2013.12 中国电化教育 总第323期
文章编号:1006—9860(2013)12—0020—07
智慧教育环境及其实现方式设计
刘 俊
(华东师范大学 教育科学学院 教育信息技术学系，上海 200062)
摘要：随着社会的发展，人类对学习生活的要求越来越高，技术发展使得这些要求有获得实现的可能。智慧
教育作为技术含量最多的一种新兴教育形式，能够满足学习者和教学者多种需求。智慧教育环境架构的提出促进了智慧教育的实现，同时实现方式的描述也让智慧教育更加靠近我们。该文详细论述了智慧教育环境系统的功能架构，并且在实现方式中提出了多种技术的融合以及利用方式，让智慧教育环境的实现变得更加接近现实。
关键词：智慧教育；整合框架；功能架构；实现方式中图分类号：G434 文献标识码：A
一、智慧教育的发展
随着信息技术的高速发展，信息技术迅速渗入到各个行业并且发挥着非常重要的作用，因此各国都开始将信息技术能力看成是国家能力中非常重要的一个部分。信息技术的发展使得物质世界变得更加“人性”，在物理世界中的物件慢慢开始能够跟人类进行“沟通”和“交流”。由于这种趋势的发展使得世界变得越来越“智慧”，因此智慧地球的概念应运而生。2008年11月初IBM首席执行官彭明盛(Samuel Palmisano)在外国关系理事会上发表了《智慧的地球：下一代领导人议程》的主题演讲，首次提出了智慧地球(Smart Planet)的概念[1]。随后智慧行动方案依次提出，生活中的各个方面逐渐囊括其中，直到目前为止智慧行动方案主要涉及六个领域：电力、医疗、城市、交通、供应链和银行[2]。
教育是21世纪决定成败的重要因素，因此各个国家都将教育决策看成是国家决策中很重要的一个组成部分。IBM在提出智慧地球的概念之后，就开始了更深层次的探索，智慧的教育这一概念也逐步浮出水面。虽然目前智慧教育在西方发达国家还没有引起广泛的重视，但是在亚洲部分国家已经开始对智慧教育展开了研究。1995年马来西亚总理马哈蒂尔提出建设一个多媒体超级走廊(Multimedia Super Corridor，MSC)，而这个多媒体超级走廊包括7个“旗舰计划”：电子政府、智慧学校(Smart School)、远程医疗、多用途智慧卡、研究与开发中心、无国界行销中心和全球制造网[3]。现在看来，在这个计划中的智慧学校可以看成是智慧教育的一个简易原型。2009年韩国通过U-city综合计划，而韩国对U-city的官方定义为：在道路、桥梁、学校、医院等城市基础设施之中搭建融合信息通信技
术的泛在网平台，实现可随时随地提供交通、环境、福利等各种泛在网服务的城市[4]。对于智慧教育来说，韩国具体提出了智慧教育推进战略。这个战略包含了教育云基架与平台开发、加强教师能力建设、推进在线课堂与评估和采用数字化课本这四个部分[5]。当然除了亚洲国家，澳洲对于智慧教育也是很重视的。澳洲也推出了智慧教育计划，他们认为智慧教育可以转变澳洲教育系统，新的教育系统可以吸引更多的学生；能授权给教师和管理者；并且能够培养有高价值和全球技能的劳动力[6]。
二、智慧教育的内涵与目的
IBM认为智慧教育为经济上的成功奠定基础，通过洞察数据来发现学生和技能差距以及应该采取的干预措施增强学生的学习效果。有关学校运用的数据和洞察力可用于通过有限预算管理关键资源。智慧教育包含以下几个目标：同时满足学生和社会需求、利用数据和分析技术、创建21世纪的数字课程表、培养顺应未来经济需求的工人以及提高管理和运营效率[7]。
钱学森在1994年说到：“大成智慧的核心就是要打通各行各业各学科的界限，大家都敞开思路相互交流、相互促进，整个知识体系各科学技术部门之间都是相互渗透、相互促进的，人的创造性成果往往出现在这些交叉点上，所有知识都在于此，所以，我们不能闭塞”。在1997年4月钱老与钱学敏的谈话中再次提到了“大成智慧”，并且强调“必集大成，才能得智慧”[8]。从这些观点我们可以看到钱老对智慧教育提出的一些假设，并将大成智慧学的目的简单地描述为“引导人们如何尽快获得聪明才智与创新能力”。
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总第323期
祝智庭教授在讲述智慧教育的时候，提出一个问题：既然有智慧教育，那么有愚笨教育吗？答案是肯定的，那什么样的教育是愚笨教育呢？祝智庭教授列举了一些愚笨教育的特征：抹杀个性，拒绝因材施教，忽视实践能力发展，固步自封，不能与时俱进……祝智庭教授还提出了智慧教育的定义，通过这个定义我们可以看到智慧教育的目的：通过利用灵巧技术构建智能化环境，让师生施展灵巧的教与学方法，使其由不能变为可能，由小能变为大能，从而培养具有良好价值取向、较高思维品质和较强施为能力的人才[9]。
从上述智慧教育的描述中，我们可以总结出智慧教育的一些基本的目的：学习者通过新技术，与周围环境进行智能化的互动，从而获得多种智慧以满足自身和社会的需求。通过明确智慧教育的目的，我们可以构建更符合需求的智慧教育环境。
三、智慧教育环境因素及其评价框架
祝智庭教授提出了智慧教育的基本图示，描述了智慧教育、智慧教学和智慧计算三者之间的关系。在《智慧教育：教育信息化的新境界》这篇论文中，祝智庭教授详细地阐述了这一幅图片所包含的丰富内涵意义。论文中在说明智慧教育时是分别以两个视角：学习者视角和教师视角来进行分析说明的。教育系统是一个开放的复杂系统，在分析某些问题的时候可以将其划分为若干个简单系统，但分析和构建全部系统时，我们就不能分开来看，而必须有整体观[10]。
时代发展到现在，教学的界限越来越模糊。当我们把学习划分为正式学习和非正式学习的时候，对教学的划分又该做何种改变呢？传统的教育环境中，教学被看成是教师的知识转移给学生，教师的工作就是输出知识，学生一味地接收知识[11]。教师作为知识传授者对学习活动过程起到决定性的作用，他们在学习活动中占据绝对优势地位。但是现代教育环境，在正式学习环境下，虽然还是与传统教育环境有类似之处，但是改变之处却是决定性的部分。教师不再是处于绝对优势地位，而是变成一个引导者，学生成为学习活动中的主体。传统教育环境转变为现代学校教育环境，不但要考虑知识传授过程的多样化，还要考虑怎样激发学习者对学习产生责任感[12]。非正式学习环境中，学习者可以同时拥有教师和学生两个角色，因此在此种环境中教与学界限更加模糊。
1.智慧教育环境因素
图1是智慧教育环境因素示意图。因素示意图
中包含六个维度:学习者、促学者、资源、设备、工具和学习活动，前五个维度全部是围绕学习活动展开。其实从上面的分析中就可以看出，不论是传统的教育环境还是现代的教育环境，知识的传递都是以学习活动为媒介的。
学习者
工具
促学者
学习活动
设备资源
图1 智慧教育环境因素示意图
学习活动(How Learning Occur)作为中心环节代表着学习活动的发生。学习者(Who Learns)在活动中处于主体地位，是学习有效性发生的最终体现者。促学者(Learn With Whom)作为学习活动的促进者，在不同的学习环境中有不同的称呼。学校教育环境下称为教师是学习活动的指导者，起到引导性的作用。资源此处做狭义解释，包括学习活动中用到的各种知识承载体。在智慧教育环境下，资源(Learn What)包括学习资源和教学资源，在某些情境下某些资源既是学习资源也是教学资源。资源作为知识的承载体，它的形式和使用方式将会影响学习活动的效果。设备对学习效果的贡献一直是研究者们关注的重点。虽然现在还没有具体的证据证明设备对学习的直接促进作用，但是设备对学习发生绝对有影响。因此对于设备(Learn With What Device)的关注也是对学习活动的关注。工具(Learn With What Tools)是在数字化环境下学习活动顺利展开的利器。目前对工具的关注重点落在学习工具上，但对教学工具的关注度还不是很大。
2.智慧教育环境评估框架
智慧教育环境整合框架在实际应用中要起到指导作用就必须有一个评估方法。通过智慧教育环境评估框架的指导，智慧教育环境建设者就有依凭，从而检测或改进已有教育环境(见下页表)。下页表是智慧教育环境评估框架。
(1)学习者维度
学习动机是推动学习者进行学习活动的内在原因，因此研究者对于学习动机的研究相当深入。研究者们从动机的不同侧面进行了研究活动，并且建立了不同的动机学说。影响力比较广泛的有马斯洛需要层次理论、阿特金森成就动机理论、班杜拉自我效能理论。因此学习动机是学习者维度中最基本的一个考察点。智慧教育环境必须可以提高学生
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的学习动机，让学生从被动学习状态转变为主动学
习，提升学生的学习兴趣从而增强学习动机。
智慧教育环境评估框架
维度
主要指标
备注
学习动机自我管理
学习者高阶思维、批判性思维、创新思维
适应性专长
高效、灵活、正确地解决问题……个性化指导学习形式的组织
教师提供支架
情感激励答疑……基于语义网络本体技术
资源核心知识网络重点关注促进智
富媒体慧学习的相关因交互性……素智能性
设备移动性
感知性……可用性
协作会话性工具
工具知识构建工具
建模工具
创作性工具……目标达成度
学习活动整合度
真实性，情景化挑战性，多样化……
自我管理在非正式学习中是一个很重要的能力，当然在正式学习中这个能力会帮助学习者事半功倍。自我管理关乎到学习者的心智、情感、人格发展以及人生前途。自我管理包含三个步骤：自我认识、自我调控和资源管理。自我调控又可以分四步进行：自我计划、自我监察、自我调节和自我反思[13]。
高阶思维、批判性思维和创新思维是对现代人的基本要求，因此也是学习者为了适应社会需求必备的素质。高阶思维指发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，对应布鲁姆学习目标分类中的分析、综合、评价[14]。批判性思维并不是指盲目反对一切思想，而是一种对信息收集之后综合分析的能力。并不是每一个人都具备批判思维，它需要经由训练和历练获得，因此批判思维的发展是一个终生命题[15]。创新思维是现代人的基本素质，高阶思维也需要有创新思维的支撑才能得到很好的发展。
学习者因为是学习活动的受益者和学习成果的体现者，因此检验教育的效果需要从学习者身上下手。智慧学习环境的评估要注重学习者成果的评价，同时更要关注学习者过程数据的分析。对学习者的过程数据的记录和分析也是智慧教育环境的一个重要评估项目。
(2)教师维度
个性化指导是学生和家长最期盼的。在学校教育环境下，每个班级的学生都不少，要老师照顾到每一个学生是一件很困难的事情，更不要提是提供个性化的指导。在智慧学习环境中，教师可以借助各种工具和设备来实现个性化的指导。例如：在翻转课堂模式下，利用学校教学平台，老师可以知道学生知识点预习完成的情况。教师在上课之前就可以知道哪些学生已经掌握了相关知识，那么可以布置更困难的任务给这些学生[16]。
学习形式的组织对于教师来说也是一个难点。教师要考虑多种情况，例如知识点、资源形式、学生特征等，综合各种因素才能设计出一个好的教学方案。MarketsandMarkets咨询公司为我们预测了7种学习模式：自定步调学习、网上研讨、移动学习、协作学习、社交学习、仿真学习、悦趣学习[17]。
(3)资源维度
语义网络是知识的一种表现形式，它其实是一个有向图，表示知识概念之间的语义关系。语义网络与语义网不是同一个概念。利用语义网络建构知识体系，可以实现知识化、智能化的搜索。北京某些大学已经建立语义网络中文搜索引擎概念检索模型，并且实现计算机及其应用领域的特定概念检索[18]。由此可见，利用语义网络技术既可以帮助学习者更好地进行学习活动，也可以帮助教师讲解知识点。人的思维模式有很多种：线性、树形和网状。当人们拥有网状思维模式的时候，更容易将知识进行内化。
本体最先出现在哲学领域，之后被人工智能和计算机等领域借鉴。目前对本体最通用的定义是：共享概念模型的明确的形式化规范说明[19]。它主要包含四层含义：概念模型指抽象现实世界中的一些现象的相关概念从而得到的模型；明确性指所使用的概念和约束条件都有明确的定义；形式化指计算机可处理；共享性指本体体现的是共同认可的知识[20]。本体的引入使很多学习辅助活动得以实现，例如：个性化学习资源的推荐、自适应学习系统的构建和智能答疑系统[21]。
信息技术的发展使资源的使用变得更加方便。但是并不是说一定要拥有这些技术的资源才是好的资源。有一些朴素的资源在合理地组织下也能发挥巨大的教学效果。
(4)设备维度
智能性和移动性是现代的电子设备的基本要求。Ipad、智能手机和超极本的普及，都是因为这些设备的移动性和智能性。人们利用这些设备的时候很方便，便携性和灵活的操作方式使得人们可以
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随时随地使用这些设备处理一些日常事务。
感知性侧重于设备对环境的客观性物理信息获取。设备可以感知到使用者所处环境的无线热点、网速、RFID性能参数等信息，同时还可以跟环境中其他智能设备进行数据交流。同时设备还可以辅助增强现实的完成。例如用智能手机借助Google地球完成使用者所处环境附近地理数据的获取[22]。
(5)工具维度
协作会话性工具对于智慧教育环境来说是非常重要的一种工具。智慧学习活动强调学习者之间的协作。要有很好的协作就必须保证良好的沟通。协作会话性工具保证了学习者在协作的同时进行良好的交流，并且教师在整个活动过程中可以进行学习活动指导。通过这种性质的工具可以确保学习活动顺利流畅的进行，也保证了教学目标的完成。
创作性工具保证学习者对学习资源的创造同时也给教师提供了简易方便地制作教学资源的可能。Blog作为一个简单的创造工具也同时具备了两个性质：创造性和交流性，学生可以记录学习心得或者一些学习资料，同时有权限的人可以进行评论。Wiki作为一个网络互联的创造性工具，同时具有了创造性和协作性，这两个性质使得Wiki可以集大众的智慧创造知识。PPT对教师来说是一个很好的创造性工具。教师们可以利用这个工具组织多种形式的资源，制作出适合自己教学风格的教学资源。
通过上面的分析可以得到一个结论：评估工具不能简单的从工具的简易还是复杂程度来断定。简单的工具因为简易性让人们使用起来很容易，并且功能不一定单一。合理地利用简单工具也能完美地完成教学任务。简单工具往往大众接受度比较高，搜索相应的资源也比较容易，在这一点上，PPT就有很好的体现。复杂的工具也有辅助工具的长处，一般复杂工具都能做出很好的效果，让人有新奇的感觉，能够迅速地吸引观看者的注意力。因此对于工具的评估我们更应该注意的是使用效果。
(6)学习活动维度
真实性和情景化的学习活动能够更好地帮助学习者理解和应用知识。前面提到的7种学习模式中的仿真学习和悦趣学习对这两点的要求尤其高。建构主义认为人的学习过程就是自身建构的一个过程，外部知识不断内化到学习者的认知体系之中，教学时应该引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识是经验[23]，因此在教学过程中，教师采用真实性和情景化的学习活动才能方便学习者的建构。
维果斯基提出最近发展区，认为人的已有认知
水平(已有知识)跟要学习的知识(目标知识)有一个差距，这个区域就叫做最近发展区[24]。心理学也有研究，当任务难度过高或者过低都不能引起被试的兴趣，只有任务难度维持在一定的范围内，让被试觉得有一定的挑战性，在经过思考和尝试之后可以完成任务，这样才能激起被试的兴趣[25]。因此学习活动需要具有挑战性就是为了保持学习者的兴趣。同样，多样性也是让学习者保持一定的学习兴趣，从而达到良好的学习效果。
学习活动的影响因素很多，它是一个中心维度，可以说前面五个维度都可以影响到它。因此在评估的时候，如果发现这个维度有问题，处理方式或者结论要考虑到也许可以从其他维度入手，然后进行综合调整。
在进行智慧教育环境评估时，要在不同维度进行单独的考评，同时也要注意各个维度之间的影响。例如：工具维度可能会影响到资源维度。学习者或者教师不能很好地使用一个工具，有可能使学习资源发挥不了它原有的作用。学习活动维度受到其他所有维度的影响。教学资源不合适，学习活动就不能很好地开展；没有良好的设备就不能很好地展示教学资源，从而影响到学习活动；学习者不会使用工具使得学习活动开展不了。因此可见，评估时全局观是非常重要的。同时我们也要注意到六个维度指标加起来项目不少，在实际评估的时候，我们需要有偏重点。因此在具体评估时，首先要关注的重点项目就是能够促进智慧学习发生的因素项目。我们既要有全局观也要善于抓主要矛盾。
四、智慧教育环境功能构架
智慧教育环境功能构架如下页图2所示，从中间分为学和教两个对称部分。左边体现的是学习活动的空间，称之为学习空间；右边体现教学活动空间，称之为教学空间。学习空间的使用者为学习者，这个空间可以满足他们正式学习的需求，同时也可以满足非正式学习的需求。教学空间的使用者为教师，这个空间能够辅助教师进行教学相关活动。两个空间在大体功能上是相似的，旨在个别特殊功能上有区别。
1.学习空间功能
学习空间亦可称之为个人学习空间，具有四个特征：学习者可创建持久、迭代的学习记录和体验；提供学习支架和模板引导学习者的学习；赋予学习者自主管理权限，支持学习者最大程度参与；为学习者创设完全隐私与安全的学习环境[26]。根据这些特征，个人学习空间分为四个部分。
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教评估
(提升)
生成学管理生成教管理习内容信息学内容信息记录与分享记录与分享
学习成果与他人与他人教学成果
分享分享与他人
与他人连通他人(交换)(交换)连通他人交流(对话)交流(对话)
学
图2 智慧教育环境功能图
(1)管理信息
这一部分记录着学习者的基本信息，提供安全的信息保护。生成的学习内容可以进行权限的设置，这样既可以保护学习者的信息安全也可以进行顺畅的学习交流。
管理的信息除了个人基本信息还有学习活动信息。个人学习空间可以记录学习过程数据，形成过程性数据。这一部分信息可以帮助学习者清晰自己的学习进度，也可以提供教师教学进度和评价教育以及学习效果的依据。
(2)生成学习内容
学习空间提供学习支架，学习者再进入空间之后，按照学习空间提供的支架进行学习，之后就可以形成学习内容。当学习者熟悉空间功能之后，也可以按照自己的喜好进行学习活动，创建学习内容。学习内容包含知识、心得、分享资源和学习反思等多项内容。
生成的学习内容作为学习成果的一部分，教师对其进行评价。教师根据学习内容给予学习者个性化的评价，并且进行及时的评价反馈。生成的学习内容也是学习者之间进行交流的主要内容。学习者之间可以根据设置的权限交换学习资料。
(3)连通他人
无论是正式学习还是非正式学习，与他人的合作都是非常重要的。连通他人部分就是保证学习者能够与其他学习者进行沟通和协作。这一部分一个重要的特点就是对话。在对话的过程中学习者完成了思想的碰撞，也许得到新的启发，也许获得新的知识。连通他人的内容来自于学习内容部分，安全由管理信息部分提供。因此此部分的主要任务就是创造新知识的火花，保证对话和交流活动的进行。
(4)记录与分享学习成果
记录与分享学习成果的主要工具是电子学档。电子学档是展示学习者学习成就，记录学习证据的档案袋[27]。电子学档记录了学习者所有的信息，包含前面说的学习过程信息、对话信息、学习内容和
教师评估信息。要完成这些信息的记录不但要学校平台和教师的支持，还需要采用电子化的教材和数字化的教学。电子书包的出现很好地支持了电子学档，随着研究的开展，在不久的将来，也许可以将这两者进行整合。
学习空间为学习者提供了一个安全、自由的空间，让他们可以全情地按照自己的喜好投入到学习活动中。在这个空间中进行学习，自主但是不孤独，当遇到困难的时候可以随时获得专业的帮助。
2.教学空间功能
教学空间是相对于学习空间提出来的。因此它也具有四个特征：教师可以创建持久的教学记录和体验；提供教学设计模板；赋予教师自主管理权限；为教师提供完全隐私与安全的教学准备环境。
(1)管理信息
管理的信息包含个人基本信息、权限信息、教学过程信息和学生评价信息。教学空间会记录教师备课过程信息，学生学习相关信息以及资源使用情况等信息。学生对教师教学的评价可以作为评价教师的依据之一。管理信息部分与个人学习空间大致相同，不再累述。
(2)生成教学内容
教学空间会提供一些经典的教学设计模板，也会提供一些经典的案例。当教师刚进入空间，还不熟悉操作时，可以根据模板进行教学设计。当然最好的教学设计是教师根据学习者的情况进行的教学设计，因此教学空间提供经典案例和教学资源，并且鼓励教师进行个性化的教学设计。
生成的教学设计可以交给有经验的教师查看，让有经验的教师提供修改意见。而此部分内容直接影响到学生的学习，因此学生对教师的评价就是从这部分内容实施的效果来进行的。某些时候教师的教学内容就是学生的学习内容，因此这一部分的评估也是相互的。
(3)连通他人
连通他人的部分主要进行两个活动：交换和对话。在教师空间，对话有了特殊的意义。教师的教学效果，学生最有发言权，但是在学校环境下，如果教师询问学生教学效果，学生可能不会给出真实的想法。但是在这一部分，教师可以让学生匿名给出意见，这样教师就可以得到比较真实的反馈。
教师之间的交流也会加速新教师的成长。对于有经验的老教师而言，跟新教师的交流可以得到新的资讯和想法，也是开阔自己视野的一种好方式。
(4)记录与分享教学成果
记录与分享教学成果的主要工具是电子教档。
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电子教档是记录教师教学资源和成就的档案袋。电子教档记录的内容除了包含教师相关信息之外，还记录了学生学习相关信息。学生学习相关信息是为了方便教师给学生提供个性化的辅导。为了更好地实现电子教档的功能，需要尽快普及智慧学习环境。
教学空间让教师能够更加方便地设计出个性化的教学方案。提供安全的环境，丰富的资源以及专业的帮助，让教师们用更少的时间，做出更好的设计。让教师更加容易个性化地帮助学生学习。
智慧学习环境功能架构虽然分为教与学，但是从图2中可以看出来，它们之间没有明显的分界线。前文也提到了教与学的界限已经不容易分清楚，因此在进行功能说明时也有很多重复的地方。个人学习空间促进学习者的学习，教育空间促进教师的教学，同时学生给教师的反馈帮助教师提升教学水平，教师给学生的评价能让学生及时了解自己的学习效果。因此这两个空间可以独立实现功能，但是因为使用者之间的交流活动也实现了互相激励。
五、智慧教育环境的实现方式
随着科技的发展，城市智慧化进程加速。很多亚洲国家在推进智慧化城市的时候，越来越重视类似于教育等公共事业方面智慧化的进程。因此不同的国家有适合自己国情的智慧教育实现方式，并且世界级的大公司也有自己的智慧教育实现方式设计。本文中的实现方式从情景感知和学习元等方面考虑进行设计。
智慧学习环境的实现需要有多技术的支持，具体的实现方式如图3所示。整个过程分为三个部分：底层数据库部分、弹性分析云和用户使用终端。
终端设备情境感知电子学档/电子教档
模拟Smart Push分析
聚合内容自适应
同步设备
弹性分析云
期望(语义描述)Smart Pull
聚合学习信息数据库
智能的内容分析
个人学习信息数据库
Smart Pull
聚合教育信息数据库
智能的内容分析
个人教学信息数据库
图3 智慧教育环境实现示意图
1.数据库
底层数据库分为原始用户数据库和聚合信息数据库。数据库分布在教育云中，并且利用云计算达到数据灵活存储以及数据安全的目的。
原始数据库的数据来源于电子学档和电子教档。原始数据库保留了所有信息数据，没有进行任何的处理。聚合信息数据库是根据原始数据库存储的数据，经过内容分析之后，进行内容的聚合，将高利用率信息提取出来。这些高利用率的信息提取出来之后，再根据相关的标准，假设用户采用的终端软件为电子书包，那么按照电子书包标准，进行数据再处理，处理之后的数据信息进行封装，形成可直接使用的数据包。这样的数据包成为原始“学习元”和“教学元”，它所包含的资源已经是个完整的知识点，但是还缺少必须的个性标识。聚合信息数据库是一个动态的数据库，它自身带有自适应算法，根据用户反馈信息进行算法修改和数据更新。
聚合信息数据库中的资源可以被称之为优秀学习资源或者是优秀教学资源。通过智能推送将这些信息推送到弹性分析云中进行进一步的分析，以便能够更好地满足用户的要求。
2.弹性分析云
弹性分析云的作用是综合用户需求，以及环境信息将数据层传递来的原始“学习元”和“教学元”进行进一步加工，添加必须的个性化、共享化和智能化标识之后进行封装，从而形成“学习元”和“教学元”。学习元的定义是具有可重用特性支持学习过程信息采集和学习认知网络共享，可实现自我进化发展的微型化、智能性的数字化学习资源[28]。教学元是指具有可重用特性支持教学过程信息采集和学习认知网络共享，可实现自我进化发展的微型化、智能性的数字化教学资源。弹性分析云主要分为两个部分：期望分析和智慧内容分析。
(1)期望分析
期望分为社会期望、教师期望和学生期望。社会期望内容指社会生活中需要的技能，例如企业希望应聘者具有哪些方面的知识和技术。如果学生能在毕业的时候达到这个期望，那么毕业生找工作将不再困难。教师期望内容指教学目标，具体而言就是教师希望学生能够掌握的知识和技能或思维的扩展等。学生期望内容指学生自己的学习兴趣。
期望内容可以从不同的渠道获得，例如：社会期望中的企业期望可以从企业培训计划书中获得；教师期望可以从教学设计中获得；学生期望可以从
学生填写的个性化资料中获得。获得内容之后由专
人进行录入工作，录入时需要使用通用语言进行书写，例如XML，这样才能保证资源的跨平台使用。其次在书写的时候要利用语义描述，方便弹性云进行期望分析。如果条件允许，可以设计一款专门的软件进行期望录入，只要保证期望内容和下层传来的资源符合相应的标准，软件就可以自动提取相关信息，然后用XML语言生成相应的标识，添加到数据包中。
期望分析的目标是为了在进行资源推荐的时候，资源能够更符合学习者或者教师的需求。进行期望分析之后的数据包添加了一个新的标识——期望标识。
(2)智慧内容分析
智慧内容分析分为聚合内容自适应和同步设备两个部分。同步设备作为环境自适应的代表，因为在智慧教育环境中最大的变化因素就是设备转化问题。学习者可能刚用电脑，一下就换成手机使用。设备的变化需要资源进行使用进度的记忆以及内容排版的变化。
聚合内容自适应包含非常多的个性化使用信息。例如这个资源在哪个学科的使用比较多？使用形式是怎样的？这些个性化的使用信息来源有两个方面：用户填写和大数据分析。用户在使用资源的时候对资源进行评价，评价形成使用信息。弹性云可以收集到大量的原始使用数据，对这些数据进行初步筛选之后，进行大数据分析，形成分析报告。分析报告中的一部分信息就可以成为使用信息。个性化使用信息依旧要求利用通用语言，按照标准进行书写。
经过智慧内容分析之后，数据包添加设备标识和个性化内容标识。这两个标志的添加是为了帮助使用者更好地使用资源。当将资源推荐给他们的时候，不单单是给予内容，还告诉了最佳使用方法。
经过弹性分析云之后的数据包，添加了一些标识之后封装成了学习元和教学元。这样的资源已经达到了共享、开放、个性和智慧的要求了，并且一个数据包就是最小的学习(教学)单元。弹性分析云可以利用学习分析学进行分析。学习分析学有强大的理论基础，并且可以监控诸如网上交互、学生学习情况以及教学质量等学习过程情况，很好地帮助智慧教育的实施[29]。
3.用户使用终端
学习元和教学元通过模拟分析之后，智能推送给了用户。模拟分析可以使资源推送更加精准，更符合使用者的需求。资源到了电子学档或者电子
教档之后，经过情景感知，最后在终端设备显示出来。情景感知的作用是让终端设备能更好地显示资源。例如：情景感知到网速不高，就暂时先不显示视频资源，或者是先在后台缓冲视频资源。
整个智慧教育环境的实现需要占用很大的计算空间，并且某些算法还比较复杂，因此整个实现过程都是在云中进行的，并且由智慧计算、云计算和情感计算进行支持。为了实现跨平台，整个过程中都采用标准化的书写和传送，并且都是采用通用语言进行书写。
六、智慧教育发展展望
智慧教育在发展过程中还会遇到很多问题，有些问题可以解决，但是有些问题需要很多人的努力才能慢慢地改变。祝智庭教授针对智慧教育面临的挑战提出三点[30]：如何培养学生自组织学习能力、如何阐释智慧学习的过程机理和如何克服浪费时间鸿沟。第一个问题，电子学档给学生提供支架，并且弹性分析云添加了诸多个性化使用信息，这个问题是可以得到解决的。学生也许一开始自组织学习能力不足，但是有这么多帮助服务，学生在这些帮助信息的扶持之下，加上教师的帮助渐渐会锻炼出很强的自组织学习能力。但是第二个问题和第三个问题就不是那么容易解决的，需要更多地研究人员加入其中。特别是针对第二个问题，还需要不同学科的专家进行合作和交流才能解决。智慧教育能够使教学更加方便，因此它必将掀起更大的浪潮。
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作者简介：
王娟：讲师，博士，研究方向为远程教育、开放课程等(wjuan8@163.com)。
刘名卓：博士，研究方向为网络教育、数字化教学设计及教育软件可用性测试研究。
祝智庭：教授，博士生导师，研究方向为教育信息化技术标准、网络教育、教师专业发展等。
收稿日期：2013年10月15日
责任编辑：宋灵青
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作者简介：
刘俊：在读博士，研究方向为情感计算和体感技术在教育用的应用(liujunjiejie12@126.com)。
收稿日期：2013年10月15日
责任编辑：宋灵青