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[摘 要] 一种基于自然方式和具有环境意识的，更加符合人性、本能和情感体验的日常交互形式将成为未来教育技术关注的热点话题。本研究对普适技术、泛在学习等相关概念厘清后，着重对普适技术支持下的学习交互特征与交互模型进行阐述，最后通过日本Tokushima大学信息科学与智能系统工程系开展的一系列研究进行个案探讨，以期更好地为我们开展此类研究提供借鉴。
[关键词] BSUL； 普适技术； 泛在学习环境； 学习交互
[中图分类号] G434 [文献标志码] A
[作者简介] 杨刚（1979—），男，湖南怀化人。讲师，博士，主要从事教育信息化、认知与技术等研究。E-mail:[email protected]。
一、引 言
随着计算机和通信技术的快速发展，特别是微型化、小型化、智能化计算设备和互联网的普及，有力地推动着计算模式进入到了普适计算时代。20世纪八九十年代，美国施乐（Xerox）公司帕罗·阿尔托中心（PARC）的首席科学家马克·魏瑟（Mark Weiser）首先提出了“无处不在计算”的思想，并第一次提出“普适计算”的概念。他的“更小、更轻、更易用”的理念比这一时代整整提前十年勾画出了未来信息技术的新蓝图，认为“我们与计算机的关系需要一个根本性的范式转换”。[1]此时，计算和网络将无处不在地存在于我们的生存空间中，并促使计算机与人之间本质关系的转变，其变化趋势由1∶1的关系形态演变成多对一的关系，大量计算设备可以主动地围绕学习者提供计算服务，人们无需再去主动地适应计算设备的行为，而可以更加关注任务本身。在这种情况下，通讯和计算机构成的信息空间与人们生活和工作的物理空间之间的界限变得更加模糊，两者正逐渐地融为一体。尤其是，普适计算以学习者为中心的计算不可见性，体现了人本主义思想。这一思想表现在利用宁静技术（Calm Technology）使计算活动不再分散学习者的注意力，达到最大限度地减轻学习者介入。例如，通过在物理环境中嵌入感知设备，从而可以在不为学习者察觉的情况下对其行为进行感知和推理，以提供主动的计算服务。另外，这种计算方式在无线网络的支持下可以随时随地地获得，体现了计算和网络的普及化对计算场域的影响。学习者可以在任何时间、任何地点便捷地执行所需的计算任务，最大程度方便学习者完成学习目标。例如，利用不同尺寸与类型的手持设备（PDA、学习机或智能手机等），学习者可以随时随地（动态或静止的方式）方便地执行信息查询任务。
普适技术的思想为未来学习交互指明了发展方向：一种基于自然方式和具有环境意识的，更加符合人性、本能和情感体验的日常交互形式将成为未来的研究方向。这种形式将无处不在地存在于我们生活周边，和我们衣食住行密切相关，把人与人、人与环境、人与数字设备紧密联系在一起。因此，本文对普适技术、泛在学习等相关概念进行描述之后，着重对普适技术支持下的交互特征、交互模型进行阐述，最后通过日本Tokushima大学信息科学与智能系统工程系开展的一系列研究进行个案探讨，以期为我们开展此类研究提供借鉴。
二、相关的概念
（一）普适计算
以马克·魏瑟为首的PARC计算机科学实验室（CSL）最早开始了普适计算（Ubiquitous Computing，UC）的研究，1991年他在《Scientific American》杂志上以“The Computer for the 21st Century”为题正式提出了普适计算概念。他认为普适技术将带领人们进入“宁静技术”时代，使技术“无缝”地融入到人们的日常生活，不是让人们时时感受到技术的恐惧和压迫感，而是让计算处于非妨碍状态，无须人们分散精力进行干预。只有这样才能从根本上减轻人们的认知负荷，增强人们的感觉通道与动作通道的能力。
对于普适计算的定义，不同专家和国际组织有着不同的见解，如第13届普适计算国际会议于2011年9月在北京清华大学召开，其会议将普适计算认为是：对于未来新颖技术发展研究中，普适计算将成为一个重要的跨学科发展与研究领域，它利用并整合了无处不在的计算理念、无线技术、嵌入式技术、可穿戴技术或移动技术等来桥接数字空间和物理世界的“鸿沟”（gaps）。同时，它的未来发展将定位在不断地提升人们对泛在计算系统的理解、设计、发展、部署和评价等五个方面。[2]因此，这一技术以无线、移动网络和智能化的聚合方式无形地提供和服务于学习者，使学习者与周边的世界、与人进行沟通，从而专注于当前所要处理的事情与活动，而非技术设备的使用和存在。[3]对于普适计算的目标是希望能够建立一个充满计算和通讯能力的网络环境，同时使这一环境与人们的日常生活逐渐地融合在一起。因此，受环境驱使的普适技术不仅改变着我们的日常生活方式，也改变了我们的学习理念、模式、方法与策略。
从普适技术的概念可以看出，普适计算体现了五个方面的特征，即整体与部分的结合、有形与无形的结合、社会与个人的结合、公有与私有的结合、知识创造与知识传播的结合。而这些特征最终可以归结为Weiser关于普适技术所提出的两个典型特征上：[4]（1）消失（Disappeared），这一典型特征的蕴意在于最深奥的技术是那些消失了的技术，这些技术将它们自身交织于日常生活中，直至人们不可区分。（2）不可见（Invisibility），是指计算工具的不可见，它内嵌入环境之中，并不进入人的意识，人们更加专注的是任务与活动本身而非工具，使人们对环境信息具有高度的可感知性，交互更加自然化。
随着普适技术的不断发展，已经对交互输入、输出以及定义人对交互的体验等产生了重要的变化。这主要表现在以下几个方面：[5]（1）隐式输入。所谓的隐式输入意指人们可以与物理世界进行日常交互——Everyday Interaction（如在智能空间中与衣物/电器等交互），而不需要人们的进一步干预。尤其是通过一些识别技术（如RFID）的应用能够对人们活动进行感知和解释，从而为交互系统提供更加含蓄的输入方式。（2）多尺度和分布式输出。随着技术的不断发展，新颖的输出技术和设备也层出不穷。这使得各种尺度的输出设备（如桌面设备、手持设备、嵌入设备等）在学习者所处的环境中到处分布。更为重要的是，这些设备的输出表现为多种模态的网络信息源，它们位于学习者周边区域，并提供一定的环境信息服务。（3）自然的交互方式。笔式交互、语音交互和手势交互等一系列自然方式的人机交互是实现普适技术并使其脱离桌面计算模式的关键所在。这使得交互过程更加接近自然形态，无论从感官上，还是行为方式上都提供了强大的真实感体验，使人们在交互过程中有了更强的投入感和参与感。
（二） 泛在学习
泛在学习这一名词并不是新的名词，就学习本身从广义上来看，它就在我们身边无处不在地存在着。这种无处不在的特性首先表现在学习的发生无处不在；其次,学习的需求无处不在；第三,学习资源无处不在。但是需要注意的是，无处不在的学习却不一定能无处不在地得到有效的支持，无处不在的学习也并不一定能无处不在地产生相应的学习效果。[6]2011年12月在美国加利福尼亚大学召开的第四届泛在学习国际会议中，将主要关注学习中的技术应用，这些技术充斥于日常生活中，比如智能计算和联网能力的设备，从便携式计算机到移动电话、ebook阅读器、游戏控制器、数字音乐播放器和数码相机等设备；强调利用这些新型设备以产生新的学习方式与手段，促使学习无处不在地发生。这样既可以在正式学习过程中的教室，又可以在非正式学习过程中的图书馆、科学学习中心、课外学习俱乐部，甚至在家里等场所发生学习。
普适计算技术支持泛在学习环境“无缝”地融合信息空间和物理空间，使得任何学习者可以随时随地地获得学习支持，创新了知识的获取、创建、共享与运用模式，实现在正确的时间、以正确的方式、做正确事情的学习理念。这一学习理念强调了高嵌入性和可移动性，因此，泛在学习与普适学习、移动学习和基于计算机桌面辅助学习还是有一定区别的，具体如图1所示。
图1 不同学习类型的划分
其中，基于计算机桌面辅助学习常见的形式有CAI(计算机辅助学习)和ITS (智能导师学习系统)，这种学习方式强调了基于桌面形式的计算技术，而学习没有嵌入到真实情境之中，缺乏可移动性，因此这类学习方式很难做到在任何时间、任何地点进行学习。相比于基于计算机桌面的辅助学习，移动学习则提供了学习者在一定情境中学习的支持，学习者通过轻便的手持通讯设备，如PDA、智能手机、学习机等可随时随地地开展学习，学习设备通过无线通信技术可以与网络相连，扩展了学习者交流和获取资源的途径。但从一些实践可知，[7]计算技术仍没有嵌入到学习者的周边环境之中，也就是说，学习者不能够“无缝”、自动地获得关于自己学习情境的信息。虽然，移动学习具有较高的移动性，但缺乏提供理解学习者的情境信息。而普适学习则针对移动学习的缺陷，通过利用小型设备，如传感器、RFID标签、微型压力器等，嵌入到学习环境之中，并自然地感知学习情境和自动地进行交互（包括人机间和机机间），强调了计算的可嵌入性。然而，这种学习形式经常受到本地化的限制，如典型的案例有清华大学的智能教室、美国佐治亚州大学的eClass2000等。[8]泛在学习则是融合了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感知学习情境来支持学习者的学习，使学习无处不在地得到支持，这将成为我们未来教育和学习追求的目标。目前，国内外研究者认为泛在学习具有以下几个特征：[9]永久性（Permanency）、可获知性（Accessibility）、及时性（Immediacy）、交互性（Interactivity）、教学活动的情境性（Situating of Instructional Activities）和适应性（Adaptability）。
（三）泛在学习环境
根据普适技术和泛在学习的特征，泛在学习环境（Ubiquitous Learning Environment，ULE）被视为是一种无处不在的学习情境或环境，是能够增强有关学习信息的物理空间，而不仅仅是一种存取数据和运行软件的虚拟环境。在这一环境中，学习随时发生在学习者的周边，而学习者却未能觉察到学习过程的发生。对于学习资源的获取也是随处可得，资源已经嵌入到该环境之中，而不需要学习者刻意去发现或寻找。在这样的环境中，学习者面对的不再是一台计算机，也不单是互联网或网络空间，而面对的是虚实结合的世界。在这样一个有意义的学习背景下，学习者对于所获得的信息、资源等不再是孤立的、片段的和无意义的，而是具有关联的、情境的、聚合的整体。
因此，在泛在学习环境中，至少会包括四个功能模块：
（1）带有记忆功能的嵌入式微处理器模块。这一微处理器常常以固件的形式镶嵌在日常使用的对象或设备之中，如手持PDA，通过传感器部件能够觉知学习者在场与否，以确定传播或收集信息。（2）ULE服务模块。这一模块包括一台计算机服务器（主要用于管理网络资源）、策略分析单元（主要以交互和反馈的形式，运用不同的方法来分析学习者的需求或反应，以加强或提升学习者间的相互理解）、数据库（主要存储设备的基本属性、用户特征和交互内容等信息）。（3）无线技术。主要以无线射频技术、蓝牙技术为主，为多种不同手持设备或对象提供相互通信、会话的可能。（4）传感器模块。主要用于检测周边环境的任何变化，从而根据这一变化采取符合人们需要的响应或服务。一般被安装在周边的设备或对象之中，可以对物理情境（如位置、时间等）、计算情境（如网络带宽、资源状态等）和用户情境（如用户的信息、偏好等）等变化进行自动捕获。[10]
（四）泛在学习环境的教育价值
从认知主义的学习理论来看，知识不能通过教师简单的传递而获得，学习需要成为学习者本身的自觉行动。另外，在学习过程中享有学习民主和自由的同时，也需要学习者对自己的学习负责。这给予我们的启示是,泛在学习环境的设计应当是为学习服务的。通过结合自适应学习的特点、移动设备灵活性以及普适计算的高效性等优点以满足学习者的个人学习需要，从而保证学习者在学习活动中不断实践和确立自己的学习主体地位，在个体的独特性形成过程中实现与群体主体性的有机统一。此外，还应看到学习者是一个独立认知能力的、不断发展的学习个体，具有主观能动性，教师应该对此保持清醒的认识，坚持各主体间的彼此平等交流和相互理解。因此，对于技术支持下泛在学习环境的构筑，其教育价值是非常突出的，具体表现在以下几个方面。
1． 迎合学习者的个性
促进学习者的活动参与度。在泛在学习环境中，积极的学习者利用各种技术设备或网络资源为学习活动服务，可以对学习活动按需要进行适当的选择和裁剪，使活动体现了以学习者的兴趣为中心的特征，从而使他们能够积极创设出与学习活动相关的、有意义、灵活的学习活动方式，从而满足与迎合自己的个性需求。当学生浸润在比课堂环境更丰富的数字资源环境中时，他们就有足够的选择权去获取所需的数字资源，这些资源以各种媒体形式存在，以便学习者能够自由地选择与裁剪。而教师在活动中所起的作用主要是帮助学习者在选择不同的资源通道时作出合理的分析、判断与决策，而非告诉他们应该记忆什么样的知识。因此，在这一学习环境下的学习交互活动，更加倾向于培养学习者有创造性、高质量的活动所需的高级思维与技能。由此，激发学习者去追求更具复杂的、探究的和挑战的学习任务，提高学习者参与学习活动的兴趣。
2． 构建实践学习共同体
促进学习者的交流与分享。个人化学习是社会活动的基础，是非常重要的学习形式之一。但对于大部分学习活动来说，更需要协作或合作的形式来关注学习交互的过程与结果，以发展批判性思维技能（Critical Thinking Skills），而非对事实的刻板记忆。同样，在泛在学习环境中，倾向于让学习者利用学习环境中所提供的技术工具或软件，例如社会性协同软件、无线交流与通讯软件等，把周边的学习资源、人力资源和物理资源统合起来，形成一个强大的实践学习共同体，促进学习者相互交流和思想分享。因此，在实践共同体内的学习者之间的交流是自由的，每一个小组与个人都同时在“服务着”与“被服务着”，强调学习者的服务意识与价值观，超越了只是为了个人学习成绩提高的狭隘学习目标观。因此，泛在学习环境的构建是在具体的学习实践过程中生成的，具有开放的、服务的和民主的特性。
3. 聚合学习资源
提高学习者非正式学习的能力。被喻为“数字土著”的年轻一代学习者，他们对学习的要求不再满足于单一的集中式课堂学习，而是希望通过多种形态的学习途径获得不同的学习资源，同时能够与不同的学习者进行交流与商谈，把自己的兴趣与喜好融入到学习过程中。这必然使学习者面对的是一种片状化、零散形式的非正式学习，这就需要以技术支持的学习方式来整合、管理、组织和应用周边所提供的信息资源，并把这些资源进一步关联化、结构化和系统化以形成所需的学习内容。从学习的发展趋势来看，非正式学习和正式学习将共同成为学习的主体模式，尤其是非正式学习将成为未来个人综合能力提升的主流。通过泛在学习环境所提供的普适技术为学习者“增权赋能”，一方面，通过扩展学习者的学习空间、场所，使学习无处不在地发生；另一方面，通过功能强大的无线设备、手持PDA等“计算”工具，为学习者提供快捷的信息聚合与关联手段，从而为知识建构提供坚实的实践基础。总而言之，这一环境的创设能够提升学习者的非正式学习能力，为他们适应新的社会需要和发展奠定前提条件。
三、普适技术支持的学习交互特征与模型
（一）学习交互特征
普适技术支持下的泛在学习环境中的学习交互，由于普适技术的特殊性，将无线技术、网络技术以及计算技术等多种技术“无缝”地嵌入到学习环境之中，使学习者能够形成一种对周边情境进行感知的能力。所以，普适技术支持的泛在学习交互除了拥有连续性特征、服务性特征、“流”式体验特征外，[11]还有着一个重要的特征——觉知特征（Awareness）。
作为普适技术支持下的泛在学习活动需要以自然、对话的交互形式开展，而且多以协作或合作的方式完成学习任务。那么，在学习交互过程中，需要对动态学习环境有所了解，这是泛在学习开展的第一步，也是一切行动的开始。因此，赋予学习交互的一个重要功能就是觉知。
早在1972年，Duval & Wicklund 提出了自我觉知（Self Awareness），即提供自我认识的信息，[12]并把自我觉知又分为私我觉知（Private Self-Awareness ）和公我觉知（Public Self-Awareness）。①Goldman和Gutwin等人把觉知分为社会觉知、任务觉知、概念觉知和知识觉知。[13]对于觉知的理解通常是作为一种心理现象而存在的，即它是用来了解周围环境、与他人交互的第一步，是促进交流机会的一个重要议题。[14]对于觉知可以视为一种对某物有所认识或有所意识的内部主观状态；[15]或作为区分和衡量不同心理状态的一个心理特性，如无意识知觉和有意识知觉。[16]这与感觉、知觉不是同一个概念。觉知包括了三层含义：一是关于动态环境的知识，随着环境变化而不断调整；二是通过收集环境中的信息来实现的；三是一种手段，服务于某一目的。[17]
具体来讲，普适技术支持的泛在学习环境交互过程需要对其他协作者的活动进行察觉、认识和理解，这也是交互、通信和协作的基本要求。学习者只有对泛在学习环境或场域中的所有参与者、协作任务以及共享对象有清晰、全面的了解，才能很好地进行协商与建构。对泛在学习情境下交互觉知特征归结为对如下一些问题的理解：谁在做事，他做什么事，他怎么做的，他为什么要做，他什么时候做的，他有什么样的角色，他在什么地方，我能做什么，我有什么样的任务，我扮演什么样的角色，等等。因此，交互的觉知功能特征，让学习者可以在学习活动的初始就能找到具有相同兴趣的学习同伴，能够对他人正开展或已开展的活动进行了解，并对周边环境提供细微的线索，从而为自己顺利开展学习活动提供及时资源。
（二）学习交互模型
在泛在学习环境中，学习者面对的是一种虚拟化的数字世界，不仅有虚拟世界的学习活动形式发生，也有现实世界的生活活动形式发生。普适技术的一个重要功能是借助于网络技术、无线技术等手段将虚拟世界和现实世界进行“无缝”的对接，以扩展学习者的学习交互活动场域，也为私人空间和公共空间的沟通提供了渠道。具体如图2所示。
因此，在普适技术的支持下，学习者可以在交互空间中同社会化的人（Human）、虚拟世界中的人工制品（Artifacts或Agents）和现实世界中的对象（Objects）等三类交互主体进行日常交互。[18]相应地，泛在学习环境下就有六种不同的交互方式：人与人之间的交互、人与对象之间的交互、人与人工制品之间的交互、对象与对象之间的交互、人工制品与人工制品之间的交互，具体如图3所示。
四、相关案例研究
日本Tokushima大学信息科学与智能系统工程系的Hiroaki Ogata和Yoneo Yano教授领导的研究团队开发了支持泛在学习的基本环境(Basic Support for Ubiquitous Learning，BSUL)，用以扩展学习者的交互范围和增加学习经验。[19][20]该环境已经在语言学习中得到了应用。
（一）BSUL环境设计原则
简单化原则：由于手持设备中的数据处理单元(DPU)速度和内存容量都比较小，所以在该环境中设计各种所需的交互软件、管理软件和数据库软件等应该相对简单、方便、普通、适用。
自适应原则：由于手持设备的个人化功能越来越强大，因此，手持设备应能够为学习者提供更为适合的情境化信息和资源。
通用性原则：这是指各种手持设备具有通用性，应能够支持各种学习类型，如WebCT、FirstClass等。
可协作原则：通过WiFi和IrDA无线网络系统，手持设备可以与其他计算设备进行交互。因此，手持设备的内置软件应具有协作学习的功能。
（二） BSUL的功能
根据上述设计原则，BSUL有五个重要的特征和功能，目的在于能够有效地支持校外和校内的学习过程，实现无缝化学习。这五个特征和功能是：
1. 减少耗时的教学环节
在教学活动中经常出现一些乏味但却无法避免的教学环节，如教师点名、布置练习任务、分发考试试卷和收集学生学习结果等。这些活动若发生在课堂教学中，会经常中断教学进程。因此，设计BSUL环境的功能之一就是要解决这些乏味问题，能够让教师与学生有更多的时间关注重要的教与学活动。如利用RFID来帮助教师点名；利用网络播发的形式将学习材料分发到学生的PDA中，学生也可以借助PDA将学习结果返回给教师等。
2. 扩展交互范围
在传统的课堂活动中，学习材料的数量有限，而且学生也没有足够的信息把课本内容和外部资源联系起来。但在BSUL环境中，整个教室是一个无线局域网络空间，学生可以利用PDA来浏览、收集、发现和标注在线学习材料，并及时完成课堂分配的协作任务。
3. 及时记录教与学过程
对于学习细节或教学过程，不管是个人还是小组，都能被记录下来，如学习什么样的材料，进行了几次考试，回答了什么样的问题以及结果如何等。这些记录形成资源并存入数据库后，能鼓励并促进教师和学生进行积极的反思，以使他们意识到整个学习或教学的行为和绩效。同时，学生们能以远程异步的方式复习和回顾所学材料（包括演讲视/音频等内容）。
4. 发展协作学习
在传统课堂小组活动时，教师面临两个问题：一是学生的口头讨论过程对活动任务的完成和今后学习过程反思至关重要，而这一过程却很难被记录下来。二是有效的学习共同体的建立。因为能力好的学生总是主导着活动并从中受益，而其他成员却难以得到教育受益。因此，BSUL环境中包含了学生模块单元，帮助教师根据学生的兴趣和能力来形成学习小组，也允许教师建立平衡小组（能力不同但兴趣相同学生形成小组），学生在分享兴趣的同时建立良好的协作氛围。
5. 无缝支持课堂内外交互活动
学生利用BSUL中的交互模块，可以在课堂内外与其他同学、专家、教师等进行远程交互，不受任何限制。如图4所示BSUL课堂环境。
（三）BSUL物理结构
课程资源管理模块：主要是让教师、助教和系统管理员方便管理课程资源，如课程建立、学生注册、资料上传等。这些资源可以是任何电子形式的音频、视频或文本等。尤其是通过网络摄像头录制的课堂内容或情境也能被数字化保存并成为课程资源的一部分。
汇报提交模块：教师利用这一模块可以分派课程汇报的内容与题目、任务的描述和截止时间等。学生则可以通过本模块提交汇报材料至主数据库中。最后，当教师对学生的汇报给出评定后，学生可以在线查看成绩。提交汇报界面分为两个版本：一种版本是基于计算机桌面形式的界面，适合于大屏幕的显示器；另一种版本是基于移动手持设备形式的，适合于小屏幕输出方式的设备。
考勤模块：主要是对学生出勤的记录，包括课堂出勤记录和远程出勤记录。记录状态分为三种：出席、迟到和缺席。其中，查看出勤记录的权限是不同的，学生只能查看自己的出勤情况，而教师可以查看每个学生出勤情况。这一模块利用了RFID技术，通过自动接收学生手持设备所发射的数据信息来检测出勤情况。
反馈模块：其模块功能不管在课外还是在课内都允许学生对所遇到的问题及时向教师提出，特别是借助PDA能够以开放的、匿名的形式提出问题并得到教师的帮助。同时，学生通过绩效评价反馈知道自己的学习状况，教师则通过学生自我评价反馈来监控学生的学习效果和自我评价情况。
学习者模型：这是一个复合模型，其中包括工具模型、用户模型、环境模型、特定应用模型等。其主要目的是能够实现学习环境的个性化，及时追踪并记录学习者交互过程，并描述学习者信息、能力、兴趣，以及他们所用的软件与硬件等有关的信息。具体的物理结构如图5所示。
（四）BSUL环境中的语言学习案例
海外留学生在日本学习过程中，经常会因语言的障碍影响学习效果和人际交流。Tokushima大学Ogata和Yano教授针对这一情况，设计了基于情境感知的语言学习支持系统，希望通过借助PDA、GPS、RFID标签和传感器网络等设备帮助留学生学习词汇、俚语、礼貌用语和日常表达。从语用学角度来看，语言学习常常受到情境的影响，因此只有在情境中进行交流与应用才能真正掌握语言特点和理解其文化内涵。所以，语言学习不应仅限定在课堂中进行学习，更为重要的是在真实的日常生活情境中进行学习，让语言交流与学习、工作、生活紧密相联。所以，利用普适计算技术来支持学习者的语言学习就显得十分重要了。这些典型的语言学习系统有：（1）TANGO（Tag Added Learning Objects）：主要利用RFID标签来支持词汇的学习；（2）JAPELAS（Japanese Polite Expressions Learning Assisting System）:主要借助PDA来支持礼貌用语的表达；（3）JAMIOLAS（Japanese Mimicry and Onomatopoeia Learning Assisting System）：主要是利用传感器和无线网络来支持学习俚语或习惯用语；（4）LOCH（Language-learning Outside the Classroom with Handhelds）：主要是让海外留学生借助PDA、GPS和数据交流卡等特殊设备在社会情境中进行语用实践活动。具体场景如图6所示。
我们将重点介绍LOCH学习活动，这是在普适技术环境中语言学习的一种综合性实践学习活动。该活动支持以下四个方面：（1）在语言学习过程中，重点是提高语句的应用能力；（2）在真实的生活情境中，获知当地情境语言表达方式，如在购物商场中的交流；（3）通过与本地人交谈学习本地方言和对本地文化的理解；（4）分享解决语言问题的策略和知识。
在活动中，教师通过给学生分配一定的学习任务，即要求学生在当地城市旅行一天，且必须与当地人交谈，并记录他们所发现的问题和收获。具体活动过程如下(如图6-2中的LOCH学习)：
1．教师首先在学习室为学生分配不同场景的任务(见图6-2中的LOCH学习①)。任务中活动场所分为四类：（1）访谈某个人。要求学生在某办公室访谈一位日本当地人(如某大学系主任)，访谈时间约10分钟。任务是通过PDA记录访谈过程和访谈场景。（2）收集信息。这一任务是要求通过交谈的方式来收集某一特殊场所的有关信息。例如在停车场与管理人员交谈，获知停车的费用、营业时间、容纳车的数量等。（3）购买本地商品。例如让学习者在商场购买“鱼香肠”，并询问“鱼香肠”的制作方式。（4）体验不同寻常的经历。例如到某一大学健康中心做一次免费的血压体检。
2． 在任务执行过程中，学生将与本地人的交流过程作标注并不断地汇报给老师（如图6-2中的LOCH学习②）。在这一过程中，学生能真正感受到本地语言文化特色与氛围，如食物、交际活动等，从而不断地提高学生的交流技能。
3． 在任何时候，教师可以利用GPS定位功能监控学生的地理位置，并能及时地通过MSN或BBS与学生进行交互（如图6-2中的LOCH学习③）。教师重在引导学生学习过程，给予学生一些建议或线索（如问某人如何到达那个地方等）。当学生完成任务后，教师根据学生语言技能学习的程度、所处位置和所剩时间分配学生其他学习任务。
4． 当一天的学习实践活动结束后，所有学生聚集在智能化学习室观看并讨论所收集的信息，对所遇到的问题的解决策略进行解释和分享。同时，教师根据学生所遇到的问题与教学进行结合。这种“无缝化”学习方式使得学生不仅在课堂内，而且还能在课外实践中随时随地学习日本语言（如图6-2中的LOCH学习④）。
因此，这种“无缝化”学习让海外留学生能够在日常生活中的不同场所与本地人进行交流，在生活情境中体验语言学习的乐趣。尤其是学生利用PDA或GPS等手持设备可以按需获得教师的及时帮助，一方面消除了学生的恐惧心理，另一方面确保了活动的顺利开展。
五、结 语
普适技术被誉为计算机革命的第四次浪潮，正处于起步阶段。这一新型模式建立在分布式计算、移动计算、无线通讯网络、嵌入式系统和传感器等技术基础之上，体现了物理空间与信息空间的逐步融合的趋势，也反映了人们对信息服务模式更为完善的追求——能随时、随地、自由地享用计算能力和信息服务，能最终实现在正确的时间、以正确的方法来做正确的事情。随着普适技术的不断发展，将进一步推动1∶1数字化学习向纵深发展，其发展趋势由1∶1的关系形态演变为多对一的关系，由学习资源保障演变成学习资源服务，使传统的正式学习方式与非正式学习方式之间的鸿沟不断地瓦解。这一系列的变化将建立起以人为中心的泛在计算走向泛在网络，直至泛在服务，使得人们能够以自然的（语音、手势）或人性化的（兴趣、上下文关系）方式主动地控制或与学习环境进行自主交互。这一变化发展趋势，不仅影响着学习交互的范式，而且对整个教育领域都有着深刻的影响。
因此,正如泛在学习国际研究中心Nicholas C. Burbules主任所认为的那样，“在普适技术影响下的泛在学习环境，已显然改变了学习和教学过程。智能设备、便携式手持设备和移动设备使用的增加，并随着无线网络的普及，意味着系统的学习机会将会存在于‘任何时间，任何地点’。这种‘无处不在’的学习特征不断地改变着技术以及社会、文化和教育体制，这些变化也预示着学习是一个跨越时空障碍而持续的发生过程，以满足任何年龄阶段的学习者对非正式学习和终身学习机会的期望和需求，并为现代意义上的终身学习赋予了新的意蕴”。[21]
最后，我们希望在普适技术和教育变革的共同推动下，“无处不在”的学习理念价值和特点将得到进一步彰显，其应用形式、范围以及影响力也将逐渐扩大，使人类迈向泛在教育成为可能。
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[关键词] BSUL； 普适技术； 泛在学习环境； 学习交互
[中图分类号] G434 [文献标志码] A
[作者简介] 杨刚（1979—），男，湖南怀化人。讲师，博士，主要从事教育信息化、认知与技术等研究。E-mail:[email protected]。
一、引 言
随着计算机和通信技术的快速发展，特别是微型化、小型化、智能化计算设备和互联网的普及，有力地推动着计算模式进入到了普适计算时代。20世纪八九十年代，美国施乐（Xerox）公司帕罗·阿尔托中心（PARC）的首席科学家马克·魏瑟（Mark Weiser）首先提出了“无处不在计算”的思想，并第一次提出“普适计算”的概念。他的“更小、更轻、更易用”的理念比这一时代整整提前十年勾画出了未来信息技术的新蓝图，认为“我们与计算机的关系需要一个根本性的范式转换”。[1]此时，计算和网络将无处不在地存在于我们的生存空间中，并促使计算机与人之间本质关系的转变，其变化趋势由1∶1的关系形态演变成多对一的关系，大量计算设备可以主动地围绕学习者提供计算服务，人们无需再去主动地适应计算设备的行为，而可以更加关注任务本身。在这种情况下，通讯和计算机构成的信息空间与人们生活和工作的物理空间之间的界限变得更加模糊，两者正逐渐地融为一体。尤其是，普适计算以学习者为中心的计算不可见性，体现了人本主义思想。这一思想表现在利用宁静技术（Calm Technology）使计算活动不再分散学习者的注意力，达到最大限度地减轻学习者介入。例如，通过在物理环境中嵌入感知设备，从而可以在不为学习者察觉的情况下对其行为进行感知和推理，以提供主动的计算服务。另外，这种计算方式在无线网络的支持下可以随时随地地获得，体现了计算和网络的普及化对计算场域的影响。学习者可以在任何时间、任何地点便捷地执行所需的计算任务，最大程度方便学习者完成学习目标。例如，利用不同尺寸与类型的手持设备（PDA、学习机或智能手机等），学习者可以随时随地（动态或静止的方式）方便地执行信息查询任务。
普适技术的思想为未来学习交互指明了发展方向：一种基于自然方式和具有环境意识的，更加符合人性、本能和情感体验的日常交互形式将成为未来的研究方向。这种形式将无处不在地存在于我们生活周边，和我们衣食住行密切相关，把人与人、人与环境、人与数字设备紧密联系在一起。因此，本文对普适技术、泛在学习等相关概念进行描述之后，着重对普适技术支持下的交互特征、交互模型进行阐述，最后通过日本Tokushima大学信息科学与智能系统工程系开展的一系列研究进行个案探讨，以期为我们开展此类研究提供借鉴。
二、相关的概念
（一）普适计算
以马克·魏瑟为首的PARC计算机科学实验室（CSL）最早开始了普适计算（Ubiquitous Computing，UC）的研究，1991年他在《Scientific American》杂志上以“The Computer for the 21st Century”为题正式提出了普适计算概念。他认为普适技术将带领人们进入“宁静技术”时代，使技术“无缝”地融入到人们的日常生活，不是让人们时时感受到技术的恐惧和压迫感，而是让计算处于非妨碍状态，无须人们分散精力进行干预。只有这样才能从根本上减轻人们的认知负荷，增强人们的感觉通道与动作通道的能力。
对于普适计算的定义，不同专家和国际组织有着不同的见解，如第13届普适计算国际会议于2011年9月在北京清华大学召开，其会议将普适计算认为是：对于未来新颖技术发展研究中，普适计算将成为一个重要的跨学科发展与研究领域，它利用并整合了无处不在的计算理念、无线技术、嵌入式技术、可穿戴技术或移动技术等来桥接数字空间和物理世界的“鸿沟”（gaps）。同时，它的未来发展将定位在不断地提升人们对泛在计算系统的理解、设计、发展、部署和评价等五个方面。[2]因此，这一技术以无线、移动网络和智能化的聚合方式无形地提供和服务于学习者，使学习者与周边的世界、与人进行沟通，从而专注于当前所要处理的事情与活动，而非技术设备的使用和存在。[3]对于普适计算的目标是希望能够建立一个充满计算和通讯能力的网络环境，同时使这一环境与人们的日常生活逐渐地融合在一起。因此，受环境驱使的普适技术不仅改变着我们的日常生活方式，也改变了我们的学习理念、模式、方法与策略。
从普适技术的概念可以看出，普适计算体现了五个方面的特征，即整体与部分的结合、有形与无形的结合、社会与个人的结合、公有与私有的结合、知识创造与知识传播的结合。而这些特征最终可以归结为Weiser关于普适技术所提出的两个典型特征上：[4]（1）消失（Disappeared），这一典型特征的蕴意在于最深奥的技术是那些消失了的技术，这些技术将它们自身交织于日常生活中，直至人们不可区分。（2）不可见（Invisibility），是指计算工具的不可见，它内嵌入环境之中，并不进入人的意识，人们更加专注的是任务与活动本身而非工具，使人们对环境信息具有高度的可感知性，交互更加自然化。
随着普适技术的不断发展，已经对交互输入、输出以及定义人对交互的体验等产生了重要的变化。这主要表现在以下几个方面：[5]（1）隐式输入。所谓的隐式输入意指人们可以与物理世界进行日常交互——Everyday Interaction（如在智能空间中与衣物/电器等交互），而不需要人们的进一步干预。尤其是通过一些识别技术（如RFID）的应用能够对人们活动进行感知和解释，从而为交互系统提供更加含蓄的输入方式。（2）多尺度和分布式输出。随着技术的不断发展，新颖的输出技术和设备也层出不穷。这使得各种尺度的输出设备（如桌面设备、手持设备、嵌入设备等）在学习者所处的环境中到处分布。更为重要的是，这些设备的输出表现为多种模态的网络信息源，它们位于学习者周边区域，并提供一定的环境信息服务。（3）自然的交互方式。笔式交互、语音交互和手势交互等一系列自然方式的人机交互是实现普适技术并使其脱离桌面计算模式的关键所在。这使得交互过程更加接近自然形态，无论从感官上，还是行为方式上都提供了强大的真实感体验，使人们在交互过程中有了更强的投入感和参与感。
（二） 泛在学习
泛在学习这一名词并不是新的名词，就学习本身从广义上来看，它就在我们身边无处不在地存在着。这种无处不在的特性首先表现在学习的发生无处不在；其次,学习的需求无处不在；第三,学习资源无处不在。但是需要注意的是，无处不在的学习却不一定能无处不在地得到有效的支持，无处不在的学习也并不一定能无处不在地产生相应的学习效果。[6]2011年12月在美国加利福尼亚大学召开的第四届泛在学习国际会议中，将主要关注学习中的技术应用，这些技术充斥于日常生活中，比如智能计算和联网能力的设备，从便携式计算机到移动电话、ebook阅读器、游戏控制器、数字音乐播放器和数码相机等设备；强调利用这些新型设备以产生新的学习方式与手段，促使学习无处不在地发生。这样既可以在正式学习过程中的教室，又可以在非正式学习过程中的图书馆、科学学习中心、课外学习俱乐部，甚至在家里等场所发生学习。
普适计算技术支持泛在学习环境“无缝”地融合信息空间和物理空间，使得任何学习者可以随时随地地获得学习支持，创新了知识的获取、创建、共享与运用模式，实现在正确的时间、以正确的方式、做正确事情的学习理念。这一学习理念强调了高嵌入性和可移动性，因此，泛在学习与普适学习、移动学习和基于计算机桌面辅助学习还是有一定区别的，具体如图1所示。
图1 不同学习类型的划分
其中，基于计算机桌面辅助学习常见的形式有CAI(计算机辅助学习)和ITS (智能导师学习系统)，这种学习方式强调了基于桌面形式的计算技术，而学习没有嵌入到真实情境之中，缺乏可移动性，因此这类学习方式很难做到在任何时间、任何地点进行学习。相比于基于计算机桌面的辅助学习，移动学习则提供了学习者在一定情境中学习的支持，学习者通过轻便的手持通讯设备，如PDA、智能手机、学习机等可随时随地地开展学习，学习设备通过无线通信技术可以与网络相连，扩展了学习者交流和获取资源的途径。但从一些实践可知，[7]计算技术仍没有嵌入到学习者的周边环境之中，也就是说，学习者不能够“无缝”、自动地获得关于自己学习情境的信息。虽然，移动学习具有较高的移动性，但缺乏提供理解学习者的情境信息。而普适学习则针对移动学习的缺陷，通过利用小型设备，如传感器、RFID标签、微型压力器等，嵌入到学习环境之中，并自然地感知学习情境和自动地进行交互（包括人机间和机机间），强调了计算的可嵌入性。然而，这种学习形式经常受到本地化的限制，如典型的案例有清华大学的智能教室、美国佐治亚州大学的eClass2000等。[8]泛在学习则是融合了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感知学习情境来支持学习者的学习，使学习无处不在地得到支持，这将成为我们未来教育和学习追求的目标。目前，国内外研究者认为泛在学习具有以下几个特征：[9]永久性（Permanency）、可获知性（Accessibility）、及时性（Immediacy）、交互性（Interactivity）、教学活动的情境性（Situating of Instructional Activities）和适应性（Adaptability）。
（三）泛在学习环境
根据普适技术和泛在学习的特征，泛在学习环境（Ubiquitous Learning Environment，ULE）被视为是一种无处不在的学习情境或环境，是能够增强有关学习信息的物理空间，而不仅仅是一种存取数据和运行软件的虚拟环境。在这一环境中，学习随时发生在学习者的周边，而学习者却未能觉察到学习过程的发生。对于学习资源的获取也是随处可得，资源已经嵌入到该环境之中，而不需要学习者刻意去发现或寻找。在这样的环境中，学习者面对的不再是一台计算机，也不单是互联网或网络空间，而面对的是虚实结合的世界。在这样一个有意义的学习背景下，学习者对于所获得的信息、资源等不再是孤立的、片段的和无意义的，而是具有关联的、情境的、聚合的整体。
因此，在泛在学习环境中，至少会包括四个功能模块：
（1）带有记忆功能的嵌入式微处理器模块。这一微处理器常常以固件的形式镶嵌在日常使用的对象或设备之中，如手持PDA，通过传感器部件能够觉知学习者在场与否，以确定传播或收集信息。（2）ULE服务模块。这一模块包括一台计算机服务器（主要用于管理网络资源）、策略分析单元（主要以交互和反馈的形式，运用不同的方法来分析学习者的需求或反应，以加强或提升学习者间的相互理解）、数据库（主要存储设备的基本属性、用户特征和交互内容等信息）。（3）无线技术。主要以无线射频技术、蓝牙技术为主，为多种不同手持设备或对象提供相互通信、会话的可能。（4）传感器模块。主要用于检测周边环境的任何变化，从而根据这一变化采取符合人们需要的响应或服务。一般被安装在周边的设备或对象之中，可以对物理情境（如位置、时间等）、计算情境（如网络带宽、资源状态等）和用户情境（如用户的信息、偏好等）等变化进行自动捕获。[10]
（四）泛在学习环境的教育价值
从认知主义的学习理论来看，知识不能通过教师简单的传递而获得，学习需要成为学习者本身的自觉行动。另外，在学习过程中享有学习民主和自由的同时，也需要学习者对自己的学习负责。这给予我们的启示是,泛在学习环境的设计应当是为学习服务的。通过结合自适应学习的特点、移动设备灵活性以及普适计算的高效性等优点以满足学习者的个人学习需要，从而保证学习者在学习活动中不断实践和确立自己的学习主体地位，在个体的独特性形成过程中实现与群体主体性的有机统一。此外，还应看到学习者是一个独立认知能力的、不断发展的学习个体，具有主观能动性，教师应该对此保持清醒的认识，坚持各主体间的彼此平等交流和相互理解。因此，对于技术支持下泛在学习环境的构筑，其教育价值是非常突出的，具体表现在以下几个方面。
1． 迎合学习者的个性
促进学习者的活动参与度。在泛在学习环境中，积极的学习者利用各种技术设备或网络资源为学习活动服务，可以对学习活动按需要进行适当的选择和裁剪，使活动体现了以学习者的兴趣为中心的特征，从而使他们能够积极创设出与学习活动相关的、有意义、灵活的学习活动方式，从而满足与迎合自己的个性需求。当学生浸润在比课堂环境更丰富的数字资源环境中时，他们就有足够的选择权去获取所需的数字资源，这些资源以各种媒体形式存在，以便学习者能够自由地选择与裁剪。而教师在活动中所起的作用主要是帮助学习者在选择不同的资源通道时作出合理的分析、判断与决策，而非告诉他们应该记忆什么样的知识。因此，在这一学习环境下的学习交互活动，更加倾向于培养学习者有创造性、高质量的活动所需的高级思维与技能。由此，激发学习者去追求更具复杂的、探究的和挑战的学习任务，提高学习者参与学习活动的兴趣。
2． 构建实践学习共同体
促进学习者的交流与分享。个人化学习是社会活动的基础，是非常重要的学习形式之一。但对于大部分学习活动来说，更需要协作或合作的形式来关注学习交互的过程与结果，以发展批判性思维技能（Critical Thinking Skills），而非对事实的刻板记忆。同样，在泛在学习环境中，倾向于让学习者利用学习环境中所提供的技术工具或软件，例如社会性协同软件、无线交流与通讯软件等，把周边的学习资源、人力资源和物理资源统合起来，形成一个强大的实践学习共同体，促进学习者相互交流和思想分享。因此，在实践共同体内的学习者之间的交流是自由的，每一个小组与个人都同时在“服务着”与“被服务着”，强调学习者的服务意识与价值观，超越了只是为了个人学习成绩提高的狭隘学习目标观。因此，泛在学习环境的构建是在具体的学习实践过程中生成的，具有开放的、服务的和民主的特性。
3. 聚合学习资源
提高学习者非正式学习的能力。被喻为“数字土著”的年轻一代学习者，他们对学习的要求不再满足于单一的集中式课堂学习，而是希望通过多种形态的学习途径获得不同的学习资源，同时能够与不同的学习者进行交流与商谈，把自己的兴趣与喜好融入到学习过程中。这必然使学习者面对的是一种片状化、零散形式的非正式学习，这就需要以技术支持的学习方式来整合、管理、组织和应用周边所提供的信息资源，并把这些资源进一步关联化、结构化和系统化以形成所需的学习内容。从学习的发展趋势来看，非正式学习和正式学习将共同成为学习的主体模式，尤其是非正式学习将成为未来个人综合能力提升的主流。通过泛在学习环境所提供的普适技术为学习者“增权赋能”，一方面，通过扩展学习者的学习空间、场所，使学习无处不在地发生；另一方面，通过功能强大的无线设备、手持PDA等“计算”工具，为学习者提供快捷的信息聚合与关联手段，从而为知识建构提供坚实的实践基础。总而言之，这一环境的创设能够提升学习者的非正式学习能力，为他们适应新的社会需要和发展奠定前提条件。
三、普适技术支持的学习交互特征与模型
（一）学习交互特征
普适技术支持下的泛在学习环境中的学习交互，由于普适技术的特殊性，将无线技术、网络技术以及计算技术等多种技术“无缝”地嵌入到学习环境之中，使学习者能够形成一种对周边情境进行感知的能力。所以，普适技术支持的泛在学习交互除了拥有连续性特征、服务性特征、“流”式体验特征外，[11]还有着一个重要的特征——觉知特征（Awareness）。
作为普适技术支持下的泛在学习活动需要以自然、对话的交互形式开展，而且多以协作或合作的方式完成学习任务。那么，在学习交互过程中，需要对动态学习环境有所了解，这是泛在学习开展的第一步，也是一切行动的开始。因此，赋予学习交互的一个重要功能就是觉知。
早在1972年，Duval & Wicklund 提出了自我觉知（Self Awareness），即提供自我认识的信息，[12]并把自我觉知又分为私我觉知（Private Self-Awareness ）和公我觉知（Public Self-Awareness）。①Goldman和Gutwin等人把觉知分为社会觉知、任务觉知、概念觉知和知识觉知。[13]对于觉知的理解通常是作为一种心理现象而存在的，即它是用来了解周围环境、与他人交互的第一步，是促进交流机会的一个重要议题。[14]对于觉知可以视为一种对某物有所认识或有所意识的内部主观状态；[15]或作为区分和衡量不同心理状态的一个心理特性，如无意识知觉和有意识知觉。[16]这与感觉、知觉不是同一个概念。觉知包括了三层含义：一是关于动态环境的知识，随着环境变化而不断调整；二是通过收集环境中的信息来实现的；三是一种手段，服务于某一目的。[17]
具体来讲，普适技术支持的泛在学习环境交互过程需要对其他协作者的活动进行察觉、认识和理解，这也是交互、通信和协作的基本要求。学习者只有对泛在学习环境或场域中的所有参与者、协作任务以及共享对象有清晰、全面的了解，才能很好地进行协商与建构。对泛在学习情境下交互觉知特征归结为对如下一些问题的理解：谁在做事，他做什么事，他怎么做的，他为什么要做，他什么时候做的，他有什么样的角色，他在什么地方，我能做什么，我有什么样的任务，我扮演什么样的角色，等等。因此，交互的觉知功能特征，让学习者可以在学习活动的初始就能找到具有相同兴趣的学习同伴，能够对他人正开展或已开展的活动进行了解，并对周边环境提供细微的线索，从而为自己顺利开展学习活动提供及时资源。
（二）学习交互模型
在泛在学习环境中，学习者面对的是一种虚拟化的数字世界，不仅有虚拟世界的学习活动形式发生，也有现实世界的生活活动形式发生。普适技术的一个重要功能是借助于网络技术、无线技术等手段将虚拟世界和现实世界进行“无缝”的对接，以扩展学习者的学习交互活动场域，也为私人空间和公共空间的沟通提供了渠道。具体如图2所示。
因此，在普适技术的支持下，学习者可以在交互空间中同社会化的人（Human）、虚拟世界中的人工制品（Artifacts或Agents）和现实世界中的对象（Objects）等三类交互主体进行日常交互。[18]相应地，泛在学习环境下就有六种不同的交互方式：人与人之间的交互、人与对象之间的交互、人与人工制品之间的交互、对象与对象之间的交互、人工制品与人工制品之间的交互，具体如图3所示。
四、相关案例研究
日本Tokushima大学信息科学与智能系统工程系的Hiroaki Ogata和Yoneo Yano教授领导的研究团队开发了支持泛在学习的基本环境(Basic Support for Ubiquitous Learning，BSUL)，用以扩展学习者的交互范围和增加学习经验。[19][20]该环境已经在语言学习中得到了应用。
（一）BSUL环境设计原则
简单化原则：由于手持设备中的数据处理单元(DPU)速度和内存容量都比较小，所以在该环境中设计各种所需的交互软件、管理软件和数据库软件等应该相对简单、方便、普通、适用。
自适应原则：由于手持设备的个人化功能越来越强大，因此，手持设备应能够为学习者提供更为适合的情境化信息和资源。
通用性原则：这是指各种手持设备具有通用性，应能够支持各种学习类型，如WebCT、FirstClass等。
可协作原则：通过WiFi和IrDA无线网络系统，手持设备可以与其他计算设备进行交互。因此，手持设备的内置软件应具有协作学习的功能。
（二） BSUL的功能
根据上述设计原则，BSUL有五个重要的特征和功能，目的在于能够有效地支持校外和校内的学习过程，实现无缝化学习。这五个特征和功能是：
1. 减少耗时的教学环节
在教学活动中经常出现一些乏味但却无法避免的教学环节，如教师点名、布置练习任务、分发考试试卷和收集学生学习结果等。这些活动若发生在课堂教学中，会经常中断教学进程。因此，设计BSUL环境的功能之一就是要解决这些乏味问题，能够让教师与学生有更多的时间关注重要的教与学活动。如利用RFID来帮助教师点名；利用网络播发的形式将学习材料分发到学生的PDA中，学生也可以借助PDA将学习结果返回给教师等。
2. 扩展交互范围
在传统的课堂活动中，学习材料的数量有限，而且学生也没有足够的信息把课本内容和外部资源联系起来。但在BSUL环境中，整个教室是一个无线局域网络空间，学生可以利用PDA来浏览、收集、发现和标注在线学习材料，并及时完成课堂分配的协作任务。
3. 及时记录教与学过程
对于学习细节或教学过程，不管是个人还是小组，都能被记录下来，如学习什么样的材料，进行了几次考试，回答了什么样的问题以及结果如何等。这些记录形成资源并存入数据库后，能鼓励并促进教师和学生进行积极的反思，以使他们意识到整个学习或教学的行为和绩效。同时，学生们能以远程异步的方式复习和回顾所学材料（包括演讲视/音频等内容）。
4. 发展协作学习
在传统课堂小组活动时，教师面临两个问题：一是学生的口头讨论过程对活动任务的完成和今后学习过程反思至关重要，而这一过程却很难被记录下来。二是有效的学习共同体的建立。因为能力好的学生总是主导着活动并从中受益，而其他成员却难以得到教育受益。因此，BSUL环境中包含了学生模块单元，帮助教师根据学生的兴趣和能力来形成学习小组，也允许教师建立平衡小组（能力不同但兴趣相同学生形成小组），学生在分享兴趣的同时建立良好的协作氛围。
5. 无缝支持课堂内外交互活动
学生利用BSUL中的交互模块，可以在课堂内外与其他同学、专家、教师等进行远程交互，不受任何限制。如图4所示BSUL课堂环境。
（三）BSUL物理结构
课程资源管理模块：主要是让教师、助教和系统管理员方便管理课程资源，如课程建立、学生注册、资料上传等。这些资源可以是任何电子形式的音频、视频或文本等。尤其是通过网络摄像头录制的课堂内容或情境也能被数字化保存并成为课程资源的一部分。
汇报提交模块：教师利用这一模块可以分派课程汇报的内容与题目、任务的描述和截止时间等。学生则可以通过本模块提交汇报材料至主数据库中。最后，当教师对学生的汇报给出评定后，学生可以在线查看成绩。提交汇报界面分为两个版本：一种版本是基于计算机桌面形式的界面，适合于大屏幕的显示器；另一种版本是基于移动手持设备形式的，适合于小屏幕输出方式的设备。
考勤模块：主要是对学生出勤的记录，包括课堂出勤记录和远程出勤记录。记录状态分为三种：出席、迟到和缺席。其中，查看出勤记录的权限是不同的，学生只能查看自己的出勤情况，而教师可以查看每个学生出勤情况。这一模块利用了RFID技术，通过自动接收学生手持设备所发射的数据信息来检测出勤情况。
反馈模块：其模块功能不管在课外还是在课内都允许学生对所遇到的问题及时向教师提出，特别是借助PDA能够以开放的、匿名的形式提出问题并得到教师的帮助。同时，学生通过绩效评价反馈知道自己的学习状况，教师则通过学生自我评价反馈来监控学生的学习效果和自我评价情况。
学习者模型：这是一个复合模型，其中包括工具模型、用户模型、环境模型、特定应用模型等。其主要目的是能够实现学习环境的个性化，及时追踪并记录学习者交互过程，并描述学习者信息、能力、兴趣，以及他们所用的软件与硬件等有关的信息。具体的物理结构如图5所示。
（四）BSUL环境中的语言学习案例
海外留学生在日本学习过程中，经常会因语言的障碍影响学习效果和人际交流。Tokushima大学Ogata和Yano教授针对这一情况，设计了基于情境感知的语言学习支持系统，希望通过借助PDA、GPS、RFID标签和传感器网络等设备帮助留学生学习词汇、俚语、礼貌用语和日常表达。从语用学角度来看，语言学习常常受到情境的影响，因此只有在情境中进行交流与应用才能真正掌握语言特点和理解其文化内涵。所以，语言学习不应仅限定在课堂中进行学习，更为重要的是在真实的日常生活情境中进行学习，让语言交流与学习、工作、生活紧密相联。所以，利用普适计算技术来支持学习者的语言学习就显得十分重要了。这些典型的语言学习系统有：（1）TANGO（Tag Added Learning Objects）：主要利用RFID标签来支持词汇的学习；（2）JAPELAS（Japanese Polite Expressions Learning Assisting System）:主要借助PDA来支持礼貌用语的表达；（3）JAMIOLAS（Japanese Mimicry and Onomatopoeia Learning Assisting System）：主要是利用传感器和无线网络来支持学习俚语或习惯用语；（4）LOCH（Language-learning Outside the Classroom with Handhelds）：主要是让海外留学生借助PDA、GPS和数据交流卡等特殊设备在社会情境中进行语用实践活动。具体场景如图6所示。
我们将重点介绍LOCH学习活动，这是在普适技术环境中语言学习的一种综合性实践学习活动。该活动支持以下四个方面：（1）在语言学习过程中，重点是提高语句的应用能力；（2）在真实的生活情境中，获知当地情境语言表达方式，如在购物商场中的交流；（3）通过与本地人交谈学习本地方言和对本地文化的理解；（4）分享解决语言问题的策略和知识。
在活动中，教师通过给学生分配一定的学习任务，即要求学生在当地城市旅行一天，且必须与当地人交谈，并记录他们所发现的问题和收获。具体活动过程如下(如图6-2中的LOCH学习)：
1．教师首先在学习室为学生分配不同场景的任务(见图6-2中的LOCH学习①)。任务中活动场所分为四类：（1）访谈某个人。要求学生在某办公室访谈一位日本当地人(如某大学系主任)，访谈时间约10分钟。任务是通过PDA记录访谈过程和访谈场景。（2）收集信息。这一任务是要求通过交谈的方式来收集某一特殊场所的有关信息。例如在停车场与管理人员交谈，获知停车的费用、营业时间、容纳车的数量等。（3）购买本地商品。例如让学习者在商场购买“鱼香肠”，并询问“鱼香肠”的制作方式。（4）体验不同寻常的经历。例如到某一大学健康中心做一次免费的血压体检。
2． 在任务执行过程中，学生将与本地人的交流过程作标注并不断地汇报给老师（如图6-2中的LOCH学习②）。在这一过程中，学生能真正感受到本地语言文化特色与氛围，如食物、交际活动等，从而不断地提高学生的交流技能。
3． 在任何时候，教师可以利用GPS定位功能监控学生的地理位置，并能及时地通过MSN或BBS与学生进行交互（如图6-2中的LOCH学习③）。教师重在引导学生学习过程，给予学生一些建议或线索（如问某人如何到达那个地方等）。当学生完成任务后，教师根据学生语言技能学习的程度、所处位置和所剩时间分配学生其他学习任务。
4． 当一天的学习实践活动结束后，所有学生聚集在智能化学习室观看并讨论所收集的信息，对所遇到的问题的解决策略进行解释和分享。同时，教师根据学生所遇到的问题与教学进行结合。这种“无缝化”学习方式使得学生不仅在课堂内，而且还能在课外实践中随时随地学习日本语言（如图6-2中的LOCH学习④）。
因此，这种“无缝化”学习让海外留学生能够在日常生活中的不同场所与本地人进行交流，在生活情境中体验语言学习的乐趣。尤其是学生利用PDA或GPS等手持设备可以按需获得教师的及时帮助，一方面消除了学生的恐惧心理，另一方面确保了活动的顺利开展。
五、结 语
普适技术被誉为计算机革命的第四次浪潮，正处于起步阶段。这一新型模式建立在分布式计算、移动计算、无线通讯网络、嵌入式系统和传感器等技术基础之上，体现了物理空间与信息空间的逐步融合的趋势，也反映了人们对信息服务模式更为完善的追求——能随时、随地、自由地享用计算能力和信息服务，能最终实现在正确的时间、以正确的方法来做正确的事情。随着普适技术的不断发展，将进一步推动1∶1数字化学习向纵深发展，其发展趋势由1∶1的关系形态演变为多对一的关系，由学习资源保障演变成学习资源服务，使传统的正式学习方式与非正式学习方式之间的鸿沟不断地瓦解。这一系列的变化将建立起以人为中心的泛在计算走向泛在网络，直至泛在服务，使得人们能够以自然的（语音、手势）或人性化的（兴趣、上下文关系）方式主动地控制或与学习环境进行自主交互。这一变化发展趋势，不仅影响着学习交互的范式，而且对整个教育领域都有着深刻的影响。
因此,正如泛在学习国际研究中心Nicholas C. Burbules主任所认为的那样，“在普适技术影响下的泛在学习环境，已显然改变了学习和教学过程。智能设备、便携式手持设备和移动设备使用的增加，并随着无线网络的普及，意味着系统的学习机会将会存在于‘任何时间，任何地点’。这种‘无处不在’的学习特征不断地改变着技术以及社会、文化和教育体制，这些变化也预示着学习是一个跨越时空障碍而持续的发生过程，以满足任何年龄阶段的学习者对非正式学习和终身学习机会的期望和需求，并为现代意义上的终身学习赋予了新的意蕴”。[21]
最后，我们希望在普适技术和教育变革的共同推动下，“无处不在”的学习理念价值和特点将得到进一步彰显，其应用形式、范围以及影响力也将逐渐扩大，使人类迈向泛在教育成为可能。
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