甘南藏區(qū)遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)建設(shè)*

馬小龍

（1.甘肅民族師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)系，甘肅 合作 747000；2.蘭州大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

1 甘南藏區(qū)遠(yuǎn)程教育發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)中期以廣播、電視傳播為主的遠(yuǎn)程教育方式，打破了教育領(lǐng)域陳舊的教育模式，使先進(jìn)的教育教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)條件等教育資源實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，從而滿足社會(huì)群體或個(gè)體獨(dú)立學(xué)習(xí)的需要[1]。地處青藏高原東北邊緣的甘南藏族自治州由于受地理位置、經(jīng)濟(jì)條件等因素的影響，在教學(xué)條件、教育資源、教師水平和教學(xué)質(zhì)量等方面與發(fā)達(dá)地區(qū)存在著巨大差距，基礎(chǔ)教育整體水平低下，學(xué)校發(fā)展緩慢，教育信息化水平極低。而實(shí)施現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程，更符合甘南藏族自治州現(xiàn)階段中小學(xué)民族基礎(chǔ)教育的實(shí)際。近年來，“農(nóng)村中小學(xué)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育試點(diǎn)示范項(xiàng)目”、“中歐甘肅基礎(chǔ)教育項(xiàng)目”、“甘南教育城域網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目”、“普通高中新課程教師遠(yuǎn)程培訓(xùn)”等項(xiàng)目先后在甘南藏區(qū)啟動(dòng)并實(shí)施，為近700所中小學(xué)配備了800余套遠(yuǎn)程教育設(shè)備，各鄉(xiāng)中心小學(xué)及村級(jí)完全小學(xué)都配置了衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)和光盤播放系統(tǒng)，從基本上改變了甘南藏區(qū)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育中存在的資源缺乏、教育手段落后等問題，但與其他省市地區(qū)比較還是有很大的差距。

2 遠(yuǎn)程教育和虛擬現(xiàn)實(shí)結(jié)合的優(yōu)勢(shì)及關(guān)鍵問題

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)綜合運(yùn)用多種技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計(jì)算機(jī)生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

而遠(yuǎn)程教育使用電視及互聯(lián)網(wǎng)等傳播媒體，突破了時(shí)空界線的教學(xué)模式。在這種學(xué)習(xí)方式中由多媒體網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、網(wǎng)上學(xué)習(xí)社區(qū)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)平臺(tái)構(gòu)成的全新的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境，匯集了大量數(shù)據(jù)、檔案資料、程序、教學(xué)軟件、興趣討論組、新聞組等學(xué)習(xí)資源，形成了一個(gè)高度綜合集成的資源庫。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于遠(yuǎn)程教育有以下優(yōu)勢(shì)：（1）優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境：學(xué)習(xí)環(huán)境的質(zhì)量直接影響學(xué)習(xí)效果的好壞，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)滲透到遠(yuǎn)程教育中，可以極大地優(yōu)化遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)環(huán)境，并且可以提供關(guān)于評(píng)價(jià)、測(cè)試和輔導(dǎo)等內(nèi)容的虛擬支持；（2）改善學(xué)習(xí)條件：利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以在很短的時(shí)間內(nèi)將信息呈現(xiàn)給學(xué)生，不受時(shí)空的限制，從而在遠(yuǎn)程教育的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)環(huán)節(jié)起到不可忽視的作用，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教育培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的教學(xué)目標(biāo)；（3）豐富教學(xué)資源：通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)生活中無法直接觀察到的自然現(xiàn)象或事物發(fā)展變化的過程，同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程提供了研究模型的虛擬支持，使得學(xué)生能夠輕松進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)[2]。

遠(yuǎn)程教育與虛擬現(xiàn)實(shí)相結(jié)合需要解決的關(guān)鍵問題包括：（1）環(huán)境建模技術(shù)：即虛擬環(huán)境的建模，目的是獲取實(shí)際三維環(huán)境的三維數(shù)據(jù)，并根據(jù)應(yīng)用的需要，利用獲取的三維數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的虛擬環(huán)境模型；（2）立體聲合成和立體顯示技術(shù)：在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性，同時(shí)在復(fù)雜的場(chǎng)景中實(shí)時(shí)生成立體圖形；（3）觸覺反饋技術(shù)：在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬物體的反作用力，從而產(chǎn)生身臨其境的感覺；（4）交互技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)中的人機(jī)交互遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了鍵盤和鼠標(biāo)的傳統(tǒng)模式，利用數(shù)字頭盔、數(shù)字手套等復(fù)雜的傳感器設(shè)備，三維交互技術(shù)與語音識(shí)別、語音輸入技術(shù)成為重要的人機(jī)交互手段[3]。

3 遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

甘南藏區(qū)遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)包括管理系統(tǒng)模塊、學(xué)習(xí)工具模塊、協(xié)作交流模塊、網(wǎng)上答疑模塊、學(xué)習(xí)資源模塊、智能評(píng)價(jià)模塊和維護(hù)支持模塊等子模塊，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（1）管理系統(tǒng)模塊

該模塊主要負(fù)責(zé)教務(wù)管理和教學(xué)管理，包括注冊(cè)、設(shè)置權(quán)限、公告、咨詢等功能。教務(wù)管理子模塊主要是對(duì)學(xué)生基本信息、學(xué)習(xí)情況、選修的課程等具體情況進(jìn)行了解，同時(shí)也可以把管理上的信息政策、教學(xué)要求等信息通過公告的形式傳達(dá)給學(xué)生，做好學(xué)生的管理、溝通工作。教學(xué)管理子模塊是進(jìn)行課程教學(xué)的管理，主要用于公布課程的教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃安排，使學(xué)生可以了解到課程所要達(dá)到的學(xué)習(xí)目標(biāo)、主要的教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)習(xí)的進(jìn)程、步驟等教學(xué)各環(huán)節(jié)的信息。

（2）學(xué)習(xí)工具模塊

遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)向?qū)W生提供一系列輔助學(xué)習(xí)工具，以支持學(xué)生基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和探索，幫助學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、形成個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境的工具系統(tǒng)，是遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)中非常重要的組成部分[4]?！皩W(xué)生學(xué)習(xí)記錄”可以記錄下學(xué)生學(xué)過的知識(shí)點(diǎn)和對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，以方便學(xué)生了解自己當(dāng)前的學(xué)習(xí)狀況，及時(shí)對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)計(jì)劃做出調(diào)整，也方便教師掌握每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。此外，遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)還為學(xué)生提供網(wǎng)上搜索工具、學(xué)生主頁制作工具、學(xué)生作品展示工具等。

（3）協(xié)作交流模塊

遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)最大的特點(diǎn)是師生之間、同學(xué)之間在時(shí)間和空間上是分離的，學(xué)生往往處于個(gè)體的、獨(dú)立的學(xué)習(xí)環(huán)境中，能以實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的交互方式方便地實(shí)現(xiàn)師生之間、同學(xué)之間的對(duì)話與協(xié)作。同學(xué)之間可以通過E-mail、BBS進(jìn)行非實(shí)時(shí)討論，也可以通過視頻會(huì)議系統(tǒng)、聊天室等技術(shù)進(jìn)行在線交流、實(shí)時(shí)討論、求助解疑。

（4）網(wǎng)上答疑模塊

在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會(huì)出現(xiàn)很多問題，對(duì)于這些問題，遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)單獨(dú)設(shè)立了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)答疑模塊，作為師生相互交流的獨(dú)立窗口。答疑系統(tǒng)可以分為兩類：一類是反饋答疑系統(tǒng)，學(xué)生提交問題后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)發(fā)給教師，一定時(shí)間后，教師將答案再提交給系統(tǒng)，由系統(tǒng)反饋給學(xué)生；另一類是自動(dòng)答疑系統(tǒng)，在某些學(xué)科范圍內(nèi)，學(xué)生提交問題，系統(tǒng)首先進(jìn)行關(guān)鍵詞切分，再進(jìn)行Web數(shù)據(jù)挖掘，找到知識(shí)庫中的類似問題的答案提交給學(xué)生。如果知識(shí)庫中不存在類似問題，則將問題轉(zhuǎn)發(fā)給教師，再由教師將答案提交給系統(tǒng)，同時(shí)將該題目以及解答納入到知識(shí)庫中，其他同學(xué)在問到相似問題時(shí)，可以直接給出解答。

（5）學(xué)習(xí)資源模塊

學(xué)生在學(xué)習(xí)中除了有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)、良好的自我約束能力之外，為學(xué)生建立一個(gè)資料豐富、快捷檢索學(xué)科知識(shí)的資源庫是網(wǎng)上學(xué)習(xí)必不可少的。因此，制定一個(gè)數(shù)據(jù)庫資源的標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的、開放的超媒體信息資源中心，在遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)中很有必要。在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)支撐環(huán)境資源庫的設(shè)計(jì)中，資源的內(nèi)容應(yīng)包括與學(xué)科內(nèi)容有關(guān)的文字、圖形、動(dòng)畫、視頻、音頻等各種多媒體信息。在資源庫內(nèi)容的組織結(jié)構(gòu)上，應(yīng)采用超媒體、多層次的立體化連接方式，以適應(yīng)不同學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需求。此外，資源庫必須有強(qiáng)大的檢索功能，能方便、快捷地檢索信息，滿足不同學(xué)生的需要[5]。

（6）智能評(píng)價(jià)模塊

在教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、教學(xué)策略要服從于教學(xué)目標(biāo)，但教學(xué)評(píng)價(jià)卻對(duì)教學(xué)、學(xué)習(xí)的具體實(shí)施起導(dǎo)向作用，所以在遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)中，真正達(dá)到學(xué)習(xí)的個(gè)性化，建立新型的、智能型的評(píng)價(jià)體系是遠(yuǎn)程教育支撐環(huán)境建設(shè)的必要條件，是衡量學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)效果的方法和調(diào)控學(xué)生學(xué)習(xí)方向的重要手段。評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括試卷的生成工具、測(cè)試過程控制工具和測(cè)試結(jié)果分析工具。系統(tǒng)不僅對(duì)學(xué)生測(cè)驗(yàn)提供了自動(dòng)批改即時(shí)反饋功能，還可以根據(jù)學(xué)生的答案提供個(gè)性化的反饋內(nèi)容。評(píng)價(jià)更注重學(xué)生的各方面能力，更趨向于重過程、重行為的方向，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。

（7）維護(hù)支持模塊

此模塊主要是對(duì)遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)的利用和維護(hù)提供必要的技術(shù)支持和保證，以幫助學(xué)生很好地完成學(xué)習(xí)任務(wù)[6]。

甘南藏區(qū)遠(yuǎn)程教育虛擬教學(xué)平臺(tái)的這些模塊的功能基本能滿足學(xué)生的需要，能從各個(gè)方面輔助和監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)。但是，還有不足和需要改進(jìn)的地方，如：因每個(gè)學(xué)習(xí)內(nèi)容都有相應(yīng)的學(xué)習(xí)時(shí)間，因此要求：智能評(píng)價(jià)模塊可以增加對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，以幫助了解學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)律，也可以是學(xué)生自我督促的一個(gè)依據(jù)；學(xué)習(xí)資源模塊可以增加學(xué)生對(duì)資源的評(píng)價(jià)功能，學(xué)生通過閱讀資源并寫下評(píng)語，供別的學(xué)生參考，同時(shí)也可作為學(xué)生交流的一種方式。

[1]張峰，牛學(xué)東.在現(xiàn)代遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中建立 VRML教學(xué)課件的一種方法 [J].淄博學(xué)院學(xué)報(bào) （自然科學(xué)與工程版），2000（6）：19-24.

[2]楊立力.論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與遠(yuǎn)程教育的結(jié)合[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育，2005（3）：62-64.

[3]李敏，蔡偉，李曉燕.VRML應(yīng)用于現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的關(guān)鍵技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2005（26）：109-110.

[4]周勇，徐英卓.基于VRML-JAVA的網(wǎng)上協(xié)同虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究[J].電化教育研究，2006（5）：52-55.

[5]程永軍，劉蔚.基于VRML的實(shí)時(shí)交互式虛擬教學(xué)系統(tǒng)[J].電化教育研究，2002（4）：45-47.

[6]王展旭，仝兆景.基于 VRML的虛擬制造[J].現(xiàn)代制造工程，2004（9）：51-53.