普适计算技术支持下的远程教学
2011-02-17郭丽娟天津师范大学计算机与信息工程学院天津300384
郭丽娟 天津师范大学 计算机与信息工程学院,天津300384
普适计算技术支持下的远程教学
郭丽娟1天津师范大学 计算机与信息工程学院,天津300384
普适计算突破传统的桌面计算,实现了多维的、智能的、和谐友好的人机交互。该文简要介绍了普适计算的定义、特征和研究热点,在分析了远程教育存在的局限和不足基础上,论述了普适计算技术支持下的远程教育的特点。
普适计算;远程教学;境脉觉察;智能空间
1.普适计算概述
1.1 普适计算的定义
普适计算(pervasive computing)的概念是由PARC的Mark Weiser于20世纪90年代初提出的,他把普适计算描述为:“最有深远意义的技术是那些似乎消失的技术,它们和我们的生活紧密地编织在一起,使我们无法分辨”[1]。普适是指在我们周围的环境中嵌入许多微型的计算芯片、装置或系统,不仅可完成预定的计算功能,还可主动向计算机的使用者提供信息,以便使用者无论在何处都能与周围的环境进行动态通信,实现信息空间与物理空间的融合。
普适计算的特征包括:动态性[2]、透明性[3]、普适性[4]、自适应性[3]和永恒性[3]。
1.2 普适计算的研究领域
(1)上下文感知(context aware)计算:感知上下文计算是利用与用户任务相关的上下文信息向用户提供高效率的信息交互,并提高服务的针对性。上下文信息可以包括时间、地点、温度、场景等环境信息,也可以包括用户身份、性格特点、情绪状态等用户信息,甚至可以包括屏幕大小等设备信息。
(2)可穿戴计算(w e a r a b l e computing):可穿戴计算是将计算机等交互设备容纳在个人空间,方便用户可随身携带、始终开机和随时可用。
(3)智能空间(Smart Space):智能空间是嵌入了计算、信息设备和多模态的传感装置的工作或生活空间,在智能空间中,人机交互完全是以第一类的自然数据(如语言、姿态和书写等)与计算机系统进行交互,用户可以更加高效地单独工作或与他人协同工作。
2.远程教学的不足
远程教育存在的局限和不足主要有以下几个方面:
(1)现有的教学系统的动态交互功能不强,学生只是被动地接受教学内容,不能实际地参与到系统中进行发现式、创造式的主动学习,很难达到最佳的学习效果。
(2)系统的智能性较低。一是不能根据学生当前情况提供合适的、智能化的交互界面,调动学生的兴趣;二是不能根据学生的水平和学习情况提供相应的指导,实现因材施教。
(3)不能满足学生协同学习的需要。一般的远程教学平台都能提供给学生包括文字、图像、声音等多媒体表现形式的教学资源,而对于教师与学生、学生与学生之间的“交流”和“协作”不能很好地实现。
3.普适计算技术支持下远程教育的特点
3.1 多维交互的智能学习环境
可穿戴计算机可以将图形、文字、声音及超文本等叠加于真实环境之上,提供附加信息,从而实现提醒、提示、注记、注释及解释等辅助功能,使学生从多维角度去构建知识体系;可穿戴计算技术还可以模拟出真实的或无法再现的场景,如学习者可以带上头戴显示器从而进入某一时空世界中,成为其中的一个角色,并参与到既熟悉又陌生的探索活动中[5]。学习者获得浸润感,从而将内心的信息带入到真实的生活中,在复杂的、具有挑战性的环境中重构信息。
3.2 个性化学习和自适应学习
上下文感知计算通过传感器收集有关学生和环境的上下文信息,通过分析这些信息来为学习者提供适应性和个性化的学习服务。学生的上下文信息包括学生当前所处位置、学生的心跳和血压、学生的手势和言语行为、学生与设备之间的交互情况等;环境的上下文信息包括位置、温度、湿度以及学生接触过的那些物体等[6]。这些信息被收集之后进入服务器模块,服务器模块中存有学生模型数据库,其中记录着学生的课程安排、每个学生的先前知识与课程进展等情况,综合分析学生与环境的上下文信息以及数据库中的学生模型信息,获知学习者的知识水平、学习风格、认知能力、学习动机、所处环境、心理特征和自身兴趣,并根据学生的需求及表现情况,为学生提供适应性与个性化的学习内容、学习资料、学习活动和学习指导,从而引导学生进行更有意义的学习。
3.3 可感知的协作学习
智能空间技术为协作学习提供了更为便捷的平台。在基于智能空间的远程教育系统中教师既可面向学生进行教学,同时又可充分地享受信息访问和交互的服务。通过各种设备和虚拟环境,学习参与者共同构成一个高效的学习共同体,远程学生可以和教室中的学生一样参与课堂教学,如同时参与一个共享数据对象(文字、图形,媒体等)在任何位置的编辑和修改、保证用户的行为不受限制,任何一个用户在这个任务中做出的动作,都可以及时地被其他用户感知[7],学习者也不必知道这种感知是如何实现的,从而为协作学习的所有参与者提供一个全透明的教室和多样的学习形式。
4.总结
普适计算技术使计算机的应用得到了前所未有的拓展,人们可以更方便的获取资源。将普适计算技术应用到远程教育系统中,必将会引起教育模式的深刻变革,为远程教育提供更新的机会。
[1] Mark Van’t Hootf著;夏天译.普适计算推动数字技术在教育中的应用[J].中国电化教育. 2007; 240:8
[2]httP://Iknow.seforge.org/sewiki/ X_e6_99_ae_e9_80_82_e8_a_al_e7_ae_97_e7_9a_84_e7_89_b9_e7_ 82_b9
[3]王曙霞,郑艳君.浅议普适计算的发展.福建电脑[J]. 2007; 3:67
[4]郭亚军,洪帆,沈海波,等.普适计算面临的安全挑战[J].计算机科学.2007;6:2
[5]雷钠特·N·凯恩杰弗里·凯恩著;吕林海译.创设联结:教学与人脑[M].上海:华东师范大学出版社. 2004:P98
[6]张洁,王以宁,张晶.普适计算支持下的泛在学习环境设计[J].现代远距离教育.2007.5:10
[7]复旦大学协同信息与系统实验室网页. http://cscw.fudan.edu.cn/_Cooperative.htm 2006-10-21
郭丽娟 硕士,讲师,研究方向:和谐人机交互。
10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.110