基于“ 5G+MR ”混合現實全息學習模式的智慧校園建設

欄目:新聞丨時間:05-11丨來源:未知丨作者:admin

  一、線上教學的現實問題

  疫情是教育信息化成果的試金石。線上教學過程中信息化存在的主要問題:一是教師相關信息化運用的教研培訓需同步加強。二是學生線上自主學習能力相對不足,教師指導學生線上線下自主學習能力也較弱。三是在線教育軟件高并發下的網絡不穩定,同時缺乏對學生的有效監管手段,學校管理者還不能對“騰訊課堂”“釘釘”實時監管(CLASSIN可以做到有限的網上課堂巡視)。四是軟件與實際應用還有差距。目前大多數在線教育軟件是按培訓機構需求開發設計的,義務教育和高中教育大班化需求難以滿足,尤其是錄播的空中課堂互動性較弱,缺失了學生思維參與的線上教學會偏離真實的學習。四是課程與學生認知個性化之間的矛盾突出,缺乏與各個年級同步教材分層相配套的優質慕課,生生差異加劇了集體授課與個性學習之間的矛盾。

  二、解決問題的有效對策

  1. 整合多家平臺,提高穩定性

  徐匯中學是上海中環線內規模最大的完全中學,有初高中七個年級,師生3000多人。畢業班使用電信平臺,高一、高二中年級使用釘釘平臺,預初、初一、初二使用騰訊課堂。老師還使用了曉黑板、釘釘云課堂等。因為只靠一家平臺,沒有備用是很難保證不卡頓、斷線的。

  2. 反對一講到底,主張強交互

  備課組線上教研活動幾乎天天發生。網上教工大會、年級教師會、家長會、班會、專家講座、高研班和名師工作室等會議常態進行。我們初高中的主科全是教師直播,因為市里提供的空中課堂錄像課多是針對中檔偏下學生的程度而設計的。我校進行了多年的構建認知啟動式學堂研究,重在研究老師怎樣少教、少講,鼓勵學生“兵教兵”、引領服務學生自主命題自育自學,發揮問題留言板作用——鼓勵學生提問,因為我們認為“教師教會學生提出有價值的問題遠比教師自己提出有價值的問題更有價值”。學習說到底是學生自己的事情,教師是學生學習的助學者。強交互的質量要尤為關注即時互動,還要關注延時互動。

  對教師的總要求:理念上——灌輸不應成為線上教學的主旋律,指導并要求學生學會預學,學會提出問題。從預見到遇見,從梳理知識講解例題向自我研究、分享智慧轉變;從一維到多維,從解題方法的線性呈現演繹法向多角度思維的歸納法學習轉變;從一人到多人,從教師獨角戲授課到學生小組合作學習,從主要針對中等程度向基于異步達標的跟蹤學習轉變。關注線上課程背后的思維邏輯,關注人機交互背后的人人交互,關注技術手段背后的核心人品。我們努力方向是上海市教委副主任李永智倡導的“四全”:全天候、全融合、全育人、全個性。

  3. 線上線下結合,建全息學堂

  疫情期間,倒逼老教師提高了信息化使用率,很大程度上提升了教師的信息意識、信息道德、信息能力,促進了學習工具現代化進程。不限時空的教學錄像能反復回看,對于部分學困生可能更有用。

  疫情過后OMO教育模式將成為常態,線上教育可以用于課后答疑、作業提交等環節。OMO模式是Online-Merge-Offline;含義:行業平臺型商業模式;打造“線上——移動——線下”三位一體全時空的體驗。將OMO模式運用到教育領域,我把它稱之為混合現實的“全息學堂”,我校是基于“5G+MR”的。

  2019年6月,我校建設了5G+MR科創教育實驗室。配置了智慧黑板、錄直播系統,62套MR眼鏡和服務器。5G+MR科創教育實驗室的教學系統可改變傳統教學模式,通過虛實結合的全新學習方式,營造場景化、沉浸式學習新體驗。

  AR是真實世界疊入虛擬的東西(增強現實);VR是虛擬世界疊入真實的東西(虛擬現實);MR是混合現實,是真實世界+虛擬世界的實時互動;旌犀F實被譽為下一代計算平臺,它將物理世界和虛擬世界相混合,在現實、虛擬和用戶之間構建出一個可交互的全新世界。MR混合現實技術代表著整個虛擬仿真學習的技術發展新方向。特別之處是能看到虛擬和現實結合的世界,如太陽系的真實運動、人體血液循環流動系統等。MR課件初級使用更適合理科、藝術、跨學科課程,特別對于有實驗操作內容的物理、化學、生物,將實驗環節以虛擬的形式呈現,不僅可以反復實驗(不需要實體材料、減少損耗),而且可以避免事故的發生(有毒有害氣體泄露、腐蝕性液體傷害等),可以將線性代數等難以理解的知識以虛擬場景展示在學生眼前。

  常態化使用:課件開發制作是前提——任何電化教學手段畢竟是輔助教學的,雖然可以發揮超出想象的作用,但不能喧賓奪主。技術人員可以指導學科教師做課件,但高質量內涵課件的創造者一定是學科優秀教師甚至是跨學科融合的多學科優秀教師和技術工程師通力合作的結果。高科技產品關鍵在于用,越用越會用、越好用。

  成立MR科創團隊:學校為了保證新技術在教育教學過程中的常態化應用,組建了一支包含理、化、生教研組長、科技創新備課組教師的團隊60多人。

  研究價值在于將人工智能教育+混合現實技術素養的形成和發展可視化,將學、練、教、測等教學活動通過手勢識別模擬最自然的操作方式,從根本上改變課堂的物理空間,徹底打破了教學的空間限制,無障礙地觀看現實世界中的物體,在有效的空間內實現了無限的想象,使得多個師生之間的互動時能夠無障礙地進行面對面交流,極大地提升了學習效率。

  全息學堂學習模式有三要素:一是基于學習知識點進行3D建模及場景操作;二是基于空間計算的虛實融合的3D課堂的交互式學習;三是學生的課堂學習內容伴隨實際學習發展生長。人們可以進行超自然交互學習:系統中的交互包括手勢、語音、凝視、手柄等,所有交互反饋均遵循物理世界反饋原理,以最貼近自然的形式呈現;同時,由于虛擬內容的存在,所有的交互效果均可以跨越時空,展現如同魔法般的超自然效果。交互對象分為人、物(虛擬和現實兩種)、場(混合現實環境)三類,交互形式分為人與物的交互、人與場的交互、人與人的交互。通過強交互實現全息全方位超時空學習環境下的真實學習,再造真實學習環境,真心地面對,真誠地投入,真情地探索,真摯地拓展,真正地學習,直至進行真正的創造。

  全息學習模式讓“教育要面向現代化、面向未來、面向世界”有了可能。一是面向現代化:首先是管理現代化,利用好打破時空的管理網進行校園一卡通跨校管理;其次是學習內容現代化,方便建設新鮮師生喜歡的學習材料;再次是學習工具現代化:從MR課件到網絡學習工具開發使用,將大大提升學習效率;其次是現代化的網絡安全保障,除了網絡安全技術保障外,還要抓好學生自控管理能力培養,也包括信息素養提升,如我校六和十年級都開設編程課。二是面向未來:首先,適應未來線上線下的跨學科融合教育、高端實驗室創新教育、職業生涯導航、五育并舉等;其次,面向未來的“薈學——會學——慧學——匯學”,我校學堂文化為“匯學”,蘊含“薈學——會學——慧學——匯學”四“huì”內容:“薈”學——薈萃精華,廣學博識;“會”學——參悟規律,善于學習;“慧”學——智慧養成,學以致用;“匯”學——古今傳承,中西匯通。三是面向世界,就是面向混合現實全息超時空、虛實相生世界,絕不是狹隘地理解“把孩子送到國外”。

  三、智慧校園的建設思路

  5G+MR課件制作開發,為學習插上騰飛翅膀,把高速度學習方式接入信息高速公路;與高端創新實驗室聯動,逐步實現數理化生等學科在實驗室中學;與品牌學科原創題庫建設同步,建設新學材;與騰訊、電信、釘釘等在線教育平臺對接等。

  基于“5G+MR”的混合現實全息學堂,構建超時空學習環境,包括學習主體、學習工具(技術)、學習智慧、學習價值(目標)等,也是建設智慧校園的重要舉措。我們認為真正完整的智慧校園管理架構必須有:一是“組織機構”:是指專門管理信息化的組織機構,職能包含負責學校信息化建設工作的整體規劃、決策制定、信息化建設預算、制定信息化建設的整體技術方案和標準化體系等。二是硬件:有線網、無線網、物聯網、5G網絡等四網相融合的“大網”。標準的數據中心——學校自建標準化小規模數據中心用于存放核心數據(涉密或不能放在公有云的數據和應用),租用公有云存放不涉密或可以存放在公有云的數據和應用。三是軟件(應用平臺)建設的兩個理念:一是互聯網思維,就是要體現以用戶(學生、教師、家長)需求為導向,也充分考慮在極度扁平化的互聯網環境中的設計和規劃;二是流程驅動,流程是面向用戶的服務驅動,更有利于實現業務流和數據流的管理,尤其在資源驅動思路下設計的信息化系統往往是N個流程N個系統,而流程驅動的思路下設計會演變為N個流程1個系統;谶@兩個理念,明確未來信息化建設是“重應用,輕資產”。

  我校對于建設智慧校園的思路:補短板——改造學;A設施平臺——進行網絡改造和數據中心建設,充分整合軟硬件資源,建立統一認證和數據平臺。建議區域教育行政部門牽頭建立區級的數據中心或購買公有云,各學校以租用服務器、云空間的方式代替傳統的學校自建數據中心模式,從而減少學校運維人員的投入和網絡安全風險,同時提高教育行政部門對學校網絡應用的管控。硬件基礎設施建設是智慧校園建設的基石,軟件建設需要建立在硬件基礎之上。智慧校園的建設需要硬件、軟件、學校需求的結合。硬件采購可以分期分批,沒必要一步到位,也不可能一步到位,因為硬件升級迭代非?。

  揚優勢:學校有強大的科創師資團隊,提高教師的IT素養,通過更多使用才能有更好的反饋和提升。智慧校園除了人工智能硬件外,更重要的是人的智慧。技術層面保障平臺穩定后怎樣幫助師生實現全方位互動成為剛需。尤其是教師在使用中開發MR課件,養成自覺使用習慣。支架再好,還要自我造血功能好!

  促提升:嘗試更多的5G應用——5G+遠程高清互動教學、5G+4K高清直播課、5G+全息直播課等。利用5G高速網絡打破校校鏈接的網速瓶頸,實現優質資源共享。會研究才是真正智慧,智慧校園還是為了培養智慧師生以研究的姿態破解學習難題。智慧學校必須比居家學習有較大明顯優勢,才會吸引學生到校,否則線下學校就可能面臨被淘汰的危險。

2020-05-11 12:23 發布 丨 人瀏覽
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