人工智能与未来教育

GenAI时代无缝学习生态模型构建与应用研究

　　（一）时代驱动：无缝学习理念的演化

　　无缝学习（Seamless Learning, SL）的研究最初有两条发展路径：第一条发展路径起始于20世纪90年代，美国高等教育领域的相关学者对学校教育存在的功能与组织上的二元性提出质疑，倡导将原本分离主义的学习文化转向无缝衔接。在此背景下，库（Kuh）最早提出“无缝学习”的概念，^[7]“无缝”的含义是指从“连续活动”的角度重新审视传统学习中相对独立的各个部分，将原本分离的“学术与非学术、课堂内外、课程内外、校内外”不同部分整合为一个连续的整体。无缝学习环境中，学生可以利用课堂内外的学习资源，通过生活经验来加深对课堂学习内容的理解。由于当时移动设备并未实现智能化，该时期的研究几乎未涉及科技因素。

　　第二条发展路径源于技术增强学习（Technology-Enhanced Learning, TEL）领域，随着21世纪移动技术和移动终端设备的发展与应用，新兴移动/泛在学习领域的学者开始关注无缝学习的概念。2006年，有学者在移动技术的基础上重新定义无缝学习，将其命名为移动无缝学习（Mobile Seamless Learning, MSL），是指在1∶1技术的支持下，当学生感到好奇时，能够随时通过移动设备开展学习，并在不同情境下无缝切换，以获得连续的学习体验。^[8]这一阶段的学者更加关注技术创新，将其视为移动/泛在学习的一种特殊形式，通过1∶1数字化学习、学习云平台等开展个性化或协同交互的跨空间学习活动。

　　以上两条无缝学习的发展路径在2011年以前没有互动，直到有学者提炼出移动无缝学习的十个特征维度（10D-MSL），^[9]才将二者结合起来，可视为无缝学习进入第三个发展阶段。2014年，瓦尔德（Waard）在10D-MSL基础上加以修改与完善，^[10]形成无缝学习的主要特征。在此基础上，本研究将其归纳为学习空间多维度、学习方式多样化、学习过程综合化等特征，如表1所示。之后，随着物联网、传感技术、Web2.0的迅猛发展与普及，相关学者对无缝学习的看法逐渐发生变化，重新定义无缝学习为独立存在的一种学习模式，与强调技术导向的移动/泛在学习不同，无缝学习更加强调“以学习者为中心”，淡化对技术的依赖，^[11]并将技术或教师等外在条件激发的无缝学习称为“促进无缝学习”，将学习者自我导向的无缝学习称为“自主无缝学习”，^[12]而无缝学习的最终目标是培养学生的自主无缝学习能力。由此，无缝学习的概念逐渐清晰，相关研究开始从技术支持的视角转向课程设计、学习空间的作用，然后转向无缝学习文化的培养。关注焦点开始从户外学习延伸至培养学生的自主学习能力，强调通过技术环境设计及制定情境式活动使学生可以实现自我导向的学习。

表1   无缝学习的特征

　　近几年，伴随5G、XR、人工智能、学习分析等新技术不断介入教育领域，研究者越来越关注从教与学本身探讨无缝学习。聚焦教学策略，提高学生的自主性，将技术的嵌入视为服务支持者。有学者提出可从自我调节学习（Self-Regulated Learning, SRL）理解无缝学习的本质，认为无论采用何种技术、情境如何变化，无缝学习最终还是要通过学生的自我管理、自我评估与自律学习来实现。^[13]

　　回溯无缝学习理念的演变历程，学习理念及其实践经历物理世界的无缝学习文化培养、技术驱动的数字世界—物理世界的深度融合、个性化学习、自主化学习的形态变化。从被视为移动/泛在学习的附庸到一个独立的学习理论，无缝学习“以人为本”的本质特征凸显，其核心要素是学习者，而不是技术。必须超越将学生或环境视为静态、二元分离的机械还原取向和工具理性思维。以生态学的有机整体论创设无缝学习环境，为实现真正以人为本的自主无缝学习提供新的价值取向。

　　（二）理论支撑：生态理解范式的兴起

　　从无缝学习的研究视角来看，相关研究可基本归纳为情境、技术、学习者等，包括空间情境融合、技术设备创新、以学习者为中心的学习策略几方面，相关研究者奠定多元化的概念基础，涉及技术增强学习领域（如移动学习、泛在学习、普适学习、情境感知等）、强调学习的情境性（情境学习、分布式认知、体验式学习、场景学习等）、教育学或建构主义相关学习理论（社会建构主义、知识建构、差异化教学等）、自主学习理论（自我调节学习、终身学习等）。可见，作为一个跨学科研究领域，无缝学习涉及教育学、心理学、信息技术、社会学等多个学科的交叉融合。

　　从无缝学习的研究实践来看，关注点正逐渐从技术创新转向以学习者为中心。但理论基础不同，其关注点也不同。通过安娜·斯法德（Anna Sfard）及拉塞·利波宁（Lasse Lipponen）等学者提出的三个学习框架予以说明。首先，从个体学习者的角度定义无缝学习的研究实践，体现“获取主义”取向，将学习视为主体建构并获取客体的过程。基于此，个体与环境之间出现一种主客分离的二元论，建构主义及社会建构主义学习理论都属于此类。第二，强调社会层面的“参与—协商”，体现“参与主义”取向。在这一框架中，学习者的活动和环境被视为相互构建整体的一部分。然而，参与框架只关注个体所处的当前情境，忽视多种情境之间的相互影响。第三，“知识创造”取向，通过协作学习构建新知识或社会实践，强调个体是社会活动流的一部分，在个体和集体的共同进化过程中创造新知识或实践。以知识建构或扩展性学习理论为代表。知识创造主义既关注社会参与，也关注个体知识结构变化，被视为整合二者的复合型框架。可见，从个体转向社会，再从社会转向二者并重，无缝学习已经孕育出“认知与情感整合”“个体性知识获得与社会互动交融”“整体取向的学习理论建构”的生态学习观取向。当从技术驱动转向以学习者为中心时，深入洞察无缝学习的过程成为首要任务，生态视角能够满足我们全面理解、描述和分析的需求，为创设促发自主无缝学习的环境提供理论基础和方法论。

　　（三）技术支持：GenAI等技术的融入

　　生成式人工智能（Generative AI, GenAI）以其强大的内容生成能力、人类反馈强化学习能力、思维链技术，为学生主动学习、情境化环境创设提供强有力支持，同时也改变了基于工具理性的人—机关系。从学生角度看，通过与GenAI的对话交互，以一种苏格拉底式对话学习的方式激发其主动性，促进学生在不同场景下实现主动探究、促进思维发展、培养创新能力，^[14]使学生从被动知识接受者转变为主动思考发问者。从环境创设的角度看，GenAI可以为学生提供跨情境的人机交互协同环境。与其他智能技术不同，GenAI需要学生的主动参与，能够根据学生需求在不同情境中获取情境化的支持，为学生提供符合其认知特点的环境支持。从人—机关系看，GenAI具备智能主体功能，能以居于人与世界之间的他者形象与学生进行沟通。学生与GenAI从工具性互动转变为主体间性的交流关系，学生所获取的并非单纯的知识，GenAI还影响学生的思想观念和价值意识。从技术共生角度看，GenAI与其他技术协同（如AR、VR等）生成个性化的学习情境，以支持跨情境的连续学习体验。

　　由上所述可知，GenAI作为内融性技术与学生的学习活动、思维、交互过程紧密相连，已成为学习系统不可分割的一部分。无缝学习环境创设必须考虑技术要素，关注以GenAI为代表的技术媒介对学生态度、价值观的影响。生态视角能够充分理解描述学生与技术、环境之间的复杂互动关系，揭示这些互动如何协同影响学习过程与结果，从而为优化无缝学习环境提供理论依据。

　　当前无缝学习面临的核心矛盾在于跨情境学习过程中因环境碎片化与交互浅层化导致知识整合与深度学习目标受阻。对此，本研究通过提出模型、应用模型与学习设计三个层面的进阶路径实现生态视角下的无缝学习环境设计。

　　（一）无缝学习生态模型

　　为破解跨情境学习过程中环境碎片化，设计虚实融合的无缝学习空间，本研究基于布朗芬布伦纳提出的生物生态学模型（Process- Person-Context-Time, PPCT），形成如图1所示的无缝学习生态模型，从环境、主体、最近过程、时间四个维度审视无缝学习生态系统。

图1   无缝学习生态模型

　　1.环境

　　根据无缝学习的跨情境学习特征，将无缝学习环境视为微系统、中系统、外宏系统构成的多层嵌套环境系统。其一是微系统，是学生身处其中的即时环境。当前各类基于Web2.0技术的教学平台能够为无缝学习提供一个虚实融合的学习空间。^[28]除了物理微系统，无缝学习还涉及虚拟微系统，具备高参与度、可操作、支持协作等特点，是支持无缝学习的主要发展趋势。^[11]微系统中，学生参与的学习活动决定其认知发展、社会交互与创新实践的程度。因此，为有效激发学生主动参与，需要根据其认知特点整合物理场域（教室/家庭）与虚拟场域（GenAI平台/元宇宙）的学习资源，通过数智技术实现人—机—境的动态耦合。其二是中系统，强调两个或多个微系统之间发生的联系和过程。为保障学生的无缝学习体验，教师需要从中系统视角建立学校、家庭、社区等微系统间的认知迁移通道，实现不同情境中学习活动之间的联结和持续深化。其三是外宏系统，指影响学生的社会文化因素。无缝学习的环境创设要将课程标准、技术伦理等宏观要素转化为环境设计的约束条件，利用GenAI生成适应学生所处文化背景的本土化学习内容。

　　以上多个环境系统相互依赖、相互作用，对学生的学习产生不同程度的影响。内层系统受外层系统规约的同时，也通过教学主体的实践活动反塑外层系统。例如，在无缝学习过程中，学生通过参与中系统范围内的不同微系统下的持续学习活动，为自己构建有利于任务达成的学习情境，并在这个过程中发展自己，而学生的发展也会间接影响外宏系统，即文化与社会意识形态等价值观念。^[29]

　　2.主体

　　主要是指学生。依据布朗芬布伦纳的相关理论，将无缝学习生态系统中的主体特征分为动力、资源和需求三类。^[30]其一是动力特征，表现为学生的学习风格和学习偏好，有积极与消极之分。积极的动力特征（如好奇心、主观能动性、延迟满足的能力等）有助于促进学习和改善学习成果；而消极的动力特征（如冲动、冷漠、无法延迟满足等）可能会干扰学习过程。在无缝学习环境中，不同的动力特征会影响学生对技术工具或数字平台的态度和行动。其二是资源特征，表现为先前知识、学习策略、能力水平、家庭支持、同伴支持、社会网络等个体，在发展过程中所具备生物、心理、社会方面的资产与负债。其中，“资产”包括提升能力、缓冲干扰的知识和技能，而“负债”则包括疾病、社会障碍、身体残疾等不利因素。其三是需求特征，指个体的外在表现（如性别、年龄、外表、情绪状态等）会影响别人对他的回应，从而影响学习过程。三种特征中，需求特征受到数字媒体的影响最大。在Web2.0及以上平台，学生的面部表情、动作和外表可以被虚拟平台上的学习同伴捕获并作出回应。如果学生表现出焦虑或紧张，可能引发同伴负面反应，进而抑制有效互动。反之，积极的表现则增强情感连接，促进协作学习。此外，学生在社交媒体上的虚拟身份（如账号、标签、头像、个人资料等）有助于建立个人形象和社交网络，促进积极的社会交互，提高学习动机。然而，虚拟身份的负面评价也可能导致社会疏离，阻碍学习进程。随着互联网技术的发展，Web3.0时代的元宇宙通过虚拟技术实现精神与形体的“虚拟具身”^[31]，使学生可以在超越时空限制的社交场景中与其他同伴进行面对面交流。

　　3.最近过程

　　最近过程是指学生与环境之间随着时间的联合作用动态发展的通道，为无缝学习环境设计提供整合学生在不同情境和阶段学习努力的方法。当学生与环境交互时，就生成并发展由人与环境双方决定并界定的学习生态。有学者考虑到虚拟微系统的影响，将最近过程分为符号型、关系型、复杂型三种形式。^[30]这三种形式都在物理微系统中有规律地发生，但在虚拟微系统中，只有关系型和复杂型最近过程才会出现。

　　（1）符号型最近过程

　　符号型最近过程是指学生与微系统内的物质或符号之间长时间、有规律地相互作用，且表现为日益复杂的过程。因为没有与其他人的社会交互，符号型最近过程是个体层面的学习过程。技术被视为改善学习的工具，通过单向传输为学生提供支持。

　　（2）关系型最近过程

　　关系型最近过程是指学生与微系统内的人（如教师、同伴、专家、家长等）之间进行长时间、有规律且日益复杂的相互作用。这一过程将社会交互视为学生发展的核心机制，强调与他人之间的互动交流。在关系型最近过程中，GenAI扮演虚拟协作者角色，采用对话式学习方式与GenAI展开深层对话。

　　（3）复杂型最近过程

　　复杂型最近过程指学生与微系统内的人、物、符号之间进行长时间和常规基础上互惠且日益复杂的相互作用。研究表明，复杂型最近过程主要发生在Web2.0和Web3.0平台上。^[32]Web2.0平台强调社会交互与用户参与，学生能够建立社交网络，开展协作、互动、创作与共享。Web3.0平台在Web2.0的基础上进一步打破虚拟生态之间的壁垒，构建一个与现实世界平行并能够实现互动的虚拟世界。^[33]Web3.0强调以社交媒体为平台的学习，^[34]与传统的知识传递模式不同，社交媒体平台上的许多学习活动都是探索性的，因此，寻求知识的方式更具偶发性、对比性和可视化特征；^[35]此外，Web3.0的社交媒体表征形式通常为3D或全息方式，使学生不仅可以浏览信息，还可以参与角色扮演、建模、协作创造等活动，虚拟化身在离线状态下也可能活跃在互联网上。^[36]在复杂型最近过程中，GenAI也升级为创作伙伴，作为智能主体与学生开展持续对话交流，形成构思、迭代、验证的创新实践路径，使复杂最近过程中的学习活动得以有规律、持续地进行。

　　4.时间

　　根据布朗芬布伦纳的生物生态学理论，将时间划分为微时间、中时间和宏时间：①微时间（micro-time），指最近过程中发生的具体学习活动的连续性。②中时间（meso-time），指最近过程在更长时间内的周期性发展（数周或数月）。③宏时间（macro-time），指在更大的社会背景下（代内、代际）不断变化的期望和事件发展，反映不断变化中的具体历史事件与跨越生命全程的人的发展是相互影响的。人的特征、所参与活动的种类、所处的环境（微系统、中系统等）会受到各时间系统在不同维度（持续性、频率、时机等方面）差异带来的影响。^[37]无缝学习是一个长期、动态的过程，学生在不同时间节点会经历不同情境的学习阶段。需要有效整合这些孤立的发展片断，创造多样化的综合学习机会，使学生自然且持续地提升能力和素养。

　　（二）具体无缝学习生态系统构建

　　根据前面对无缝学习生态系统的定义，其构成要素及各要素的相互关系如图2所示。

图2   具体无缝学习生态系统

　　（1）学习共同体

　　学习共同体包括学生、教师，以及其他利益相关者。学生和教师是无缝学习生态系统的教学主体。在学习过程中，学生基于自身兴趣或学习任务与目标的驱动，通过多种教学法和技术支持，与教师、同伴、专家等学习共同体成员开展协作、交流和分享，共同完成一定的学习任务。

　　（2）教学客体

　　教学客体分为工具性客体和对象性客体。^[38]工具性客体是指在学习过程中帮助学生理解或表达对象性客体的工具，具有传递、解释和沟通作用。可以分为形式性工具客体（主要指语言）和实体性工具客体（教材、教具、教学设备等）。对象性客体指主体发展自身所需一切现实和可能外部资源的集合，包括满足人身体发展需要的物质资源、满足人社会性发展需要的交往资源、以符号或物化形式积淀下来的人类认识客观世界和认识自身的经验资源等。当前，GenAI作为智能化工具性客体，不仅支持学生与环境的动态交互，还扩展了对象性客体的范围和形式，使无缝学习生态系统更灵活、高效。

　　（3）有特定边界的学习环境

　　学习环境的边界取决于内外部条件。外部条件定义学习环境的基本特征，包括知识的演进、社会期望、教育政策、文化背景、技术进步等，影响无缝学习生态系统的边界和功能。内部条件主要是指影响学习过程的各种因素，定义学习环境的生成性特征，涉及学习目标、课程内容、评估方式、学习任务、学习方法、学习活动，以及学习者的行为、兴趣、需求等，这些因素塑造和调节无缝学习生态系统的范围和边界。明确无缝学习生态系统的范围对设计学习活动和提供可使用教育客体至关重要。范围决定学习过程中可供操作的空间、工具性客体和对象性客体的可用内容，以及系统和外部环境之间的界限与接口。系统的物理和逻辑范围受到内外部条件的双重影响。因此，设计和优化无缝学习生态系统时，必须理解和管理这些因素。

　　在一个具体无缝学习生态系统中，教师需要有效整合中系统内的教育资源，建立相互影响、彼此连接的不同微系统多样化学习活动，发挥不同情境中学习的整合和协同效应。使学生与教育客体、环境展开互惠且日益复杂的相互作用，并随着自身生态位的变化而发展出新的学习生态。由于GenAI不同于以往技术工具，可以作为智能主体参与知识共建，因此，将GenAI作为助手角色赋能整个无缝学习活动过程，为持续的跨情境学习提供个性化问答与资源推荐。

　　（三）基于无缝学习生态系统的学习设计框架

　　无缝学习生态系统的成功实施，依赖内部各要素之间的相互作用与协调运作，通过学生与学习环境之间的双向交互、互惠发展，达到相互适应和动态平衡。具体到教学设计层面，应追求预设和生成的平衡，确保学习环境提供的给养既符合大概念的基本逻辑，又能够与学习者效能相匹配。因此，本研究在生态主义认识论框架下，借鉴追求理解的教学设计（Understanding by Design, UbD）和差异化教学（Differentiated Instruction, DI）等理论构建基于无缝学习生态系统的学习设计框架，如图3所示。

图3   基于无缝学习生态系统的学习设计框架

　　1.预设阶段：逆向设计

　　以形成大概念和为每位学生提供更多的学习机会为目标，从UbD逆向设计思路出发，分为三个环节：①期望的学习结果，即目标预设。仔细研究新课标课程内容标准，找出学生必须掌握的核心概念与知识技能，区分出优先顺序，课标及学科大概念是每个学生必须达到的目标。②预设评估方式，预先思考实作型表现任务及所需评估证据，使教学更聚焦。③学习计划，即学习环境预设。在明晰学习目标和评估方式后，开始逆向回推，思考让学习者成功达到目标的学习过程。统合教学法、学习活动、学习资源、技术工具、学习支架、学习空间等环境要素，为学生提供支持无缝学习的外部条件。由于无缝学习需要跨越多个情境，因此，预设环节要考虑多重情境之间的相互影响，避免过于情境化的预设，从而导致学生的工具性参与而非批判性参与。

　　2.生成阶段：纵向设计

　　生成阶段是指学生的生成性学习阶段。传统教学设计把整体分成要素，然后针对各个要素分别进行设计，结果导致各组成要素之间的割裂。^[39]而生态化设计强调在学习环境中各种给养的关联互动，形成一个统一的整体。在生成阶段，教师基于学习生态展开纵向设计，用整体观点审视学生所处的各种环境条件，围绕整个学习生态系统的转变潜能提供支持。在此阶段，教师可以依据学习生态，对学生具体的知识与技能、评估方式、学习环境等某些方面加以动态化调整，以促发学生发展出新的学习生态，最终达到核心素养目标。

　　自主无缝学习的实现需要学生态度和信念上的改变，这是一个长期濡化的过程，因此，在教学实践中，教师不仅要注意激发和维持学生的内在动机，还必须注重学生先前知识与学习偏好，以及培养学生的元认知能力；此外，整个学习过程一以贯之的学习原则是学习氛围的创设，从学习者的生活世界出发，创设民主、创新、和谐、发展的学习氛围。尊重学生主体地位，允许他们基于自身能力与习惯，调用教师预设之外的其他技术工具和学习资源；鼓励学生创新创造、超越自我，主动构建不同情境中知识的相互联系，养成将所学知识迁移到日常生活中的意识与习惯。倡导学生之间的协作互动，构建学习共同体，通过相互尊重和知识的共建共享，为自主无缝学习的发生提供一种开放、有活力、可持续的生态环境。

　　（一）研究目的

　　在基础教育领域，融入智能技术已成为教育改革的必然趋势。^[40]作为中学生数字素养培养的核心课程，信息科技课程要求并培养学生在多维空间下的无缝学习能力。因此，本研究以七年级信息科技课程为例，设计并实施促进学生自主参与无缝学习活动的学习环境，采取单组前测、后测实验，验证无缝学习生态模型是否能够优化学习过程、提高学习效果，真正促进学生自主无缝学习。

　　（二）研究对象和环境

　　本研究选取H省S市某中学七年级学生为研究对象。依托智慧学习平台，以信息科技课程为实践载体，基于无缝学习生态模型及具体学习生态系统构建方法，开展为期一学期的无缝学习活动与教学。共有32位学生参与本次研究，按照“组内异质、组间同质”分组方式，将学生分为5个小组。研究对象的学习目的明确、学习动机较强，具备一定的元认知能力、问题解决能力，掌握一定的无缝学习方法和技能，具有较好的信息素养，这为开展无缝学习理念的教学打下良好基础。但在课外、校外等缺乏教师面对面辅导的非正式学习环境，对学生的学习过程与学习结果表现，都是巨大的考验。

　　（三）研究过程

　　研究过程如图4所示，可分为实验准备、教学实施、效果评估三个阶段：

图4   研究过程

　　1.实验准备阶段（第1-2周）

　　对学生进行前测与分组，并进行学习环境部署。通过问卷调查评估学生动力特征（学习风格、延迟满足能力）、资源特征（数字素养、家庭支持水平）；结合GenAI给出的建议进行“组内异质、组间同质”分组，确保每组包含不同特征学生。然后进行环境部署，配置智慧学习平台功能模块（资源库、协作区、GenAI工具集）；搭建元宇宙虚拟教室，定义虚拟化身交互规则。

　　2.教学实施阶段（第3-16周）

　　基于无缝学习生态模型，从“无缝学习生态系统构建”与“学习设计”两个维度设计并实施促进学生自主无缝学习的信息科技课程教学。以七年级信息科技有关云存储与云计算的相关内容为例，设计并实施教学案例《云端守护者：数据加密与云备份》，如表2所示。

表2  《云端守护者：数据加密与云备份》整体结构

　　（1）无缝学习生态系统构建

　　根据前面所述，在本研究中一个具体无缝学习生态系统要围绕信息科技学科核心素养培育这一总目标，构建由学习共同体、教学客体和学习环境构成的相互依存的系统整体。根据课程目标，明确学习生态系统内部条件（学习活动、评估方式）与外部条件（新课标要求、学校技术基础设施），设定虚拟平台的权限，依据无缝学习生态模型指导学习设计。首先，在环境创设方面，整合物理微系统（教室、实验室）与虚拟微系统（智慧学习平台、GenAI工具），构建跨情境的无缝学习空间。通过智慧校园平台将校内课程资源与家庭、社区的实践任务相连接，并创设有助于激发学生内在学习动机的人文环境。其次，建立包含教师、学生、家长、学科专家的学习共同体，利用Web 3.0技术创建虚拟数据中心，学生以“数据安全工程师”身份开展项目讨论，协作完成云备份方案设计。最后，进行教学客体设计。对于学生要认识的对象性客体，基于整合学科核心概念、社会文化资源和生成性资源，形成以学习进程为暗线、学习活动为主线的结构化知识体系。对于工具性客体，则根据学生认知特点、学习内容与任务风格设计丰富的学习资源，如采用3D建模工具展示加密过程、GenAI生成虚拟场景、API接口支持学生开发简易加密工具等方式助力学生深度理解与创新实践。

　　（2）基于无缝学习生态系统的学习设计

　　基于无缝学习生态系统的学习设计框架分为两个阶段：

　　①预设阶段。首先，设定期望的学习结果，将新课标及学科大概念作为每个学生必须达到的目标。其次，预计评估方式，设计实作型任务——制订“家庭—学校—社区”联动的“数据安全守护计划”，并采取过程性评价与结果性评价并重的多元化评估方式。最后，预设学习环境，根据学习目标开始逆向回推，思考让学生成功达到目标的学习过程。统合教学法、学习活动、学习资源、技术工具、学习支架、学习空间等环境要素，为学生提供支持无缝学习的外部条件。由于无缝学习需要跨越多个情境，因此，预设环节要考虑多重情境之间的相互影响，通过“家庭—学校—社区”联动任务促进学生跨情境的知识迁移。教师基于无缝学习生态模型，以生态理解范式规划中系统范围内的连续无缝学习活动流。例如，教师在物理微系统中讲授云服务原理，在实验室模拟数据加密；在虚拟微系统中通过GenAI辅助课外知识拓展、元宇宙中通过角色扮演完成任务，带给学生连续的学习体验，达到知识的综合和深度学习。

　　②生成阶段。在生态视角下的无缝学习实践中，教师通过多模态数据感知学生学习生态，并基于学习生态动态调整具体学习目标、评估方式及学习活动，以纵向设计的方式为学生自主参与无缝学习提供支持，促进学习生态发生转变。例如，在《云端守护者：数据加密与云备份》的生成阶段，通过学情分析动态调整无缝学习环境的给养。当发现学生存在高认知、低技能的学习特点时，在保持核心素养目标不变的前提下，将原定目标“独立开发加密脚本”调整为“利用可视化编程工具拖拽生成加密脚本”，降低编程维度，然后调整相应的评估方式，聚焦算法逻辑与流程图完整性等方面；在具体学习活动中，教师可以引导学生合理利用GenAI生成分步代码注释，为基础薄弱学生推送“加密函数入门”微课；如果在持续的学习过程中发现学生具备较高数字素养，也可以在原定“基础脚本开发”的学习目标基础上增加创新要求，或者扮演教师助理指导其他学生。对于持续学习活动中表现出低延迟满足的学生，教师引导其设计分段目标，通过GenAI学伴为学生提供即时反馈，并在学习过程中给予情感支持。

　　3.效果评估阶段（第17周）

　　在效果评估阶段，对教学实施阶段采集的过程性和结果性数据进行分析，验证学习效果。过程性和结果性数据采用弗莱德里克斯（Fredricks）学习投入量表^[41]和比格斯（Biggs）学习过程量表^[42]等成熟量表进行问卷的设计、收集、分析。采集方式为课程结束后，以问卷星发送链接及二维码的方式在线收集，并结合面对面访谈的方式收集学生教学交互体验数据；通过后测分析学生的深度学习水平，在认知、行为、情感等方面的学习投入，以及参与自主无缝学习体验的满意度。

　　（1）无缝学习方式有助于提高学生学习投入

　　首先，通过配对样本t检验来检验经过一学期的无缝学习后，学生的学习投入度是否有明显提高。在检验前，采用S-W正态分布检验法判断各变量是否符合正态分布，结果显示符合正态分布（p=0.558>0.05），可以进行配对样本t检验，如表3所示。第一，在认知投入上，前后测均值差为0.56（t=3.76***, d=0.97），表明经过一学期的无缝学习，学生认知投入显著提升。第二，在情感投入上，均值差为0.15（t=1.98, d=0.40），接近显著性水平。第三，在行为投入上，均值差0.22（t=2.05*, d=0.47），接近显著性阈值（p=0.049），表明实作型任务对行为投入有一定促进作用，但需进一步扩大样本验证。在变化的显著性上，认知投入和行为投入上的p值均小于0.05，即无缝学习方式对中学生认知和行为投入均具有显著性影响，其中对认知投入的影响最大（p<0.001）。以上分析充分证明无缝学习方式对提高学生学习投入具有积极影响，尤其在认知领域效果稳定且突出。

表3   无缝学习投入前后测配对样本t检验分析结果（样本量n=32）

　　注：M = 均值，SD = 标准差；* p < 0.05，** p < 0.01，*** p < 0.001。

　　（2）无缝学习方式有助于提高学生深度学习及高阶思维水平

　　对学生认知水平和思维能力的考察主要通过测评考试的方式进行。依据布鲁姆的教育目标分类法对测试题进行设计和分析，“记忆”和“理解”属于“浅层学习”，“应用”“分析”“评价”“创造”属于“深度学习”；主观题依据SOLO分类法对学生的思维水平进行评估。实施无缝学习教学后，学生的核心知识掌握水平和思维水平均有显著提高。对32名学生课程测试前后测数据进行配对样本t检验，结果如表4所示。无缝学习前后测中，学生的知识掌握整体水平（p<0.001）、浅层学习得分（p<0.001）、深度学习得分（p<0.001）和思维水平（p<0.001）均存在显著性差异，且后测得分均高于前测得分。同时，知识掌握整体水平、浅层学习得分、深度学习得分和思维水平的效应值d分别为2.45（很大）、0.55（中等）、3.30（很大）、0.78（中等），表明学生自主参与无缝学习能显著提升认知水平，包括核心知识掌握水平和思维水平。

表4   无缝学习认知水平前后测配对样本t检验分析结果（样本量n=32）

　　注：M = 均值，SD = 标准差；* p < 0.05，** p < 0.01，*** p < 0.001。

　　（3）无缝学习生态系统效能验证

　　课程结束后，通过对学生学习体验的半结构化访谈发现，多数学生认为元宇宙环境的创设提升了学习沉浸感，尤其是在虚拟场景中开展协作任务时，时空边界的消解促进跨学科知识的有机整合。然而，也有部分学生因缺乏数字素养存在操作界面不适应的问题，表现为虚拟工具调用效率偏低，这一现象在环境适应性分析中被量化为前两周平台使用时长与任务完成率的相关性下降。进一步分析表明，GenAI有助于学生自主无缝学习活动的参与，超八成受访者认可GenAI提供的对话交互、内容生成与逻辑推理功能，认为GenAI提供的支持能够精准匹配其认知发展阶段，但仍有学生指出GenAI不具备主动交互能力，缺乏提问技巧会影响人机交互质量。此外，学生过度依赖GenAI也会导致缺乏深度思考而阻碍无缝学习进程。从生态系统适应性维度来看，学习共同体的形成机制展现出强韧性，访谈中74%的学生通过虚实融合的无缝学习空间强化了同伴互助行为，但部分移动端用户在复杂3D渲染场景中遭遇延迟卡顿。综合而言，访谈数据印证了无缝学习生态模型在认知投入、情感投入和行为投入维度的设计优势，同时通过环境适应性分析明确了无缝学习技术环境优化与跨平台一致性提升的关键迭代路径，为模型的持续进化提供了实证依据。

　　本文以促进学生自我导向的无缝学习为研究背景，提出无缝学习生态模型。基于无缝学习生态模型，构建一个具体无缝学习生态系统，将虚实融合、校内与校外、正式与非正式学习等多元场景无缝衔接，设计适应学生差异化和个性化需求的整体性教学闭环，为学生联结不同时间节点和不同情境中的学习经历提供支持，以实现知识的综合和深度学习，提升其核心素养，实现真正的“无缝学习”，为适应GenAI时代的无缝学习研究提供参考。研究发现：

　　①基于无缝学习生态模型的无缝学习环境创设和学习设计可以显著提升学生认知、情感和行为三个方面的学习投入。经分析发现，学生后测的深度学习整体水平平均显著高于前测，且前后测存在显著差异。在无缝学习过程中，教师为学生营造良好的自主无缝学习环境、为其搭建认知脚手架，学生通过AI工具和教学工具支持，与同伴、教师、学习内容等发生多样化交互，促进认知、能力、情感等方面的全面提升。②基于无缝学习生态模型的无缝学习环境创设和学习设计可以显著提升学生学科核心知识的掌握程度，可有效提高其认知水平和思维水平。教学活动实施后，学生知识掌握水平和思维水平均显著提升，学生思维水平处于单点结构到关联结构等级，但还没有学生达到抽象拓展结构等级，达到深度学习结果的学生比例为58.75%。③基于无缝学习生态模型的无缝学习环境创设和学习设计对深度学习会产生积极影响，但技术的不当使用也会产生消极影响。智能技术为创设虚实融通的无缝学习空间提供充足支持。技术支持的无缝学习教学可以及时检测学生的知识水平，促进学生个人和集体的知识建构、问题解决，提升学生学习兴趣、学习投入度等。但技术的不当使用也会产生一些消极影响，例如，学生如果过分依赖GenAI，缺乏对其生成内容的鉴别能力，将不利于高阶思维能力的发展。

　　本研究通过构建无缝学习生态模型，并采用设计研究法路径，在初中信息科技课程中进行基于模型的无缝学习生态系统构建与实施。研究结果表明，无缝学习生态模型能够有效指导自主无缝学习的环境创设与学习活动设计，通过多系统协同有效促进学生的知识迁移与深度学习。在环境维度上，虚实空间融合与跨情境资源整合解决了环境碎片化问题；在学生维度，基于GenAI的动态学情诊断与差异化教学适配学习者的认知特征；在过程维度上，复杂型最近过程强化“人—机—社群”共创的知识建构；在时间维度上，支持学习路径的持续优化。应用案例验证该模型在激发自主性、提升批判性思维及人机协同能力方面的实践价值，为教育者提供从目标设定、环境设计到过程干预的系统化操作指南。研究成果为培养具备新质素养的创新人才提供理论框架与技术支持路径。在接下来的研究中将继续深入分析学生与技术、社会和物理环境动态交互的过程机制，并进一步探索无缝学习生态模型的深化应用，持续优化基于数智技术的自主无缝学习解决方案，为教学创新提供更为有力的支持与参考。