教育技術中電子書包應用的理論基礎與關鍵技術

□王 碩

電子書包的產生與發展需要依托教育技術理論作為指導，電子書包在基礎教育中的應用探討同樣需要扎實的方法論作為研究基礎，這樣既有助于研究過程不同階段的總結和積累，同時便于研究者理論聯系實際，結合具體應用情況，不斷探索發現應用過程中的缺陷和不足，從而完善現有的教學模式，為學習者營造有效的學習氛圍，從而達到高效學習。

一、理論基礎

(一)建構主義學習理論。建構主義學習理論強調學習不是知識由教師向學生的傳遞，而是學生主動建構自己的知識結構的過程，不可由他人替代。建構主義強調學習者的主體地位，倡導創設情境，構建學習者之間小組學習式的獲取知識。作為電子書包內容的設計者和應用者，教師要對教學資源進行進一步的篩選和編輯，根據班級內學習者的特點進行教學設計。學習者在建構主義的理論引導下，像吃自助餐一樣，通過趣味性、個性化的學習內容，做到自主學習、按需學習，從而達到高效教學的目的。

(二)混合學習理論。從移動學習到泛在學習，再到智慧學習，網絡教育為學習者提供的學習體驗從模塊化向著連續無縫化發展。然而單純的網絡教育往往在教學模式上存在缺陷，對新媒體的依賴會淡化教師的主導作用。學習者缺少了教師的引導，往往容易過分主觀臆斷，影響學習過程的評價。僅僅依賴于網絡，也會忽略實踐過程中學習者對新知識的有效感知，大大影響對學習者創造力的開發。將混合學習理論與電子書包應用結合，并不是單純將學習方法、學習內容、新媒體等要素混合，而是需要教師選擇在適當的時間選擇最優的教學手段輔助學習者完成適當的學習內容。教師在此期間可以選擇相應的教學媒體，甚至選擇學生主導的方式完成學習內容。

(三)協作學習理論。不論在傳統的班級授課式教學中還是在數字化的學習環境中，協作學習理論受到教育工作者們的普遍青睞，在應用實踐過程中形成協作學習的教育模式，教育工作者們將其歸納為協作小組、成員、輔導教師和協作學習環境四個要素。

二、電子書包關鍵技術的應用

電子書包是數字化學與教系統的一部分，是信息化的學與教平臺，一般以筆記本電腦、平板電腦或智能手機作為載體。在學校，電子書包的應用一般與電子白板、無線網絡、投影儀等形成多媒體學習環境;在課下，電子書包的應用主要通過移動終端連接到云端資源，從而突破時空限制供學習者學習。

(一)云計算技術。云計算(cloud computing)是基于互聯網的相關服務的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯網來提供動態易擴展且經常是虛擬化的資源。云是網絡、互聯網的一種比喻說法。云計算的發展可以說是經歷了計算發展的漫長歷史階段后才走到現在所謂的“云”時代。而這一過程也就是計算性能越來越強大，計算作為服務越來越便捷和經濟的過程。在云計算出現以前，運算和存儲都在本地機器上進行，完成對信息的管理需要依賴硬件的支持。而云計算的出現，可以幫助打破傳統模式，以較低的成本和較高的性能解決信息海量存儲和計算問題，實現信息的無憂海量增長。使用云端對學校的電子書包平臺的信息資源進行管理，其優勢主要依托于云計算多方面的特性，針對不同的信息資源類型，采取科學的管理方式。電子書包采用數字化的教學資源和現代化的教學方式重構傳統課堂，不僅滿足了針對課堂學與教的數字化課堂的基本需求，同時在課下的開放平臺也能夠滿足學習者間的協作探究學習、個性化學習等非正式學習的需要，這將大大提高信息資源的管理效率，產生事半功倍的效果。

(二)傳感器技術。人們通常將能把被測物理量或化學量轉換為與之有確定對應關系的電量輸出的裝置稱為傳感器，并將此技術稱為傳感器技術。傳感器存在于傳感網相應的節點之中，不同類型的傳感器可以對所感應環境的溫度、光照強度、濕度、噪聲、物體運動速度等進行探測。傳感器技術可以突破時空限制，降低對科學實驗條件的需求，它通過數據采集器將物理信息接收，利用計算機的數據運算和處理功能將其轉化為電信號，對實驗結果進行分析判斷，最終反饋給使用者。將電子書包的應用與傳感器技術結合，使用學生電子書包PC 終端、IPAD 終端、DIS 系列傳感器、P3D 人體數字三維模型等硬件軟件設備，這樣將科學課實驗室進行數字化改造中，所改變的不僅是科學實驗教學的物質基礎，同時把良好的實驗物質基礎蘊涵的教學潛力釋放出來，不僅促進教師教學思想的飛躍，并通過教學活動把這種飛躍傳遞到學生身上，讓傳統科學課堂演變成培養學生動手能力和創新思維的天堂。

三、電子書包平臺的整體架構

電子書包平臺的功能架構貫穿學生課前、課中、課后，甚至以碎片化的形式延伸到學生日常生活中，因此其功能架構主要主要包括管理員、教師、學生、學生家長四個人員要素。作為數字化的學與教環境，電子書包平臺進行的一切活動中資源的存取和處理都在云端進行，而屬于不同要素類別的參與者在使用云端資源時權限也不同，也就是四個人員要素有各自的資源庫，并且同時擁有部分交叉資源。管理者通過云平臺完成對不同權限用戶的帳號管理工作，負責全校師生的班級分類管理，并負責對公共資源分配和課堂學習錄制資源的上傳，以及教師教學的考核。教師除了完成對學習者的日常管理，還需在云端完成教學資源的整合和對學習者學習資源的分配;在課堂中，教師需要通過移動終端控制課堂節奏，保證學習者對學習內容的最大化吸收;同時教師在此平臺可以有更多的機會與學生及學生家長互動。作為學習的主體，學習者在此智能化的學習環境下可以獲得更加有針對性的學習資源，可以在教師的協助下“對癥”學習，完成作業的過程更加富有趣味性。更重要的是，依托于云平臺開設的“虛擬實驗”模塊，不僅將化學實驗的危險性降到最低，也讓每一位學習者可以自己“動手”操作，近距離接觸科學知識。

［1］張洪潤，張亞凡.傳感技術與應用教程［M］.北京:清華大學出版社，2005