基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

□ 陳穎博 劉革平 謝 濤

基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

□ 陳穎博 劉革平 謝 濤

文章針對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)化探究式學(xué)習(xí)環(huán)境所存在的問題，結(jié)合Secondlife虛擬環(huán)境和Mloodle學(xué)習(xí)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)了基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境，并闡述了該環(huán)境的技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程。

Secondlife；探究式學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)環(huán)境；Sloodle；Moodle

一、引言

新課程改革提倡自主學(xué)習(xí)，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)者主動(dòng)參與，并把指導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)作為改革的重點(diǎn)之一。但是目前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的探究式學(xué)習(xí)還存在一些不足：基于平面的、靠圖文傳播知識(shí)的方式無法創(chuàng)造形象逼真的學(xué)習(xí)情境，學(xué)習(xí)者很難通過情境體驗(yàn)來開展探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)；已有的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境不能進(jìn)行學(xué)習(xí)過程的管理和跟蹤以及對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的聚合。本研究從以上問題出發(fā)，整合Secondlife和Mloodle的優(yōu)勢(shì)創(chuàng)建探究式學(xué)習(xí)環(huán)境，一方面利用Secondlife的建模工具和林登腳本語(yǔ)言創(chuàng)建形象逼真的學(xué)習(xí)情境，另一方面運(yùn)用Mloodle平臺(tái)對(duì)整個(gè)探究式學(xué)習(xí)過程進(jìn)行管理和支持。本研究所創(chuàng)建的學(xué)習(xí)環(huán)境具有情境性強(qiáng)、交互性強(qiáng)、能夠提供開放的學(xué)習(xí)空間，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的創(chuàng)造性等特點(diǎn)。

二、基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)

本研究的學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)主要從學(xué)習(xí)環(huán)境的硬件要素和軟件要素來分析。硬件要素主要包括虛擬空間環(huán)境、資源環(huán)境、支持工具，軟件要素主要包括學(xué)習(xí)組織環(huán)境、學(xué)習(xí)活動(dòng)。本文以學(xué)習(xí)環(huán)境的這五個(gè)要素為基礎(chǔ)，以學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)為中心，結(jié)合Secondlife的具體特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境模型，如圖1所示。這五個(gè)環(huán)境要素之間緊密聯(lián)系，虛擬空間環(huán)境是整個(gè)環(huán)境的基礎(chǔ)，支撐著其它所有的環(huán)境要素，學(xué)習(xí)資源和支持工具互相協(xié)同，在組織環(huán)境的輔助管理作用下來支持整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)的進(jìn)行，學(xué)習(xí)活動(dòng)是整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的核心。

1.虛擬空間環(huán)境設(shè)計(jì)

虛擬空間環(huán)境是整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的基礎(chǔ)，所有學(xué)習(xí)活動(dòng)都要在物理環(huán)境中進(jìn)行。用戶可以利用Secondlife提供的3D建模工具來建構(gòu)學(xué)習(xí)環(huán)境的物體，同時(shí)可以給相關(guān)物體賦予Linden腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)所需的動(dòng)作和功能。本研究以“探索海洋世界”為探索主題設(shè)計(jì)的空間物理環(huán)境如下表1。

表1 虛擬空間環(huán)境設(shè)計(jì)實(shí)例

2.資源環(huán)境設(shè)計(jì)

基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境中的資源環(huán)境不僅包括Secondlife內(nèi)部已有的三維立體模型資源，還需要外部網(wǎng)頁(yè)資源以及Moodle平臺(tái)的資源鏈接。本研究中資源設(shè)計(jì)的手段是采用Secondlife與Moodle相結(jié)合的方法。用Moodle承載資源，建立起Moodle與Secondlife的通信，并在Secondlife三維瀏覽器中呈現(xiàn)資源。在“探索海洋世界”的活動(dòng)中，不僅提供了Secondlife中已有的虛擬海洋館，還提供了包括虛擬圖書、視頻、網(wǎng)址等信息的虛擬圖書館，使學(xué)生既能在虛擬世界進(jìn)行探索，又能點(diǎn)擊鏈接進(jìn)入網(wǎng)站和現(xiàn)實(shí)生活進(jìn)行知識(shí)的探究[1]，資源環(huán)境設(shè)計(jì)模型如圖2。

3.支持工具設(shè)計(jì)

支持工具是指支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的所有物體的總和。本研究的支持工具主要包括搜索工具、交流工具、認(rèn)知工具、問題表征工具、評(píng)價(jià)反思工具等。這些工具由Secondlife本身提供的工具以及Mloodle平臺(tái)的工具組成，如下表2。

表2 支持工具設(shè)計(jì)

4.組織環(huán)境設(shè)計(jì)

基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境的組織環(huán)境設(shè)計(jì)主要包括學(xué)習(xí)共同體設(shè)計(jì)和組織策略設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)共同體指一個(gè)由學(xué)習(xí)者及其助學(xué)者（包括教師、專家、輔導(dǎo)者等）共同構(gòu)成的團(tuán)體，他們彼此之間經(jīng)常在學(xué)習(xí)過程中進(jìn)行溝通交流，分享各種學(xué)習(xí)資源，共同完成一定的學(xué)習(xí)任務(wù)，因而在成員之間形成相互影響、相互促進(jìn)的人際聯(lián)系。學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建主要包括建立成員間關(guān)系，確立共同體成員的目標(biāo)、規(guī)則和學(xué)習(xí)文化等。 組織策略主要包括分組策略、角色分配策略、任務(wù)分配策略、制定活動(dòng)規(guī)則的策略等。組織環(huán)境中小組成員的角色關(guān)系、行為、任務(wù)的劃分、學(xué)習(xí)共同體的認(rèn)知和交互活動(dòng)都是在組織策略方法的指導(dǎo)下開展的。

5.學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)

學(xué)習(xí)活動(dòng)是整個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境的核心，本研究主題“探索海洋世界”的學(xué)習(xí)活動(dòng)流程設(shè)計(jì)如下圖3。

（1）確定探究主題及目標(biāo)

學(xué)習(xí)活動(dòng)開始前，教師首先要根據(jù)學(xué)習(xí)者的特征和學(xué)習(xí)目標(biāo)的要求來確定探究活動(dòng)的主題及階段目標(biāo)。教師在設(shè)置主題問題時(shí)要注意選擇非良構(gòu)的問題情境和具有趣味性的問題，以便激發(fā)起學(xué)習(xí)者的探究欲。本研究所選擇的探究主題為“探索海洋世界”[2],具體目標(biāo)設(shè)置如下：

① 讓學(xué)習(xí)者通過探究了解海洋生物的種類；

② 讓學(xué)習(xí)者通過體驗(yàn)掌握海洋生物的體貌特征、生活習(xí)性、生理功能和海洋生物的食物鏈；

③ 通過本次學(xué)習(xí)活動(dòng)使學(xué)習(xí)者了解海洋生物物種的豐富性，學(xué)會(huì)珍惜海洋生物，懂得保護(hù)海洋環(huán)境的重要性。

（2）設(shè)計(jì)探究任務(wù)

教師要把每一個(gè)教學(xué)目標(biāo)都以子任務(wù)的形式設(shè)計(jì)出來，學(xué)習(xí)者通過完成具體的任務(wù)來達(dá)到探究目標(biāo)。任務(wù)的難度要在學(xué)習(xí)者的“最近發(fā)展區(qū)”內(nèi)，清楚地描述學(xué)習(xí)者即將進(jìn)行的活動(dòng)以及要達(dá)到的效果。

（3）創(chuàng)設(shè)探究情境

基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)中，教師利用Seconlife提供的3D建模工具和林登腳本語(yǔ)言來創(chuàng)建如上表1所列的活動(dòng)場(chǎng)所。其次還要利用多媒體手段來引導(dǎo)學(xué)習(xí)者進(jìn)入預(yù)設(shè)的學(xué)習(xí)情境。比如本研究案例中按照如下方式導(dǎo)入學(xué)習(xí)問題情境：教師在虛擬報(bào)告廳放映一段海洋污染的報(bào)道，然后說：“海洋是地球生物的起源，現(xiàn)在海洋環(huán)境的污染已經(jīng)嚴(yán)重影響了海洋生物的生存，為了保護(hù)海洋生物，我們要向相關(guān)部門提交一份海洋生物現(xiàn)狀的報(bào)告。大家將會(huì)被分成幾個(gè)小組進(jìn)行專題探究，兩周后我們將分享各小組的研究成果，提交我們的探究報(bào)告。”

（4）體驗(yàn)探究情境

探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的中心環(huán)節(jié)就是通過體驗(yàn)、探究虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境來完成探究任務(wù)，解決實(shí)際問題。學(xué)習(xí)者在具體的情境中通過實(shí)地考察、親身體驗(yàn)、查閱資料、人物訪談、虛擬實(shí)驗(yàn)、專題研討等形式來搜集與任務(wù)相關(guān)的資料，獲取可信的數(shù)據(jù)，為形成探究成果做準(zhǔn)備。本研究以“探索海洋世界”海洋魚類探究組的具體探究過程示例介紹體驗(yàn)探究活動(dòng)的過程，如表3。

（5） 成果展示

在這個(gè)階段，各小組成員把自己在探究情境中獲取的各種信息以圖像、視頻、模型等形式在虛擬報(bào)告廳中和大家展示交流，分享經(jīng)驗(yàn)，互相評(píng)價(jià)。在虛擬探究環(huán)境中，學(xué)習(xí)者、師生之間可以利用各種交流工具進(jìn)行評(píng)價(jià)交流。

（6） 總結(jié)評(píng)價(jià)

小組之間交流之后形成初步的結(jié)論，教師和同伴還要針對(duì)小組結(jié)論和學(xué)習(xí)過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，并形成最終的結(jié)論。探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的評(píng)價(jià)方式是多樣化的，可以利用環(huán)境中的評(píng)價(jià)反思工具獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行過程性評(píng)價(jià)；也可以針對(duì)學(xué)習(xí)者的作品進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià)，同時(shí)鼓勵(lì)自我評(píng)價(jià)、同伴互評(píng)、教師評(píng)價(jià)等多角度評(píng)價(jià)方式，使整個(gè)評(píng)價(jià)更科學(xué)。

評(píng)價(jià)完成之后，教師還要總結(jié)整個(gè)探究活動(dòng)的結(jié)論，也是整個(gè)活動(dòng)的反思，在啟發(fā)學(xué)習(xí)者深入思考的同時(shí)還要鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者開始新的探究活動(dòng)。“探索海洋世界”的結(jié)論設(shè)計(jì)就是在虛擬報(bào)告廳匯報(bào)小組的研究成果。

表3 “探索海洋世界”探究活動(dòng)過程

三、基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.Secondlife內(nèi)部虛擬環(huán)境的實(shí)現(xiàn)

Secondlife內(nèi)部虛擬環(huán)境指的是在Secondlife的三維虛擬空間中利用建模工具和林登腳本語(yǔ)言，配套使用外部三維建模軟件如blender、3dmax以及圖形處理軟件Photoshop等制作出來的虛擬世界，是各種虛擬物體（又稱PRIM,用戶用于創(chuàng)造物體的基本單位）的有序組合。[3]本文以Secondlife的虛擬圖書館為原型，構(gòu)建表1所列舉的虛擬空間環(huán)境的各個(gè)場(chǎng)所。

2.Sloodle平臺(tái)的功能實(shí)現(xiàn)

（1）Sloodle平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)

Secondlife虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境可以提供一種沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，而Mloodle系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上又實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)習(xí)過程的全程跟蹤和管理，本研究將兩者有機(jī)地鏈接起來，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)來支持整個(gè)學(xué)習(xí)活動(dòng)。Sloodle平臺(tái)的功能模塊如圖4所示。

圖4 Sloodle平臺(tái)功能模塊圖

（2） Secondlife與Moodle的鏈接

Secondlife與Moodle的鏈接有以下兩種方式：

① 修改Moodle平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)及代碼使其與Secondlife鏈接。這種方法要用到應(yīng)用編程接口和html、林登腳本語(yǔ)言，通過XML-RPC遠(yuǎn)程調(diào)用方法向兩個(gè)平臺(tái)互傳參數(shù)；Secondlife內(nèi)置的林登腳本語(yǔ)言提供了許多方法可以使Secondlife中物體與外部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通信，比如通過Object向互聯(lián)網(wǎng)上的郵箱發(fā)送郵件，也可以通過XML-RPC和HTTP請(qǐng)求向網(wǎng)站服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。這也是Secondlife內(nèi)部資源擴(kuò)展的常用方法。

② 直接將Moodle平臺(tái)中的學(xué)習(xí)內(nèi)容放入Secondlife中。這種方法只需Secondlife本身提供的林登腳本語(yǔ)言就能實(shí)現(xiàn)。通過這種方式，系統(tǒng)是以網(wǎng)頁(yè)鏈接的形式打開資源。實(shí)際上只是網(wǎng)頁(yè)界面的拷屏。[4]方式一在構(gòu)建虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是技術(shù)要求也高一些。

（3） Sloodle的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

Sloodle系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用數(shù)據(jù)層、邏輯層和表現(xiàn)層的三層結(jié)構(gòu)。用戶的賬號(hào)、密碼、作業(yè)文件、交互記錄、聊天記錄等在數(shù)據(jù)層，所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)的交互功能、實(shí)驗(yàn)操作、技能訓(xùn)練等在邏輯層實(shí)現(xiàn)。邏輯層包括了Moodle邏輯層和Secondlife邏輯層，Moodle邏輯層的實(shí)現(xiàn)方式是通過存儲(chǔ)在服務(wù)器上的PHP腳本與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行聯(lián)系，Secondlife邏輯層的實(shí)現(xiàn)方式是采用林登腳本語(yǔ)言，使用允許用戶在客戶端創(chuàng)建對(duì)象的方法，通過網(wǎng)絡(luò)、電子郵件或XML的過程調(diào)用（XML—RPC） 或HTTP請(qǐng)求等方法實(shí)現(xiàn)與外部服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)的聯(lián)系。表現(xiàn)層則通過HTML格式和三維交互對(duì)象來實(shí)現(xiàn)。用戶可以通過網(wǎng)頁(yè)瀏覽器進(jìn)入Moodle系統(tǒng)，使用HTTPS方式連接服務(wù)器。服務(wù)器端的腳本檢查用戶是否具有權(quán)限進(jìn)入或回復(fù)。原則上，當(dāng)用戶使用Secondlife客戶端交互的同時(shí)，交互記錄也保存到Moodle的數(shù)據(jù)庫(kù)之中[5]。Sloodle和Secondlife通訊的體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 Sloodle體系結(jié)構(gòu)

四、結(jié)論

本研究利用Secondlife的情境性、開放性、交互性特點(diǎn)，結(jié)合Mloodle對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的管理和學(xué)習(xí)過程記錄的功能構(gòu)建了基于Secondlife的探究式學(xué)習(xí)環(huán)境。該環(huán)境既能為學(xué)習(xí)者提供逼真的探究情境，同時(shí)能夠?qū)W(xué)習(xí)者的活動(dòng)過程進(jìn)行跟蹤和管理，為學(xué)習(xí)者提供豐富的資源環(huán)境和交互環(huán)境，能夠有效地支持探究式學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展。

[1][2]張立新，李妍，段愛峰.Virtual Quest網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境中的探究式學(xué)習(xí)[J].中國(guó)電化教育，2008，（10）：74.

[3]謝濤，劉革平.Secondlife中基于問題的情境式學(xué)習(xí)環(huán)境建構(gòu)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010，（3）：108.

[4]羅均，劉革平，謝濤.基于Secondlife的虛擬圖書館學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)遠(yuǎn)程教育，2011，（1）：81-82.

[5]張國(guó)民.基于Sloodle平臺(tái)的分布式虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)的教育應(yīng)用初探[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010，（6）：79.

G40-034

B

1009—458x（2012）02—0077—04

*本文由全國(guó)教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃教育部重點(diǎn)課題“教師網(wǎng)絡(luò)教育活動(dòng)的設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐”（課題編號(hào)：DCA080138） 資助完成。

2011－10－30

陳穎博，碩士研究生，西南大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院（400715）

劉革平，教授，博士，西南大學(xué)信息中心主任（400715）。

謝濤，講師，重慶師范大學(xué)（400030）。

責(zé)任編輯 三 川