有利于提高教师的生成性教学能力，也有利于顺利生成性教学．

3面向生成的智慧学习环境应用

3.1智慧学习环境支持的小学语文生成性教学

《小学语文课程标准》中指出语文课程应致力于学生语文素养的形成与发展．其生成性表现为学生对学习主题、中心思想、内涵境界等的领悟与感受[21]．在生成性教学过程中，基于电子书包的智慧学习环境能提供如下支持：

①创设教学情境：智慧学习环境中电子书包涵盖的大量形象化资源兼具图、文、声、像等多种不同表达形式，便于直观、传神地创设情境，使语文生成性教学别开生面．

②拓展学习资源：智慧学习环境能为语文教学提供大量资源，包括电子教材、经典诗词文章、优秀的课外阅读材料、谚语成语歇后语及相关故事大全等，可有效拓展学生视野．

③提供创作工具：智慧学习环境能为学生提供多种创作工具，例如思维导图软件、文档编辑软件、视音频编辑软件等，能很好地支持学生的生成和创作．

④记录生成过程：智慧学习环境能通过实时监控及时发现教学中产生的问题，捕捉生成性信息，促进生成性资源的产生，能够通过拍摄、上传、共享实现资源的生成、存储、再创造等．

⑤支持多元评价：智慧学习环境能利用电子档案袋、学习空间、论坛等对学生进行多元评价．3.2智慧学习环境支持的小学语文生成性教学案例

小学一年级某班语文阅读课中，“自己去吧”是一篇内容浅显易懂的童话故事，语言富有童趣，并激励学生自强自立．其生成性教学过程可以分为以下几个阶段：

①课前准备，弹性预设：课前教师通过电子书包进行学情诊断，然后对教学目标、教学内容、教学过程等进行弹性预设，教师和学生都进行相关的教学准备．

②创设情境，交往反馈：课中教师首先创设教学情境，然后组织学生进行感情朗读与体会．在联系生活个性说话活动中，学生利用电子书包录音并上传到互动讨论区并进行交流．在论坛互动中，教师发现学生A说“我自己去游泳”，学生B对其进行了质疑，认为一年级的小朋友不能单独去游泳．于是老师将这个问题提出来，同学们纷纷发表意见，为后面的“自编故事”环节做了一定铺垫，同时也促使学生更加具有安全的意识与观念．

③探究理解，应对建构：学生在完成感情朗读之后进行探究理解，根据理解个性扮演并用电子书包拍摄上传，老师发现有一组同学在扮演过程中加入了很多自己的想法，于是老师提出来并让学生在互动讨论去进行评价．

④启迪领悟，生成创造：学生将灵感与思路用语言表达出来，进行故事创作并上传共享．教师发现上传的录音中也有很多奇思妙想，调整教学预设，将课后的拓展阅读改成了个性作业，让学生尝试写一段话，或学做一件事，让父母帮忙拍摄并上传．

⑤归纳总结，评价反思：课后，教师与学生通过教学空间、学习空间以及评价工具等进行反思评价．

这节课的生成性教学过程如图5所示，它不仅实现了课内生成，也实现了课外生成．

图5　“自己去吧”生成性教学过程

4结论

在相关文献综述的基础上，剖析了生成性教学的内涵、特征与理论基础，提出了生成性教学——弹性预设→交往-反馈→应对-建构→生成-创造→反思-评价过程模型．在此基础上，借鉴软件开发的方法，以电子书包为例，构建了面向生成的智慧学习环境，并以小学语文阅读课为例开展具体教学应用．实践发现，面向生成的智慧学习环境能够有效支持生成性教学的开展，并对实现教学目标和创生教学附加价值具有积极的作用．

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【中文责编：谭春林英文责编：肖菁】

Construction and Application of the Generative Intelligent Learning Environment:Case Study of Electronic Schoolbag

XIEYouru1*,YANGYang1,BAIJing2,LIWei1,Lam-forKWOK3,NIMiaoshan1

(1.SchoolofEducationalInformationTechnology,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China；2.OfficeofTeachingAffairs,GuangdongPolytechnicNormalUniversity,Guangzhou510665,China；3.DepartmentofComputerScience,CityUniversityofHongKong,HongKong999077,China)

Abstract：Theintelligentlearningenvironmentisthehighendofthedigitallearningenvironment. “Generation”isoneofthenewideasadvocatedbythenewcurriculumreform.Withtherisingpopularityofelectronicschoolbag,inordertoeffectivelysupportgenerativeteaching,theconstructionofthegenerativeintelligentlearningenvironmenthasmuchpositivesignificance.Theconnotationandcharacteristicsareclarifiedandthetheoreticalbasisofthegenerativeteachingthroughrelevantliteratureisanalyzed,basedonwhichthegenerativeteachingprocessmodelisproposed.Then,referringtothemethodsofsoftwaredevelopment,anintelligentlearningenvironmentforthegenerationontheexampleoftheelectronicschoolbagisconstructed,andgenerativeteachingtoChinesereadingcourseisappliedinprimaryschool.Thepracticeshowsthatthegenerativeintelligentlearningenvironmentcanprovideeffectivesupportforthegenerativeteachingandhaveapositiveroletoachievetheteachinggoalandcreateaddedvalue.

Keywords：generativeteaching;intelligentlearningenvironment;electronicschoolbag

收稿日期：2015-07-31《华南师范大学学报(自然科学版)》网址：http://journal.scnu.edu.cn/n

基金项目：全国教育科学“十二五”规划2014年度国家重点课题(ACA140009)

*通讯作者:谢幼如,教授,Email:xieyouru@aliyun.com.

中图分类号：G434

文献标志码：A

文章编号:1000-5463(2016)01-0126-07