摘  要：为建设一种更开放、便捷的信息化学习环境，转变传统的学习方式，促进教育信息化的发展，通过理清物联网技术和“泛在学习”两者的关系，提出一种基于物联网技术的“泛在学习系统”，设计其组成和运行模型，形成系统可支持的个性化、合作式的各类“泛在学习”方式。有效探索了学习环境建设和学习方式转变的具体渠道、路径和方法。

关键词：泛在学习;物联网技术;学习方式

中图分类号：C434      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）06-0185-03

Abstract：In order to build a more open and convenient information-based learning environment，change the traditional learning mode，and promote the development of education informatization，a kind of “ubiquitous learning system” based on internet of things technology is proposed by clarifying the relationship between internet of things technology and “ubiquitous learning”，and its composition and operation model are designed to form personalized and cooperative “ubiquitous learning” that the system can support way. It effectively explores the specific channels，paths and methods of learning environment construction and learning mode transformation.

Keywords：ubiquitous learning;internet of things technology;learning style

0  引  言

根据《上海市中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中教育信息化“为学生提供更加开放、便捷的学习环境”的要求，推进信息技术在教育教学工作中的深度应用，为每一个受教育者营造“老师总在我身边”的信息化学习环境。而“泛在学习”作为一种学习形态，融合普适学习和移动学习的优点，学习者既可以通过手持移动通讯设备进行学习，又可以通过服务系统与嵌入式设备交互来感知学习情境以支持学习者自身的学习，使学习无处不在地得到支持。而物联网技术在构建智能化教学环境时，可以使得物理教学环境的每个物件都具有数字化、网络化、智能化特性，可以与虚拟学习环境进行无缝整合，即时地捕捉、分析师生的教与学的需求信息，并进行相应的调整[1]，为师生提供智能化的学习环境。笔者所在学校，由于教育信息化建设起步较早，部分系统平台已不适应目前的教育教学发展，各类系统平台相互割裂、各自为政，形成“信息孤岛”;各类学习资源没有得到充分的应用，各类工具与技术没有有效地和学习环境相结合。

基于上述研究的背景，笔者提出将“泛在学习”思想和物联网技术相结合，解决学校的现实问题，并逐步实现信息化规划纲要所提出的“为学生提供更加开放、便捷的学习环境”的要求，促进教育信息化的发展，转变传统的学习方式。

1  设计目的

“泛在学习”作为一种新兴的学习模式，在理论上的研究并不成熟，国内外学术界对“泛在学习”有许多定义，就目前而言，我国学者普遍接受和使用的定义是2007年《中国电化教育》杂志刊登的两次关于“1：1数字化学习”专题中提到的概念，即“泛在学习”是一种任何人（anyone）可以在任何地方（anywhere）、任何时刻（anytime）获取所需的任何信息（anything）的学习方式。而在技术与实现上，目前只是对“泛在学习”功能进行了部分实现[2]，将“泛在学习”理论转化为实际的应用，在高校正逐步开展，成为热点，而基础教育阶段在国内几乎是空白的。物聯网技术发展虽然迅速，但在教育中的研究与应用现尚处于起步阶段，物联网环境下的未来课堂的研究是一个前瞻性的研究，需要更多学科研究者的关注和参与[3]。所以“泛在学习”和物联网技术相结合，开展此方面的研究，具有一定的理论价值和实践意义。因此通过设计基于物联网技术的“泛在学习系统”，探索“泛在学习”可实现的部分功能，设计多种学习方式，探索学习环境建设和学习方式转变的具体渠道、路径和方法，是研究的主要目的。

2  设计内容

2.1  理清物联网技术与“泛在学习”的关系，提出“泛在学习系统”

2.1.1  物联网技术与“泛在学习”有相通之处

有研究者指出“泛在学习”下有多种典型的交互类型：人与人之间的交互、人与对象的交互、对象与对象的交互[4]。而物联网技术强调现实生活中各种物件的互联，包含了对物件之间、人与物件之间、人与计算机之间、人与人之间、物件与计算机之间、计算机之间等各种“主体”的智能互联。可见两者有相通之处，可以将物联网看作是一种可开展“泛在学习”的网络。甚至有研究者认为，“泛在学习”的思想与物联网的核心技术思想不谋而合[5]。

2.1.2  物联网技术可成为“泛在学习”实现的有效技术手段

“泛在学习”提出了一种人性化、较理想化的学习状态，这种学习不可能凭空发生，需要借助数字技术支撑，这种技术一般称为“普适技术”。目前支持“泛在学习”的普适技术种类繁多，也在不断发展，没有哪一种技术一定是最好的，就目前现状而言，在“泛在学习系统”搭建中，物联网技术有着较突出的技术优势。现阶段“泛在学习”在一般技术支持下，学生多数仅能获得文字、图像、声音等数字信息资源，对于实际存在的物，例如实验仪器、设备、材料，乃至教室的调用是无法进行的。但应用物联网技术，就能实现进一步突破，任何学生可在任何时间、任何地点、都可调用这类实体资源，真正实现“泛在学习”对任何资源的全覆盖，这也是目前借助物联网技术，能较易实现的“泛在学习”功能。

2.1.3  “泛在学习系统”概念的提出

通过分析，不难发现，物联网技术较好地对接“泛在学习”思想，更有效地支持了“泛在学习”的开展。所以“泛在学习”思想和物联网技术两者结合，可设计基于物联网技术的“泛在学习系统”。本文设计的“泛在学习系统”特指以物联网技术为基础支撑，以“泛在学习”思想为指导，提供开放、优化的学习资源、提供无处不在的服务支持，并始终贯穿融合在学习环境中的软硬件平台。

2.2  “泛在学习系统”组成模型设计

系统设计由物联网技术、学习资源库、服务支持平台三个主要部分组成，其组成模型如图1所示，设计为三角结构，其中物联网技术、学习资源库、服务支持平台三者各占一角，互相支撑，缺一不可;结构重（中）心作用于学习者，并自然融合在学习环境中。物联网技术是“泛在学习系统”的基础层，保障了学习资源的构建及其输入输出，并协同服务支持平台，实现“泛在学习系统”的运行。学习资源库、服务支持平台（合作式学习、个性化学习、综合服务平台）是“泛在学习系统”的应用层，学习者可无需理会技术是如何实现的，而是自然地使用。

2.2.1  物联网技术应用设计

学校提出，只要是能融合在学习环境中，实现无处不在、无缝连接的数字技术及其设备，都属于支持“泛在学习”的技术。主要設计引入物联情景感知技术，包括射频识别、传感器、微机电、摄像头等;引入物联无缝连接技术，包括无线传感、移动通信、蓝牙、GPS等。这些技术将人（学生、教师等学习对象）、物（教学场所、设备、工具等学习资源）、事（学习活动等）连接在一起，满足资源调用、服务支持，开展学习活动的需要，搭建成为“泛在学习系统”的硬件桥梁。

2.2.2  学习资源库设计

学校提出的学习资源库，特指以学生为中心、以学习资源为主体的“智能”库。学习资源有三类，一是包括习题、问题解答、电子图书、课件、课程、实体资源、网页内容和链接、APP、文本、视音频、动画等多样式多类型“学习内容”的基本资源，目前学校已有“学科资源库”“数字图书馆”等基本资源。二是多种个性化、合作式“学习活动”的配套资源，目前以学校创新实验室实验资源为主。三是以学习者为中心，学习者学习过程中产生的“生成信息”，生成信息是指学生的学习信息，主要包括反映学生水平、学习品质的学习信息，是学习资源库的核心资源，目前学校已有“成长的轨迹”等学习资源。这三类学习资源结合，构成可不断自主积累、生成的“智能”库，其中“智能”采集得到学校每一位学习者的学习信息而组成的学习资源库，是学校独具特色，充分体现以学生为中心理念的资源库。

2.2.3  服务支持平台设计

服务支持平台是一种既直接面对学习者，提供各类学习服务，又协同物联网技术，保障整个“泛在学习系统”稳定运行的平台。按其提供的服务功能，设计分为三个模块平台：综合服务平台、个性化学习平台、协作式学习平台。

2.3  “泛在学习系统”运行模型设计

“泛在学习系统”运行模型设计，如图2所示。

2.4  “泛在学习系统”的多种学习方式设计

2.4.1  个性化学习方式设计

支持自主学习的“泛在学习”。学习方式概述：在“泛在学习系统”个性化学习平台、学习资源库的支持下，任何学生在任意学习时间段，根据个人需求都可以获取系统智能推荐（即平台按其学习水平智能推送），或个人选择满足个人需求的任何学习工具、任何数字资源、实验室中的常备符合安全、无需场地要求的实验器材设备等资源，进行自主实验学习体验;学习中可通过平台得到其他学习者、教师、专家的交互支持;学习后可选择平台在线测评或递交学习报告;学习过程被实时记录。此种学习方式，主要针对学生自主实验的需求，学生的需求可以是提出一个实验问题，可以是需要一项辅助实验学习的学习资料，可以是需要一件（套）实验器材、设备。如是简单需求系统自动批准即可;如是复杂需求则选取对应需求和其学习水平的学习资源、学习工具，并推荐若干学习伙伴、指导教师，通过“个性化学习平台”推送至学生终端。学生可在指定时间段、地点领取实验器材、设备，自主开展实验。学习完成后，信息归档、器材设备归还。学习过程中的所有学习信息和数据统计，采集入“学习资源库”。

支持接入专用教室的“泛在学习”。学习方式概述：在“泛在学习系统”个性化学习平台、学习资源库的支持下，在任何时间，任何地点，任何学生根据个人需求，可开展任何实践类课程在线学习;在线学习结束后，可进一步借助个性化学习平台，选择任何时间段，选择在线学习所对应的实践操作，预约实践学习所配套的教室及其专用器材设备;在预约的时间段内，自行打开预约的教室或使用专用器材设备，开展实践学习体验。在整个学习过程中，通过平台可得到其他学习者、教师的交互支持;在接入的专用教室里，管理员通过在线摄像头可实时监控，提供支持保障;学习完成后，递交实践报告，教师完成评价，学习活动过程信息采集入库。目前已在机器人设计与制作实验室中开展此方式的研究。

2.4.2  合作式学习方式设计

学习方式概述：根据任课教师、专家、校外机构在“泛在学习系统”合作式学习平台上发布的合作类主题项目任务。例如，地理学科的“仰望星空”“地震预报”项目。

以“仰望星空”项目为例，学校现有天文台、天象馆各一座，可全天使用。但由于星空观测基本都是半夜，学生定期来校实地操控大型望远镜，观察星空基本是不可能的事，故设计将物联设备接入天文台球幕及大型望远镜操作平台，项目组学生可在家或其他任意网络接入的地点，按时间排表轮流通过合作式学习平台，物联操控实体资源“球幕”在指定方位打开，物联操控实体资源“望远镜”旋转到指定位置，传递星空图，根据指令抓拍，图片保存在“学习资源库”，完成整晚或某个特定时间段的星象观察。

设计的主题项目还有，生物学科的“珍稀植物育苗”“绿色农业栽培”等栽培项目。

3  结  论

随着物联网技术、云计算技术等泛在技术的快速发展，本文设计的基于物联网技术“泛在学习系统”还有待进一步完善，但笔者希望抛砖引玉，给予同行者们借鉴，共同促进教育信息化的发展，建设“泛在学习系统”，转变传统的学习方式。

综上所述，本文设计的基于物联网技术的“泛在学习系统”平台，通过物联调用、环境感知、情景识别、过程记录、决策分析、信息推送、多元评价，形成完整的运行链，实现个性化和合作化的学习方式。“泛在学习系统”的设计，不仅为“泛在学习”思想的落地提供了一条新思路，更是提出了建设新型学习环境的新方法。但设计仅是中间过程，还需进一步通过开发、应用及实践，检验是否能够真正搭建一种更开放、更便捷的信息化学习环境，促进教与学方式的转变。

参考文献：

[1] 李卢一，郑燕林.物联网在教育中的应用 [J].现代教育技术，2010，20（2）：8-10.

[2] 罗洁.信息技术带动学习变革——从课堂学习到虚拟学习、移动学习再到泛在学习 [J].中国电化教育，2014（1）：15-21+34.

[3] 冯丽，卞良.基于物联网的未来课堂展望 [J].华章，2014（1）：182.

[4] 李卢一，郑燕林.泛在学习环境的概念模型 [J].中国电化教育，2006（12）：9-12.

[5] 曹亮，付志文，李湘丽.物联网环境下泛在学习模式的构建 [J].农业网络信息，2014（4）：125-128.

作者简介：陈栋（1976.09-），男，汉族，上海人，中学高级教师，硕士，研究方向：教育管理、信息技术。