可穿戴技術(shù)對智慧教學環(huán)境構(gòu)建的啟示

劉海韜，尚 君，吳 旭

(1.中南大學 信息與網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 長沙 410083； 2.中南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410083)

可穿戴技術(shù)對智慧教學環(huán)境構(gòu)建的啟示

劉海韜1，尚 君1，吳 旭2

(1.中南大學 信息與網(wǎng)絡(luò)中心，湖南 長沙 410083； 2.中南大學 信息科學與工程學院，湖南 長沙 410083)

可穿戴市場前景廣闊，創(chuàng)新科技迎來智慧教育發(fā)展新契機。該文梳理了可穿戴技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，歸納了其主要技術(shù)特征，分析了可穿戴技術(shù)在智慧教育中的應(yīng)用前景。圍繞設(shè)計原則，構(gòu)建基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境，實現(xiàn)人、機、物的互聯(lián)和深度融合，不僅能高度整合教育資源、提高學習興趣，而且能增強教學針對性、培養(yǎng)學生創(chuàng)造力，實現(xiàn)“全時段、全方位、全領(lǐng)域”的個性化教學與學習互動。

可穿戴技術(shù)；智慧教育；教育云；個性化學習

2012年4月，谷歌公司發(fā)布了谷歌眼鏡再掀可穿戴設(shè)備熱潮?？纱┐髟O(shè)備市場蘊含的巨大商機令世界各國知名企業(yè)趨之若鶩，相繼推出智能腕表、iWatch、意念頭箍、智能手環(huán)等創(chuàng)新型智能產(chǎn)品，這些產(chǎn)品不僅具有最新的制造工藝，更是通過數(shù)據(jù)交互、云端交互以及軟件支持實現(xiàn)強大的功能。伴隨著可穿戴技術(shù)的飛速發(fā)展，這種新技術(shù)與教育深度融合指日可待。近年來，智慧教育就像不接“地氣”的空中樓閣，創(chuàng)新科技讓智慧教育落地生根。2016年由新媒體聯(lián)盟中國基礎(chǔ)教育技術(shù)展望《地平線項目區(qū)域報告》指出：2016-2020年期間，極有可能影響技術(shù)規(guī)劃和決策的18項議題中就包括可穿戴技術(shù)。地平線項目各專家組一致認可可穿戴技術(shù)在教育領(lǐng)域應(yīng)用的顯著動力。構(gòu)建基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境，是實現(xiàn)教與學方式變革的支撐條件，必將促進智慧教育科學發(fā)展。

一、可穿戴技術(shù)的發(fā)展及其主要特征

可穿戴技術(shù)并非新概念，谷歌眼鏡的問世標志著可穿戴設(shè)備正式邁入民用領(lǐng)域，滲透到人們的日常生活中。

(一)可穿戴技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀

20世紀60年代，美國麻省理工學院媒體實驗室Smith-Kettlewell研究所視覺科學院提出，“可穿戴技術(shù)，利用該技術(shù)可以把傳感器、多媒體和無線通信等技術(shù)嵌入人們的衣著中，可支持眼動操作和手勢等多種交互方式，具備超強計算和傳感能力”。到了20世紀70年代，發(fā)明家Alan打造了一款配有數(shù)碼相機功能的可穿戴式計算機，預(yù)測賭場輪盤的結(jié)果。1977年，Colin為盲人設(shè)計了一款背心，使圖像通過背心上的網(wǎng)格轉(zhuǎn)換成觸覺意象，讓盲人也能“看”得見。2013年，可穿戴設(shè)備風靡全球，智能手表、智能眼鏡和智能手環(huán)等高科技產(chǎn)品層出不窮，成為IT業(yè)界公認的智能終端的重要發(fā)展方向之一。國際IT巨頭搶占可穿戴技術(shù)發(fā)展制高點，紛紛涉足可穿戴領(lǐng)域，谷歌先是開發(fā)出Google Glass可穿戴硬件，而后推出AndroidWear操作系統(tǒng)，確保并健全可穿戴設(shè)備的開發(fā)體系。三星則搶占市場推出智能手表。蘋果智能手表雖未面世仍引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注，英特爾則加大與終端企業(yè)的合作力度，推廣研發(fā)可穿戴設(shè)備核心處理器。中國是從20世紀后期開始研究可穿戴技術(shù)的，主要探索差異化細分市場需求，重點開發(fā)智能手環(huán)、智能手表等產(chǎn)品。“智能手表方面，優(yōu)美通訊Omate手表、果殼電子GEAK手表、映趣科技inWatch、智器Z-Watch等產(chǎn)品相繼上市；智能手環(huán)方面，百度咕咚手環(huán)、小米手環(huán)、滕海視陽體記憶手環(huán)等快速搶占市場。但以上產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品相比而言創(chuàng)新功能少，面臨一定程度的同質(zhì)化風險。相比之下，我國廠商在針對細分市場應(yīng)用服務(wù)方面的嘗試則效果良好，寶寶樹智能手表、360兒童衛(wèi)士等針對孕婦或兒童的產(chǎn)品一旦推出就引起市場關(guān)注，在滿足用戶個性化需求方面做出了有益探索”[1]。2013年11月，在成都成立了中國可穿戴計算機推進聯(lián)盟，并召開了相應(yīng)會議討論了中國可穿戴技術(shù)的發(fā)展。2015年4月，“2015 OFweek中國可穿戴設(shè)備高峰論壇”以物聯(lián)網(wǎng)2.0時代下可穿戴產(chǎn)業(yè)爆點為主題，圍繞核心技術(shù)、云計算與云服務(wù)、軟件與算法、工業(yè)設(shè)計、產(chǎn)業(yè)資本等熱點議題，與IT業(yè)界共同探討可穿戴生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建。“2016年5月，根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司(IDC)全球季度可穿戴式設(shè)備跟蹤數(shù)據(jù)統(tǒng)計，排名靠前的可穿戴設(shè)備生產(chǎn)廠商，總出貨量達到1970萬臺與去年同比增長67.2%”[2]。

在可穿戴技術(shù)的研究方面，全球比較有代表性的是四個實驗室：(1)歐洲的ACT實驗室，側(cè)重普適計算、可穿戴計算和移動技術(shù)，研究重點是模式識別、信號處理和數(shù)據(jù)分析技術(shù)、機器學習技術(shù)；(2)美國麻省理工學院媒體實驗室：注重可穿戴技術(shù)的研究開發(fā)和可穿戴硬件創(chuàng)新設(shè)計；(3)加拿大多倫多大學EPI實驗室：研究專注于個人成像、介導現(xiàn)實(MR)和可穿戴計算技術(shù)等領(lǐng)域，主要研究優(yōu)勢為可穿戴式計算的硬件和開源介導現(xiàn)實軟件；(4)谷歌X實驗室：谷歌創(chuàng)立的創(chuàng)新實驗室，緊鑼密鼓地進行著“百大沖出星際計劃”，投入設(shè)計無人駕駛汽車、未來太空電梯、增強現(xiàn)實眼鏡等。

(二)可穿戴設(shè)備的分類及主要特征

近幾年來，隨著各種高新技術(shù)的發(fā)展，可穿戴設(shè)備的內(nèi)涵、架構(gòu)、形態(tài)和功能不斷延伸和完善。目前，比較市面上的可穿戴設(shè)備按應(yīng)用方向大體可以可分為輔助通訊類、醫(yī)療健康類、游戲娛樂類、安全應(yīng)用類等四類?？纱┐髟O(shè)備的主要特征概括起來主要有以下幾點：(1)便攜可穿戴。可穿戴設(shè)備集微型化、輕巧化、便攜化、簡約化于一體，可以像衣著服飾一樣穿戴在用戶身上，可以在日常活動中隨時隨地使用。(2)聚焦用戶?？纱┐髟O(shè)備的智能化集中表現(xiàn)在以用戶為中心，所有服務(wù)以滿足用戶需求為出發(fā)點，幫助用戶延伸人體的肢體和記憶功能，成為用戶生活的好助手。(3)智能交互?？纱┐髟O(shè)備在采集用戶實時數(shù)據(jù)的同時可以將云端資源推送給用戶，為用戶提供個性化服務(wù)，一些數(shù)據(jù)經(jīng)處理后還能以可視化的形式向用戶呈現(xiàn)。(4)解放雙手。采用了大量現(xiàn)代化感知設(shè)備，可穿戴設(shè)備能夠通過語音、圖像、光電等多種方式進行數(shù)據(jù)傳輸和交換。這些新的數(shù)據(jù)獲取方式，能夠徹底解放人的雙手，實現(xiàn)更加智能化的操控。(5)高度集成。為最大限度地利用用戶空間，防止可穿戴設(shè)備過于臃腫，每個可穿戴設(shè)備由于采用了MEMS技術(shù)，將大量的微型器件進行了高度集成，能把無限的穿戴設(shè)備全部掛在有限的身體空間，實現(xiàn)多功能的高度融合。(6)增強現(xiàn)實?？纱┐髟O(shè)備能從環(huán)境、云端獲取虛擬信息數(shù)據(jù)并合成到真實的現(xiàn)實場景中，加強用戶對現(xiàn)實環(huán)境的感知能力[3]。

二、基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境設(shè)計原則

為實現(xiàn)可穿戴技術(shù)在智慧教學環(huán)境中的無縫接入和有效推廣，必須堅持以學習者為中心，以可穿戴技術(shù)為抓手，以實現(xiàn)全時段、全方位、全領(lǐng)域的個性化學習為最終目標，以創(chuàng)新創(chuàng)造為驅(qū)動力，建立智慧教育生態(tài)系統(tǒng)[4]。基于可穿戴技術(shù)的教學環(huán)境設(shè)計原則可以概括為以下幾點：

(一)堅持目標導向

進行設(shè)計之前，必須要明確設(shè)計目標。智慧教學環(huán)境的設(shè)計如果不能按預(yù)想的方式實現(xiàn)，也就失去了設(shè)計的現(xiàn)實意義，淪為一無是處的“爛尾樓”。因此利用可穿戴技術(shù)構(gòu)建智慧教學環(huán)境設(shè)計要充分考慮教育者與學習者的實際需求，以追求教學效果為準繩，以實際應(yīng)用為導向，制定系統(tǒng)設(shè)計量化規(guī)范和相應(yīng)的環(huán)境評估方案。為確保設(shè)計導向鮮明，必須保持設(shè)計的整體統(tǒng)一性，只有讓各個功能模塊做到獨擋一面卻又相互依靠，才能形成整體合力，實現(xiàn)最終目標。在設(shè)計過程中，要不斷跟蹤現(xiàn)階段可能的應(yīng)用效果，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計上可能存在的問題和短板，認真進行修正和完善，確保設(shè)計目標導向鮮明、設(shè)計思路清晰可行。

(二)依托技術(shù)引領(lǐng)

先進的可穿戴技術(shù)是教學環(huán)境智慧化的重要抓手，必須認真搞好技術(shù)和體系的結(jié)合滲透，做到“用前明其理、應(yīng)用選其長、評估知其性”。目前市面上的可穿戴設(shè)備，已經(jīng)實現(xiàn)或即將實現(xiàn)的功能主要有語音識別、人體傳感、數(shù)據(jù)處理、人機交互和增強現(xiàn)實等。語音識別技術(shù)能將人體活動產(chǎn)生的各種模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的文本或命令，解放雙手，改變輸入方式，提高操作效率。人體傳感技術(shù)因為MEMS這項具有革命性的新技術(shù)獲得了巨大發(fā)展，時下的可穿戴設(shè)備由于多類型傳感器的高度集成、光電通信技術(shù)的有機融合相比傳統(tǒng)的傳感裝置更加智能化，具有如運動檢測、環(huán)境感知、壓力測試等眾多功能，可以滿足教學活動產(chǎn)生的各種信息的實時傳輸、存儲、處理和顯示等。數(shù)據(jù)處理技術(shù)借助高速互聯(lián)網(wǎng)的教育云資源，能將學習者產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)實時準確地通過可穿戴設(shè)備終端進行接收和推送。意念控制技術(shù)則可以通過實時監(jiān)測學習者腦電波的活動，實現(xiàn)對具體操作行動的意念控制，讓每名學習者都具有了科幻電影中的“特異功能”。人機交互技術(shù)在幫助學習者獲取所需個人數(shù)據(jù)的同時，能將數(shù)據(jù)進行科學處理，并以圖形、聲音等方式反饋給學習者，方便人機互動。增強現(xiàn)實技術(shù)能將生活中獲取的各種信息合成的場景、虛擬畫面或系統(tǒng)提示信息疊加到真實場景中。如何合理地應(yīng)用這些新技術(shù)，是進行環(huán)境設(shè)計必須考慮的重要方面。

(三)注重以人為本

學習者才是智慧教學環(huán)境的主體，設(shè)計中必須堅持思想理念、系統(tǒng)流程、信息交互都要服務(wù)于學習者。宏觀層面來說就是一切功能模塊都應(yīng)該讓學習者便于理解、方便操作，不能出現(xiàn)過于復雜、難于理解的模塊。微觀層面來看就是要實現(xiàn)學習者與智能物理環(huán)境和智能社會環(huán)境的無縫聯(lián)通，即將不同的教育主體、教育場所和知識之間進行聯(lián)通，為教育者、學習者和管理者提供跨時段的隨機實時信息交流服務(wù)和跨空間的自由學習場所。從實現(xiàn)上來說就是設(shè)計的環(huán)境必須要具有“智慧”。教師能在基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境中邊教邊學，讓自身的教學智慧不斷提升和完善，當好學生獲取知識的“引路人”；學生在教師的幫助下，能借助基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境實現(xiàn)個性化學習，提升學習效率，提高學習效果；管理者能通過基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境監(jiān)管所有教育學習活動，對教師的教學、學生的學習活動進行科學評估，提供教學資源的智能管理。因此，基于可穿戴設(shè)備的智慧教育環(huán)境設(shè)計必須要堅持以人為本，注重實現(xiàn)智慧能力培養(yǎng)和智慧行為生成，支持有意義的學習、教學和管理，從而促進智慧生成。

(四)著眼科學發(fā)展

基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境設(shè)計不能僅僅只是滿足當下的教育需求，其各種應(yīng)用接口還應(yīng)該具有很好的伸縮性，能夠著眼長遠適應(yīng)技術(shù)更新和教學改革的發(fā)展，即搭建的環(huán)境必須具有強大的“生命力”。這種“生命力”表現(xiàn)為智慧環(huán)境設(shè)計方法的可集成性和可移植性。一旦基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境在某個地區(qū)搭建并取得成功后，不僅可以完全地搬遷到其他地區(qū)進行推廣，同時還能與其他智慧環(huán)境進行有機融合，組成新的更復雜的智慧教育環(huán)境。這就要求在設(shè)計基于可穿戴設(shè)備的智慧環(huán)境，必須對采用的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)種類、通信協(xié)議、應(yīng)用接口等進行合理選擇和科學設(shè)計，為下一步的更新升級、接口擴展和交互應(yīng)用提供方便。

三、基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境設(shè)計

“技術(shù)的發(fā)展刺激了研究者和教育者去拓展學習的概念和學習環(huán)境的設(shè)計”[5]。從人工智能中發(fā)展而來的可穿戴技術(shù)在醫(yī)學、體育、科研等社會生活領(lǐng)域中取得的巨大成功，為智慧教學環(huán)境設(shè)計提供了有力借鑒。依托現(xiàn)有的教育云資源，構(gòu)建基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境，可以實現(xiàn)信息與人的無縫聯(lián)通，讓教育更加智慧化、學習更加個性化、管理更加智能化，為創(chuàng)新型教學實踐活動提供有力的技術(shù)支撐。

(一)基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境框架構(gòu)想

根據(jù)可穿戴設(shè)備的技術(shù)特征和其在智慧教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景分析，按照智慧教學環(huán)境設(shè)計的相關(guān)原則，考慮智慧教育環(huán)境因素，即促學者、學習者、設(shè)備、工具、教育資源和學習活動這六個維度[6]，以現(xiàn)有的教育云資源和主流的教學方式為平臺，融入創(chuàng)客、STEAM、慕課、微課堂、曬課等教學實踐，構(gòu)建如下圖所示的基于可穿戴技術(shù)的智慧教育環(huán)境系統(tǒng)框架。通過引入可穿戴設(shè)備，實時獲取學習者的姿態(tài)動作、環(huán)境位置、個人喜好、文化背景和社交關(guān)系等信息，借助高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、云平臺和大數(shù)據(jù)并行處理、推薦系統(tǒng)算法等，實現(xiàn)學習者、教育云和智能物理、社會環(huán)境信息的無縫聯(lián)通。在該系統(tǒng)中，學習者能個性化地選擇自己的學習方式，隨時隨地參與到各種教學實踐活動中。學習助手實時監(jiān)控學習者活動情況，搜集學習數(shù)據(jù)，進行學習分析，隨時準備為學習者提供資源調(diào)配、應(yīng)用決策和遠程幫助等智慧化服務(wù)。

可穿戴技術(shù)構(gòu)建智慧教學環(huán)境參考模型

(二)基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境

基于可穿戴技術(shù)的智慧教學環(huán)境主要由智慧數(shù)據(jù)獲取、智慧化監(jiān)管和智慧教育實踐三大模塊構(gòu)成。

1.智慧數(shù)據(jù)獲取模塊

智能可穿戴設(shè)備內(nèi)置多種傳感器及交互技術(shù)，能自動實時感知獲取學習者的智能物理環(huán)境和智能社會環(huán)境，包括學習者的姿態(tài)動作、環(huán)境位置、社交關(guān)系、文化背景和個人喜好等數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)同步到教育云端進行云計算和大數(shù)據(jù)處理，進而利用這些信息數(shù)據(jù)可以方便快捷地推送個性化的教學資源和服務(wù)[7]。

2.智慧化監(jiān)管模塊

智慧化監(jiān)管模塊，又稱“學習助手”，類似于現(xiàn)有的教學管理人員，具有遠程監(jiān)控、學習分析、資源調(diào)配、應(yīng)用決策和遠程幫助等功能。(1)遠程監(jiān)控。創(chuàng)建一個虛擬的在線交互環(huán)境，可以遠程監(jiān)控跟蹤教師、學生和家長的各種活動，并根據(jù)學習者的需要提供實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。(2)學習分析。采用基于大數(shù)據(jù)的學習分析概念設(shè)計，對可穿戴設(shè)備獲取的個體學習者的大量細節(jié)數(shù)據(jù)、情感、知識處理和知識構(gòu)建方面的多維數(shù)據(jù)進行科學分析，可以實時掌握學生的學習情況，追蹤學習進程，識別困難學生群體和評估影響學生學業(yè)和成功的因素，制定出效率最佳的個性化學習計劃，最大程度地優(yōu)化學生的學習習慣。學習分析的結(jié)果以文字、圖表的方式，通過短信、郵件等傳遞給教師和家長，便于掌握學習進展，幫助教師改進教學方式，提醒家長跟進校外管理。(3)應(yīng)用決策。根據(jù)可穿戴設(shè)備所提供的智能物理環(huán)境、智能社會環(huán)境信息和學習分析結(jié)果完成應(yīng)用決策。例如，推送一次具體的學習任務(wù)，首先激活對應(yīng)的服務(wù)，然后編輯提示信息，包括任務(wù)目標、任務(wù)對象、完成時限和任務(wù)更新等信息，任務(wù)提示一般采用語音的方式，人員可以通過語音和相關(guān)的應(yīng)用進行交互。最后將決策知識提交給應(yīng)用進行新的任務(wù)構(gòu)建部，同時根據(jù)人員使用該應(yīng)用時產(chǎn)生的交互信息和場景的實時變化，產(chǎn)生新的決策知識，以重新配置整個應(yīng)用功能。(4)資源調(diào)配?；谠拼鎯?gòu)建屬于學習者的“個人云”資源中心，提供標準化的API接口，通過授權(quán)，可穿戴設(shè)備即可獲取和調(diào)用具有個人特色的教育教學資源。同時在學習分析、應(yīng)用決策活動后，進行相關(guān)應(yīng)用資源的更新配置。(5)遠程援助。接收到用戶求助信息、數(shù)據(jù)狀態(tài)異?；蛘咴O(shè)備發(fā)生故障時，通過接收混合現(xiàn)實數(shù)據(jù)，進行遠程的虛擬現(xiàn)場援助。這是一個擴展的知識管理模塊，主要通過可穿戴設(shè)備的人機交互功能和增強現(xiàn)實功能實現(xiàn)。

3.智慧教育實踐模塊

該模塊主要進行各種具體教育實踐活動的應(yīng)用推薦和調(diào)用，由基于社交網(wǎng)絡(luò)的推薦系統(tǒng)和虛擬學習活動場景構(gòu)成。虛擬學習活動場景集成了大量當前的主流學習平臺，包括創(chuàng)客、STEAM、慕課、微課堂、曬課等教學實踐活動在線平臺。

四、可穿戴技術(shù)在智慧教學中的應(yīng)用展望

祝智庭認為：“智慧教育的真諦就是通過利用智能化技術(shù)(靈巧技術(shù))構(gòu)建智能化環(huán)境”[8]。“物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴技術(shù)支持情景學習和無縫學習，因為有了可穿戴設(shè)備，物聯(lián)網(wǎng)就能從周邊的環(huán)境中向?qū)W習者推送各式各樣的學習資源”[9]。構(gòu)建基于可穿戴技術(shù)的智慧教育環(huán)境，可帶來更高的教與學效率，使非正式學習和個性化學習成為教育的焦點。智慧教育將成為可穿戴技術(shù)發(fā)展空間最大和廣泛關(guān)注的應(yīng)用領(lǐng)域，可穿戴技術(shù)與創(chuàng)客、慕課、STEAM、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等不同教學方式的結(jié)合應(yīng)用于教育中將成為主流，這將極有可能徹底改變課堂的教學方式及未來學習環(huán)境，為推進我國教育范式及學習方式的變革提供了有力支撐。

(一)可穿戴技術(shù)實現(xiàn)個性化學習

在我國的傳統(tǒng)應(yīng)試教育中，“一考定人生”讓學習者倍感壓力。填鴨式的教學方式，雖然培養(yǎng)出了不少人才，但更多的學習者卻失去了個性，學無所成對社會的貢獻甚微。隨著國家大力推進素質(zhì)教育，與“因材施教”逐步達成共識，發(fā)展開放、多樣、靈活、終身個性化的學習范式將成為可能。通過可穿戴設(shè)備將具有共同興趣愛好的學習者相互聯(lián)系形成學習社群，為同一學習社群的學習者提供類似的優(yōu)質(zhì)資源和個性化的學習方式，既能節(jié)約資源又能提升學習成效。同時由可穿戴設(shè)備聯(lián)系起來的社交網(wǎng)絡(luò)，還能及時掌握學習者學習狀態(tài)，有針對性地推送相關(guān)資源，組織學習討論，不斷激發(fā)學習者的學習興趣。因此，利用可穿戴技術(shù)構(gòu)建個性化學習社群，是其在智慧教學中的重要應(yīng)用之一。

(二)可穿戴技術(shù)推廣非正式學習

非正式學習有別于傳統(tǒng)的正式學習，它不是以課程、任務(wù)、研討會等形式展開的教學活動，可以通過會議、書籍、網(wǎng)站、交談等包括信息和內(nèi)容在內(nèi)的一切生活中的事物進行隨時隨地的學習。可穿戴技術(shù)因為實現(xiàn)了學習者與物理和社會環(huán)境的無縫聯(lián)通，為非正式學習的推廣提供了廣大舞臺。借助可穿戴設(shè)備，學習者可以通過零散時間對某一專業(yè)詞匯或某一具體知識點進行深入了解。近年來逐漸興起的“微課”就是典型的利用媒介進行學習的一種“微學習”方式?？纱┐髟O(shè)備集成了柔性顯示屏，讓學生利用這種“電子紙”隨時查閱和觀看學習內(nèi)容，更好地融合了呈現(xiàn)形式與表達方式，讓學生在課堂之外隨心、便捷地進行“微學習”。

(三)利用可穿戴技術(shù)建立“個人云”資源中心

將可穿戴設(shè)備融入高速互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心，通過可穿戴設(shè)備開展數(shù)據(jù)挖掘和學習分析，收集學習者在學習過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息，對信息進行處理、篩選、評估和反饋，構(gòu)建學習者的“個人云”資源中心，可以向?qū)W習者推送泛在學習的個性化資源，輔助學習者制定個性化學習計劃，形成一個自我調(diào)控、管理的智能調(diào)控中心?！巴瑫r，在可穿戴設(shè)備的幫助下，中心能即時采集學習狀態(tài)、進度，查找學習規(guī)律，實現(xiàn)人機一體的高度融合式學習”[10]。

(四)可穿戴技術(shù)用于特殊專業(yè)教學

由于科學研究的需要，一些特殊專業(yè)的學習條件非常受限，如醫(yī)學、地質(zhì)學、航空學等，在這些專業(yè)的教學中，學習者可能面臨不少未知危險，實驗的真實數(shù)據(jù)很難獲得。但是有了可穿戴技術(shù)的幫助，特殊專業(yè)的學習難度和危險將明顯降低。佩戴這種配置了可穿戴技術(shù)的手套，使用者就能夠間接感知并遙控對象物體而不必直接接觸物體。如果將可穿戴技術(shù)應(yīng)用于病毒教學中，不僅讓學生真實體會病毒的巨大危害，而且避免學生接觸存在潛在危險的材料和操作。

(五)可穿戴技術(shù)用于特殊人群教學

全世界目前有7000多萬聾啞人，對于這些特殊人群的教學一直是棘手問題。由于受專業(yè)影響，普通教師看不懂肢體語言的話，很難和聾啞人進行交流，導致教學者來源較少。Colin的成功表明，各大廠商完全可以為這些聾啞人做一款可穿戴設(shè)備，在未來或許能夠打破聾啞人與看不懂肢體語言的人之間產(chǎn)生的交流障礙。在可穿戴設(shè)備安裝了追蹤聾啞人手勢運動的傳感器，就可以捕捉聾啞人在做肢體語言時肌肉產(chǎn)生的肌電圖(EMG)信號的傳感器，通過識別、分析這些信號，翻譯成普通教師能讀懂的“正常話”。

[1]耿怡,安暉,李揚等.可穿戴設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀和前景探析[J].電子科學技術(shù), 2014,(2):238-245.

[2]IDC. Worldwide Wearables Market Increases 67.2%[DB/OL]. http://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS41284516,2016-06-21.

[3]Yang H, Yu J, Zo H, et al. User acceptance of wearable devices: An extended perspective of perceived value[J].Telematics & Informatics,2016, 33(2):256-269.

[4]詹青龍, 楊夢佳, 郭桂英. CIT:一種智慧學習環(huán)境的設(shè)計范式[J]. 中國電化教育, 2016,(6):49-57.

[5]Pirnay-Dummer, P., Ifenthaler, D., & Seel, N. M. Designing modelbased learning environments to support mental models for learning[A].D. H. Jonassen & S. Land (Eds.).Theoretical foundations of learning environments[C]. New York: Routledge,2012. 66-94.

[6]劉俊.智慧教育環(huán)境及其實現(xiàn)方式設(shè)計[J].中國電化教育,2013,(12):20-26.

[7]胡欽太,鄭凱,胡小勇等.智慧教育的體系技術(shù)解構(gòu)與融合路徑研究[J].中國電化教育, 2016,(1):49-55.

[8]祝智庭,賀斌.智慧教育:教育信息化的新境界[J].電化教育研究,2012,(12):5-13.

[9]Zhi-Ting Zhu, Ming-Hua Yu, Peter Riezebos. A research framework of smart education[J].Smart Learning Environments, 2016, 3(1):1-17.

[10]劉曉琳,黃榮懷.從知識走向智慧:真實學習視域中的智慧教育[J].中國電化教育, 2016,(3):14-20.

The Enlightenment of Wearable Technology to Smart Teaching Environment Construction

Liu Haitao1, Shang Jun1, Wu Xu2
(1.Information and Networking Center of Central South University, Changsha Hunan 410083; 2. Information Science and Engineering of Central South University, Changsha Hunan 410083)

Wearable technology is considered to have vast market potentials. Innovative technology also brings new opportunities for the development of smart education. This article describes current development status quo of wearable technology, summarizes its characteristics and also analyzes its application prospect in the smart education. The smart education based on wearable technology which is built around design principles realizes interconnection and deeper integration among human beings, machine and materials.Not only can it highly integrate education resources and raise students’ interest in learning, but also enhance teaching relevance,cultivate students’ creativity to achieve an＂all-time, all- dimensional and all-fields＂interactive and personalized way of teaching and learning.

Wearable Technology; Smart Education; Education Cloud; Personalized Learning

G434

A

劉海韜：高級工程師，碩士生導師，研究方向為網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)和計算機應(yīng)用(htliu@csu.edu.cn)。

尚君：碩士，研究方向為網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)和計算機應(yīng)用(130712001@csu.edu.cn)。

吳旭：碩士，研究方向為計算機科學與技術(shù)(xuwu83@sohu.com)。

2016年7月20日

責任編輯：宋靈青

1006—9860(2016)10—0057—05