教育信息化涌現(xiàn)的10大新技術(shù)應(yīng)用

    信息技術(shù)對(duì)于教育教學(xué)的影響越來(lái)越大。我們無(wú)法想象，隨著信息化的發(fā)展和普及，機(jī)器人居然走上講臺(tái)，成為孩子們新的學(xué)習(xí)伙伴；教育游戲化成為另一種 趨勢(shì)，玩游戲也能夠?qū)W習(xí)。日前，北京師范大學(xué)教授黃榮懷在英特爾舉行的未來(lái)教育項(xiàng)目邯鄲現(xiàn)場(chǎng)會(huì)上，向在座的教師發(fā)布了國(guó)際教育信息化涌現(xiàn)出來(lái)的十大新技術(shù) 應(yīng)用，引起了在座教師的廣泛興趣。

    1、機(jī)器人將成為未來(lái)學(xué)習(xí)伙伴

    目前在發(fā)達(dá)國(guó)家和部分發(fā)展中國(guó)家，智能機(jī)器人的研究成為熱點(diǎn)。機(jī)器人已成為輔助學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)實(shí)踐能力的重要工具。

    智 能機(jī)器人具有革新的技術(shù)，高水平的數(shù)字化和智能化程度。在學(xué)習(xí)中同時(shí)具備益智學(xué)習(xí)工具、情境建設(shè)者、學(xué)習(xí)伙伴三個(gè)角色。作為機(jī)器人教育大國(guó)的日本近期開(kāi)發(fā) 的一款以機(jī)器人和投影設(shè)備為主的R-learning系統(tǒng)，主要用于協(xié)作兒童在故事場(chǎng)景中的設(shè)計(jì)和渲染，學(xué)生通過(guò)在繪制的故事場(chǎng)景中操控機(jī)器人來(lái)完成預(yù)設(shè) 角色的行為，從而培養(yǎng)他們的合作力、想象力及創(chuàng)造力。

    【案例】日本學(xué)者利用機(jī)器人作為協(xié)作學(xué)習(xí)伙伴

    2013年，東京北九州大學(xué)、東京大學(xué)等四家科研機(jī)構(gòu)的學(xué)者設(shè)計(jì)了職業(yè)發(fā)展學(xué)習(xí)中利用機(jī)器人作為學(xué)習(xí)伙伴的實(shí)驗(yàn)。教師通過(guò)遠(yuǎn)程控制機(jī)器人來(lái)協(xié)調(diào)開(kāi)展學(xué)習(xí)討論，學(xué)生與機(jī)器人互動(dòng)的過(guò)程都可被記錄下來(lái)，并及時(shí)反饋給教師和學(xué)生，以供師生隨時(shí)調(diào)整協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)展。

    研究表明：1. 機(jī)器人主持職業(yè)生涯協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)與教師主持同樣有效。2. 機(jī)器人可以創(chuàng)建一個(gè)比真人主持時(shí)更易于合作的環(huán)境。

    2、 3D打印技術(shù)顛覆學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐

    3D打印對(duì)于教學(xué)和學(xué)習(xí)的重要價(jià)值體現(xiàn)在：能夠更加真實(shí)地呈現(xiàn)特定事物，并讓學(xué)生獲得深刻的感知體驗(yàn)。

    通過(guò)親身體驗(yàn)、親自參與，學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力和思維能力都得到了全面的提高。

    【案例】美國(guó)羅徹斯特理工學(xué)院利用3D打印幫助學(xué)生完成“橋梁設(shè)計(jì)”

    羅徹斯特理工學(xué)院（Rochester Institute of Technology）的教師在靜力學(xué)課教學(xué)中講授橋梁結(jié)構(gòu)受力時(shí)，讓學(xué)生們?cè)谡n程中設(shè)計(jì)橋梁，并計(jì)算橋梁的受力情況。

    研究表明：

    1.學(xué)生運(yùn)用軟件設(shè)計(jì)橋梁，將想法變成三維圖像。

    2.完成橋梁作品設(shè)計(jì)，老師現(xiàn)場(chǎng)連線橋梁設(shè)計(jì)專家，專家通過(guò)大屏幕對(duì)學(xué)生作品做出點(diǎn)評(píng)。

    3.運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的橋梁進(jìn)行虛擬承重試驗(yàn)。

    4.若因橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致橋梁跨塌，則小組學(xué)生共同討論，重新設(shè)計(jì)橋梁.

    5.并再次進(jìn)行虛擬試驗(yàn)。試驗(yàn)成功后，各小組使用3D打印機(jī)打印出橋梁部件，拼裝成橋梁模型。

    3、開(kāi)源硬件夯實(shí)信息技術(shù)“做中學(xué)”教學(xué)模式

    創(chuàng)客空間作為推動(dòng)創(chuàng)客文化的一支主要力量，開(kāi)展各類充滿親子氛圍的DIY工作坊或手工課。

    Intel推出與開(kāi)源硬件平臺(tái)Arduino兼容的Galileo開(kāi)發(fā)板，許多大學(xué)也都在開(kāi)展創(chuàng)客活動(dòng)，幫助懷揣新鮮念頭并躍躍欲試的學(xué)生們把夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。

    樹(shù)莓派作為開(kāi)源硬件的一種，其在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用也受到越來(lái)越多的關(guān)注。開(kāi)源硬件降低了硬件開(kāi)發(fā)的成本和復(fù)雜程度。

    實(shí)現(xiàn)兼具“創(chuàng)造性”與“做中學(xué)”的教學(xué)模式。為信息技術(shù)課程和信息技術(shù)人才培養(yǎng)提供了新的機(jī)會(huì)。

    【案例】IBM非洲研究院利用Raspberry Pi改善非洲教育質(zhì)量

    2013年12月，IBM非洲研究院推動(dòng)改善非洲教育質(zhì)量項(xiàng)目——將樹(shù)莓派（RaspberryPi）、傳感器（sensor）和編程實(shí)踐（使用Python和Excel）整合到現(xiàn)存中學(xué)地理教材中，學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中邊做邊學(xué)，以此評(píng)估技術(shù)的有效性。

    研究發(fā)現(xiàn)：

    1、 技術(shù)的使用充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

    2. 學(xué)生通過(guò)實(shí)體了解事物，加深了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

    3. 課程與SCRUM方法交錯(cuò)相結(jié)合培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維。

    4、體感技術(shù)引發(fā)學(xué)習(xí)新體驗(yàn)

    體感技術(shù)讓人們無(wú)需借助任何控制設(shè)備，可以直接使用肢體動(dòng)作與數(shù)字設(shè)備和環(huán)境互動(dòng)，就像一雙精準(zhǔn)有效的“眼睛”，幫助計(jì)算機(jī)去觀察這個(gè)世界，并根據(jù)人的動(dòng)作來(lái)完成各種指令。

    體感技術(shù)，是繼鍵盤(pán)+鼠標(biāo)、觸控屏之后最新的第三大類操作方式，能有針對(duì)性的給用戶帶來(lái)更酷、更實(shí)用的體驗(yàn)。體感技術(shù)作為一種創(chuàng)新操控方式，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析功能，應(yīng)用的范圍也越來(lái)越廣。

    【案例】Kinect 技術(shù)的教育應(yīng)用

    目前已有的案例是微軟公司開(kāi)發(fā)的Kinect技術(shù)。Kinect體感技術(shù)可以通過(guò)某些軟件連接至投影儀，從而可以將信息投影至任何界面，并支持觸控操作，用戶可以在任何界面上使用當(dāng)前應(yīng)用。

    5、教育游戲正逐步改變學(xué)習(xí)觀念

    教育游戲是一種含有教育目標(biāo)的游戲，它通過(guò)游戲的方式，以計(jì)算機(jī)軟件的形式為學(xué)生營(yíng)造一定的情境，通過(guò)引導(dǎo)、訓(xùn)練、模擬等形式強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果的一種方式。

    教 育游戲通過(guò)創(chuàng)設(shè)融入教育目標(biāo)的故事情境，引導(dǎo)學(xué)生在游戲中以探究和合作的方式完成游戲任務(wù)，不僅能幫助學(xué)生建構(gòu)特定的學(xué)科知識(shí)，還能拓寬學(xué)生的知識(shí)層面、 發(fā)展學(xué)生的合作能力、提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感等。教育游戲除在課堂教學(xué)中的應(yīng)用外，也已成為職業(yè)教育、企業(yè)培訓(xùn)的一種重要手段和方式，眾多高等院校、專業(yè)機(jī) 構(gòu)和大型企業(yè)都致力于教育游戲的研究與設(shè)計(jì)。

    【案例】美國(guó)學(xué)科學(xué)計(jì)劃“免疫攻擊” 3D立體游戲

    美國(guó)科學(xué)家聯(lián)盟推行的“學(xué)科學(xué)計(jì)劃”中有一款關(guān)于生物學(xué)習(xí)的“免疫攻擊”3D立體游戲，該游戲目前獲得了良好的效果，現(xiàn)已被全美14所高中采用，有大約1000個(gè)教師使用此游戲進(jìn)行教學(xué)。

    “免疫攻擊”將娛樂(lè)性與教育性較好的結(jié)合起來(lái)。

    1. 一方面利用信息技術(shù)使抽象的概念形象化，幫助了學(xué)生的學(xué)習(xí)。

    2. 另一方面，游戲的競(jìng)爭(zhēng)性與趣味性降低了學(xué)生學(xué)習(xí)生物的枯燥性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性。

    6、虛擬世界中隱現(xiàn)“真實(shí)課堂”

    Second Life（第二人生）是由林登實(shí)驗(yàn)室建立的互聯(lián)網(wǎng)上的三維虛擬世界，測(cè)試版于2003年5月發(fā)布。根據(jù)Linden Lab公布的Second Life歷史成就統(tǒng)計(jì)，截至到2013年已經(jīng)擁有3600萬(wàn)注冊(cè)用戶，累計(jì)在線時(shí)間相當(dāng)于21萬(wàn)7266年。平均每月有超過(guò)40萬(wàn)新用戶加入，而月均活躍 用戶數(shù)量則有100萬(wàn)。

    用戶通過(guò)注冊(cè)成為Second Life的居民，居民可以定制自己的虛擬化身(性別、相貌、身高、膚色等)，虛擬化身可以像現(xiàn)實(shí)世界中一樣進(jìn)行漫游、交流、購(gòu)物、學(xué)習(xí)等，其最大特點(diǎn)就是為用戶提供一個(gè)平臺(tái)和工具讓人們?cè)谶@里盡情發(fā)揮自己的創(chuàng)造力。

    在語(yǔ)言教學(xué)中，Second Life最大的優(yōu)勢(shì)是可以為學(xué)習(xí)者之間的交互提供與情境相關(guān)的空間，它具有的高仿真性和沉浸性，使學(xué)習(xí)者在進(jìn)行語(yǔ)言交流時(shí)能感受到極強(qiáng)的沉浸性和臨場(chǎng)感。

    【案例】英國(guó)開(kāi)放大學(xué)在Second Life中進(jìn)行教學(xué)工作

    英國(guó)開(kāi)放大學(xué)從2006年就開(kāi)始在Second Life中進(jìn)行教學(xué)工作。2009年，開(kāi)放大學(xué)購(gòu)買(mǎi)了它的另外一座島嶼——Open Life Village。開(kāi)放大學(xué)創(chuàng)造了一個(gè)真正與課堂平行的身臨其境的三維環(huán)境，環(huán)境中有與真實(shí)環(huán)境對(duì)應(yīng)的建筑物，樹(shù)木和街道。

    Second Life帶給教學(xué)的優(yōu)勢(shì)：1. 不管師生身在何處，都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，參與集體活動(dòng)。2.教師在虛擬世界里可以與學(xué)生進(jìn)行“面對(duì)面”的交流與輔導(dǎo)，并及時(shí)接收來(lái)自學(xué)生的反饋信息，并且快速、高效地對(duì)學(xué)生的問(wèn)題做出回應(yīng)。

    7、移動(dòng)衛(wèi)星車(chē)助力經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)構(gòu)建信息化課堂

    由于師資力量十分匱乏，教學(xué)點(diǎn)通常只招收部分年級(jí)的學(xué)生，也難以開(kāi)齊所在國(guó)家的規(guī)定課程。教學(xué)點(diǎn)的教師通常一個(gè)人負(fù)責(zé)一個(gè)年級(jí)或整個(gè)學(xué)校所有學(xué)科的教學(xué)。為應(yīng)對(duì)這一戰(zhàn)，世界各國(guó)均嘗試使用信息技術(shù)來(lái)提升教學(xué)質(zhì)量。

    除教學(xué)光盤(pán)播放、衛(wèi)星接收和網(wǎng)絡(luò)傳輸這三種常見(jiàn)的資源共享方式外，利用“移動(dòng)衛(wèi)星車(chē)”構(gòu)建信息化課堂成為在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的教學(xué)點(diǎn)提供優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)支持平臺(tái)的一種新方式，從而形成了新的課堂形態(tài)。

    【案例】巴基斯坦利用移動(dòng)衛(wèi)星車(chē)推送優(yōu)質(zhì)教育資源

    1.巴基斯坦是兒童失學(xué)率和成人文盲率最高的國(guó)家之一。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，2012年7月以來(lái)，受英國(guó)國(guó)際發(fā)展部資助，巴基斯坦教育部發(fā)起了“移動(dòng)衛(wèi)星車(chē)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在共享優(yōu)質(zhì)教育資源，提升經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)教學(xué)點(diǎn)的教學(xué)質(zhì)量。

    2.截止到2013年12月，已有46所學(xué)校加入該項(xiàng)目，1500名小學(xué)生從中受益。項(xiàng)目第二期正在啟動(dòng)，預(yù)計(jì)到2014年年底，將有1200所學(xué)校加入其中，涉及學(xué)科包括烏爾都語(yǔ)、英語(yǔ)、數(shù)學(xué)等學(xué)科。

    8、云計(jì)算環(huán)境促進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)的協(xié)同

    云 計(jì)算（Cloud Computing）以便于擴(kuò)展、按需供給的方式讓用戶獲得所需服務(wù)和工具的服務(wù)模式。云計(jì)算資源支持在線協(xié)作、文件存儲(chǔ)、虛擬化和靈活訪問(wèn)。網(wǎng)的不斷擴(kuò) 大推動(dòng)了云計(jì)算在教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的學(xué)校已將云計(jì)算視為存儲(chǔ)、備份、軟件服務(wù)等解決方案。

    隨著教育信息化基礎(chǔ)設(shè)施的不斷完善，云計(jì)算技術(shù)在教育領(lǐng)域中的重要性日益凸顯，例如云盤(pán)的應(yīng)用、資源的同步、在線平臺(tái)的協(xié)同學(xué)習(xí)等等，由此，云計(jì)算在現(xiàn)代課堂教學(xué)中的角色將變得日益重要。

    【案例】印度Binus中心利用Office Web Apps同步編輯小組文檔

    Binus中心，位于印度尼西亞雅加達(dá)市，致力于培養(yǎng)學(xué)生的高水平人力資源技能。2012年，該中心啟動(dòng)了Binus中心教育合作伙伴計(jì)劃（Binus Center Education Partner program，BCEP），覆蓋幼兒園、小學(xué)、初級(jí)和高級(jí)中學(xué)。

    1. 教師布置學(xué)習(xí)任務(wù)后，鼓勵(lì)學(xué)生以小組形式開(kāi)展學(xué)習(xí)交流。學(xué)生利用Office Web Apps創(chuàng)建在線小組，共享想法和觀點(diǎn)，共同編輯小組文檔。

    2. 任務(wù)最后，每組學(xué)生將作品與其他小組進(jìn)行共享。教師引導(dǎo)小組學(xué)生進(jìn)行互評(píng)。

    9、社會(huì)性虛擬社區(qū)支撐大規(guī)模合作學(xué)習(xí)

    近 年來(lái)，隨著Facebook、Twitter、MySpace、Flickr和YouTube等社會(huì)性網(wǎng)絡(luò)工具的廣泛應(yīng)用，BBS等傳統(tǒng)在線社區(qū)已經(jīng)逐步 被大型社會(huì)性虛擬社區(qū)所取代。這些大型社會(huì)性虛擬社區(qū)將世界各地的人群通過(guò)網(wǎng)絡(luò)組織到一起，因此，非常有易于開(kāi)展大規(guī)模的跨國(guó)、跨地區(qū)的合作交流。

    大 型社會(huì)性虛擬社區(qū)不僅實(shí)現(xiàn)了用戶從接受信息向創(chuàng)造信息的轉(zhuǎn)變，而且其良好的交互性及豐富的參與性，促進(jìn)了社會(huì)性虛擬社區(qū)成員之間的溝通、交流。在Wiki space平臺(tái)上，通過(guò)成立專家委員會(huì)開(kāi)展地平線項(xiàng)目研究。同樣，這些大型社會(huì)性虛擬社區(qū)也為世界各地的學(xué)生開(kāi)展合作學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了良好的平臺(tái)。

    【案例】歐盟eTwinning平臺(tái)支持跨地區(qū)項(xiàng)目合作學(xué)習(xí)

    歐盟構(gòu)建的eTwinning平臺(tái)是一個(gè)連結(jié)歐洲各國(guó)學(xué)校、教師、學(xué)生的大型社會(huì)性虛擬社區(qū)，學(xué)習(xí)者在eTwinning平臺(tái)上可以與歐洲其他國(guó)家的學(xué)生開(kāi)展項(xiàng)目合作學(xué)習(xí)。

    學(xué)習(xí)者在項(xiàng)目合作學(xué)習(xí)的過(guò)程中可以利用eTwinning平臺(tái)提供的項(xiàng)目管理工具查看項(xiàng)目進(jìn)展日志（Project Diary），也可以通過(guò)“Project Card”尋求支持、建議等。

    截至2014年3月5日，33個(gè)歐洲國(guó)家的118,811所學(xué)校已經(jīng)在eTwinning平臺(tái)上注冊(cè)，該平臺(tái)現(xiàn)在有239,564位注冊(cè)用戶，當(dāng)前有6047個(gè)正在開(kāi)展的學(xué)習(xí)項(xiàng)目。

    10、學(xué)習(xí)分析技術(shù)支持規(guī)�；�教學(xué)形式變革

    學(xué)習(xí)分析逐漸被運(yùn)用于大規(guī)模的教育教學(xué)領(lǐng)域探索大數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，以改善教師的教學(xué)方法、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及學(xué)習(xí)質(zhì)量等，進(jìn)而幫助學(xué)校、教師有效調(diào)整課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

    學(xué) 習(xí)分析進(jìn)入教育教學(xué)領(lǐng)域，可以對(duì)有關(guān)學(xué)生的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，例如學(xué)生的作業(yè)完成情況、考試結(jié)果、在線互動(dòng)情況、與教師及其他學(xué)生在線討論的情況等等，從 而讓教師了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求及能力水平，以提供個(gè)性化的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式。需要借助于相應(yīng)的學(xué)習(xí)分析工具，例如Gephi、Socrato、 SNAPP（Social

    Networks Adapting Pedagogical Practice）等。

    【案例】美國(guó)LC學(xué)習(xí)分析評(píng)估系統(tǒng)在課堂中的應(yīng)用

    Learning Catalytics（簡(jiǎn)稱LC）是由兩位哈佛教授和一位博士后在2011年開(kāi)發(fā)的一種基于云技術(shù)的學(xué)習(xí)分析評(píng)估系統(tǒng)，現(xiàn)正逐步推廣至美國(guó)教師的課堂教學(xué)之中。LC支持教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的監(jiān)控，提供實(shí)時(shí)反饋及對(duì)學(xué)生自動(dòng)分組。

    LC將采集到的有關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端庫(kù)中，采用數(shù)據(jù)分析工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

    課堂最后，LC能夠根據(jù)整堂課所采集并存儲(chǔ)的學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，生成學(xué)習(xí)報(bào)告曲線呈現(xiàn)給教師，教師通過(guò)查看學(xué)習(xí)曲線了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進(jìn)而給予學(xué)生進(jìn)一步反饋。

    （本項(xiàng)研究成果為教育部-英特爾信息技術(shù)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目國(guó)際教育信息化發(fā)展研究課題組的成果，課題主要負(fù)責(zé)人為北京師范大學(xué)教授黃榮懷，中國(guó)教育報(bào)微信根據(jù)英特爾邯鄲會(huì)議整理，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明）