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1、学习科学与技术:人类学习方式及其历史演变、信息素养和教育目标模式的时代转变2022-11-17LOGOLOGO变革学习与变革技术谁更重要变革学习与变革技术谁更重要?WHY?问题思考 我国汉字大体经历了结绳记事、河图、洛书、伏羲文王我国汉字大体经历了结绳记事、河图、洛书、伏羲文王画八卦、甲骨文、金文、钟鼎文、大篆、小篆、隶书、行书、画八卦、甲骨文、金文、钟鼎文、大篆、小篆、隶书、行书、草书、楷书等发展阶段。草书、楷书等发展阶段。汉字的发展演变汉字的发展演变Your site hereLOGOv印刷术印刷术n印刷术的发明,是人类文明史上的印刷术的发明,是人类文明史上的光辉篇章光辉篇章,推动了以文,
2、推动了以文字为形态的学习方式的传播与发展。字为形态的学习方式的传播与发展。n印刷术发明之前,文化的传播主要靠手抄的书籍。费时、印刷术发明之前,文化的传播主要靠手抄的书籍。费时、费事、易抄错、抄漏,既阻碍文化的发展,又给文化的传费事、易抄错、抄漏,既阻碍文化的发展,又给文化的传播带来不应有的损失,因此播带来不应有的损失,因此仅仅依靠手写的方式远远无法仅仅依靠手写的方式远远无法实现文化与教育的推广与普及。实现文化与教育的推广与普及。n印本的大量生产,使书籍留存的机会增加,版本统一,减印本的大量生产,使书籍留存的机会增加,版本统一,减少手写本因有限的收藏而遭受绝灭的可能性。印刷术的发少手写本因有限的
3、收藏而遭受绝灭的可能性。印刷术的发明促进教育的普及和知识的推广,使更多人可以获得知识,明促进教育的普及和知识的推广,使更多人可以获得知识,因而影响他们的人生观和世界观。一方面大大提高了人类因而影响他们的人生观和世界观。一方面大大提高了人类的识字率提高,另一方面又扩大了书籍的需要量。正是由的识字率提高,另一方面又扩大了书籍的需要量。正是由于印刷术对于学习形态的传播提高了人类的学习能力,因于印刷术对于学习形态的传播提高了人类的学习能力,因而被看做人类学习方式发展的第二大里程碑。而被看做人类学习方式发展的第二大里程碑。Your site hereLOGO文字和印刷术引发教育模式的质变v文字将书面语言
4、加入到以往只能借助口头和体态语言进行的文化教育活动中,超越了人类文化传播的时空障碍,拓展了教育的内容与形式,提高了学生抽象思维和学习能力,并成为学校诞生的关键性因素,使教育从社会生活中分化独立出来。v印刷术则突破了文字书写慢、效率低等不可逾越的障碍,使印刷体的书籍、课本成为文化的主要载体,加速了文化的传播以及近代和现代教育的普及。Your site hereLOGOv 信息技术信息技术n 两大技术杠杆推动着人类由工业时代跨入信息时两大技术杠杆推动着人类由工业时代跨入信息时代,通过信息技术的发明与使用推动着人类个体代,通过信息技术的发明与使用推动着人类个体和整体的学习和创造能力。信息技术促使学习
5、成和整体的学习和创造能力。信息技术促使学习成为每个社会成员生活中最重要的组成部分,使每为每个社会成员生活中最重要的组成部分,使每个公民的学习生活质量成为衡量一个国家或民族个公民的学习生活质量成为衡量一个国家或民族现代化水平的重要标志。现代化水平的重要标志。Your site hereLOGO2.2 2.2 变革学习比变革技术更重要变革学习比变革技术更重要 2.2.1 学习与技术的三种关系L-about IT 信息技术作为学习的对象L-from IT 信息技术作为教育内容的提供者L-with IT 信息技术作为学生学习的认知工具 Your site hereLOGO2.2.2 教育领域信息化步伐
6、的滞后教育的二律背反教育的二律背反 所谓所谓“二律背反二律背反”(antinomies)(antinomies)是是1818世纪德国古典哲世纪德国古典哲学家康德提出的哲学基本概念。指双方各自依据普遍承认学家康德提出的哲学基本概念。指双方各自依据普遍承认的原则建立起来的、公认为正确的两个命题之间的矛盾冲的原则建立起来的、公认为正确的两个命题之间的矛盾冲突。教育作为社会活动的一个重要方面,其中存在的许多突。教育作为社会活动的一个重要方面,其中存在的许多问题也集中反映了各种各样的二律背反现象。问题也集中反映了各种各样的二律背反现象。比如人才培养的专业性与综合性、素质教育与应试教比如人才培养的专业性与
7、综合性、素质教育与应试教育等等。教育一方面为未来培养人才,另一方面其变革与育等等。教育一方面为未来培养人才,另一方面其变革与发展却相对滞后。发展却相对滞后。Your site hereLOGO教育的滞后性教育的滞后性 过分注重分数、忽视思想品德教育、想象力与创造力过分注重分数、忽视思想品德教育、想象力与创造力不足、家庭教育跟不上时代需求、教育技术程度不高不足、家庭教育跟不上时代需求、教育技术程度不高 20 20世纪世纪8080年代初,第一批微机出现在学校课堂时,有年代初,第一批微机出现在学校课堂时,有人兴奋地预言:计算机将给教育领域带来一场变革。人兴奋地预言:计算机将给教育领域带来一场变革。3
8、0 30年过去了,学校花费大量资金购买的计算机主要用年过去了,学校花费大量资金购买的计算机主要用来学习简单的计算操作和繁琐的程序语言,或是把书本上来学习简单的计算操作和繁琐的程序语言,或是把书本上的内容搬上屏幕,老师至多是用计算机部分替代粉笔与黑的内容搬上屏幕,老师至多是用计算机部分替代粉笔与黑板,学生学会了粘贴作业和论文。板,学生学会了粘贴作业和论文。我国教育部斥资建设的数千门网络课程,至今大多束我国教育部斥资建设的数千门网络课程,至今大多束之高阁!之高阁!Your site hereLOGO计算机在游戏领域的应用计算机在游戏领域的应用 虚拟现实(虚拟现实(Virtual RealityVi
9、rtual Reality)技术由美国国家宇航)技术由美国国家宇航局投资局投资2020万美元才开发到勉强可以应用,而在不久,一个万美元才开发到勉强可以应用,而在不久,一个游戏公司便推出了价格只有游戏公司便推出了价格只有199199美元的美元的“虚拟男孩虚拟男孩”电子电子游戏。可见,造成计算机在教育领域游戏。可见,造成计算机在教育领域“悲惨命运悲惨命运”的主要的主要原因不在技术本身,而在技术之外。原因不在技术本身,而在技术之外。Your site hereLOGO计算机在教育领域的改革实验研究计算机在教育领域的改革实验研究“明日苹果教室明日苹果教室”*实验目的:实验目的:20世纪80年代中期,苹
10、果公司的市场预测中,迫切希望研究和了解这样一个问题:当以计算机为核心的现当以计算机为核心的现代教育技术,像使用书和纸一样方便时,教师和学生的教学代教育技术,像使用书和纸一样方便时,教师和学生的教学活动会发生什么变化?活动会发生什么变化?*实验对象实验对象:几个学校的班级学生和教师:几个学校的班级学生和教师*实验方法实验方法:为每个学生和教师都提供两台计算机,一台放:为每个学生和教师都提供两台计算机,一台放在学校,一台放在家里。试验研究的实质是探索和创设一种在学校,一台放在家里。试验研究的实质是探索和创设一种信息时代的学习环境和教育模式,研究持续了信息时代的学习环境和教育模式,研究持续了1010
11、年,积累了年,积累了丰富的第一手资料。丰富的第一手资料。Apple Classroom of TomorrowYour site hereLOGO“明日苹果教室”(Apple Classroom of Tomorrow)的教育改革试验实验结果:实验结果:1.1.学学生生学学习习效效果果:注注意意力力和和学学习习态态度度有有明明显显改改善善,开开始始从从被被动动的的知知识识接接受受者者转转变变为为主主动动的的探探索索者者和和个个性性化化的的独独立立学学习习者者。在在教教师师的的指指导导和和帮帮助助下下运运用用新新技技术术学学习习和和研研究究各各种种知知识识和和技技能,学习的兴趣、能力和效率越来越
12、高。能,学习的兴趣、能力和效率越来越高。2.2.学学生生交交流流合合作作:运运用用新新技技术术的的自自主主学学习习比比传传统统课课堂堂讲讲授授更更能促进学生之间的交流与合作。能促进学生之间的交流与合作。3.3.教教师师:促促使使教教师师的的观观念念和和行行为为发发生生了了深深刻刻变变化化,教教师师更更多多的的是是作作为为管管理理者者和和引引导导者者,而而非非说说教教者者。新新技技术术将将教教师师从从大大量量重重复复性性的的教教育育活活动动中中解解放放出出来来,将将创创造造力力献献给给更更具具挑挑战战性性和个性化的师生交往与共同探索之中。和个性化的师生交往与共同探索之中。4.4.师生关系:从根本
13、上改变了传统的师生关系和交往方式师生关系:从根本上改变了传统的师生关系和交往方式Your site hereLOGO 高科技带给教育的不仅是手段与方法的变革,而是包括教育观念与教育模式在内的一场历史性变革。教育领域信息化步伐滞后的主要原因不在于技术和经济,而在于陈旧落后的教育体制和教育观念的束缚。传统的课程指导方针和传统的教育评价体系阻碍着计算机与教育领域的结合。Your site hereLOGO 如何创造出真正能将计算机与课程结合起来的有效的方法?其难度绝不亚于技术的创新,然而这却是非常迫切的需要。事实表明,如果只是将计算机放到教室里,绝不可能自动地影响和改变师生的教学行为,必须使计算机同
14、学科课程学习内在地融为一体。必须创造条件,使师生在学科课程的教学中,越来越普遍地运用计算机和网络技术,使现代信息技术真正成为教室中不可缺少的一个重要组成部分。Your site hereLOGO 因此,变革学习比变革技术更为重要,也更为困难。教育政策领导者必须重新思考学校内和学校外的教育,教育政策领导者必须重新思考学校内和学校外的教育,学校要适应和容纳技术驱动的学习这股新生力量。如果教育学校要适应和容纳技术驱动的学习这股新生力量。如果教育者不能成功地将新技术整合进学校中,那么在过去者不能成功地将新技术整合进学校中,那么在过去150150年间发年间发展起来的长期认同的学校教育的面貌将发生改变,有
15、手段和展起来的长期认同的学校教育的面貌将发生改变,有手段和能力的学生会在公共学校之外进行学习。能力的学生会在公共学校之外进行学习。Allan Collins 阿兰阿兰柯林斯柯林斯 技术时代重新思考教育技术时代重新思考教育数字革命与美国的学校教育数字革命与美国的学校教育Your site hereLOGO传统教学模式信息时代教学模式教师讲授为主启发学生探究为主说教式教学交互式学习分学科定时教学多学科交叉的问题解决式学习(基于问题的学习)集体化、无个性的个体学习行为多样化、个性化的合作式学习教师作为知识的垄断者和传播者教师作为学习的指导者和帮助者按年龄和成绩分组可以混合编组对分科知识与分类技能的评
16、价(考知识点和熟练程度)以行为为基础的综合性评价(考能力和整体素质)传统教学模式与信息时代教学模式比较 从教学目标到教学评价都发生了根本性的改变,对学生、教师的素养、师生关系等都提出了全新的要求。只有更新教育观念,才能更深刻地洞察信息时代教育教学改革发展的趋势与前景,也才能从根本上变革学习与教学模式。Your site hereLOGO2.3 E Learning 引发的学习革命引发的学习革命2.3.1 E Learning 互联网正在引发一场极其深刻的革命,这场革命也迅速扩展到学习领域,许多英语国家将其称之为E Learning。E Learning的译法有三种,三种译法也代表了三种不同的观
17、点:网络化学习网络化学习强调基于Internet的学习;电子化学习电子化学习强调电子化,使得E Learning概念非常广泛;数字化学习数字化学习强调把数字化内容与网络资源结合起来。综上所述,E Learning是应用Internet、网络处理系统和其他电子设备与技术来支持、度量与管理学习。Your site hereLOGO 从根本上说,从根本上说,E LearningE Learning的目标就是借助现代的目标就是借助现代信息技术所提供的理想学习环境,构筑数字化学习资源,信息技术所提供的理想学习环境,构筑数字化学习资源,实现一种全新的学习方式。实现一种全新的学习方式。如何才能达到如何才能达
18、到E LearningE Learning的目标呢?的目标呢?美国教育技术CEO论坛第三年度(2000)认为:只只有有通通过过数数字字化化学学习习的的整整合合方方式式创创造造数数字字化化学学习习环环境境,把把数数字字化化学学习习资资源源和和数数字字化化学学习习过过程程纳纳入入学学生生的的学学业业标标准准,才才能能够够运运用用各各种种不不同同形形式式,实实现现对对技技术术的的充充分分使用,达到教育目标。使用,达到教育目标。Your site hereLOGO 为了帮助学校更有效地实现数字化内容与课程的整合,教育技术CEO论坛的年度报告还提出了三个步骤:确定教育目标,并将数字化内容与该目标联系起来
19、;确定教育目标,并将数字化内容与该目标联系起来;确定课程整合应当达到的、可以被测量与评价的结果和标准;确定课程整合应当达到的、可以被测量与评价的结果和标准;进行测量与评价,并按评价结果对整合的方式做出相应的调整,以便更进行测量与评价,并按评价结果对整合的方式做出相应的调整,以便更 有效地达到目标。有效地达到目标。过去很长时间里,人们似乎迷失了技术在教学中使用的真谛。太多的注意力投向了技术在教学中的单纯呈现,而忽视了技术与课程的有效整合。而这恰恰是提高学生学习成效,使学生掌握21世纪必备技能的关键。未来教育的成功将取决于人们是否有能力弥合这两者之间的差距,实现由前者向后者的转化。Your sit
20、e hereLOGO2.3.2 E-Learning中信息技术的作用1.信息技术作为演示工具2.信息技术作为交流工具3.信息技术作为个别辅导工具4.信息技术提供资源环境5.信息技术作为信息加工工具6.信息技术作为协作工具7.信息技术作为研发工具Your site hereLOGO数字原住民数字移民2.3.3数字时代的三个世界数字难民Digital refugees那些因为经济、社会、文化等原因更远离数字文化的群体,通常指社会上选择逃离而不是融入本土文化的老年人,他们觉得在有威胁性又危险的环境中迷失自己。Digital Natives也叫数字原生代,意为80后甚至再年轻些的这代人,一出生就面临着
21、一个无所不在的网络世界,对于他们而言,网络就是他们的生活,数字化生存是他们从小就开始的生存方式。Digital Immigrants指因为出生较早,在面对数字科技、数字文化时,必须经历不顺畅且较为艰难的学习过程者。他们好像现实世界中新到一个地方的人,必须想出各种办法来适应面前的崭新的数字化环境。三者构成了数字时代人类数字鸿沟所划分的新的三者构成了数字时代人类数字鸿沟所划分的新的“三个世界三个世界”。Your site hereLOGO 美国素有美国素有“先有哈佛,后有美利坚先有哈佛,后有美利坚”之说,这不仅因之说,这不仅因哈佛建校更早,更是因为哈佛特别强调的个人创造力,正哈佛建校更早,更是因为
22、哈佛特别强调的个人创造力,正是美国的核心精神。而学习力是创造力的根本。学习力是是美国的核心精神。而学习力是创造力的根本。学习力是什么?它是学习能力、动力、态度和创新能力的总合。没什么?它是学习能力、动力、态度和创新能力的总合。没有学习力就没有创造力,创造力的枯竭也就是意味生命力有学习力就没有创造力,创造力的枯竭也就是意味生命力的枯竭。因此,哈佛才将帮助学生具备使自己终生受益的的枯竭。因此,哈佛才将帮助学生具备使自己终生受益的学习力当最终目标。学习力当最终目标。v哈佛第二十六任校长鲁登斯坦说,从来没有一个时代,像今天这样需要不断地、随时随地地、深入广泛地、快速高效的学习,那种依靠在学校时学到的知
23、识就可以应付一切而受用终身的时代,已经一去不复返了!Neil L.Rudenstine,26th Harvard President Your site hereLOGOv学习的革命学习的革命一书也指出:一书也指出:“全世界都在争全世界都在争论着这样一个问题:学校应该教什么?论着这样一个问题:学校应该教什么?在我们看来,最重要的应是两个科目:学习在我们看来,最重要的应是两个科目:学习怎样学习和学习怎样思考。怎样学习和学习怎样思考。”Willard Dagget,国际领导与教育中心主任Your site hereLOGO2.4新型的学习方式新型的学习方式信息技术引发的学习方式的变革 n创新性学习
24、(获取知识的同时创造知识)创新性学习(获取知识的同时创造知识)n自主学习自主学习n个性化学习个性化学习n技术支持的学习(混合学习、移动学习、虚拟现实学技术支持的学习(混合学习、移动学习、虚拟现实学习等)习等)Your site hereLOGOv混合学习混合学习面对面教学与在线教学两种方式的有机组合。面对面教学与在线教学两种方式的有机组合。Your site hereLOGO 曾经有报告对曾经有报告对19961996年到年到20082008年关于在线学习完成的研年关于在线学习完成的研究进行分析发现:究进行分析发现:v混合学习是最有效的教育模式;混合学习是最有效的教育模式;v在线学习比面对面教学
25、更有效;在线学习比面对面教学更有效;v单纯的面对面教学是最低效的。单纯的面对面教学是最低效的。Your site hereLOGO混合学习案例一混合学习案例一:可汗学院可汗学院(Khan Academy)v由孟加拉裔美国人萨尔曼由孟加拉裔美国人萨尔曼可汗创立的一家教育性非营利组织,可汗创立的一家教育性非营利组织,主旨在于利用网络影片进行免费授课,现有关于数学、历史、主旨在于利用网络影片进行免费授课,现有关于数学、历史、金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容,教学影片金融、物理、化学、生物、天文学等科目的内容,教学影片超过超过3500段,机构的使命是加快各年龄学生的学习速度,段,机构的使命是
26、加快各年龄学生的学习速度,向世界各地的人们提供免费的高品质教育。向世界各地的人们提供免费的高品质教育。vhttp:/www.khanacademy.org/Your site hereLOGOYour site hereLOGO混合学习案例二:颠倒教室(The Flipped Classroom)v兴许是受萨尔曼兴许是受萨尔曼.可汗的启发,可汗的启发,20072007年,美国伍德兰帕克年,美国伍德兰帕克中学中学(Woodland Park High School)的两位化学老师的两位化学老师Jonathan Bergman&Aaron Sams 找到了录制找到了录制PPTPPT的软件,的软件,
27、将课件录制下来并放到网站上给那些因病无法参与课堂教将课件录制下来并放到网站上给那些因病无法参与课堂教学的学生学习使用。不久,两位化学老师开始思考如何利学的学生学习使用。不久,两位化学老师开始思考如何利用好课堂教学实践。于是,提出用好课堂教学实践。于是,提出“颠倒教室颠倒教室”的理念并在的理念并在近年来世界各地的学校中广受欢迎。今天,颠倒教室已经近年来世界各地的学校中广受欢迎。今天,颠倒教室已经彻底改变了传统的课堂教学格局,真正实现了个性化学习彻底改变了传统的课堂教学格局,真正实现了个性化学习和因材施教。和因材施教。Your site hereLOGOv学生在家依据自己的步调观看课程视频,通过在
28、学生在家依据自己的步调观看课程视频,通过在线论坛与教师、同伴交流沟通;线论坛与教师、同伴交流沟通;v在课堂教学环节,在教师的指导下,参与课堂活在课堂教学环节,在教师的指导下,参与课堂活动、问题解决、实践应用和提问与答疑。动、问题解决、实践应用和提问与答疑。1.教师每周创建三个教师每周创建三个5-7分钟的视频节目;分钟的视频节目;2.学生课前在家看完,家里没有条件的学生也可在学生课前在家看完,家里没有条件的学生也可在校观看;校观看;3.课堂教学时间主要用来做实验、参与活动或个别课堂教学时间主要用来做实验、参与活动或个别辅导。辅导。Your site hereLOGO颠倒教室的优点及颠倒内容颠倒教
29、室的优点及颠倒内容优点优点1:学生能得到及时反馈、降低挫折感:学生能得到及时反馈、降低挫折感优点优点2:教师能在课堂上提供支持、重点解决疑难问题:教师能在课堂上提供支持、重点解决疑难问题v颠倒的内容:颠倒的内容:v1.传统的教学流程:传统的教学流程:过去学生在课堂上齐步走学习知识,课后自主过去学生在课堂上齐步走学习知识,课后自主学习运用;颠倒教室则以课前自学为主,课上教师因材施教,通过开展学习运用;颠倒教室则以课前自学为主,课上教师因材施教,通过开展活动指导学生掌握运用知识与技能。活动指导学生掌握运用知识与技能。v2.传统的教学理念:传统的教学理念:由以教师为中心真正转变为以学生为中心,真由以
30、教师为中心真正转变为以学生为中心,真正做到因材施教。正做到因材施教。v3.传统的教师与学生角色:传统的教师与学生角色:教师由知识的传播者转变为个别辅导者,教师由知识的传播者转变为个别辅导者,学生由被动学习者转变为自主学习者。学生由被动学习者转变为自主学习者。v4.传统的教学模式:传统的教学模式:学生跟随老师在课上学习,具有依赖心理,而学生跟随老师在课上学习,具有依赖心理,而颠倒教室则利用混合学习模式将在线学习与面对面的教学相结合。颠倒教室则利用混合学习模式将在线学习与面对面的教学相结合。Your site hereLOGOv移动学习(移动学习(Mobile Learning)是指借助诸如智能手
31、机、掌上电脑、平板电脑、上网是指借助诸如智能手机、掌上电脑、平板电脑、上网本、笔记本电脑等移动装置及其技术环境而开展的学本、笔记本电脑等移动装置及其技术环境而开展的学习活动习活动。(。(坐在汽车上看书?)坐在汽车上看书?)目的:增进学习的主动性;扩展数字化的学习v优点:便捷性、替代性、即时性、易获取、个人性、交互性v缺点:屏幕小、电池续航、课程内容、平台兼容Your site hereLOGOGoogle Glassv谷歌眼镜(谷歌眼镜(Google Project Glass)是由谷歌公司于)是由谷歌公司于2012年年4月发月发布的一款布的一款“拓展现实拓展现实”穿戴式智能眼镜,它具有和智能
32、手机一样的功能,穿戴式智能眼镜,它具有和智能手机一样的功能,可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向,以及上网冲浪、处理文字可以通过声音控制拍照、视频通话和辨明方向,以及上网冲浪、处理文字信息和电子邮件等。信息和电子邮件等。v集智能手机、集智能手机、GPS、相机于一身,在用户眼前展现实时信息,只要眨眨、相机于一身,在用户眼前展现实时信息,只要眨眨眼就能拍照上传、收发短信、查询天气路况等操作。用户无需动手便可上眼就能拍照上传、收发短信、查询天气路况等操作。用户无需动手便可上网冲浪或者处理文字信息和电子邮件,对着谷歌眼镜的麦克风说网冲浪或者处理文字信息和电子邮件,对着谷歌眼镜的麦克风说“OK,Gl
33、ass”,一个菜单即在用户右眼上方的屏幕上出现,显示多个图标拍照,一个菜单即在用户右眼上方的屏幕上出现,显示多个图标拍照片、录像、使用谷歌地图或打电话,用户可以用自己的声音控制拍照、视片、录像、使用谷歌地图或打电话,用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。兼容性上,频通话和辨明方向。兼容性上,Google Glass 可同任一款支持蓝牙的可同任一款支持蓝牙的智能手机同步。智能手机同步。v可以作为医学院的手术教学工具,医生可以佩戴谷歌眼镜直播自己的手术可以作为医学院的手术教学工具,医生可以佩戴谷歌眼镜直播自己的手术过程,这样学生就能通过视频直接观看到手术,而不必站在手术室内,当过程,这
34、样学生就能通过视频直接观看到手术,而不必站在手术室内,当然使用者还可以通过它分享自己在音乐会或足球赛的体验。然使用者还可以通过它分享自己在音乐会或足球赛的体验。Your site hereLOGOYour site hereLOGOYour site hereLOGO移移动学学习的特性:的特性:SOLOMOLocation移移动学学习的特性的特性SocialMobileYour site hereLOGOv不管我们是否喜欢,也不管我们是否已经不管我们是否喜欢,也不管我们是否已经做好准备,移动学习都代表了技术支持学做好准备,移动学习都代表了技术支持学习这个悠久传统的下一步。习这个悠久传统的下一步
35、。Ellen D.Wagner,2005Your site hereLOGOv虚拟现实学习是多媒体学习发展起来后一个非常重要的学习概虚拟现实学习是多媒体学习发展起来后一个非常重要的学习概念。在过去的几十年内得到了不断的发展,现已由念。在过去的几十年内得到了不断的发展,现已由20052005年的年的Virtual Reality Virtual Reality 发展到发展到Virtual WorldVirtual World。从第一个。从第一个Virtual Virtual WorldWorld出现到今天由无数个虚拟世界涌现在我们面前。出现到今天由无数个虚拟世界涌现在我们面前。最突出最突出的虚拟
36、世界就是由美国林登(的虚拟世界就是由美国林登(LindenLinden)实验室所研发的)实验室所研发的Second LifeSecond Life,第二人生,第二人生。vSLSL其实是一种三维的虚拟世界,在这个世界中由用户来创造内其实是一种三维的虚拟世界,在这个世界中由用户来创造内容。它不同于多用户角色扮演游戏,后者所有游戏内容均由容。它不同于多用户角色扮演游戏,后者所有游戏内容均由设计师所设计,但设计师所设计,但SLSL是由用户创建内容。是由用户创建内容。LindenLinden实验室提供实验室提供的仅仅是一个平台,在这个平台中用户可以自行设计,而且的仅仅是一个平台,在这个平台中用户可以自行
37、设计,而且学习是其中的一项重要内容。学习是其中的一项重要内容。虚拟现实学习Your site hereLOGOYour site hereLOGOYour site hereLOGOv根据时代杂志,根据时代杂志,2007年年SL已经卖了已经卖了100多个岛多个岛屿给大学作为教学用地;屿给大学作为教学用地;v据不完全统计,据不完全统计,SL里有大约里有大约300多个大学入驻;多个大学入驻;v07年开始,被用于语言教学,教育应用包括语年开始,被用于语言教学,教育应用包括语言学习、言学习、IT、图书馆、音乐、艺术、学生事务管、图书馆、音乐、艺术、学生事务管理、家校联系等等。理、家校联系等等。Your
38、 site hereLOGOv在在SLSL里,你可以学习、工作、生产、购物、存款,或者是跟里,你可以学习、工作、生产、购物、存款,或者是跟朋友们一起四处闲逛、娱乐。游戏中的通用货币林登币朋友们一起四处闲逛、娱乐。游戏中的通用货币林登币(Linden dollars)(Linden dollars)与美元可以以一定汇率进行自由兑换,与美元可以以一定汇率进行自由兑换,“第二人生第二人生”内的经济活动能赚取真金白银,商业、政治和娱内的经济活动能赚取真金白银,商业、政治和娱乐开始渗入其中,虚拟与现实的界限由此逐渐模糊。乐开始渗入其中,虚拟与现实的界限由此逐渐模糊。vSecond LifeSecond
39、Life虚拟世界中的经济问题已经积累了一段时间,虽虚拟世界中的经济问题已经积累了一段时间,虽然禁赌是直接诱因,但银行长期高利贷也是风险来源。虽然然禁赌是直接诱因,但银行长期高利贷也是风险来源。虽然无法提供足够的现金满足取款要求,但很多金融公司仍然承无法提供足够的现金满足取款要求,但很多金融公司仍然承诺每日诺每日0.1%0.1%的高利息,年利率约为的高利息,年利率约为44%44%。SLSL的增长属于爆发式的增长属于爆发式的,由于林登元没有商品做支撑,因此的,由于林登元没有商品做支撑,因此SLSL的虚拟经济处于随的虚拟经济处于随时崩溃的危险。时崩溃的危险。Your site hereLOGOv一些
40、杂志的编辑们回到一些杂志的编辑们回到“第二人生第二人生”游戏中,重新观察这个游戏中,重新观察这个几年前火得一塌糊涂的网络虚拟社区。这里现在已经变成了几年前火得一塌糊涂的网络虚拟社区。这里现在已经变成了荒凉寂静,与世隔绝的孤岛,甚至可以说已经道德沦丧。荒凉寂静,与世隔绝的孤岛,甚至可以说已经道德沦丧。“第二人生第二人生”的堕落向我们展现了一个乌托邦式的网络社会,的堕落向我们展现了一个乌托邦式的网络社会,在失去了与现实的深度关联和约束之后,如何因人性的弱点在失去了与现实的深度关联和约束之后,如何因人性的弱点而走向必然的衰落。而走向必然的衰落。v经过一段时间的运营,以经过一段时间的运营,以UGCUG
41、C(用户创造内容)模式为代表的(用户创造内容)模式为代表的大客户端虚拟世界产品如大客户端虚拟世界产品如HipihiHipihi、NovokingNovoking已经陷入运营困已经陷入运营困境,而另外一种以微客户端,图形化社区为模式的境,而另外一种以微客户端,图形化社区为模式的3D3D虚拟世虚拟世界随后兴起。界随后兴起。Your site hereLOGO虚拟现实技术的应用虚拟现实技术的应用v虚拟现实技术现在已广泛应用于医学、娱乐、军事航天、室内虚拟现实技术现在已广泛应用于医学、娱乐、军事航天、室内设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古迹、道路桥梁、设计、房产开发、工业仿真、应急推演、文物古
42、迹、道路桥梁、地理、培训实训、船舶制造等生活的方方面面。地理、培训实训、船舶制造等生活的方方面面。v医学医学:在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪在虚拟环境中,可以建立虚拟的人体模型,借助于跟踪球、球、HMDHMD(头戴式可视设备头戴式可视设备Head Mount DisplayHead Mount Display)、感觉手套,)、感觉手套,学生可以很容易了解人体内部各器官结构。这个虚拟的环境包学生可以很容易了解人体内部各器官结构。这个虚拟的环境包括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射括虚拟的手术台与手术灯,虚拟的外科工具(如手术刀、注射器、手术钳等),虚拟的人体模
43、型与器官等。借助于器、手术钳等),虚拟的人体模型与器官等。借助于HMDHMD及感及感觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。觉手套,使用者可以对虚拟的人体模型进行手术。v文物古迹文物古迹:利用虚拟现实技术,结合网络技术,可以将文物的利用虚拟现实技术,结合网络技术,可以将文物的展示、保护提高到一个崭新的阶段。首先表现在将文物实体通展示、保护提高到一个崭新的阶段。首先表现在将文物实体通过影像数据采集手段,建立起实物三维或模型数据库,保存文过影像数据采集手段,建立起实物三维或模型数据库,保存文物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源,实现濒危文物物原有的各项型式数据和空间关系等重要资源,实现濒危
44、文物资源的科学、高精度和永久的保存。其次利用这些技术来提高资源的科学、高精度和永久的保存。其次利用这些技术来提高文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段,同时文物修复的精度和预先判断、选取将要采用的保护手段,同时可以缩短修复工期。可以缩短修复工期。Your site hereLOGO虚拟现实技术在教育领域中的应用虚拟现实技术在教育领域中的应用v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。v主要应用于以下方面:v1.科技研究v2.虚拟实训基地v3.虚拟仿真校园
45、Your site hereLOGOv1.1.应用于科学研究应用于科学研究 当前许多高校都在积极研究虚拟现实技术及其应用,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。虚拟现实技术能够为学生提供生动、逼真的设计的应用。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
46、空旅行、化合物分子学习环境,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。而加速和巩固学生学习知识的过程。Your site hereLOGOYour site hereLOGOYour site hereLOGOv2.应用于虚拟实训基地应用于虚拟实训基地 利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地,其“设设备备”与与“部件部件”多是虚拟的,使学生能够在虚拟的学习环多是虚拟的,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
47、学习环境中去,这非境中扮演一个角色,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、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。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
48、设备,学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降操作控制设备,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。落,通过反复训练,达到熟练掌握驾驶技术的目的。Your site hereLOGO模拟飞行中包含主要的商用飞行航路、全球2.4万多个机场的详细资料,包括跑道航向、长短、海拔、机场无线电频率等,可以实时更新各地的最新天气情况,同时还储存机型、航线、航基点等数据,并且可以下载数据包不断更新数据。Your site hereLOGOv3.应用于虚拟仿真校园应用于虚拟仿真校园v教育部在相关文件中多次涉及到虚拟校园,阐明了教育部在相关文件中多次涉及到虚拟校园,阐明了虚
49、拟校园的地位和作用,是虚拟现实技术在教育培虚拟校园的地位和作用,是虚拟现实技术在教育培训中最早的具体应用,能够适应学校不同程度的需训中最早的具体应用,能够适应学校不同程度的需求求 *简单的虚拟我们的校园环境供游客浏览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现实技术作为远程教育基础平台 Your site hereLOGOv虚拟校园漫游系统虚拟校园漫游系统(Virt
50、ual Campus)是基是基于地理信息系统技术、虚于地理信息系统技术、虚拟现实技术、宽带网络技拟现实技术、宽带网络技术、多媒体技术、计算机术、多媒体技术、计算机图形学等高新技术,将校图形学等高新技术,将校园地理空间信息和其属性园地理空间信息和其属性信息相结合,构建一个逼信息相结合,构建一个逼真的、具有真的、具有 视觉、厅局、视觉、厅局、触觉的虚拟校园景观,用触觉的虚拟校园景观,用户可以利用计算机网络远户可以利用计算机网络远程访问这个全新的校园景程访问这个全新的校园景观,通过终端计算机在虚观,通过终端计算机在虚拟校园中漫游,而且可以拟校园中漫游,而且可以进行查询、搜索等操作。进行查询、搜索等操