《地平線報告》：創新技術推動教育發展國際教育信息化研究系列六

文/張詩潮 吳麗君

目前在教育領域為了適應教育目的，以及銜接現有教育的學習工具，越來越多的學習分析工具被研發出來。例如澳大利亞龍崗大學研發的一個名為“斯納普”（適應社會網絡教學實踐）的學習分析工具，是一個為學習管理系統擴大基本信息收集的工具。這些信息往往集中于學生在論壇上互動的頻率和時間，以此來分析學生的社會活動。學習分析最引人矚目的是關注IT人員和教師間的合作，或那些工作在計算機科學和其他領域的人員之間的合作。如果有效使用，學習分析在提高教學、學習以及評價方面擁有巨大的潛力。

學習分析(2010～2012年)

所謂學習分析，就是利用數據挖掘，數據解釋與數據建模的優勢來改善對教學和學習的理解，以及為個別學生量身定制更有效的教育。

學習分析為教育改革提供了一個方向，若能有效使用，并和當代學習實踐的理論相結合，學習分析在提高教學質量、學習效果以及教學評價方面擁有巨大的潛力。

學習分析是一個大范圍內數據的解釋和分析，以評估學生的學習進展，并預測未來的表現，同時發現學生潛在的問題。這些數據從學生的明確行為搜集而來，例如完成作業和參加考試、網絡社會互動、課外活動、論壇討論以及其他不直接通過學生的教育進展的評估活動等。學習分析的目標是使教師和學校為每個入學學生根據他們不同程度的水平和需求提供不同的學習方式。

學習分析利用數據挖掘、數據解釋和數據建模的優勢，來改善對教育和學習的理解，為個別學生量身定制更有效的個性化教育。但是它并不是簡單地聚焦在學生的表現上，它也可以對課程設置、教學程序和教學機構用作評估工具。另外，它有助于校園里現有評估工作的開展，進行更深入的評估分析，也可被用作以更激勵學生的方式改變教學模式。學生自己也可以利用學習分析工具，通過正式與非正式學習活動，創造全面的整合機會。

學習分析對教育的影響

高等教育的學習分析主要集中在識別出有困難的學生，引起學校對這些學生的重視，避免學生在課程或者學習上的失敗。但是學習分析的更大功能是讓教師可以更精確地找出學生的學習需要并進行適當的教學指導，這不只是針對于個別學生表現的影響，而且是對教育者如何看待教學、學習和評估的影響。

學習分析應用案例

1.印度艾麗達大學正運用多語言合作平臺的發展來提高教學，促進學習者的適應力。這個平臺通過對學生報告和學習過程技巧的評估，更好的改進學生在他們需要掌握的學科領域的學習方法。（http://go.nmc.org/rhymf）

2.“CoreDogs”是一個課程學習綜合能力創新平臺。當學生完成平臺中的練習，馬上就可以收到一個知識掌握程度的形成性評價，教師也可以運用此平臺的數據了解學生的學習情況。（http://coredogs.com/）

3.明尼蘇達大學運用一項網絡電子成績表和學校課程管理系統的數據相結合分析來幫助成績差的學生更精確評估自我學習成效。通過數據分析，學校也可提供更有效方式協助學生的考試、論文和研究項目學習。(http://www.oit.umn.edu/prod/groups/oit/@pub/@oit/@web/@evaluationresearch/documents/article/oit_article_367439.pdf)

基于手勢的計算(2010～2012)

所謂“基于手勢的計算”是指通過手勢的互動來操控計算機，對各種應用程序以及對一些設備進行操控。

離開鍵盤、不用鼠標，通過手勢的互動來操控計算機，這種開放、直接的運用方式給人們提供了前所未有的互動體驗。基于手勢輸入的計算技術也正快速不斷發展。

現在，基于手勢的計算早已從虛擬走向真實的生活體驗。通過手勢的輸入或演示和移動設備的“交流”對我們來說似乎已司空見慣。iPad、 iPhone、 iTouch以及其他觸屏式播放器等移動設備除了支持鍵盤輸入的同時對手勢也會有反應。通過計算機來識別人的動作和手勢的方式正在迅速發展之中，我們正在見證建立在受人類動作控制發展的科技方式的轉變。

基于手勢的計算對教育的影響

基于手勢的計算具有強大的潛在教育價值，作為學生能夠以一種新的方式交流觀點和信息。使用在教學上，也能探索新的溝通方式來交流思想。而且，它還有潛力改革我們所熟知的學術交流方式。比如麻省理工橢圓實驗室宣布了一項對接成果，學生能夠通過手勢與他們的iPad交互活動。其他研究人員也正在探索將更多移動設備使用手勢計算的方法充分利用在教學上。

基于手勢的計算正在不斷改變著我們與計算機的交流方式。在高等教育領域，所有的對基于手勢計算的認識都將實現跨學科合作，以及關于教學思想本質的傳授，以促進教學、學習、交流的創新。雖然基于手勢計算的一個應用方向是試圖重建或改善現有的教學方法，但是它更多是朝著一個更加吸引人的方向革新。

基于手勢的計算在教育中的應用案例

1.名為“超現實”的知名歐洲公司創造了一個軟件，使用者可以通過手勢和身體的移動操控計算機程序、游戲和其他移動應用程序。該軟件目前已在電腦和移動設備上投入使用。

2.德國亞琛工業大學的媒介研發團體正在開發一種名為“Mudpad”的局部激活反饋程序，此程序通過固定的接觸界面來控制計算機，這種方式使計算機能更敏銳的感覺到微小接觸。

3.美國德克薩斯A&M大學研發的一個多口接觸，紅外線傳感器系統，用戶只要在紅外線感知區域內，可以用手、眉毛、胳膊、頭、或其他任何物體，如鋼筆來操控計算機。

物聯網

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分。其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思：第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。因此，物聯網是指把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

物聯網將是下一個推動世界高速發展的“重要生產力”。物聯網將與媒體互聯網、服務互聯網和企業互聯網一道，構成未來互聯網。

從本質上看，物聯網是現代信息技術發展到一定階段后出現的一種聚合性應用與技術提升，將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用。

物聯網對教育的影響

物聯網強調物品的關聯，是通過各種信息傳感設備將現實世界中各種物件互為聯通而形成的網絡，其中所有物品都有數字化、網絡化標識，方便識別、管理與共享。物聯網在建構智能化教學環境、豐富實驗教學、輔助教學管理、拓展課外活動方面都起到了越來越重要的作用。

利用物聯網建立起泛在的學習環境。通過利用智能標簽識別需要學習的對象，同時根據學生的學習行為記錄，調整學習內容。這是對傳統課堂和虛擬實驗的拓展，在空間和交互環節上，通過實地考察和實踐，增強學生的體驗。例如生物課的實踐性教學中需要學生識別校園內的各種植物，可以為每類植物黏貼帶有二維碼的標簽，學生在室外尋找到這些植物后，除了可以知道植物的名字，還可以用手機識別二維碼從教學平臺上獲得相關植物的擴展內容。物聯網的引入還可幫助實現實驗室教學的數字化、網絡化、智能化，實驗室的每個物件都可以與虛擬學習環境進行黏合，可及時地捕捉、分析師生的教與學的需求信息，進行積極響應的調整，為師生提供智能化教學環境與教學資源。

物聯網還可以用于學校考勤管理、圖書館管理、學校教學儀器設備管理以及學校教育安全管理、拓展課外教學活動等方面。如將RFID用于圖書管理，通過RFID標簽可方便地找到圖書，并且可以在借閱圖書的時候方便地獲取圖書信息而不用把書一本一本拿出來掃描。將物聯網技術用于實驗設備管理可以方便地跟蹤設備的位置和使用狀態，方便管理。物聯網在創造智能化的教學和校園環境方面可以起到很大的作用。

目前雖然物聯網的發展還面臨很多的挑戰，但是毫無疑問，物聯網會帶來相當的便利和巨大的市場。從長遠來看，物聯網應用前景相當廣闊。作為新興戰略性產業的代表，物聯網的出現將會促進教育信息化的進一步發展，帶來更多的創新應用和服務，引起教學模式和管理模式的變革，最終將提升教育信息化水平，有利于教育質量的提高。

物聯網應用案例

1.“Amarino”是由麻省理工大學開發的一個工具。它允許用戶可以通過智能手機控制室內的燈光、檢測物體的受暴露程度或房間內物體潛在的有害環境影響因素。

2.紐約大學的IPT項目組提供給學生一門利用傳感器作用給城市居民設計智能社區的課程，在這門課中學生不僅可以學習傳感器系統的管理與運作，還可以通過此技術創造出自己的電子原型。

3.為了增強安全，奧塔哥博物館安裝了一臺功能強大的“收音機”，通過它來追蹤館內所有物件。

電子書

電子書是指將文字、圖片、聲音、影像等信息內容數字化的出版物以及植入或下載數字化文字、圖片、聲音、影像等信息內容的集存儲介質和顯示終端于一體的手持閱讀器。

電子書給我們提供了一種全新的閱讀體驗，豐富視頻內容和多媒體協作要素的可視化界面，無論是大眾讀物還是學術著作，電子書有潛力去改變我們與各種閱讀材料的交互方式。具有附加視聽資料、具有交互性、具備社交功能，電子書把讀者的閱讀體驗擴展到更大的空間里，讓讀者之間相互連接，對文本的探討更為深入、參與也更為廣泛。

目前可供選擇的各種各樣的電子書內容、適合不同讀者個人習慣和偏好的閱讀器大量出現，使電子書的發展進入到一個新階段。現代電子閱讀器支持記筆記和研究活動，在新功能下增加一些基本功能：引人入勝的體驗和支持社會互動，它改變了我們對于什么是閱讀的看法。

電子書是切實可行的，比印刷版書籍更好的閱讀工具的選擇。除了專用電子閱讀器，多功能設備如蘋果iPad和三星Galaxy代表了一類新的工具，它把電子書閱讀器的實用性和網頁瀏覽、運行各種各樣的應用以及不斷擴大娛樂品種融合在一起。閱讀設備和電子書內容的隨時可用性使得將電子書整合進人們日常的便攜式計算機變得輕而易舉。

電子書的創作標準仍然在發展變化中，現有標準往往集中在文本上，并沒有包含對電子書中可能有的互動種類的指導。隨著越來越多的媒體要素變成數字形式，出版業也將經歷一個大轉型，與過去十年發生在音樂產業的變化很相似。新的商業模式和分配方式不斷涌現，傳統模式不斷消亡。盡管在眾多可用的新興的模式中沒有明確的勝者，但是電子書的高頻度使用，使得出版業看到了未來發展的方向。

電子書在教育中的應用

盡管在體積和重量方面都有明顯的優勢，但是電子書在學術群體中并不如在普通大眾中流行。教育界在電子書普及上有幾個障礙：學術類電子書品種不多；用電子閱讀器來支持學術工作缺乏必須的功能特點；學術界嚴格限制的出版模式；數字版權管理的問題等。但是現在，這些問題正在逐漸解決。目前仍然需要解決的是獲取內容的渠道不通暢問題，在美國不少實施了2010年Kindle教材計劃的學校已經發現了這個問題。現在很多學術類電子書可供用戶選擇使用，而且今天的閱讀器已經發展到可以輕松添加圖片、視頻以及交互式元素等功能，有些甚至有了加入書簽、記錄筆記、作注釋、查閱字典以及其他一些有用的功能。

已有出版商開始分開銷售印刷紙質教材和電子教材，這使消費者可以根據個人喜好進行選擇。在世界一些地區，數字版權管理的限制仍然阻礙著電子教科書的發展。電子書教材在某個國家被授權而在另一些國家則未獲得授權；或者只能在特定的平臺上使用。除非電子教科書能夠脫離對閱讀器的依賴，否則不能在大學流行的問題將一直存在。然而先進的技術使得這類電子書籍涉及到幾乎所有的學科。另外，電子書教材顯然有利于學生(價格便宜、便攜性好等)，這也使人們看到了開發電子書的機會。

對于那些已經擁有智能手機、iPad或類似移動設備的學生來說，基于訂閱的服務將能使學生在他們已經擁有的設備上接收電子課本以及輔導學習材料。有些提供免費會員身份的訂閱模式，可降低學生的教材購買成本；還有一些模式則是基于課程來收費。這種正在興起的商業模式可能會降低學生的支出費用，包括書本的租用費用以及機構低價批量采購等。營利性的私立大學，如鳳凰城大學已經開始要求教師使用電子課本；2010年加州州立大學也試行了類似的計劃。雖然這會減少學生的選擇，但是為大學提供了一個能確保學生有更便宜的購買選擇的途徑。另一種使用電子教材的方式是使用課程管理系統，Blackboard已經與麥格勞-希爾出版社以及兩家書店達成合作協議，讓教師能夠安排學生在BIackboard系統內購買電子書教材。五家出版商同盟CourseSmart也已經開發出自己的CMS，將教材采用和教材購買整合在一起。

學術期刊也開始以電子版模式發行。歐洲開放獲取期刊目錄列出了5500條期刊目錄，其中近50%的文章可在網上搜索到。雖然學術期刊在移動領域還不常見，但許多消費類期刊的電子版已經通過應用得到了普及。移動期刊的收費模式各不相同，印刷版期刊的訂閱用戶有時會收到免費的移動版本，但有些期刊則必須為電子版單獨支付費用，有時候訂閱費用甚至比紙質期刊要高。

忽略電子書的定價和數字版權管理問題，電子書有可能真正的改變教育實踐。目前大多數電子書教材和電子期刊都基本上是印刷版的簡單復制，不過是能在計算機或者移動設備上閱讀罷了。某些高級的電子書表現出激動人心的可能性——自我導航的互動性，方便的內容查詢，具有合作完成項目的功能，開展多模塊、大范圍的活動，以及其他深度參與的學習方式。移動應用方便地實現了電子書閱讀過程中的社交互動，可在教材文本的任一部分實現小組學習和師生互動。電子書教材中含有大量參考材料的鏈接，使得教材內容變得廣泛和豐富。