信息技术与教育应用.doc

信息技术与课程整合是我国21世纪基础教育教学改革的一个新途径，与学科教学有着密切的联系和继承性，同时又是具有相对独立性特点的新型教学结构类型。信息技术与课程整合，不是把信息技术仅仅作为辅助教或辅助学的工具，而是强调要把信息技术作为促进学生自主学习的认知工具和情感激励工具，利用信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境，把学生的主动性、积极性充分调动起来，使学生的创新思维与实践能力在整合过程中得到有效的锻炼，这正是创新人才培养所需要的。 由此可见，信息技术与课程整合是改变传统教学结构、实施创新人才培养的一条有效途径，也是目前国际上基础教育改革的趋势与潮流。 信息技术与课程整合的含义信息技术与课程整合的概念源于何处现已很难查明，但可以认为最初是源于课程整合的概念。 整合一词，来源于英语的integrative意为：使 结合（with）；使并入(into)；使一体化，使其成为一体。课程整合（Curriculum Integration）意味着对课程设置、各课程教育教学的目标、教学设计、评价等诸要素作系统的考虑与操作，也就是说要用整体的、联系的、辩证的观点，认识、研究教育过程中各种教育因素之间的关系。比较狭义的课程整合通常指的是，考虑到各门原来割裂课程之间的有机联系，将这些课程综合化。 刘茂森教授在全国教育技术学校十五课题开题研讨会上说：所谓信息技术与课程整合是指信息技术教育课程的目的、任务与学科课程教学的目的、任务整合在同一教学过程中。” 这里明确地界定了信息技术与课程整合是信息技术课程与学科课程的整合即课程的综合化。 信息技术与课程整合是指“信息技术”与“课程”的整合，而不是指“信息技术”与“课程整合”，这是我们理解其含义的关键。在系统科学方法论中，“整合”表示为由两个或两个以上较小部分的事物、现象、过程、物质属性、关系、信息、能量等在符合具体客观规律或一定条件的前提下，凝聚成较大整体的过程及结果。信息技术与课程整合的定义可以分为“大整合论”和“小整合论”两种。 “大整合论”所理解的课程是一个较大的概念。这种观点主要是将信息技术融入到课程的整体中去，改变课程内容和结构，变革整个课程体系。 “小整合论”则将课程等同于教学。这种观点，将信息技术与课程整合等同于信息技术与学科教学整合。 我国教育技术界权威专家李克东教授认为：信息技术与课程整合是指在教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、人力资源和课程内容有机结合，共同完成课程教学任务的一种新型的教学方式。整合的三个基本点是： 要在多媒体和网络为基础的信息化环境中实施课程教学活动。 对课程教学内容进行信息化处理后成为学习者的学习资源。 利用信息化加工工具让学生进行知识重构。 何克抗教授认为：所谓信息技术与学科课程的整合，就是通过将信息技术有效融合于各学科的教学过程来营造一种新型教学环境，实现一种既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的以“自主、探究、合作”为特征的教与学方式，从而把学生的主动性、积极性、创造性教充分地发挥出来，使传统的以教师为中心的课堂教学结构发生根本性变革，从而使学生的创造精神与实践能力的培养真正落到实处。整合的三个基本属性：营造新型教学环境、实现新的教与学方式、变革传统教学结构。 信息技术与课程整合的特征1信息技术与课程整合的最基本特征是：有先进的教育思想、教学理论的指导、学科交叉性和立足于能力的培养。具体表现在以下几个方面： 1、任务驱动式的教学过程：信息技术与课程整合以各种各样的主题任务进行驱动教学，有意识的开展信息技术与其他学科（甚至多学科）相联系的横向综合的教学。比如目前的网络游戏，刚进去玩时，系统一般都会提供一系列的新手任务，当你完成这些新手任务后，该游戏的基本操作你也就基本会了，可以说这也是教育技术在游戏中的体现。 2、信息技术作为教师、学生的基本认知工具：在信息技术与课程整合中，强调信息技术服务于学科的内在需求，服务于具体的任务。教师和学生都已一种自然的方式对待信息技术，把信息技术作为获取信息、探索问题、协作解决问题的认知工具，把各种技术手段完美、恰当的融到课程的教学与学习中去。 3、能力培养和知识学习相结合的教学目标：信息技术与课程整合要求学生学习的重心不再仅仅放在学会知识上，而是转到学会学习、掌握方法和培养能力上，包括培养学生的信息素养。强调能力的培养也是我国新课改的重中之重，现在的中小学课程改的很厉害，其实说白了就是要求教师在教会学生知识的同时注重学生能力的培养，所以看现在的新课改的教材和示范课你会觉得有些内容或程序总有点多此一举，但其实这都是学生能力培养所必要的必需的，这也需要广大教育工作者的认真落实。当然，这样也就无形中加重了老师的负担，但百年大计、教育为本，作为教育工作者，牺牲一点也是应该的。 4、“教师为主导、学生为主体”的教学结构：在信息技术与课程整合的教学结构中，强调学生的主体性，要求充分发挥学生在学习过程中的主动性、积极性和创造性。 5、个别化学习和协作学习的和谐统一：信息技术能够为我们提供一个开放性的实践平台，是每一位学生在这个平台上可以采用不同的方法、工具来完成同一个任务。这种个别化教学策略对于发挥学生的主动性和进行因人而异的学习室很有帮助的。 信息技术与课程整合的种类目前，国内许多学者根据自己对这一概念的理解，提出信息技术与课程整合的内涵，由此使得信息技术与课程整合的概念扩大化。但归纳起来大致有以下种： (1)信息技术与学科教学的整合，这-层面的整合结果包括：CAI、Web-based CAI，CMI、校内闭路电视、卫星传输教学节目、电影、幻灯等利用信息媒体展示教学信息而开展教学的模式。 (2)信息技术与学习活动的整合，这一层面整合结果包括：CAL、CSCL、利用计算机网络开展的讨论，在线会议，利用视频会议开展网上讨论学习、在线答疑等模式。与(1)不同的是，这一层面的整合体现了信息技术不只是作为呈示教学信息和抽象知识的载体，它更多地是作为教与学的互动，学生之间的交流与沟通的工具特点。 (3)学科教学与学生学习活动的整合 上述(1)、(2)两方面共同构成了目前大多数学者和中小学教师认为的信息技术与课程整合的概念。同时， 整合3部分显示，学科课程与活动课程，在国外20世纪50年代以来这两种课程形态由截然分开和彼此对立走向相互融合和趋向统一，熔于一炉，从而形成了以建构主义课程观为基础的学生本位课程。结合活动开展学科教学，在我国一些学校也有所实施。但著者认为，信息技术与课程整合指的是下述(4)的内容。 (4)教育的信息化一信息技术与学科以及实践活动的整合 ITE与学科整合显示，信息技术教育(ITE)学科与其他学科(如语文、数学)以及活动课程的整合，它反映了整合后的综合课程的特征，又指明了在真实活动或学习共同体中体验性学习知识和技能的必要性，同时把信息技术作为工具支持这一学习的信息技术教育课程、学科课程，活动课程之间的整合。其结果是信息技术环境下基于真实活动的系统化知识技能的主体学习活动。可是，知识是无穷尽的，就目前情况来看，还没有一个理想方法使得学生通过实践活动建构结构化的知识。学科技能是有限的，可以通过分析学科专家的活动行为使之结构化。 根据上述的讨论，笔者认为，信息技术与课程整合的结果即信息技术课程与学科课程以及综合实践活动的整合，也就是信息技术环境下的综合学习。比如，将信息技术与语文学科以及学生的实践活动进行整合，首先我们要考虑语文科的目的和任务是什么。语文学科的主要目的是培养语言能力，任务是通过演练使学生学会利用语言进行表达、交流。而信息技术学科的主要目的是培养学生灵活运用信息的能力，任务是在信息技术环境下开展信息教育，如，通过E-mail与远离自己的其他学校小朋友交换信息，获取解决问题的方法。如果将两者在综合实践活动中进行整合，其结果就变成，利用信息技术工具E-mail开展校际交流，获取所需的信息。这一过程中既需要用到信息工具，又需要熟练的语言文字的交流、表达的技能。 信息技术与课程整合的目标2信息技术与课程整合要达到的宏观目标：建设数字化教育环境，推进教育信息化进程，促进学校教学方式的根本性变革，培养学生的创新精神和实践能力，实现信息技术环境下的素质教育与创新教育。具体目标可以概述为： 1优化教学过程，提高教学质量和效益 信息技术与课程整合的本质是在先进的教育思想、教育理论的指导下，把以计算机及网络为核心的信息技术，作为教学环境的创设工具和促进学生学习的认知工具，应用到各学科教学过程中。将各种教学资源、各个教学要素和教学环节，经过组合、重构，相互融合，提高教学质量，促进传统教学方法的变革。 2培养学生的信息素养 培养学生获取（包括信息发现、信息采集与信息优选）、分析（包括信息分类、信息综合、信息查错与信息评价）、加工（包括如何有效地利用信息来解决学习、工作和生活中的各种问题）和利用（包括信息的排序与检索、信息的组织与表达、信息的存储与变换以及信息的控制与传输等）信息的知识与能力，为学生打好全面、扎实的信息文化基础，同时具备对信息内容的批判与理解能力，并能在虚拟的环境中具有良好的伦理道德和法律意识。 3培养学生掌握信息时代的学习方式 海量的网络信息，改变了人类的学习方式，学习方式从接受式学习转变为自主学习、探究学习、研究性学习和协作学习。新的学习方式要求学习者必须能够利用资源进行学习，学会在数字化情境中进行自主发现，学会利用网络通信工具进行协商交流、合作讨论式的学习，学会利用信息加工工具和创作平台，进行实践创造的学习。 4培养学生终身学习的态度和能力 在信息时代，知识的更新率加快，各学科间相互渗透，出现了更多的新兴学科和交叉学科。在这种科学技术、社会结构发生剧变的大背景下，要求学习者能够具有主动汲取知识的愿望并能付诸于日常生活实践，要能够独立自主的学习，能够自我组织，并能控制整个学习过程，对学习进行自我评估。 信息技术与课程整合的原则3信息技术与课程整合，是将信息技术有机地融合在各学科教学过程中。但整合不等于混合，在利用信息技术之前，教师要清楚信息技术的优势和不足，并了解学科教学的需求。在整合过程中，教师要设法找出信息技术在哪些地方能提高学习的效果，从而使学生用信息技术来完成那些用其他方法做不到或效果不好的学习任务。 1运用教育理论指导课程整合的实践 现代学习理论为信息技术与课程整合奠定了坚实的理论基础，在教与学的层面上，每一种理论都具有其正确性的一面。但是，在教学实践中，没有一种理论具有普适性，无论哪一个理论都不能替代其它理论而成为惟一的指导理论。 行为主义学习理论，在对需要机械地记忆知识或具有操练和训练教学目标的学习中突显出来。 认知主义学习理论的指导作用，则主要体现在激发学生的学习兴趣、控制和维持学生的学习动机。 建构主义学习理论，提倡给学生提供建构理解所需要的环境和广阔的建构空间，让学生自主、发现式地学习。如利用信息技术进行适当的内容重复，帮助学生记忆知识。通过信息技术设置情景，让学生便于意义建构。 2根据学科特点构建整合的教学模式 每个学科都有其固有的知识结构和学科特点，它们对学生的要求也是不同的。 语言教学是培养学生应用语言的能力。主要训练学生在不同的场合，正确、流利地表达自己的思想，较好的与别人交流的能力。 数学属于逻辑经验学科，主要由概念、公式、定理、法则以及应用问题组成，教学的重点应该放在开发学生的认知潜能上。 物理和化学，则是与人们的生产、生活密切相关的学科。在教学中，应注意学生的观察能力、解决问题的能力和做实验的能力的培养。 如果需要培养学生的操作能力，那么用计算机的模拟实验全部代替学生的亲手实验，将会违背学科的特点，背离教学目标中对学生动手能力的培养。 3根据教学内容选择整合策略 信息技术与课程的整合应该根据不同的教学对象，实施多样性、多元化和多层次的整合策略。对于学习类型和思维类型不同的人来说，他们所处的学习环境和所选择的学习方法将直接影响他们的学习效果。如有的学生不能主动地对外来信息进行加工，喜欢有人际交流的学习环境，需要明确的指导和讲授。而有的学生在认知活动中，则更愿意独立学习、进行个人钻研，更能适应结构松散的教学方法或个别化的学习环境。 4.“学教并重”的教学设计理论来进行课程整合的教学设计 目前流行的教学设计理论主要有“以教为主”的教学设计和“以学为主”的教学设计两大类。理想的方法是将二者结合起来，取长补短，形成优势互补“学教并重”的教学设计理论。而且，这种理论也正好能适应“既要发挥教师主导作用，又要充分体现学生主体作用的新型教学结构”的要求。将信息技术作为促进学生自主学习的认知工具与情感激励工具。 5个别化学习和协作学习的和谐统一 信息技术给我们提供了一个开放性的实践平台，对于同一任务，不同的学生也可以采用不同的方法和选择不同的工具来完成。这种个别化的教学策略，对于发挥学生的主动性，进行因人而异的学习是很有帮助的。既要为学生提供个别化的学习机会，又要组织学生开展协作学习。一、协作学习的基本概念协作学习(Collaborative Learning)是一种通过小组或团队的形式组织学生进行学习的一种策略。小组成员的协同工作是实现班级学习目标的有机组成部分。小组协作活动中的个体(学生)可以将其在学习过程中探索、发现的信息和学习材料与小组中的其它成员共享，甚至可以同其它组或全班同学共享。在此过程中，学生之间为了达到小组学习目标，个体之间可以采用对话、商讨、争论等形式对问题进行充分论证，以期获得达到学习目标的最佳途径。学生学习中的协作活动有利于发展学生个体的思维能力、增强学生个体之间的沟通能力以及对学生个体之间差异的包容能力。此外，协作学习对提高学生的学习业绩、形成学生的批判性思维与创新性思维、对待学习内容与学校的乐观态度、小组个体之间及其与社会成员的交流沟通能力、自尊心与个体间相互尊重关系的处理等都有明显的积极作用。 二、协作学习的基本要素协作学习目前已经成为一种学习模式，在传统的班级授课和信息技术学习环境中得到了广泛的应用。协作学习模式是指采用协作学习组织形式促进学生对知识的理解与掌握的过程，通常由4个基本要素组成，即协作小组、成员、辅导教师和协作学习环境。 1协作小组协作小组是协作学习模式的基本组成部分，小组划分方式的不同，将直接影响到协作学习的效果。通常情况下，协作小组中的人数不要太多，一般以24人为宜。 2成员成员是指学习者，按照一定的策略分派到各协作小组中。人员的分派依据许多因素，如学习者的学习成绩、知识结构、认知能力、认知风格、认知方式等，一般采用互补的形式有利于提高协作学习的效果。如学习成绩好的学生和成绩差的学生搭配，可有利于差生的转化，并促进优生在辅导差生的过程中实现对知识的融会贯通；认知方式不同的学生互相搭配，有利于发挥不同认知类型学生的优势，从而促进学生认知风格的“相互强化”。协作学习成员不限于学生，也可能是由计算机扮演的学习伙伴。 3辅导教师辅导教师在协作学习模式中并非可有可无，因为有辅导教师存在，协作学习的组织、学习者对学习目标的实现效率、协作学习的效果等都可以得到有效控制和保证。协作学习对辅导教师提出了更高的要求，即要求辅导教师具有新型的教育思想和教育观念，由传统的以“教”为中心转到以“学”为中心，同时还要实现二者的最优结合。 4协作学习环境协作学习是在一定环境中进行的，主要包括协作学习的组织环境、空间环境、硬件环境和资源环境。组织环境是指协作学习成员的组织结构，包括小组的划分、小组成员功能的分配等。空间环境是指协作学习的场所，如班级课堂、互联网环境等。硬件环境指协作学习所使用的硬件条件，如计算机支持的协作学习、基于互联网的协作学习等。资源环境是指协作学习所利用的资源，如虚拟图书馆、互联网等。 三、协作学习的基本模式协作学习的基本模式主要有7种，分别是竞争、辩论、合作、问题解决、伙伴、设计和角色扮演。 1、竞争竞争是指两个或更多的协作者参与学习过程，并有辅导教师参加。辅导教师根据学习目标与学习内容，对学习任务进行分解，由不同的学习者“单独”完成，看谁完成的最快最好。辅导教师对学习者的任务完成情况进行评论，其他学习者也可以对其发表意见。各自任务完成后，就意味着总任务的完成。竞争性模式有利于激发学生的学习积极性与主动性，但易造成因竞争而导致协作难以进行的结果。因此让学习者明确各自任务完成对保证总目标实现的意义非常重大， 即学习者是在竞争与协作中完成学习任务的。竞争可在小组内进行，也可以在小组间进行。 2辩论协作者之间围绕给定主题，首先确定自己的观点。在一定的时间内借助虚拟图书馆或互联网查询资料，以支持自己的观点。辅导教师(或中立组)对他们的观点进行甄别，选出正方与反方，然后双方围绕主题展开辩论。辩论的进行可以由对立的双方各自论述自己的观点，然后针对异方的观点进行辩驳。最后由中立者对双方的观点进行裁决，观点论证充分的一方获胜。也可以不确定正反双方，而是由不同小组或成员叙述自己的观点，然后相互之间展开辩论，最终能说服各方的小组或成员获胜。辩论可在组内进行，也可在组间进行。辩论模式有利于培养学生的批判性思维。 3合作多个协作者共同完成某个学习任务，在任务完成过程中，协作者之间互相配合、相互帮助、相互促进，或者根据学习任务的性质进行分工协作。不同协作者对任务的理解及 其视点不完全一样，各种观点之间可以互相补充，从而圆满完成学习任务。 4问题解决该种模式需要首先确定问题。问题的种类多种多样，其来源也不相同。一般根据学生所学学科与其兴趣确定。问题解决过程中可以采取多种方式，如竞争、合作、辩论等。问题解决过程中，协作者需要借助虚拟图书馆或互联网查阅资料，为问题解决提供材料与依据。问题解决的最终成果可以是报告、展示或论文，也可以通过汇报的形式。问题解决是协作学习的一种综合性学习模式，它对于培养学生的各种高级认知活动和问题解决与处理能力具有明显的作用。 5伙伴伙伴指协作者之间为了完成某项学习任务而结成的伙伴关系。伙伴之间可以对共同关心的问题展开讨论与协商，并从对方那里获得问题解决的思路与灵感。学习伙伴之间的关系一般比较融洽，但也可能会为某个问题的解决产生争论，并在争论中达成共识，进而促进问题解决。协作学习伙伴可以是学生，但也可以由计算机充当。由计算机充当的学习伙伴需要人工智能的支持，即根据一定的策略，由计算机模拟的学习伙伴对学习者的学习状态进行判断，对学习者提出问题或为问题提供答案。智能化程度高的协作学习系统可以具有多种不同类型的虚拟学习伙伴，学习者可以自由选择或由计算机根据学习者的特征动态确定学习伙伴。 6设计它是基于学习者综合能力培养和面向过程的协作学习模式。由辅导教师给定设计主题，该主题强调学习者对相关知识的运用能力，如问题解决过程设计、科学实验设计、基于知识的创新设计等。在设计主题的解决过程中，学习者充分运用已掌握知识，相互之间进行分工、协作，共同完成设计主题。要求辅导教师及时发现并总结学习者的新思想和新思路，以利于提高全体学生对知识的综合运用能力。 7角色扮演该种模式是让不同学生分别扮演指导者和学习者的角色，由学习者解答问题，指导者对学习者的解答进行判别和分析。如果学习者在解答问题过程中遇到困难，则由指导者帮助学习者解决。在学习过程中，他们所扮演的角色可以互相转换。通过角色扮演，学习者对问题的理解将会有新的体会。角色扮演的成功将会增加学习者的成就感和责任感，并可以激发学习者掌握知识的兴趣与积极性。 协作学习策略与模式已成为跨越各个年级、课程内容和学习层次的主要学习方式，在这种方式下，学生感受到同学之间不再是竞争的对手，而是促进学习的帮助者。协作学习使得学生的学习活动更加生动、活泼和丰富多彩。皮亚杰指出，协作学习在儿童认知发展建构中是一种主要的方式。皮亚杰的理论同其它流行的学习理论在强调协作重要性方面是一致的(如Vygotsky l978，Fox Karen，Thomas Funaro 1990)。皮亚杰认为不同个体之间的相互作用活动应该是平等的，如成人与儿童之间、教师与学生之间的活动。开始时儿童或学生的活动可能是受控制的，但当他们具备了一定的背景知识后，与成人或教师之间的平等协商、对话、讨论将更有利于他们形成良好的认知结构并加深对认知内容的认识。1 远程教育的现状1. 1 国内专业网络集团群雄并起国内专业网络集团已初具规模,并各具千秋。在国内,已具相当实力,且拥有大量用户的大型网络公司已有几十家,他们分别从不同领域为中国的网络教育承担着重要的使命,并且取得了相当好的社会效益和经济效益。国内知名大学已相继建立了自己的网络教育体系,如清华大学建立的网络教育学院、中国人民大学网络教育学院等,为社会提供了优质的教育资源。与此同时,网络设备与技术服务的集团公司也在同步发展,如全球领先的互联网设备及解决方案提供商思科,基于软件服务的金通、弘成科技发展有限公司等都是成功的范例。1. 2 国外网络已逐步渗透中国市场中国教育信息化的巨大市场与商机,吸引了世界IT 界巨头。2003 年中国教育信息化领域外资企业更是喜获“大单”。8 月,英特尔公司首席执行官贝瑞特与教育部长周济签订战略合作协议谅解备忘录;11 月,微软公司首席执行官史蒂夫鲍尔默与周济签订中国基础教育信息化合作框架协议。他们将在我国教师培训、中小学IT 教育及远程教育领域与我国政府开展合作。成立于2001 年的全球领先的在线商学院U21 联合国际在线大学在其国内宣布,将通过中国合作伙伴中国教育集团和终生领导艺术管理学院正式进军中国市场,将国际顶尖的在线MBA 教育引进中国,为中国的远程教育注入了一股新鲜的血液。2 存在的问题2. 1 各网络公司在设点时贪多求全,忽视教学质量中国远程教育发展主流是好的。但有一个比较让人担忧的问题,即“重商主义”现象较为严重。因此在师资力量、教学设备、网络管理、尤其是教学质量难以保证,影响学生的学习效果。2. 2 学习组织模式单一,学生与教师之间缺乏互动交流现代远程教育的最本质的要求是把教学活动办成“远离原地的、原汁原味的、活的、生动的、新鲜的教与学互动过程”。而现在的远程教育,只是将教材电子化,学生被动的接受信息,教师不能随时解答学生的疑问,也不能掌握学生的学习情况,只是完成单向的信息传输过程而已。影响学生学习的兴趣,不能很好的发挥学生学习的主动性。2. 3 网络公司各行其事,缺乏合理的分工合作基于上述第一个问题,各个网络公司之间的竞争非常激烈。为了追求经济效益,各公司都在想方设法的增加专业设置,扩大招生范围。但因此也引发出一个明显的问题,即各公司限于人力、物力、财力及技术因素的制约等原因,不能为学生提供高质量、全方位的服务,使得学生学习受到很大的局限,严重的影响了教育质量。2. 4 有关法律法规不够完善,远程教育市场秩序不规范随着远程教育在中国的迅速发展,迄今为止网络院校已有70 余所,但大多都是各行其是,缺乏统一的行业规范,同时也没有统一的评价标准及认证体系,大家都在按照自己的模式进行教学与考察,发放相关的证件。而社会对于远程教育的认知标准却不尽相同,因此学生手中的文凭并不能得到完全的认可。2. 5 学生自身的卫权意识淡薄,在远程教育市场运行中处于弱势群体学员对远程教育的认识比较模糊,不十分了解远程教育的有关的政策,比如学业结束后证书,学历是否能够被有关机构承认。有些网络教育学院在收取高额学费后,在安排课程时却对学员及不负责,往往需要一学期才能上完的内容,却只安排很短时间,这种急功近利、人浮于事的做法,势必导致学生学习中的缺憾与不足,影响学习效果,本质上侵犯了学生受教育的权利。但学生对此却束手无策,无力抗衡。3 发展的方向3. 1 网络教育公司应合理定位,扬长避短,努力打造出自己的优势品牌。约翰布谢尔把美国从事远程教育的公司分成三类。第一类与教育的内容有关,称之为“内容供应商”,服务内容包括课程设计、多媒体运用、网上模拟教学、测试和评估等。第二类与服务的方式有关,称之为“服务供应商”,服务项目包括对学习者进行需求分析,制定教学方案,设计实施计划,提供硬件设施和软件配套服务,站点管理和在线咨询服务。第三类与教育的技术有关,称之为“技术供应商”,服务范围包括开发和提供与远程教育有关的各种解决方案,包括课程管理系统、综合课件制作软件、仿真传输等。在中国,无论在哪一个方面都没有出类拔萃的品牌。特别是资源建设方面,在线教育网上资源不丰富,就不可能被大众所接受。因此各网络院校应结合自己当前的优势所在,扬长避短,努力打造出自己的优势品牌,真正在市场上找到自己的一席之地,为学生提供最专业、最优质的服务。3. 2 院校合作、共同管理并开展远程教育。联合国教科文组织主管教育的助理总干事丹尼尔博士在2003 年11 月在上海举行的国际性峰会开幕式上的致辞,代表了与会者的共同心声“: 开放远程学习是20世纪教育领域的一项重要革新,21 世纪我们所面临的艰巨任务就是要充分利用开放远程学习的潜能,从而使人类最终达到宣称已久的人人享有优质教育的目标。巨型大学必定成为完成这一崇高使命的先导,联合国教科文组织将不遗余力,鼎力相助”。在这种形式下,多家院校联合起来开设全世界范围或地方性的远程教育,但各院校可以保留自己的学位和学分的授予权,并互相认可。3. 3 注重远程高等教育的鉴定和认可借鉴多年来我国成人教育的有关政策及国外远程高等教育的鉴定与评估体系,中国远程教育的鉴定和认可可从以下几方面建立:1 由政府专管教育的机构,组织有关部门合作研讨制定出有针对性的合理的鉴定和评价标准。比如针对高校整体而言的院校鉴定和针对专业进行的专业鉴定两大类。通过这样的鉴定,就对远程高等教育的发展起到了质量保证的作用,如在学生评定与考试环节,远程教育提供者可以根据地区鉴定机构的规定制定出专门的保证措施,用于评定远程教育的学生。学校一般要求在经审批的地点由经批准的监考人负责考试,即使考试是通过网络进行也是如此。各高等教育管理机构、高等教育机构和地区鉴定机构组成小组制定出包括课程与教学、教师的辅导、学习资源、学生服务、对学生支持的承诺、对课程计划的评估等方面在内鉴定原则,并明确指出这些原则的前提是,电子课程是由一个经过鉴定的机构提供,该机构经鉴定的课程在改由电子方式传送时也同样符合要求。3. 4 建立完善的远程学习支持服务系统远程学习支持服务系统的基本功能是在整个远程学习过程中为学生与辅导教师之间、学生与教学机构之间、学生与学生之间的交互提供便捷的渠道和工具,以此来解决学生在学习中遇到的各种问题,提高他们的学习效果,同时维持学生的学习兴趣和学习动机。具体可有以下几方面:3. 4. 1 建立完善的辅导教师制度。每门课都要按照课程的特点和学生的数量配备一定的辅导教师(助教) ,可以由在校高年级本科生或研究生来担任3. 4. 2 开发采用更为完善的网络教学支撑平台,利用网络的强大交互功能来实现高效的全方位的学习支持服务。尤其是,智能答疑系统、基于多代理(multi - agent) 技术的智能性网络教育系统等可以为学生提供适应性的学习支持服务,有可能在一定程度上减轻授课教师及辅导教师的压。3. 4. 3 强化图书馆为远程学生服务的功能。为远程学生提供更便捷的图书馆服务,包括向远程学生开放图书馆中的电子资源(含电子期刊等) ;为远程学生提供图书文献的检索、咨询、复印、传递乃至借阅服务;与当地大学图书馆建立合作性联系,以为远程学生的借阅提供方便等。3. 4. 4 适当安排面授环节。安排一定的(少量的)面授环节,集中学习需要以面授形式或借助于校园设施学习的内容,解决学生学习中存在的问题。3. 5 国家应有针对性的支持西部边远地区的远程教育事业及基础教育因受地区经济发展的限制,西部地区及贫困地区的教育比较落后,学生接受不到优质教学资源。而远程教育在这快领域有着得天独厚的优势,通过先进的现代通信技术和计算机技术,可以很好的解决西部贫困地区师资缺乏的难题,给学生提供优质的教学资源。国家可从政策与经济上给予一定的鼓励与扶持。总结现代远程教育在我国发展的历史较短,但速度较快,而且已有一定的规模与影响,并且对我国的教育事业起着越来越重要的作用。我们只有正视存在的问题并竭力去解决它,才能让远程教育事业向着良好、健康的方向发展,为我们的工作和生活发挥应有的作用。虚拟现实技术在教育领域的应用研究一、虚拟现实技术概述虚拟现实,英文为Virtual Reality,简称VR。VR是指利用三维图形生成技术、多传感交互技术、多媒体技术、人工智能技术、人机接口技术以及高分辨显示技术等高新技术,生成三维逼真的虚拟环境。VR通过视、听、触觉等作用于用户,对用户的控制行为做出动态的交互反应,可以使人产生一种身临其境的近乎完全真实的感觉,同时人与虚拟环境之间可以进行多维信息的交互作用,用户从定性和定量综合集成的虚拟环境中可以获得对客观世界中客观事物的感性和理性的认识,从而深化概念和建构新的构思和创意。VR具有其它媒体不可比拟的“真实性”优势,目前在我国教育领域的应用研究还处于起步阶段,还有待于进一步的探索、深入的研究和普及推广。目前的虚拟现实系统主要有四种类型:(1)沉浸型虚拟现实系统:用户通过头盔式显示器、数据手套、数据衣等设备与虚拟环境进行交互,该系统可以让用户完全沉浸到虚拟世界中,交互效果最好, 但系统设备价格昂贵, 难以普及推广。(2)桌面型虚拟现实系统:该系统由一台普通的计算机系统组成,用户通过键盘、鼠标便可以与虚拟环境进行交互,系统结构简单、价格低廉,易于普及推广,是一套经济实用的系统,但缺乏真实的现实体验。(3)共享型虚拟现实系统:是由多个用户利用远程网络进行交互的系统,他们同时参加一个虚拟空间,共同体验虚拟经历,从而达到共同协作的目的。(4)增强现实型虚拟现实系统:它不仅利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知或不方便的感受。世界各国特别是发达国家对VR进行了广泛的研究,已经取得了一些进展。随着动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术的发展,将其广泛深入地应用于教育的各个领域,必有广阔的发展前景,将在教育发展史上写下光辉的一页。二、虚拟现实技术在国内外教育领域的研究现状VR提出于上个世纪60年代,但只是在近10年随着计算机技术的快速发展,才在越来越多的领域得到了推广应用。美国是从事VR研究最早、研究范围最广、研究水平最高、相关研究对国家发展贡献最大的国家。目前美国在该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面 1 。日本也是在当前实用VR的研究与开发中居于领先地位的国家之一,主要致力于建立大型VR知识库的研究。(一)虚拟现实技术在国外教育领域的研究现状 (二)虚拟现实技术在我国教育领域的研究现状三、虚拟现实技术的相关技术及研究内容(一)虚拟现实技术的相关技术虚拟现实技术是多种技术的集成,主要包括动态环境建模技术,实时三维图形生成技术,立体显示技术和多功能交互技术等。分述如下:1. 动态环境建模技术。虚拟环境的建立是VR系统的核心内容,动态环境建模技术的目的就是获取实际环境的三维数据,并根据应用的需要建立相应的虚拟环境模型。虚拟环境建模主要包括三维视觉建模和三维听觉建模。视觉建模主要包括几何建模和行为建模,听觉建模只是把交互的声音相应增加到用户和对象的活动中。所谓几何建模是指虚拟环境中可见的3D物体空间形状以及各种附属性质的描述。一般有三种方法可以建造虚拟环境中各种场景与对象的三维模型。(1)采用三维建模软件手工绘制三维模型。这需要精通各种绘画技法和熟练掌握三维建模软件的使用方法与技巧。(2)从相关的商业数据库(如Viewport Cata2log)中购买现有的三维模型。在商业数据库中,每个模型一般按照模型中的多边形数和曲面数不同分为不同细节程度的模型。该方法的特点是费用低、方便快捷,但用户部一定能从商业数据库中找到合适的三维模型。(3)使用特殊的硬件或软件实现自动三维模型。目前可以利用的三维建模软件有: 3DSMAX,Maya,AutoCAD, VRT,MultiGen等,这是开发人员比较常用的方法之一。行为建模就是研究运动物体的行为描述。通过几何变换来描述运动,具体方法是通过关键值之间各种标值描述运动和变形,如线性插值、非线性插值等。2. 实时三维图形生成技术。三维图形的生成技术已经较为成熟,下一步工作是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的,至少要保证图形的刷新频率不低于15帧/秒,最好高于30帧/秒。在不降低图形的质量和复杂程度的前提下,如何提高刷新频率是该技术的主要内容。3. 立体显示技术。立体显示技术要求在虚拟环境中有高分辨率的显示设备。现有的头盔式三维立体显示器重量大(1. 5 kg至2kg) 、分辨率低(图像质量差) 、延迟大(刷新频率低) 、行动不便(有线) 、跟踪精度低、视场不够宽、眼睛容易疲劳,数据手套、数据衣服等也都有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点。因此有必要开发新的三维显示技术。4. 多功能交互技术。多功能交互技术就是让用户能从虚拟环境中获取和真实环境一样或者相似的听觉、感觉、触觉和力觉等感官认知的关键技术,包括传感器技术、识别定位技术、语音综合识别装置、视觉跟踪技术、感知建模、文字识别以及数据手套、数据衣等设备的研究。(二)虚拟现实技术的主要研究内容VR的主要研究内容包括VR 本身的研究和VR应用的研究两大类。VR本身的研究即为上述相关技术的研究; VR的应用研究主要包括现实世界的仿真研究、人类认知的研究以及可视化研究等。四、拓展虚拟现实技术在教育领域的应用范围和需要进一步研究的问题及对策VR作为一种新型教学媒体与其它教学媒体相比具有明显的优势。我们应该进一步拓展VR的应用范围,不仅把VR应用到基础教育、高等教育、职业教育、远程教育以及各级各类技能培训中,而且应用到其中每一类的各个层面上,如课堂教学、实践教学、远程教学等,建设诸如虚拟学校、虚拟校园、虚拟教室、虚拟实验室、虚拟仪器设备、虚拟图书馆、虚拟社区、虚拟教师、虚拟学生等。要达到上述目标需要进一步研究的问题及对策如下:1. 虚拟现实设备的“贵族化”问题。沉浸型虚拟现实系统,交互性好,但设备价格昂贵,难以普及推广,因此我们要研究如何才能降低沉浸型虚拟现实系统的成本问题,开发新的三维显示技术,提高刷新频率。2. 虚拟实验室的交互性问题。设计虚拟实验室时避免把虚拟实验做成“演示型”的实验,要给用户亲自动手操作的机会,并提高实验的交互能力,使其能根据用户操作的正确程度做出及时的反应或提示,实现个性化教学。3. 虚拟实验室的可移植性问题。提高虚拟实验室的可移植性,使得系统在移植到其它平台上时尽量少或不进行改动就能正常使用,使其具有良好的跨平台性。4. 繁琐的三维建模问题。本文前面介绍了几种几何建模方法,但由于真实世界几何的复杂性,大部分的三维模型仍须由人工绘制,因此需聘请高水平的专业人员,费用相当惊人。因此,我们要研究新的高效的易于掌握的建模方法。5. 数据传输量大的问题。在将VR和Internet结合时,传输的数据量是很大的,需要占用较大的网络带宽,因此,我们一方面要研究新的数据压缩算法,另一方面要采用一些优化策略。例如用VRML 建模时,为了减少文件传输数据量,可采取以下措施:(1) 利用DEF、USE 和PROTO 对实例进行重用。(2)消除空白间隔。VRML 文件是按文本方式保存的,所有的空行、空格都被保存下来,而浏览器在解释VRML程序时,并不需要这些空行、空格,所以删除不必要的空格和空行以减少VRML文件长度。(3)利用VRMLPAD压缩VRML 文件。利用VRMLPAD可以把一般的VRML 文件压缩至原来的1 /10左右,这将极大地减少网络传输时间。(4)优化数据。大数据量可使数据的存储和运算变得十分缓慢,我们可采取数据取整和固定40数据精度两种方法优化数据 9 。6. 虚拟场景的渲染速度问题 9 。虚拟场景的渲染速度直接影响浏览者浏览的速度,速度过低将使场景失去真实感。提高渲染速度可采取以下措施:(1)减少模型多边形的数目。(2)减少光源的使用个数,控制光源的使用范围。(3)合理使用纹理。尽量使用简单纹理,减少系统负担。六、结论将虚拟现实技术应用于教育领域其优点显而易见,比如可促进教学观念、教学内容、教学场所的变化,节省教育投资,提高教学效果,有利于学生创新精神、创新能力、协作意识的培养等等。在这里需要指出的是VR都是逼真地模仿真实的实验过程,它只是给了我们一种获得间接经验的手段,起教学辅助作用,它本身并非就是实践,并不能完全取代真实的实践教学,必须在实践中接受检验。因此,应以采用“虚实结合”的实践教学模式为最佳选择。人工智能应用于教育的新进展人工智能是一门综合的交叉学科，涉及计算机科学、生理学、哲学、心理学、哲学和语言学等多个领域。人工智能主要研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能，其长期目标是实现人类水平的人工智能。1从脑神经生理学的角度来看，人类智能的本质可以说是通过后天的自适应训练或学习而建立起来的种种错综复杂的条件反射神经网络回路的活动。2人工智能专家们面临的最大挑战之一是如何构造一个可以模仿人脑行为的系统。这一研究一旦有突破，不仅给学习科学以技术支撑，而且能反过来促使人脑的学习规律研究更加清晰，从而提供更加切实有效的方法论。3人工智能技术的不断发展，使人工智能不仅成为学校教育的内容之一，也为教育提供了丰富的教育资源，其研究成果已在教育领域得到应用，并取得了良好的效果，成为教育技术的重要研究内容。人工智能的研究更多的是结合具体领域进行的，其主要研究领域有：专家系统、机器学习、模式识别、自然语言理解、自动定理证明、自动程序设计、机器人学、博弈、智能决策支持系统、人工神经网络和分布式人工智能等。4目前，在教育中应用较为广泛与活跃的研究领域主要有专家系统、机器人学、机器学习、自然语言理解、人工神经网络和分布式人工智能，下面就这些领域进行阐述。一 专家系统专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它使用人工智能技术，根据某个领域中一个或多个人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决那些需要专家决定的复杂问题。5专家系统主要组成部分为：知识库，用于存储某领域专家系统的专门知识；综合数据库，用于存储领域或问题的初始数据和推理过程中得到的中间数据或信息；推理机，用于记忆所采用的规则和控制策略的程序，使整个专家系统能够以逻辑方式协调地工作；解释器，向用户解释专家系统的行为；接口，使用户与专家系统进行对话。近几十年来，专家系统迅速发展，是人工智能中最活跃、最有成效的一个研究领域，广泛用于医疗诊断、地质勘探、军事、石油化工、文化教育等领域。目前，专家系统在教育中的应用最为广泛与活跃。专家系统的特点通常表现为计划系统或诊断系统。计划系统往前走，从一个给定系统状态指向最终状态。如计划系统中可以输入有关的课堂目标和学科内容，它可以制定出一个课堂大纲，写出一份教案，甚至有可能开发一堂样板课，而诊断系统是往后走，从一个给定系统陈述查找原因或对其进行分析，例如，一个诊断系统可能以一堂CBI（基于计算机的教学，computer-based instruction）课为例，输入学生课堂表现资料，分析为什么课堂的某一部分效果不佳。在开发专家计划系统支持教学系统开发（ISD）程序的领域中最有名的是梅里尔（Merrill）的教学设计专家系统（ID Expert）。6教学专家系统的任务是根据学生的特点（如知识水平、性格等），以最合适的教案和教学方法对学生进行教学和辅导。其特点为：同时具有诊断和调试等功能；具有良好的人机界面。已经开发和应用的教学专家系统有美国麻省理工学院的MACSYMA 符号积分与定理证明系统，我国一些大学开发的计算机程序设计语言、物理智能计算机辅助教学系统以及聋哑人语言训练专家系统等。7目前，在教育中，专家系统的开发和应用更多的集中于远程教育，为现代远程教育的智能化提供了有力的技术支撑。基于专家系统构造的智能化远程教育系统具有以下几个方面的功能：具备某学科或领域的专门知识，能生成自己的提问和应答； 能够分析学生的特征，评价和记录学生的学习情况，诊断学生学习过程中的错误并进行补救教学；可以选择不同的教学方法实现以学生为主体的个别化教学。8目前应用于远程教育的专家系统有智能决策专家系统、智能答疑专家系统、网络教学资源专家系统、智能导学系统和智能网络组卷系统等。二 机器人学机器人学是人工智能研究是一个分支，其主要内容包括机器人基础理论与方法、机器人设计理论与技术、机器人仿生学、机器人系统理论与技术、机器人操作和移动理论与技术、微机器人学。9机器人的发展经历了三个阶段：第一代机器人是以 “示教再现”方式进行工作；第二代机器人具有一定的感觉装置，表现出低级智能；第三代机器人是具有高度适应性的自治机器人，即智能机器人。目前开发和应用的机器人大多是智能机器人。机器人技术的发展对人类的生活和社会都产生了重要影响，其研究和应用逐渐由工业生产向教育、环境、社会服务、医疗等领域扩展。机器人技术涉及多门科学，是一个国家科技发展水平和国民经济现代化、信息化的重要标志，因此，机器人技术是世界强国重点发展的高技术，也是世界公认的核心竞争力之一，很多国家已经将机器人学教育列为学校的科技教育课程，在孩子中普及机器人学知识，从可持续和长远发展的角度，为本国培养机器人研发人才。10在机器人竞赛的推动下，机器人教育逐渐从大学延伸到中小学，世界发达国家例如美国、英国、法国、德国、日本等已把机器人教育纳入中小学教育之中，我国许多有条件的中小学也开展了机器人教育。机器人在作为教学内容的同时，也为教育提供了有力的技术支撑，成为培养学习者创新精神和实践能力的新的载体与平台，大大丰富了教学资源。多年来，我国中小学信息技术教育的主要载体是计算机和网络，教学资源单一，缺乏前瞻性。教学机器人的引入，不仅激发了学生的学习兴趣，还为教学提供了丰富的、先进的教学资源。随着机器人技术的发展，教学机器人种类越来越多，目前在中小学较为常用的教学机器人有：能力风暴机器人、通用机器人、未来之星机器人、乐