• 施建国：引领教育装备的十大新技术
  • 作者：千课万人  发表时间：2015-06-30

  • 引领教育装备的十大新技术
     
           教育技术装备是指实施和保障教育教学活动所需的物质设施。“教育技术装备”一词最早出现于原国家教委1988年《中小学实验室工作规定》。1999年教育部《关于进一步加强中小学教育技术装备工作的意见》明确了教育技术装备工作的职责和业务范围。但“教育技术装备”作为一种教育条件的创设行为早已存在，从20世纪20年代电化教育到80年代普及实验教学，直到今天的教育信息化，教育技术装备经历了工具、媒介和教育情景创设等阶段。教育技术装备的发展，一般受四种因素的影响，即技术的发展水平、教育教学理念、经济支撑的水平和教师应用水平，技术是其中最关键的因素。因此，关注技术发展、推进技术应用、为教育教学构建有效的技术支撑是教育装备工作者肩负的基本使命和职责。
           以下，梳理了当前可应用于教育教学的十大新技术，并简要分析其在教育中的应用。
           一、云计算技术
           （一）对云计算技术的理解
           云计算是以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、便捷的数据存储和网络计算服务。它是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储虚拟化等技术发展融合的产物，具有弹性服务、资源池化、按需服务、泛在接入等特点，使用户在任何时间、任何地点，用任何终端设备均可访问云计算提供的服务。作为多种计算技术和服务理念的合成，云计算正在改变人们的思维和行为方式，已成为信息技术的第三次革命。
           （二）云计算技术在教育中的应用
           1、促进教育理念的转变。云计算所传递的民主、协作、共享、创新的“精神内核”符合教育本质要求，其开放、互动、共享、实时性的技术和理念有效加速了信息技术与教育教学的全面、深度融合。
           2、为教育信息化提供新的运行模式。云计算改变信息化硬件环境构建模式，对教育机构的组织方式、降低成本和支持服务等产生积极影响。学校可以根据需要向云服务提供商“租赁产品和购买服务”，只需花少量的租金即可获得完善、先进的硬件设备。
           3、支撑泛在学习和移动学习。基于云计算和移动终端构建泛在、移动的学习环境，提供电子书包、智能评测、在线课堂、教育游戏等丰富教学应用和教育资源，全面支持学习者在数字化环境下的自主学习，形成“汇集智能、分布式认知和人机合一”的思维体系。
           二、移动终端技术
           （一）对移动终端技术的理解
           移动终端是基于操作系统且具备网络浏览、多媒体呈现和应用程序安装等功能，具有移动性、实时性、使用广泛性、易用性等特点的电子设备及配套软件。常见的移动终端包括智能手机、笔记本、平板电脑、掌上电脑以及车载电脑等。
           （二）移动终端在教育中的应用
           移动终端应用到教育领域，形成了移动学习这一新型的学习方式，在打破时空限制、拓展学习空间的同时，为师生关系的转变、教学方式的改变发挥了积极作用。
           1、拓展学习空间。移动终端的移动性和网络浏览功能让学习者摆脱学习过程对环境的束缚，可随时随地通过移动终端接入移动网络获取学习内容和丰富的教育信息资源，开展多种形式的学习活动，真正突破时空限制，满足学习者对移动学习和泛在学习的诉求，引发教学模式的变革和学习者学习方式的革新。
           2、丰富学习资源。移动学习的便捷性、交互性、协作性与自主性等特点简化了对师资、费用、教育环境等稀缺资源的需求，使学习者随时随地进行不同目的、不同方式的碎片化学习，提高了学习者的时间利用率，让“主动式教育”成为可能。学生通过移动终端接入“多终端视、音频同步互动”网络教学平台能够超越时空限制获取学习资源，有效进行课前内容预习和课后知识总结、分享、研讨和解惑等；
           3、建立学习共同体。利用移动终端，师生之间、生生之间构建网络学习共同体，有效开展协作与交流，促进同伴互助，建立更加有效的教学反馈机制，从而根本改变教学结构和教育本质；
           4、促进教师专业发展。移动学习对教师的业务进修、成果共享、专业发展和科学研究都会产生重大影响，有助于教师教学水平的提高，进而提高学校教学质量；
           5、服务终身学习。利用移动终端开展移动学习，拓宽了受教育的对象，构建终身学习体系，提高全民素质。
           三、语音技术
           （一）对语音技术的理解
           语音技术主要包括自动语音识别和语音合成两个关键技术，能够实现即点即读、即点即译、人机对话等功能。语音识别技术使计算机接受、识别和理解言语信息，并将其转化为文本信息或命令，实现了人机交互的输入。语音合成技术实现了将文本信息自动转换成语言信息，实现了人机交互的输出。
           （二）语音技术在教育中的应用
           语音技术能有效支持外语教学。利用语音技术创设戏剧化、角色化的学习情境，让学生在真实的情境中感受、理解和学习外语，通过生动形象的口语交际与互动，充分调动学生的学习动机，真正体验到外语学以致用的乐趣。利用语音技术进行单词、例句和课文的标准带读，实现生动、精确的语音呈现方式，为学生提供了随时随地的音形联系的外语语言环境。语音合成技术可根据需求进行语速控制，实现对单词、句子和文章进行标准的男声或女声朗读，扩展了外语教学资源，实现外语主题学习、探究学习和合作学习。利用语音评测技术对单词、句子和篇章阅读进行自动评分，及时给予反馈，确诊发音问题所在，并提供针对性的矫正练习，提高师生发音的精确度。利用语音技术提供课堂有声辅助教具制作功能，创设符合教学实际的外语学习情境，运用复述策略、组织策略、精制加工策略，使单词巩固学习从单调的机械记忆转换为多感官参与的语境记忆，激发学生的学习动机，在良好的互动中帮助学生持久记忆。
           四、3D打印技术
           （一）对3D打印技术的理解
           3D打印技术是一种新兴的快速成型技术，是采用三维喷墨打印技术，通过分层加工与叠加成形相结合的方法，逐层打印增加材料来生成三维实体的技术。3D打印综合了数字建模技术、机电控制技术、信息技术、材料科学与化学等前沿技术，大大缩短了制作周期，节约成本，提高制作效率和精密程度，适应用于多品种、小批量、结构复杂、原材料昂贵的结构制造，以“设计空间无限、零技能制造、材料无限组合、产品多样化、精确的实体复制”的独特优势，受到了社会的广泛关注。
           （二）3D打印技术在教育中的应用
           3D打印技术主要实现了空间的拓展，破解了传统教学中对抽象概念教学的难题。如利用3D打印技术，可以帮助提高学生对纺织品、铸造品和陶瓷制品等的原型设计和制作速度；精确打印空间几何体、器官组织、人体骨骼、昆虫标本、干细胞、复杂的蛋白质分子模型和其他重要的生物样本，制作化石、恢复文物等易碎品；绘制真实的地势图和人口分布图，创建平面设计3D艺术；在生物学中制造出身体部分模型等，给学习者提供完美的成型效果和卓越的细节体现，变抽象为具体，化复杂为简单，帮助学生实现认知建构，并通过共享、复制和改进，培养学生的创新精神和创造力，有效推动科学、数学、设计、工程和其他学科的发展。
           五、大数据技术
           （一）对大数据技术的理解
           大数据是指无法在一定时间内使用传统数据库技术对其内容进行获取、管理和处理的数据集合。其特点是体量大、类别多、价值密度低、处理速度快等，扩大人类的记录范围、测量范围和分析范围，不断延伸知识的边界，推动人类知识增长。大数据从各种结构化、半结构化和非结构化数据中，使用全新方法来获取、存储、组织、分析数据信息，并利用分析结果做出最有利的决策，成为观察人类社会行为崭新的“仪表盘”。目前，大数据分析已被广泛应用于商业智能、决策支持等诸多领域。大数据时代的到来，对于人们应用计算机、互联网产生的海量数据的处理与分析将成为促进人们学习、生活与工作变革的重要基础。
           （二）大数据技术在教育中的应用
    大数据技术在教育中的应用主要体现在对于数据的规模化收集、统计和分析，为教育管理和教学管理提供决策依据。大数据时代，会迎来教育教学的真正变革。
           1、建立“学习分析系统”。借助大数据，可以精确、科学地收集、储存、管理、分析、使用和共享海量数据，为教育教学的定量分析提供丰富的资源。对教师而言，可以提高和改进教师从海量和复杂的数据中获取知识的能力，洞察学生真实的学习状态，研究学生的学习需求，找到影响教育的相关因素。对学生而言，每位学生发展的依据从依赖于教师的有限的理性判断转向对自身学习过程的数据分析与利用，通过将学生的整个学习过程数字化，分析学生知识掌握情况、存在的问题，提供针对性的补救措施，真正实现因材施教。
           2、改变教育政策制定的方式与方法。教育管理将建立在精细的数据库基础上，用数据统计和分析为教育行政决策提供可靠依据，彻底改变教育政策制定的方式和方法。
           六、传感器技术
           （一）对传感器技术的理解
    传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。传感器技术与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。随着科学技术的发展，传感器已广泛应用于工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程，甚至文物保护等领域。
           （二）传感器技术在教育中的应用
    传感器技术在教学中主要可以应用于物理、化学、地理等学科的教学中，实现这些学科教学方法和手段的创新。
           1、实现数据的实时记录和采集。能够精确完成力、热、声、光、电、位移、磁感强度、辐射、酸碱度等多种物理化学量数据的采集，实现数据实时记录与准确处理，拓展了学科教学时空。
           2、创设形象的问题情境。可以动态模拟相关过程，记录稍纵即逝的现象，为学生创造了良好的科学探究和自主学习环境，培养学生的观察和实验能力。能有效测量自然界中的温度、水质、大气等各种参考信息，及时进行数据加工、分析和呈现，通过在现实情境中学习，提高学生探究能力，促进知识的巩固与迁移，促进开设校本课程，学生的个性化发展；
           3、促进课堂师生、生生交互。应用传感器技术把移动学习引入到课堂交互中，实时查看学生的学习情况，增加师生、生生交互的生动性，激发学生的学习热情，增强课堂教学效果。
           4、实现教育教学管理的精细化。传感器技术可以广泛应用到教育管理中，检测学生考勤与健康状况，管理学生安全。
           七、虚拟现实技术
           （一）对虚拟现实技术的理解
           虚拟现实是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，生成一个逼真的，具有视觉、听觉、触觉等多种感知的、实时的、三维虚拟环境，并使用户产生身临其境感觉的交互式视景仿真和信息交流，具有沉浸性、交互性、构想性等特点，实现了真实地体验和方便自然的人机交互。
           （二）虚拟现实技术在教育中的应用
           1、拓展知识呈现方式。虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，一是可以将实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程、形状太大、太小或具有时间性，很难观察和验证的学习内容，具有可变性质的事物，历史上或远在千里之外的人物和事件，抽象理论和概念的内容，现实中存在的、但在课堂教学环境下用别的方法很难做到或者需要花费很大代价才能显现的事物等，以接近人类认知特点的方式进行三维实景虚拟呈现与展示，有效弥补教学条件的不足，节省大量教学成本；二是能在信息展示方式上打破时空限制，帮助学生提供各种生动逼真的感性材料，学生通过主动探究，加速和巩固对知识的理解、学习和掌握，激发学习者兴趣，最终获得知识的意义建构，开拓学习者的思维；
           2、模拟实验实训环境。借助虚拟现实技术可以在现代化的虚拟实验室中逼真地模拟现实的实验实训环境，降低实验实训教学对客观物质条件的依赖，提高了实验实训教学设备的利用率。
           3、提高实验操作的安全性。学生在虚拟实验室中可以放心地去做各种现实中无条件实现的危险或危害人体的实验，操作各种精密、昂贵、容易损坏、维修困难的仪器设备，解决小概率事件再现和个性化导训问题，从而提高操作实践的安全性、高效性，节约成本，降低实验室的管理难度。
           八、录播技术
           （一）对录播技术的理解
           录播系统是指集多媒体技术、自动控制跟踪技术、网络流媒体技术等于一体，将教师视频、学生视频及多媒体课件等VGA信号进行智能化跟踪切换录像，自动生成流媒体课件的一种技术应用。
           （二）录播技术在教育中的应用
           录播技术主要有助于促进教师专业发展和实现优质教育资源的共享。
           1、改变校本研修的模式。通过观课评课，教师可以借鉴他人的教学经验，也可以开展自我反思。教师课后进行观看和自我评估，反思教学过程和效果，调整教学行为和方式，促进教学反思常态化，帮助学校管理者及时了解一线教师的教学情况，为学校培养骨干师资队伍提供了良好的培训环境。
           2、改变教学资源建设的方法。通过录播系统，教师能够轻松地真实的课堂教学情景录制下来，发布到学校的资源平台上即完成了视频课例制作，使得视频资源建设常态化。
           3、有利于改变课堂教学模式。播系统将课堂教学情景包括讲解、板书、课件和表情等完整记录保存，学生课后可以通过下载或在线点播观看学习，达到课堂再现、查漏补缺的功能。
           4、有利于促进教育资源的共享。教师可以通过录播技术开展基于互相学习的观摩教学。录播教室通过多角度录制、同步转播、多画面展示，方便、快捷地实现课程资源录制、直播、管理和上网等，加强学校教师之间、校际之间的学习和交流，有效促进优质教育资源的建设和共享，扩大优秀课程的受益范围。
           九、地理信息技术
           （一）对地理信息技术的理解
           地理信息技术是地理科学与信息科学、系统管理学、测绘学等结合交叉结合产生的新兴技术，包括地理信息系统、遥感、全球定位系统和数字地球技术，具有数据多来源、空间多层次、更新速度快、信息深加工、信息多时态、产品多形式、需求多精度的应用特点。近年来，随着世界各国经济建设的迅速发展，地理信息技术不仅在环境保护、城市与区域规划、资源管理、自动制图、人口和商业管理、交通运输等多个领域广泛运用，也在教育中崭露头角，发挥出十分客观的教学功能。
           （二）地理信息技术在教育中的应用
           地理信息技术主要变革地理教学。地理教育正经历着一场由地理信息技术带来的对地理教育的目标、教材、教法、学法、学生素质和能力培养等方面的深刻变革，地理信息技术正以其技术特性和功能优势，为地理学科更加方便、快速、准确地进行教学承担了良好的信息载体的作用，从而促使学生更好地理解学习内容，实现对区域的类型、分布、特征等直观了解。如在几乎所有与空间分布有关的学习中，都可以使用基于地理信息系统技术的电子地图，具有生动直观、界面友好、易学易用、操作灵活、实用性强等优点，利于学生对知识的理解和意义建构。遥感技术通过遥感监测案例及其影像，帮助学生对地球环境进行立体观察，帮助认识全球环境的整体性与变化过程。全球定位系统技术能够辅助讲授地图、计算机制图、现代农业和现代交通的发展，以及天气与气候、地球研究进展、海洋地理、宇宙、太空知识等内容。
           此外，在开展野外综合实践活动中，全球定位系统能够便捷、精准地进行区域定位、导航、兴趣点加入、航点确定、航迹存储、航线确定等。采用数字地球技术创新科普教育的方法和应用手段，可以再现科学发现的艰苦历程、历史事件的动态重演、自然规律存在的基本状况。
           十、交互式白板技术
           （一）对交互式电子白板技术的理解
           交互式电子白板作为一种智能型的人机交互学习平台，融合了计算机技术、微电子技术、电子通信等技术，集传统黑板、普通白板、计算机、投影机、电子复写板等多种设备功能于一身，由感应电子白板、电子笔等硬件以及白板操作系统等组成，具有演示、书写、人机交互、记录、强化等功能。
           （二）电子白板技术在教育中的应用
           电子白板技术在教学信息的显示、处理、存储以及师生的参与、交互和协作教学等方面具有黑板和多媒体投影无法企及的优势，成为课堂教学的重要工具与手段。
           1、有助于开展互动式教学。交互式电子白板作为一个形象化、色彩化的教学平台，融声音、行为和视觉于一体，其内容丰富的视觉呈现和良好的虚拟效果，有效增强学生的学习兴趣和动机，提高学生参与度，寓教于乐，有效帮助学生清晰、高效地认知和理解抽象复杂概念，凸显学生的主体地位；所具备的即时响应特性与实时反馈功能增强了课堂教学中的交互性，有助于教师动态调整教学方法与教学策略，激发学生的积极性和创造性，促进教学相长。
           2、有助于因材施教和分层教学。提供强大的教学功能和丰富的数字化教学资源，支持所有的课堂教学行为，满足不同学习风格学生的特定需求，真正实现因材施教。能够保存、共享和重复利用资源，回放教学过程，缩短学生复习时间，通过修改、完善、交流和提高，促进知识的深层次加工。
           综上所述的十大新技术，将从以下四个方面引领当前教育技术装备的方向。一是从器物装备向技术装备发展。传统的教育技术装备，以器物性的多少和器物规格的达标作为标准。新技术环境下的教育装备，不仅有硬件环境的支撑，而且需要软件和资源的配套，并且以技术的先进性和兼容性为标志，强调应用恰当的技术与资源，关注技术与教育教学的融合，是否以利于提高学习效率，是否符合教学管理的伦理。二是从标准化装备向在共同的基础上，支持个性化教学的装备发展。传统的装备，强调规格的一致性，数量的规定性，随着技术的发展和教育理念的创新，校本教材的开发和个性化教学的开展，装备内容、装备方式和装备管理等，都需要随之发生变化，要能够支持学生在共同的基础上个性化发展。三是从验证装备向探究装备发展。传统的教育装备以验证知识，重现知识的发生过程为主导，实验教学成为知识教学的工具。随着技术的发展和教育理念的创新，全新的教育理念，要求实验教学从注重结果验证向学会科学探究的方向发展，不仅需要掌握知识与技能，也需要关注过程与方法，形成良好的情感态度价值观。四是从实体装备向实体与虚拟并重的装备方向发展。传统的装备只关注校园内的实体装备，技术进步和教育理念创新，随着颠倒课堂、无边界课堂、人人通空间的出现，要求教育装备不仅要关注实体装备，也需要特别注重网络世界，向课堂外，学校外的延伸。

    作者：施建国（浙江省教育厅教育技术中心主任）

  • 【上一篇】计算机名师慧语集萃 【下一篇】没有了

    • 最新通知
    • 最新图片
    • 精彩文章