甘南藏區(qū)遠程教育虛擬教學平臺建設*

馬小龍

（1.甘肅民族師范學院 計算機科學系，甘肅 合作 747000；2.蘭州大學 信息科學與工程學院，甘肅 蘭州 730000）

1 甘南藏區(qū)遠程教育發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀中期以廣播、電視傳播為主的遠程教育方式，打破了教育領域陳舊的教育模式，使先進的教育教學方法和實驗指導條件等教育資源實現(xiàn)網絡共享，從而滿足社會群體或個體獨立學習的需要[1]。地處青藏高原東北邊緣的甘南藏族自治州由于受地理位置、經濟條件等因素的影響，在教學條件、教育資源、教師水平和教學質量等方面與發(fā)達地區(qū)存在著巨大差距，基礎教育整體水平低下，學校發(fā)展緩慢，教育信息化水平極低。而實施現(xiàn)代遠程教育工程，更符合甘南藏族自治州現(xiàn)階段中小學民族基礎教育的實際。近年來，“農村中小學現(xiàn)代遠程教育試點示范項目”、“中歐甘肅基礎教育項目”、“甘南教育城域網建設項目”、“普通高中新課程教師遠程培訓”等項目先后在甘南藏區(qū)啟動并實施，為近700所中小學配備了800余套遠程教育設備，各鄉(xiāng)中心小學及村級完全小學都配置了衛(wèi)星地面接收系統(tǒng)和光盤播放系統(tǒng)，從基本上改變了甘南藏區(qū)現(xiàn)代遠程教育中存在的資源缺乏、教育手段落后等問題，但與其他省市地區(qū)比較還是有很大的差距。

2 遠程教育和虛擬現(xiàn)實結合的優(yōu)勢及關鍵問題

虛擬現(xiàn)實技術綜合運用多種技術，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人能夠沉浸在計算機生成的虛擬境界中，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，創(chuàng)建了一種適人化的多維信息空間。

而遠程教育使用電視及互聯(lián)網等傳播媒體，突破了時空界線的教學模式。在這種學習方式中由多媒體網絡學習資源、網上學習社區(qū)及網絡技術平臺構成的全新的網絡學習環(huán)境，匯集了大量數據、檔案資料、程序、教學軟件、興趣討論組、新聞組等學習資源，形成了一個高度綜合集成的資源庫。

虛擬現(xiàn)實技術應用于遠程教育有以下優(yōu)勢：（1）優(yōu)化學習環(huán)境：學習環(huán)境的質量直接影響學習效果的好壞，將虛擬現(xiàn)實技術滲透到遠程教育中，可以極大地優(yōu)化遠程教育的學習環(huán)境，并且可以提供關于評價、測試和輔導等內容的虛擬支持；（2）改善學習條件：利用虛擬現(xiàn)實技術，可以在很短的時間內將信息呈現(xiàn)給學生，不受時空的限制，從而在遠程教育的實驗指導環(huán)節(jié)起到不可忽視的作用，實現(xiàn)遠程教育培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新精神的教學目標；（3）豐富教學資源：通過虛擬現(xiàn)實技術可以再現(xiàn)現(xiàn)實生活中無法直接觀察到的自然現(xiàn)象或事物發(fā)展變化的過程，同時對學生的學習過程提供了研究模型的虛擬支持，使得學生能夠輕松進行探索性學習[2]。

遠程教育與虛擬現(xiàn)實相結合需要解決的關鍵問題包括：（1）環(huán)境建模技術：即虛擬環(huán)境的建模，目的是獲取實際三維環(huán)境的三維數據，并根據應用的需要，利用獲取的三維數據建立相應的虛擬環(huán)境模型；（2）立體聲合成和立體顯示技術：在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中消除聲音的方向與用戶頭部運動的相關性，同時在復雜的場景中實時生成立體圖形；（3）觸覺反饋技術：在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中讓用戶能夠直接操作虛擬物體并感覺到虛擬物體的反作用力，從而產生身臨其境的感覺；（4）交互技術：虛擬現(xiàn)實中的人機交互遠遠超出了鍵盤和鼠標的傳統(tǒng)模式，利用數字頭盔、數字手套等復雜的傳感器設備，三維交互技術與語音識別、語音輸入技術成為重要的人機交互手段[3]。

3 遠程教育虛擬教學平臺系統(tǒng)結構

甘南藏區(qū)遠程教育虛擬教學平臺包括管理系統(tǒng)模塊、學習工具模塊、協(xié)作交流模塊、網上答疑模塊、學習資源模塊、智能評價模塊和維護支持模塊等子模塊，系統(tǒng)總體結構如圖1所示。

圖1 遠程教育虛擬教學平臺系統(tǒng)結構

（1）管理系統(tǒng)模塊

該模塊主要負責教務管理和教學管理，包括注冊、設置權限、公告、咨詢等功能。教務管理子模塊主要是對學生基本信息、學習情況、選修的課程等具體情況進行了解，同時也可以把管理上的信息政策、教學要求等信息通過公告的形式傳達給學生，做好學生的管理、溝通工作。教學管理子模塊是進行課程教學的管理，主要用于公布課程的教學大綱、教學內容的重點難點和教學計劃安排，使學生可以了解到課程所要達到的學習目標、主要的教學內容以及學習的進程、步驟等教學各環(huán)節(jié)的信息。

（2）學習工具模塊

遠程教育虛擬教學平臺向學生提供一系列輔助學習工具，以支持學生基于網絡的學習和探索，幫助學生進行自主學習、形成個性化學習環(huán)境的工具系統(tǒng)，是遠程教育虛擬教學平臺中非常重要的組成部分[4]。“學生學習記錄”可以記錄下學生學過的知識點和對知識點的掌握情況，以方便學生了解自己當前的學習狀況，及時對學習目標、學習計劃做出調整，也方便教師掌握每個學生的學習情況。此外，遠程教育虛擬教學平臺還為學生提供網上搜索工具、學生主頁制作工具、學生作品展示工具等。

（3）協(xié)作交流模塊

遠程教育虛擬教學平臺最大的特點是師生之間、同學之間在時間和空間上是分離的，學生往往處于個體的、獨立的學習環(huán)境中，能以實時或非實時的交互方式方便地實現(xiàn)師生之間、同學之間的對話與協(xié)作。同學之間可以通過E-mail、BBS進行非實時討論，也可以通過視頻會議系統(tǒng)、聊天室等技術進行在線交流、實時討論、求助解疑。

（4）網上答疑模塊

在學習過程中學生會出現(xiàn)很多問題，對于這些問題，遠程教育虛擬教學平臺單獨設立了網絡學習答疑模塊，作為師生相互交流的獨立窗口。答疑系統(tǒng)可以分為兩類：一類是反饋答疑系統(tǒng)，學生提交問題后，系統(tǒng)轉發(fā)給教師，一定時間后，教師將答案再提交給系統(tǒng)，由系統(tǒng)反饋給學生；另一類是自動答疑系統(tǒng)，在某些學科范圍內，學生提交問題，系統(tǒng)首先進行關鍵詞切分，再進行Web數據挖掘，找到知識庫中的類似問題的答案提交給學生。如果知識庫中不存在類似問題，則將問題轉發(fā)給教師，再由教師將答案提交給系統(tǒng)，同時將該題目以及解答納入到知識庫中，其他同學在問到相似問題時，可以直接給出解答。

（5）學習資源模塊

學生在學習中除了有明確的學習目標、良好的自我約束能力之外，為學生建立一個資料豐富、快捷檢索學科知識的資源庫是網上學習必不可少的。因此，制定一個數據庫資源的標準，創(chuàng)建一個相對獨立的、開放的超媒體信息資源中心，在遠程教育虛擬教學平臺中很有必要。在網絡學習支撐環(huán)境資源庫的設計中，資源的內容應包括與學科內容有關的文字、圖形、動畫、視頻、音頻等各種多媒體信息。在資源庫內容的組織結構上，應采用超媒體、多層次的立體化連接方式，以適應不同學生的個性化學習需求。此外，資源庫必須有強大的檢索功能，能方便、快捷地檢索信息，滿足不同學生的需要[5]。

（6）智能評價模塊

在教學活動中，教學內容、教學過程、教學策略要服從于教學目標，但教學評價卻對教學、學習的具體實施起導向作用，所以在遠程教育虛擬教學平臺中，真正達到學習的個性化，建立新型的、智能型的評價體系是遠程教育支撐環(huán)境建設的必要條件，是衡量學生學習活動效果的方法和調控學生學習方向的重要手段。評價系統(tǒng)包括試卷的生成工具、測試過程控制工具和測試結果分析工具。系統(tǒng)不僅對學生測驗提供了自動批改即時反饋功能，還可以根據學生的答案提供個性化的反饋內容。評價更注重學生的各方面能力，更趨向于重過程、重行為的方向，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和解決問題的能力。

（7）維護支持模塊

此模塊主要是對遠程教育虛擬教學平臺的利用和維護提供必要的技術支持和保證，以幫助學生很好地完成學習任務[6]。

甘南藏區(qū)遠程教育虛擬教學平臺的這些模塊的功能基本能滿足學生的需要，能從各個方面輔助和監(jiān)督學生的學習。但是，還有不足和需要改進的地方，如：因每個學習內容都有相應的學習時間，因此要求：智能評價模塊可以增加對學生學習時間的統(tǒng)計，以幫助了解學生學習的規(guī)律，也可以是學生自我督促的一個依據；學習資源模塊可以增加學生對資源的評價功能，學生通過閱讀資源并寫下評語，供別的學生參考，同時也可作為學生交流的一種方式。

[1]張峰，牛學東.在現(xiàn)代遠程教學系統(tǒng)中建立 VRML教學課件的一種方法 [J].淄博學院學報 （自然科學與工程版），2000（6）：19-24.

[2]楊立力.論虛擬現(xiàn)實技術與遠程教育的結合[J].現(xiàn)代遠距離教育，2005（3）：62-64.

[3]李敏，蔡偉，李曉燕.VRML應用于現(xiàn)代遠程教育的關鍵技術[J].計算機工程與應用，2005（26）：109-110.

[4]周勇，徐英卓.基于VRML-JAVA的網上協(xié)同虛擬實驗系統(tǒng)研究[J].電化教育研究，2006（5）：52-55.

[5]程永軍，劉蔚.基于VRML的實時交互式虛擬教學系統(tǒng)[J].電化教育研究，2002（4）：45-47.

[6]王展旭，仝兆景.基于 VRML的虛擬制造[J].現(xiàn)代制造工程，2004（9）：51-53.