基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设——以福建广播电视大学“5G室联网实验室”的建设与应用为例

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作者：阳亚平 詹立彩 陈展虹 王涛

摘要

在“互联网+”时代，学习空间呈现融合与联通的发展趋势，室联网作为一种新的学习空间融合形态脱颖而出。文章结合开放大学系统运行机制，构建了基于室联网的智慧学习空间生态体系，分析了智慧学习空间“云—管—端”层级系统的功能架构。基于此，文章以福建广播电视大学“5G室联网实验室”的建设与应用为例，首先回顾了智慧学习空间的建设成果，随后介绍了其应用情况，最后通过问卷调研和访谈分析了应用效果。基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设，有助于推动“互联网+教育”的进一步发展，并为更好地建设开放大学智慧学习空间提供参考。

关键词：室联网；开放大学；智慧学习空间；“互联网+教育”；5G

近四十年来，我国开放大学历经了学历教育补偿、高等教育大众化阶段，现已迈入服务全民终身学习的新时代。2020年，教育部颁布《国家开放大学综合改革方案》，提出开放大学要主动地适应数字化、智能化、终身化、融合化教育的发展趋势，逐步建成我国终身教育主要平台，为服务全民终身学习提供强有力的支撑[1]。近年来，由于过去传统的远程教育学习环境已远远不能适应和满足开放大学的多样化学习需求，开放大学开始积极探索利用现代信息技术加快推动人才培养模式改革，努力打造没有“围墙”的“互联网+”新型大学。在这个探索的过程中，学习空间作为承载学习活动必然存在的实践场域，其建设成为了关键和重点。在“互联网+”时代，5G、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术蓬勃发展，为学习空间的拓展与变革带来了新思路。基于此，本研究结合学习空间的发展趋势，设计了基于室联网的开放大学智慧学习空间生态，并探索了其具体应用及其效果，以期为开放大学建设智慧学习空间提供参考。

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学习空间的演变与“室联网”的提出

基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设

“Learning Space”一词最早出现于20世纪60年代，而使用“学习空间”来指代学习发生的场所是在20世纪90年代之后[2]。此前，囿于以“教”为中心的教学理念，人们倾向于使用“教学空间”或“教室”来指代学习活动存在的场所[3]。随着教学和学习理论的发展，课堂实现了由以“教”为中心向以“学”为中心的转变。由此，原有封闭、固定的教学空间逐步向开放的、灵活的学习空间转变。而技术这一灵活元素的融入，使得学习不仅发生在教室、实验室等物理空间中，还发生在网络资源平台、在线学习社区等虚拟空间中。可见，学习空间逐步呈现联通、融合的姿态，朝着智慧学习空间发展[4]。从“学习空间”到“智慧教室”、“智慧学习环境”、“未来学习空间”等多个术语，反映出学术界从不同角度对智慧学习空间进行探讨的种种努力[5]。其中，室联网作为一种新的学习空间融合形态脱颖而出。如果说从“互联网”到“物联网”是一次重大的技术飞跃，那么“室联网”则是“互联网+”在教育领域中的行动足迹，它是一种实现学习空间中各要素互联、互通、互动和教学、学习、培训中各环节自然联通的网络[6]。在新一代信息技术的支撑下，“室联网”势必打破时空壁垒，联通各类学习场所，最终形成一个与学习经验、真实情境紧密相连的新型学习空间连续体。届时，学习将不仅发生在教室、图书馆、实验室等结构化、正式学习场所，还将延伸至办公室、咖啡馆、企业车间、田间草坪等非结构化和非正式场所。具体来说，室联网主要包含三个方面的涵义：（1）一间教室之内，将其关键设施数字化，打通教学流程中各环节之间数字与模拟的阻隔，实现师生互联、媒体融合，进而完成知识联结；（2）异地多间教室互联互通，实现跨区域大课堂场景化，推动资源共享，促进教育均衡发展；（3）线上线下虚实融合，支撑学习场域向教室外拓展，实现真实与虚拟教学场景按需、有序地切换。因此，室联网是运用“互联网+”思维和新一代信息技术，通过虚实空间融合，实现教学各要素智能互联、互通，以促进学生个性化学习和教师因材施教。

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开放大学智慧学习空间生态的设计

基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设

1.总体规划

参照开放大学“多级办学、分级管理、办学网络全覆盖”的运行机制，智慧学习空间采用广泛联通、虚实融合、多端适应、灵活开放的室联网框架，实现教学内部四要素（即教育者、学习者、媒体、内容）智慧融合，以满足多样化教育场景中全方位教学交互的需要。开放大学的学习不再局限于校园内部，而是延伸至系统外（如工厂车间、田间地头甚至监狱等），将实现“大、中、小、微”各层级教学体系的无缝联通，形成如图1所示的智慧学习空间生态体系。

2.功能架构

在5G、物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的支撑下，构筑“云—管—端”软、硬件相配合的层级架构，将有力支撑物理空间与虚拟空间的数据共享、场域联通。智慧学习空间“云—管—端”层级系统架构主要由MPOC教育云平台、“5G+”应用服务圈、弹性化边缘设备库、一体化虚拟空间和多样态物理空间组成，如图2所示。

（1）云——MPOC教育云平台

在MPOC教育云平台的支撑下，教师利用教学管理APP即可实现课前准备、课中活动组织与实施、课后总结评价，设置签到、辩论、讨论、测试等锚点，形成可随机进入的活动流，以与任意节点、学员实时互动。

（2）管——“5G+”应用服务圈

智慧学习空间利用5G切片技术，搭建5G虚拟局域专网，上联MPOC教育云平台，下协同终端设备的各类应用系统，采用分布式、模块化设计，整合形成“5G+”应用服务圈，其功能模块及其描述如表1所示。

（3）端——弹性化边缘设备库

建立遴选弹性化边缘设备库，有助于办学点快速选型。除了音频、泛在网络等通用设备，边缘设备库主要包含用于演示、交互、评价、集控等设施。其中，演示设施有三种可选方案：（1）超宽LED屏，采用大视阵技术将LED柔性模组，可灵活拼接整屏、多屏、跨屏等模式，配合全景直播，给师生营造出震撼、沉浸式课堂氛围，效果尤佳，但成本较高；（2）超短焦融合投影+屏幕，应用柔性感应层和可触控投影屏幕原理，可实现教师随处可写、随处可画，并动态演示教学过程，性价比高；（3）教学一体机，可将课堂板书内容和擦除过程完整记录下来，并保存至云端，成本低，架构简单。除了配备BOYD设备用于交互，还配备智慧书写笔，利用无线电磁压感笔技术，将自然笔迹过程实时上屏，并存入云端；智能摄像头作为一种教学评价设备，通过不间断扫描、抓拍室内场景照片，对师生人脸、动作行为自动进行识别与分析，从而实现智能签到和精准教学督导；中控终端作为软硬件平台的集成中枢，可对基础设施实行“一键式”管理。此外，将其必要的软硬件模块进行5G化处理，譬如自然纸笔、教学控制终端、触控一体机、智能摄像头、全景相机等网络数据传输与服务，采用高带宽、高速率、高安全、低延时5G网络承载，将带给师生全新的使用体验。

（4）联通——多样态物理空间

从建筑学视角来看，空间是学校“凝固的音符”、“固态的文化”，具有教育的意蕴、生命的温度和文化价值[8]。开放大学智慧学习空间最突出的特点是多样性，它既彰显了地域文化特色，也吻合自身办学的灵活性，其内涵包括：（1）空间场域横向的广延性、联通性，即针对区域、行业、企业等不同人群，提供的场域不同；（2）空间功能纵向的复合性、多元化，即内部组织形式灵活多变，适合开展开放大学学历教育、非学历教育等丰富多彩的教学活动。基于此，空间的面积、布局、色调、照明、课桌椅配置等宜不做强制、统一要求，但其设计应遵循安全、节能、环保原则，要融入地域人文气息，体现终身教育办学精神。有条件的或是新建空间，还应设置教学区、访谈区、研讨区、媒体设备区等功能区，以满足集中面授、小组研讨、储物等需求；同时，要考虑冷暖色调搭配，结合空间朝向、光照及课桌椅颜色等因素，为师生营造一种轻松、愉快、积极的学习环境；配置可拆分、拼接、移动的课桌椅，满足随时变换教学组织形式的需求，以增强空间的灵活性。综上，结合软硬件弹性配置和多样化物理环境要求，本研究拟定适合不同类型节点与场景的参考配置方案，形成“大、中、小、微”等重资产往轻资产过渡的柔性空间模型[9]，其学习空间参考配置如表2所示。犹如生活中自选商品超市，办学点可依据自身条件、地域特色及应用场景等因素，对智慧学习空间进行全面思量，因地制宜地开展建设。

（5）共享——一体化虚拟空间

从教育场域来看，智慧学习空间整合了招生、教务、教学、资源管理及MPOC云平台等远程教育应用平台，由此形成“SAAS公共服务体系”，以满足教师、学生、管理者等不同角色的需求，并以共享的方式，向各层级空间节点输送教与学全过程信息化服务。此外，数据接口标准化是提供规范、高效的数据服务，实现业务共享和虚拟网络空间一体化的关键。智慧学习空间建设要求提供所有标准数据接口，实现空间信息数据的统一管理、资源与服务的按需分配。

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实践案例：“5G室联网实验室”的建设与应用

基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设

作为国家开放大学办学体系的重要组成部分和福建省终身教育体系的支撑平台，福建广播电视大学（下文简称“福建电大”）为推动远程教育改革，在“新基建”背景下，探索利用5G、人工智能、大数据等新技术，启动了全省电大系统智慧学习空间建设，试图建立覆盖全省的“5G室联网实验室”。此实验室采用“统一部署，共享共建”模式，福建电大负责建设总部节点和MOPC教育云平台等基础设施，并共享给各级办学点，由办学点根据自身条件、应用场景及多样态学习空间参考配置等，因地制宜地进行科学选型、建设分节点。

1.建设成果

第一期（2018年3月～2019年5月）初步探索，以省校总站与MPOC教育云平台建设为重点。福建电大负责系统规划，组建协同团队，设计“5G室联网实验室”原型。历经一年多，福建电大搭建了以MPOC教育云平台为主体的一体化虚拟学习空间，作为全省公共服务平台；建成了左海校区智慧学习空间总站，提供双向视频交互、并班教学、全景直播及大数据评估等功能；建立了5G室联网联合实验室，探索如何利用5G新技术搭建智慧学习空间，创新远程教学新模式，为开放教育和终身教育的发展探索出了一条新路径[10]。

第二期（2019年6月至今）深化推广，扩大“5G室联网实验室”的建设范围，迭代技术方案，开发移动直播教学模块，优化智慧学习空间性能。具体来说，福建电大启动了全省智慧学习空间建设，研发了空间建设的标准和多样态空间模型；完成了福建电大桂山校区总站建设，搭建了5G基站，可实现桂山、左海两校区5G+4K远程同步互联；加强了地方分校（学院）、学习中心的技术业务指导，以协作推进空间生态体系建设。福建电大已建成47个节点，另有23个计划待建节点，其智慧学习空间节点地理分布如图3所示。

2.应用探索与效果分析

（1）应用情况介绍

目前，智慧学习空间已被广泛用于开放大学学历教育、社会培训和终身学习等活动。据云平台数据统计，学习空间累计使用超8万人次，开设课程279门，发起直播活动1019个。本研究以福建电大2020年举办的“5G时代智慧远程教学创新实践课”为例，剖析其应用场景全过程。此课程运用“5G+4K”直播，实现全省线上、线下联动：省校设立主讲教室，分校、学院、教学点设置同步课堂，异地学生在MPOC云端全程参与远程互动学习，如图4所示。

“5G时代智慧远程教学创新实践课”的教学过程如下：（1）课前，教师使用手机终端进行移动备课，将资源上传至云端，创建签到、辩论、讨论、测试等活动锚点，并发布课程信息；学生通过微信二维码或短信接收课程信息，进入预备学习。（2）课中，主讲教室的学生通过人脸识别签到，异地学生线上签到，随后自动进入上课模式。教师手持智能终端授课，开展头脑风暴、投屏分享等活动，并通过5G远程视频连线异地生产车间的学生进行实时互动；针对重难点知识，教师组织分组讨论，调用云端互动小工具（如弹幕词频分析、在线辩论、扫码抢答等），吸引学生积极参与，并沉浸在轻松的上课氛围中。“5G+全景”直播真实、全方位地还原了课堂实况，让云端学生也有身临其境之感。（3）课后，教师根据课堂大数据报告，获取出勤情况、学员分布、测验成绩、表情行为等可视化结果，以及时掌握学生的课堂学习状况。可见，“5G室联网实验室”有效地支撑了开放大学体系纵向的全联通和远程教学课前、课中、课后横向的全覆盖。

此外，福建电大教师还积极探索了智慧学习空间应用的新模式，总结了许多有效经验，形成了一批创新应用案例。例如，为推进全省电大系统“互联网+思政课”教学改革，教师将新一代信息技术应用融入成人思政教育的全过程，开展了全省同上一堂课、开学典礼、毕业典礼等思想文化育人活动；为激发学生的学习兴趣，教师将线上直播课搬到茶生态农场，营造真实职业场景；针对成人英语学习疑难杂症，教师推进多模态英语教学改革，策划线上、线下混合式教研；新冠肺炎疫情期间，教师利用智慧学习空间的移动直播教学功能，居家开设远程教学、答辩辅导、讲座等一系列富有特色的教学活动，保障了“停课不停学”。

（2）应用效果分析

为检验其应用效果，本研究采用问卷、访谈等形式进行调研，内容涉及空间满意度、教师教学效能、学生学习效果、空间改进建议等。本研究面向师生用户共发放问卷236份，回收有效问卷215份（含教师37份、学生178份）；参与访谈的教师有9名，其中省校6名，分校3名。调查内容与结果分析如下：空间满意度。面向师生，本研究从空间体验感、环境协调性两方面进行满意度调查。问卷调查结果显示，有197名师生（占比91.63%）认为空间的体验感良好；201名师生（占比93.49%）对环境协调性表示满意；整体而言，两项满意度均高于90%，说明师生对空间比较满意。教师教学效能。面向教师，本研究从灵活教学、深度互动、资源共享、精准评价四方面进行访谈。访谈结果显示，有31名教师（占比83.78%）认为空间为远程互动提供了丰富的技术支持，使各地师生便捷、流畅地联结起来；有9名教师认为教学数据可视化能让他们精确地掌握和诊断学生的学习动态，有助于他们及时地调整教学行为，优化教学程序；有8名教师认为智慧书写、无线投屏、电子白板等“具身化”的智能技术，为学生营造了良好的互动空间，且空间使教学不再受时空限制，有效促进了优质资源共享。学生学习效果。调查结果显示，有159名学生（占比89.33%）喜欢在智慧学习空间学习，认为空间能够满足他们答疑解惑、远程辅导及个性化学习需求；有151名学生（占比84.83%）认为相较于传统物理空间，基于智慧学习空间的学习能够取得更好的效果；有143名学生（占比80.33%）乐于参加空间活动。

空间改进建议。统计结果显示，有139名学生（占比78.09%）认为需要加大技术支持。在访谈过程中，有7名教师提到要提高教师的信息化教学能力，开展教育技术培训；认为在大规模直播课中，有部分地区还受限于5G的覆盖面和使用成本，因此宜提高技术支持能力。

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结语

基于室联网的开放大学智慧学习空间生态建设

“5G室联网实验室”建设是福建电大探索“互联网+教育”的一种有效尝试。本研究分析了智慧学习空间的发展趋势，结合开放大学的办学需求，设计了基于室联网的开放大学智慧学习空间生态，并分析了空间“云—管—端”层级系统的功能架构，介绍了福建电大“5G室联网实验室”的建设现状与应用效果。开放大学智慧学习空间建设是一项长期课题，本研究提出的基于室联网的智慧学习空间生态还存在一定的不足。为此，后续研究需多关注如何应用智慧学习空间创新远程教学的问题，重点分析智慧学习空间中师生行为变化与学习绩效等。另外，对室联网及智慧学习空间的理论阐释、构建，还需要我们做进一步的深入研究。

参考文献：

[1]教育部.国家开放大学综合改革方案[OL].<http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A07/zcs_zhgg/202009/t20200907_486014.html>[2]许亚锋，尹晗，张际平.学习空间：概念内涵、研究现状与实践进展[J].现代远程教育研究，2015，（3）：82-94、112.[3]崔璐.“课堂革命”与学习空间管理变革[J].教育探索，2018，（5）：10-15.[4]李爽，鲍婷婷，王双.“互联网+教育”的学习空间观：联通与融合[J].电化教育研究，2020，（2）：25-31.[5]景玉慧，沈书生.智慧学习空间的建设路径[J].电化教育研究，2018，（2）：21-25、38.[6]未然.“室联网”教育新概念融入智能教室[N].中国教育报，2019-8-17（3）.[7]张晓梅，胡钦太，田雪松，等.智慧课堂教学新形态：纸笔数字书写技术教学应用[J].现代远程教育研究，2020，（1）：77-83.[8]辛晓玲，付强.学校教育空间研究的现状与趋势[J].当代教育科学，2019，（4）：39-44.[9]郭文革.再论在线学习的灵活性：教室将变成一种“轻”资产[J].中国远程教育，2017，（1）：15-19、79.[10]东南网.5G室联网联合实验室落户福建广播电视大学[OL].<http：//fjnews.fjsen.com/2019-05/28/content_22335903.htm> 

作者简介：阳亚平，福建广播电视大学讲师，硕士，研究方向为数字化学习环境与资源、远程教育，邮箱为[e-mail]。詹立彩，陈展虹，福建广播电视大学现代远程教育研究所。王涛（微信号：ioxroom），【室联网】理论的提出、体系构建和实践者；新界教育创始人；北京大学教育学院教育经济博士；MOOC微信公众账号（微信号：openonline，公号名称：MOOC）的发起及运营者。推进的建设智慧学习空间已经覆盖智慧教育、智慧党建（红色历程云学习空间）、智慧思政、智慧培训、乡村振兴、家庭教育、智慧社区等领域。

基金项目：福建省终身教育研究课题“终身教育视域下开放大学教学空间变革研究：要素融合与迭代路径”（项目编号：ZS20151）；福建广播电视大学2018年度重点专项课题“智慧环境下教学新生态的构建与实践”（项目编号：KYZX1801）的阶段性研究成果。

转载自：《现代教育技术》 2021年 第6期

本期编辑 | 慕编组 郭嘉玮

排版、插图来自公众号：MOOC（微信号：openonline）

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