教育信息化領(lǐng)域涌現(xiàn)的十大新技術(shù)應(yīng)用-2019年教育文檔

1、教育信息化領(lǐng)域涌現(xiàn)的十大新技術(shù)應(yīng)用近年來(lái)，新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)，并逐漸被運(yùn)用到教育領(lǐng)域， 這些新興技術(shù)將給教育帶來(lái)持續(xù)和深遠(yuǎn)的影響。 創(chuàng)新是當(dāng)前教育 信息化發(fā)展的焦點(diǎn)， 新興技術(shù)是助推創(chuàng)新的重要引擎之一， 其對(duì) 于課堂的影響已初見(jiàn)端倪， 正在深刻影響并改變新一代學(xué)生的學(xué) 習(xí)方式， 逐步開(kāi)始扭轉(zhuǎn)以教師為中心的低效教學(xué)形式， 并成為有 望打破課堂單一教學(xué)形態(tài)的利器。 新興技術(shù)在教育中的應(yīng)用更易 被新一代學(xué)生所接受， 能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、 提高教師教學(xué) 效果、 豐富課堂的教學(xué)環(huán)境、 促進(jìn)師生良好的認(rèn)知體驗(yàn)和情感體 驗(yàn)，從而有力地促進(jìn)教育的革新和發(fā)展。通過(guò)對(duì)全球教育信息化創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)的分析， “國(guó)際教

2、育信 息化發(fā)展研究”項(xiàng)目組總結(jié)提煉出在教育信息化領(lǐng)域涌現(xiàn)的十 大新技術(shù)應(yīng)用，內(nèi)容如下。智能機(jī)器人將成為未來(lái)學(xué)習(xí)伙伴 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，其在學(xué)習(xí)中可同時(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)不同角色。 智能機(jī)器人作為益智學(xué)習(xí)工具逐漸成為“做中 學(xué)”學(xué)習(xí)模式的主題和項(xiàng)目，并在世界各國(guó)都有極大發(fā)展。日本是機(jī)器人教育大國(guó)， 其近期開(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3D打印將顛覆學(xué)生實(shí)踐范式

3、 3D打印是一種利用三維數(shù)字形式對(duì)空間構(gòu)造的物理或虛擬 實(shí)體對(duì)象進(jìn)行快速成型的技術(shù)。 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?qū)⑻囟ㄎ锢砑疤摂M事物更加真實(shí)地加以呈現(xiàn)， 使 學(xué)生獲得深刻的感知體驗(yàn)。 3D 打印機(jī)可以將抽象的空間構(gòu)思轉(zhuǎn) 變?yōu)檎鎸?shí)的、 立體的彩色模型， 某些難以理解的空間概念和構(gòu)造 因被引入到“現(xiàn)實(shí)”世界中而變得更加具體、直觀。 3D打印技 術(shù)為學(xué)習(xí)者開(kāi)辟了嶄新的學(xué)習(xí)空間，學(xué)習(xí)者通過(guò)設(shè)計(jì)、制作、展 示等多種角色進(jìn)入到該學(xué)習(xí)空間中， 親歷學(xué)習(xí)過(guò)程的趣味性和生 動(dòng)性。同時(shí)，通過(guò)親身體驗(yàn)、親自參與，學(xué)生的思維能力、設(shè)計(jì) 能力和動(dòng)手能力都得到了全面協(xié)調(diào)的發(fā)展和提高。目前，一些國(guó)家和組

4、織已經(jīng)開(kāi)始探索 3D 打印在教育領(lǐng)域中 的應(yīng)用。英國(guó)教育部開(kāi)展了一項(xiàng)為期一年的試驗(yàn)項(xiàng)目（ 2012 年 10月至 2013年 9月），該項(xiàng)目以 21個(gè)學(xué)校為試驗(yàn)點(diǎn)，將 3D打 印技術(shù)系統(tǒng)地應(yīng)用于數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、工程和設(shè)計(jì)等課 程中，探索 3D 打印的教學(xué)應(yīng)用，推動(dòng)教學(xué)創(chuàng)新。有些教師在歷 史課堂上使用 3D 打印的歷史古跡和文物模型，模擬還原部分歷 史事件、人物或場(chǎng)景，使學(xué)生在課堂上就能像在博物館里一樣， “觸摸”到真實(shí)的歷史。創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)夯實(shí)技術(shù)課程“做中學(xué)”教學(xué)模式 開(kāi)源硬件與創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)是近年來(lái)風(fēng)行全球的一個(gè)科技文化現(xiàn) 象，被認(rèn)為是制造業(yè)創(chuàng)新及第三次工業(yè)革命的重要推手， 前面提 及的 3D

5、打印技術(shù)的發(fā)展及迅速普及就是其直接產(chǎn)物。教育應(yīng)用 是許多創(chuàng)客空間、創(chuàng)客團(tuán)隊(duì)和開(kāi)源硬件開(kāi)發(fā)者所關(guān)注的焦點(diǎn)之一。開(kāi)源硬件顯著降低了高級(jí)硬件產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本和復(fù)雜程度， 使沒(méi)有或有極少技術(shù)背景的普通師生也能輕松從事作品原型創(chuàng) 作或產(chǎn)品開(kāi)發(fā)， 為所有學(xué)生發(fā)揮想象力、 進(jìn)行各種水平的創(chuàng)新活 動(dòng)提供前所未有的前景。 以 Arduino 為代表的開(kāi)源硬件已在學(xué)校 的科學(xué)創(chuàng)新活動(dòng)中占有一席之地。樹(shù)莓派（ Raspberry Pi ）是繼 Arduino 后在教育領(lǐng)域獲得成功的另一種開(kāi)源硬件，越來(lái)越多的 學(xué)校將其用于教學(xué)，實(shí)施課堂“做中學(xué)”教學(xué)模式。從 2012 年起，樹(shù)莓派基金會(huì)協(xié)同英國(guó)劍橋大學(xué)和英國(guó)計(jì)算 機(jī)協(xié)

6、會(huì)（ BCS）等機(jī)構(gòu)，通過(guò)開(kāi)展各種活動(dòng)和研討會(huì)等形式，為 中小學(xué)培訓(xùn)了數(shù)千名熟悉樹(shù)莓派的各學(xué)科骨干教師， 為樹(shù)莓派深 度支持教學(xué)活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 2013年 12月， IBM非洲研究 院實(shí)施的“推動(dòng)改善非洲教育質(zhì)量項(xiàng)目”， 將樹(shù)莓派、 傳感器和 編程實(shí)踐（使用 Python 和 Scratch ）整合到現(xiàn)有中學(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 結(jié)果表明， 這些新技術(shù)的使用充分激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， 培養(yǎng) 了學(xué)生的創(chuàng)造性思維等。為推動(dòng)創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)及開(kāi)源硬件與教學(xué)深度融合， 很多具有國(guó)際 影響的公司不遺余力地在大學(xué)甚至中學(xué)免費(fèi)提供開(kāi)源硬件， 鼓勵(lì) 學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新活動(dòng)

7、。比如 Intel 公司于 2013 年推出了 Galileo 開(kāi)發(fā)板，并在全球遴選 1000 所學(xué)校免費(fèi)提供。體感技術(shù)將帶給“數(shù)字土著”學(xué)習(xí)新體驗(yàn)體感技術(shù)與自然語(yǔ)言交互是繼鍵盤 +鼠標(biāo)、多點(diǎn)觸控之后獲 得廣泛應(yīng)用的第三大類操作方式， 體感技術(shù)使人們無(wú)需借助復(fù)雜 的控制設(shè)備， 直接使用肢體動(dòng)作與數(shù)字設(shè)備和環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)， 并 根據(jù)人的動(dòng)作來(lái)完成各種指令， 就像為計(jì)算機(jī)配備了一雙精準(zhǔn)有 效的“眼睛”。 體感技術(shù)不但是一種創(chuàng)新的操控方式， 還擁有強(qiáng) 大的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)分析功能。 可以預(yù)期， 未來(lái)的體感交互將體 現(xiàn)為可穿戴設(shè)備的形式， 成為“數(shù)字土著”一代身上的必備學(xué)習(xí) 品，為用戶帶來(lái)更刺激、更具現(xiàn)場(chǎng)

8、感的愉悅學(xué)習(xí)體驗(yàn)。微軟公司開(kāi)發(fā)的 Kinect 是一種典型的體感技術(shù)， 在 Xbox 系 列游戲機(jī)上作為首選控制工具， 被認(rèn)為是當(dāng)前用戶體驗(yàn)最佳的交 互工具。在教育領(lǐng)域中， Kinect 體感技術(shù)可以通過(guò)特定的軟件 連接至投影儀， 從而可以將計(jì)算機(jī)上的任何操作界面信息投影至 屏幕上， 以達(dá)到支持手勢(shì)及觸控等操作。 德國(guó)的一所大學(xué)使用這 種設(shè)備，將網(wǎng)站直接投影至墻面上，學(xué)生可以像在 iPad 上一樣 使用手勢(shì)進(jìn)行操作、 瀏覽。隨著人們對(duì)體感技術(shù)優(yōu)勢(shì)日益深入的 了解，其在教育領(lǐng)域一些特定方面的應(yīng)用（如體育鍛煉、幼兒教 育和特殊教育等）可能成為一種趨勢(shì)。教育游戲“登堂入室”開(kāi)始進(jìn)入課堂教學(xué) 教育游戲

9、是一種含有教育目標(biāo)的游戲， 它通過(guò)游戲的方式為 學(xué)生營(yíng)造特定的情境，通過(guò)引導(dǎo)、訓(xùn)練、模擬等形式來(lái)強(qiáng)化學(xué)習(xí) 效果。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) 特定學(xué)科知識(shí)，還能拓寬學(xué)生的知識(shí)面、鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能 力、發(fā)展學(xué)生的合作能力、提高學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。 在 美國(guó)科學(xué)家聯(lián)盟推行的“學(xué)科學(xué)計(jì)劃”服務(wù)中， 有一款輔助學(xué)習(xí) 生物學(xué)的“免疫攻擊” 3D 立體游戲?！懊庖吖簟睂蕵?lè)性與 教育性較好地結(jié)合起來(lái)：一方面利用信息技術(shù)使抽象的概念形象 化，幫助學(xué)生的學(xué)習(xí)和理解；另一方面，游戲中的競(jìng)爭(zhēng)與趣味性 減少了學(xué)習(xí)生物學(xué)過(guò)程中的枯

10、燥性， 提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與 主動(dòng)性。該游戲在實(shí)踐中獲得了良好的效果，現(xiàn)已為全美 14所 高中所采用，大約 1000 名教師使用此游戲進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。教育游戲除在課堂教學(xué)中得到實(shí)際應(yīng)用外， 也將成為職業(yè)教 育、企業(yè)培訓(xùn)的重要手段和方式，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)。虛擬世界中正在隱現(xiàn)“真實(shí)課堂”Second Life （中文譯作“第二人生”）是由林登實(shí)驗(yàn)室 （Linden Lab）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。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。用戶通過(guò)注冊(cè)成為 Second L

11、ife 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），虛擬化身可以像在現(xiàn)實(shí)世界中一樣進(jìn)行漫游、交 流、購(gòu)物、學(xué)習(xí)等活動(dòng)。根據(jù) Linden Lab 公布的歷史成就統(tǒng)計(jì)， 截至 2013 年， Second Life 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 21.7266 萬(wàn)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)。目前，商業(yè)、新聞、影視、醫(yī)藥衛(wèi)生、航天、軍事、建筑設(shè) 計(jì)、旅游、娛樂(lè)和教育等行業(yè)都紛紛加入到這一虛擬世界的浪潮 中。例如，在語(yǔ)言教學(xué)中，利用 Second Life 為學(xué)習(xí)者創(chuàng)建社會(huì) 交往與情境相關(guān)的、 高度仿真的

12、虛擬生活空間， 使學(xué)習(xí)者在進(jìn)行 語(yǔ)言交流時(shí)能感受到極強(qiáng)的臨場(chǎng)感。以 Second Life 設(shè)計(jì)思想為 原型開(kāi)發(fā)的教育專用工具，如 Virtual Campus 等，則提供了模 擬校園中各種學(xué)習(xí)場(chǎng)所和活動(dòng)空間的工具。移動(dòng)衛(wèi)星車助力經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)信息化課堂由于經(jīng)濟(jì)落后、 地理位置偏遠(yuǎn)等原因， 依托教學(xué)點(diǎn)開(kāi)展教學(xué) 廣泛存在于世界各地， 特別是在非洲、 南美和亞洲的部分經(jīng)濟(jì)欠 發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)。教學(xué)點(diǎn)（也稱為“不完全小學(xué)”）是一種為學(xué) 生提供小學(xué)教育的場(chǎng)所。 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)或整所學(xué)校所有學(xué)

13、科的教學(xué)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(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。在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的教學(xué)點(diǎn)， 除教學(xué)光盤播放、 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”構(gòu)建信息化課堂成為提供優(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)。 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， 國(guó)內(nèi)教育發(fā)展水平較低， 偏 遠(yuǎn)地區(qū)教育十分落后。 2012年 7月，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”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。云計(jì)算環(huán)境延展了課堂教學(xué)邊界云計(jì)算( Cloud Compu

14、ting )是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的專門計(jì)算 資源中心和服務(wù)模式，用戶可按自己所需獲得所必要的計(jì)算服 務(wù)，并可根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展持續(xù)擴(kuò)展這種服務(wù)。 云計(jì)算獨(dú)有的在線 協(xié)作、文件存儲(chǔ)、虛擬化、靈活訪問(wèn)和低廉的使用維護(hù)成本等特 點(diǎn)尤其適合教育應(yīng)用。 越來(lái)越多的學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)在尋求諸如智 慧校園和其他教育信息化解決方案時(shí)， 都將基于云計(jì)算的基礎(chǔ)架 構(gòu)視為首選。 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)域中的重要性將日益凸顯。利用云計(jì)算改造現(xiàn)有信息化架構(gòu)已成常態(tài)， 許多學(xué)校都利用 基本云計(jì)算和服務(wù)將原有的電子郵件基礎(chǔ)設(shè)施遷移成基于 Gmail 和 Google Doc 的教學(xué)管理和辦公平臺(tái)。澳大

15、利亞維多利亞州政 府教育部與微軟簽署了一項(xiàng)長(zhǎng)期合作協(xié)議( 20132018 年)， 利用 Office 365 建立一個(gè)覆蓋全州所有教育機(jī)構(gòu)的云學(xué)習(xí)共享 和協(xié)作平臺(tái)，將學(xué)習(xí)的“課堂”延展至學(xué)生生活的幾乎每個(gè)角 落。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。美國(guó)的一個(gè)官方調(diào)研發(fā)現(xiàn)， 56%的年輕人利用社會(huì)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)、 MySpace、Workspace及 Facebook 等社會(huì)性虛擬社區(qū)開(kāi)展創(chuàng)作活 動(dòng)。這些大型社會(huì)性虛擬

16、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，非常有益于開(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。例如，新媒體聯(lián)盟將來(lái)自世界多個(gè) 國(guó)家的專家聚集在 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)。 Google+ 是 Google 公司推出的社交網(wǎng)站與身份服務(wù)，社交圈是 Google+ 最重要的 一個(gè)功能，社交圈的另一功能為調(diào)整信息流的各個(gè)社交圈信息的

17、多少。學(xué)習(xí)分析技術(shù)支持規(guī)?；虒W(xué)形式變革 “學(xué)習(xí)分析”這一術(shù)語(yǔ)最早來(lái)源于商業(yè)領(lǐng)域， 通過(guò)對(duì)商業(yè)活 動(dòng)進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)分析， 商家可以對(duì)消費(fèi)者的消費(fèi)趨勢(shì)和消費(fèi)行 為進(jìn)行預(yù)測(cè)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，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)校和教師有效調(diào)整課程、教學(xué)和評(píng)價(jià)系統(tǒng)。學(xué)習(xí)分析技術(shù)在 2011年地平線報(bào)告中被列為未來(lái) 5 年 的主流技術(shù)，在 2012 年地平線報(bào)告和 2013 年地平線報(bào)告 中均被列為了未來(lái) 2 3 年的技術(shù)，并在實(shí)踐中進(jìn)行大規(guī)模推廣 應(yīng)用。學(xué)習(xí)分析技術(shù)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