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【编者按】 在智能时代，深入洞察“人机协同”与“无缝学习”情境，分析有意义学习的条件与过程，通过有效的教学干预与学习环境设计实现深度学习至关重要。作为智能时代的核心技术，虚拟现实与人机交互技术促进学习的机制是什么？如何形成跨越时空且连续的“无缝”学习体验？在线学习环境促进认知加工与概念理解的内在机制是什么？中国无缝学习、学习科学的本土化创新该如何推进？带着上述问题，我们有幸与新加坡南洋理工大学吕赐杰（Chee-Kit Looi）教授展开交流与对话，旨在深入讨论如何利用学习科学促进无缝学习与在线学习的理论与实践创新。
【摘 要】 在提升终身学习能力已成为全球战略的大背景下，无缝学习被视作互联网环境中实现正式学习与非正式学习结合的重要学习样态。吕赐杰教授分享了利用学习科学促进无缝学习与在线学习的理论框架与实践案例。他围绕无缝学习的本质，剖析了智能技术与无缝学习结合的切入点，阐释了如何形成跨越时空且连续的“无缝”学习体验，在分析无缝学习演进脉络与研究趋向的基础上，构建了无缝学习新的话语体系，最后对中国无缝学习与学习科学的本土化创新提出了建议。
【关键词】 学习科学;无缝学习;学习场景;虚拟现实;VR;实践案例;发展趋向;理论体系;本土化创新
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2021）10-0060-08
一、无缝学习的内涵与演进历程
访谈者：吕教授，您从事学习科学研究已多年，请问学习科学的内涵是什么？
吕教授：学习科学研究致力于为人们提供对学习方式更为深刻的理解。追溯20世纪90年代学习科学的起源，会发现该研究领域的主要目标是深入洞察达成有效学习的条件与过程，并使用该研究结果设计学习环境以实现深度学习。因此，学习科学研究的重点涉及教学干预措施与学习环境设计，以在学习者中培养变革性和赋能性的学习，这就需要挑战关于学习、教学和学习环境设计的已有理论。
数字技术拓展了研究者对人类学习机制的探索。在线学习、人工智能、多媒体、可视化技术等都与学习科学的研究密切相关。从认知视角揭示学习的本质，基于工具层面设计更为有效的学习环境，以及探索技术环境中的协作交互规律，是学习科学重点关注的领域。
访谈者：作为一个快速发展的领域，无缝学习与“互联网+教育”具有诉求上的一致性。在提升终身学习能力已成为全球战略的大背景下，无缝学习被视作互联网环境中实现正式学习与非正式学习结合的重要学习样态。请您为我们梳理一下无缝学习的演进脉络。该领域是否形成了具有自身特色的研究趋向？
吕教授：无缝学习是基于信息技术手段，将物理环境、数字学习资源、学习活动、内容和情境紧密联系，以形成跨越时空且连续的“无所不在的学习”。无缝学习强调学习者在不同情境间的快速切换，在技术的支撑下通过个人和集体的努力获得持续、深入的学习体验。自1996年库（Kuh， 1996）提出无缝学习六要素以来，无缝学习的概念与内涵不断深化，研究成果日益丰富，并且在研究对象、技术内嵌与跨领域研究等方面呈现出蓬勃发展的态势。总的来看，其演进过程可梳理为三个阶段：第一个阶段是从20世纪90年代至2000年。该阶段的无缝学习特指课堂教学活动与课外经验的整合，强调打通课堂内外、正式与非正式学习以促进学习者的全面发展。“无缝”的含义被认为是从“连续活动”的视角审视传统学习过程中彼此独立的不同部分。第二个阶段是从2000年至2010年左右。在此阶段学者更加关注技术创新以及有效利用无处不在的移动学习方式（国内曾称之为“1∶1数字化学习”），学习云平台的兴起意味着可以记录不同时间与环境中的学习数据，学习者可以自由切换学习任务，并通过协同交互与整合学习完成跨越时空的学习任务。第三个阶段是从2010年至今。近10年来，关于无缝学习的研究开始从关注户外学习延伸至培养学习者的自主学习能力，其路径是通过技术环境设计以及制定情境式活动实现自我导向式学习，使学生能适应这个不确定、多元和复杂的智能时代。
杜威在他的开创性著作《经验与教育》一书中曾批评传统教学将学习环境限制为“书桌、黑板、小校园的学校环境”。从那以后，大量研究表明，自然保护区、博物馆和动物园等都可以作为激动人心的学习场所，可以增强学生对课程内容的学习，增強他们的社交与认知能力，并发展他们的终身学习能力。同样，处在无缝环境中的学习者应能够探索、识别并抓住他日常生活的空间可能提供的无限潜在机会，而不是始终受到由外部定义的学习目标与学习资源的限制，由此形成了无缝学习特有的情境研究趋向。
基于情境研究的视角，若要提升学习者的无缝学习能力，那么这个学习空间中的互动绝不仅是学习者与资源的交互，或者仅是活动、资源和技术的生硬拼凑，更重要的是设计“无缝”学习支架，将信息资源作为中介物，在学习者、资源和教师之间建立动态的关联，以帮助学习者不断汲取他人智慧，提升自身解决问题与共享知识的能力。学习者对无缝学习情境的感知可以从两个层面界定：一类是“协同情境”，即学习者能够意识到场景的存在与变化，并且可以通过教师的有效协调与学习者本人的有意识连接从情境资源中受益。另一类是“心流情境”，在这种沉浸式学习环境中，学习者极度渴望获取知识，有持续探索与建构知识的强烈动机，消减了对周围环境的觉知，从而形成持续流动的参与状态。当前虚拟现实技术可以增强心流体验，特别是支持沉浸情境中的无缝学习。从这个角度看，无缝学习的研究不仅包括移动互联网技术、资源开发、工具应用等方面，更应重视结合认知活动的特点营造持续交互的情境，实现认知活动与交互环境设计的整合。我建议从自我调节学习（SRL）的视角理解无缝学习的本质，无论是无缝学习情境的变化，还是智能技术的内嵌引入，无缝学习的有效实施最终还是要通过学习者的自我管理、自我评估与自律学习来实现。 访谈者：在学习科学发展过程中技术的介入非常重要。从学习科学的视角，无缝学习更多是一种学习方法（策略），而不应被技术化为一种移动学习。请问无缝学习与课程结合是否是学习科学应用于教学实践的重要形式？您能否给出一些实践案例与设计原则？
吕教授：无缝学习指一个人跨越地点、时间、技术或社会环境，经历了连续的学习，并有意识地将多方面的学习连接起来。因此，我们在移动设备上设计学习活动，连接非正式学习和正式学习并取得了成功。我们首先与一所小学合作，以一个班为实验基础，将小学三、四年级的全年科学课程转变为可在移动设备上发布的课程，通过平台分析和可视化发生在正式和非正式环境中的学习数据，以连接数字教科书学习和现实生活学习。在无缝的学习环境中，学习者能够通过设备进行流畅的交互、协作、讨论和探索，以进行科学知识探究。在取得良好效果后，该小学校长决定扩大干预，以1∶1的实施规模扩大到三、四年级的所有班级。随后，学校决定与另外10所小学分享我们的创新课程。当然，这些都是从学校基层实施开展的，并得到了我们的研究支持，而非因教育部自上而下的指令而开展。
从学习科学的视角看，确实不应该将无缝学习单纯技术化。应用移动设备进行“移动学习”可以建构 “无接缝的学习空间”，把学生在课内、课外表面上毫不相干的种种或由教师设计执行或由学生进行的学习活动的过程、内容和情境联系起来，形成跨越时空的、连续的“无缝”学习体验。移动设备还能进一步结合个人学习与社群学习，极其方便地支援情境学习和集体知识建构。正如波罗泽森指出的，移动学习事关“提升学习者在行动时，‘随身携带’他们个人的学习环境的能力”——这使学生成为真正把学习融入生活起居的“游牧学习者”①。也有研究者（Chan， et al.， 2006）指出移动学习应该成为一种学习文化，而非传统教学的附庸。因此，真正的移动学习和无缝自主学习并非一蹴而就，不是只给学生配一个移动设备就能提升学习效果。学生既有的学习方式和态度必须有所改变，这可以说是一种“濡化”②的过程。
在过去15年中，我们与新加坡淡马锡理工学院和国家环境局持续合作，共同推进了基于科学探究的小学生无缝学习环境项目。我们的目标是让小学生将实践经验与他们在课堂上学习的概念紧密联系，通过与同伴的合作探究来构建知识框架并促进理解。该项目利用安装了3Rs软件的移动设备和网络技术探究垃圾过多这一环境问题。3Rs是一款思维训练软件，主要通过即时反馈、知识组织和思维过程捕捉为学习者提供可视化界面和模块化的问题解决方法，从而培养学习者解决问题的能力。该软件可以生成学习者经历、反思和计划的HTML文件。移动设备是惠普公司出产的一款掌上电脑，软件可以支持实验学校全年的移动学习活动，并可以跨越不同年级使用。同时，教师可以利用软件自行设计教学活动，并将其融入课堂教学。该项目的核心要素是智能教室、学习活动和科学评估的整合，通过“无缝翻转学习”框架保证了以学生为中心的学习智能化、持续化和个性化。
实验表明3Rs项目取得了成功，学生通过使用3Rs拥有了显著的学习收获，并且增强了使用移动设备的信心。该项目促进了学校学习与非正式环境下的学习紧密相连，使得学习者能够掌握更广泛且更具体的知识，实现了学习者与技术之间的有效融合。我们知道，传统的学习经验通常依赖于抽象的文本信息，而该项目正好能够在抽象知识和具体知识之间取得平衡，以此提高学习者的兴趣和动机，使其知识图式更加连贯和稳定。由此可知，基于学习科学的无缝学习活动设计应在学校课程中创造更多具有创新实践意义的学习场景，以产生可持续的影响。此外，设计和开发支持这种无缝学习体验的学习工具也是至关重要的。
二、無缝学习的发展趋向
访谈者：无缝学习涉及学习任务之间的无缝切换以及知识的综合应用，需要学习者持续发挥能动性自由探索与创新知识。请问无缝学习的发展趋势是什么？智能时代如何创设良好的无缝学习体验？
吕教授：正如之前所讲，无缝学习关注的重点是学习过程的无缝化。我们需要通过系统的集成赋能学习过程的整合与连通，支持学习的移动性、体验的完整性、过程的持续性和思维的深入性。此外，应在学习过程中融入多种教学模式，支持学习者对知识的整合、反思和迁移。例如，教师在课堂中侧重高阶思维能力的培养，学生在课外将所学知识应用于解决真实情境中的问题，在线上创建知识文档以形成知识图谱，在家中反思上述内容及时了解认知差距，将文档在一个小型学习小组中共享，等等。
在全球范围内，无缝学习模式已经在教学实践中取得了不少成就。能够常态化实施的包括科学课程中的“无缝探究学习”以及K12中的“无缝翻转教学”。前者被证明有利于提升学习动机、态度以及效果，后者采用情境感知技术拓展了翻转教学法的理论与实践，为创建无缝学习环境提供了新的可能性。一些研究者专注于模块化系统的开发，这些系统可以通过标准化的协议连接在一起，并在无缝学习环境中对学习日志进行分析和可视化。通过构建学习分析平台，可以对在正式和非正式环境中使用的不同系统中的学习数据进行分析和可视化。
在基于建构主义的体验式学习情景中，重要的是让学习者能随机进入由于财力或物理空间限制而无法获得的“真实”环境。当教育评价是基于学习的成功并且为将来的学习做准备时，研究者更应关注学习者在富媒体环境中“如何学习”，进而解决现实世界中的相关问题，应通过衍生性表现（extended performances）来衡量无缝学习能力。基于学科科学视角，记忆召回（memory recollection）与环境密切相关，在VR/AR中重新创设这种作为虚拟空间的情境线索，对提升无缝学习能力有巨大的潜力。
访谈者：是的，新技术的介入为优化与重塑无缝学习环境提供了支撑。在国内，虚拟现实技术还很少应用于在线学习领域，关于两者的结合以及设计方面，请再给出一些例证？
吕教授：当前，虚拟现实技术应用于在线教学主要集中在创设“呈现式”环境。5G技术的兴起与成熟为在线虚拟现实的广泛应用提供了更多空间。依托5G大带宽低延时的特性，在线教学画质不再受限于带宽，360°任意切换的在线观看视角为学习者提供了更好的沉浸感与临场感，教与学时空分离的问题将得到进一步解决，深度学习与有效交互得以更自然地发生，成为真正意义上的“无缝学习”。在未来，VR/AR平台与传感器、社交媒体和云计算等相结合，采用统一的数据接口、结构、协议与标准，形成分布式的虚拟现实系统。学习者利用运动控件、身体运动追踪系统以及虚拟形象表示等展开情境感知学习与虚拟互动学习，实现跨时空的无缝学习流体验。 从虚拟现实场景设计的角度，建议从两个维度对虚拟现实的在线教学应用进行重新定位（Wen & Looi， 2019）：一是要考虑虚拟现实能否实现基于情境感知的学习体验。大量具有情境感知设计的虚拟现实应用程序是基于学习理论的，如情境学习和分布式认知。这两种理论都强调在重要的情境中通过与人类和工具的互动来学习。其中，情境学习理论的核心论点是知识、行为和环境相互关联和相互依存，学习环境可以改变、增强和支持特定的行为、解决问题的方法以及学习活动（Squire & Jan， 2007）。二是要聚焦学生在虚拟学习环境中如何跨越身体、人工制品以及多个学生的贡献来拓展对概念的理解。应将在线协作式问题解决方案或基于任务的探究式学习与虚拟现实场景有效整合，希望看到更多此类研究。
访谈者：有效的学习环境创设对学习者的知识建构具有至关重要的作用。当前已有不少研究开始着手设计此类学习环境或学习活动，但技术如何与教育场景相结合，何谓有效的结合方式，似乎并未阐明。技术的有效运用应建立在机制明晰的基础上，您能否举例来说明这个问题？
吕教授：必须意识到，尽管科技融入教育的相关研究已进行若干年，但是教学效果却不尽如人意。此问题的原因来自多方面。从研究设计层面来说，大部分研究设计缺乏可持续性和可拓展性，只求短时效果;从推行层面来说，科学技术和真实课堂的结合缺乏紧密性，未从真实的教学问题出发，而是为了应用而应用。我认为，由于学习本身的复杂性，解决该问题需要从学习科学的角度切入来理解无缝学习，并设计具有实践意义的以科学技术为中介的学习环境。学习科学和科学技术彼此关联，教育方式、良好的计划、科技框架的建立以及正确的政策和过程监督都是技术有效应用的关键要素。我们不应该单纯“追求”科技，而应该重点培养人的能力和建构社会文化。
举一个技术与教育场景良好结合的研究案例。新加坡学习科学研究所进行了一个项目——研究手持电脑如何作为认知工具促进学生对环境问题的理解。6所小学的480名四年级学生参与了这个项目，他们拿着手持电脑走进超市，根据手持电脑屏幕上的提示进行各种跟环境有关的探究活动，比如用手持电脑的照相功能给同种产品的不同包装拍照，从而了解不同容量和材料的产品包装的区别;在收银台记录顾客使用塑料袋的数量，并根据手持电脑上列出的问题随机访问超市顾客对保护环境的看法等。在这个实地考察活动（field trip）中， 学生们用手持电脑记录下了数据和他们的思考，并用无线上网功能将其上传到公共平台，分享彼此关于保护环境的心得。研究发现，作为认知工具，手持电脑使得复杂的科学探究活动更具系统性，激发了学习兴趣，并增强了学习者的责任感。尤其是课程学习中结合“数字故事”方法（Laine， Nygren， Dirin， & Suk， 2016），可以有效提高学习者的21世纪技能和创新学习能力。
三、无缝学习的新话语体系构建
访谈者：论证（argumentation）与话语（discourse）研究被认为是无缝学习领域的有效研究方法，许多有效的论证与话语分析发生在多个参与者之间，即通过与特定科学主题相关的论证与反驳展开评估、反思、推理与决策。这方面的研究国内还比较少，请您做一些介绍。此外，在无缝学习协同论证的评估与可视化方面，也请分享您團队的研究进展。
吕教授：对真实的学习经验进行探究进而生成和评估论点是学习者的基本能力。2019年，欧盟发布的科学素养框架明确科学论证是科学素养的重要内容，科学教育需要积极培养学生批判性对待信息，并提出基于科学、合理证据的观点的能力。美国《下一代科学标准》（NGSS）也将科学论证作为八大实践能力之一，证明逻辑组织和语言输出是重要能力。培养学生的辩论技巧，以及使用这种技巧来理解社会问题的能力是发展其高阶思维的一个重要途径。许多有效的论证都发生在多个参与者之间，参与者会批判性地考虑社会问题、某个事件的历史背景或他人的观点，同时对问题、事件或人物给出自己的解释与观点。
学习建构和评估论点能够使学习者了解社会研究和历史学科的核心，这要求学习者对证据进行质疑和分析，对因果关系进行考虑和透视。传统的论证要求学生提出若干主张以及相关的证据，并保证能够清晰地阐释证据支持主张的原因。良好的论证包括事实和解释的准确性、证据的说服力、证据来源、证据的确证和证据的上下文等特征。然而，有效的协作论证在学校教育中并不常见。协作论证需要学习者和同伴或者教师对某一问题进行深入剖析，在探讨过程中进行协作性论证，包括提出、反驳、质疑、支持观点等环节，最终目标是解决问题。由于缺乏背景知识，阅读和解释技巧不成熟，学习者的推理和解释经常出现错误。许多学习者无法将证据归于任何来源，并且很难通过逻辑推理将各种证据整合在一起来支持一个主张。这时，就需要设计良好的学习环境，通过协作论证（collaborative argumentation）活动来帮助学生提高知识水平。在线协作论证是信息技术支持的协作学习领域的重要研究方向，各国也在开展大量实践性研究来优化在线协作论证过程与效果，但是在中国的研究探索还有待加强。
在之前的项目研究中，我们开发了一个计算机支持的协作论证系统用于科学论证，叫做AppleTree。AppleTree支持学生进行在线协作论证，利用图形进行论证表示，这是一种直观的知识决策的建模方法。研究表明，该系统有效地支持了科学课堂协作论证的实施，对学生的科学论证具有积极影响。目前，我们在一个新项目中使用计算机支持的协作论证系统来支持社会研究和历史课堂上的论证活动。
访谈者：坚实的理论体系指导是构建有效无缝学习环境的基础。学习科学作为一个研究领域已成熟多年，但在国内教育技术专业，学习科学专业课程的开设并不多。您主讲了南洋理工大学国立教育学院的教师职前教育课程“学习、思考和教学技术”和研究生课程“作为认知工具的技术”“学习科学的认知基础”等，请您分享课程设计方面的经验。 吕教授：学习科学从1991年开始在美国壮大起来，标志性事件是当年正式发行《学习科学杂志》和召开第一届学习科学国际会议。自1991年开始，研究者们投身于学习科学研究的初期探索，主要是新旧理论的碰撞和更迭（尚俊杰， 等， 2018）。1996年，美国围绕真实情境中的学习研究召开第二届学习科学国际会议，该时期已经从心理学的研究范式与内容转向新理论与新方法，强调情境的重要性。自21世纪开始，随着神经科学和脑成像技术的快速发展，学习科学迈向了崭新的发展阶段。2007年，OECD发布了《理解脑：新的学习科学的诞生》《理解脑：走向一门新的学习科学》两本著作，将脑研究与学习行为研究融合，形成了教育神经科学。同年，国际上第一本教育神经科学领域的专业期刊——《心智、脑与教育》（Mind，Brain and Education）诞生，《自然》（Nature）杂志在2016年专门设立了学习科学的电子期刊，这些都是学习科学发展的标志性事件。2018年，全球多所高校的教授以及百余位研究人员共同参与，编写并出版了《国际学习科学手册》，系统和全面地反映了国际学习科学研究与实践领域的进展概况，包括理论性描述、最新研究成果、情境化设计、研究方法新拓展等内容。目前，世界各地都拥有成熟的学习科学研究体制、机制以及专业的学习科学研究人员。诸如中国、新加坡等国家都已经建设了以学习科学命名的研究中心或实验室，很多大学也提供了学习科学或相关领域的研究生学位课程。
我举两个我所教授的学习科学课程的例子。在南洋理工大学国立教育学院，我们提供一门叫作“学习科学的认知基础”（Cognitive Foundations of the Learning Sciences）的研究生课程。该课程旨在厘清认知、学习和技术之间的关系，并形成有意义的概念框架。课程主要介绍了学习科学的基本概念、相关理论研究主题以及研究和探究方法，阐明了学习科学是借鉴构建主义、情境认知、社会文化理论等内容，融合认知科学、神经科学、信息技术等相关领域的研究成果，整合内隐学习、真实学习、非正式学习等已有学习研究而形成的。此外，该课程还介绍了如何利用技术设计交互式学习环境，实现连接校内与校外的无缝学习体验。
另一门课程“学习、思考和教学技术”（Learning， Thinking and Instructional Techniques）旨在帮助学习者掌握和运用有关学习理论和原则的基础知识。课程探讨了学习和教学之间的关系，试图回答人们是如何学习的以及各种学习理论是如何指导教学方法的等问题。除主要学习范式外，也讨论了更具体的学习范式，如与应用移动学习和协作学习相关的理论等。我们希望学习者可以理解，教育是一个复杂系统，需要采用多理论、基于多视角、融合多学科才能尽可能寻求到科学的教育规律，并将其恰当运用于实践。
访谈者：关于学习科学指导下的无缝学习理论体系建构，还请再为我们做一些阐述。
吕教授：如前所述，针对无缝学习的理论基础，可以从学习情境出发分析学习者认知的建构与发展过程，这就涉及情境学习理论、知识建构理论和社交学习理论等。首先，情境在无缝学习的实践过程中具有重要作用，无缝学习的实施需要情境化，设计者需要让学习者明确学习内容可以用在何种实际情境下，然后构建特定的学习情境，引导学生运用合理的信息化手段开展学习探究，联系课内与课外。其次，无缝学习能够有效促进知识、技能、方法与思维的拓展、延伸与优化，让学习者在无缝迁移的过程中成为学习内容的积极认知者，在对自身的知识体系进行不断改良与扩建的同时，还能让不同知识贡献者进行想法和思维的相互碰撞与浸润，这也是知识建构理论的充分体现。最后，无缝学习是一种知识构建于个体内和个体间的社会学习方式，是在社交环境下进行认知交互才能够发生的有意义的学习活动。同时，认知神经科学的相关证据表明，人具有“社会脑”，互动影响着学习投入与学习效果，信息技术的加入恰恰可以让学习者穿梭于不同的时间与地点进行社会性学习，从而促进知识与技能的提升。
目前，虽然无缝学习进展迅速，但其研究深度还远远不够。众所周知，教育研究终归是对人的研究，不能脱离对人本身认知规律与脑机制的探索。然而，现在大部分无缝学习研究止于应用层面，缺少对其底层机制的深入挖掘，学习者在进行无缝学习时的脑机制尚不清楚，不同信息技术支持学习者进行无缝学习时学习者的认知有何变化不得而知。幸运的是，认知神经科学和脑成像技术的快速发展为教育研究带来了新契机，我们可以运用认知神经科学的理论、手段與方法，探索学习者在不同情境下进行无缝学习时的大脑反应，如社会学习中人际互动的脑同步水平、个体学习中的脑激活程度等，以此得出基于脑科学的教育规律与研究证据，丰富无缝学习领域的理论体系与方法论，这对信息技术支持下的无缝学习研究具有重大价值。
访谈者：在教育智能化时代，技术赋能在线教育很多方面的新特征，尤其是人机交互技术的发展使其在许多应用中变得普遍。关于智能技术与无缝学习的结合，请为我们提供一些设计与实践方面的建议。
吕教授：技术的发展为创建高沉浸的无缝学习体验提供了有效的支撑。智能技术可以支持学习体验的连续性。例如，分析学习者连续的行为轨迹，提供沉浸学习的场域以及自适应的个性化学习方式。此外，技术的介入能够改变学习者的行为。深度的、有意义的学习体验可以促进使心理计算变得更容易、更快速与更可靠的物理行为。当上述要素有效整合产生高投入学习时，无论时间与场景如何改变，学习者都能感受到持续学习的心流体验。
在联通中学习以及智能技术对学习能力的拓展可视作认知主义学习理论在应用方面的延伸。在此过程中，学习者会产生“普罗透斯效应”（Proteus effect），即在虚拟场景中学习者的行为会受到自我化身的形象（而非环境）的影响，个人的化身会影响其思想状态。类似于联通主义和情境认知理论分析的是现实环境中的空间认知，“具身认知”（embodied cognition）理论提供了象征映射至真实环境中的分析方式。基于该理论，心理特征是从神经资源与神经外资源之间的持续联系中产生的，智能技术与无缝学习的结合应首先从底层的行为层着手，通过关注学习者的操作和体验，包括内在情感和记忆，以触发学习者产生深度体验从而改变自身行为。 此外，應重视互动、协作、跨设备和讨论过程的顺畅性。如果没有精心设计，“接缝”①可能会在设备、技术、个人和小组学习以及不同学习环境之间的过渡期间发生。对于无缝学习环境的设计，重要的是要确定接缝的发生位置，并找到减少或消除此类接缝的方法。这需重视学习管理平台中情景反馈的机制研究，设计支持基于位置的移动学习活动的创作工具，以期能在不同场景中引导学习者，同时利用可视化与无缝学习环境日志分析工具弥合非课堂场景与现实生活学习之间的边界。先前提到过，无缝学习的本质是基于自我调节的持续学习，其设计应是在确保学生掌握核心知识内容的基础上，创设有效的支架、游戏化场景与社交学习活动，使概念抽象化，激发学习者开展深度学习活动。
建议采用基于设计的研究（DBR）方法论展开无缝学习研究。基于设计的研究旨在通过对特定教育环境的探索性迭代与干预获得有关学习的新洞见。无缝学习的实践应寻求使用基于设计的研究结果为智能技术赋能学习设计提供指南，同时合理评估其应用效能。
访谈者：从20世纪80年代开始，考兹曼（Robert B. Kozma）与克拉克（Richard E. Clark）关于“媒体作用论”的辩论延续至今，人们依然在确认新技术能否有效改变学习方式，探究信息技术环境中的教学与学习规律也成为教育技术研究者的独有视角。请您对这方面的研究做一些介绍。在过去10年中，无缝学习概念的演进与理论阐释始终在发展，但学习发生的“黑箱”还未被揭开，您如何看待这一问题？
吕教授：这是一个有趣的辩论。对于这个问题，观点无数，但总归分为两类：一类认为媒体只是传播知识的媒介，学习者可以使用不同的媒介，但是学习效果不会因为是否有媒介或何种媒介而受到影响;另一类认为媒体参与学习，学习者的知识构建、能力发展和思维培养是在学习者和媒体的共同作用下发生的。很明显，我更支持考兹曼的“学媒相关论”。
我曾经对移动学习在连接正式和非正式学习上的潜力进行过研究，其结论可以归纳为三个方面：一是移动设备的便携性和多功能性能够推动教学结构发生变革，即从以教师为中心向以学生为中心转变。在这种学习文化中，教师扮演着促进者和学习伙伴的角色，而不是知识的唯一来源。以往关于移动学习的研究已经清楚地表明，技术工具的移动性和连通性有助于促使学习者在学习活动中成为主动的参与者。例如，学习者不用坐在台式电脑前看学习视频，而是可以带着移动设备直接和实地探索我们的世界，并与他人分享经验。二是通过创造无缝连接的学习体验，挑战了正式学习和非正式学习之间传统的二分法。在过去几十年中，认知和学习的研究均强调连接校内学习和校外学习的重要性，但校内学习的主要特征仍然是过度关注个体认知、鲜有工具使用以及缺少“认知灵活性”。三是正式学习与非正式学习之间存在着紧密关系，前者基于课堂环境中的固定课程，后者则是学习者有意或无意地参与学校环境之外学习的体验。通过利用移动技术，我们可以在正式和非正式学习之间架起一座桥梁，并鼓励学生在自然环境中学习，以发展特定环境下的能力。
你用了一个非常恰当的比喻！我们真的很想透视学习的“黑盒子”里面到底是什么，以及大脑是如何工作的。有许多教育技术研究论文发表，告诉你一些关于在线教育的干预方式，研究者使用“实验—对照设计”方法来报告结果。他们报告了结果，但没有阐释相关机制。是的，我们需要使盒子透明。所以在学习科学中，我们想要假设和解释学习的过程。最近神经科学研究为大脑如何学习提供了有用的见解。例如，国外有研究者利用功能性磁共振成像（fMRI）记录了学习阶段和测试阶段的大脑活动，发现睡眠组被试的记忆更好。与学习阶段相比，睡眠组测试阶段被试的下丘脑活动有所增强，而清醒组测试阶段被试的下丘脑活动有所减弱。因此，学习后立即进行睡眠行为有助于增强下丘脑的记忆痕迹（Gais， et al.， 2007）。
访谈者：您对国内学者在开展无缝学习、学习科学研究时选取哪些研究方向有什么建议？我们了解到您的团队主持完成多项新加坡国家研究基金资助的教育研究项目，始终保持自己独特的风格与视角，请问您在研究创新方面有什么经验可以分享？最后，本土化也是学科成熟的重要标志之一，请您对中国气派的“学习科学”建设给出宝贵意见。
吕教授：我们需要国际化的交流与团体合作。例如，在撰写本文时，我们仍处于Covid-19大流行之中。我们都在谈论Covid-19病毒消退期间和之后的新常态。大家一致认为，如果我们只对业务回归正常感兴趣，那么我们将错失良机来转变我们的教育！这也是全球合作与定义未来教育的机会！
像联合国教科文组织教育信息技术研究所这样的国际组织已经发起了倡议和论坛，并提供了资源来讨论在Covid-19危机时期如何支持学习。我们有机会与中国和其他国家、地区的学者和教育工作者一起工作，并为构想教育的未来做出贡献。有句谚语说：“必要性是发明之母。”当前的大流行造成了教育的中断，在短时间内我们必须诉诸数字教育手段以保持学习不受干扰。在这方面，北京师范大学智慧学习研究院与联合国教科文组织相关机构共同编写了一系列手册，为如何设计数字教育以及如何应对挑战提供指导。
最后，从我个人的角度分享一些体会和经验。就我个人的研究经验而言，我从事研究工作已经三十余年，曾经在新加坡两所大学任职（新加坡国立大学和南洋理工大学），经历了多次研究范式的转变，涵盖了教育人工智能、CSCL、无缝学习、计算思维、ICT教育政策等一系列研究课题。一路走来，总的体会是个人的研究兴趣还是要和世界研究的潮流转变相结合，需要有一定的敏锐度和前瞻性，不能只是跟在别人后面走，而是要走在潮流的前面，在大转变之前做充分的研究工作，这样你的成果才能被别人认可。
中国目前在无缝学习、学习科学方面的研究进展很快，不管是在本土工作的中国学者，还是在海外工作的中国学者，都在这个领域取得了令人瞩目的成绩，我很难就如何建立中国特色的学习科学提出特别有建设性的建议。我的基本观点是：教育研究应该重视国外经验的创新性移植，在本土化与国际化之间取得平衡。孔子说因材施教，研究也是一样，要根据不同的目标人群采取不同的教学策略和研究策略，同时也要跟踪和借鉴国际上的最新研究趋向，这样才能产出既有原创性又有学术和实践价值的成果。 [参考文献]
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吕赐杰教授简介：
吕赐杰教授创立了亚太地区首个学习科学研究中心——南洋理工大学“学习科学研究所”，同时任“学习研究与发展中心”联合主任，担任《学习科学杂志》（Journal of the Learning Sciences）的副主编和《计算机辅助学习》（Computer Assisted Instruction）、《计算机支持的协作学习》（International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning）、《智慧學习环境》（Smart Learning Environments）等期刊的编委，是《计算机教育》（Journal of Computers in Education）期刊的顾问，任职北京师范大学智慧学习研究院的特别顾问，同时也是“全球华人计算机教育应用学会”（GCSCE）创始人和“全球STEM教育框架咨询委员会”委员。
收稿日期：2020-09-10
定稿日期：2021-01-11
作者简介：张琪，博士，教授，硕士生导师，淮北师范大学教育学院（235000）。
王杨春晓，博士研究生，北京师范大学教育学部（100875）。
黄龙翔，博士，高级研究科学家，博士生导师，新加坡南洋理工大学国立教育学院（639798）。
责任编辑 单 玲
【摘 要】 在提升终身学习能力已成为全球战略的大背景下，无缝学习被视作互联网环境中实现正式学习与非正式学习结合的重要学习样态。吕赐杰教授分享了利用学习科学促进无缝学习与在线学习的理论框架与实践案例。他围绕无缝学习的本质，剖析了智能技术与无缝学习结合的切入点，阐释了如何形成跨越时空且连续的“无缝”学习体验，在分析无缝学习演进脉络与研究趋向的基础上，构建了无缝学习新的话语体系，最后对中国无缝学习与学习科学的本土化创新提出了建议。
【关键词】 学习科学;无缝学习;学习场景;虚拟现实;VR;实践案例;发展趋向;理论体系;本土化创新
【中图分类号】 G420 【文献标识码】 A 【文章编号】 1009-458x（2021）10-0060-08
一、无缝学习的内涵与演进历程
访谈者：吕教授，您从事学习科学研究已多年，请问学习科学的内涵是什么？
吕教授：学习科学研究致力于为人们提供对学习方式更为深刻的理解。追溯20世纪90年代学习科学的起源，会发现该研究领域的主要目标是深入洞察达成有效学习的条件与过程，并使用该研究结果设计学习环境以实现深度学习。因此，学习科学研究的重点涉及教学干预措施与学习环境设计，以在学习者中培养变革性和赋能性的学习，这就需要挑战关于学习、教学和学习环境设计的已有理论。
数字技术拓展了研究者对人类学习机制的探索。在线学习、人工智能、多媒体、可视化技术等都与学习科学的研究密切相关。从认知视角揭示学习的本质，基于工具层面设计更为有效的学习环境，以及探索技术环境中的协作交互规律，是学习科学重点关注的领域。
访谈者：作为一个快速发展的领域，无缝学习与“互联网+教育”具有诉求上的一致性。在提升终身学习能力已成为全球战略的大背景下，无缝学习被视作互联网环境中实现正式学习与非正式学习结合的重要学习样态。请您为我们梳理一下无缝学习的演进脉络。该领域是否形成了具有自身特色的研究趋向？
吕教授：无缝学习是基于信息技术手段，将物理环境、数字学习资源、学习活动、内容和情境紧密联系，以形成跨越时空且连续的“无所不在的学习”。无缝学习强调学习者在不同情境间的快速切换，在技术的支撑下通过个人和集体的努力获得持续、深入的学习体验。自1996年库（Kuh， 1996）提出无缝学习六要素以来，无缝学习的概念与内涵不断深化，研究成果日益丰富，并且在研究对象、技术内嵌与跨领域研究等方面呈现出蓬勃发展的态势。总的来看，其演进过程可梳理为三个阶段：第一个阶段是从20世纪90年代至2000年。该阶段的无缝学习特指课堂教学活动与课外经验的整合，强调打通课堂内外、正式与非正式学习以促进学习者的全面发展。“无缝”的含义被认为是从“连续活动”的视角审视传统学习过程中彼此独立的不同部分。第二个阶段是从2000年至2010年左右。在此阶段学者更加关注技术创新以及有效利用无处不在的移动学习方式（国内曾称之为“1∶1数字化学习”），学习云平台的兴起意味着可以记录不同时间与环境中的学习数据，学习者可以自由切换学习任务，并通过协同交互与整合学习完成跨越时空的学习任务。第三个阶段是从2010年至今。近10年来，关于无缝学习的研究开始从关注户外学习延伸至培养学习者的自主学习能力，其路径是通过技术环境设计以及制定情境式活动实现自我导向式学习，使学生能适应这个不确定、多元和复杂的智能时代。
杜威在他的开创性著作《经验与教育》一书中曾批评传统教学将学习环境限制为“书桌、黑板、小校园的学校环境”。从那以后，大量研究表明，自然保护区、博物馆和动物园等都可以作为激动人心的学习场所，可以增强学生对课程内容的学习，增強他们的社交与认知能力，并发展他们的终身学习能力。同样，处在无缝环境中的学习者应能够探索、识别并抓住他日常生活的空间可能提供的无限潜在机会，而不是始终受到由外部定义的学习目标与学习资源的限制，由此形成了无缝学习特有的情境研究趋向。
基于情境研究的视角，若要提升学习者的无缝学习能力，那么这个学习空间中的互动绝不仅是学习者与资源的交互，或者仅是活动、资源和技术的生硬拼凑，更重要的是设计“无缝”学习支架，将信息资源作为中介物，在学习者、资源和教师之间建立动态的关联，以帮助学习者不断汲取他人智慧，提升自身解决问题与共享知识的能力。学习者对无缝学习情境的感知可以从两个层面界定：一类是“协同情境”，即学习者能够意识到场景的存在与变化，并且可以通过教师的有效协调与学习者本人的有意识连接从情境资源中受益。另一类是“心流情境”，在这种沉浸式学习环境中，学习者极度渴望获取知识，有持续探索与建构知识的强烈动机，消减了对周围环境的觉知，从而形成持续流动的参与状态。当前虚拟现实技术可以增强心流体验，特别是支持沉浸情境中的无缝学习。从这个角度看，无缝学习的研究不仅包括移动互联网技术、资源开发、工具应用等方面，更应重视结合认知活动的特点营造持续交互的情境，实现认知活动与交互环境设计的整合。我建议从自我调节学习（SRL）的视角理解无缝学习的本质，无论是无缝学习情境的变化，还是智能技术的内嵌引入，无缝学习的有效实施最终还是要通过学习者的自我管理、自我评估与自律学习来实现。 访谈者：在学习科学发展过程中技术的介入非常重要。从学习科学的视角，无缝学习更多是一种学习方法（策略），而不应被技术化为一种移动学习。请问无缝学习与课程结合是否是学习科学应用于教学实践的重要形式？您能否给出一些实践案例与设计原则？
吕教授：无缝学习指一个人跨越地点、时间、技术或社会环境，经历了连续的学习，并有意识地将多方面的学习连接起来。因此，我们在移动设备上设计学习活动，连接非正式学习和正式学习并取得了成功。我们首先与一所小学合作，以一个班为实验基础，将小学三、四年级的全年科学课程转变为可在移动设备上发布的课程，通过平台分析和可视化发生在正式和非正式环境中的学习数据，以连接数字教科书学习和现实生活学习。在无缝的学习环境中，学习者能够通过设备进行流畅的交互、协作、讨论和探索，以进行科学知识探究。在取得良好效果后，该小学校长决定扩大干预，以1∶1的实施规模扩大到三、四年级的所有班级。随后，学校决定与另外10所小学分享我们的创新课程。当然，这些都是从学校基层实施开展的，并得到了我们的研究支持，而非因教育部自上而下的指令而开展。
从学习科学的视角看，确实不应该将无缝学习单纯技术化。应用移动设备进行“移动学习”可以建构 “无接缝的学习空间”，把学生在课内、课外表面上毫不相干的种种或由教师设计执行或由学生进行的学习活动的过程、内容和情境联系起来，形成跨越时空的、连续的“无缝”学习体验。移动设备还能进一步结合个人学习与社群学习，极其方便地支援情境学习和集体知识建构。正如波罗泽森指出的，移动学习事关“提升学习者在行动时，‘随身携带’他们个人的学习环境的能力”——这使学生成为真正把学习融入生活起居的“游牧学习者”①。也有研究者（Chan， et al.， 2006）指出移动学习应该成为一种学习文化，而非传统教学的附庸。因此，真正的移动学习和无缝自主学习并非一蹴而就，不是只给学生配一个移动设备就能提升学习效果。学生既有的学习方式和态度必须有所改变，这可以说是一种“濡化”②的过程。
在过去15年中，我们与新加坡淡马锡理工学院和国家环境局持续合作，共同推进了基于科学探究的小学生无缝学习环境项目。我们的目标是让小学生将实践经验与他们在课堂上学习的概念紧密联系，通过与同伴的合作探究来构建知识框架并促进理解。该项目利用安装了3Rs软件的移动设备和网络技术探究垃圾过多这一环境问题。3Rs是一款思维训练软件，主要通过即时反馈、知识组织和思维过程捕捉为学习者提供可视化界面和模块化的问题解决方法，从而培养学习者解决问题的能力。该软件可以生成学习者经历、反思和计划的HTML文件。移动设备是惠普公司出产的一款掌上电脑，软件可以支持实验学校全年的移动学习活动，并可以跨越不同年级使用。同时，教师可以利用软件自行设计教学活动，并将其融入课堂教学。该项目的核心要素是智能教室、学习活动和科学评估的整合，通过“无缝翻转学习”框架保证了以学生为中心的学习智能化、持续化和个性化。
实验表明3Rs项目取得了成功，学生通过使用3Rs拥有了显著的学习收获，并且增强了使用移动设备的信心。该项目促进了学校学习与非正式环境下的学习紧密相连，使得学习者能够掌握更广泛且更具体的知识，实现了学习者与技术之间的有效融合。我们知道，传统的学习经验通常依赖于抽象的文本信息，而该项目正好能够在抽象知识和具体知识之间取得平衡，以此提高学习者的兴趣和动机，使其知识图式更加连贯和稳定。由此可知，基于学习科学的无缝学习活动设计应在学校课程中创造更多具有创新实践意义的学习场景，以产生可持续的影响。此外，设计和开发支持这种无缝学习体验的学习工具也是至关重要的。
二、無缝学习的发展趋向
访谈者：无缝学习涉及学习任务之间的无缝切换以及知识的综合应用，需要学习者持续发挥能动性自由探索与创新知识。请问无缝学习的发展趋势是什么？智能时代如何创设良好的无缝学习体验？
吕教授：正如之前所讲，无缝学习关注的重点是学习过程的无缝化。我们需要通过系统的集成赋能学习过程的整合与连通，支持学习的移动性、体验的完整性、过程的持续性和思维的深入性。此外，应在学习过程中融入多种教学模式，支持学习者对知识的整合、反思和迁移。例如，教师在课堂中侧重高阶思维能力的培养，学生在课外将所学知识应用于解决真实情境中的问题，在线上创建知识文档以形成知识图谱，在家中反思上述内容及时了解认知差距，将文档在一个小型学习小组中共享，等等。
在全球范围内，无缝学习模式已经在教学实践中取得了不少成就。能够常态化实施的包括科学课程中的“无缝探究学习”以及K12中的“无缝翻转教学”。前者被证明有利于提升学习动机、态度以及效果，后者采用情境感知技术拓展了翻转教学法的理论与实践，为创建无缝学习环境提供了新的可能性。一些研究者专注于模块化系统的开发，这些系统可以通过标准化的协议连接在一起，并在无缝学习环境中对学习日志进行分析和可视化。通过构建学习分析平台，可以对在正式和非正式环境中使用的不同系统中的学习数据进行分析和可视化。
在基于建构主义的体验式学习情景中，重要的是让学习者能随机进入由于财力或物理空间限制而无法获得的“真实”环境。当教育评价是基于学习的成功并且为将来的学习做准备时，研究者更应关注学习者在富媒体环境中“如何学习”，进而解决现实世界中的相关问题，应通过衍生性表现（extended performances）来衡量无缝学习能力。基于学科科学视角，记忆召回（memory recollection）与环境密切相关，在VR/AR中重新创设这种作为虚拟空间的情境线索，对提升无缝学习能力有巨大的潜力。
访谈者：是的，新技术的介入为优化与重塑无缝学习环境提供了支撑。在国内，虚拟现实技术还很少应用于在线学习领域，关于两者的结合以及设计方面，请再给出一些例证？
吕教授：当前，虚拟现实技术应用于在线教学主要集中在创设“呈现式”环境。5G技术的兴起与成熟为在线虚拟现实的广泛应用提供了更多空间。依托5G大带宽低延时的特性，在线教学画质不再受限于带宽，360°任意切换的在线观看视角为学习者提供了更好的沉浸感与临场感，教与学时空分离的问题将得到进一步解决，深度学习与有效交互得以更自然地发生，成为真正意义上的“无缝学习”。在未来，VR/AR平台与传感器、社交媒体和云计算等相结合，采用统一的数据接口、结构、协议与标准，形成分布式的虚拟现实系统。学习者利用运动控件、身体运动追踪系统以及虚拟形象表示等展开情境感知学习与虚拟互动学习，实现跨时空的无缝学习流体验。 从虚拟现实场景设计的角度，建议从两个维度对虚拟现实的在线教学应用进行重新定位（Wen & Looi， 2019）：一是要考虑虚拟现实能否实现基于情境感知的学习体验。大量具有情境感知设计的虚拟现实应用程序是基于学习理论的，如情境学习和分布式认知。这两种理论都强调在重要的情境中通过与人类和工具的互动来学习。其中，情境学习理论的核心论点是知识、行为和环境相互关联和相互依存，学习环境可以改变、增强和支持特定的行为、解决问题的方法以及学习活动（Squire & Jan， 2007）。二是要聚焦学生在虚拟学习环境中如何跨越身体、人工制品以及多个学生的贡献来拓展对概念的理解。应将在线协作式问题解决方案或基于任务的探究式学习与虚拟现实场景有效整合，希望看到更多此类研究。
访谈者：有效的学习环境创设对学习者的知识建构具有至关重要的作用。当前已有不少研究开始着手设计此类学习环境或学习活动，但技术如何与教育场景相结合，何谓有效的结合方式，似乎并未阐明。技术的有效运用应建立在机制明晰的基础上，您能否举例来说明这个问题？
吕教授：必须意识到，尽管科技融入教育的相关研究已进行若干年，但是教学效果却不尽如人意。此问题的原因来自多方面。从研究设计层面来说，大部分研究设计缺乏可持续性和可拓展性，只求短时效果;从推行层面来说，科学技术和真实课堂的结合缺乏紧密性，未从真实的教学问题出发，而是为了应用而应用。我认为，由于学习本身的复杂性，解决该问题需要从学习科学的角度切入来理解无缝学习，并设计具有实践意义的以科学技术为中介的学习环境。学习科学和科学技术彼此关联，教育方式、良好的计划、科技框架的建立以及正确的政策和过程监督都是技术有效应用的关键要素。我们不应该单纯“追求”科技，而应该重点培养人的能力和建构社会文化。
举一个技术与教育场景良好结合的研究案例。新加坡学习科学研究所进行了一个项目——研究手持电脑如何作为认知工具促进学生对环境问题的理解。6所小学的480名四年级学生参与了这个项目，他们拿着手持电脑走进超市，根据手持电脑屏幕上的提示进行各种跟环境有关的探究活动，比如用手持电脑的照相功能给同种产品的不同包装拍照，从而了解不同容量和材料的产品包装的区别;在收银台记录顾客使用塑料袋的数量，并根据手持电脑上列出的问题随机访问超市顾客对保护环境的看法等。在这个实地考察活动（field trip）中， 学生们用手持电脑记录下了数据和他们的思考，并用无线上网功能将其上传到公共平台，分享彼此关于保护环境的心得。研究发现，作为认知工具，手持电脑使得复杂的科学探究活动更具系统性，激发了学习兴趣，并增强了学习者的责任感。尤其是课程学习中结合“数字故事”方法（Laine， Nygren， Dirin， & Suk， 2016），可以有效提高学习者的21世纪技能和创新学习能力。
三、无缝学习的新话语体系构建
访谈者：论证（argumentation）与话语（discourse）研究被认为是无缝学习领域的有效研究方法，许多有效的论证与话语分析发生在多个参与者之间，即通过与特定科学主题相关的论证与反驳展开评估、反思、推理与决策。这方面的研究国内还比较少，请您做一些介绍。此外，在无缝学习协同论证的评估与可视化方面，也请分享您團队的研究进展。
吕教授：对真实的学习经验进行探究进而生成和评估论点是学习者的基本能力。2019年，欧盟发布的科学素养框架明确科学论证是科学素养的重要内容，科学教育需要积极培养学生批判性对待信息，并提出基于科学、合理证据的观点的能力。美国《下一代科学标准》（NGSS）也将科学论证作为八大实践能力之一，证明逻辑组织和语言输出是重要能力。培养学生的辩论技巧，以及使用这种技巧来理解社会问题的能力是发展其高阶思维的一个重要途径。许多有效的论证都发生在多个参与者之间，参与者会批判性地考虑社会问题、某个事件的历史背景或他人的观点，同时对问题、事件或人物给出自己的解释与观点。
学习建构和评估论点能够使学习者了解社会研究和历史学科的核心，这要求学习者对证据进行质疑和分析，对因果关系进行考虑和透视。传统的论证要求学生提出若干主张以及相关的证据，并保证能够清晰地阐释证据支持主张的原因。良好的论证包括事实和解释的准确性、证据的说服力、证据来源、证据的确证和证据的上下文等特征。然而，有效的协作论证在学校教育中并不常见。协作论证需要学习者和同伴或者教师对某一问题进行深入剖析，在探讨过程中进行协作性论证，包括提出、反驳、质疑、支持观点等环节，最终目标是解决问题。由于缺乏背景知识，阅读和解释技巧不成熟，学习者的推理和解释经常出现错误。许多学习者无法将证据归于任何来源，并且很难通过逻辑推理将各种证据整合在一起来支持一个主张。这时，就需要设计良好的学习环境，通过协作论证（collaborative argumentation）活动来帮助学生提高知识水平。在线协作论证是信息技术支持的协作学习领域的重要研究方向，各国也在开展大量实践性研究来优化在线协作论证过程与效果，但是在中国的研究探索还有待加强。
在之前的项目研究中，我们开发了一个计算机支持的协作论证系统用于科学论证，叫做AppleTree。AppleTree支持学生进行在线协作论证，利用图形进行论证表示，这是一种直观的知识决策的建模方法。研究表明，该系统有效地支持了科学课堂协作论证的实施，对学生的科学论证具有积极影响。目前，我们在一个新项目中使用计算机支持的协作论证系统来支持社会研究和历史课堂上的论证活动。
访谈者：坚实的理论体系指导是构建有效无缝学习环境的基础。学习科学作为一个研究领域已成熟多年，但在国内教育技术专业，学习科学专业课程的开设并不多。您主讲了南洋理工大学国立教育学院的教师职前教育课程“学习、思考和教学技术”和研究生课程“作为认知工具的技术”“学习科学的认知基础”等，请您分享课程设计方面的经验。 吕教授：学习科学从1991年开始在美国壮大起来，标志性事件是当年正式发行《学习科学杂志》和召开第一届学习科学国际会议。自1991年开始，研究者们投身于学习科学研究的初期探索，主要是新旧理论的碰撞和更迭（尚俊杰， 等， 2018）。1996年，美国围绕真实情境中的学习研究召开第二届学习科学国际会议，该时期已经从心理学的研究范式与内容转向新理论与新方法，强调情境的重要性。自21世纪开始，随着神经科学和脑成像技术的快速发展，学习科学迈向了崭新的发展阶段。2007年，OECD发布了《理解脑：新的学习科学的诞生》《理解脑：走向一门新的学习科学》两本著作，将脑研究与学习行为研究融合，形成了教育神经科学。同年，国际上第一本教育神经科学领域的专业期刊——《心智、脑与教育》（Mind，Brain and Education）诞生，《自然》（Nature）杂志在2016年专门设立了学习科学的电子期刊，这些都是学习科学发展的标志性事件。2018年，全球多所高校的教授以及百余位研究人员共同参与，编写并出版了《国际学习科学手册》，系统和全面地反映了国际学习科学研究与实践领域的进展概况，包括理论性描述、最新研究成果、情境化设计、研究方法新拓展等内容。目前，世界各地都拥有成熟的学习科学研究体制、机制以及专业的学习科学研究人员。诸如中国、新加坡等国家都已经建设了以学习科学命名的研究中心或实验室，很多大学也提供了学习科学或相关领域的研究生学位课程。
我举两个我所教授的学习科学课程的例子。在南洋理工大学国立教育学院，我们提供一门叫作“学习科学的认知基础”（Cognitive Foundations of the Learning Sciences）的研究生课程。该课程旨在厘清认知、学习和技术之间的关系，并形成有意义的概念框架。课程主要介绍了学习科学的基本概念、相关理论研究主题以及研究和探究方法，阐明了学习科学是借鉴构建主义、情境认知、社会文化理论等内容，融合认知科学、神经科学、信息技术等相关领域的研究成果，整合内隐学习、真实学习、非正式学习等已有学习研究而形成的。此外，该课程还介绍了如何利用技术设计交互式学习环境，实现连接校内与校外的无缝学习体验。
另一门课程“学习、思考和教学技术”（Learning， Thinking and Instructional Techniques）旨在帮助学习者掌握和运用有关学习理论和原则的基础知识。课程探讨了学习和教学之间的关系，试图回答人们是如何学习的以及各种学习理论是如何指导教学方法的等问题。除主要学习范式外，也讨论了更具体的学习范式，如与应用移动学习和协作学习相关的理论等。我们希望学习者可以理解，教育是一个复杂系统，需要采用多理论、基于多视角、融合多学科才能尽可能寻求到科学的教育规律，并将其恰当运用于实践。
访谈者：关于学习科学指导下的无缝学习理论体系建构，还请再为我们做一些阐述。
吕教授：如前所述，针对无缝学习的理论基础，可以从学习情境出发分析学习者认知的建构与发展过程，这就涉及情境学习理论、知识建构理论和社交学习理论等。首先，情境在无缝学习的实践过程中具有重要作用，无缝学习的实施需要情境化，设计者需要让学习者明确学习内容可以用在何种实际情境下，然后构建特定的学习情境，引导学生运用合理的信息化手段开展学习探究，联系课内与课外。其次，无缝学习能够有效促进知识、技能、方法与思维的拓展、延伸与优化，让学习者在无缝迁移的过程中成为学习内容的积极认知者，在对自身的知识体系进行不断改良与扩建的同时，还能让不同知识贡献者进行想法和思维的相互碰撞与浸润，这也是知识建构理论的充分体现。最后，无缝学习是一种知识构建于个体内和个体间的社会学习方式，是在社交环境下进行认知交互才能够发生的有意义的学习活动。同时，认知神经科学的相关证据表明，人具有“社会脑”，互动影响着学习投入与学习效果，信息技术的加入恰恰可以让学习者穿梭于不同的时间与地点进行社会性学习，从而促进知识与技能的提升。
目前，虽然无缝学习进展迅速，但其研究深度还远远不够。众所周知，教育研究终归是对人的研究，不能脱离对人本身认知规律与脑机制的探索。然而，现在大部分无缝学习研究止于应用层面，缺少对其底层机制的深入挖掘，学习者在进行无缝学习时的脑机制尚不清楚，不同信息技术支持学习者进行无缝学习时学习者的认知有何变化不得而知。幸运的是，认知神经科学和脑成像技术的快速发展为教育研究带来了新契机，我们可以运用认知神经科学的理论、手段與方法，探索学习者在不同情境下进行无缝学习时的大脑反应，如社会学习中人际互动的脑同步水平、个体学习中的脑激活程度等，以此得出基于脑科学的教育规律与研究证据，丰富无缝学习领域的理论体系与方法论，这对信息技术支持下的无缝学习研究具有重大价值。
访谈者：在教育智能化时代，技术赋能在线教育很多方面的新特征，尤其是人机交互技术的发展使其在许多应用中变得普遍。关于智能技术与无缝学习的结合，请为我们提供一些设计与实践方面的建议。
吕教授：技术的发展为创建高沉浸的无缝学习体验提供了有效的支撑。智能技术可以支持学习体验的连续性。例如，分析学习者连续的行为轨迹，提供沉浸学习的场域以及自适应的个性化学习方式。此外，技术的介入能够改变学习者的行为。深度的、有意义的学习体验可以促进使心理计算变得更容易、更快速与更可靠的物理行为。当上述要素有效整合产生高投入学习时，无论时间与场景如何改变，学习者都能感受到持续学习的心流体验。
在联通中学习以及智能技术对学习能力的拓展可视作认知主义学习理论在应用方面的延伸。在此过程中，学习者会产生“普罗透斯效应”（Proteus effect），即在虚拟场景中学习者的行为会受到自我化身的形象（而非环境）的影响，个人的化身会影响其思想状态。类似于联通主义和情境认知理论分析的是现实环境中的空间认知，“具身认知”（embodied cognition）理论提供了象征映射至真实环境中的分析方式。基于该理论，心理特征是从神经资源与神经外资源之间的持续联系中产生的，智能技术与无缝学习的结合应首先从底层的行为层着手，通过关注学习者的操作和体验，包括内在情感和记忆，以触发学习者产生深度体验从而改变自身行为。 此外，應重视互动、协作、跨设备和讨论过程的顺畅性。如果没有精心设计，“接缝”①可能会在设备、技术、个人和小组学习以及不同学习环境之间的过渡期间发生。对于无缝学习环境的设计，重要的是要确定接缝的发生位置，并找到减少或消除此类接缝的方法。这需重视学习管理平台中情景反馈的机制研究，设计支持基于位置的移动学习活动的创作工具，以期能在不同场景中引导学习者，同时利用可视化与无缝学习环境日志分析工具弥合非课堂场景与现实生活学习之间的边界。先前提到过，无缝学习的本质是基于自我调节的持续学习，其设计应是在确保学生掌握核心知识内容的基础上，创设有效的支架、游戏化场景与社交学习活动，使概念抽象化，激发学习者开展深度学习活动。
建议采用基于设计的研究（DBR）方法论展开无缝学习研究。基于设计的研究旨在通过对特定教育环境的探索性迭代与干预获得有关学习的新洞见。无缝学习的实践应寻求使用基于设计的研究结果为智能技术赋能学习设计提供指南，同时合理评估其应用效能。
访谈者：从20世纪80年代开始，考兹曼（Robert B. Kozma）与克拉克（Richard E. Clark）关于“媒体作用论”的辩论延续至今，人们依然在确认新技术能否有效改变学习方式，探究信息技术环境中的教学与学习规律也成为教育技术研究者的独有视角。请您对这方面的研究做一些介绍。在过去10年中，无缝学习概念的演进与理论阐释始终在发展，但学习发生的“黑箱”还未被揭开，您如何看待这一问题？
吕教授：这是一个有趣的辩论。对于这个问题，观点无数，但总归分为两类：一类认为媒体只是传播知识的媒介，学习者可以使用不同的媒介，但是学习效果不会因为是否有媒介或何种媒介而受到影响;另一类认为媒体参与学习，学习者的知识构建、能力发展和思维培养是在学习者和媒体的共同作用下发生的。很明显，我更支持考兹曼的“学媒相关论”。
我曾经对移动学习在连接正式和非正式学习上的潜力进行过研究，其结论可以归纳为三个方面：一是移动设备的便携性和多功能性能够推动教学结构发生变革，即从以教师为中心向以学生为中心转变。在这种学习文化中，教师扮演着促进者和学习伙伴的角色，而不是知识的唯一来源。以往关于移动学习的研究已经清楚地表明，技术工具的移动性和连通性有助于促使学习者在学习活动中成为主动的参与者。例如，学习者不用坐在台式电脑前看学习视频，而是可以带着移动设备直接和实地探索我们的世界，并与他人分享经验。二是通过创造无缝连接的学习体验，挑战了正式学习和非正式学习之间传统的二分法。在过去几十年中，认知和学习的研究均强调连接校内学习和校外学习的重要性，但校内学习的主要特征仍然是过度关注个体认知、鲜有工具使用以及缺少“认知灵活性”。三是正式学习与非正式学习之间存在着紧密关系，前者基于课堂环境中的固定课程，后者则是学习者有意或无意地参与学校环境之外学习的体验。通过利用移动技术，我们可以在正式和非正式学习之间架起一座桥梁，并鼓励学生在自然环境中学习，以发展特定环境下的能力。
你用了一个非常恰当的比喻！我们真的很想透视学习的“黑盒子”里面到底是什么，以及大脑是如何工作的。有许多教育技术研究论文发表，告诉你一些关于在线教育的干预方式，研究者使用“实验—对照设计”方法来报告结果。他们报告了结果，但没有阐释相关机制。是的，我们需要使盒子透明。所以在学习科学中，我们想要假设和解释学习的过程。最近神经科学研究为大脑如何学习提供了有用的见解。例如，国外有研究者利用功能性磁共振成像（fMRI）记录了学习阶段和测试阶段的大脑活动，发现睡眠组被试的记忆更好。与学习阶段相比，睡眠组测试阶段被试的下丘脑活动有所增强，而清醒组测试阶段被试的下丘脑活动有所减弱。因此，学习后立即进行睡眠行为有助于增强下丘脑的记忆痕迹（Gais， et al.， 2007）。
访谈者：您对国内学者在开展无缝学习、学习科学研究时选取哪些研究方向有什么建议？我们了解到您的团队主持完成多项新加坡国家研究基金资助的教育研究项目，始终保持自己独特的风格与视角，请问您在研究创新方面有什么经验可以分享？最后，本土化也是学科成熟的重要标志之一，请您对中国气派的“学习科学”建设给出宝贵意见。
吕教授：我们需要国际化的交流与团体合作。例如，在撰写本文时，我们仍处于Covid-19大流行之中。我们都在谈论Covid-19病毒消退期间和之后的新常态。大家一致认为，如果我们只对业务回归正常感兴趣，那么我们将错失良机来转变我们的教育！这也是全球合作与定义未来教育的机会！
像联合国教科文组织教育信息技术研究所这样的国际组织已经发起了倡议和论坛，并提供了资源来讨论在Covid-19危机时期如何支持学习。我们有机会与中国和其他国家、地区的学者和教育工作者一起工作，并为构想教育的未来做出贡献。有句谚语说：“必要性是发明之母。”当前的大流行造成了教育的中断，在短时间内我们必须诉诸数字教育手段以保持学习不受干扰。在这方面，北京师范大学智慧学习研究院与联合国教科文组织相关机构共同编写了一系列手册，为如何设计数字教育以及如何应对挑战提供指导。
最后，从我个人的角度分享一些体会和经验。就我个人的研究经验而言，我从事研究工作已经三十余年，曾经在新加坡两所大学任职（新加坡国立大学和南洋理工大学），经历了多次研究范式的转变，涵盖了教育人工智能、CSCL、无缝学习、计算思维、ICT教育政策等一系列研究课题。一路走来，总的体会是个人的研究兴趣还是要和世界研究的潮流转变相结合，需要有一定的敏锐度和前瞻性，不能只是跟在别人后面走，而是要走在潮流的前面，在大转变之前做充分的研究工作，这样你的成果才能被别人认可。
中国目前在无缝学习、学习科学方面的研究进展很快，不管是在本土工作的中国学者，还是在海外工作的中国学者，都在这个领域取得了令人瞩目的成绩，我很难就如何建立中国特色的学习科学提出特别有建设性的建议。我的基本观点是：教育研究应该重视国外经验的创新性移植，在本土化与国际化之间取得平衡。孔子说因材施教，研究也是一样，要根据不同的目标人群采取不同的教学策略和研究策略，同时也要跟踪和借鉴国际上的最新研究趋向，这样才能产出既有原创性又有学术和实践价值的成果。 [参考文献]
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吕赐杰教授简介：
吕赐杰教授创立了亚太地区首个学习科学研究中心——南洋理工大学“学习科学研究所”，同时任“学习研究与发展中心”联合主任，担任《学习科学杂志》（Journal of the Learning Sciences）的副主编和《计算机辅助学习》（Computer Assisted Instruction）、《计算机支持的协作学习》（International Journal of Computer-Supported Collaborative Learning）、《智慧學习环境》（Smart Learning Environments）等期刊的编委，是《计算机教育》（Journal of Computers in Education）期刊的顾问，任职北京师范大学智慧学习研究院的特别顾问，同时也是“全球华人计算机教育应用学会”（GCSCE）创始人和“全球STEM教育框架咨询委员会”委员。
收稿日期：2020-09-10
定稿日期：2021-01-11
作者简介：张琪，博士，教授，硕士生导师，淮北师范大学教育学院（235000）。
王杨春晓，博士研究生，北京师范大学教育学部（100875）。
黄龙翔，博士，高级研究科学家，博士生导师，新加坡南洋理工大学国立教育学院（639798）。
责任编辑 单 玲