教育信息化涌现的10大新技术应用

    信息技术对于教育教学的影响越来越大。我们无法想象，随着信息化的发展和普及，机器人居然走上讲台，成为孩子们新的学习伙伴；教育游戏化成为另一种 趋势，玩游戏也能够学习。日前，北京师范大学教授黄荣怀在英特尔举行的未来教育项目邯郸现场会上，向在座的教师发布了国际教育信息化涌现出来的十大新技术 应用，引起了在座教师的广泛兴趣。

    1、机器人将成为未来学习伙伴

    目前在发达国家和部分发展中国家，智能机器人的研究成为热点。机器人已成为辅助学生学习科学知识、培养实践能力的重要工具。

    智 能机器人具有革新的技术，高水平的数字化和智能化程度。在学习中同时具备益智学习工具、情境建设者、学习伙伴三个角色。作为机器人教育大国的日本近期开发 的一款以机器人和投影设备为主的R-learning系统，主要用于协作儿童在故事场景中的设计和渲染，学生通过在绘制的故事场景中操控机器人来完成预设 角色的行为，从而培养他们的合作力、想象力及创造力。

    【案例】日本学者利用机器人作为协作学习伙伴

    2013年，东京北九州大学、东京大学等四家科研机构的学者设计了职业发展学习中利用机器人作为学习伙伴的实验。教师通过远程控制机器人来协调开展学习讨论，学生与机器人互动的过程都可被记录下来，并及时反馈给教师和学生，以供师生随时调整协作学习活动的进展。

    研究表明：1. 机器人主持职业生涯协作学习活动与教师主持同样有效。2. 机器人可以创建一个比真人主持时更易于合作的环境。

    2、 3D打印技术颠覆学生动手实践

    3D打印对于教学和学习的重要价值体现在：能够更加真实地呈现特定事物，并让学生获得深刻的感知体验。

    通过亲身体验、亲自参与，学生的动手能力、设计能力和思维能力都得到了全面的提高。

    【案例】美国罗彻斯特理工学院利用3D打印帮助学生完成“桥梁设计”

    罗彻斯特理工学院（Rochester Institute of Technology）的教师在静力学课教学中讲授桥梁结构受力时，让学生们在课程中设计桥梁，并计算桥梁的受力情况。

    研究表明：

    1.学生运用软件设计桥梁，将想法变成三维图像。

    2.完成桥梁作品设计，老师现场连线桥梁设计专家，专家通过大屏幕对学生作品做出点评。

    3.运用计算机软件对所设计的桥梁进行虚拟承重试验。

    4.若因桥梁结构设计不合理导致桥梁跨塌，则小组学生共同讨论，重新设计桥梁.

    5.并再次进行虚拟试验。试验成功后，各小组使用3D打印机打印出桥梁部件，拼装成桥梁模型。

    3、开源硬件夯实信息技术“做中学”教学模式

    创客空间作为推动创客文化的一支主要力量，开展各类充满亲子氛围的DIY工作坊或手工课。

    Intel推出与开源硬件平台Arduino兼容的Galileo开发板，许多大学也都在开展创客活动，帮助怀揣新鲜念头并跃跃欲试的学生们把梦想变成现实。

    树莓派作为开源硬件的一种，其在教育领域中的应用也受到越来越多的关注。开源硬件降低了硬件开发的成本和复杂程度。

    实现兼具“创造性”与“做中学”的教学模式。为信息技术课程和信息技术人才培养提供了新的机会。

    【案例】IBM非洲研究院利用Raspberry Pi改善非洲教育质量

    2013年12月，IBM非洲研究院推动改善非洲教育质量项目——将树莓派（RaspberryPi）、传感器（sensor）和编程实践（使用Python和Excel）整合到现存中学地理教材中，学生在教学过程中边做边学，以此评估技术的有效性。

    研究发现：

    1、 技术的使用充分激发了学生的学习兴趣。

    2. 学生通过实体了解事物，加深了学生对所学知识的理解。

    3. 课程与SCRUM方法交错相结合培养了学生的批判性思维。

    4、体感技术引发学习新体验

    体感技术让人们无需借助任何控制设备，可以直接使用肢体动作与数字设备和环境互动，就像一双精准有效的“眼睛”，帮助计算机去观察这个世界，并根据人的动作来完成各种指令。

    体感技术，是继键盘+鼠标、触控屏之后最新的第三大类操作方式，能有针对性的给用户带来更酷、更实用的体验。体感技术作为一种创新操控方式，拥有强大的数据监测和数据分析功能，应用的范围也越来越广。

    【案例】Kinect 技术的教育应用

    目前已有的案例是微软公司开发的Kinect技术。Kinect体感技术可以通过某些软件连接至投影仪，从而可以将信息投影至任何界面，并支持触控操作，用户可以在任何界面上使用当前应用。

    5、教育游戏正逐步改变学习观念

    教育游戏是一种含有教育目标的游戏，它通过游戏的方式，以计算机软件的形式为学生营造一定的情境，通过引导、训练、模拟等形式强化学习效果的一种方式。

    教 育游戏通过创设融入教育目标的故事情境，引导学生在游戏中以探究和合作的方式完成游戏任务，不仅能帮助学生建构特定的学科知识，还能拓宽学生的知识层面、 发展学生的合作能力、提高学生的社会责任感等。教育游戏除在课堂教学中的应用外，也已成为职业教育、企业培训的一种重要手段和方式，众多高等院校、专业机 构和大型企业都致力于教育游戏的研究与设计。

    【案例】美国学科学计划“免疫攻击” 3D立体游戏

    美国科学家联盟推行的“学科学计划”中有一款关于生物学习的“免疫攻击”3D立体游戏，该游戏目前获得了良好的效果，现已被全美14所高中采用，有大约1000个教师使用此游戏进行教学。

    “免疫攻击”将娱乐性与教育性较好的结合起来。

    1. 一方面利用信息技术使抽象的概念形象化，帮助了学生的学习。

    2. 另一方面，游戏的竞争性与趣味性降低了学生学习生物的枯燥性，提高了学生学习的积极性与主动性。

    6、虚拟世界中隐现“真实课堂”

    Second Life（第二人生）是由林登实验室建立的互联网上的三维虚拟世界，测试版于2003年5月发布。根据Linden Lab公布的Second Life历史成就统计，截至到2013年已经拥有3600万注册用户，累计在线时间相当于21万7266年。平均每月有超过40万新用户加入，而月均活跃 用户数量则有100万。

    用户通过注册成为Second Life的居民，居民可以定制自己的虚拟化身(性别、相貌、身高、肤色等)，虚拟化身可以像现实世界中一样进行漫游、交流、购物、学习等，其最大特点就是为用户提供一个平台和工具让人们在这里尽情发挥自己的创造力。

    在语言教学中，Second Life最大的优势是可以为学习者之间的交互提供与情境相关的空间，它具有的高仿真性和沉浸性，使学习者在进行语言交流时能感受到极强的沉浸性和临场感。

    【案例】英国开放大学在Second Life中进行教学工作

    英国开放大学从2006年就开始在Second Life中进行教学工作。2009年，开放大学购买了它的另外一座岛屿——Open Life Village。开放大学创造了一个真正与课堂平行的身临其境的三维环境，环境中有与真实环境对应的建筑物，树木和街道。

    Second Life带给教学的优势：1. 不管师生身在何处，都可以进行实时交互，完成学习任务，参与集体活动。2.教师在虚拟世界里可以与学生进行“面对面”的交流与辅导，并及时接收来自学生的反馈信息，并且快速、高效地对学生的问题做出回应。

    7、移动卫星车助力经济欠发达地区构建信息化课堂

    由于师资力量十分匮乏，教学点通常只招收部分年级的学生，也难以开齐所在国家的规定课程。教学点的教师通常一个人负责一个年级或整个学校所有学科的教学。为应对这一战，世界各国均尝试使用信息技术来提升教学质量。

    除教学光盘播放、卫星接收和网络传输这三种常见的资源共享方式外，利用“移动卫星车”构建信息化课堂成为在经济欠发达国家和地区的教学点提供优质学习资源和学习支持平台的一种新方式，从而形成了新的课堂形态。

    【案例】巴基斯坦利用移动卫星车推送优质教育资源

    1.巴基斯坦是儿童失学率和成人文盲率最高的国家之一。为应对这一挑战，2012年7月以来，受英国国际发展部资助，巴基斯坦教育部发起了“移动卫星车”项目。该项目旨在共享优质教育资源，提升经济欠发达地区教学点的教学质量。

    2.截止到2013年12月，已有46所学校加入该项目，1500名小学生从中受益。项目第二期正在启动，预计到2014年年底，将有1200所学校加入其中，涉及学科包括乌尔都语、英语、数学等学科。

    8、云计算环境促进学习与教学的协同

    云 计算（Cloud Computing）以便于扩展、按需供给的方式让用户获得所需服务和工具的服务模式。云计算资源支持在线协作、文件存储、虚拟化和灵活访问。网的不断扩 大推动了云计算在教育领域中的广泛应用，越来越多的学校已将云计算视为存储、备份、软件服务等解决方案。

    随着教育信息化基础设施的不断完善，云计算技术在教育领域中的重要性日益凸显，例如云盘的应用、资源的同步、在线平台的协同学习等等，由此，云计算在现代课堂教学中的角色将变得日益重要。

    【案例】印度Binus中心利用Office Web Apps同步编辑小组文档

    Binus中心，位于印度尼西亚雅加达市，致力于培养学生的高水平人力资源技能。2012年，该中心启动了Binus中心教育合作伙伴计划（Binus Center Education Partner program，BCEP），覆盖幼儿园、小学、初级和高级中学。

    1. 教师布置学习任务后，鼓励学生以小组形式开展学习交流。学生利用Office Web Apps创建在线小组，共享想法和观点，共同编辑小组文档。

    2. 任务最后，每组学生将作品与其他小组进行共享。教师引导小组学生进行互评。

    9、社会性虚拟社区支撑大规模合作学习

    近 年来，随着Facebook、Twitter、MySpace、Flickr和YouTube等社会性网络工具的广泛应用，BBS等传统在线社区已经逐步 被大型社会性虚拟社区所取代。这些大型社会性虚拟社区将世界各地的人群通过网络组织到一起，因此，非常有易于开展大规模的跨国、跨地区的合作交流。

    大 型社会性虚拟社区不仅实现了用户从接受信息向创造信息的转变，而且其良好的交互性及丰富的参与性，促进了社会性虚拟社区成员之间的沟通、交流。在Wiki space平台上，通过成立专家委员会开展地平线项目研究。同样，这些大型社会性虚拟社区也为世界各地的学生开展合作学习创设了良好的平台。

    【案例】欧盟eTwinning平台支持跨地区项目合作学习

    欧盟构建的eTwinning平台是一个连结欧洲各国学校、教师、学生的大型社会性虚拟社区，学习者在eTwinning平台上可以与欧洲其他国家的学生开展项目合作学习。

    学习者在项目合作学习的过程中可以利用eTwinning平台提供的项目管理工具查看项目进展日志（Project Diary），也可以通过“Project Card”寻求支持、建议等。

    截至2014年3月5日，33个欧洲国家的118,811所学校已经在eTwinning平台上注册，该平台现在有239,564位注册用户，当前有6047个正在开展的学习项目。

    10、学习分析技术支持规模化教学形式变革

    学习分析逐渐被运用于大规模的教育教学领域探索大数据的科学分析，以改善教师的教学方法、提升学生的学习积极性及学习质量等，进而帮助学校、教师有效调整课程、教学和评价系统。

    学 习分析进入教育教学领域，可以对有关学生的大量数据进行分析，例如学生的作业完成情况、考试结果、在线互动情况、与教师及其他学生在线讨论的情况等等，从 而让教师了解每个学生的学习需求及能力水平，以提供个性化的教学和学习方式。需要借助于相应的学习分析工具，例如Gephi、Socrato、 SNAPP（Social

    Networks Adapting Pedagogical Practice）等。

    【案例】美国LC学习分析评估系统在课堂中的应用

    Learning Catalytics（简称LC）是由两位哈佛教授和一位博士后在2011年开发的一种基于云技术的学习分析评估系统，现正逐步推广至美国教师的课堂教学之中。LC支持教师对学生学习结果的监控，提供实时反馈及对学生自动分组。

    LC将采集到的有关数据存储在云端库中，采用数据分析工具对数据进行分析。

    课堂最后，LC能够根据整堂课所采集并存储的学生数据进行分析，生成学习报告曲线呈现给教师，教师通过查看学习曲线了解每个学生的学习情况，进而给予学生进一步反馈。

    （本项研究成果为教育部-英特尔信息技术专项科研基金项目国际教育信息化发展研究课题组的成果，课题主要负责人为北京师范大学教授黄荣怀，中国教育报微信根据英特尔邯郸会议整理，转载请注明）