前沿信息技术

前沿信息技术及其教育应用前沿信息技术第1页2新媒体联盟地平线汇报自带设备创客空间12345游戏化学习虚拟现实前沿信息技术第2页《新媒体联盟地平线汇报》是新媒体联盟主持“地平线项目”组成部分。始于20，主要目标在于预测和描述未来5年全球范围内可能对教育产生重大影响新兴技术、驱动学校应用教育技术主要趋势、影响学校应用教育技术主要挑战。《新媒体联盟地平线汇报：基础教育版》（TheNMCHorizonReport：K-12Edition），《新媒体联盟地平线汇报高等教育版》反应了新兴信息技术对基础教育阶段、高等教育阶段教学、学习及创造性探究潜在影响和实践应用。新媒体联盟又出版了地平线项目区域汇报《2016新媒体联盟中国基础教育技术展望》。

新媒体联盟地平线汇报前沿信息技术第3页基础教育技术预测（可能在教育中普及应用并成为主流新兴技术）前沿信息技术第4页基础教育技术预测近期：1年以内创客空间在线学习创客空间机器人中期：2-3年机器人虚拟现实分析技术虚拟现实远期：4-5年人工智能可穿戴设备人工智能物联网前沿信息技术第5页自带设备(BYOD),也称为自带技术(BYOT),是指人们在学习和工作环境中使用自己携带笔记本电脑、平板电脑、智能手机或其它移动设备做法。

1自带设备（BringYourOwnDevice）前沿信息技术第6页BYOD最早应用于企业，英特尔企业于创造了这个术语并声称，自从实施BYOD政策，该企业年生产率多达500万小时，这一统计数据吸引了其它许多企业纷纷考虑实施BYOD政策。思科合作搭档研究发觉，BYOD正在各行各业普及，其中教育领域普及率最高；在接收调查教师中有超出95％受访者在工作中使用自带设备。许多学生使用自带设备，并与校园网络相连。前沿信息技术第7页BYOD通常更关注用户在设备上存放个性化内容而不是设备本身，极少有两个设备共享相同内容或设置，BYOD让学生和教育者能够利用最有效率工具。在很多情况下，学生自己设备上已经安装了需要用到应用程序，这些应用能够帮助他们更加好管理笔记、课程计划、完成任务。教师还能够利用移动设备在课堂上实现投票和其它互动功效，如曼彻斯特医学院学生在上课时使用iPad来注释教师幻灯片、统计演讲内容、记笔记和绘制思维导图，以此来说明他们对复杂主题了解。经过使用Dropbox，学生们能更轻易地共享文件。前沿信息技术第8页智慧课堂“智慧课堂”是利用大数据、云计算、物联网和移动互联网等新一代信息技术打造，实现课前、课中、课后全过程教学应用智能、高效课堂，让教师备、授、改、考、导一体化，展现了智能、互动、高效智慧课堂应用。其实质是基于动态学习数据分析和“云、网、端”利用，实现教学决议数据化、评价反馈即时化、交流互动立体化、资源推送智能化，创设有利于协作交流和意义建构、富有智慧学习环境，经过智慧教与学，促进全体学生实现符合个性化成长规律智慧发展。智慧课堂含有先进、方便、实用工具和教学伎俩，构建基于学习和动态数据分析“云+端”应用智慧课堂信息化环境。对于学生终端平板电脑，提供了专属软件操作系统，配合终端软件，使得学生在使用平板电脑时，不但使用简单，而且使用行为会受到控制，使得学生上课能够专心听讲，而且不会访问到不允许访问信息。前沿信息技术第9页科大讯飞整体架构前沿信息技术第10页首先依据大数据精准教学平台智学网提供学生数据，对学生最近学习情况进行了点评；重点分析、讲解学生共性错误严重题目，让学生现场练习并反馈答题结果，实现讲练效果及时评，了解学生知识点掌握情况；指导学生利用个性化诊疗汇报，分析自己学习情况并作出适当调整；为每位学生一键布置个性化作业实现个性问题针对练习。案例前沿信息技术第11页Chromebook——教育笔记本利用谷歌系统ChromeOS系统研发笔记本电脑，宏基和三星谷歌笔记本将全方面进入1800所学校。这款笔记本电脑没有安装任何软件，也没有硬盘可供安装，只拥有一个高效浏览器，能够用来查收邮件（使用Gmail或其它在线邮件服务）、管理日历（GoogleCalendar）、编辑文档（GoogleDocs）、浏览社交网站和使用其它基于网络服务。成绩和评定汇报无缝连接。使用谷歌课堂学习管理系统（Classroom)，教师能够分配、搜集、评分，并返回作业反馈。每个学生都有一个任务页面，能够看到学习任务，完成任务后将经过谷歌驱动器提交到对应文件夹。转录课堂讨论。Chrombook能够将讨论内容转录并变成文字，最终能够得到一个不停更新文档，包含学生学习过程各种场景。让学生用谷歌文档写文章。教师能够看到学生写作过程，并留下实时评论。前沿信息技术第12页学生可以邀请其他人加入你班级。老师用谷歌视频群聊为全班建立会话，并邀请各类与本堂课程有关教授加入进来。千里之外人不仅能够和班里学生聊天甚至可以看到彼此并建立联络。让课堂大众化。可以让家长、生病学生来听课。建一个班级博客。布置学习任务，并做解释。创建一个网站。学生结束一个单元后，最终任务可以是将他们本单元所学做一个迷你网站。可认为书中角色写在线日志，做在线报纸。教师可以经过GooglePlay中教育类筛选合适英语材料。学生可以按年级、科目或设备浏览。前沿信息技术第13页新加坡移动协作学习前沿信息技术第14页

平板电脑和智能手机等技术已经被学校欣然接收，教育者正在借助这些学生们早已应用工具，将课程学习与真实生活应用相融合。这些学习活动愈加以学生为中心，允许学习者控制本身参加方式。前沿信息技术第15页手机上学习软件1.当代格调书柜,支持封面管理，支持书签标识、支持多屏滑动

2.任意书名搜书

3.高速下载：下载管理功效，下载图书自动导入

4.全格式支持：小说

、图片、漫画iReader漫画阅读学妹单词本开卷有益云中书城PDF阅读器百阅南方周末阅读器QQ阅读福昕PDF阅读器RSS谷歌阅读器杰杰漫画阅读器同类热门下载开卷有益应用介绍：电子阅读类Reading前沿信息技术第16页同类热门下载有道词典高兴单词金山词霸新华字典谷歌翻译成语词典英汉词典诗词词典英语简明语法大全汉语拼音字母表医药圣典交规考试复习模考软件新华字典1.汉字检索

2.拼音检索

3.偏旁部首检索

4.五笔输入检索

5.部首笔画检索

6.字典内附详细解释，需要手动下载补丁包安装。

应用介绍：字典词典类Dictionary前沿信息技术第17页前沿信息技术第18页同类热门下载新概念英语英语口语8000句美国之音轻松背单词-四六级词魔方电影英语轻松背单词掌中英语沪江每日一句寓教于乐-记单词高中英语单词表

PS：各种国家语言学习查询助记软件人教口语教练1.为用户发音水平打分2.给出语音反馈。3.帮助用户发觉发音问题，快速提升口语水平。应用介绍：语言学习类Language前沿信息技术第19页前沿信息技术第20页前沿信息技术第21页前沿信息技术第22页前沿信息技术第23页云端同时一个前所未有四两拨千斤高效率学习方式前沿信息技术第24页同类热门下载宝宝故事AdobeFlash播放器天天动听手机暴风影音RockPlayerYouTubeHi-QMP3录音机盛大听书课堂静音小学语文听写网易公开课新浪公开课网易公开课1.随时随地上名校公开课2.与名校真正零距离接触，无成本、无障碍地了解世界前沿新知、新思。

应用介绍：影音视频类Audio&video前沿信息技术第25页网易公开课前沿信息技术第26页前沿信息技术第27页仿真电路模拟器DroidTeslaPro是一款安卓平台上SPICE模拟器。数学实践贝塔物理学几何计算器几何绘画化学助手化学元素周期表化学式草图代数公式代数导师仿真电路模拟器同类热门下载仿真电路模拟器应用介绍：理科教学类Scienceteaching前沿信息技术第28页仿真电路模拟器前沿信息技术第29页数学实践前沿信息技术第30页几何计算器前沿信息技术第31页化学助手前沿信息技术第32页自带技术支持情境学习

情境学习强调知识含有情境性、学习者需要在情境中取得和应用知识；学习者最好在真实活动和文化背景中学习；经过协作与互动学习效果更佳等。移动终端设备和移动通信技术为我们在真实问题情境、工作活动、文化背景中开展情境学习提供了独特机遇。

前沿信息技术第33页情境感知学习

学习内容由移动学习系统经过感知学习者学习情境自动推送给学习者，促使学习者在情境中进行学习。移动博物馆导航系统。前沿信息技术第34页移动博物馆移动博物馆是博物馆利用移动通讯技术,以手机或其它移动设备作为接收终端新型服务方式。移动博物馆导航系统不但提供了语音导游，还能够观看影像资料，也能够就系统内部保留文物精品进行360度视角仔细观察，每件物品都有详细图像和文字讲解，让参观者在自由、轻松环境下观赏和领会藏品带来乐趣和无障碍知识传递。前沿信息技术第35页前沿信息技术第36页前沿信息技术第37页前沿信息技术第38页前沿信息技术第39页前沿信息技术第40页前沿信息技术第41页前沿信息技术第42页

2创客空间（Makerspace）创客（Maker/Hacker）空间：也称黑客空间、黑客试验室或工厂试验室，是一个可供小区技术兴趣者们定时举行聚会、探讨和分享电子硬件制作工具和编程技术技巧地方。前沿信息技术第43页背后驱动力：艺术家、技术兴趣者、工程师、建筑师、能工巧匠和其它含有创造激情人。建立基础：美国加州举行第一届“制汇节”。至年，美国本土MakerFaire已发展成超700名创客参展，吸引超出170000名参观者参加全球性盛会。前沿信息技术第44页，美国政府计划在4年内为千所中小学校建设“创客空间”，配置开源硬件、3D打印机和激光切割机等数字开发和制造工具。，《连线》杂志原主编克里斯.安德鲁出版了《创客——新工业革命》一书，彻底引爆了全球性创客运动。年，美国白宫举行首届创客嘉年华，奥巴马公开强调动手做力量将变革美国制造业，借此推出全民创客参加计划。20，“创客”一词伴随“大众创业、万众创新”浪潮，首次被写入全国“两会”政府工作汇报，引发极大关注。创客已经成为创新创业和教育改革一个主要取向。前沿信息技术第45页创客空间是指为培养实践操作能力和创造能力所营造实际环境，普通会配有各种新兴技术。为适应未来需要，越来越多教室、试验室和小区中心正在被改造为各种创客空间、实体环境，为学生提供动手学习和创造性学习机会。教育工作者开始更多地借助创客空间和创客活动来激励学习者设计、建构和迭代，进而发展创造能力和培养高阶思维。前沿信息技术第46页常见创客工具：3D打印机乐高玩具Arduinos开源平台树莓（pi）电脑激光切割机雕刻机切割机电钻锤子锉刀前沿信息技术第47页创客教育是指培养学生创新、创业所需知识、能力、视野等方面教育行为。创客教育不一样于任何一个学科教育教学，他包含正式学习，也包含贯通学习者一生非正式学习。STEM教育是上世纪80年代美国人提出，包含四个学科：Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学），由奥巴马大力推进这种综合课程实施，意在从小培养学生动手、创新、综合利用科学知识能力，培养含有STEM素养人才。奥巴马政府想处理美国创新人才培养问题，认为这四门学科相对较弱，其实这也折射出美国政府对其科技创新国际领先地位担忧。科学、技术、工程和数学有着不一样侧重。科学重视知识利用，技术重视改造创新，工程重视项目设计与开发，数学重视分析推理，合到一起是一个经典理科思维方式。经过理工科意识、思维和能力为培养创新人才奠定基础，这是美国STEM教育基本价值取向。创客教育与STEM教育前沿信息技术第48页随即，在原有四科基础上加入了Arts，为培养学生创新、批判性思维能力，要有语言、艺术和社会研究支持，多个学科相融合从而得到STEAM教育。STEAM教育是指全部学科能够而且应该彼此相关联，方便让学生在更高视野上知道各种知识和技能是怎样在真实世界中相互联络。STEAM教育课程计划意在使学生参加以活动、项目和问题处理为基础学习，它提供了一个动手做课堂体验。学生在应用所学到数学和科学知识来应对世界重大挑战时，他们创造、设计、构建、发觉、合作并处理问题。创客空间最初在STEM领域用以激发学生兴趣，而现在通常被视为STEAM课程通道。前沿信息技术第49页在中国，大多数学校STEAM课程都是以社团课程和选修课（占比72%形式出现）（.3），能进入常态课程与教学（每七天开展1课时STEAM课程），主要以创新类校本课程形态出现，对STEAM教育探索并不是从数学课和科学课开始，而多始于信息技术课程。国内课程普遍依靠技术工具进行设计与实现，多以技术学习课为主。大多数课程都作为信息技术课程拓展性课程、科技创造类课程，比如Scratch图形化编程工具、开源硬件、3D打印、AppInventor等等。即使这些技术学习课很主要，但也在一定程度上窄化了STEAM教育所涵盖内容。难以真正了解STEAM教育在学生发展关键素养培养以及学业成就提升方面主要影响和促进作用，因而既无法与国家必修课程融合拓展，促进学生科学类课程学习，更无法经过对课程进行跨学科整合，尤其是科技类课程与人文艺术类课程整合，从而真正提升学生创新应用能力。前沿信息技术第50页基础教育案例案例1：在澳大利亚，机器人俱乐部提供课外项目让学生来实践STEAM技能。很多活动教给学生怎样开展设计技能，如3D建模，同时还有一些工程技能如了解简单机器等，这些能够引领学生产生创新性目标和产品。前沿信息技术第51页案例2：剑桥公立学校使用哈佛大学开发EcoMUVE虚拟环境，结合其它如科学绘图、Scratch编程、MakeyMakey（利用各种导电物体变为键盘）等多样化活动，来帮助学生创造他们自己交互仿真生态系统。前沿信息技术第52页EcoMUVE虚拟环境Scratch编程MakeyMakey（/v_show/id_XNDk2ODE4NTgw.html）前沿信息技术第53页案例3：网站（/ptsteam）提供给教育人员所期望能够整合STEAM活动到他们学校和课堂无偿资源，而且还会回答一些常见问题。前沿信息技术第54页案例4：在底特律迪克森教育学习研究院有一个课外STEAM项目，学生们能够经过创造性地设计常见食物DNA模型来学习生物学。前沿信息技术第55页案例1：大一学生用3D打印机创造“找静脉器”越来越来大学建立了跨学科创客空间中心，学生可利用计算机辅助软件设计并开发新产品。在内罗毕大学科技园，一名20岁电气工程专业一年级学生用3D打印机创造了一件小巧而实用医疗设备——找静脉器。该设备能够帮助医生很轻易地在婴儿身上找到静脉并进行注射。前沿信息技术第56页案例2：一名土耳其学生开发了一个被称为“TheOsteoid”超声刺激骨骼生长系统，取得了3D轻量化制造奖项。前沿信息技术第57页“3D打印创新教育基地”改变中国传统教育方式，培养学生创新精神和创造力，改变枯燥纯理论学习，集设计和3D打印于一体，激发学生投身科学、数学、工程和设计热情，造就少年创客。前沿信息技术第58页浙江省温州中学在上海智位机器人有限企业赞助下，建立了创客空间，以勉励跨学科研究，找出并处理日常问题，开展试验，学会完善技术。(/2rWcvj)前沿信息技术第59页当前，3D打印笔已开始走人小学课堂。3D打印笔应用将形象思维、抽象思维和灵感思维培养有机地结合在一起，将兴趣与学习、动手与动脑、游戏与探索巧妙融合在一起，为青少年创新思维培养提供了一个良好平台。前沿信息技术第60页1.虚拟现实技术概念和分类虚拟现实(VirtualReality，简称VR)是20世纪90年代以来兴起一个新型信息技术。虚拟现实概念由美国VPL企业创始人之一JaronLanier在20世纪80年代初正式提出来。虚拟现实技术是一个有效地模拟人在自然环境中视、听、动等行为高级人机交互技术。虚拟现实系统经过头盔式三维立体显示器、数据手套及立体声耳机等传感辅助设施使人能完全沉醉在计算机创造三维图形世界里。

3虚拟现实前沿信息技术第61页

3虚拟现实2.虚拟现实基本特征沉醉性(Immersion)交互性(Interaction)想象性(Imagination)

3.虚拟现实系统种类临境虚拟现实系统桌面虚拟现实系统增强现实虚拟现实系统（AR）分布式虚拟现实系统前沿信息技术第62页

CardboardCardboard只是一副简单3D眼镜，但眼镜加上智能手机就能够组成一个虚拟现实(VR)设备。当然用户要想体验到VR效果，还需要在下载配套Cardboard应用。前沿信息技术第63页

增强现实技术(AR)增强现实允许用户看到真实世界，而且把虚拟对象叠加在真实世界之上。将计算机生成虚拟物体、场景或系统提醒信息叠加到真实场景中，从而实现对现实“增强”。它是一个全新人机交互技术，利用摄像头、传感器、实时计算和匹配技术，将真实环境和虚拟物体实时地叠加到同一个画面或空间而同时存在。AR就是依据当前位置（GPS），和视野朝向（指南针）及手机朝向（方向传感器/陀螺仪），在实景中（摄像头）投射出相关信息并在显示设备（屏幕）里展示。

前沿信息技术第64页移动增强现实（MobileAugmentedReality，简称MAR）目标是将增强现实技术有效地应用于移动设备终端，拓展增强现实技术应用领域。实现方法：1.基于硬件传感器方法常见有磁场、声学、光学、惯性（如电子指南针）等四类传感器跟踪技术。2.基于视觉方法基于marker方法基于自然特征方法前沿信息技术第65页虚拟现实教育应用案例：教师借助VR技术向学生及参观者展示了原电池试验化学本质——无数离子怎样在浩瀚“电解池之海”中游动，当铜棒和锌棒插入后，它们又经历了怎样奇妙旅程，最终化为升腾氢气和飞跃电流。在目睹了这一幕幕壮观影像同时，画外音同时讲解着对应反应机理，原本艰涩难懂原理，此时变得异常直观浅显。

课件内容截图学生使用PicoVR一体机观看课件前沿信息技术第66页UCLANoelEnyedy等人探究怎样经过增强现实技术支持学习活动促进小学一、二年级学生对于牛顿力学和物体运动了解。低年级学生学习物理一个很好方法是科学建模。研究表明，学生依据真实世界创作和评价物理模型能够促进他们对科学知识有效学习。利用增强现实技术创设真实学习环境，学生经过饰演不一样角色发觉真实生活中现象，并建构自己物理学知识。案例：经过角色饰演学习物理前沿信息技术第67页在摩擦力学习中，学生需要了解不一样材质物体在不一样材质地面上运动情况，教师经过增强现实技术在教室中创设不一样材质平面（比如草地、木地板、冰面等），学生则饰演不一样材质物体（比如足球、排球、滑板等）。教室地面使用不一样标识，能够在投影中展现不一样材质地面，学生戴着不一样标识帽子，能够在投影中展现不一样材质物体，学生走过地面，需要依据对应情境做不一样减速动作。学生对学习活动中发觉问题进行探讨，教师引导他们发觉其中物理学规律，帮助学生建构对应物理学知识。前沿信息技术第68页案例：手持增强现实项目手持增强现实项目（HARP）是美国教育部星级学校项目（StarSchoolsProgram）资助，来自哈佛大学教育学院、威斯康星大学麦迪逊分校和MIT教师教育项目标研究者共同研究意在利用增强现实技术促进中学数学和科学素养教学项目。他们设计开发了“联络外星人（AlienContact）”，并在美国东北部两个初中和一个高中进行了实证研究，培养中学生高阶思维技能。在AlienContact中，每个小组中有四个角色：化学家、密码学家、黑客和FBI探员，每个角色在任务中取得信息是不一样，这要求学生必须在小组中分享自己信息，共同完成需要处理问题，并综合各种信息，发觉下一任务线索。比如学生需要依据外星飞船残骸推算飞船体积，而每个角色获取只是残骸一部分信息，学生只有进行小组协作共享信息并依据对应科学知识共同处理问题才能进入下一步任务。前沿信息技术第69页AlienContact中不一样角色获取不一样信息前沿信息技术第70页虚拟试验前沿信息技术第71页

3D虚拟数字博物馆前沿信息技术第72页虚拟仿真校园吉林大学虚拟校园前沿信息技术第73页增强现实学习前沿信息技术第74页游戏化将游戏设计元素、方法和框架融入到非游戏场景和情节当中。更简单一点说，就是用游戏框架，来处理工作生活中一切非游戏问题。游戏化本质上是一个方法，一个思维方式，它能够应用到任何领域。数字徽章通常被看作是“游戏化”在教学中应用，用于跟踪、捕捉及展示学习过程，并在一定程度上激励学生学习。

4.游戏化数字徽章前沿信息技术第75页

NMCHorizonReport

教育游戏（-）EducationalGames

基于游戏学习（-））Game-BasedLearning游戏与游戏化（-）GamesandGamification

关于教育游戏定义发展

教育游戏：以教育目标而开发游戏通常带有明确学习目标。关注是游戏结果是否使玩者到达了学习目标。它带有明确学习目标和使游戏动机化明确意图

前沿信息技术第76页·挑战·竞争·升级·合作（处理问题、交流能力）·分享·得分和奖励体系游戏元素前沿信息技术第77页游戏化学习，为学生提供了一个可尽情探索模拟世界，能够有效拉近学习情境和真实情景之间距离。经过游戏，学生行为影响并改变着“世界”，使他们在取得知识同时不停建构着能够映射现实世界身份认证。“沉醉度高”，不但是因为情境设计“挑战”与“竞争”激发了学习者学习动机，更是因为游戏中“挑战”并非一味强调游戏本身困难水平，而是在游戏中任务设计遵照“小步子标准”，符合最近发展区标准。前沿信息技术第78页严厉游戏：不但仅是好玩/movie//5/J/A/M9RMM4PVV_M9RMMD2JA.html《Aninvestigationoftheartifactsandprocessofconstructingcomputersgamesaboutenvironmentalscienceinafifthgradeclassroom》AhmetBaytak,

SusanM.LandBaytak等人让五年级学生依据科学课程内容，以小组协作方式，利用Scratch自主设计游戏。经过观察发觉，设计游戏有效促进了学生隐性知识显现化和对知识、策略分享行为。学习结果也表明，学生能够经过这种基于游戏设计学习方式在低年级掌握相对高编程概念和技巧，了解编程，并建立创造性知识共同体。前沿信息技术第79页SCRATCH语言很简单，全部人都能够使用。这种编程语言所依据，是一个积木系统；积木能够经过各种指令结合起来。这种语言总共有100多块“积木”能够使用。另外，还有一个视觉图像库，使用者能够在最开始时候用图像编写程序网站：/前沿信息技术第80页9月，美国总统奥巴马在白宫开启了全国STEM游戏设计大赛。STEM代表科学Science，技术Technology，工程Engineering，数学Mathematics。美国政府STEM计划是一项勉励学生主修科学、技术、工程和数学(STEM)领域计划/前沿信息技术第81页蜡笔物理学（CrayonPhysics）网站：/平台：Windows,iOS,OSX,Linux,Android开发商：Kloon