□ 陳 東

信息技術(shù)在工科遠程教育中的應(yīng)用研究

□ 陳 東

本文在文獻分析和對我國網(wǎng)絡(luò)教育精品課程案例調(diào)研的基礎(chǔ)上，對工科遠程教育中的可用技術(shù)進行了綜合分析，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和移動通信技術(shù)兩個主要方面介紹了它們的相關(guān)應(yīng)用，包括一些典型的項目、實驗及其研究成果，對進一步推動和提升信息技術(shù)在我國工科遠程教育的應(yīng)用研究具有參照意義。

工科；遠程教育；虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境；移動學(xué)習(xí)

一、工科遠程教育現(xiàn)狀與需求

工程技術(shù)人才對經(jīng)濟的發(fā)展一直起著巨大的推動作用。根據(jù)人事部門統(tǒng)計預(yù)測，我國今后幾年內(nèi)亟需人才主要有8大類，其中理工類占了6類，約占總需求的75%，且工科人才整體質(zhì)量不高，能達到跨國公司用人標準的僅10%。大量高質(zhì)量工程人才完全僅靠全日制教育來培養(yǎng)無法滿足社會需求。目前國外已經(jīng)有一些高校網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院開展在線工科課程，如美國的國家科技大學(xué)，專門提供碩士層次的工程師繼續(xù)教育。

目前，國內(nèi)絕大多數(shù)試點高校網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院仍以文科專業(yè)為主，從2009年參加全國網(wǎng)絡(luò)教育精品課程評審的課程情況來看，工科課程僅占25%左右。工科課程開設(shè)數(shù)量少是由多方面的原因造成的，其中最為關(guān)鍵的因素是工科課程實驗和實踐環(huán)節(jié)在遠程教育中難以實現(xiàn)[1]。遠程教育中工科實驗課程主要依賴傳統(tǒng)的實驗室面授教學(xué)，如英國開放大學(xué)早期主要是依靠分布在各地的教學(xué)中心或合作機構(gòu)，采用定期集中或預(yù)約的辦法實施課程實驗教學(xué)，我國試點高校則通過本校或?qū)W習(xí)中心所擁有的實驗設(shè)備來實施實驗教學(xué)。

依靠傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中心模式來構(gòu)建工科實驗教學(xué)具有較大局限性，首先是時空限制，遠程教育學(xué)生的分散性特點使得學(xué)生參與集中式課程實驗存在困難；其次是成本因素，實驗設(shè)備價格都比較高，難以在各個學(xué)習(xí)中心配備所有實驗設(shè)備，無法滿足所有遠程教育學(xué)生的需求。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)在遠程教育中的應(yīng)用，工科課程的實驗與實踐環(huán)節(jié)逐漸通過遠程在線方式實現(xiàn)，既節(jié)省了實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)成本，又提高了工科遠程教育的質(zhì)量，特別是虛擬技術(shù)的應(yīng)用，為工科遠程教育的推廣提供了廣闊的前景。

二、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工科遠程教育的應(yīng)用

我國國家網(wǎng)絡(luò)教育精品課程代表了國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)教育（包括工科遠程教育）的最高水平和最新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。本文在文獻研究和對我國網(wǎng)絡(luò)教育精品課程的案例調(diào)研的基礎(chǔ)上[2]，從五個方面對網(wǎng)上教學(xué)平臺中工科實踐教學(xué)的應(yīng)用進行綜述：

（一）基于實踐案例的在線討論

案例分析與討論有利于提高學(xué)生的問題分析與解決能力和協(xié)作能力，在一定程度上也有利于提高學(xué)習(xí)者積極性。截止2010年，在已經(jīng)評出的219門網(wǎng)絡(luò)教育精品課程中，有24門網(wǎng)絡(luò)教育精品課程的案例提供視頻講解，有17門網(wǎng)絡(luò)課程開展了案例的在線討論。

其中，中國醫(yī)科大學(xué)制藥工程專業(yè)的《藥理學(xué)》課程的在線討論比較成功。該案例分析支持基于問題的（PBL-Problem Based Learning）小組主題討論，其主題是具體的病例，學(xué)生可分組對各病例的病史、檢查項、輔助檢查項、醫(yī)囑、不良反應(yīng)和處理6個步驟進行詳細討論，教師可對小組討論進行引導(dǎo)，學(xué)生參與度很高。其主題討論的功能主要包括：分組功能，可對同一主題分為若干小組，提供組成成員名單和操作權(quán)限；類似常見BBS的組內(nèi)發(fā)帖、回帖和瀏覽功能。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)《植物學(xué)》課程中以汶川地震災(zāi)區(qū)植物的損壞情況調(diào)研和修復(fù)保護為主題，要求當?shù)貙W(xué)生展開實地調(diào)研并進行討論，學(xué)生積極參與，搜集了大量一手資料并提出了針對性的保護策略。

從上述案例來看，基于實踐案例的在線討論有三個關(guān)鍵要素：一是選題，要與實踐緊密結(jié)合；二是討論的分組組織與引導(dǎo)，尤其是教師的引導(dǎo)至關(guān)重要；其三是方便的論壇管理功能，支持教師進行討論分組、權(quán)限設(shè)置和帖子管理等。

（二）實景教學(xué)或仿真教學(xué)

實景教學(xué)通常是在網(wǎng)上教學(xué)平臺不支持虛擬實驗，或面授實踐教學(xué)、實驗教學(xué)資源不足的情況下采用的方法。在219門網(wǎng)絡(luò)教育精品課程中有14門課程提供了實景教學(xué)錄像。實景教學(xué)或仿真教學(xué)有利于讓學(xué)生在遠程環(huán)境下獲得身臨其境的學(xué)習(xí)體驗。

如北京交通大學(xué)的《鐵路行車組織》課程提供有“客運站作業(yè)”、“貨運站作業(yè)”等實景全程錄像。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的《植物學(xué)》提供有全程的室外植物教學(xué)錄像，同時該課程還提供了大量的植物仿真動畫，如植物細胞結(jié)構(gòu)動畫等。

（三）實驗操作錄像

實驗操作錄像也是在網(wǎng)上教學(xué)平臺無法支持虛擬實驗的情況下采用的方法。在219門網(wǎng)絡(luò)教育精品課程中有近30門課程提供了實驗操作錄像。實驗操作錄像有助于學(xué)生的模仿操作和實踐動手能力的提升。

對于實驗操作錄像，北京理工大學(xué)的《多媒體技術(shù)》課程提供有計算機組裝的演示錄像，西南交大的《畫法幾何與工程制圖》提供了實物制圖的全程錄像，中國石油大學(xué)的《有機化學(xué)》提供了實驗操作講解錄像。

（四）模擬實驗

虛擬實驗也稱為模擬實驗，是通過模擬實物的方式進行的實驗。在219門網(wǎng)絡(luò)教育精品課程中有18門課程提供了虛擬實驗系統(tǒng)。虛擬實驗可通過學(xué)生的參與直接促進學(xué)生理論知識應(yīng)用和提高學(xué)生操作能力。模擬實驗還可以降低實驗成本和實驗風(fēng)險，如虛擬飛機駕駛系統(tǒng)實驗在教學(xué)中的應(yīng)用。

北京郵電大學(xué)的《計算機通信網(wǎng)》提供了非常完善的在線計算機組網(wǎng)模擬實驗，學(xué)生可隨意拖動各種計算機硬件設(shè)備，組配網(wǎng)絡(luò)。試驗中，各設(shè)備均提供有詳細的名稱、型號和器材屬性說明。學(xué)生完成組網(wǎng)后，教師可對學(xué)生組網(wǎng)作業(yè)進行評分、指出存在的問題并提出改進建議。在西南大學(xué)的《園林植物造景設(shè)計》課程中提供了專門軟件3D landscape進行模擬實驗并支持提交實驗作業(yè)。此外，浙江大學(xué)于2000年開始研制的，基于網(wǎng)絡(luò)實驗室的電氣工程綜合實驗室NetLab,經(jīng)過近8年的努力，現(xiàn)已順利投入運行，用于浙江大學(xué)開展工科遠程教育。

（五）虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實是利用電腦模擬產(chǎn)生一個三維空間的虛擬世界，提供使用者關(guān)于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬技術(shù)，讓使用者如同身臨其境一般，可以全方位，無限制地觀察三度空間內(nèi)的事物。

虛擬現(xiàn)實有極強的趣味性，有利于提高學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)動機和學(xué)習(xí)質(zhì)量。虛擬實驗還可打破空間、時間的限制，大到宇宙天體、小至原子粒子，學(xué)生都可以進入這些物體的內(nèi)部進行觀察；一些需要幾十年甚至上百年才能觀察的變化過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)給學(xué)生。例如，現(xiàn)實中的孟德爾遺傳定律，果蠅實驗往往要幾個月的時間完成，而虛擬技術(shù)在一堂課內(nèi)就可以實現(xiàn)。

目前虛擬現(xiàn)實在國內(nèi)工科遠程教育中的應(yīng)用較少，在語言教學(xué)中有一個很好的案例，就是國內(nèi)2009年推出的《烏龍學(xué)院》，它是一款以英語學(xué)習(xí)為目標的3D網(wǎng)絡(luò)游戲。該游戲以烏龍星的烏龍學(xué)院為場景，參與者可自定角色，通過任務(wù)和打怪升級。無論是在完成任務(wù)，還是打怪升級，或者玩英語單詞游戲的過程中，都要做大量的英語練習(xí)，其中包括聽力和口語練習(xí)，從而不自覺地提高了自己的英語水平。

三、移動通信技術(shù)對于工科遠程教育的促進

強大的移動通信功能、智能化的移動設(shè)備和龐大的移動設(shè)備用戶群為教育帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)，移動學(xué)習(xí)是未來的必然選擇。移動學(xué)習(xí)在技術(shù)上被看做是通過IA（Information Appliance）設(shè)備實現(xiàn)的數(shù)字化學(xué)習(xí)，這些IA設(shè)備包括Palms、Windows CE設(shè)備和數(shù)字蜂窩電話等。移動學(xué)習(xí)在教育上被看做是使用任何設(shè)備，在任何時間任何地點進行的學(xué)習(xí)。

對移動學(xué)習(xí)而言，關(guān)鍵因素在于技術(shù)與教學(xué)法結(jié)合所創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)環(huán)境[3]，本文主要借鑒Frohberg有關(guān)移動學(xué)習(xí)環(huán)境的分類進行綜述。

（一）自由環(huán)境

自由環(huán)境通常指的是學(xué)習(xí)者通過移動設(shè)備訪問傳統(tǒng)網(wǎng)上教學(xué)平臺的內(nèi)容。只需要網(wǎng)上教學(xué)平臺能夠向?qū)W習(xí)者提供學(xué)習(xí)內(nèi)容即可，學(xué)習(xí)者能夠在任何時間、任何地點訪問所需內(nèi)容。

目前這類移動學(xué)習(xí)項目中比較常見的是短信服務(wù)（SMS），即通過短信定期向?qū)W習(xí)者發(fā)送知識點，如英語課程中向?qū)W習(xí)者發(fā)送詞匯短信，事實證明“推”技術(shù)的使用對于學(xué)習(xí)是有效的，這類技術(shù)能夠促進工科的理論知識學(xué)習(xí)。

（二）真實情境

真實情境中移動技術(shù)的角色是采用數(shù)字化技術(shù)豐富物理環(huán)境，它支持以創(chuàng)新的方式與物理環(huán)境進行交互和對物理環(huán)境進行操作。

代表性的項目有參觀英國泰特現(xiàn)代藝術(shù)博物館旅游實驗[4]。在該試驗中，參觀者使用iPAQ3850便攜PC來觀看視頻和靜態(tài)圖片、聽專家講解，通過回答問題反思自己的體驗，或混合聲音片段來創(chuàng)建他們自己有關(guān)某作品的聲音講解。通過無線網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)地域感知，能夠根據(jù)學(xué)習(xí)者的位置自動進行信息解讀，類似于國內(nèi)旅游景點的解說器。

在工科課程中，如《構(gòu)造地質(zhì)學(xué)》課程中，可以設(shè)計成當學(xué)習(xí)者達到某一地理位置時，收到與該地點相關(guān)的地質(zhì)信息，方便學(xué)習(xí)者基于此信息進一步學(xué)習(xí)。

（三）日常生活環(huán)境

遠程教育中的移動學(xué)習(xí)技術(shù)可以為日常學(xué)習(xí)提供很好的支持，促進個體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向協(xié)作學(xué)習(xí)，加強學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間、學(xué)生與遠程教育機構(gòu)之間的聯(lián)系，從而消除孤獨感。具體表現(xiàn)在兩個方面：

1.資源共享與協(xié)作學(xué)習(xí)

代表性的項目有KLIV護士培訓(xùn)項目[5]，該項目允許護士見習(xí)生錄制自己日常學(xué)習(xí)內(nèi)容的短片，并將其上傳到網(wǎng)上教學(xué)平臺與其他人共享。此外，動態(tài)校園開發(fā)者（ActiveCampus Explorer）項目支持地域感知移動設(shè)備的應(yīng)用，包括感知短信息和地圖。此外，手持設(shè)備還能夠提供周圍伙伴、數(shù)字環(huán)境等的動態(tài)鏈接。這些技術(shù)可以運用到工程遠程教育中，鼓勵學(xué)習(xí)者將其實踐、實驗活動進行錄制并與其他學(xué)習(xí)者共享。

2.日常學(xué)習(xí)管理

移動技術(shù)對日常生活學(xué)習(xí)的支持包括對學(xué)習(xí)者日常學(xué)習(xí)的跟蹤、提醒和幫助等，符合了工科遠程教學(xué)對學(xué)習(xí)過程控制的更高要求。

代表性研究有英國伍爾弗漢普頓大學(xué)的混合學(xué)習(xí)技術(shù)項目，該項目通過向本科計算機專業(yè)的學(xué)生發(fā)送課程時間表、評分和測試系統(tǒng)的反饋以及考試復(fù)習(xí)提示等短信息，對學(xué)生學(xué)習(xí)進行提醒和幫助，研究結(jié)果表明，接受短信服務(wù)的學(xué)生成績更理想[6]。

“移動學(xué)習(xí)管理者”是由伯明翰大學(xué)開發(fā)的一套基于Pocket PC的綜合軟件工具，以研究哪些工具對學(xué)生學(xué)習(xí)最有用而著稱。研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生認為交流工具和時間表工具對他們的學(xué)習(xí)最有幫助[7]。

四、總結(jié)

以上遠程教育實驗與項目，尤其是工科課程項目的研究與實踐表明，技術(shù)不僅對于實踐教學(xué)有很好的支持，也對學(xué)生學(xué)習(xí)管理有很好的支持作用。技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵是要與適當?shù)慕虒W(xué)法相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)合適的學(xué)習(xí)環(huán)境。

虛擬實驗和虛擬現(xiàn)實技術(shù)對于工科遠程教育有很好的促進作用，通過大型虛擬實驗室的共享，可以進一步減少重復(fù)開發(fā)，降低成本，擴大用戶群，提高效益。從遠程教育的長遠發(fā)展來看，應(yīng)該集全國各試點高校優(yōu)勢，將國家遠程虛擬實驗中心的建設(shè)作為一項政府工程來實施。

[1]姚俊，程華，應(yīng)衛(wèi)勇.工科遠程教育課程實驗研究[J].化工高等教育，2008，（06）：52-55.

[2]鄒應(yīng)貴，袁松鶴，蔡永.網(wǎng)絡(luò)教育精品課程的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計與核心要素研究[J].中國電化教育，2009，（7）.

[3]Frohberg,D.Mobile Learning is Coming of Age:What we have and what we still miss.Proceedings of DeLFI 2006,PP.327-338.

[4]Proctor,N and Burton,J(2003).Tate Modern multimedia tour pilots 2002-2003.Proceedings of MLEARN 2003:Learning with Mobile Devices.London,UK:LSDA,127-130.

[5]Eva Brandt and Per-Anders Hillgren.Self-produced video to augment peer-to-peer learning.In Jill Attewell und Carol Savill-Smith,Hrsg.,LearningwithMobileDevices.Researchand Development.London,2004.

[6]Riordan,B and Traxler,J(2003).Supporting computing students at riskusingblendedtechnologies.Proceedingsof4thAnnual Conference.Galway,Ireland:LTSN Centre for Information and Computer Science,174-175.

[7]Holme,O and Sharples,M(2002).Implementing a student learning organizer on the pocket PC platform.Proceedings of MLEARN 2002: EuropeanWorkshoponMobileandContextualLearning. Birmingham,UK,41-44.

責(zé)任編輯 柯南

G40-057

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1009—458x（2011）04—0088—03

2011－03－15

陳東，碩士研究生，副研究員，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)遠程與繼續(xù)教育學(xué)院（625014）。