1、2014/7/101张剑 平浙江大学教育技术研究所1. 学习环境及其融合2. 融合环境 下 的非正式学习3. 适应性学习及其模型虚实 融合环境下的学习问题 研究Study for Adaptive Learning Problem based on the environment of Virtual-Actual FusionDr. Zhang jianping视觉空间的连续性真实 现实(Real Reality)混合现实Mixed reality增强 现实（ Augment Reality）增强 虚拟（ Augment Virtual）虚拟 现实（ Virtual Reality）虚实 融
2、合Physical and Virtual FuseThe continuity of visual space 学习环境及特征 Learning environment and its characteristics 学习环境 Learning Environment是指直接或间接影响个体及群体学习的全部外在因素 特征 characteristics现实环境 ： 有利于学习者的临场体验和实际操作 能力的 培养 。虚拟环境 ： 有利于学习者使用丰富的数字化资源 开展跨 地域的协作学习、拓宽知识视野Mixed environment混合环境 ：具有综合优势 道学的视野 老子 把客观存在的最基本的
3、物质称为“ 有 ”，把物质 发展变化 所依赖的结构、关系、秩序、规则和信息等统称为“ 无 ”。 观点 ：有和无不可分，它们相互作用、 相互融合 ，形成天地万物的始母，即宇宙的本原。 科学 哲学的视野波普尔的三个世界说：“世界至少包括三个在本体论上泾渭分明的次世界 。 第 一世界 是 物理世界 或物理状态的世界 ；第二世界 是 精神世界 或精神状态的世界 ；第三世界 是 概念世界 的世界 ” （ K.Popper）理解世界 1：物理世界（物理环境）世界 2：精神世界（虚拟环境）世界 3：概念世界（ 虚实融合 环境 ）虚实融合环境的多元解读现实与虚拟空间的融合 21世纪学习空间和环境研究与建设面临
4、的重大挑战环境融合的另一解释The Other Explanation of Environment Fusion 未来 10-30年 ICT发展走向： 人机物 三元世界 （ Ternary human-cyber-physical universe） 普惠计算 （ computing for the masses） 通过 “ 人机物 ” 融合协作 来 解决问题 沉浸式人人交互 启发式人机交互 高保真机物协同三元交互 中国科学院 ， 中国至 2050年信息科技领域发展路线图 ， 2011人机物2014/7/102学习空间的 复杂性 Complexity of learning spaceM.K
5、eppell， etc. Physical and Virtual Learning Spaces in Higher Education ， 2012： P26虚实融合思想的应用： 教育 O2O O2O（ On line to Off line） 线上线下相结合的服务模式线 上搜索与支付 /线下体验与交易 案例：餐饮 O2O、零售 O2O、汽车 O2O、家居 O2O 教育 O2O？融合 在线 教育 的智能管理与 传统教育 的教学优势 观点 互联网精神： 开放、平等、协作、分享。 教育 O2O不仅是过渡性产品，也是一 种终极 的产品。http:/学习环境及其比较 Learning enviro
6、nments and its comparison 虚实融合环境： 借助 传感器获取真实环境信息，通过互联网将课堂、社会中的真实学习环境与基于多媒体的虚拟空间融为一体的新型学习环境 。“现实”环境 “虚拟”环境 “虚实融合”环境硬件设施 教室中 传统 的 教学设备 多媒体 设备 、互联网 多媒体 设备 、 互联网 、各类传感器技术支撑 传统的教学技术 网络技术 、多媒体技术 物联网 技术 、虚拟现实技术学习资源 纸质 和 实物 资源 纸质和多媒体 资源 、网络资源 多媒体资源 、 网络资源 、 必要的实物资源学习方式 面对面的学习与交流 分布式的在线协作学习 在线 /面对面的混合式学习活动场景
7、 真实情景 中的学习 与 实践 活动 在虚拟 社区中开展的在线协作活动由 传感器获取信息 、 通过网络传输信息 ， 在虚 /实 混合 场景中 ，针对现实问题开展的协作活动互动方式 师 -生 交 流 ， 生 -生交流 以生 -生交流为主 ， 教师辅助指导 由师 、 生 、 专家和 家长构成 社会网络 ， 保持紧密的交流理论基础 认知主义 、 行为主义 、建构 主义 建构主义 、 情境认知 、分布式 认知 情景认知 、 关联主义 等 物 联网 技术 （ Technology for Internet of Things） 例： 展品 或 参观者 贴上电子标签 或使用 位置传感器 ，根据位置 及 学
8、习状况 提供适应性 的内容 虚拟 现实 技术 （ Technology of Virtual Reality） 例： 再现 真实场馆 ， 用于课外的非正式学习 例： 手 持 设备 获取相关的 更多信息 场馆 资源的聚合 （ Aggregation of Museum Resource） 借鉴软件工程的 软件重用（ Reuse）概念，重构场馆 资源虚实 融合 环境 的 技术与方法Technology and Method for Fuse Environment of Physical- Virtual案例 ： GLOBE 项目 Case: GLOBE project 名称： 有益于 环境的全球
9、性学习与 观察 (GLOBE)1994年世界地球日发起 ， 国际性环境教育远程合作项目 主题碳循环、极端环境、季节和生物群落、流域动态等紧密联系社会的现实问题 发展正在 逐步完善它的学习环境，利用传感设备实时共享世界范围内 数据的“虚实融合” 的学习环境。案例： 远程环境评价 实验室 www.real.msu.edu 目标 调查 原位观测和景观水平过程之间的关系 ,以便更好地理解生态系统动态 。 生物传感 观察站密歇根州立 大 学 Michigan State UniversityCase: remote lab of environment evaluation2014/7/103案例 ：
10、虚实 融合的 机器人实验虚拟机器人迷宫比赛Microsoft Robotics Studio可视化编程界面图虚拟 的机器人足球 赛 and 实 体 机器人案例 : 数字化 探究 实验室 Case: digital inquiry-based Lab教学 实验环境的发展沿革：实 - 虚 - 虚实 结 合单导线切割磁力线感生电流实验 环境 教育瓶颈设施 落后、 手段 单一、衔接不够 CEIS的意义构建了小尺度环境观测系统及其应用模式 ;提供了基于非正式学习理念的探究平台 ；提升学习者在线 学习的 兴趣 、提升环保意识 。案例： 环境观测 与 科普 教育温 度湿 度风 向风 速雨 量气 压.CEIS
11、系 统 中 的 各 类 传 感 器太 阳 辐 射噪 声一 氧 化 碳二 氧 化 硫.颗 粒 物(PM)酸 雨(PH).气 象其 它可 扩 充CEISCampus Environment Information System浙江省公益 技术应用项目 （ 2011C23020）Case: environment observation and popular science education门户网站环保 主题展览馆 /环境信息 服务 /移动学习 /后台管理环境数据库环境 数据库 /科普资料库 /数据分析模块 /数据挖掘模块研究性学习平台协作学习模块 /在线实验模块 /在线演讲厅 /在线竞技场社区
12、环境观测 与 环境 教育在 科学 、 社会 、 信息技术 课程或 课外活动 中，利用 实时数据 开展探究、 协作 的非正式学习活动 。案例： 开放 的 物联网接入平台面向 广大 物联网 爱好者 的 物 联网接入的开放平台 ， 可 使 传感器数据的接入、存储和展现变得轻松简单 。 Cosm Yeeklink Case: open access platform for Internet of things案例： 教学应答器及其应用 M K Smith et al. Science 2009;323:122-124基于问题解决的CATAALYST模型2014/7/1041. 学习环境及其融合2.
13、 融合环境下的非正式学习3. 适应性学习及其模型虚实 融合环境下的学习问题 研究Study for Adaptive Learning Problem based on the environment of Virtual-Actual FusionDr. Zhang jianping学习方式 连续统 The continuity of learning style正式学习技术 环境 ： 物联网、教育云、 内容 资源 ：微课程、 MOOC、 认知理论 ： 联结 主义、情景认知 、 非正式学习Formal learning Informal learning 移动学习 、微型学习、O2O学习、
14、Mobile learning,Micro learning,O2O learning, Technology:the Internet of things, educational cloud.Content: micro courses, MOOC,.Theory: connectionism, situation cognition,.学习方式的特征与选择正式的 （ Formal）非正式的（ Informal）策划的（ intentional）非预期的（ Unexpected）课堂教学、e-learning、会议自学、探索、上网阅读、指导、教练社区、合作、玩耍Marcla L. Conn
15、er,2004The characteristics and selection of learning style学习环境与学习方式非正式 学习正式 学习虚拟环境非正式 学习非正式 学习： 面对 真实情景，通过在线、协作、会话来进行自主性知识建构的过程 。虚实 融合环境虚实 融合 环境：借助 传感器获取真实 环境信息，通过 互联网将课堂、社会中的真实学习环境与基于多媒体的虚拟空间融为一体的新型学习环境 。游戏 化学习传统的课堂学习在线学习场馆学习场馆 ： 开展 非正式学习活动的环境，既包括科技馆、博物馆等封闭场所，也包括动物园、植物园等露天场所。现实环境传统的课外学习虚实融合环境中的非正式学
16、习模型及其应用研究（ BCA130018），国家 社会科学基金教育学 课题（张剑平， 2013）Learning environment and learning style学习环境与教学理念 以研究性 学习为例教学 理念理论 基础：1.联结主义 （ Connectivsim ） 学习 就 是形成网络：增加新的节点，创造新的神经路径 。 知道 知识在哪儿， 具有获得 知识的能力比 学习知识本身 更为关键2.情境认知 (Situated Cognition) 知识 必须在真实情境中 呈现 ； 学习 还需要社会性交互和 协作3.体验学习理论Learning environment and teac
17、hing idea for example， inquiry learning体验学习理论概述 体验学习 圈 一 个由 体验、反思、思考、行动 组成的持续的、递归的学习周期 ，是螺旋上升的 。 体验 学习过程是泛在的， 时刻 体现在人类的行为中。2014/7/105知识和学习的二维模型说教的Didactic启发的Heuristic行为主义的Behaviourist建构主义的Constructivist(Hein 1995,1998)独立的知识建构 的知识被动和增量的学习来自知识和经验的建构学习Learning with Digital Technologies in Museums, Scie
18、nce Centres and Galleries, Roy Hawkey, Kings College, London, Futurelab 2004案例 . 数字化 场馆 中的学习机 会 在数字化技术的支持下，现场学习（ on-site） 和在线学习 （ online）的界限逐渐模糊深入研究现场 学习 在线 学习非现场参与解释展视 下载 网站Case： Learning opportunities in digital museum案例： 数字博物馆 核心技术 三维 影像技术 虚拟 现实（ VR）技术 照片 缝合系统 超高 精度扫描 系统 典型案例 大英博物馆 1759- 美国大都会艺术博
19、物馆 1880- 北京故宫博物院 1925- 百 度 百科 -数字博物馆1.基于 问题 Based on the problem美国旧金山探索馆 （ www.exploratorium.edu）： 观察 月亮的三个 问题2.基于 任务 Based on the problem首都 博物馆 （ ） ： 绘制团扇3.基于 专题 Based on the task中国 科普博览 （ ： 中国大熊猫4.基于网络 游戏 Based on the network game故宫博物院 （ ） ： 元 机诗意图 游戏拼图5.基于网络 探究 Based on the web inquiry大不列颠博物馆： 尼
20、罗河 -专家面对面 、中国吉祥袋6.基于虚拟情景交互 Based on the virtual scene interaction中国 地质博物馆 （ www.ndgmc.org） ： 史前生物厅虚实融合环境中典型 非正式 学习活动Some typical informal learning activities MOOC: 信息技术与教学 ICT and teaching 实验教学 Experimental teaching例： 投影仪实验 远程协作 Remote collaboration基于远程视频系统的多地互动案例 ： MOOC及其混合式应用Case: MOOC and its hy
21、brid applications1. 学习环境及其融合2. 融合环境 下 的非正式学习3. 适应性学习及其模型虚实 融合环境下的学习问题 研究Study for Adaptive Learning Problem based on the environment of Virtual-Actual FusionDr. Zhang jianping2014/7/106面向 个性化 的 适应性 教学 产生 背景 Background学生差异 ： 认知特征 、学习风格 教师 差异 ：教学风格 、个人素养 适应性教学 系统 Adaptive Instructional System（ AIS）针对学
22、习过程中的个体差异（因人、因时）而提供适合的教学支持的一类系统。 实现 途径 Approach 宏观适应性 Macroscopic adaptive ： 将学习者分组，各组选择不同的教学目标和内容 微观 适应性 Micro adaptive ： 在教学过程中诊断，根据需求提供处方。如智能教学系统（ ITS） 适应性 超媒体 Adaptive hypermedia ： 微观适应性系统 + 超媒体系统 能力倾向 -处理交互（ ATI）： 根据学习者个体特征或能力倾向，调整教学过程或策略 * 特定教学法 Specific method of teaching ： 如协作学习系统、应需教学系统、基于动
23、机的系统等* J.Michael Spector,atc, Handbook of Research on Educational Communication and Technology(Third edition),2008The adaptability of teaching based on the individual从 ITS到 ALSS的演变 From ITS to ALSS学 习 策 略 模 块教 学 模 型适 应 性 模 型学 习 者网上交互教 师 / 辅 导 员学 习 者学 习 记 录 个 性 特 征学 生 模 型情 境 模 型教 学 资 源 教 学 资 源媒 体 空 间
24、领 域 知 识 模 型教 学 管 理 人 员课 程 开 发 人 员课 程 开 发 人 员教 学 管 理 人 员学 习 者网上交互学生代理教师代理内 容 选 择 规 则 媒 体 选 择 规 则学 生 的 知 识 状 态认 知 风 格 与 偏 好学 习 情 境 信 息领 域 知 识 本 体学 习 目 标 层 级教 学 资 源 描 述 模 型适 应 性 测 试适 应 性 内 容 呈 现适 应 性 导 航 支 持学 习 管 理 策 略信 息 加 工 策 略学 习 工 具 模 块协 作 学 习 工 具知 识 可 视 化 工 具学 习 过 程 跟 踪 与分 析 工 具存 储 层运 行 时 层学 习 设 备
25、 信 息设 备 与 情 境 数 据确 定 学 习 目 标适 应 性 学 习 内 容请 求返 回适 应 性 学 习 模 块智 能 答 疑 ALSS的体系结构（张剑平、陈仕品， 2008）智能 授导（教学） 系统Intelligent Touring System （ ITS）适应性学习支持系统Adaptive Learning Support System （ ALSS）ALSS中的适应性模型 Adaptive model一、 适应性循环 * 获取 (Capture) 分析 (Analyze) 选择 (Select) 呈现 (Present)* J.Michael Spector,atc, Ha
26、ndbook of Research on Educational Communication and Technology(Third edition),2008二、 适应性 模型 学生 模型 位置模型 设施模型 情景模型 分布式构架： My Online Teacher 一个 创作 自适应性超媒体课程的工具 教师 可用该系统创建概念图 ，通过 概念图中的概念创作课程。 在线学习内容 创作 的 分权化 ： 教师 、学生、课程设计者都是创作者。 功能创建 /编辑 概念图 ；利用概念图创建课程；呈现课程 模块用户模块、内容模块、组模块、适应性模块案例： 适应性 在线 系统 MOTprolearn
27、.dcs.warwick.ac.uk/MOTCase: Adaptive online system MOT M-Ecolab： 一个 用于提供激励脚手架的系统 动机特征 努力 ： 考察 学习行为的数量与质量，以及面对错误时展示出来的毅力 自信 心 ：考察 学习者在交互中所选择的任务难度 独立 性 ：考察 系统 为其 提供帮助的程度 原理 通过动机模型 ， 对学习者的不同动机状态做出不同反应 虚拟 伙伴 Paul 根据模型对学习者动机的感知，对学习者 提出建议并 露出关注的表情案例： 适应性 在线 系统 M-Ecolabwww.sussex.ac.uk/Users/gr20/ITS2006.p
28、df De Vicente & Pain（ 2002）的动机模型 ：控制变量 ：控制、挑战、独立性、幻想、自信心、感知 /认知兴趣、努力、满意度Case: Adaptive online system M-Ecolab AdeLE (Adaptive e-Learning with Eye-Tracking) 利用视线追踪和内容追踪技术来实时获取学习者的眼动信息，以此来构建精细的学生模型并提供个性化的学习 支持 e5Learning（ E-Learning Environment Based on Eye Tracking） 观察学习者的学习行为，提供实时的适应性内容 该 环境包含三部分：屏幕
29、 访问 /历史记录监视器、文本内容生成器 、 情感识别器案例 :适应性 学习 系统 视线追踪 的应用教 学 者 模 块视 线 追 踪学 习 者 信 息学 生 模 型数 据 库协 作 过 滤数 据 库统 计 数据 库显 示 器内 容 追 踪 交 互 会 话浏 览 器学 习 内 容浏 览 器浏 览 器学 习 者 模 块适 应 性 语 义 知 识 传 递 模 块课 件多 媒 体 知识 单 元课 程 主 题知 识 主 题结 构背 景 知 识动 态 背 景信 息 库课 程 创 建 与 维 护学 习 内 容浏 览 器内 容通 信协 作内 容通 信协 作1. www.eurodl.org/index.php
30、?article=1972. ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=4561714&isnumber=4561603 2014/7/107 公司 2008创建于纽约，提供标准考试的培训课程GMAT、 LSAT、 GRE、 SAT等 该平台 可针对学生特点因材施教 理论： 项目反应理论、概率模型及层次聚合聚类 等 方法 方法 ： 间断性强化、 保持 &记忆曲线、学习档案袋 该平台覆盖 K12到高等教育的主流课程2011为 Arizona State Univ.五千新生提供在线数学导论课正与 Pearson（培生集团 ） 合作案例 :适应
31、性 在线 学习 平台 K模型 研究 Model study 环境 模型 Environment model 基本要求 ： 面向 虚实融合 环境 、 具备 感知 接口 、 遵从 物联网 协议 适应性 模型 ： 学习 风格、所在位置、学习 设施 、 学习情景 活 动模型 Activity model 体验学习 (David A. Kolb)：具体 经验、反思观察、抽象 概括 、 行动应用 关照 维度 ：环境 统整、资源聚合、深度 交互 活动 设计 ：李红 美 等， 虚实融合环境下的学习活动及其 设计 ， 中国电化教育 2013（ 1）教学媒体与策略的选择Ana Lidia Franzoni ,at
32、c. Student Learning Styles Adaptation Method Based on Teaching Strategies and Electronic Media, Franzoni, A. L., & Assar, S. (2009). Student Learning Styles Adaptation Method Based on Teaching Strategies and Electronic, Media. Educational Technology & Society, 12 (4)学习 /认知 风格 理论学习 风格测定的“ 所罗门量表 ”：4个维 度（ 感知 、通道、加工、 理解 ）； 8种 类型媒体 选择Choice of teaching media and strategy策略 选择谢 谢 关 注张剑平浙江大学教育技术研究所Thanks 基本情况： 浙江大学教育学院 教授、博导 浙江大学教育技术研究所 所长 国务院 政府津贴 获得者 研究 领域：数字化 学习、信息技术教育、教育信息化 学术兼职： 教育部职业院校信息化教学指导 委员会 委员 中国教育技术协会信息技术教育专业 委员会 副主任 浙江省高等学校教育技术专业 委员会 理事长张剑平 Dr. Jianping Z
