普適計算技術支持下的遠程教學

郭麗娟 天津師范大學 計算機與信息工程學院，天津300384

普適計算技術支持下的遠程教學

郭麗娟1天津師范大學 計算機與信息工程學院，天津300384

普適計算突破傳統的桌面計算，實現了多維的、智能的、和諧友好的人機交互。該文簡要介紹了普適計算的定義、特征和研究熱點，在分析了遠程教育存在的局限和不足基礎上，論述了普適計算技術支持下的遠程教育的特點。

普適計算；遠程教學；境脈覺察；智能空間

1.普適計算概述

1.1 普適計算的定義

普適計算（pervasive computing）的概念是由PARC的Mark Weiser于20世紀90年代初提出的，他把普適計算描述為：“最有深遠意義的技術是那些似乎消失的技術，它們和我們的生活緊密地編織在一起，使我們無法分辨”[1]。普適是指在我們周圍的環境中嵌入許多微型的計算芯片、裝置或系統，不僅可完成預定的計算功能，還可主動向計算機的使用者提供信息，以便使用者無論在何處都能與周圍的環境進行動態通信，實現信息空間與物理空間的融合。

普適計算的特征包括：動態性[2]、透明性[3]、普適性[4]、自適應性[3]和永恒性[3]。

1.2 普適計算的研究領域

（1）上下文感知（context aware）計算：感知上下文計算是利用與用戶任務相關的上下文信息向用戶提供高效率的信息交互，并提高服務的針對性。上下文信息可以包括時間、地點、溫度、場景等環境信息，也可以包括用戶身份、性格特點、情緒狀態等用戶信息，甚至可以包括屏幕大小等設備信息。

（2）可穿戴計算（w e a r a b l e computing）：可穿戴計算是將計算機等交互設備容納在個人空間，方便用戶可隨身攜帶、始終開機和隨時可用。

（3）智能空間（Smart Space）：智能空間是嵌入了計算、信息設備和多模態的傳感裝置的工作或生活空間，在智能空間中，人機交互完全是以第一類的自然數據（如語言、姿態和書寫等）與計算機系統進行交互，用戶可以更加高效地單獨工作或與他人協同工作。

2.遠程教學的不足

遠程教育存在的局限和不足主要有以下幾個方面：

（1）現有的教學系統的動態交互功能不強，學生只是被動地接受教學內容，不能實際地參與到系統中進行發現式、創造式的主動學習，很難達到最佳的學習效果。

（2）系統的智能性較低。一是不能根據學生當前情況提供合適的、智能化的交互界面，調動學生的興趣；二是不能根據學生的水平和學習情況提供相應的指導，實現因材施教。

（3）不能滿足學生協同學習的需要。一般的遠程教學平臺都能提供給學生包括文字、圖像、聲音等多媒體表現形式的教學資源，而對于教師與學生、學生與學生之間的“交流”和“協作”不能很好地實現。

3.普適計算技術支持下遠程教育的特點

3.1 多維交互的智能學習環境

可穿戴計算機可以將圖形、文字、聲音及超文本等疊加于真實環境之上，提供附加信息，從而實現提醒、提示、注記、注釋及解釋等輔助功能，使學生從多維角度去構建知識體系；可穿戴計算技術還可以模擬出真實的或無法再現的場景，如學習者可以帶上頭戴顯示器從而進入某一時空世界中，成為其中的一個角色，并參與到既熟悉又陌生的探索活動中[5]。學習者獲得浸潤感，從而將內心的信息帶入到真實的生活中，在復雜的、具有挑戰性的環境中重構信息。

3.2 個性化學習和自適應學習

上下文感知計算通過傳感器收集有關學生和環境的上下文信息，通過分析這些信息來為學習者提供適應性和個性化的學習服務。學生的上下文信息包括學生當前所處位置、學生的心跳和血壓、學生的手勢和言語行為、學生與設備之間的交互情況等；環境的上下文信息包括位置、溫度、濕度以及學生接觸過的那些物體等[6]。這些信息被收集之后進入服務器模塊，服務器模塊中存有學生模型數據庫，其中記錄著學生的課程安排、每個學生的先前知識與課程進展等情況，綜合分析學生與環境的上下文信息以及數據庫中的學生模型信息，獲知學習者的知識水平、學習風格、認知能力、學習動機、所處環境、心理特征和自身興趣，并根據學生的需求及表現情況，為學生提供適應性與個性化的學習內容、學習資料、學習活動和學習指導，從而引導學生進行更有意義的學習。

3.3 可感知的協作學習

智能空間技術為協作學習提供了更為便捷的平臺。在基于智能空間的遠程教育系統中教師既可面向學生進行教學，同時又可充分地享受信息訪問和交互的服務。通過各種設備和虛擬環境，學習參與者共同構成一個高效的學習共同體，遠程學生可以和教室中的學生一樣參與課堂教學，如同時參與一個共享數據對象(文字、圖形，媒體等)在任何位置的編輯和修改、保證用戶的行為不受限制，任何一個用戶在這個任務中做出的動作，都可以及時地被其他用戶感知[7]，學習者也不必知道這種感知是如何實現的，從而為協作學習的所有參與者提供一個全透明的教室和多樣的學習形式。

4.總結

普適計算技術使計算機的應用得到了前所未有的拓展，人們可以更方便的獲取資源。將普適計算技術應用到遠程教育系統中，必將會引起教育模式的深刻變革，為遠程教育提供更新的機會。

[1] Mark Van’t Hootf著；夏天譯.普適計算推動數字技術在教育中的應用[J].中國電化教育. 2007; 240:8

[2]httP://Iknow.seforge.org/sewiki/ X_e6_99_ae_e9_80_82_e8_a_al_e7_ae_97_e7_9a_84_e7_89_b9_e7_ 82_b9

[3]王曙霞，鄭艷君.淺議普適計算的發展.福建電腦[J]. 2007; 3:67

[4]郭亞軍，洪帆，沈海波，等.普適計算面臨的安全挑戰[J].計算機科學.2007;6:2

[5]雷鈉特·N·凱恩杰弗里·凱恩著；呂林海譯.創設聯結:教學與人腦[M].上海：華東師范大學出版社. 2004:P98

[6]張潔，王以寧，張晶.普適計算支持下的泛在學習環境設計[J].現代遠距離教育.2007.5:10

[7]復旦大學協同信息與系統實驗室網頁. http://cscw.fudan.edu.cn/_Cooperative.htm 2006-10-21

郭麗娟 碩士，講師，研究方向：和諧人機交互。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.110