基于Secondlife的探究式學習環境設計與實現*

□ 陳穎博 劉革平 謝 濤

基于Secondlife的探究式學習環境設計與實現*

□ 陳穎博 劉革平 謝 濤

文章針對目前網絡化探究式學習環境所存在的問題，結合Secondlife虛擬環境和Mloodle學習平臺的優勢，設計了基于Secondlife的探究式學習環境，并闡述了該環境的技術實現過程。

Secondlife；探究式學習；學習環境；Sloodle；Moodle

一、引言

新課程改革提倡自主學習，倡導學習者主動參與，并把指導學習者進行探究式學習作為改革的重點之一。但是目前網絡環境中的探究式學習還存在一些不足：基于平面的、靠圖文傳播知識的方式無法創造形象逼真的學習情境，學習者很難通過情境體驗來開展探究式學習活動；已有的虛擬學習環境不能進行學習過程的管理和跟蹤以及對學習內容的聚合。本研究從以上問題出發，整合Secondlife和Mloodle的優勢創建探究式學習環境，一方面利用Secondlife的建模工具和林登腳本語言創建形象逼真的學習情境，另一方面運用Mloodle平臺對整個探究式學習過程進行管理和支持。本研究所創建的學習環境具有情境性強、交互性強、能夠提供開放的學習空間，培養學習者的創造性等特點。

二、基于Secondlife的探究式學習環境設計

本研究的學習環境設計主要從學習環境的硬件要素和軟件要素來分析。硬件要素主要包括虛擬空間環境、資源環境、支持工具，軟件要素主要包括學習組織環境、學習活動。本文以學習環境的這五個要素為基礎，以學習活動的設計為中心，結合Secondlife的具體特點，設計了基于Secondlife的探究式學習環境模型，如圖1所示。這五個環境要素之間緊密聯系，虛擬空間環境是整個環境的基礎，支撐著其它所有的環境要素，學習資源和支持工具互相協同，在組織環境的輔助管理作用下來支持整個學習活動的進行，學習活動是整個學習環境的核心。

1.虛擬空間環境設計

虛擬空間環境是整個學習環境的基礎，所有學習活動都要在物理環境中進行。用戶可以利用Secondlife提供的3D建模工具來建構學習環境的物體，同時可以給相關物體賦予Linden腳本語言實現所需的動作和功能。本研究以“探索海洋世界”為探索主題設計的空間物理環境如下表1。

表1 虛擬空間環境設計實例

2.資源環境設計

基于Secondlife的探究式學習環境中的資源環境不僅包括Secondlife內部已有的三維立體模型資源，還需要外部網頁資源以及Moodle平臺的資源鏈接。本研究中資源設計的手段是采用Secondlife與Moodle相結合的方法。用Moodle承載資源，建立起Moodle與Secondlife的通信，并在Secondlife三維瀏覽器中呈現資源。在“探索海洋世界”的活動中，不僅提供了Secondlife中已有的虛擬海洋館，還提供了包括虛擬圖書、視頻、網址等信息的虛擬圖書館，使學生既能在虛擬世界進行探索，又能點擊鏈接進入網站和現實生活進行知識的探究[1]，資源環境設計模型如圖2。

3.支持工具設計

支持工具是指支持學習者學習的所有物體的總和。本研究的支持工具主要包括搜索工具、交流工具、認知工具、問題表征工具、評價反思工具等。這些工具由Secondlife本身提供的工具以及Mloodle平臺的工具組成，如下表2。

表2 支持工具設計

4.組織環境設計

基于Secondlife的探究式學習環境的組織環境設計主要包括學習共同體設計和組織策略設計。學習共同體指一個由學習者及其助學者（包括教師、專家、輔導者等）共同構成的團體，他們彼此之間經常在學習過程中進行溝通交流，分享各種學習資源，共同完成一定的學習任務，因而在成員之間形成相互影響、相互促進的人際聯系。學習共同體的構建主要包括建立成員間關系，確立共同體成員的目標、規則和學習文化等。 組織策略主要包括分組策略、角色分配策略、任務分配策略、制定活動規則的策略等。組織環境中小組成員的角色關系、行為、任務的劃分、學習共同體的認知和交互活動都是在組織策略方法的指導下開展的。

5.學習活動設計

學習活動是整個學習環境的核心，本研究主題“探索海洋世界”的學習活動流程設計如下圖3。

（1）確定探究主題及目標

學習活動開始前，教師首先要根據學習者的特征和學習目標的要求來確定探究活動的主題及階段目標。教師在設置主題問題時要注意選擇非良構的問題情境和具有趣味性的問題，以便激發起學習者的探究欲。本研究所選擇的探究主題為“探索海洋世界”[2],具體目標設置如下：

① 讓學習者通過探究了解海洋生物的種類；

② 讓學習者通過體驗掌握海洋生物的體貌特征、生活習性、生理功能和海洋生物的食物鏈；

③ 通過本次學習活動使學習者了解海洋生物物種的豐富性，學會珍惜海洋生物，懂得保護海洋環境的重要性。

（2）設計探究任務

教師要把每一個教學目標都以子任務的形式設計出來，學習者通過完成具體的任務來達到探究目標。任務的難度要在學習者的“最近發展區”內，清楚地描述學習者即將進行的活動以及要達到的效果。

（3）創設探究情境

基于Secondlife的探究式學習活動中，教師利用Seconlife提供的3D建模工具和林登腳本語言來創建如上表1所列的活動場所。其次還要利用多媒體手段來引導學習者進入預設的學習情境。比如本研究案例中按照如下方式導入學習問題情境：教師在虛擬報告廳放映一段海洋污染的報道，然后說：“海洋是地球生物的起源，現在海洋環境的污染已經嚴重影響了海洋生物的生存，為了保護海洋生物，我們要向相關部門提交一份海洋生物現狀的報告。大家將會被分成幾個小組進行專題探究，兩周后我們將分享各小組的研究成果，提交我們的探究報告。”

（4）體驗探究情境

探究式學習活動的中心環節就是通過體驗、探究虛擬學習環境來完成探究任務，解決實際問題。學習者在具體的情境中通過實地考察、親身體驗、查閱資料、人物訪談、虛擬實驗、專題研討等形式來搜集與任務相關的資料，獲取可信的數據，為形成探究成果做準備。本研究以“探索海洋世界”海洋魚類探究組的具體探究過程示例介紹體驗探究活動的過程，如表3。

（5） 成果展示

在這個階段，各小組成員把自己在探究情境中獲取的各種信息以圖像、視頻、模型等形式在虛擬報告廳中和大家展示交流，分享經驗，互相評價。在虛擬探究環境中，學習者、師生之間可以利用各種交流工具進行評價交流。

（6） 總結評價

小組之間交流之后形成初步的結論，教師和同伴還要針對小組結論和學習過程進行評價，并形成最終的結論。探究式學習活動的評價方式是多樣化的，可以利用環境中的評價反思工具獲取學習者的學習記錄，對學習者進行過程性評價；也可以針對學習者的作品進行總結性評價，同時鼓勵自我評價、同伴互評、教師評價等多角度評價方式，使整個評價更科學。

評價完成之后，教師還要總結整個探究活動的結論，也是整個活動的反思，在啟發學習者深入思考的同時還要鼓勵學習者開始新的探究活動。“探索海洋世界”的結論設計就是在虛擬報告廳匯報小組的研究成果。

表3 “探索海洋世界”探究活動過程

三、基于Secondlife的探究式學習環境的技術實現

1.Secondlife內部虛擬環境的實現

Secondlife內部虛擬環境指的是在Secondlife的三維虛擬空間中利用建模工具和林登腳本語言，配套使用外部三維建模軟件如blender、3dmax以及圖形處理軟件Photoshop等制作出來的虛擬世界，是各種虛擬物體（又稱PRIM,用戶用于創造物體的基本單位）的有序組合。[3]本文以Secondlife的虛擬圖書館為原型，構建表1所列舉的虛擬空間環境的各個場所。

2.Sloodle平臺的功能實現

（1）Sloodle平臺的功能結構

Secondlife虛擬學習環境可以提供一種沉浸式的學習環境，而Mloodle系統在此基礎上又實現了對學習過程的全程跟蹤和管理，本研究將兩者有機地鏈接起來，發揮各自的優勢來支持整個學習活動。Sloodle平臺的功能模塊如圖4所示。

圖4 Sloodle平臺功能模塊圖

（2） Secondlife與Moodle的鏈接

Secondlife與Moodle的鏈接有以下兩種方式：

① 修改Moodle平臺的數據庫及代碼使其與Secondlife鏈接。這種方法要用到應用編程接口和html、林登腳本語言，通過XML-RPC遠程調用方法向兩個平臺互傳參數；Secondlife內置的林登腳本語言提供了許多方法可以使Secondlife中物體與外部網絡服務器通信，比如通過Object向互聯網上的郵箱發送郵件，也可以通過XML-RPC和HTTP請求向網站服務器發送數據。這也是Secondlife內部資源擴展的常用方法。

② 直接將Moodle平臺中的學習內容放入Secondlife中。這種方法只需Secondlife本身提供的林登腳本語言就能實現。通過這種方式，系統是以網頁鏈接的形式打開資源。實際上只是網頁界面的拷屏。[4]方式一在構建虛擬學習環境方面具有很大的優勢，但是技術要求也高一些。

（3） Sloodle的系統結構

Sloodle系統結構采用數據層、邏輯層和表現層的三層結構。用戶的賬號、密碼、作業文件、交互記錄、聊天記錄等在數據層，所有數據存儲在數據庫中。系統的交互功能、實驗操作、技能訓練等在邏輯層實現。邏輯層包括了Moodle邏輯層和Secondlife邏輯層，Moodle邏輯層的實現方式是通過存儲在服務器上的PHP腳本與數據庫進行聯系，Secondlife邏輯層的實現方式是采用林登腳本語言，使用允許用戶在客戶端創建對象的方法，通過網絡、電子郵件或XML的過程調用（XML—RPC） 或HTTP請求等方法實現與外部服務器進行數據的聯系。表現層則通過HTML格式和三維交互對象來實現。用戶可以通過網頁瀏覽器進入Moodle系統，使用HTTPS方式連接服務器。服務器端的腳本檢查用戶是否具有權限進入或回復。原則上，當用戶使用Secondlife客戶端交互的同時，交互記錄也保存到Moodle的數據庫之中[5]。Sloodle和Secondlife通訊的體系結構如圖5所示。

圖5 Sloodle體系結構

四、結論

本研究利用Secondlife的情境性、開放性、交互性特點，結合Mloodle對學習活動的管理和學習過程記錄的功能構建了基于Secondlife的探究式學習環境。該環境既能為學習者提供逼真的探究情境，同時能夠對學習者的活動過程進行跟蹤和管理，為學習者提供豐富的資源環境和交互環境，能夠有效地支持探究式學習活動的開展。

[1][2]張立新，李妍，段愛峰.Virtual Quest網絡虛擬環境中的探究式學習[J].中國電化教育，2008，（10）：74.

[3]謝濤，劉革平.Secondlife中基于問題的情境式學習環境建構[J].現代教育技術，2010，（3）：108.

[4]羅均，劉革平，謝濤.基于Secondlife的虛擬圖書館學習環境設計與實現[J].中國遠程教育，2011，（1）：81-82.

[5]張國民.基于Sloodle平臺的分布式虛擬學習系統的教育應用初探[J].現代教育技術，2010，（6）：79.

G40-034

B

1009—458x（2012）02—0077—04

*本文由全國教育科學“十一五”規劃教育部重點課題“教師網絡教育活動的設計理論與實踐”（課題編號：DCA080138） 資助完成。

2011－10－30

陳穎博，碩士研究生，西南大學計算機與信息科學學院（400715）

劉革平，教授，博士，西南大學信息中心主任（400715）。

謝濤，講師，重慶師范大學（400030）。

責任編輯 三 川