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2017-09-20 星期三
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虚实融合环境中的非正式学习模型及其应用研究

 来源:全国教育科学规划领导小组办公室    发表时间:2017-06-29   阅读次数:1696   作者:张剑平

    浙江大学教育学院张剑平主持完成了国家社会科学基金“十二五”规划教育学一般课题“虚实融合环境中的非正式学习模型及其应用研究(课题批准号:BCA130018)”。课题组主要成员:杨玉辉、余燕芳、郭玉清、李红美、许玮、程萌萌、夏文菁、苏建元。
 

    一、内容与方法

    1.研究内容

    随着信息技术的发展,人们正在迈入物联网时代。如何将现实与虚拟空间融合,提升学习的有效性,已经成为21世纪学习环境研究所面临的重大挑战。本课题关注虚实融合环境中非正式学习的相关问题,研究内容主要包括:
    (1)虚实融合学习环境及其对非正式学习的影响因素分析
    在调研国内外虚实融合学习环境及其应用现状的基础上,分析虚实融合环境下非正式学习的本质特征。结合场馆学习影响因素的已有研究,构建虚实融合环境下非正式学习的影响因素模型。
    (2)虚实融合环境下非正式学习的模型研究
    针对虚实融合环境的特点,对非正式学习中的若干典型模型进行分析,在此基础上进行改进,并探索、建立适合于虚实融合环境下的非正式学习的相关模型。
    (3)虚实融合环境下非正式学习的应用实践
    在前述研究的基础上,以信息条件下的博物馆学习为背景,对非正式学习的环境及其演变、学习模式及其支持平台、非正式学习与正式学习的结合,以及网上虚拟博物馆的开发等相关问题进行实践性研究、开发与探索。

    2.研究方法

    本课题的研究主要采用文献研究、调查访谈、基于设计的研究、案例研究等方法。其中,基于设计的研究(Design-Based Research,DBR)是教育技术学领域中典型的研究方法,其特点在于理论与实践的双重目的性,它结合设计和研究,兼顾技术与理论。本课题采用DBR的研究方法,有利于在真实问题驱动的基础上对理论和实践进行提炼,可以融合专家分析、评估、案例研究等等多种技术。

    二、结论与对策

    1.虚实融合学习环境及其对非正式学习的影响因素分析

    在调研国内外虚实融合学习环境及其应用现状的基础上,分析了虚实融合环境下非正式学习的本质特征。
在此基础上,结合场馆学习影响因素的已有研究成果,借鉴学习共同体特征和互动知识建构等相关理论,从主体因素、客体因素、环境因素、社会因素等四个维度,构建了虚实融合环境下非正式学习的影响因素模型(Subject-Object-Environment-Society,SOES)如下图所示:
                                         

图1 虚实融合环境下非正式学习的影响因素

    2.虚实融合环境下非正式学习的模型研究

    针对虚实融合环境的特点,对非正式学习中若干典型的模型进行了分析和探究:剖析了D.A.Kolb体验学习模型及其相应的关联图示模型;分析了基于移动设备的非正式学习活动的开发模型;从基于互联网的集体智慧视角构建了非正式学习的一般模型;基于线上线下一体化理念,对校内正式学习与校外非正式学习相结合的混合学习的类型与特点进行了分析;对非正式学习视野下的游戏要素进行分析,建立了游戏化理念下非正式学习的过程模型。
其中所建立的主要模型如下:

    (1)面向移动技术的非正式学习设计模型

    在分析Parsons(2007)移动学习设计框架和相关研究成果的基础上,结合博物馆学习的特点,以虚实融合的博物馆中的非正式学习为例,构建了移动非正式学习设计的框架模型如图2所示。


图2
博物馆移动学习的设计模型

 

    该模型将基于博物馆的移动学习设计内容划分为四个阶段。在学习环境设计阶段,结合考虑实体博物馆环境与移动网络下虚拟学习环境的特点,重点关注实体环境设计(例如博物馆设施及可用的移动设备等)和虚拟环境设计(例如移动学习交互界面设计等)的综合应用;在学习情境设计阶段,一方面结合博物馆学习活动和学习者先前认知,另一方面从博物馆交互的角度合理设计时空布局以及博物馆协作情境;在学习体验设计阶段和学习目标设计阶段,同样从个体学习和合作学习的角度展开设计,具体过程如上图所示。

    (2)集体智慧视野下的非正式学习环境模型

    基于互联网的集体智慧不是个体智能或思想在网络上的简单集合,而是分布在互联网上的一个集体中像大脑一样工作的虚拟化的智能体。集体智慧是分布于这个智能体内智能和思想的有效组合,是其中个体思想的协作和凝聚,这样整体智能得到加强和提升。基于互联网的集体智慧使得人们的知识获得高度的拓展和延伸,使得人类的智力得到空前的增强与提升,它不但改变了人们人类传统的学习方式和智力呈现,而且会深刻地影响人类社会的组织形态、行为方式。同时,也可以将集体智慧看成是一种建立在互联网上的分布式认知,在系统视角下看,认知分布存在个体内、个体间、媒介、环境、文化、社会和时间等维度之中。
    互联网上集体智慧的表现形式
    目前,人们对于互联网上的群体智慧的表现形式尚无一致的看法。本研究从学习工具和知识来源的视角出发,将互联网上群体智慧的表现形式划分为以下四种类型:

  • 群体知识库:一类基于互联网的分布式的知识库,其中包括有各色各样的专题数据库、图书资源库、Wiki知识库等等,上述各类数据库自身就收集了海量的信息,经过相应的链接后形成了更加庞大的群体智慧。在这里,群体知识库的知识主要由专业机构专门收集和存贮,学习者可以方便地在线检索或获取知识,根据需要,学习者也可以通过互联网向该类知识库贡献自己的个体知识。

  • 开放式学习平台:一类用于非正式学习的在线课程及学习过程管理平台,既包括了目前流行的MOOCs课程、视频公开课的学习平台,也包括Moodle、Sakai、Blackboard等典型的开源学习平台。从在线学习资源的角度看,这类平台不仅可以对非正式学习过程进行支持,也可以保存学习的成果、记录学习绩效,从而为正式学习提供学习分析用的相关信息。

  • 开放式网络社区:一类被共同的期望所激励而参与其中,以达到获取知识、提升能力和实现追求为目的的网上学习社区(或称学习共同体)。在该类网络社区中,学习者可以对学习内容、问题与心得开展交流,可以发表自己的观点与经验。

  • 用户行为数据库:这是广大学习者通过互联网进行非正式学习活动过程中,被记录下来的与学习行为相关的各种信息。这些数据可以被用于相关的统计、分析或深度挖掘从中发现用户在线开展非正式学习的规律。由于该类数据可能会涉及个人隐私,所以目前该类数据的收集、使用和发布主要限于相关机构的内部,需要受到相关的法律、规章或伦理道德的制约。

    ②非正式学习环境模型的构建
    近年来,不同学者从各自的视角出发研究非正式学习环境建构的模型。例如,Pettenati和Ranieri(2006)构建的非正式学习环境下的网络协作学习模型,冯俐(2009)构建的基于社会性软件的非正式学习环境模型,朱哲等人(2010)构建的基于社会性软件的大学生非正式学习模型等。
    上述提到的非正式学习模型虽然都描述了非正式学习的主要过程,但是并没有强调非正式学习的环境因素。本研究根据虚实融合环境的特点并结合互联网群体智慧的表现形式,构建了虚实融合视野下基于群体智慧的非正式学习环境模型如图3所示。该型较为全面地体现了虚实融合的非正式学习环境下,学习资源、学习路径、知识管理、知识利用的基本构成,以及它们之间的相互关系。
                                  

                                       

图3 虚实融合视野下基于群体智慧的非正式学习环境模型
 

    在该模型中,非正式学习环境由现实环境、虚拟环境、虚实融合环境三个层次有机结合而成。非正式学习活动的主体是学习者个体或群体,以及他(她)们所开展的面对面的非正式学习活动,均处于整个环境的现实环境层中。在虚拟环境层中,群体知识库、开放学习平台、开放式网上社区、用户行为数据库构成群体智慧的核心部分;各类社交软件、学习平台、知识搜索/应用/分析工具等,则为非正式学习提供相应的支持服务。非正式学习活动的实施则处于虚实融合环境层,主要包括知识获取、社交协作、知识管理、休闲娱乐、终身学习、数据服务等职能。

    (3)游戏化非正式学习的过程模型

    本研究在剖析R.Garris(2002)输入-过程-输出游戏模型(Input-Process Outcome Game Model)和Llewellyn(2005)探究循环模型(The Inquiry Cycle)的基础上,构建了游戏化非正式学习的过程模型如下图所示,该模型包括前置设计、活动过程和预期结果三个部分。
                                                                                                      

 

图4 游戏化非正式学习的过程模型
 

 
    ①前置设计
    在该阶段需要考虑设施、技术与环境、非正式学习内容、游戏要素三个内容。设施、技术与环境模块中涉及到自带设备(BYOD)、移动通信技术、增强现实技术、情境感知技术等,这些技术的引入为在真实情境、虚拟情境或是虚实融合的情境中进行游戏化非正式学习活动提供了良好的基础,使学习者得以沉浸地进行意义构建。在非正式学习的内容部分,根据布卢姆的学习目标分类将非正式学习活动的学习内容分为知识和认知过程两个维度。游戏要素模块中的机制要素包括:反馈、挑战、控制、规则/目标。体验要素包括:幻想性、神秘、故事情节、感官刺激和社会性。游戏化非正式学习活动的设计与实践需要结合多种现代技术、设施,将游戏要素融入到非正式学习情境与学习内容中。
    ②活动过程
    该阶段整合了探究学习圈,将非正式学习活动过程分为以下六个步骤:提出问题,公布探究问题;思考解决方案,集思广益可能的解决方案;确定假设,选择一种方案进行测试;方案实施,设计和执行方案;得出结论,分析证据和得出结论;成果展示,分享和交流结果。上述过程将科学视为一种体系,通过探究的方式,以真切的事实为依据、提出能对事实加以合理诠释的想法和理论,并将这些想法和理论之间经由逻辑思考和实验验证,建立起协同一致的、相互不矛盾的、可以相互联系的内容体系。而在游戏要素融入到学习过程,采取MDA游戏设计框架,它包括游戏体验、游戏运行和游戏机制。
    ③预期结果
    这里的预期结果采用了美国国家理事会在2009年发表的《非正式环境中的科学学习》报告中的关于学习结果的分类,即:产生兴趣与学习动机;理解科学知识;从事科学推理的能力;在学习过程中能够积极反思科学;参与科学活动,并具有使用科学工具的能力;发展科学学习者的自我认同能力,用于表述游戏化非正式学习过程模型中的学习结果。

    3.虚实融合环境下非正式学习的应用实践

    在前述研究的基础上,以信息化条件下博物馆学习为例,对非正式学习环境的演变、学习模式与学习支持平台、非正式学习与正式学习的结合等相关问题进行了实践性研究与探索。课题组开发的场馆学习支持平台获得了国家知识产权局的软件著作权证书。课题组还完成了浙江省教育技术博物馆、宁波教育博物馆在线虚拟馆的设计与开发,并在上述项目中融入了本课题的理论成果。

    (1)虚实融合环境下博物馆学习的相关研究

    ①博物馆与学校学习的有机结合的机制与策略研究
    该部分的研究聚焦于如何将博物馆中的非正式学习和学校中的正式学习有机结合。其中,在管理机制方面的主要思路包括:博物馆专业人员与学校教师的交流与合作、博物馆学习与学生科普教育相结合、博物馆学习与学校教学协同促进文化传承等。在实施策略方面的思路主要包括:重视学校特色在线博物馆的建设与利用、依托博物馆建设青少年教育网络课堂、数字化学习配套资源的设计与开发等。
    ②博物馆学习促进科学普及与文化传承的研究
    在分析美国国家研究理事会报告《非正式环境中的科学学习:人,场所与活动》中提出“非正式环境中的科学学习”目标(及:产生学习兴趣和动机、理解科学知识、从事科学推理的能力、积极反思、参与科学活动并具备使用科学工具的能力、身份认同)的基础上,结合人文社科类博物馆传承传统文化的历史使命,提出了文社科类博物馆的学习目标,即:时空观念、文化理解、多元联系、探究技巧、批判性理解、发展意识。
    ③国内外典型博物馆学习案例的分析和翻译
    对国内外著名博物馆中20余个学习项目进行了分析和翻译,并将其收入本课题成果的专著中,供国内同行在博物馆学习的理论研究与应用实践中参考。

    (2)博物馆学习支持平台的开发

    在虚实融合的环境下,博物馆学习的在线支持平台应该具备以下特征:①可以支持常见的场馆学习活动,例如基于专题知识的学习、基于网络探究的学习、基于问题库的问答系统等;②是一个开放式的场馆学习系统,平台中的知识库可以与互联网上的开放学习资源链接,使得在线学习成为一种增长式的过程,更有利于平台资源的可持续发展;③将游戏化机制应用与场馆学习,通过与积分、徽章等游戏化机制的有机结合,提高参观者的兴趣,加大对于虚拟场馆中相关内容的了解。
    基于上述研究与分析,课题组设计并开发了一个基于虚实融合的博物馆的在线学习支持平台LSP-VM(Learning support platform based on virtual museum),现已经获得软件著作权证书。
LSP-VM是一个与博物馆系统软件配套的、支持参观者在线开展非正式学习活动的软件平台。该平台的设计重点包括以下两个方面:
    ①功能模块设计LSP-VM平台所支持的学习活动主要涉及:基于数字化场馆的学习方案(活动单)的存储、查阅与管理功能;与场馆主题相关的在线知识存储、查阅与管理功能;支持参观者进行知识浏览和在线交流,促进对场馆陈展专题知识的了解、学习活动目标的达成;可以随机呈现问题并支持在线知识问答;可以对学习过程中的主要数据进行统计并输出结果。此外,作为一个开放式平台,其中的知识库内容可以与互联网上的开放学习资源(如“百度百科”)链接,使得在线知识库成为一种增长式的资源,从而有利于场馆学习资源的逐步增长与持续发展。
    ②数据库及其结构本平台中主要数据库包括有相关的专题知识库、测试题库、学习活动方案库、用户行为数据库等。

    (3)虚实融合的博物馆建设实践

    课题组针为浙江教育技术博物馆(bwg.zjedu.org/museum)、宁波教育博物馆(www.nb-edu-museum.cn)的实体馆开发了相应的网上虚拟展馆,并设计了一系列相应的博物馆在线学习活动,使得上述两个博物馆成为名副其实的虚实融合的博物馆。 
 
                                                                                                                                                                                                                         

 

图5 虚拟博物馆界面实例

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