教育技術(shù)中電子書包應(yīng)用的理論基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)

□王 碩

電子書包的產(chǎn)生與發(fā)展需要依托教育技術(shù)理論作為指導(dǎo)，電子書包在基礎(chǔ)教育中的應(yīng)用探討同樣需要扎實(shí)的方法論作為研究基礎(chǔ)，這樣既有助于研究過程不同階段的總結(jié)和積累，同時(shí)便于研究者理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合具體應(yīng)用情況，不斷探索發(fā)現(xiàn)應(yīng)用過程中的缺陷和不足，從而完善現(xiàn)有的教學(xué)模式，為學(xué)習(xí)者營(yíng)造有效的學(xué)習(xí)氛圍，從而達(dá)到高效學(xué)習(xí)。

一、理論基礎(chǔ)

(一)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)不是知識(shí)由教師向?qū)W生的傳遞，而是學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)的過程，不可由他人替代。建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者的主體地位，倡導(dǎo)創(chuàng)設(shè)情境，構(gòu)建學(xué)習(xí)者之間小組學(xué)習(xí)式的獲取知識(shí)。作為電子書包內(nèi)容的設(shè)計(jì)者和應(yīng)用者，教師要對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行進(jìn)一步的篩選和編輯，根據(jù)班級(jí)內(nèi)學(xué)習(xí)者的特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)者在建構(gòu)主義的理論引導(dǎo)下，像吃自助餐一樣，通過趣味性、個(gè)性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容，做到自主學(xué)習(xí)、按需學(xué)習(xí)，從而達(dá)到高效教學(xué)的目的。

(二)混合學(xué)習(xí)理論。從移動(dòng)學(xué)習(xí)到泛在學(xué)習(xí)，再到智慧學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)教育為學(xué)習(xí)者提供的學(xué)習(xí)體驗(yàn)從模塊化向著連續(xù)無縫化發(fā)展。然而單純的網(wǎng)絡(luò)教育往往在教學(xué)模式上存在缺陷，對(duì)新媒體的依賴會(huì)淡化教師的主導(dǎo)作用。學(xué)習(xí)者缺少了教師的引導(dǎo)，往往容易過分主觀臆斷，影響學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)。僅僅依賴于網(wǎng)絡(luò)，也會(huì)忽略實(shí)踐過程中學(xué)習(xí)者對(duì)新知識(shí)的有效感知，大大影響對(duì)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造力的開發(fā)。將混合學(xué)習(xí)理論與電子書包應(yīng)用結(jié)合，并不是單純將學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容、新媒體等要素混合，而是需要教師選擇在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間選擇最優(yōu)的教學(xué)手段輔助學(xué)習(xí)者完成適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)內(nèi)容。教師在此期間可以選擇相應(yīng)的教學(xué)媒體，甚至選擇學(xué)生主導(dǎo)的方式完成學(xué)習(xí)內(nèi)容。

(三)協(xié)作學(xué)習(xí)理論。不論在傳統(tǒng)的班級(jí)授課式教學(xué)中還是在數(shù)字化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，協(xié)作學(xué)習(xí)理論受到教育工作者們的普遍青睞，在應(yīng)用實(shí)踐過程中形成協(xié)作學(xué)習(xí)的教育模式，教育工作者們將其歸納為協(xié)作小組、成員、輔導(dǎo)教師和協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境四個(gè)要素。

二、電子書包關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

電子書包是數(shù)字化學(xué)與教系統(tǒng)的一部分，是信息化的學(xué)與教平臺(tái)，一般以筆記本電腦、平板電腦或智能手機(jī)作為載體。在學(xué)校，電子書包的應(yīng)用一般與電子白板、無線網(wǎng)絡(luò)、投影儀等形成多媒體學(xué)習(xí)環(huán)境;在課下，電子書包的應(yīng)用主要通過移動(dòng)終端連接到云端資源，從而突破時(shí)空限制供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。

(一)云計(jì)算技術(shù)。云計(jì)算(cloud computing)是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法。云計(jì)算的發(fā)展可以說是經(jīng)歷了計(jì)算發(fā)展的漫長(zhǎng)歷史階段后才走到現(xiàn)在所謂的“云”時(shí)代。而這一過程也就是計(jì)算性能越來越強(qiáng)大，計(jì)算作為服務(wù)越來越便捷和經(jīng)濟(jì)的過程。在云計(jì)算出現(xiàn)以前，運(yùn)算和存儲(chǔ)都在本地機(jī)器上進(jìn)行，完成對(duì)信息的管理需要依賴硬件的支持。而云計(jì)算的出現(xiàn)，可以幫助打破傳統(tǒng)模式，以較低的成本和較高的性能解決信息海量存儲(chǔ)和計(jì)算問題，實(shí)現(xiàn)信息的無憂海量增長(zhǎng)。使用云端對(duì)學(xué)校的電子書包平臺(tái)的信息資源進(jìn)行管理，其優(yōu)勢(shì)主要依托于云計(jì)算多方面的特性，針對(duì)不同的信息資源類型，采取科學(xué)的管理方式。電子書包采用數(shù)字化的教學(xué)資源和現(xiàn)代化的教學(xué)方式重構(gòu)傳統(tǒng)課堂，不僅滿足了針對(duì)課堂學(xué)與教的數(shù)字化課堂的基本需求，同時(shí)在課下的開放平臺(tái)也能夠滿足學(xué)習(xí)者間的協(xié)作探究學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)等非正式學(xué)習(xí)的需要，這將大大提高信息資源的管理效率，產(chǎn)生事半功倍的效果。

(二)傳感器技術(shù)。人們通常將能把被測(cè)物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電量輸出的裝置稱為傳感器，并將此技術(shù)稱為傳感器技術(shù)。傳感器存在于傳感網(wǎng)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)之中，不同類型的傳感器可以對(duì)所感應(yīng)環(huán)境的溫度、光照強(qiáng)度、濕度、噪聲、物體運(yùn)動(dòng)速度等進(jìn)行探測(cè)。傳感器技術(shù)可以突破時(shí)空限制，降低對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的需求，它通過數(shù)據(jù)采集器將物理信息接收，利用計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理功能將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析判斷，最終反饋給使用者。將電子書包的應(yīng)用與傳感器技術(shù)結(jié)合，使用學(xué)生電子書包PC 終端、IPAD 終端、DIS 系列傳感器、P3D 人體數(shù)字三維模型等硬件軟件設(shè)備，這樣將科學(xué)課實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)字化改造中，所改變的不僅是科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)把良好的實(shí)驗(yàn)物質(zhì)基礎(chǔ)蘊(yùn)涵的教學(xué)潛力釋放出來，不僅促進(jìn)教師教學(xué)思想的飛躍，并通過教學(xué)活動(dòng)把這種飛躍傳遞到學(xué)生身上，讓傳統(tǒng)科學(xué)課堂演變成培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的天堂。

三、電子書包平臺(tái)的整體架構(gòu)

電子書包平臺(tái)的功能架構(gòu)貫穿學(xué)生課前、課中、課后，甚至以碎片化的形式延伸到學(xué)生日常生活中，因此其功能架構(gòu)主要主要包括管理員、教師、學(xué)生、學(xué)生家長(zhǎng)四個(gè)人員要素。作為數(shù)字化的學(xué)與教環(huán)境，電子書包平臺(tái)進(jìn)行的一切活動(dòng)中資源的存取和處理都在云端進(jìn)行，而屬于不同要素類別的參與者在使用云端資源時(shí)權(quán)限也不同，也就是四個(gè)人員要素有各自的資源庫(kù)，并且同時(shí)擁有部分交叉資源。管理者通過云平臺(tái)完成對(duì)不同權(quán)限用戶的帳號(hào)管理工作，負(fù)責(zé)全校師生的班級(jí)分類管理，并負(fù)責(zé)對(duì)公共資源分配和課堂學(xué)習(xí)錄制資源的上傳，以及教師教學(xué)的考核。教師除了完成對(duì)學(xué)習(xí)者的日常管理，還需在云端完成教學(xué)資源的整合和對(duì)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)資源的分配;在課堂中，教師需要通過移動(dòng)終端控制課堂節(jié)奏，保證學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的最大化吸收;同時(shí)教師在此平臺(tái)可以有更多的機(jī)會(huì)與學(xué)生及學(xué)生家長(zhǎng)互動(dòng)。作為學(xué)習(xí)的主體，學(xué)習(xí)者在此智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境下可以獲得更加有針對(duì)性的學(xué)習(xí)資源，可以在教師的協(xié)助下“對(duì)癥”學(xué)習(xí)，完成作業(yè)的過程更加富有趣味性。更重要的是，依托于云平臺(tái)開設(shè)的“虛擬實(shí)驗(yàn)”模塊，不僅將化學(xué)實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性降到最低，也讓每一位學(xué)習(xí)者可以自己“動(dòng)手”操作，近距離接觸科學(xué)知識(shí)。

［1］張洪潤(rùn)，張亞凡.傳感技術(shù)與應(yīng)用教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2005