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本文由《電化教育研究》雜志授權發(fā)布
作者：張進良、郭紹青、賀相春
摘要
文章在梳理大數據分析技術驅動的技術交叉融合對網絡學習空間三個子系統(tǒng)產生影響的基礎上，系統(tǒng)梳理了網絡學習空間的基本架構及功能, 聚焦此階段網絡學習空間的核心特征為利用個性化引擎為師生提供個性化服務，將此階段網絡學習空間命名為個性化學習空間(學習空間V3.0)。然后，從教師、學生、學習資源、教與學環(huán)境和教學組織形式等五個方面分析了學習空間V3.0對學校教育產生的作用，認為學習空間V3.0變革學校教育的核心點是促使學校的組織形式和管理模式產生重大變革，以支持規(guī)模、個性化教育，形成混合教育生態(tài)，學校教育逐步從知識本位的教育向能力本位的現代教育轉型，從同質化教育向個性化教育轉型。
關鍵詞：網絡學習空間；個性化；學校教育；教育變革
自古以來，“以人為本、尊重學生個體差異、促進學生個性化發(fā)展”一直是教育者關注的焦點。知識經濟時代對人才的個性化成長和創(chuàng)新性培養(yǎng)的需求越來越強烈，個性化已成為未來人才培養(yǎng)的重要趨勢。2013年，新媒體聯(lián)盟《地平線報告》（高等教育版）將“個性化學習”作為關鍵發(fā)展趨勢之一[1]。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 （2010—2020年）》中提出，“注重因材施教，關注學生不同特點和個性差異，發(fā)展每一個學生的優(yōu)勢潛能”[2]。大數據分析技術能夠深入挖掘并分析學生學習的相關數據，為其提供精準的個性化學習服務[3]。大數據分析技術驅動的虛擬現實技術、人工智能技術、云計算等技術的技術集群，通過對數字教育資源應用數據的采集與分析，豐富其個性化屬性標簽，完善其個性化表征。通過云服務標準接口，依據對用戶的大數據分析結果，為其適時提供個性化服務。VR/AR借助可穿戴設備獲取用戶行為數據，通過大數據分析技術預測用戶的興趣和需求，進而實現對虛擬環(huán)境的個性化改造，促使虛擬環(huán)境的用戶體驗向個性化方向發(fā)展[4]。網絡學習空間作為我國教育信息化工程中的重要內容之一，是實現創(chuàng)新人才培養(yǎng)、促進學生個性化發(fā)展的重要途徑。大數據分析技術驅動的技術交叉融合對網絡學習空間的架構、功能將產生什么影響?網絡學習空間能為學校教與學活動提供哪些支撐?對學校教育變革將產生怎樣的影響……對這些問題的闡釋，不僅能幫助相關企業(yè)和用戶（教師、學生和管理者）正確理解網絡學習空間的內涵，為企業(yè)研發(fā)網絡學習空間提供理論指導，為師生開展基于網絡學習空間的教與學創(chuàng)新應用提供理論指導，對國家整體推進教育信息化工程提供政策參考。
（一）空間的基本架構
大數據分析技術驅動的技術交叉融合，對網絡學習空間的數字教育資源、管理與決策、交流與對話三個子系統(tǒng)產生了影響，表現出如下特征（如圖1所示）。
圖1空間的基本架構
1.數字教育資源子系統(tǒng)走向虛實融合的學習資源環(huán)境
數字教育資源子系統(tǒng)朝著以大數據分析需求為指向的方向發(fā)展，一是對學習空間V1.0、V2.0中數字教育資源類型Ⅰ、數字教育資源類型Ⅱ進行個性化改造與適應性研發(fā)；二是資源開發(fā)走向融物化形態(tài)的資源、虛實結合的資源和智力資源為一體的學習資源環(huán)境。
2.管理與決策子系統(tǒng)實現對學習者和學習資源的個性化管理與決策
通過對學習資源使用過程的大數據分析，豐富其屬性標簽，為學習資源的個性化推薦提供數據支持。建立用戶特征模型，當用戶向系統(tǒng)提出需求時，系統(tǒng)根據用戶特征與需求對學習資源進行匹配，為用戶提供個體層面或群體層面的個性化服務，如資源的個性化推送、學習路徑建議等。
3.交流與對話子系統(tǒng)使用戶開始利用可穿戴設備與系統(tǒng)實現交互
由于資源子系統(tǒng)和管理與決策子系統(tǒng)都朝著個性化方向發(fā)展，用戶對交互方式的個性化需求日益增強，用戶開始利用各類可穿戴設備，將眼、口、手臂等感官和肢體一起調動起來，通過多種感覺通道和動作通道（如語音、手寫、姿勢、視線、表情等輸入）感知用戶的交互意圖，實現人機交互，這種人機交互走向以人為中心、人機協(xié)作的、持續(xù)、自然的方式。
數字教育資源子系統(tǒng)主要負責向管理與決策子系統(tǒng)推薦資源，交流與對話子系統(tǒng)負責向管理與決策子系統(tǒng)收集用戶需求和反饋信息。管理與決策子系統(tǒng)主要負責促進資源的進化和主動推薦交互設備。
（二）空間的功能架構
三個子系統(tǒng)的功能變化及其協(xié)同作用，使得網絡學習空間在學習空間V2.0的基礎上[5]發(fā)生質變，進入新的發(fā)展階段，具備以下核心功能（如圖2所示）。
圖2空間的功能架構
在網絡學習空間的功能架構中，大數據分析技術是學習空間賴以運行和發(fā)展的重要土壤，其優(yōu)勢是通過對用戶各種行為數據的采集和分析，為用戶提供個性化服務。
1. 資源建模
系統(tǒng)在原有數字教育資源的基礎上，整合了更加豐富的智力資源、虛擬現實資源（如虛擬博物館）等新型資源，借助大數據分析完善數字教育資源的個性化屬性標簽（如資源的適用場景、適用對象、適用內容等），促進數字教育資源的個性化表征。通過對數字教育資源的學科、主題、內容等屬性的大數據分析，挖掘、分析、構建、繪制和顯示資源及它們之間的相互聯(lián)系，形成知識圖譜。通過對學習者的訪問頻次、點贊、留言、下載、編輯等行為的大數據分析，對資源應用效能進行動態(tài)監(jiān)測和實時分析，實現知識圖譜的動態(tài)擴充和優(yōu)質資源的自動遴選，進一步完善資源的個性化表征。綜合以上三個方面的大數據分析結果，實現對學習資源的建模，為資源的精準化推薦提供支持。
2. 師生特征建模
系統(tǒng)具備學習者個體和群體的大數據采集和分析功能。通過交互設備或在個人空間中數據采集點采集個體的基本信息（如年齡、性別、家庭關系等）、資源交互行為信息（如搜索、下載、播放、評價等行為過程信息和成績、作品等行為結果信息等）、人際交互行為信息（如師生交互、生生交互、師師交互的過程與行為信息），建立用戶分析模型，進行大數據分析，構建包括知識能力水平、學習風格、學習興趣、學習績效等在內的學習者特征模型，為學習者的個性化學習資源、適應性學習服務的供給提供數據支持與參考依據。構建包括教學能力、教學風格、教學績效等在內的教師特征模型，為教師專業(yè)發(fā)展與智力資源共享等提供數據參考。系統(tǒng)通過對區(qū)域內的群體大數據進行采集和分析，建立群體特征模型，為區(qū)域內群體的個性化適配提供數據支撐。
3. 個性化引擎
個性化引擎是系統(tǒng)實現個性化服務的核心組件，實現服務時空的個性化、服務內容的個性化、服務方式的個性化。充分利用師生大數據分析和資源大數據分析的結果，綜合分析師生的偏好、興趣、習慣等個性化特征和多樣化、差異化的需求，找到資源或服務與師生需求之間的匹配關系，在適當的時間和地點，為師生提供個性化資源定制、個性化資源檢索、個性化資源推送、個性化界面、個性化學習方案、個性化學習支持、個性化學習評價等服務，促進師生的個性化發(fā)展。
4. 區(qū)域學習中心
區(qū)域學習中心是區(qū)域內智力資源、虛擬學習資源環(huán)境、虛擬學校、虛擬班級等的聚合中心、管理中心與適應性服務中心，其具備區(qū)域內學習環(huán)境的管理、智力資源共享、為區(qū)域內外用戶提供信息服務、資源（含智力資源）服務、學習環(huán)境等支持服務。
首先，依據區(qū)域內群體需求，區(qū)域中心直接通過大數據云服務標準接口調用云端各類資源與服務，組建虛擬學校、虛擬班級、虛擬工作室等區(qū)域學習環(huán)境，為區(qū)域內用戶推送個性化學習資源和學習服務等，完成成績考核、評價與指導等各類教與學習活動的組織與管理。其次，當其他區(qū)域的用戶提出需求時，區(qū)域內的各類數字教育資源作為云端資源環(huán)境的一部分，經過個性化引擎適配后，通過大數據云服務標準化接口被調用并為其提供服務。
（三）空間支持下的教與學活動流程
如圖3所示，用戶登錄個人空間后，除了進行個人信息管理、個人學情查看外，還可以向個性化引擎提出自己的需求，個性化引擎通過需求分析和適配后，對用戶進行合理的分流，使用戶直接從資源子系統(tǒng)中獲取服務，或者將用戶導引至區(qū)域學習中心，從區(qū)域學習中心獲取服務。用戶在空間中的學習、交互和資源應用等所有行為數據，都匯聚至大數據分析中心，由大數據分析中心對用戶和資源進行建模，形成用戶模型和資源模型，模型在整個系統(tǒng)運行過程中可以被隨時調用。
此階段的網絡學習空間在繼承前兩階段網絡學習空間功能的基礎上，借助大數據分析技術對師生特征、師生行為以及學習資源進行分析，建立師生特征模型和資源模型，利用個性化引擎實現師生與資源、服務之間的精準匹配，為師生提供個性化服務，因此將其命名為“個性化學習空間”，為了便于描述，將其簡稱為“學習空間V3.0”。
圖3空間支持下的教與學活動流程
在這種技術環(huán)境和理念的背景下，將引發(fā)以提供個性化服務為核心功能的網絡學習空間研發(fā)行為，對數字教育資源和用戶的大數據分析成為學習空間的必備功能，對學習空間中各種數據和信息進行持續(xù)不斷的采集和挖掘，準確判斷用戶動態(tài)、多樣化的需求，為用戶提供個性化服務。當前，個別網絡學習空間（如Knewton Platform、Second Life等）已經初步具備學習空間V3.0的部分特征，還需要進一步朝著個性化的方向發(fā)展。
（一）基于Knewton Platform的個性化學習空間[6]
Knewton是一個自適應學習平臺，將連續(xù)適應性的、學生長期的學習軌跡和巨大的網絡效果結合起來，構建跨學科的知識圖譜，為每一個學生制定個性化學習方案，目前已有超過1300萬名學生接收Knewton個性化學習建議。學生可以在系統(tǒng)中創(chuàng)建個人學習空間，在空間中制定自己的學習計劃、選擇課程等。Knewton空間有三個核心功能：內容推薦、學習數據分析和課程內容質量預測。系統(tǒng)能抓取學生學習的數據，預測學生在下一步應該學習什么，進而為學生推薦學習活動和學習內容。Knewton能基于學生學習數據的分析，預測學生學習的效果。Knewton的第三個功能是課程內容數據的分析，即分析課程的內容質量如何，對學生學習有什么影響。在Knewton的學習空間中，學生能夠獲得持續(xù)更新的學習概覽，包括自己學習到的知識以及學習效率反饋等信息，隨著學生在Knewton平臺上學習時間的積累，這個概覽變得更加智能化。
（二）基于Second Life個性化虛擬學習空間
Second Life是一個由美國林登實驗室（Linden Lab）建立的互聯(lián)網三維虛擬世界，集虛擬現實技術和網絡通信技術于一體[7]。系統(tǒng)由用戶與化身、用戶間的交流、用戶的動作、經濟與地產、創(chuàng)新與版權等五個基本要素構成。Second Life中的學習空間場景完全由它的“居民”（即用戶）借助其中的三維建模工具自由構想及創(chuàng)造，通過三維的方式模仿人物角色、模擬現實世界、社會活動，給用戶提供極大的沉浸感。Second Life是一個實時在線的虛擬“社會交往空間”，用戶可以利用腳本語言對擴展虛擬對象的交互功能實現人與虛擬對象之間的交互。用戶通過操作自己的化身，與其他用戶以文本、音頻、流媒體視頻等方式交流、討論熱點話題，開展探究活動等，從而與現實生活發(fā)生關聯(lián)。目前，已有音樂、藝術、教育、商業(yè)等領域中的個人、團體通過購買獲得Second Life虛擬世界的土地使用權、開發(fā)權，使具有相同興趣或目的的人們聚集到公共空間進行交流、協(xié)作。如瑞典等國家在Second Life中建立了大使館虛擬空間，IBM建立了銷售中心空間，CNN建立了游戲報紙空間，哈佛大學、紐約大學、斯坦福大學、南加州大學等教育機構在Second Life中設立虛擬學院和虛擬教學空間。國內西南大學研究團隊還在Second Life中搭建了虛擬圖書館和虛擬網絡教育學院，并在其中進行學習活動實驗。
三、個性化學習空間促進的學校教育變革
信息技術對班級教學的主要影響集中在學習資源、教與學環(huán)境、教師、學生、教學組織形式等五個要素[8]。下面重點討論學習空間V3.0對這五個要素產生的作用，以確定學習空間V3.0對班級教學的變革作用，進而梳理其引發(fā)的學校教育變革。
學習空間V3.0的核心是利用個性化引擎，為師生提供個性化服務。其對學校班級教學的各要素產生重大影響。
（一）對學習資源的作用
學習空間V3.0在學校教育中的應用，對學習資源產生以下兩個方面的作用。
1. 數字教育資源走向體系化、個性化與適應性
在大數據分析技術、知識圖譜、能力圖譜等驅動下，數字教育資源將進行結構性重組，形成體系化、結構化、適應性數字教育資源。大數據分析技術促使知識圖譜在靜態(tài)圖譜的基礎上動態(tài)擴充，數字教育資源Ⅰ與數字教育資源Ⅱ根據功能與作用，以知識圖譜、能力圖譜等為骨架進行關聯(lián)聚合，形成多學科交叉的立體網狀知識體系。數字教育資源的多形態(tài)實現功能聚合，并依托個性化引擎向學習者提供個性化的學習資源服務。
2. 高沉浸性、強臨境感與系統(tǒng)化的學習體驗環(huán)境
虛擬手術臺、虛擬博物館、虛擬實驗室等各類虛擬學習環(huán)境成為系統(tǒng)化的學習資源系統(tǒng)，為學習者提供高沉浸性、臨境感與系統(tǒng)化的學習體驗環(huán)境。基于增強現實技術的實體學習資源與虛擬資源融合起來，為學習者提供視覺、聽覺、觸覺、運動等體驗學習環(huán)境，甚至可以通過相應的設備提供嗅覺和味覺的感知體驗。虛擬學習環(huán)境是知識與技能訓練的集成學習資源環(huán)境，在通過大數據分析技術分析之后，同一個虛擬學習資源環(huán)境能夠為不同的學習者提供不同的學習資源與學習體驗。
（二）對教與學環(huán)境的作用
學習空間V3.0在學校教育中的應用，對教與學環(huán)境產生以下三個方面的作用。
1. 實現虛實融合
在學習空間V3.0的支持下，學生的學習環(huán)境走向虛實融合形態(tài)。智能終端設備成為基本學習工具，可穿戴設備得到應用，網絡學習空間成為重要的學習活動場所，知識的學習、技能的訓練會發(fā)生在虛擬學習空間中。物理學習空間成為知識向能力遷移、合作、情感交流、創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要場所。
2. 走向無邊界的形態(tài)
區(qū)域學習中心在個性化引擎的支持下，向師生提供個性化服務。區(qū)域學習中心從功能結構上對學校的概念進行網絡化重組，形成區(qū)域內、甚至跨區(qū)域虛擬學校，為學習者提供群體個性化的服務，學習環(huán)境走向無邊界的形態(tài)。
3. 為用戶提供個性化服務
學習空間V3.0整合了大數據分析技術、云計算、人工智能等技術的數據采集、數據分析、快速數據存儲等優(yōu)勢功能，創(chuàng)建了學習空間V3.0的核心組件——個性化引擎，個性化引擎是個性化學習空間中的樞紐，能夠根據用戶的需求，為用戶匹配與其個性化特征相吻合的虛擬班級、智力資源、數字教育資源或服務。
（三）對學生的作用
學習空間V3.0在學校教育中的應用，對學生產生以下四個方面的作用。
1. 網絡學習能力需繼續(xù)提升
在學習空間V3.0中，智能終端、可穿戴設備等成為學生學習的常用工具，學生在此空間中進行學習，必須具備網絡學習能力，并且能夠熟練運用智能終端、穿戴設備等技術設備支持自己的學習。
2. 個性化學習成為主流學習方式
在學習空間V3.0支持下的學校教育中，學生的學習時空得到極大擴展，能夠在區(qū)域學習資源中心與云資源服務環(huán)境中方便地獲得各類學習資源或學習服務，在網絡通達的任何時間、任何場所得到學習支持服務，自主學習、個性化學習成為現實。
3. 獲得個性化學習支持服務
借助大數據分析，學習空間為學生構建包括知識能力水平、學習風格、學習興趣、學習績效等在內的學習者特征模型，學生在學習的過程中能獲得量身定做的個性化學習支持服務。
4. 實現個性化發(fā)展
借助個性化引擎，空間為每個學生的學習活動賦予個性化特征。學生能夠從云資源服務體系或區(qū)域學習中心獲取個性化的學習資源、制定個性化的學習方案、獲取個性化指導與服務、記錄個人學習成長檔案，獲得學習行為的個性化診斷和評估，讓學生能夠按照自己的主觀意愿實現個性化發(fā)展。
（四）對教師的作用
學習空間V3.0在學校教育中的應用，對教與學環(huán)境、學習資源和學生都產生了顯著影響，同時對教師也將產生以下四個方面的作用。
1. 要具備在虛實融合環(huán)境中的教學能力
隨著學習資源和學習環(huán)境的巨變，教學活動發(fā)生在虛實融合的環(huán)境之間，教師需要具有在兩種環(huán)境中教學的能力，并能夠充分發(fā)揮各自的功能與優(yōu)勢，實現學習活動在兩種學習環(huán)境中的無縫銜接。
2. 要具備一定的數據素養(yǎng)
學習空間V3.0在學校教育中的應用，會累積大量的學生學習行為數據，這些數據對學校教育系統(tǒng)的改進和更好地服務教與學具有重要的價值。教師要在學習空間V3.0中完成教學活動，必須具備一定的數據素養(yǎng)，即對學習空間中師生在教與學活動過程中產生的伴隨數據、學習行為數據等具有敏感意識，并恰當利用相關的數據收集與分析工具，收集并分析這些數據背后所蘊含的價值，為學生的學習和自身的教學提供數據支持。如能夠依據學生特征的大數據分析結果，將能力相近、需求相同的學生組建成虛擬班級或者小組[9]，并為學生制定個性化的學習方案，設計、開發(fā)、推薦個性化的學習資源，隨時隨地為學生提供個性化指導與評價。教師借助學生學習的大數據分析結果，反思、改進教學，提升自身專業(yè)能力。
3. 網絡教學能力需要全面提升
在學習空間中V3.0中，具有共同愿景的教師可以組建虛擬教學共同體，區(qū)域內教師基于虛擬教學共同體開展教研或教學成為常態(tài)，群體教學聚合得以體現，教師的協(xié)作教學、分層教學能力得到發(fā)展，教師的網絡教學能力得到全面培養(yǎng)。
4. 教師角色得以重塑
在學習空間V3.0支持的學校教育中，教師角色發(fā)生顯著變化，朝著多重角色的方向發(fā)展，即由知識的傳授者向學習指導者、學習幫助者、促進學生知識向能力遷移的設計者等多重角色發(fā)展。教師的主要任務不僅僅是備課、講課，而是更精確地了解學生需求，設計個性化教學，引導并組織學生自主、合作、探究學習，為學生提供個性化服務，促進學生的知識建構與能力提升。
（五）對教學組織形式的作用
學習空間V3.0在學校教育中的應用，對教學組織形式將產生以下兩個方面的作用。
1. 出現了虛擬班級與虛擬學校
學習空間V3.0在學校教育中的應用，出現了網絡虛擬學校和虛擬班級，網絡虛擬學校拆除了傳統(tǒng)學校的圍墻，動態(tài)變化的虛擬班級與小組等彈性學習組織賦予了學生更多的自主性，個性化學習促進了學生的個性化發(fā)展，學生學習水平、學習需求、學習進度等出現多樣化，根據學習能力、學習水平、學習需求的分層聚類，群體個性化特征得到彰顯。
2. 個性化學習共同體成為主流
學生在網絡學習空間的群體個性化組織不斷發(fā)展，傳統(tǒng)學校中以班級為單位的組織形式的不適應將越來越突顯，相同年齡、在同一時間、同一地點、學習同樣內容的“四同”教學組織形式已經不能適應學生個性化學習與全面發(fā)展的需要。當知識學習的大多數任務在網上完成后，學校物理空間中的教學活動將主要解決學生知識向能力的遷移與創(chuàng)新思維、批判思維、問題解決等能力的培養(yǎng)，實現學校教學組織的全面改革，學生根據個人發(fā)展水平、學習進度、興趣趨向等參與的橫向跨班級、縱向跨年級的個性化學習共同體將成為新的教學組織形態(tài)。
大數據分析技術驅動的技術交叉與融合，致使網絡學習空間的三個子系統(tǒng)發(fā)生如下變化：數字教育資源子系統(tǒng)開始走向融物化形態(tài)的資源、虛實結合的資源和智力資源為一體的虛擬學習資源環(huán)境；管理與決策子系統(tǒng)對學習者和學習資源的個性化管理與決策；交流與對話子系統(tǒng)使用戶開始利用可穿戴設備與系統(tǒng)實現交互。學習空間利用個性化引擎實現師生與資源、服務之間的精準匹配，為師生提供個性化服務，因此將其命名為個性化學習空間（學習空間V3.0）。
學習空間V3.0對傳統(tǒng)學校教育的五個核心要素產生了劃時代的影響，為師生提供豐富、多元、虛實結合的教育資源環(huán)境和多樣化、精準化、人性化的學習支持服務。學習資源極大豐富，虛實融合的學習環(huán)境系統(tǒng)支撐泛在學習活動，教師角色得以重塑，教師能開展個性化教學與輔導，學生個性化學習得以實現。教學組織形式從傳統(tǒng)的班級教學形態(tài)走向支持群體個性化的教學組織形態(tài)。傳統(tǒng)意義上的學校和班級被打亂，迫使實體學校重構內部諸多要素，促使學校的組織形式和管理模式產生重大變革，學校不再是傳統(tǒng)意義的學校，而是真實學校和虛擬學校的混合體，以支持規(guī)模、個性化教育，虛實融合、優(yōu)勢互補的混合教育生態(tài)得以形成。實體學校教育逐步從知識本位的教育向能力本位的現代教育轉型，從同質化教育向個性化教育轉型。
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Personalized Learning Space and School Education Reform:
Study on the Connotation of e-Learning Space and Development of School Education (5)
ZHANG Jinliang, GUO Shaoqing, HE Xiangchun
(School of Educational Technology, Northwest Normal University, Lanzhou Gansu 730070)
[Abstract] This paper, based on the analysis of impacts of technology integration driven by big data analytic technology on three subsystems of e-learning space, analyzes the basic framework and functions of e-learning space systematically, and points out that the core features of e-learning space at this phase are to provide personalized service for teachers and students by using personalized engine. Therefore, this phase is named as personalized learning space (Learning Space V3.0). Then, from teachers, students, learning resources, teaching and learning environments, and organizational forms of teaching, this paper analyzes the impacts of Learning Space V3.0 on school education, and concludes that Learning Space V3.0 can greatly promote the reform of the organizational form and management model in school and as a result to support the large-scale and personalized education, so as to form a mixed education ecology. School education gradually transforms from knowledge-based education to competence-based education, and from homogeneity education to individualized education.
[Keywords] e-Learning Space; Personalization; School Education; Educational Reform
作者簡介： 張進良（1975—），男，甘肅莊浪人。西北師范大學 教育技術學院， 副教授，博士研究生，主要從事信息技術教育應用研究。
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