可穿戴技術在教育領域的應用

黃柳君+陳泯伊+黃瑜玲

摘要：可穿戴技術是當前科技領域研究的前沿，在教育領域的應用成為了廣大教育研究者探討的熱點問題。本文簡要概述可穿戴技術定義及特征，梳理了可穿戴技術在教育領域中輔助監(jiān)督管理、特殊專業(yè)教學、非正式學習的應用方向以及該技術在發(fā)展中存在的倫理問題。

關鍵詞：可穿戴技術；監(jiān)督管理

隨著iWatch、智能手環(huán)、意念頭箍等設備的推廣和發(fā)展，可穿戴技術逐步走進人們的視野。《地平線報告》2013年高等教育版中首次提到，在未來4- 5年，可穿戴技術將成為高等教育機構的主流技術應用趨勢。在2015年高等教育版《地平線報告》中，再次重點推薦，視其為未來2- 3年影響教育規(guī)劃和決策的關鍵技術。2016年11月在斯坦福大學舉辦了第一屆aWEAR大會，聚焦于可穿戴設備的教育用途，探討了如何利用可穿戴技術了解學生的學習方式等問題。可穿戴技術走進教育領域逐步成為熱議的研究話題。

一、可穿戴技術的定義及特征

1、可穿戴技術的定義.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，利用該技術把傳感器、多媒體和無線通信等技術嵌入人們的衣著中，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”。Bower和Styrman（2015）提出，可穿戴技術是出于無縫訪問，交互以及交換相關信息等目的，集成無線網(wǎng)絡的可穿戴電子設備?？梢?，該技術由個體孤立使用轉變?yōu)樯鐣后w行為[1]。

2、可穿戴技術的特征?？纱┐骷夹g主要特征可概括為以下幾個方面：（1）便攜可穿戴?？纱┐髟O備微型化、輕巧、簡約，穿在用戶身上隨時隨地使用。如紐扣照相機就能像一般紐扣一樣穿戴在衣服上。（2）用戶為中心，輔助用戶延伸肢體和記憶功能。如小米手環(huán)，根據(jù)用戶需要可設定鬧鈴和跑步記錄。（3）智能交互。能獲取和處理數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)結果以可視化的形式呈現(xiàn)。如iWatch 可以撥打電話、收發(fā)信息、播放音樂和 Siri 語音搜索等。（4）釋放雙手。應用多種感知設備，多種方式進行數(shù)據(jù)傳輸和交換，在獲取數(shù)據(jù)的同時，能夠用雙手進行其他操作。（5）高度集成。最大限度地節(jié)省空間，實現(xiàn)多功能的高度融合。

二、在教育領域的研究和應用

1、輔助監(jiān)督管理。（1）輔助教師或家長教育工作。在斯坦福大學舉辦了第一屆aWEAR大會中，研究者們將研究方向專注于人類生理和學習的關系。阿林頓LINK研究所的凱瑟琳斯潘，研究“可以被身體反應檢測到的情緒”如何影響學習。給學生們配備了Empatica E4型手環(huán)，用以檢測學生的心率和皮膚電流活動，以觀測學生情緒變化。紐約州立大學奧斯威戈分校的羅杰泰勒跟蹤記錄學生的心率，用以檢測這項數(shù)據(jù)與學生課上情緒的相關性。平洋大學的查迪卡里教授，在教室里放置了微軟的Kinect運動傳感器，不斷記錄班里學生的48處骨骼位置，研究連身體姿勢與學習能力之間的關系。[2]可穿戴技術中利用現(xiàn)在無處不在的互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術開展數(shù)據(jù)挖掘和學習分析，對學生學習過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)信息進行篩選、處理、評估和反饋[3]，實現(xiàn)遠距離的監(jiān)督和及時的反饋，輔助對學生的教育工作。（2）輔助學生進行自我監(jiān)督管理。在教育領域，“量化自我”的行為還只處于萌芽階段。研究者們正思考如何用可穿戴設備讓學生們掌握自己的數(shù)據(jù)，激發(fā)學生們的自省。猶他州大學的副教授維克托李，讓穿戴著個人健康追蹤器的小學學生在爬山和下山后分析自己的心率和步數(shù)，這些學生在統(tǒng)計推理的學習中表現(xiàn)比分析課本數(shù)據(jù)的同學更好?，F(xiàn)在市面上Vigo可以檢測學生精神狀態(tài)，并提供各類提醒服務。這款主要面向上班族和學生的產(chǎn)品，通過智能設備、數(shù)據(jù)分析檢測使用者的疲勞程度，還有提神音樂功能。通過可穿戴設備和大數(shù)據(jù)技術，形成一個自我管理、調控的智能調控中心。這個中心能記錄學習規(guī)律和狀態(tài)，實現(xiàn)人機一體的有機結合。

2、特殊專業(yè)教學。對于一些特殊的實踐性很強的專業(yè)，比如醫(yī)學、地質學、航空學等，傳統(tǒng)教學模式并不利于學生透徹掌握知識，建立系統(tǒng)的知識體系，臨床實地考查等實踐教學的質量不能保證，無法培育出真正知識理論與實踐相結合的技能型人才。引入可穿戴技術，那么學習的難度和危險將明顯降低，而且在模擬真實情境中進行有效教學的機會將大幅增加。（1）第一視角教學。2014年6月上海交大醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院骨科梁裕教授用Google眼鏡成功完成頸椎前路手術的術中攝錄和轉播。對于狹小的手術視野和深部的結構，傳統(tǒng)的攝像系統(tǒng)體積過大、不易采集到最佳視角，并且有悖于術中無菌消毒的原則。新興的手術技術給傳統(tǒng)的術中攝錄和轉播模式帶來沖擊。而可穿戴數(shù)碼裝置因體積小、易穿戴，優(yōu)點明顯，“第一視角”的轉播更有手術場景的代入感，手術實踐操作全程能清晰地傳輸?shù)礁黝悢?shù)字終端，方便了年輕醫(yī)生和實習醫(yī)生實時了解手術細節(jié)，學習手術技巧和操作，并及時與術者互動，獲得良好的交互教學效果。（2）增強體驗。地質學科、航空學等操作性強的學科，原有的實踐教學體系突出認識與方法的訓練。但傳統(tǒng)教學依賴大量圖像影像資料，多媒體課件，而且虛擬教學空間有限，導致了基礎教學與操作實踐脫節(jié)，學生的學習效果不盡人意。

SpaceGlasses智能眼鏡允許用戶徒手隨時隨地在空中構建全息 3D 圖像，手勢可通過眼鏡橫梁處的攝像頭進行采集，再通過內部的 3D 虛擬現(xiàn)實處理器進行呈現(xiàn)，最后與用戶眼前的現(xiàn)實場景進行疊加并進行互動，達到增強現(xiàn)實的效果。若再配合可穿戴技術的手套，使用者就能夠在不直接接觸物體的情況下感知并遙控對象物體?？梢宰屧诮淌业膶W生仿佛置身于真實的汽車和飛機內部，或者航空或化學實驗的真實實驗場景，不僅可以讓學生真實體會實踐操作的感覺，而且不會增加學生安全等風險和實驗操作設備老化更新的經(jīng)濟負擔。

任何事物都有兩面性，取決于我們如何使用。隨著可穿戴技術的完善，其在教育領域發(fā)展方向也將逐漸得到完善和拓展。理性看待可穿戴技術對教學環(huán)境和教學模式的模式的變革，在合理使用下，才能發(fā)揮其優(yōu)勢，更好地服務于教育。

參考文獻

[1] 蔡武. 可穿戴技術的教育應用研究前沿述評[J]. 海外華文教育，2016，（05）：697-707.

[ 2 ] I D E . W o r l d w i d e W e a r a b l e s M a r k e t I n c r e a s e s 6 7 . 2 % [ E B / OL].http：//www.idc.com/getdoc. jsp？containerId=prUS41284516，2016-06-21.

[3] 劉海韜，尚君，吳旭. 可穿戴技術對智慧教學環(huán)境構建的啟示[J]. 中國電化教育，2016，（10）：57-61.endprint