普適計算技術(shù)支持下的遠(yuǎn)程教學(xué)

郭麗娟 天津師范大學(xué) 計算機(jī)與信息工程學(xué)院，天津300384

普適計算技術(shù)支持下的遠(yuǎn)程教學(xué)

郭麗娟1天津師范大學(xué) 計算機(jī)與信息工程學(xué)院，天津300384

普適計算突破傳統(tǒng)的桌面計算，實(shí)現(xiàn)了多維的、智能的、和諧友好的人機(jī)交互。該文簡要介紹了普適計算的定義、特征和研究熱點(diǎn)，在分析了遠(yuǎn)程教育存在的局限和不足基礎(chǔ)上，論述了普適計算技術(shù)支持下的遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)。

普適計算；遠(yuǎn)程教學(xué)；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(jì)90年代初提出的，他把普適計算描述為：“最有深遠(yuǎn)意義的技術(shù)是那些似乎消失的技術(shù)，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(huán)境中嵌入許多微型的計算芯片、裝置或系統(tǒng)，不僅可完成預(yù)定的計算功能，還可主動向計算機(jī)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(huán)境進(jìn)行動態(tài)通信，實(shí)現(xiàn)信息空間與物理空間的融合。

普適計算的特征包括：動態(tài)性[2]、透明性[3]、普適性[4]、自適應(yīng)性[3]和永恒性[3]。

1.2 普適計算的研究領(lǐng)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(wù)相關(guān)的上下文信息向用戶提供高效率的信息交互，并提高服務(wù)的針對性。上下文信息可以包括時間、地點(diǎn)、溫度、場景等環(huán)境信息，也可以包括用戶身份、性格特點(diǎn)、情緒狀態(tài)等用戶信息，甚至可以包括屏幕大小等設(shè)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(jī)等交互設(shè)備容納在個人空間，方便用戶可隨身攜帶、始終開機(jī)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(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的工作或生活空間，在智能空間中，人機(jī)交互完全是以第一類的自然數(shù)據(jù)（如語言、姿態(tài)和書寫等）與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互，用戶可以更加高效地單獨(dú)工作或與他人協(xié)同工作。

2.遠(yuǎn)程教學(xué)的不足

遠(yuǎn)程教育存在的局限和不足主要有以下幾個方面：

（1）現(xiàn)有的教學(xué)系統(tǒng)的動態(tài)交互功能不強(qiáng)，學(xué)生只是被動地接受教學(xué)內(nèi)容，不能實(shí)際地參與到系統(tǒng)中進(jìn)行發(fā)現(xiàn)式、創(chuàng)造式的主動學(xué)習(xí)，很難達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)效果。

（2）系統(tǒng)的智能性較低。一是不能根據(jù)學(xué)生當(dāng)前情況提供合適的、智能化的交互界面，調(diào)動學(xué)生的興趣；二是不能根據(jù)學(xué)生的水平和學(xué)習(xí)情況提供相應(yīng)的指導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)因材施教。

（3）不能滿足學(xué)生協(xié)同學(xué)習(xí)的需要。一般的遠(yuǎn)程教學(xué)平臺都能提供給學(xué)生包括文字、圖像、聲音等多媒體表現(xiàn)形式的教學(xué)資源，而對于教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的“交流”和“協(xié)作”不能很好地實(shí)現(xiàn)。

3.普適計算技術(shù)支持下遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)

3.1 多維交互的智能學(xué)習(xí)環(huán)境

可穿戴計算機(jī)可以將圖形、文字、聲音及超文本等疊加于真實(shí)環(huán)境之上，提供附加信息，從而實(shí)現(xiàn)提醒、提示、注記、注釋及解釋等輔助功能，使學(xué)生從多維角度去構(gòu)建知識體系；可穿戴計算技術(shù)還可以模擬出真實(shí)的或無法再現(xiàn)的場景，如學(xué)習(xí)者可以帶上頭戴顯示器從而進(jìn)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(xué)習(xí)者獲得浸潤感，從而將內(nèi)心的信息帶入到真實(shí)的生活中，在復(fù)雜的、具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境中重構(gòu)信息。

3.2 個性化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)

上下文感知計算通過傳感器收集有關(guān)學(xué)生和環(huán)境的上下文信息，通過分析這些信息來為學(xué)習(xí)者提供適應(yīng)性和個性化的學(xué)習(xí)服務(wù)。學(xué)生的上下文信息包括學(xué)生當(dāng)前所處位置、學(xué)生的心跳和血壓、學(xué)生的手勢和言語行為、學(xué)生與設(shè)備之間的交互情況等；環(huán)境的上下文信息包括位置、溫度、濕度以及學(xué)生接觸過的那些物體等[6]。這些信息被收集之后進(jìn)入服務(wù)器模塊，服務(wù)器模塊中存有學(xué)生模型數(shù)據(jù)庫，其中記錄著學(xué)生的課程安排、每個學(xué)生的先前知識與課程進(jìn)展等情況，綜合分析學(xué)生與環(huán)境的上下文信息以及數(shù)據(jù)庫中的學(xué)生模型信息，獲知學(xué)習(xí)者的知識水平、學(xué)習(xí)風(fēng)格、認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)動機(jī)、所處環(huán)境、心理特征和自身興趣，并根據(jù)學(xué)生的需求及表現(xiàn)情況，為學(xué)生提供適應(yīng)性與個性化的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)資料、學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)指導(dǎo)，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更有意義的學(xué)習(xí)。

3.3 可感知的協(xié)作學(xué)習(xí)

智能空間技術(shù)為協(xié)作學(xué)習(xí)提供了更為便捷的平臺。在基于智能空間的遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中教師既可面向?qū)W生進(jìn)行教學(xué)，同時又可充分地享受信息訪問和交互的服務(wù)。通過各種設(shè)備和虛擬環(huán)境，學(xué)習(xí)參與者共同構(gòu)成一個高效的學(xué)習(xí)共同體，遠(yuǎn)程學(xué)生可以和教室中的學(xué)生一樣參與課堂教學(xué)，如同時參與一個共享數(shù)據(jù)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(wù)中做出的動作，都可以及時地被其他用戶感知[7]，學(xué)習(xí)者也不必知道這種感知是如何實(shí)現(xiàn)的，從而為協(xié)作學(xué)習(xí)的所有參與者提供一個全透明的教室和多樣的學(xué)習(xí)形式。

4.總結(jié)

普適計算技術(shù)使計算機(jī)的應(yīng)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(shù)應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中，必將會引起教育模式的深刻變革，為遠(yuǎn)程教育提供更新的機(jī)會。

[1] Mark Van’t Hootf著；夏天譯.普適計算推動數(shù)字技術(shù)在教育中的應(yīng)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(fā)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(zhàn)[J].計算機(jī)科學(xué).2007;6:2

[5]雷鈉特·N·凱恩杰弗里·凱恩著；呂林海譯.創(chuàng)設(shè)聯(lián)結(jié):教學(xué)與人腦[M].上海：華東師范大學(xué)出版社. 2004:P98

[6]張潔，王以寧，張晶.普適計算支持下的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)距離教育.2007.5:10

[7]復(fù)旦大學(xué)協(xié)同信息與系統(tǒng)實(shí)驗室網(wǎng)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(jī)交互。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.110