陳默 張昱 趙長寬 于戈

摘? ?要：隨著移動網(wǎng)絡等技術的快速發(fā)展，移動技術支持的協(xié)作學習成為教育領域與信息技術領域共同關注的研究熱點。針對交互這一影響學習質量的核心要素，本文研究了支持移動協(xié)作學習的異構交互模型。首先，給出了移動協(xié)作學習中的三類交互要素，包括交互參與者、交互主題及交互空間;在此基礎上，通過對移動協(xié)作學習交互過程的結構分析，提出一種基于異構無向圖的交互模型，并給出模型中交互節(jié)點和交互連邊的構建方法;最后，采用對照實驗對異構交互模型進行驗證，實驗結果表明該模型在提高課程學習質量及交互積極性方面具有正向效果。

關鍵詞：移動技術;協(xié)作學習;交互模型;異構

中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2019）07-0015-05

一、引言?

近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、計算機多媒體等技術的迅速融合，教育模式正快速向“網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、泛在化、智能化”的方向發(fā)展，涌現(xiàn)出移動學習等一系列新型教育模式。教育部在2016年印發(fā)的《教育信息化“十三五”規(guī)劃》中，提出重點建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會。已有關于教育領域新技術趨勢的報告指出“移動技術是支持未來教育最有效的技術之一，移動學習對未來教育將產(chǎn)生重大的影響”[1]。相比于傳統(tǒng)的協(xié)作學習，加入移動技術支持的協(xié)作學習（以下簡稱為“移動協(xié)作學習”）受到了越來越多學者的關注，成為教育領域與信息技術領域共同關注的研究熱點。

移動協(xié)作學習中的交互是產(chǎn)生共同知識的基本活動單元，也是協(xié)作學習產(chǎn)生的基礎[2]。在交互過程中，學習者之間通過分享或共享學習資源來彼此提供幫助和支持，并對小組中其他成員的見解提出觀點、問題等反饋來進行相互鼓勵和督促。此外，學習者通過使用移動終端，增強了信息資源在交互過程中的空間可用性，提高了交互行為的有效性以及小組規(guī)模的靈活性，進一步促進了具有社會化、情景化的真實交互活動的產(chǎn)生。

現(xiàn)有的移動協(xié)作學習中關于交互研究的工作較少，且主要延續(xù)采用傳統(tǒng)協(xié)作學習中的交互理論和模型，沒有全面考慮移動協(xié)作學習的交互過程結構，缺少對交互結構關系特性的刻畫，以及交互空間對學習主體特性和交互結構特性的嵌入。本文針對移動協(xié)作學習過程中多角度和多層面的交互活動，研究協(xié)作學習的交互建模以及異構交互特性分析，并基于交互活動的過程抽象，構建支持移動協(xié)作學習的異構交互模型，進一步給出交互要素在交互過程中的定量描述，為提高移動協(xié)作學習的交互效果和學習質量奠定基礎。

二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀?

從2002年起，國外學者便開始研究移動技術支持下的協(xié)作學習平臺。例如，瑞典韋克舍大學開發(fā)的“C-Notes”能夠支持知識協(xié)作構建的移動在線學習系統(tǒng)，并提供論壇、聊天室等功能支持學習者的協(xié)作學習[3]。東京大學開發(fā)的“Musex”支持學習者在博物館參觀展品時使用Pad進行有關該展品的協(xié)作討論[4]。Nova等人開發(fā)的“CatchBob”系統(tǒng)將相熟的學習者組成學習伙伴，使用PDA協(xié)作完成虛擬物品的尋找工作[5]。Lampe等人通過讓學生使用社交軟件“FaceBook”進行課程協(xié)作學習，進一步證實了使用移動平臺支持協(xié)作學習的可行性和有效性[6]。Skliarova等人設計了移動技術支持下幫助教師進行合作的學習系統(tǒng)，可收到良好的教學效果[7]。從近幾年開始，國內(nèi)學者也對移動協(xié)作學習展開了相關研究。劉紅霞等人通過搭建增強型的課堂學習環(huán)境，輔助課堂協(xié)作學習活動的開展，并證明該學習環(huán)境對學習任務的完成度以及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)具有正向效果[8]。吳凡等人以網(wǎng)頁設計課程為例，驗證了微信支持下的協(xié)作學習能較好地提升學習者的學習興趣[9]。朱琳、陳華麗等人結合具體學科教學，利用移動技術構建了混合式教學環(huán)境，提供隨時隨地可參與的教學模式[10-11]。

但從目前移動協(xié)作學習的研究切入點來看，關于基于問題、資源以及學習伙伴等學習模式的研究較多。例如，肖君等人通過為移動學習資源和活動設計提出一種新型模型，可為移動協(xié)作學習者提供多元文化支持[12]。袁媛等人給出基于移動概念圖的協(xié)作學習模式，該模式可根據(jù)學習內(nèi)容確定學習伙伴關系[13]。張曉健等人在基于P2P的移動協(xié)作學習系統(tǒng)中，提出了根據(jù)學習時間和學習任務確定學習者之間伙伴關系的方法[14]。Reychav等人通過考察學習過程、滿意度及學習成績等影響因素之間的關系，進一步研究移動協(xié)作學習中個人學習角色對促進協(xié)作學習效果所起的作用[15]。此外，部分學者在最近幾年也開始致力于移動技術支持下的協(xié)作學習可信性評估及預測等研究[16-17]。

綜上，雖然對移動協(xié)作學習的研究已成為領域熱點，但從已有研究工作可看出，對于移動協(xié)作學習的完整交互過程及交互模型結構研究較少。作為影響移動學習的關鍵因素之一，需進一步對其進行深入研究。

三、交互模型建構

1.交互模型要素及關系說明

在新移動協(xié)作學習環(huán)境中，學習者擁有比傳統(tǒng)教學環(huán)境更多的交互機會、更豐富和靈活的交互方式和更廣闊的交互空間，這種新型教學模式應支持更為復雜的主體交互關系構建，滿足學習者對有效交互的需求。在聯(lián)通主義學習中，學習者的學習目標為連接的建立和（認知、社會、概念）網(wǎng)絡的創(chuàng)建、持續(xù)發(fā)展與優(yōu)化，因此，結合陳麗等人提出的基于聯(lián)通主義的教學交互原理及模型[18-19]，在圖1中給出移動協(xié)作學習的交互要素模型圖。

一次完整的交互由交互主題、交互參與者及交互空間三類要素組成，其中以交互參與者為核心，進行三類交互聯(lián)通，包括與信息聯(lián)通、與人聯(lián)通以及與環(huán)境聯(lián)通。

（1）與信息聯(lián)通

根據(jù)聯(lián)通主義的尋徑方式，學習者需面臨結構較為復雜，變化較為迅速的信息環(huán)境，信息的快速識別能力對學習者非常重要。在與信息的聯(lián)通中，學習者將碎片化的知識概念整理、聚合在一起，并以此為依托，將聚合的內(nèi)容整理形成知識概念圖，這一過程的最終目標是為了讓知識概念圖中關鍵節(jié)點聚合成交互主題，以此聯(lián)通更多的內(nèi)容和學習者。同時，學習者通過查找、搜索、添加找到交互主題，標簽、推薦、關聯(lián)等功能也可幫助學習者快速找到相關的交互主題。

（2）與人聯(lián)通

學習者由于能力、時間和精力的限制，憑一己之力所能聯(lián)通的信息隨之有限。而交互作為社會性學習過程，包含交互參與者的信息分享及討論。在交互過程中，學習者如果具有較強的群體存在感，則這些學習者及教師作為交互參與者更加愿意積極地參與到群體和小組的活動中。隨著社會媒體和網(wǎng)絡的快速發(fā)展，在這類基于小組活動的群體存在感的幫助下，學習者與學習者、學習者與教師之間可更快速高效地建立信息聯(lián)通，并在交互過程中激發(fā)出新的問題及想法。同時，也能夠消除交互參與者的孤獨感，幫助他們建立起身份和認同，并使其獲得更加真實的交互臨場感。

（3）與環(huán)境聯(lián)通

交互作為一種與環(huán)境聯(lián)通的基本途徑，以上兩種可分別看作與信息環(huán)境、社會環(huán)境的交互聯(lián)通，而第三種聯(lián)通方式是指在移動協(xié)作學習中學習者與物理環(huán)境的聯(lián)通。在移動協(xié)作學習中，學習者不再局限于計算機屏幕前，而是通過移動終端在真實場景空間中自由移動并進行協(xié)作交互。此外，隨著情景感知技術和移動技術的快速發(fā)展，學習者以地理信息系統(tǒng)服務作為位置信息基礎，透過情景感知設備可以自主構建、選擇具有更個性化環(huán)境資源的交互空間。在該交互空間中，交互參與者通過面對面交流更容易碰撞出思想的火花，并能實時、準確、動態(tài)地控制交互流程。同時，移動設備不斷地接收物理環(huán)境信息的表達和推送，通過各種信息自動搜尋滿足條件的交互參與者，最終使得交互形式更豐富靈活。

2.支持移動協(xié)作學習的異構交互模型

針對移動協(xié)作學習網(wǎng)絡的交互結構特性，采用異構無向圖建立交互模型。將交互要素所包含的學習者/教師、小組、交互主題、環(huán)境空間及知識概念作為圖節(jié)點，并根據(jù)上述的交互要素關系建立節(jié)點間連邊，模型示意圖如圖2所示。設定異構圖用G={V， E， R}表示，其中，V表示圖G的節(jié)點集合，包含交互活動中涉及的所有對象，分別表示為：學習者/教師節(jié)點集合？狀={y1， y2，…， y|Y|}，交互主題節(jié)點集合Z={z1， z2，…， z|Z|}，小組節(jié)點集合U={u1， u2，…， u|？自|}，環(huán)境節(jié)點集合S={s1， s2，…， s|S|}，知識概念節(jié)點集合C={c1， c2，…， c|C|};E表示圖G的邊集合，包含所有對象之間的交互關系;則集合R為對象之間的交互關系類型集合，根據(jù)圖2示例，基于交互活動的對象共有六種交互關系，分別是R={（？狀， U）， （？狀， Z）， （U， Z）， （？狀， S）， （U， S）， （Z， C） }。該異構圖中的交互節(jié)點和交互連邊構建過程如下：

（1）交互節(jié)點構建

學習者/教師對象？狀、小組對象U以及知識概念圖C直接加入到G中。對于移動協(xié)作學習中的交互環(huán)境S，既需要考慮用以表達環(huán)境節(jié)點之間物理鄰近程度的位置距離，也要考慮用以表達其環(huán)境資源相似度的屬性特征。因此，需將交互模型中的所有地點進行聚類處理，在該聚類過程中，將地點的路網(wǎng)距離及資源標簽分別作為空間距離和非空間距離進行加權計算，得到加權環(huán)境節(jié)點距離，再結合k-means方法進行聚類，將聚類結果作為空間節(jié)點集S加入到G中。此外，線上交互雖然不具有實際的物理交互環(huán)境，但作為一種交互形式也包含于交互模型中，故將線上環(huán)境類型標記為s*加入到S。

四、模型實驗

1.實驗設計

本文選取某本科985院校2017級入學的工科專業(yè)58名學生及2名教師作為實驗參與者，課程選擇《高級語言程序設計（C語言）》。在實驗之前，為保證移動學習軟件的使用率，對所有參與者進行了有關移動協(xié)作學習的問卷調查，數(shù)據(jù)顯示，100%的參與者都具有智能移動設備（如手機、平板電腦等）使用習慣，86.2%的參與者每天使用智能移動設備超過3小時，94.8%的學生表示非常愿意在該門課程中使用智能移動設備進行協(xié)作學習。在該實驗過程中，使用到的軟件有自主開發(fā)的MLC移動學習微信程序（用于移動學習的地理簽到、交互信息推送等功能）、雨課堂APP（用于教學資源發(fā)布和學習、互動問答、討論等交互功能）以及自主開發(fā)的異構交互模型原型系統(tǒng)（用于采集、處理、分析所有交互要素的相關數(shù)據(jù)，并對MLC程序進行信息推送），系統(tǒng)的部分截圖如圖3所示。

2.實驗效果分析

在實驗設計的基礎上，采用雙組對照實驗對實驗效果進行分析，對照組選擇與上述參與者相同專業(yè)的另外58名學生，對這組學生僅采用傳統(tǒng)課堂教學方式進行《高級語言程序設計》教學。在課程結束之后，分別從人均交互頻次AIF和交互效果兩方面進行數(shù)據(jù)對比分析。人均交互頻次是指單位教學周期內(nèi)的人均交互次數(shù)，其計算公式如下：

其中，單位教學周期設置為前8周（學期中）和后8周（學期末）。＼

如圖4所示，參與者為A組，對照組為B組。從圖中數(shù)據(jù)可看出，使用交互實驗系統(tǒng)學生的交互頻次遠高于僅接受傳統(tǒng)教學方式的學生，AIF的提高率在兩個教學周期分別達到了72%和80%。由此可見，相比于傳統(tǒng)的隨堂問答型和討論型交互，基于該異構交互模型的移動協(xié)作交互方式能夠為學習者提供更多的交互模式和交互機會，從而提升學習者之間的交互頻次。

采用兩類統(tǒng)計方式進行交互效果分析，分別為問卷統(tǒng)計和課程成績統(tǒng)計。問卷圍繞“該門課程學習過程中交互行為所帶來的學習便利性、能力提升、主觀感受等”進行相關調查，并對問卷評分結果進行統(tǒng)計分析。此外，課程成績作為教學成果的另一重要量化指標，也將其作為交互效果的度量值進行統(tǒng)計分析。

如圖5所示，A組平均成績高于B組平均成績近7%，對于課前基礎水平相近的兩組學生來說，交互頻次的增多是成績提升的重要因素。從問卷調查結果統(tǒng)計中看出，A組約有91.4%的學生認為參加系統(tǒng)推送的交互幫助提升了課程知識的學習效率，而B組僅有67.2%的學生認為其參與的課堂交互有助于課程學習。由此可見，本文提出的異構交互模型在實際應用中能夠獲取更顯著的交互效果，進而提高學習者的交互積極性，幫助學習者提升課程學習效率。

五、結論與展望

移動協(xié)作學習將真實空間環(huán)境、數(shù)字化學習資源及學習者之間建立了豐富的聯(lián)系，這種聯(lián)系對重新認識移動協(xié)作學習中的交互特性至關重要。本文基于這一思路，重點研究了移動學習交互的建構過程，將異構圖理論與交互要素分析相結合，創(chuàng)新地提出一種支持移動協(xié)作學習的新型異構交互模型，并定量給出該交互模型中節(jié)點及連邊的構建方法。在模型實驗中，通過讓參與者使用MLC、雨課堂等程序軟件，對該模型的有效性進行了對照實驗驗證，獲得良好反饋。未來的工作將進一步研究基于該模型的交互評價指標，從而建立更完善的支持移動協(xié)作學習的教學交互體系。

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（編輯：王曉明）