現(xiàn)代教育技術(shù)北京出版社目錄微課設(shè)計(jì)與制作實(shí)踐項(xiàng)目五信息化教學(xué)資源與環(huán)境項(xiàng)目二信息化教學(xué)設(shè)計(jì)項(xiàng)目三新興技術(shù)與教育項(xiàng)目四走進(jìn)現(xiàn)代教育技術(shù)項(xiàng)目一新興技術(shù)與教育項(xiàng)目四項(xiàng)目背景近年來，人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算等新興技術(shù)如雨后春筍般突飛猛進(jìn)，很多智能產(chǎn)品正在逐步改善我們的生活環(huán)境，提高我們的工作效率。隨著其他領(lǐng)域智能產(chǎn)品的成熟與普及，智能技術(shù)以超乎想象的速度進(jìn)軍教育領(lǐng)域，并以課程內(nèi)容、數(shù)據(jù)分析、教育改革的工具等形式呈現(xiàn)，無疑對(duì)教育對(duì)象、教育管理以及教育改革是一種挑戰(zhàn)，如何培養(yǎng)學(xué)生的潛能適應(yīng)學(xué)生變化的特質(zhì)？如何在教育內(nèi)容、教育環(huán)境等方面做出轉(zhuǎn)變？如何使教育者適應(yīng)自我職責(zé)的變化？如何跟上智能時(shí)代的要求？項(xiàng)目目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)過程與方法目標(biāo)情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)1.了解人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的概念及發(fā)展。2.了解技術(shù)發(fā)展對(duì)人類生活、學(xué)習(xí)、工作的影響。3.了解新技術(shù)在教育中應(yīng)用的意義和價(jià)值。4.了解已有的新技術(shù)教育應(yīng)用體現(xiàn)在哪些方面。5.掌握新技術(shù)在教育應(yīng)用中的典型案例。6.掌握新技術(shù)教育應(yīng)用時(shí)所面臨的問題。7.了解新技術(shù)在教育應(yīng)用中未來發(fā)展的方向。1.通過案例情景教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生從生活中發(fā)現(xiàn)問題和分析問題的能力。2.通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式，培養(yǎng)學(xué)習(xí)自主探究問題和整理歸納問題的能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望。3.通過小組協(xié)作的方式，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作和獨(dú)立思考的能力。1.通過感受新興技術(shù)給我們的生活及學(xué)習(xí)帶來的便利，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)的興趣愛好。2.培養(yǎng)學(xué)生熱愛科學(xué)、勇于探索的精神。人工智能與教育任務(wù)一了解人工智能的發(fā)展情況。2.掌握人工智能在不同教育領(lǐng)域中的應(yīng)用情況。3.掌握人工智能教育應(yīng)用的典型案例。4.了解人工智能教育應(yīng)用時(shí)面臨的問題以及未來發(fā)展的方向。查閱資料，分析討論當(dāng)前人工智能在教育中應(yīng)用比較成功的領(lǐng)域及做法。學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)本任務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)過程與方法目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)一、人工智能二、人工智能教育應(yīng)用三、人工智能教育應(yīng)用典型案例五、人工智能教育應(yīng)用倫理問題四、人工智能教育應(yīng)用所面臨的一些難題一、人工智能人工智能（ArtificialIntelligence，AI）是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、信息論、神經(jīng)生理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科相互滲透發(fā)展起來的一門綜合性的交叉學(xué)科和前沿學(xué)科。其精確定義是：一個(gè)電腦系統(tǒng)具有人類知識(shí)和行為，并具有學(xué)習(xí)、推斷、判斷來解決問題、記憶知識(shí)和了解人類自然語言的能力。（一）定義與概念一、人工智能（二）發(fā)展歷程時(shí)期發(fā)展情況1950—2003年AI的誕生與初步探索階段2004—2017年AI的應(yīng)用探索階段2018年至今AI“大爆發(fā)峰值期”一、人工智能人工智能技術(shù)為每位學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。人工智能技術(shù)促進(jìn)學(xué)習(xí)者“21世紀(jì)能力”的獲得。人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境中交互性數(shù)據(jù)的分析。人工智能支持全球課堂的普及。人工智能支持人們的隨處學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)。（三）人工智能在教育中應(yīng)用的意義和價(jià)值二、人工智能教育應(yīng)用人工智能功能強(qiáng)大，在教育領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。目前，人工智能教育應(yīng)用主要聚焦在智能導(dǎo)學(xué)、自動(dòng)化測(cè)評(píng)、拍照搜題、教育機(jī)器人、智能批改、個(gè)性化學(xué)習(xí)、分層排課、學(xué)情監(jiān)測(cè)等方面。根據(jù)目前人工智能技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，人工智能可以分為三個(gè)層面的教育問題，分別是面向特殊人群的補(bǔ)償性教育、針對(duì)常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育以及服務(wù)個(gè)性發(fā)展的適應(yīng)性教育，如圖5-1-1所示。二、人工智能教育應(yīng)用缺陷補(bǔ)償是特殊教育的重要目的，其有兩層含義：一是指用機(jī)體未被損害的部分去代替、彌補(bǔ)已損害的部分，以產(chǎn)生新的機(jī)能組合和新的條件聯(lián)系；二是指利用新的科學(xué)技術(shù)、工具與手段使機(jī)體被損害的機(jī)能得到部分或全面康復(fù)。特殊教育中的群體一般包括聾啞學(xué)生、聽障學(xué)生、視障學(xué)生、智障學(xué)生、自閉癥學(xué)生及肢體殘疾學(xué)生等，這些學(xué)生由于先天或者后天缺陷，在學(xué)習(xí)和生活上有一定困難。目前，人工智能技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于特殊教育領(lǐng)域，可以延伸特殊人群器官的功能，以技術(shù)手段彌補(bǔ)其智力或身體的不足，最大限度地滿足不同特殊人群的需要，促進(jìn)其個(gè)性化學(xué)習(xí)。（一）面向特殊人群的補(bǔ)償性教育二、人工智能教育應(yīng)用人工智能支持下的替代式教育強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)達(dá)到與教師從事的某些教育活動(dòng)相同的作用，代替教師執(zhí)行部分任務(wù)。如圖5-1-2所示，在目前的教育人工智能應(yīng)用中，以自然語言處理和機(jī)器學(xué)習(xí)為核心技術(shù)的智能批閱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器智能閱卷、作文自動(dòng)批改；以語音識(shí)別測(cè)評(píng)技術(shù)為核心的語言類教育應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)口語考試評(píng)分、口語練習(xí)糾錯(cuò)。因此，教育人工智能可替代教師執(zhí)行的常規(guī)業(yè)務(wù)主要體現(xiàn)在考試結(jié)果判定、作業(yè)及練習(xí)效果檢查兩個(gè)方面。（二）針對(duì)常規(guī)業(yè)務(wù)的替代式教育二、人工智能教育應(yīng)用由于個(gè)體差異，學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中對(duì)知識(shí)的接受程度不盡相同。實(shí)現(xiàn)學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)，達(dá)到因材施教的目標(biāo)是解決教育問題的關(guān)鍵，也是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。智能虛擬助手、智能導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)、適應(yīng)性學(xué)習(xí)平臺(tái)等系統(tǒng)能根據(jù)學(xué)習(xí)者的個(gè)人特點(diǎn)（如語言、學(xué)習(xí)風(fēng)格、偏好等）創(chuàng)建個(gè)性化課程，讓學(xué)習(xí)者獲得更好的學(xué)習(xí)效果。智能虛擬助手通過自然語言模擬人類對(duì)話，深層次理解人類需求，可以實(shí)現(xiàn)與學(xué)習(xí)者交互問答、提供情境學(xué)習(xí)、進(jìn)行學(xué)習(xí)分析等功能。（三）服務(wù)個(gè)性發(fā)展的適應(yīng)性教育三、人工智能教育應(yīng)用典型案例人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)大數(shù)據(jù)的“伴隨式采集”和“即時(shí)化分析”，以音視頻采集、人臉識(shí)別、行為識(shí)別、表情識(shí)別、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等技術(shù)為核心，打造出一個(gè)資源應(yīng)用、學(xué)情分析、督導(dǎo)評(píng)價(jià)、輔助決策等多種功能于一體的人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)。為學(xué)校的日常教學(xué)完成各類學(xué)情分析工作，包含基于人臉識(shí)別的自動(dòng)考勤統(tǒng)計(jì)、基于行為識(shí)別的考場(chǎng)異常動(dòng)向監(jiān)測(cè)、根據(jù)課堂教學(xué)行為對(duì)師生狀態(tài)的分類統(tǒng)計(jì)、將學(xué)生成績(jī)與課堂關(guān)注度關(guān)聯(lián)進(jìn)行分析、通過人工智能系統(tǒng)自動(dòng)生成教研數(shù)據(jù)完成學(xué)情分析、針對(duì)系統(tǒng)日常分析數(shù)據(jù)積累教師成長(zhǎng)記錄、借助課堂智能分析的學(xué)情數(shù)據(jù)完成學(xué)科間教學(xué)對(duì)比，以及依據(jù)學(xué)校實(shí)情完成各類常模建設(shè)等功能。（一）人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)三、人工智能教育應(yīng)用典型案例（一）人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)三、人工智能教育應(yīng)用典型案例情緒是反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的內(nèi)在表現(xiàn)，而行為則是更加直觀的外在表現(xiàn)。低頭、趴桌等常見的上課動(dòng)作可能是表示學(xué)生聽不懂老師的教學(xué)內(nèi)容或者對(duì)舊知識(shí)的厭倦。人工智能智慧教學(xué)系統(tǒng)可以通過人工智能識(shí)別學(xué)生的肢體語言并進(jìn)行分析，將課堂行為數(shù)據(jù)利用起來。人體行為識(shí)別技術(shù)可以通過教室中布有的攝像頭收集上來的視頻檢測(cè)教學(xué)視頻中頭、頸、肩、肘、手、臀、膝、腳等多處人體骨骼關(guān)鍵點(diǎn)的組合和移動(dòng)，識(shí)別學(xué)生上課舉手、站立、側(cè)身、趴桌、端正等多種課堂行為。（一）人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)1.課堂行為識(shí)別與分析三、人工智能教育應(yīng)用典型案例（一）人工智能教學(xué)評(píng)測(cè)系統(tǒng)1.課堂行為識(shí)別與分析根據(jù)反饋的數(shù)據(jù)對(duì)課堂中學(xué)生的學(xué)習(xí)專注度和活躍度進(jìn)行分析，最終幫助老師了解課堂的關(guān)鍵活躍環(huán)節(jié)、學(xué)生的活躍區(qū)域分布等信息，統(tǒng)計(jì)課堂行為占比、分析課堂行為趨勢(shì)，通過行為分析學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，幫助學(xué)校進(jìn)行更細(xì)致的教學(xué)評(píng)估和更合理的教學(xué)管理工作。三、人工智能教育應(yīng)用典型案例（二）自動(dòng)化測(cè)評(píng)系統(tǒng)ICT技能與程序作業(yè)的自動(dòng)化測(cè)評(píng)系統(tǒng)。自動(dòng)化短文評(píng)價(jià)系統(tǒng)。自動(dòng)化口語測(cè)評(píng)系統(tǒng)?；谌四樧R(shí)別的智能教育管理系統(tǒng)。四、人工智能教育應(yīng)用所面臨的一些難題1.教育數(shù)據(jù)的數(shù)量與質(zhì)量存在“短板”，限制了人工智能技術(shù)價(jià)值的發(fā)揮2.教育業(yè)務(wù)復(fù)雜多樣，加大了通用人工智能技術(shù)“嫁接”教育的難度3.教育用戶對(duì)人工智能技術(shù)的信任感不強(qiáng)4.專業(yè)教師隊(duì)伍與課程體系缺乏，阻礙了人工智能融入教育的進(jìn)程五、人工智能教育應(yīng)用倫理問題人不僅是自然生物性的存在，更是社會(huì)倫理性的存在。千百年來，人類建構(gòu)和適應(yīng)了一套習(xí)以為常的社會(huì)倫理和精神秩序，盡管這些秩序也在不斷遇到困難和更新，但大致處于能夠自我調(diào)節(jié)和完善階段。人工智能將有可能從根本上瓦解和顛覆原有的倫理秩序，制造了傳統(tǒng)的和現(xiàn)有的倫理框架無法解決的道德難題?！叭斯ぶ悄苣軌蜃龅氖虑檎粩嗤黄萍扔械拈撓?，我們已經(jīng)難以清晰地預(yù)測(cè)技術(shù)發(fā)展的邊界和可能造成的后果；特別是未來可能出現(xiàn)的超越人腦智能的‘超級(jí)智能’，可能對(duì)既有的倫理關(guān)系和倫理秩序提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，甚至將人類的前途和命運(yùn)置于巨大的風(fēng)險(xiǎn)之中?！苯逃髷?shù)據(jù)與學(xué)習(xí)分析任務(wù)二1.了解大數(shù)據(jù)的定義及發(fā)展趨勢(shì)。2.掌握教育大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型及應(yīng)用痛點(diǎn)。3.掌握多模態(tài)學(xué)習(xí)分析以及學(xué)習(xí)分析的典型案例。

1.查閱資料，查找大數(shù)據(jù)在教育中的應(yīng)用案例。2.分組討論教育大數(shù)據(jù)未來的發(fā)展趨勢(shì)。學(xué)習(xí)任務(wù)教學(xué)目標(biāo)一、教育大數(shù)據(jù)1.教育大數(shù)據(jù)的定義2.大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)3.大數(shù)據(jù)的價(jià)值4.大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)（一）大數(shù)據(jù)1.大數(shù)據(jù)的定義大數(shù)據(jù)（bigdata）是指無法在一定時(shí)間內(nèi)用常規(guī)軟件工具對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行抓取、管理和處理的數(shù)據(jù)集合。大數(shù)據(jù)有五大特點(diǎn)，即大量（volume）、高速（velocity）、多樣（variety）、低價(jià)值密度（value）、真實(shí)性（veracity）。它并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)的抽樣方法，只是觀察和追蹤發(fā)生的事情。大數(shù)據(jù)的特征：容量（volume）：數(shù)據(jù)的大小決定所考慮的數(shù)據(jù)的價(jià)值和潛在的信息。種類（variety）：數(shù)據(jù)類型的多樣性。速度（velocity）：指獲得數(shù)據(jù)的速度?？勺冃裕╲ariability）：妨礙了處理和有效地管理數(shù)據(jù)的過程。真實(shí)性（veracity）：數(shù)據(jù)的質(zhì)量。復(fù)雜性（complexity）：數(shù)據(jù)量巨大，來源多渠道。

價(jià)值（value）：合理運(yùn)用大數(shù)據(jù)，以低成本創(chuàng)造高價(jià)值。2.大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

大數(shù)據(jù)包括結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)越來越成為數(shù)據(jù)的主要部分。據(jù)IDC的調(diào)查報(bào)告顯示：企業(yè)中80%的數(shù)據(jù)都是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)每年都按指數(shù)增長(zhǎng)60%。大數(shù)據(jù)只是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到現(xiàn)今階段的一種表象或特征，不必神話它或?qū)λ３志次分?，在以云?jì)算為代表的技術(shù)創(chuàng)新大幕襯托下，這些原本看起來很難收集和使用的數(shù)據(jù)變得易于被利用，通過各行各業(yè)的不斷創(chuàng)新，大數(shù)據(jù)會(huì)為人類創(chuàng)造更多的價(jià)值。其次，若想系統(tǒng)地認(rèn)知大數(shù)據(jù)，須全面而細(xì)致地分解它，可從如下三個(gè)層面來著手展開。第一個(gè)層面是理論，理論是認(rèn)知的必經(jīng)之路，也是被廣泛認(rèn)同和傳播的基線。第二個(gè)層面是技術(shù)，技術(shù)是大數(shù)據(jù)價(jià)值體現(xiàn)的手段和前進(jìn)的基石。第三個(gè)層面是實(shí)踐，實(shí)踐是大數(shù)據(jù)的最終價(jià)值體現(xiàn)。3.大數(shù)據(jù)的價(jià)值現(xiàn)在的社會(huì)是一個(gè)高速發(fā)展的社會(huì)，科技發(fā)達(dá)，信息流通，人們之間的交流越來越密切，生活越來越方便，大數(shù)據(jù)就是高科技時(shí)代的產(chǎn)物。阿里巴巴創(chuàng)辦人馬云在演講中提到，未來的時(shí)代將不是IT時(shí)代，而是DT的時(shí)代，DT就是DataTechnology數(shù)據(jù)科技，顯示大數(shù)據(jù)對(duì)于阿里巴巴集團(tuán)來說舉足輕重。有人把數(shù)據(jù)比喻為蘊(yùn)藏能量的煤礦。煤炭按照性質(zhì)有焦煤、無煙煤、肥煤、貧煤等分類，而露天煤礦、深山煤礦的挖掘成本又不一樣。與此類似，大數(shù)據(jù)并不在“大”，而在于“有用”。價(jià)值含量、挖掘成本比數(shù)量更為重要。對(duì)于很多行業(yè)而言，如何利用這些大規(guī)模數(shù)據(jù)是贏得競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵。3.大數(shù)據(jù)的價(jià)值大數(shù)據(jù)的價(jià)值體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）對(duì)大量消費(fèi)者提供產(chǎn)品或服務(wù)的企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)營(yíng)銷。（2）做小而美模式的中小微企業(yè)可以利用大數(shù)據(jù)做服務(wù)轉(zhuǎn)型。（3）面臨互聯(lián)網(wǎng)壓力之下必須轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)企業(yè)需要與時(shí)俱進(jìn)充分利用大數(shù)據(jù)的價(jià)值。3.大數(shù)據(jù)的價(jià)值不過，“大數(shù)據(jù)”在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的巨大意義并不代表其能取代一切對(duì)于社會(huì)問題的理性思考，科學(xué)發(fā)展的邏輯不能被湮沒在海量數(shù)據(jù)中。著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家路德維希·馮·米塞斯曾提醒過：“就今日言，有很多人忙碌于資料的無益累積，以致對(duì)問題的說明與解決，喪失了其對(duì)特殊的經(jīng)濟(jì)意義的了解?！边@確實(shí)是需要警惕的。在這個(gè)快速發(fā)展的智能硬件時(shí)代，困擾應(yīng)用開發(fā)者的一個(gè)重要問題就是如何在功率、覆蓋范圍、傳輸速率和成本之間找到那個(gè)微妙的平衡點(diǎn)。企業(yè)組織利用相關(guān)數(shù)據(jù)和分析可以幫助他們降低成本、提高效率、開發(fā)新產(chǎn)品、做出更明智的業(yè)務(wù)決策等。4.大數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)據(jù)泄露泛濫趨勢(shì)五與云計(jì)算的深度結(jié)合趨勢(shì)二科學(xué)理論的突破趨勢(shì)三數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)據(jù)聯(lián)盟的成立趨勢(shì)四數(shù)據(jù)的資源化趨勢(shì)一與云計(jì)算的深度結(jié)合趨勢(shì)六科學(xué)理論的突破趨勢(shì)七數(shù)據(jù)科學(xué)和數(shù)據(jù)聯(lián)盟的成立趨勢(shì)八（二）教育大數(shù)據(jù)1.教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵2.教育大數(shù)據(jù)的來源3.教育大數(shù)據(jù)的分類4.教育大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型5.教育大數(shù)據(jù)的實(shí)踐應(yīng)用痛點(diǎn)6.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)1.教育大數(shù)據(jù)的內(nèi)涵教育大數(shù)據(jù)特指教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，即整個(gè)教育活動(dòng)過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需要采集到的、一切用于教育發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)集合。教育大數(shù)據(jù)直接產(chǎn)生于各種教育活動(dòng)（包括教學(xué)活動(dòng)、管理活動(dòng)、科研活動(dòng)、校園活動(dòng)等），每個(gè)教育利益相關(guān)者既是教育數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者也是教育數(shù)據(jù)的消費(fèi)者。教育大數(shù)據(jù)具有明確的目標(biāo)指向性，即指向教育發(fā)展，能在提升教育質(zhì)量、促進(jìn)教育公平、實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)、優(yōu)化教育資源配置、輔助教育科學(xué)決策等方面發(fā)揮有效作用。教育大數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)的一個(gè)子集，特指教育領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)。文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前還未有學(xué)者對(duì)教育大數(shù)據(jù)進(jìn)行明確的概念界定。所謂教育大數(shù)據(jù)，是指整個(gè)教育活動(dòng)過程中所產(chǎn)生的以及根據(jù)教育需要采集到的，用于教育發(fā)展并可創(chuàng)造巨大潛在價(jià)值的數(shù)據(jù)集合。2.教育大數(shù)據(jù)的來源

教育大數(shù)據(jù)產(chǎn)生于各種教育實(shí)踐活動(dòng)，既包括校園環(huán)境下的教學(xué)活動(dòng)、管理活動(dòng)、科研活動(dòng)以及校園生活，也包括家庭、社區(qū)、博物館、圖書館等非正式環(huán)境下的學(xué)習(xí)活動(dòng)；既包括線上的教育教學(xué)活動(dòng)，也包括線下的教育教學(xué)活動(dòng)。教育大數(shù)據(jù)的核心數(shù)據(jù)源頭是“人”和“物”——“人”包括學(xué)生、教師、管理者和家長(zhǎng)，“物”包括信息系統(tǒng)校園網(wǎng)站、服務(wù)器、多媒體設(shè)備等各種教育裝備。

依據(jù)來源和范圍的不同，可以將教育大數(shù)據(jù)分為個(gè)體教育大數(shù)據(jù)、課程教育大數(shù)據(jù)、班級(jí)教育大數(shù)據(jù)、學(xué)校教育大數(shù)據(jù)、區(qū)域教育大數(shù)據(jù)、國(guó)家教育大數(shù)據(jù)等六種，它們從下向上、從小到大逐級(jí)匯聚。3.教育大數(shù)據(jù)的分類

教育數(shù)據(jù)有多重分類方式，具體如下。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的業(yè)務(wù)來源來看，包括教學(xué)類數(shù)據(jù)、管理類數(shù)據(jù)、科研類數(shù)據(jù)以及服務(wù)類數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的技術(shù)場(chǎng)景來看，包括感知數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)等類型。從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化程度來看，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)適合用二維表存儲(chǔ)。從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的環(huán)節(jié)來看，包括過程性數(shù)據(jù)和結(jié)果性數(shù)據(jù)。過程性數(shù)據(jù)是活動(dòng)過程中采集到的、難以量化的數(shù)據(jù)（如課堂互動(dòng)、在線作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)搜索等）；結(jié)果性數(shù)據(jù)則常表現(xiàn)為某種可量化的結(jié)果（如成績(jī)、等級(jí)、數(shù)量等）。國(guó)家采集的數(shù)據(jù)主要以管理類、結(jié)構(gòu)化和結(jié)果性的數(shù)據(jù)為主，重點(diǎn)關(guān)注宏觀層面教育發(fā)展整體狀況。到大數(shù)據(jù)時(shí)代，教育數(shù)據(jù)的全面采集和深度挖掘分析變得越來越重要。教育數(shù)據(jù)采集的重心將向非結(jié)構(gòu)化、過程性的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變。4.教育大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型整體來說，教育大數(shù)據(jù)可以分為四層，由內(nèi)到外分別是基礎(chǔ)層、狀態(tài)層、資源層和行為層，如圖5-2-1所示。4.教育大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)層也就是我們國(guó)家最最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，是高度保密的數(shù)據(jù)；包括教育部2012年發(fā)布的七個(gè)教育管理信息系列標(biāo)準(zhǔn)中提到的所有數(shù)據(jù)，如學(xué)校管理信息、行政管理信息和教育統(tǒng)計(jì)信息等。狀態(tài)層各種裝備、環(huán)境與業(yè)務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)據(jù)；設(shè)備的耗能、故障、運(yùn)行時(shí)間、校園空氣質(zhì)量、教室光照和教學(xué)進(jìn)度等。4.教育大數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)模型資源層最上層是關(guān)于教育領(lǐng)域的用戶行為數(shù)據(jù)。比如PPT課件、微課、教學(xué)視頻、圖片、游戲、教學(xué)軟件、帖子、問題和試題試卷等。行為層存儲(chǔ)擴(kuò)大教育相關(guān)用戶（教師、學(xué)生、教研員和教育管理者等）的行為數(shù)據(jù)，比如學(xué)生的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)、教師的教學(xué)行為數(shù)據(jù)、教研員的教學(xué)指導(dǎo)行為數(shù)據(jù)以及管理員的系統(tǒng)維護(hù)行為數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層次數(shù)據(jù)采集方式數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景基礎(chǔ)層人工采集、數(shù)據(jù)交換宏觀掌控教育發(fā)展現(xiàn)狀、科學(xué)制定教育政策、合理配置教育資源、完善教育體系等狀態(tài)層人工記錄、傳感器感知教育裝備的智能管理、教育環(huán)境的智能優(yōu)化、教育業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等資源層專門建設(shè)、動(dòng)態(tài)生成各種形式的教學(xué)與培訓(xùn)，如課堂教學(xué)、教師培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等行為層日志記錄個(gè)性化學(xué)習(xí)、發(fā)展性評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)路徑推送、教學(xué)行為預(yù)測(cè)等過程與方法目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)數(shù)據(jù)層次數(shù)據(jù)采集方式數(shù)據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景基礎(chǔ)層人工采集、數(shù)據(jù)交換宏觀掌控教育發(fā)展現(xiàn)狀、科學(xué)制定教育政策、合理配置教育資源、完善教育體系等狀態(tài)層人工記錄、傳感器感知教育裝備的智能管理、教育環(huán)境的智能優(yōu)化、教育業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等資源層專門建設(shè)、動(dòng)態(tài)生成各種形式的教學(xué)與培訓(xùn)，如課堂教學(xué)、教師培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)探究學(xué)習(xí)、移動(dòng)學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)等行為層日志記錄個(gè)性化學(xué)習(xí)、發(fā)展性評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)路徑推送、教學(xué)行為預(yù)測(cè)等表5-2-1不同層次的數(shù)據(jù)應(yīng)該有不同的采集方式和教育數(shù)據(jù)應(yīng)用的場(chǎng)景5.教育大數(shù)據(jù)的實(shí)踐應(yīng)用痛點(diǎn)教育行業(yè)在數(shù)據(jù)分析的應(yīng)用方面，主要痛點(diǎn)有以下四個(gè)方面：①數(shù)據(jù)涉及面窄，數(shù)據(jù)主要來源為數(shù)字化校園系統(tǒng)產(chǎn)生的，其他教學(xué)管理的數(shù)據(jù)多為手工錄入非結(jié)構(gòu)化，數(shù)據(jù)維度少，數(shù)據(jù)來源不足。②數(shù)據(jù)接口不完善內(nèi)部信息系統(tǒng)的教務(wù)系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)、圖書館系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等數(shù)據(jù)都不規(guī)范一致，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也不一樣，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口對(duì)接難度大業(yè)務(wù)接口與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)范。③缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)處理中心對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，沒有人力維護(hù)各系統(tǒng)的接入，有效數(shù)據(jù)量少，數(shù)據(jù)質(zhì)量差，達(dá)不到大數(shù)據(jù)處理分析要求。④項(xiàng)目成本及投入，項(xiàng)目限制傳統(tǒng)大數(shù)據(jù)平臺(tái)項(xiàng)目成本高，收效慢，不能適應(yīng)學(xué)校的管理模式，如定制化內(nèi)容多，成本高、周期長(zhǎng)等。數(shù)據(jù)挖掘門檻過高，無法將深入的數(shù)據(jù)分析挖掘工作常規(guī)地推廣，也不能用作教學(xué)科研使用。6.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)代表關(guān)鍵詞有“深度學(xué)習(xí)（deeplearning）”“在線學(xué)習(xí)（onlinelearning）”“電子學(xué)習(xí)（e-learning）”“學(xué)習(xí)分析（learninganalytics）”“效果（effect）”“績(jī)效（performance）”等。這方面重點(diǎn)分析基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的個(gè)性化學(xué)習(xí)模式給教育帶來的巨大變革，推進(jìn)深度學(xué)習(xí)、實(shí)踐以及問題解決為導(dǎo)向的教學(xué)模式改革。隨著互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在教育中的不斷應(yīng)用，新型學(xué)習(xí)方式不斷涌現(xiàn)，電子學(xué)習(xí)、在線學(xué)習(xí)等改變了傳統(tǒng)的教育方式，也促進(jìn)新型而適宜的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)環(huán)境的形成與構(gòu)建。6.大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)

綜上從研究熱點(diǎn)和前沿看，可歸納為兩個(gè)方面：大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用以及大數(shù)據(jù)背景下的學(xué)習(xí)方式研究，它們共同構(gòu)成了國(guó)際教育大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。從中心度和頻次的對(duì)比看，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是教育大數(shù)據(jù)領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)方向，而大數(shù)據(jù)背景下對(duì)高等教育、云計(jì)算研究的關(guān)注有待進(jìn)一步提升。結(jié)合梳理出的關(guān)鍵文獻(xiàn)，整體來看，教育大數(shù)據(jù)的研究主題已經(jīng)開始偏向于實(shí)踐領(lǐng)域，將已有的數(shù)據(jù)挖掘模型應(yīng)用于教育數(shù)據(jù)的處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)教育的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)導(dǎo)向已經(jīng)成為國(guó)際學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)仍將獲得持續(xù)性關(guān)注。

目前，教育大數(shù)據(jù)研究已經(jīng)走向深入發(fā)展階段，學(xué)者開始聚焦數(shù)據(jù)的安全和隱私等具體問題。從每個(gè)階段的研究重點(diǎn)和轉(zhuǎn)向看，國(guó)際教育大數(shù)據(jù)研究實(shí)現(xiàn)了從對(duì)單純數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的依賴向依托數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)教育決策應(yīng)用的過渡。二、學(xué)習(xí)分析因新媒體聯(lián)盟在其2013年的年度“地平線報(bào)告”（HorizonReport，其目的在于識(shí)別未來一到五年間，可能在教育中普及應(yīng)用并成為主流的六項(xiàng)新興技術(shù)）中提到學(xué)習(xí)分析學(xué)（LearningAnalytics），而迅速被教育行業(yè)重視。學(xué)習(xí)分析學(xué)的發(fā)端與教育數(shù)據(jù)挖掘（EducationDataMining，EDM）和商業(yè)智能（BusinessIntelligence）多年來的發(fā)展，以及近年來大數(shù)據(jù)的興起均有密切的相關(guān)，可視作大數(shù)據(jù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用。學(xué)習(xí)分析學(xué)是以理解和優(yōu)化學(xué)習(xí)及學(xué)習(xí)發(fā)生之環(huán)境為目的，所進(jìn)行的有關(guān)學(xué)習(xí)者及其環(huán)境的數(shù)據(jù)之測(cè)量、采集、分析和報(bào)告。隨著在線學(xué)習(xí)的普及和學(xué)習(xí)資源的信息化，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)行為以及學(xué)習(xí)結(jié)果等方面的數(shù)據(jù)都可以被真實(shí)、全面地記錄，對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析和利用已成為教育技術(shù)發(fā)展的重要使命。學(xué)習(xí)分析過程可以分解為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用與干預(yù)三個(gè)階段。（一）學(xué)習(xí)分析的概念（二）學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)的主要來源

學(xué)習(xí)分析數(shù)據(jù)地主要來源有兩個(gè)方面，一方面是各種學(xué)習(xí)管理信息，如課程管理、學(xué)習(xí)管理和學(xué)生檔案系統(tǒng)等；另一方面是學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，可以包括學(xué)生的在線學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)學(xué)習(xí)過程（如個(gè)人學(xué)習(xí)空間、微博以及學(xué)習(xí)檔案袋等），也可以包括學(xué)生個(gè)人的學(xué)習(xí)特征（如學(xué)習(xí)風(fēng)格和心理特征等）。（三）學(xué)習(xí)分析的結(jié)果

學(xué)習(xí)分析的結(jié)果是自動(dòng)化和可視化的。學(xué)習(xí)分析技術(shù)可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤記錄和統(tǒng)計(jì)分析，并將分析結(jié)果以“顯而易見”的可視化方式加以展示，將復(fù)雜的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)以更直觀、更具表現(xiàn)力的形式呈現(xiàn)給師生——降低了學(xué)習(xí)分析技術(shù)的運(yùn)用門檻，提高了技術(shù)的可用性和應(yīng)用效果。

學(xué)習(xí)分析與數(shù)據(jù)挖掘緊密相關(guān)，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)是學(xué)習(xí)分析技術(shù)的重要技術(shù)支撐。數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的“發(fā)現(xiàn)”，側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的發(fā)現(xiàn)模型；而學(xué)習(xí)分析技術(shù)不但強(qiáng)調(diào)預(yù)測(cè)建模和學(xué)習(xí)結(jié)果的預(yù)測(cè)，還強(qiáng)調(diào)情境分析和人為的干預(yù)，對(duì)學(xué)習(xí)過程進(jìn)行具體、合理的解釋。（四）多模態(tài)學(xué)習(xí)分析多模態(tài)（multimodal）屬于被廣泛應(yīng)用的概念，已在很多領(lǐng)域尤其在傳播學(xué)與功能語言學(xué)領(lǐng)域得到了深入的應(yīng)用。在傳播學(xué)領(lǐng)域，多模態(tài)是指信息交流依賴的渠道和媒介，不同符號(hào)以交互方式傳遞信息與意義，每種模態(tài)可以通過一種或多種媒體進(jìn)行表征。例如，言語可以被數(shù)字化記錄在計(jì)算機(jī)中，也可以被編碼為韻律指數(shù)或者震動(dòng)產(chǎn)生壓力所導(dǎo)致的分貝值變化。在功能語言學(xué)領(lǐng)域，從20世紀(jì)90年代開始，研究人員認(rèn)識(shí)到話語分析除了言語之外，表情、手勢(shì)、肢體語言等也是意義生成的有效模態(tài)，開辟了多模態(tài)話語分析的新領(lǐng)域。（四）多模態(tài)學(xué)習(xí)分析多模態(tài)學(xué)習(xí)分析是位于教育學(xué)、學(xué)習(xí)科學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息科學(xué)等不同學(xué)科交叉點(diǎn)的領(lǐng)域，上述的分析框架可以作為推斷復(fù)雜結(jié)構(gòu)的一般流程。從實(shí)現(xiàn)角度出發(fā)，這是一個(gè)頗有難度的挑戰(zhàn)。一方面，多模態(tài)數(shù)據(jù)的原始時(shí)間序列通常沒有直接的語義含義，并且可能無法被解讀。如前所述，多模態(tài)數(shù)據(jù)可能由日志文件、音頻、視覺數(shù)據(jù)組成，如果沒有復(fù)雜的計(jì)算模型，則無法分析有意義的信息，當(dāng)前的分層數(shù)據(jù)推理方法還不能有效彌合原始低級(jí)數(shù)據(jù)與高級(jí)構(gòu)造測(cè)量之間的差距。從數(shù)據(jù)建模的角度，對(duì)來自多個(gè)噪聲數(shù)據(jù)源的信息進(jìn)行融合是一個(gè)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。另一方面，構(gòu)建用于檢測(cè)和識(shí)別原始數(shù)據(jù)中序列和組合模式的識(shí)別方法不容易獲得的足夠的訓(xùn)練數(shù)據(jù)。不同模態(tài)的意義解釋可能包含不同級(jí)別的語義含義，這些信息可能很難在評(píng)分模型中組合。評(píng)測(cè)指標(biāo)與教育場(chǎng)景的結(jié)合度不夠，會(huì)導(dǎo)致建模的教育學(xué)意義不明。此外，雖然多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的干預(yù)措施與單模態(tài)分析類似，但前者的實(shí)施會(huì)帶來額外的復(fù)雜性。在實(shí)際應(yīng)用中，基于LMS行為數(shù)據(jù)的儀表盤比教室配備攝像頭等外設(shè)系統(tǒng)更容易被師生接受。（四）多模態(tài)學(xué)習(xí)分析從未來發(fā)展的視角，多模態(tài)學(xué)習(xí)分析無論是廣度還是深度方面都體現(xiàn)出兼容開放的成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。但作為技術(shù)之于教育的研究領(lǐng)域，其實(shí)踐必然遵循一定的倫理規(guī)范。如今算法種類是如此之多，確定其潛在和實(shí)際的倫理影響極其困難，數(shù)據(jù)之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)關(guān)聯(lián)可能隱藏著人類的過失、偏見和歧視，這些情況構(gòu)成了“責(zé)任鴻溝”。識(shí)別人類主觀性在算法設(shè)計(jì)和配置中的影響，需要長(zhǎng)期與多用戶的設(shè)計(jì)研究。在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，應(yīng)將模型的可解釋、可干預(yù)、可信任作為多模態(tài)學(xué)習(xí)分析的首要任務(wù)，必須將育人價(jià)值作為模型價(jià)值判斷的金標(biāo)準(zhǔn)。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，需要通過嵌入設(shè)計(jì)，將倫理價(jià)值和準(zhǔn)則整合到分析框架設(shè)計(jì)之中，以確?！坝幸饬x地人類控制”（MeaningfulHumanControl，MHC），需要將教育領(lǐng)域的公正、多元、包容等標(biāo)準(zhǔn)，還原為標(biāo)記歧視、隱私保護(hù)、數(shù)據(jù)審查、可追溯架構(gòu)等技術(shù)要求，以詮釋技術(shù)“向善”。三、基于教育大數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)分析應(yīng)用案例華中科技大學(xué)近兩年個(gè)性化大數(shù)據(jù)的實(shí)踐，通過數(shù)據(jù)理出學(xué)生在校期間生活和學(xué)習(xí)的主線，并放在一個(gè)故事化的場(chǎng)景里來敘述，引起了眾多畢業(yè)生的共鳴。2016年6月8日，一封名叫《光陰的故事——致某某》的電子信件和截圖在華中科技大學(xué)畢業(yè)生的微信朋友圈廣為流傳。每一位即將離校的學(xué)子只要打開鏈接，輸入自己的校園賬號(hào)就能獲取在校期間的學(xué)習(xí)、讀書、餐飲等各方面數(shù)據(jù)和收獲。該校網(wǎng)絡(luò)與信息化辦公室副主任王士賢介紹，《畢業(yè)生大數(shù)據(jù)——光陰的故事》由華中科技大學(xué)網(wǎng)絡(luò)與信息化中心在2015年第一次推出，今年在教務(wù)類數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上還增加了畢業(yè)生的借書、進(jìn)出圖書館、黨員組織發(fā)展、校園卡刷卡、計(jì)算機(jī)等級(jí)考試等相關(guān)數(shù)據(jù)。（一）全國(guó)首推大數(shù)據(jù)個(gè)性化的畢業(yè)禮物（二）大學(xué)四年你是吃貨還是學(xué)霸

由廈大圖書館設(shè)計(jì)的一個(gè)名為“圊·時(shí)光”的網(wǎng)站，收集整理了畢業(yè)生大學(xué)時(shí)代的閱讀記錄、進(jìn)館次數(shù)等，被畢業(yè)生視為大學(xué)生涯的圖書館記憶。今年，這個(gè)網(wǎng)站還特別增加了畢業(yè)生在食堂的消費(fèi)記錄，如打了多少份免費(fèi)米飯。也就是說，這是一份物質(zhì)食糧和精神食糧的雙重記憶。

由于今年的“圊·時(shí)光”，新增了學(xué)生們?cè)谑程玫南M(fèi)記錄，畢業(yè)生登錄網(wǎng)站后，不僅能看到自己最愛去的餐廳、超市消費(fèi)的金額，還能看到自己在大學(xué)期間吃了多少份米飯。廈大圖書館表示，這是根據(jù)學(xué)生一卡通的大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出來的，只提供給學(xué)生本人。（三）利用大數(shù)據(jù)尋找校園中最孤獨(dú)的人電子科大曾做過一個(gè)課題——尋找校園中最孤獨(dú)的人。他們從3萬名在校生中，采集到了2億多條行為數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自學(xué)生選課記錄、進(jìn)出圖書館、寢室，以及食堂用餐、超市購物等。通過對(duì)不同的校園一卡通“一前一后刷卡”的記錄進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)學(xué)生在學(xué)校有多少親密朋友，比如戀人、閨密。最后，通過這個(gè)課題找到了800多個(gè)校園中最孤獨(dú)的人，他們平均在校兩年半時(shí)間，一個(gè)知心朋友都沒有。這些人中的17%可能產(chǎn)生心理疾病，剩下的則可能用意志力暫時(shí)戰(zhàn)勝了癥狀，但需要學(xué)校和家長(zhǎng)重點(diǎn)予以關(guān)愛。（四）利用大數(shù)據(jù)來預(yù)測(cè)學(xué)生是否能順利完成課業(yè)

紐約州波基普西市瑪麗斯特學(xué)院（MaristCollege）與商業(yè)數(shù)據(jù)分析公司Pentaho合作發(fā)起開源學(xué)術(shù)分析計(jì)劃（TheOpenAcademicAnalyticsInitiative），旨在一門新課程開始的兩周內(nèi)預(yù)測(cè)哪些學(xué)生可能會(huì)無法順利完成課程。該計(jì)劃基于Pentaho的開源商業(yè)分析平臺(tái)（BusinessAnalyticsPlatform）開發(fā)了一個(gè)分析模型，通過收集、分析學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣對(duì)學(xué)生學(xué)業(yè)水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，比如通過點(diǎn)擊線上閱讀材料、是否在網(wǎng)上論壇中發(fā)言、完成作業(yè)的時(shí)長(zhǎng)等行為習(xí)慣預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)業(yè)情況，并及時(shí)對(duì)問題學(xué)生干預(yù)或幫助，從而提升畢業(yè)率。（五）利用大數(shù)據(jù)來擇優(yōu)錄取學(xué)生據(jù)PBS報(bào)道，伊薩卡學(xué)院（IthacaCollege）自2007年開始收集學(xué)生的社交網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。該學(xué)院為申請(qǐng)者設(shè)立了一個(gè)類似Facebook的網(wǎng)站ICPEERS，讓申請(qǐng)者得以通過網(wǎng)站與學(xué)院師生溝通交流。伊薩卡使用IBM統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)來收集ICPEERS上產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，研究怎樣網(wǎng)絡(luò)行為的學(xué)生更有可能選擇就讀伊薩卡，收集的數(shù)據(jù)包括申請(qǐng)者上傳的賬戶照片數(shù)量、擁有ICPEERS好友的數(shù)量等，研究人員認(rèn)為，這能反映出申請(qǐng)者對(duì)該學(xué)院感興趣的程度。（六）利用大數(shù)據(jù)幫助學(xué)生提高成績(jī)“希維塔斯學(xué)習(xí)”是一家專門聚焦于運(yùn)用預(yù)測(cè)性分析、機(jī)器學(xué)習(xí)來提高學(xué)生成績(jī)的年輕公司。CivitasLearning提供了一套應(yīng)用程序，學(xué)生和老師可以在其中規(guī)劃自己的課程和安排?！跋＞S塔斯學(xué)習(xí)”各種基于云的智能手機(jī)第三方應(yīng)用程序（APP）均為用戶友好型，能根據(jù)高校的需要個(gè)性化展示，也意味著高校能聚焦于各自不同的對(duì)象，利用公司的分析工具開展大數(shù)據(jù)工作。該公司在高等教育領(lǐng)域建立起最大的跨校學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫，通過這些海量數(shù)據(jù)，能夠看到學(xué)生的分?jǐn)?shù)、出勤率、輟學(xué)率和保留率的主要趨勢(shì)。通過使用100多萬名學(xué)生的相關(guān)記錄和700萬個(gè)課程記錄，這家公司的軟件能夠讓用戶探測(cè)性地知道導(dǎo)致輟學(xué)和學(xué)習(xí)成績(jī)表現(xiàn)不良的警告性信號(hào)。此外，還允許用戶查看導(dǎo)致無謂消耗的特定課程，并且發(fā)現(xiàn)哪些資源和干預(yù)是最成功的。虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用任務(wù)三1.了解虛擬現(xiàn)實(shí)的定義、類型及特點(diǎn)。2.掌握虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用相關(guān)理論及典型案例。思考虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在生活中的應(yīng)用，歸納整理虛擬現(xiàn)實(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)本任務(wù)知識(shí)結(jié)構(gòu)過程與方法目標(biāo)知識(shí)與能力目標(biāo)一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)四、虛擬現(xiàn)實(shí)教育的典型案例一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論虛擬現(xiàn)實(shí)的概念較新，最初是在20世紀(jì)末提出的。1989年，德國(guó)人提出“VirtualReality”（簡(jiǎn)稱VR）。虛擬現(xiàn)實(shí)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、仿真技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、立體顯示技術(shù)等在視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等方面力求達(dá)到高度逼真的計(jì)算機(jī)模擬環(huán)境，進(jìn)而形成的一種全新的實(shí)用性技術(shù)形式。（一）虛擬現(xiàn)實(shí)的概念、類型、特點(diǎn)1.虛擬現(xiàn)實(shí)的概念：一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論2.虛擬現(xiàn)實(shí)的類型：

桌面式、沉浸式、疊加式、分布式和增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DesktopVR）

這種系統(tǒng)通過投影屏幕、計(jì)算機(jī)屏幕作為用戶觀察虛擬環(huán)境的一個(gè)窗口，參與者僅使用一些簡(jiǎn)單的外部設(shè)備來控制虛擬環(huán)境和操縱虛擬場(chǎng)景中的物體。在桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，用戶可以通過事先設(shè)置的交互操作或者瀏覽器已附帶的功能來實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的物體旋轉(zhuǎn)和平移，以便從各個(gè)角度觀看三維模型；也可以利用瀏覽器中的“walk”功能在虛擬環(huán)境中瀏覽。如飛機(jī)模擬器、汽車模擬器、電子會(huì)議等都屬于桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。投資比較低，適宜推廣應(yīng)用。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（ImmersiveVR）

又稱為配戴型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是利用頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等各種交互設(shè)備把用戶的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來，使用戶完全置于計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境之中，并利用這些交互設(shè)備游弋于虛擬環(huán)境，產(chǎn)生一種身臨其境、全心投入和沉浸其中的感覺。有的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)能提供觸覺功能，使參與者產(chǎn)生人在其中的效果。沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：高效的實(shí)時(shí)性能、高度的沉浸感、能支持多種I/O交互設(shè)備并行工作。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)又稱為混合現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。它將真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境進(jìn)行交匯融合，以虛擬環(huán)境取代部分真實(shí)環(huán)境，既可以降低構(gòu)成真實(shí)環(huán)境的開銷，又可以對(duì)某些真實(shí)物體進(jìn)行操作，真正達(dá)到了虛擬與現(xiàn)實(shí)有機(jī)結(jié)合的境界。增強(qiáng)型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是今后的發(fā)展方向。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論疊加式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)

又稱為補(bǔ)充現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，是用戶一邊對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行觀察，一邊通過穿透型頭戴式顯示器計(jì)算生成的虛擬圖像疊加在現(xiàn)實(shí)世界上，為操作員提供與他所看到的現(xiàn)實(shí)環(huán)境有關(guān)的、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的信息，從而增強(qiáng)操作員對(duì)真實(shí)世界的感受。因此，疊加式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅能模擬現(xiàn)實(shí)世界，而且能增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無法感知或者不方便的感受。分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（DistributedVR）

這種系統(tǒng)是將異地的不同用戶聯(lián)結(jié)起來，共享一個(gè)虛擬空間，多個(gè)用戶通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)同一虛擬世界進(jìn)行觀察和操作，達(dá)到協(xié)同工作的目的。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論3.虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)：

沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）、想象性（Imagination）和多感知性（Multi-Sensation）。沉浸性（Immersion）：

通過視覺、聽覺等感覺的虛擬使用戶體會(huì)到與現(xiàn)實(shí)生活相同的感受，以此加強(qiáng)虛擬環(huán)境的真實(shí)性。虛擬環(huán)境是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)合成的特殊環(huán)境，通過使用各種設(shè)備，人們可以將自己投射到這個(gè)環(huán)境之中，并且實(shí)時(shí)地控制、影響環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人對(duì)環(huán)境的控制。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論交互性（Interaction）：

用戶不僅能切實(shí)感受到來自于模擬世界的各種體驗(yàn)，還能夠通過各種實(shí)際操作來得到虛擬世界的反饋。在虛擬環(huán)境中，用戶利用VR眼鏡、手勢(shì)控制器等交互設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類物體的移動(dòng)或操控。此時(shí)，用戶如同在現(xiàn)實(shí)世界中，身體會(huì)跟隨虛擬世界中物體的變化而移動(dòng)或變化，使虛擬環(huán)境中的三維影像能夠與用戶進(jìn)行身體和聲音等方面的交互。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論想象性（Imagination）：

這種使用戶加深對(duì)虛擬世界中物體或事物認(rèn)知的方式，會(huì)加深用戶對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理解。通過這一理解方式，能夠增進(jìn)用戶應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的構(gòu)想，激發(fā)用戶的想象力，進(jìn)而創(chuàng)造出更富有想象力的虛擬場(chǎng)景。多感知性（Multi-Sensation）：

多感知性是用戶在體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)時(shí)的重要感受。在虛擬的環(huán)境中，用戶不但能感受到近乎真實(shí)的視覺和聽覺體驗(yàn)，而且通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠進(jìn)一步拓展到其他感覺范圍，如嗅覺、觸覺、味覺等。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論（二）虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展歷程與趨勢(shì)時(shí)間人物事件影響1956年美國(guó)的攝影師莫頓·海力格MortonHeilig建立了一個(gè)模擬系統(tǒng)，他把這個(gè)系統(tǒng)取名為sensorama，實(shí)感全景仿真機(jī)。具有三維顯示及立體聲效果，能產(chǎn)生振動(dòng)和風(fēng)吹的感覺MortonHeilig也被認(rèn)為是實(shí)踐虛擬現(xiàn)實(shí)概念的先驅(qū)者1965年27歲的美國(guó)高級(jí)研究規(guī)劃署信息處理技術(shù)處主任伊凡·蘇澤蘭首次提出包括具有力反饋設(shè)備、交互圖形顯示以及聲音提示的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基本思想，提出使計(jì)算機(jī)顯示屏成為觀察客觀世界窗口的設(shè)想，研制了頭盔式圖形顯示器這是目前大家公認(rèn)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究的開端1968年著名計(jì)算機(jī)科學(xué)家IvanSutherland設(shè)計(jì)了第一款頭戴式顯示器Sutherland初期的理念和技術(shù)奠定了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)1968年Sutherland在麻省理工學(xué)院的林肯實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了世界上第一臺(tái)原型頭顯設(shè)備，起名為TheSWordofDamocles（達(dá)摩克利斯之劍）該頭顯設(shè)備具備了交互性，這是歷史性的突破1972年NolanBushnell開發(fā)了第一個(gè)交互電子游戲，稱為Pong虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開始進(jìn)入市場(chǎng)一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論時(shí)間人物事件影響1986年美國(guó)宇航局的科學(xué)家們研制成功了第一套能夠充分利用HMD及數(shù)據(jù)手套的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，稱為VIEW這是世界上首創(chuàng)的比較完整、多用途、感知能力較強(qiáng)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)1990年以麻省理工學(xué)院為中心把不同稱謂的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)統(tǒng)稱為虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality—VR）得到業(yè)界的廣泛采用，成為這一學(xué)科的專用名稱JaronLanier也被稱為“虛擬現(xiàn)實(shí)之父”1995年日本的任天堂公司（Nintendo）推出了一套虛擬現(xiàn)實(shí)的家用游戲機(jī)，VirtualBoy游戲機(jī)采用了一塊32位處理器，同時(shí)集成了高性能的顯示器這是對(duì)外發(fā)布的第一套32位游戲機(jī)2015年韓國(guó)三星公司與OculusRiftVR公司合作推出了基于智能手機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)的頭顯設(shè)備GearVR知設(shè)備自動(dòng)彈出，三星智能手機(jī)插入該頭顯設(shè)備，感Oculus菜單，就可以體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)的作品或者觀看3D電影開創(chuàng)了移動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)的先例2016年Oculus正式發(fā)售了OculusRift頭戴式VR設(shè)備，在游戲娛樂領(lǐng)域，EA、UBISOFT、網(wǎng)易、騰訊、網(wǎng)龍等大型游戲公司均發(fā)布了各自的代表作品VR設(shè)備及內(nèi)容生態(tài)極具里程碑意義的一年，VR元年一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)：

在醫(yī)學(xué)上，醫(yī)學(xué)虛擬系統(tǒng)的完成將是21世紀(jì)極有意義的一項(xiàng)挑戰(zhàn)；在文化教育方面，VR的應(yīng)用可解決硬件資源的不足，并便于學(xué)習(xí)者進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬訓(xùn)練等多元學(xué)習(xí)內(nèi)容；在工程領(lǐng)域，VR也具有廣泛的發(fā)展前景，并持續(xù)吸引著工業(yè)界及資本市場(chǎng)的目光。VR源于實(shí)際，又是現(xiàn)實(shí)世界的“強(qiáng)化”版本，其蘊(yùn)含著大量未知，潛能無限，必將在21世紀(jì)對(duì)人類產(chǎn)生極為廣泛而深遠(yuǎn)的影響。一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論（三）虛擬現(xiàn)實(shí)的硬件設(shè)備與相關(guān)技術(shù)1.軟硬件設(shè)備（1）VR硬件：顯示設(shè)備、VR芯片技術(shù)、VR力觸覺交互設(shè)備。（2）VR軟件：

VR軟件技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件系統(tǒng)等。在VR環(huán)境中，場(chǎng)

景需實(shí)時(shí)繪制，大量虛擬對(duì)象需要在分類保管的數(shù)據(jù)庫中實(shí)現(xiàn)保存、使用和更新；應(yīng)用軟件系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)VR技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵，用戶選取合適的工具包，再由軟件系統(tǒng)完成幾何、運(yùn)動(dòng)、聲音等方面的建模。2.關(guān)鍵技術(shù)（1）動(dòng)態(tài)建模技術(shù)：實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，主要是以VR技術(shù)為核心，依據(jù)收集的大量數(shù)據(jù)獲取三維數(shù)據(jù)空間。同時(shí)，在三維數(shù)據(jù)空間獲取完成后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求需要，進(jìn)行真實(shí)環(huán)境的模擬。（2）實(shí)時(shí)圖形技術(shù)：就目前來說，圖形的處理可以從二維到三維，在此基礎(chǔ)上，可以“實(shí)時(shí)”生成圖像，確保圖像的準(zhǔn)確性，為后續(xù)的實(shí)際建設(shè)提供便利的條件。（3）立體傳感技術(shù)：虛擬的人機(jī)交換主要是依靠立體的傳感技術(shù)，其對(duì)精度和范圍等方面都有嚴(yán)格的要求。

一、虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)論具身認(rèn)知科學(xué)最重要的特征就是心智的具身性，指的是心智、理性能力有賴于身體的生理、神經(jīng)結(jié)構(gòu)及活動(dòng)形式，根植于人的身體以及身體與世界的相互作用中。具身認(rèn)知的觀點(diǎn)認(rèn)為學(xué)習(xí)是全身心參與的過程，如人在忘情吟詩時(shí)就會(huì)出現(xiàn)渾然不覺地隨詩歌韻律而搖頭晃腦的情況。具身認(rèn)知強(qiáng)調(diào)身體在學(xué)習(xí)過程中的重要性，因此就具備了以下三個(gè)特質(zhì):涉身性、體驗(yàn)性、認(rèn)知的環(huán)境嵌入性。（一）具身認(rèn)知理論二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)具身認(rèn)知理論的“認(rèn)知的環(huán)境嵌入性”認(rèn)為環(huán)境/情境是影響信息獲取過程和效果的重要因素。環(huán)境/情境的真實(shí)程度決定了是否能夠引發(fā)人們的具身效應(yīng)。VR/AR技術(shù)支持真實(shí)和虛擬環(huán)境之間的無縫交互，在虛擬世界中，動(dòng)畫、視頻、音樂等多媒體形式的信息將書本中描繪的抽象化概念變得可見、可聽、可感，給讀者帶來全新的互動(dòng)閱讀體驗(yàn)。當(dāng)學(xué)習(xí)者全身心融入VR/AR技術(shù)塑造的世界，從肢體到大腦，從感官到心靈，在真正身心合一的思維模式下，具身認(rèn)知效果達(dá)成，開啟無限的想象。二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)具身認(rèn)知理論與VR的結(jié)合：1.心流體驗(yàn)的概念：20世紀(jì)60年代，Csikszentmihalyi將受訪者均提到當(dāng)自己全身心地從事這項(xiàng)活動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種令他們非常興奮的情緒取名為心流（flow），并指出該積極情緒的產(chǎn)生將伴隨著自我意識(shí)的喪失、感覺不到時(shí)間的流逝，以及單純地享受活動(dòng)帶來的樂趣等情況的發(fā)生。（二）心流體驗(yàn)理論二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)2.心流體驗(yàn)的特征：Jackson和Marsh在Csikszentmihalyi研究模式上進(jìn)一步歸納出的處于心流體驗(yàn)時(shí)的九大特征：清晰的任務(wù)目標(biāo)、準(zhǔn)確及時(shí)的反饋、自身持有的技能與活動(dòng)的挑戰(zhàn)之間的平衡、行為與意識(shí)的統(tǒng)一、注意力的完全集中、對(duì)當(dāng)前的活動(dòng)具有較好的控制力、自我意識(shí)的喪失、時(shí)間感的扭曲、體驗(yàn)的有目性。該理論可為學(xué)習(xí)軟件的設(shè)計(jì)提供一定的指導(dǎo)，并且研究者們紛紛通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了清晰的目標(biāo)、及時(shí)的反饋、適合的任務(wù)難度這三個(gè)前提因素對(duì)于進(jìn)入心流狀態(tài)有著積極的影響。二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)3.心流體驗(yàn)的研究方法：衡量心流體驗(yàn)的最常用的方法是帶有回顧性質(zhì)的問卷調(diào)查和訪談，一小部分研究者試圖通過生理指標(biāo)來評(píng)估虛擬現(xiàn)實(shí)中的心流體驗(yàn)。問卷法。在心流研究中，最常用的就是問卷法。訪談法。訪談法是通過對(duì)被試的交談和接觸來收集信息的方法。心流生理指標(biāo)。心流可以表現(xiàn)在身體和生理特征上，作為客觀的心流指標(biāo)。一些研究表明，心流也與應(yīng)變誘發(fā)緊張和心理負(fù)荷增加有關(guān)。其他方法。齊克森·米哈里在心流研究中，采用的經(jīng)驗(yàn)采樣（ESM）法。二、虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用的理論基礎(chǔ)利用VR技術(shù)設(shè)計(jì)逼真的三維虛擬環(huán)境，能夠使學(xué)生置身于虛擬的3D學(xué)習(xí)環(huán)境利用并行虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的可交互性，體驗(yàn)平時(shí)不可能體驗(yàn)到的情境學(xué)生可以不受時(shí)間和空間的限制，在任意時(shí)間和地方利用VR教學(xué)設(shè)備學(xué)習(xí)支持遠(yuǎn)程應(yīng)用及管理，VR教育系統(tǒng)的平臺(tái)采用服務(wù)器與用戶端的模式三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)（一）VR虛擬教學(xué)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)1.特點(diǎn)：三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)2.VR虛擬教學(xué)的優(yōu)勢(shì)：①虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠提供給學(xué)習(xí)者類似于親身經(jīng)歷的逼真體驗(yàn)和技術(shù)支持。學(xué)習(xí)者在這種仿真過程中可以經(jīng)歷不同的時(shí)間和空間，可以與各種仿真物體和虛擬環(huán)境的各個(gè)部分接觸，從而產(chǎn)生逼真的體驗(yàn)，更好地進(jìn)行深入學(xué)習(xí)。②虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供了豐富的學(xué)習(xí)資源以及選擇學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)方式的機(jī)會(huì)。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)一些實(shí)際中具有時(shí)間性、可變形、距離性、抽象性且用別的方法很難觀察和驗(yàn)證的各種事物。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)1.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的概念：

1989年，威廉·沃爾夫（WillameWolf）教授首次提出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的概念，其宗旨是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一種集實(shí)驗(yàn)教學(xué)、學(xué)術(shù)研究、技術(shù)交流、協(xié)同工作為一體的共享平臺(tái)。

從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)習(xí)者在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中可以獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同甚至更優(yōu)的結(jié)果。

從技術(shù)運(yùn)用的角度看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為控制中心，通過硬件和軟件相結(jié)合的方式并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)化連接。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)2.VR在虛擬實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)勢(shì)：①虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)仿真或虛構(gòu)的一種可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的虛擬環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，學(xué)習(xí)者似乎是在真正的實(shí)驗(yàn)室里近距離進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。學(xué)習(xí)者可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，可以獲得直接經(jīng)驗(yàn)。②通過對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)獨(dú)有沉浸性特點(diǎn)的充分利用而構(gòu)建出的各式虛擬實(shí)驗(yàn)室，既能將實(shí)驗(yàn)環(huán)境不精確而產(chǎn)生的干擾予以有效排除，還能使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容有更深刻的了解。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)（三）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在場(chǎng)館學(xué)習(xí)的應(yīng)用1.虛擬場(chǎng)館的核心概念：

虛擬場(chǎng)館就是指通過利用計(jì)算機(jī)的各種技術(shù)，根據(jù)客觀存在的展覽館所模擬創(chuàng)建的一個(gè)虛擬的數(shù)字化的體驗(yàn)環(huán)境，用戶可以完全沉浸在其中，不受外界的干擾，同時(shí)可以使用外部連接傳感器與其進(jìn)行交互，獲得身臨其境的感覺。簡(jiǎn)單來說，虛擬場(chǎng)館是人類利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)館的模擬與創(chuàng)造，可以讓使用者沉浸于其中的數(shù)字化展覽館。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)2.虛擬場(chǎng)館的技術(shù)與優(yōu)勢(shì)：技術(shù)：智能技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅是構(gòu)建數(shù)字博物館的關(guān)鍵技術(shù)，而且為場(chǎng)館學(xué)習(xí)開啟了一種通過計(jì)算機(jī)建模、模擬與仿真來感知展品及環(huán)境的全新體驗(yàn)式學(xué)習(xí)模式。優(yōu)勢(shì)：基于手勢(shì)的運(yùn)算技術(shù)以便攜式的移動(dòng)設(shè)備為載體，參觀者可以通過手指等身體部位操作設(shè)備，其最大特點(diǎn)是可以讓展品在交互過程中主動(dòng)回應(yīng)參觀者。參觀者可通過多點(diǎn)觸控臺(tái)、互動(dòng)墻等中介與展品互動(dòng)，這有助于彌補(bǔ)基于對(duì)展品保護(hù)而限制參觀者與原件互動(dòng)的遺憾。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)3.VR場(chǎng)館學(xué)習(xí)體驗(yàn)：

進(jìn)入到VR場(chǎng)館中實(shí)現(xiàn)沉浸式學(xué)習(xí)，從而進(jìn)行感知、情感、行為和反思層面的體驗(yàn)。通過VR場(chǎng)館的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，更容易激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)動(dòng)力，強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的感性認(rèn)識(shí)，更有利于情感意識(shí)的培養(yǎng)。例如，Intel公司建立的虛擬故宮，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示了故宮的全貌；美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的教育家們利用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，用非常準(zhǔn)確的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重新構(gòu)造了數(shù)字化古羅馬。三、虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下的教學(xué)（四）虛擬環(huán)境下的醫(yī)學(xué)教育

VR在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用，具有較為鮮明的優(yōu)勢(shì)：實(shí)現(xiàn)了高精度數(shù)字化的人體器官教學(xué)可視化、可操作、可復(fù)用，節(jié)約了教學(xué)的時(shí)間成本和費(fèi)用成本；同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)交互反饋、智能評(píng)價(jià)和智能導(dǎo)航，為學(xué)習(xí)者提供了“腳手架”，提高了醫(yī)學(xué)生的臨床能力；增強(qiáng)個(gè)性化學(xué)習(xí)的可能性；提升了初學(xué)者接觸真實(shí)手術(shù)的自我效能感；可預(yù)演和可推演的虛擬手術(shù)流程可視化，為醫(yī)患溝通提供了便捷，有效緩解醫(yī)患矛盾，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看可以大量減少醫(yī)療支出。從教育視角出發(fā)，統(tǒng)籌構(gòu)建VR賦能的教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景，具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。

故宮博物院從1998年開始對(duì)博物館信息化的構(gòu)建提出了很多設(shè)想，如《數(shù)字故宮》《博物館藏品二維影像技術(shù)》等技術(shù)研發(fā)?！皵?shù)字故宮”是對(duì)整個(gè)博物館數(shù)字化工程的一個(gè)稱謂，建立到今天已有20多年，其中重要目的是準(zhǔn)確傳達(dá)寓教于樂博物館理念的同