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【教改交流】第四十六期 教育信息化关键词解读——资源

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四、资源
1、微课
首先谈一谈“微课”。我在使用“微课”这个词的时候都是比较谨慎的,有的时候我在使用这个词之前还要做一翻操作性界定。微课虽然有个“课”字,但是无论是从历史视角还是现实实践的视角它都和“课”没什么直接关系。微课不是课,更不是课程,充其量是一种资源,是一种适合在短时间内完成有效学习的资源。其表现形式虽然以视频为主,但是不限于视频,可以是其他任何表现形式。
其次谈一谈“微课程”。这个词是一个“歪打正着”的词,挖掘它的来源就会发现,它最初被使用的时候和和“微课”同义的,而且当时对“微课”的概念也是一种狭义的概念,仅限于视频类微课。随着研究与实践的深入,“微课程”这个词的真正含义才被挖掘出来。什么是微课程呢?表面上看它是一种课程,是一种小型的课程,但是注意无论多小,它都是课程。“课程”一词并不简单,本身是“课”和“程”的组合,是课业加进程。它的含义不仅仅是静态的“课业”内容,还有动态的运作“进程”。从这个意义上看“微课程”的含义,哪怕是把“微课”局限于微型教学视频的理解层面,它也应该包含“微课”(狭义)、练习题、测试题以及其他支撑材料。通俗的说,微课程既要包括需要学习的知识,还要包括掌握这些知识所需的相关支撑材料,甚至是使用的方法和过程。
2、学习管理系统(LMS)
学习管理系统Learning Management System(LMS)是e-learning体系中的管理平台,与学习的内容——课件对应。LMS是对所有具备支撑在线学习能力的平台的一个统称,种类繁多,各个平台之间的差异很大。无论平台功能如何变化,支持SCORM标准是LMS的一个趋势。学习管理系统主要功能包括学员的管理、课程的管理、学习记录的追踪与汇总等。
自上世纪80年代中期以来,基于互联网的在线教学发展至今已有近三十年的历史,在不断探索的过程中产生了多种应用模式,本文对互联网在线教学的发展历程和基本模式进行探析描述,同时也从侧面讲述了学习管理系统的前世今生。
在线教学1.0:在线学习资源服务模式
国内外在线教学的最早探索都是起始于互联网环境下学习资源的开发与应用,这一时期,互联网在线教学的基本理念是“以资源为中心”,主要方式是在互联网平台上建立资源管理平台,来提供学习资源管理与服务。我们把这一阶段的在线教学称为在线教学1.0阶段。
在平台构建上,在线教学1.0基于互联网建立ECM、CMS等各类资源管理系统,利用Web服务(Web1.0)方式,进行资源的存贮、展示和宣传,为学习者提供所需要的教学课件、学科资源、数字图书等各类学习资源服务。如国内许多学校开发利用了企业级的资源管理系统(ECM),通过构建以数字化学习资源为核心,同时可以兼容异构数据的校级ECM平台,具备强大的学习资源管理与应用功能。国外许多高校建立了专门的课程内容管理系统(CMS)来开展在线学习,如美国普林斯顿大学早期使用的E-Learning平台主要用于存储和发布数字化资源。数字化资源由教师制作或者购买,并由教师发布到平台上,供学生下载或者直接使用资源。但这一平台除了发布、存储和提供资源外,其余的教与学活动仍在教室,通过传统面对面的交流来完成。
在实践应用上,1.0阶段的在线教学形成了一个基于互联网的开放性和多元化的学习资源建设与共享的模式,得到普遍遵循和应用。本世纪初,美国麻省理工学院(MIT)率先启动“开放课件”项目(OCW),此后,哈佛大学、耶鲁大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、剑桥大学等众多世界知名高校陆续跟进,推出各自的开放课程计划。随后联合国教科文组织又提出“开放教育资源”(OER),在线学习资源管理与服务进入发展壮大时期,OER逐步成为各国高校教育资源建设和在线教学的主流。我国本世纪初由政府主导,实施了大规模的国家精品课程建设项目,2003~2010年共建设了3835门国家级精品课程、8279门省级精品课程和8170门校级精品课程,形成了覆盖各门类、专业的校、省、国家三级精品课程体系。“十二五”期间,我国又借鉴国外教育资源开放共享的作法,实施精品开放课程建设项目,建设1000门精品视频公开课和5000门精品资源共享课,在线教学资源建设与应用蓬勃发展。
但是,从本质上而言,OCW、OCR和精品课程都是一种资源管理与服务模式,主要是传统的教师讲授视频化和教学资料的数字化及网络展示,所推出的是课程制品(courseware),而非课程,即不是以学习者为对象来讲授和制作的课程,没有针对学习者的在线学习需求、学习过程与管理进行设计,学习过程缺少互动交流,缺乏有效的学习激励措施和手段,因而在实践中利用效率普遍偏低。
在实践应用上,在线教学4.0的基本应用方式是“互联网+”课堂教学模式,即线上(online)课程学习与线下(offline)课堂教学有机结合。
在线教学2.0:网络化教学模式
20世纪末,鉴于早期的在线教学只注重资源服务而忽视学习过程的设计,人们开始从“以资源为中心”的理念向“以学生为中心”的理念转变,围绕学生学习的需要对教学资源进行深度加工,注重资源的系统化与体系化,并具备了学习过程的管理,增加了师生交流互动,实现了课程学习全过程的网络化支持,互联网在线教学进入2.0阶段。因此,在线教学平台有时又称网络教学平台或教学管理系统。
在平台构建上,这一时期国内外许多知名教育软件企业投资在线教学平台的开发,专门开发学习管理系统(LMS)来管理学习过程(而过去只是管理资源),实现从课程内容管理(CMS)向学习过程管理(LMS)的转变。具体来说,LMS是支持教学过程和学习过程管理自动化的一种软件,强调学习管理与交流互动功能,包括课程导入模块、导航模块、学习记录模块、课程教学模块等主要模块,可以支持对各课程的在线教学的过程。平台技术采用Web2.0技术,是以用户为中心的,具有社区化、互动化、个性化等特点,重视社交理念和交互功能,建立一个以学习者为中心的互动性的在线教学平台。
在实践应用上,在线教学2.0的应用方式从学习资源的管理与服务走向基于学习过程管理的网络化教学与学习,实现了以学习者为中心的网络化在线教学与学习应用模式。国外许多大学为了满足缺少网络技术技能的教师管理网上课程的需要,尝试开发基于LMS、功能比较全面的网络教学平台,如知名的平台有WebCT、Blackboard、Sakai、Moodle、Angel、Atutor、eCollege、Eledge、Virtual—U等多种网络教学平台,其中Blackboard、Sakai、Moodle是功能最为完善、使用最广泛的三大平台。我国高校一方面积极引用Blackboard、Moodle等国外平台,同时自主开发了各类网络教学应用平台,如以高校为主自行研发的4A教学平台、“清华教育在线”等网络教学平台,以企业为主开发的北京网梯网络教学系统、安博网络教学平台、南京易学的天空教室、安徽科大讯飞的互动式网络教学平台等。网络化教学与学习在国内外高校得到普遍推广和应用。
但是从实际使用的平台及应用情况看,这种网络化教学与学校的课程教学组织及教学任务结合还不紧密,与教务管理、学生课程学习管理结合不够,缺乏对学生学习全过程及学习成果的有效评价,不能提供网络课程的学习证书或者文凭,以及在对海量信息资源的有效处理、课程学习的开放性和社会化等方面有待进一步拓展和完善。
在线教学3.0:在线开放课程学习模式
经过多年的探索,进入本世纪20年代以后,互联网在线教学步入一个全新的阶段,即规模化在线开放课程(MOOC)学习阶段。MOOC的产生是高等教育全球化和国际化发展的产物,是世界各国许多高校拓展国内教育和海外市场的重要举措。《2012地平线报告(高等教育版)》把MOOC视为高等教育发展的一种新趋势。在“资源服务”之1.0和“学习管理”之2.0的基础上,在线教学实现向“课程资源+学习过程”的综合和深化发展,同时在线课程学习从校内应用走向校外开放,进入以MOOC为代表的在线教学3.0阶段。
在平台构建上,在线教学3.0是围绕任务化课程教学的需要,对课程学习及管理进行深度设计,基于将在线学习、社交服务、云计算、大数据分析等理念和技术融为一体,实现大规模多面向的实时信息交流和互动,为学习者提供大规模(Massive)、在线(Online)、开放(Open)的课程(Course)学习平台。传统的LMS(如MOODLE、SAKAI等)虽有各自的课程管理体系,但是因为其平台不能支持大规模用户同时在线学习,且没有适用于MOOC的社会关系规则,因此有必要开发专门的MOOC平台。MOOC平台是基于信息技术上的重要突破而诞生的,如高速互联网和存储技术的发展,保障了大规模信息数据的采集、存储和传递;软件和云计算技术的发展,用较低的成本实现强大的数据处理和网络服务能力;大数据处理技术的发展,实现了系统化的数据捕捉、挖掘和分析功能等。比如基于大数据处理技术实现了在线平台学习分析系统功能,通过各种数据分析方法总结学习者特征、预测学习者下一步所需要的教学内容和形式,向每个学生提供智能化、个性化的学习支持服务。在线教学3.0基于在线开放课程的特点和优势,把MOOC与学习者的课程学习任务及教学管理结合起来,支持包括招生注册、授课、作业、讨论、考试、发证等环节的课程学习全过程任务,实现了任务化的在线课程学习模式,受到高等学校学生及管理者的欢迎。
在线教学4.0:“互联网+”课堂教学模式
随着多种在线资源服务和学习模式的探索应用,以及各种新兴智能信息技术的发展和应用,使互联网在线教学呈现新的发展特征,将进入4.0的全新阶段。新的在线教学模式是以全体学生的学习活动为中心,通过对课程学习、在线学习活动进行系统化的设计,利用新兴信息技术打造智能化、移动化的学习终端,实现多平台、多终端的对接,实现处处、时时可以进行的在线学习。
在平台构建上,在线教学4.0的一个重要特征,是在过去以互联网固定终端为主的课程学习平台基础上,利用物联网、移动互联网、智能网络等新兴智能信息技术,打造一个开放式、可扩展、移动与固定相结合的新型在线学习平台,解决在线教学的入口和与线下对接的问题,实现多系统、多终端的互联互通和无缝对接。例如,利用RFID、二维码、传感器等传感设备,把人、物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,实现智能化识别、跟踪和管理。基于移动互联网,由传统的Web平台转向移动平台,教师通过移动终端进行微课教学、作业推送和实时评价反馈,学生通过手机上网功能,实现随时随地的在线学习。利用最新发展的智能网络,亦称为“语义网”或Web3.0,其特点是兼容不同的终端平台,使互联网更加个性化、精确化、智能化,为智慧教学提供了先进的技术手段。正是这些智能信息技术使具有智能化、移动化、泛在化特征的在线教学4.0成为必然的发展趋势。
在实践应用上,在线教学4.0的基本应用方式是“互联网+”课堂教学模式,即线上(online)课程学习与线下(offline)课堂教学有机结合。过去的在线教学由于师生分离造成了与生俱来的短板,如学习的孤独感、学习中的迷航、学习内容的枯燥、师生情感交流的缺失等问题,因此,采取线上与线下结合成为相互弥补的必然选择。O2O模式将课前的视频和教学资源放在互联网上,基于多终端应用,由学生进行在线课程学习,线下在实体课堂进行面授教学、讨论交流,是一种基于“互联网+”的新型翻转课堂教学。在O2O模式中,关键在于选择什么样的线下教学与线上平台对接的入口方式。近年来,一些学校和教育信息化企业进行了探索和实践,提出了“智能教室”、“云教室”、“智慧课堂”等线上线下对接平台,使在线学习与课堂教学实现“无缝对接”,互联网教学与学校常规的课堂教学有机融合,在线教学与在线学习无时不在、无处不在,真正实现在线教学的常态化应用。
互联网在线教学始终是一个持续发展、不断深化的过程,随着各种新的信息技术发展和应用,必将会出现新的在线教学平台,在应用上也会出现新的在线教学应用模式。在目前的技术和应用水平上,互联网在线教学还难以对传统教学产生结构性变革和“革命性”的影响,这必将是一个漫长的、有待持续探索和发展的历史进程。
3、自带设备(BYOD)
BYOD(Bring Your Own Device)指携带自己的设备办公,这些设备包括个人电脑、手机、平板等(而更多的情况指手机或平板这样的移动智能终端设备。)在机场、酒店、咖啡厅等,登录公司邮箱、在线办公系统,不受时间、地点、设备、人员、网络环境的限制,BYOD向人们展现了一个美好的未来办公场景。
教育与BYOD的邂逅
目前,越来越多地学校采取“自带设备”的方式,允许学生和教室在课堂上使用移动设备,并且配备了无线网络,而其原因也是显而易见的。自带设备带来了很多的好处,其中包括让学生投入更多的精力在学习上、抓住更多个性化学习的机会、能够接触到大量的优秀而又流行的学习软件,更不用说那些免费的信息和数据以及越来越强的自主学习意识了。
教育信息化的本质在于推动信息与通信技术在学校教育领域全面而深入的应用,为师生提供一个开放的、共享的、个性化的、多维交互的教与学的信息空间,提升教与学的绩效,优化教育教学效果。BYOD作为一种新型的信息服务方式,对于推动教育信息化发展具有十分重要意义。
首先,BYOD应用赋予了学生利用自己喜欢的设备进行学习的权利与自由,有效支持非正式学习与正式学习的无缝整合,支持学生在信息化环境下进行独立自主学习与协作学习,促进学生学习方式变革,有利于培养学生信息化环境下的学习能力。
其次,优化中小学信息化教育教学资源的配置与应用模式,允许师生利用自己的信息化设备在自己需要的时间、以自己偏爱的方式获取自己所需要的教育信息资源。
最后,学校教育信息化涉及软硬件环境的建设,涉及资源配置与合理化应用,指向信息化学习方式变革与教育教学质量的提升。BYOD视角下的技术整合是一种个性化的整合,是师生在信息化环境下对信息技术与教学所进行的主动的整合,是一种真正有效的整合,提高学习效率。
BYOX家族
自BYOD(自带设备)出现以来,BYOX家族陆续增加了几名成员,如BYOC、BYOA、BYOT等等。BYOD的兴起,带了移动化办公的浪潮。
BYOD自带设备
iPhone手机的问世,不可否认,它把智能手机市场推向了一个高潮,移动设备成了人们生活的必需品。这样就不可以不避免地会有人把私人设备带到公司,不可避免地在工作的地方出现了自带设备(BYOD)的趋势。
BYOC自带云
当下在云计算的一浪高过一浪的大潮中,又出了BYOC这一名词。什么是BYOC?BYOC就是自带云计算(Bring-Your-Own-Cloud )。在云计算越来越深入人们的生活,工作中的同时,把数据存储在云中的企业会越来越多,BYOC也将是不可避免的一个趋势。
BYOA自带应用
大多数员工使用他们自己的云应用,并没有恶意,IT部门应与员工一起,找出一种解决方案,使员工能够完成自己的工作,使秘密使用云应用程序不再成为困扰。
BYOT自带平板
有BYOD的出现,也不用怀疑会有BYOT(自带平板)的降临。移动化办公,平板电脑起到关键的作用。与手机相比,BYOT使用面积更大,对于处理工作内容更合适。与手提电脑相比,BYOT更方便。
另外,BYOT还有一种解释是自带技术。目的在于让员工可以使用按需优化过的工具随时随地进行工作。IT消费化与移动化撞在一起,无可避免的会有越来越多的BYOT出现。
4、增强现实与虚拟现实
(一)增强现实
增强现实(Augmented Reality,简称AR),也被称为扩增现实(台湾)。
增强现实技术,它是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术,是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
增强现实技术,不仅展现了真实世界的信息,而且将虚拟的信息同时显示出来,两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中,用户利用头盔显示器,把真实世界与电脑图形多重合成在一起,便可以看到真实的世界围绕着它。
增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下,不同于人类可以感知的信息。
AR系统具有三个突出的特点:①真实世界和虚拟世界的信息集成;②具有实时交互性;③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。AR技术可广泛应用到军事、医疗、建筑、教育、工程、影视、娱乐等领域。
(二)增强现实的教育应用
虽然AR技术并不是全新的,不过AR在教育领域的应用才刚开始。AR技术特别适合教育,因为它很好的匹配了情景教学和建构主义教育思想。AR教育是基于学习者的,AR技术可以让学习者自主探索各种有趣的学习材料,并且可以在做实验犯错的情况下也不会有任何严重后果。学习者通过AR技术进入一个和现实高度仿真的环境,可以动态的进行视觉和交互形式学习。有报告认为,AR让学习者可以瞬间从一个场景到另一个场景,这具有重大意义。因为是虚拟和现实交融在一起,AR技术让学习在正式和非正式之间快速切换,也可以在学习和教育中使用移动技术。
Harry Pence 认为,虽然像虚拟人生的这样虚拟世界在教育行业比较流行,AR更可能对于教育产生更为深远的影响。他说,虚拟现实创造了一个完全虚拟的世界,有可能让人不太舒服。AR则相反,人们可以很舒适的进行交互,因为AR把虚拟和现实世界中最好的一面合成在一起。
AR可以在教育行业有非常广泛的应用,比如培训、AR图书、AR游戏学习等。
AR培训
AR在培训过程中的应用可能是最简单的了。因为AR头显设备发展非常迅速,已经在医疗军事商业等方面都获得了广泛的应用。AR培训可以提供一个非常丰富立体的学习环境,创造一个完全没有风险的操作环境。
以医学为例,AR技术可以3D显示人体器官和骨骼,训练外科医生和医务工作者。VR和AR都可以应用在消化外科手术。先用CT或MRI扫描病人,然后利用仿真技术和3D建模技术,生成虚拟的人体,看起来是全透明的,外科医生可以用真实的外科手术工具在虚拟人体上进行手术训练,并且在手术训练过程中可以实时互动跟踪。
军队很早就在使用AR技术来进行训练。2009年,莎诺夫公司发明了一款头显设备,可以将真实世界和电脑生成的图像人物结合在一起。士兵们可以用他们的武器和计算机生成的虚拟士兵进行对战,一切都在真实的训练环境中。虚拟士兵会对真实士兵进行实时反馈,躲避或者反击。士兵们可以记录和重放训练过程。
发现式学习
Jerome Bruner 在1960年因为发现式学习概念的提出而获得很高荣誉。他写到:独自去发现新知识可以让学生在解决问题的过程中快速有效的学习。在发现式学习中,AR技术可以增强学习体验,更加真实。举个例子:用AR技术访问图书馆、博物馆、历史古迹,可以提供视频、音频、地图等多种信息。
在耶鲁大学、斯坦福大学、麻省理工学院和哈佛大学,AR (uTourX) 已经被用于给学生提供校园导游,关于校园各处的详细信息。在Youtube 上可以看到具体的视频。
AR图书
目前AR增强现实图书还比较新。AR图书外表看起来和传统图书差不多,不过当用摄像头扫描时,3D动画元素、视频、声音就会显示出来。有些AR图书包含互动元素,需要使用者下载软件安装才能阅读内嵌在书中的一些内容。
AR建模
AR还可以用于建模,让学习者直观的看到一个特定项目在不同环境下的样子。模型可以很快生成,操作,旋转。学生们可以收到即时的反馈,这样可以检查出设计中的瑕疵。
游戏化学习
用游戏作为学习工具并不是很新的想法。有很多教育类游戏已经在前期尝试了,像Carmen Sandiego 和Oregon Trail 。游戏化学习的理念在最近不断发扬光大,研究者也证明这是一个有效的学习理念。实践和研究已经证明在很多学习情景下,游戏是快速有效的学习方式。游戏可以让学习者参与进来,这是其他教学方式办不到的。随着游戏化学习的研究不断深入探索,更新的方式结合游戏和学习内容,游戏会在更高级的教育中流行起来。
随着科技的快速发展,AR能够在游戏化学习方面发挥更大的潜力。AR应用也非常容易生成,并且它是在现有世界上的直观展示。新三板AR第一股摩艾客打造的幼儿英语AR教材就是利用游戏化学习的理念,结合了AR技术,可以让孩子们生动形象的看见、听见英语单词,从而牢牢记住单词,产生学习兴趣。
西拉在2006年就开发了一个历史游戏来帮助学生学习美国革命历史。游戏发生在马萨诸塞州的列克星敦。游戏采用GPS数据触发玩家手中设备。不同的玩家分配不同的角色,在战场中作对垒的双方,和历史人物进行互动,这种体验可以让学生们很好的理解历史。西拉开发这款游戏是为了AR游戏在教育中的应用。 他认为,AR游戏可以教会学习者很多技能:多角色思考、问题解决、信息管理、团队合作、灵活应变、公民参与、多远文化的融合等。
现在的大部分研究和讨论关注在那些是AR教育的未来趋势,AR如何应用于学习环境,AR到底可以提供那些功能,有哪些局限性。但是很少人去研究:现在如何把AR和项目设计联系起来,AR如何整合进目前的学习教育方法中。密特尔就AR在学习方面的应用提供了一个实用的思考框架。他们的研究发现之一就是:教师要考虑应用AR过程中带来的经费问题。管理要求表明给予老师足够的支持对于学习中应用AR是非常关键的。这篇文章只讨论了一部分问题,而这些问题在AR课程设计中都非常重要。
对于教学的启示
在教育领域,AR应用已经被整合进一些教学法中。不过还需要进一步的研究到底AR会给 教师和学生提供那些具体的益处。当然,AR比VR更容易应用到课堂中。很多人对VR教育会有担忧,但构建于现实世界的AR就没什么好担心的了。AR无缝的融合了虚拟数字世界和现实世界。AR的使用可以将学习体验从2D时代提升到3D时代,尤其是图像、地图和地球仪这类。AR对于那些在空间认知方面将2D概念转化为3D有困难的学生,尤其有用。另外一项AR功能,就是使用过程中的存在感和实体感。这可以帮助学生回想以前有亲身经历的体验,和之前学到的知识建立更深的联系。关于能否创造团队协作体验,还有很多争论。分歧在于AR的类型。必须做更深入的研究,去分析不同类型的AR会给团队协作带来哪些不同的后果。最后,如前所述,教师需要强大的支持才能将AR技术整合进课程设计和教学计划。AR在教育领域的应用会有一个非常陡峭但是令人兴奋的学习曲线。
(三)虚拟现实
虚拟现实技术是仿真技术的一个重要方向,是仿真技术与计算机图形学人机接口技术多媒体技术传感技术网络技术等多种技术的集合,是一门富有挑战性的交叉技术前沿学科和研究领域。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。模拟环境是由计算机生成的、实时动态的三维立体逼真图像。感知是指理想的VR应该具有一切人所具有的感知。除计算机图形技术所生成的视觉感知外,还有听觉、触觉、力觉、运动等感知,甚至还包括嗅觉和味觉等,也称为多感知。自然技能是指人的头部转动,眼睛、手势、或其他人体行为动作,由计算机来处理与参与者的动作相适应的数据,并对用户的输入作出实时响应,并分别反馈到用户的五官。传感设备是指三维交互设备。
(四)虚拟现实的教育应用
虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境,由传统的“以教促学”的学习方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。
它主要具体应用在以下几个方面:
1科技研究
当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,并相继建起了虚拟现实与系统仿真的研究室,将科研成果迅速转化实用技术,如北京航天航空大学在分布式飞行模拟方面的应用;浙江大学在建筑方面进行虚拟规划、虚拟设计的应用;哈尔滨工业大学在人机交互方面的应用;清华大学对临场感的研究等都颇具特色。有的研究室甚至已经具备独立承接大型虚拟现实项目的实力。 虚拟学习环境虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的学习环境,如建造人体模型、电脑太空旅行、化合物分子结构显示等,在广泛的科目领域提供无限的虚拟体验,从而加速和巩固学生学习知识的过程。亲身去经历、亲身去感受比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动的灌输,有本质的差别。虚拟实验利用虚拟现实技术,可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室等等,拥有传统实验室难以比拟的优势:
1、节省成本通常我们由于设备、场地、经费等硬件的限制。许多实验都无法进行。而利用虚拟现实系统,学生足不出户便可以做各种实验,获得与真实实验一样的体会。在保证教学效果的前提下,极大的节省了成本。
2、规避风险真实实验或操作往往会带来各种危险,利用虚拟现实技术进行虚拟实验,学生在虚拟实验环境中,可以放心地去做各种危险的实验。例如:虚拟的飞机驾驶教学系统,可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。
3、打破空间、时间的限制利用虚拟现实技术,可以彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体,小至原子粒子,学生都可以进入这些物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如,生物中的孟德尔遗传定律,用果蝇做实验往往要几个月的时间,而虚拟技术在一堂课内就可以实现。
2虚拟实训基地:
利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设备”与“部件”多是虚拟的,可以根据随时生成新的设备。教学内容可以不断更新,使实践训练及时跟上技术的发展。同时,虚拟现实的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,全身心地投入到学习环境中去,这非常有利于学生的技能训练。包括军事作战技能、外科手术技能、教学技能、体育技能、汽车驾驶技能、果树栽培技、电器维修技能等各种职业技能的训练,由于虚拟的训练系统无任何危险,学生可以不厌其烦地反复练习,直至掌握操作技能为止。例如:在虚拟的飞机驾驶训练系统中,学员可以反复操作控制设备,学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落,通过反复训练,达到熟练掌握驾驶技术的目的。
3虚拟仿真校园:
教育部在一系列相关的文件中,多次涉及到了虚拟校园,阐明了虚拟校园的地位和作用。虚拟校园也是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用,它由浅至深有三个应用层面,分别适应学校不同程度的需求:简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览 基于教学、教务、校园生活,功能相对完整的三维可视化虚拟校园 以学员为中心,加入一系列人性化的功能,以虚拟现实技术作为远程教育基础平台 虚拟远程教育虚拟现实可为高校扩大招生后设置的分校和远程教育教学点提供可移动的电子教学场所,通过交互式远程教学的课程目录和网站,由局域网工具作校园网站的链接,可对各个终端提供开放性的、远距离的持续教育,还可为社会提供新技术和高等职业培训的机会,创造更大的经济效益与社会效益。随着虚拟现实技术的不断发展和完善,以及硬件设备价格的不断降低,我们相信,虚拟现实技术以其自身强大的教学优势和潜力,将会逐渐受到教育工作者的重视和青睐,最终在教育培训领域广泛应用并发挥其重要作用。
(五)虚拟现实与增强现实的区别
VR具备沉浸性,所追求的是尽可能将用户的五官感觉置于计算机系统的控制之下,切断他们与真实世界的联系。(你看到的一切都是假象)
AR指的是将动态的、背景专门化的信息加在用户的视觉域之上。它是以真实世界为本位,强调让虚拟技术服务于真实现实。(你能分清哪个是真的,哪个是假的)
增强现实(AR)是相对容易被误解的,相比起虚拟现实(VR)来说,它不是单纯被创造出来的——而3D建模、模拟世界这样的纯粹被创造出来的东西更好理解。所谓现实,就是我们肉眼看得到的、耳朵听的见的、皮肤感知的到的、身处的这个世界。如果广义的说,在现实的基础上利用技术将这个增添一层相关的、额外的内容,就可以被称为增强现实。
相比起AR,虚拟现实(VR)就好明白的多了:一个完全被创造出来的世界,而与3D建模、4D电影这种最大的不同在于:这个被模拟出来的世界要能带来与真实世界一样的感受(这种感受指的是人身体上的感受)-Oculus首席科学家Michael Abrash提出的观点。所以,请记住,VR是假的,一切都是假的,但是尽量让你的感受是真实的。
其实VR和AR并不难区分,只要别被他的名称迷惑,而是想想它的使用场景和实现技术基本上就没有什么问题了。不过在维基百科上有这么一段定义:“1994年保罗·米尔格拉姆(Paul Milgram)和岸野文郎(Fumio Kishino)提出了现实-虚拟连续统(Milgram’s Reality-Virtuality Continuum)。他们将真实环境和虚拟环境分别作为连续统的两端,位于它们中间的被称为“混合实境(Mixed Reality)”。其中靠近真实环境的是增强现实,靠近虚拟环境的则是扩增虚境(Augmented Virtuality)”听上去我们确实需要分清出虚拟与现实的世界了。
5、全息投影
全息投影技术(front-projected holographic display)也称虚拟成像技术是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术。全息投影技术不仅可以产生立体的空中幻象,还可以使幻象与表演者产生互动,一起完成表演,产生令人震撼的演出效果。适用范围产品展览、汽车服装发布会、舞台节目、互动、酒吧娱乐、场所互动投影等。
严格的说,理想的全息投影技术还没有诞生。因此,全息投影在教育中的应用,有待想象……但是,根据我们目前对于全息投影的技术定义,其在教育教学中的应用价值应该可以媲美增强现实技术。
6、智慧教室
智慧教室是数字教室和未来教室的一种形式。智慧教室是一种新型的教育形式和现代化教学手段,基于物联网技术集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体的新型现代化智慧教室系统,是推进未来学校建设的有效组成部分。
智慧教室是智慧学习环境的重要组成部分,是实施智慧教育的重要场所。目前的研究,更多的是集中在智慧教室内的技术产品或者教学功能上。比如有人认为智慧教室的教学功能应该具备情境激发、深度互动、合作建构、协作创作、资源推送、过程记录、诊断评价、云端服务等。在技术手段上应该能实现智慧墙、互动桌、智能触控、移动终端、录播系统、电子书包、诊断评价、反馈系统、资源工具等。
我认为,智慧教室的研究不能以让教学和学习更“灵巧”为终极目标,而是需要充分发挥当前的信息技术手段更加充分地支持学生发生深度学习为终极目标。原因有两条,第一,信息技术在不断发展,我们无法预测未来会产生哪些新的信息技术手段;第二,技术和环境不是永远都是学习的支持,教学的辅助,技术的运用和环境的设计一定要尊重人的认知和学习的一般规律来进行。
 

标签:教学改革教育信息化
分类:e课程与教学| 发布:曹殿波| 查看: | 发表时间:2017/3/29
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