前沿信息技術(shù)及其教育應(yīng)用

1、前沿信息技術(shù)及其教育應(yīng)用2新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告自帶設(shè)備創(chuàng)客空間12345游戲化學(xué)習(xí)虛擬現(xiàn)實(shí)新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告是新媒體聯(lián)盟主持的“地平線項(xiàng)目”的組成部分。始于2002年，主要目的在于預(yù)測(cè)和描述未來(lái)5年全球范圍內(nèi)可能對(duì)教育產(chǎn)生重大影響的新興技術(shù)、驅(qū)動(dòng)學(xué)校應(yīng)用教育技術(shù)的重要趨勢(shì)、影響學(xué)校應(yīng)用教育技術(shù)的重要挑戰(zhàn)。新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告：基礎(chǔ)教育版（The NMC Horizon Report ：K-12 Edition），新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告高等教育版反映了新興信息技術(shù)對(duì)基礎(chǔ)教育階段、高等教育階段教學(xué)、學(xué)習(xí)及創(chuàng)造性探究的潛在影響和實(shí)踐應(yīng)用。2016年新媒體聯(lián)盟又出版了地平線項(xiàng)目區(qū)域報(bào)告2016新媒體聯(lián)

2、盟中國(guó)基礎(chǔ)教育技術(shù)展望。 新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告基礎(chǔ)教育技術(shù)預(yù)測(cè)（可能在教育中普及應(yīng)用并成為主流的新興技術(shù)）基礎(chǔ)教育技術(shù)預(yù)測(cè)2016年2017年近期 ：1年以內(nèi)創(chuàng)客空間 在線學(xué)習(xí)創(chuàng)客空間 機(jī)器人中期：2-3年機(jī)器人 虛擬現(xiàn)實(shí)分析技術(shù) 虛擬現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)期：4-5年人工智能 可穿戴設(shè)備人工智能 物聯(lián)網(wǎng)自帶設(shè)備(BYOD),也稱為自帶技術(shù)(BYOT),是指人們?cè)趯W(xué)習(xí)和工作環(huán)境中使用自己攜帶的筆記本電腦、平板電腦、智能手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備的做法。 1 自帶設(shè)備（ Bring Your Own Device）BYOD最早應(yīng)用于企業(yè)，英特爾公司于2009年創(chuàng)造了這個(gè)術(shù)語(yǔ)并聲稱，自從實(shí)施BYOD政策，該公司的年生產(chǎn)率

3、多達(dá)500萬(wàn)小時(shí)，這一統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)吸引了其他許多公司紛紛考慮實(shí)施BYOD政策。2013年思科合作伙伴的研究發(fā)現(xiàn)，BYOD正在各行各業(yè)普及，其中教育領(lǐng)域的普及率最高；在接受調(diào)查的教師中有超過(guò)95的受訪者在工作中使用自帶設(shè)備。許多學(xué)生使用自帶設(shè)備，并與校園網(wǎng)絡(luò)相連。BYOD通常更關(guān)注用戶在設(shè)備上存儲(chǔ)的個(gè)性化內(nèi)容而不是設(shè)備本身，很少有兩個(gè)設(shè)備共享相同的內(nèi)容或設(shè)置，BYOD讓學(xué)生和教育者能夠利用最有效率的工具。在很多情況下，學(xué)生自己的設(shè)備上已經(jīng)安裝了需要用到的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用能夠幫助他們更好的管理筆記、課程計(jì)劃、完成任務(wù)。教師還可以利用移動(dòng)設(shè)備在課堂上實(shí)現(xiàn)投票和其他互動(dòng)功能，如曼徹斯特醫(yī)學(xué)院的學(xué)生在上課

4、時(shí)使用iPad來(lái)注釋教師的幻燈片、記錄演講內(nèi)容、記筆記和繪制思維導(dǎo)圖，以此來(lái)說(shuō)明他們對(duì)復(fù)雜主題的理解。通過(guò)使用Dropbox，學(xué)生們能更容易地共享文件。智慧課堂“智慧課堂”是利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)打造，實(shí)現(xiàn)課前、課中、課后全過(guò)程教學(xué)應(yīng)用的智能、高效的課堂，讓教師備、授、改、考、導(dǎo)一體化，展現(xiàn)了智能、互動(dòng)、高效的智慧課堂應(yīng)用。其實(shí)質(zhì)是基于動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析和“云、網(wǎng)、端”的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)教學(xué)決策數(shù)據(jù)化、評(píng)價(jià)反饋即時(shí)化、交流互動(dòng)立體化、資源推送智能化，創(chuàng)設(shè)有利于協(xié)作交流和意義建構(gòu)、富有智慧的學(xué)習(xí)環(huán)境，通過(guò)智慧的教與學(xué)，促進(jìn)全體學(xué)生實(shí)現(xiàn)符合個(gè)性化成長(zhǎng)規(guī)律的智慧發(fā)展。智慧課堂

5、具有先進(jìn)、方便、實(shí)用的工具和教學(xué)手段，構(gòu)建基于學(xué)習(xí)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)分析的“云+端”應(yīng)用的智慧課堂信息化環(huán)境。對(duì)于學(xué)生終端平板電腦，提供了專屬的軟件操作系統(tǒng)，配合終端軟件，使得學(xué)生在使用平板電腦時(shí)，不僅使用簡(jiǎn)單，而且使用行為會(huì)受到控制，使得學(xué)生上課能夠?qū)Ｐ穆犞v，并且不會(huì)訪問(wèn)到不允許訪問(wèn)的信息。科大訊飛整體架構(gòu)首先根據(jù)大數(shù)據(jù)精準(zhǔn)教學(xué)平臺(tái)智學(xué)網(wǎng)提供的學(xué)生數(shù)據(jù)，對(duì)學(xué)生最近的學(xué)習(xí)狀況進(jìn)行了點(diǎn)評(píng)；重點(diǎn)分析、講解學(xué)生共性錯(cuò)誤嚴(yán)重的題目，讓學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)練習(xí)并反饋答題結(jié)果，實(shí)現(xiàn)講練效果及時(shí)評(píng)，了解學(xué)生知識(shí)點(diǎn)掌握情況；指導(dǎo)學(xué)生利用個(gè)性化診斷報(bào)告，分析自己的學(xué)習(xí)情況并作出適當(dāng)調(diào)整；為每位學(xué)生一鍵布置個(gè)性化作業(yè)實(shí)現(xiàn)個(gè)性問(wèn)題針對(duì)

6、練習(xí)。案例Chromebook教育筆記本 利用谷歌系統(tǒng)ChromeOS系統(tǒng)研發(fā)的筆記本電腦，2014年宏基和三星的谷歌筆記本將全面進(jìn)入1800所學(xué)校。這款筆記本電腦沒(méi)有安裝任何軟件，也沒(méi)有硬盤可供安裝，只擁有一個(gè)高效的瀏覽器，可以用來(lái)查收郵件（使用Gmail或其他在線郵件服務(wù)）、管理日歷（GoogleCalendar）、編輯文檔（GoogleDocs）、瀏覽社交網(wǎng)站和使用其他基于網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。成績(jī)和評(píng)估報(bào)告無(wú)縫連接。使用谷歌的課堂學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)（Classroom)，教師可以分配、收集、評(píng)分，并返回作業(yè)反饋。每個(gè)學(xué)生都有一個(gè)任務(wù)頁(yè)面，可以看到學(xué)習(xí)任務(wù)，完成任務(wù)后將通過(guò)谷歌驅(qū)動(dòng)器提交到相應(yīng)的文件夾。

7、轉(zhuǎn)錄課堂討論。Chrombook可以將討論內(nèi)容轉(zhuǎn)錄并變成文字，最后可以得到一個(gè)不斷更新的文檔，包括學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程的各種場(chǎng)景。讓學(xué)生用谷歌文檔寫文章。教師可以看到學(xué)生寫作過(guò)程，并留下實(shí)時(shí)評(píng)論。學(xué)生可以邀請(qǐng)其他人加入你的班級(jí)。老師用谷歌視頻群聊為全班建立會(huì)話，并邀請(qǐng)各類與本堂課程有關(guān)的專家加入進(jìn)來(lái)。千里之外的人不僅能夠和班里的學(xué)生聊天甚至可以看到彼此并建立聯(lián)系。讓課堂大眾化?？梢宰尲议L(zhǎng)、生病的學(xué)生來(lái)聽課。建一個(gè)班級(jí)博客。布置學(xué)習(xí)任務(wù)，并做解釋。創(chuàng)建一個(gè)網(wǎng)站。學(xué)生結(jié)束一個(gè)單元后，最后的任務(wù)可以是將他們本單元所學(xué)做一個(gè)迷你網(wǎng)站?？梢詾闀械慕巧珜懺诰€日記，做在線報(bào)紙。教師可以通過(guò)Google Play

8、中的教育類篩選合適的英語(yǔ)材料。學(xué)生可以按年級(jí)、科目或設(shè)備瀏覽。新加坡移動(dòng)協(xié)作學(xué)習(xí) 平板電腦和智能手機(jī)等技術(shù)已經(jīng)被學(xué)校欣然接受，教育者正在借助這些學(xué)生們?cè)缫褢?yīng)用的工具，將課程學(xué)習(xí)與真實(shí)的生活應(yīng)用相融合。這些學(xué)習(xí)活動(dòng)更加以學(xué)生為中心，允許學(xué)習(xí)者控制自身參與的方式。手機(jī)上的學(xué)習(xí)軟件1.現(xiàn)代風(fēng)格書柜,支持封面管理，支持書簽標(biāo)識(shí)、支持多屏滑動(dòng)2.任意書名搜書3.高速下載：下載管理功能，下載圖書自動(dòng)導(dǎo)入4.全格式支持：小說(shuō)、圖片、漫畫iReader漫畫閱讀學(xué)妹單詞本開卷有益云中書城PDF閱讀器百閱南方周末閱讀器 閱讀福昕PDF閱讀器RSS谷歌閱讀器杰杰漫畫閱讀器同類熱門下載開卷有益應(yīng)用介紹 ：電子閱讀類R

9、eading同類熱門下載有道詞典快樂(lè)單詞金山詞霸新華字典谷歌翻譯成語(yǔ)詞典英漢詞典詩(shī)詞詞典英語(yǔ)簡(jiǎn)明語(yǔ)法大全漢語(yǔ)拼音字母表醫(yī)藥圣典交規(guī)考試復(fù)習(xí)?？架浖氯A字典1.漢字檢索2.拼音檢索3.偏旁部首檢索4.五筆輸入檢索5.部首筆畫檢索6.字典內(nèi)附詳細(xì)解釋，需要手動(dòng)下載補(bǔ)丁包安裝。應(yīng)用介紹 ：字典詞典類Dictionary同類熱門下載新概念英語(yǔ)英語(yǔ)口語(yǔ)8000句美國(guó)之音輕松背單詞-四六級(jí)詞魔方電影英語(yǔ)輕松背單詞掌中英語(yǔ)滬江每日一句寓教于樂(lè) - 記單詞高中英語(yǔ)單詞表PS：各種國(guó)家語(yǔ)言學(xué)習(xí)查詢助記軟件人教口語(yǔ)教練1.為用戶發(fā)音水平打分2.給出語(yǔ)音反饋。3.幫助用戶發(fā)現(xiàn)發(fā)音問(wèn)題，快速提高口語(yǔ)水平。應(yīng)用介紹 ：

10、語(yǔ)言學(xué)習(xí)類Language云端同步一種前所未有四兩撥千斤的高效率學(xué)習(xí)方式同類熱門下載寶寶故事Adobe Flash 播放器天天動(dòng)聽手機(jī)暴風(fēng)影音RockPlayerYouTubeHi-Q MP3錄音機(jī)盛大聽書課堂靜音小學(xué)語(yǔ)文聽寫網(wǎng)易公開課新浪公開課網(wǎng)易公開課1.隨時(shí)隨地上名校公開課2.與名校真正零距離接觸，無(wú)成本、無(wú)障礙地了解世界前沿的新知、新思。應(yīng)用介紹 ：影音視頻類Audio& video網(wǎng)易公開課 仿真電路模擬器Droid Tesla Pro是一款安卓平臺(tái)上的SPICE模擬器。數(shù)學(xué)的實(shí)踐貝塔物理學(xué)幾何計(jì)算器幾何繪畫化學(xué)助手化學(xué)元素周期表化學(xué)式草圖代數(shù)公式代數(shù)導(dǎo)師仿真電路模擬器同類熱門下載仿

11、真電路模擬器應(yīng)用介紹 ：理科教學(xué)類Science teaching仿真電路模擬器數(shù)學(xué)的實(shí)踐幾何計(jì)算器化學(xué)助手自帶技術(shù)支持的情境學(xué)習(xí) 情境學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)知識(shí)具有情境性、學(xué)習(xí)者需要在情境中獲得和應(yīng)用知識(shí)；學(xué)習(xí)者最好在真實(shí)活動(dòng)和文化背景中學(xué)習(xí)；通過(guò)協(xié)作與互動(dòng)學(xué)習(xí)效果更佳等。移動(dòng)終端設(shè)備和移動(dòng)通信技術(shù)為我們?cè)谡鎸?shí)的問(wèn)題情境、工作活動(dòng)、文化背景中開展情境學(xué)習(xí)提供了獨(dú)特的機(jī)遇。 情境感知學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)內(nèi)容由移動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)通過(guò)感知學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)情境自動(dòng)推送給學(xué)習(xí)者，促使學(xué)習(xí)者在情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)。 移動(dòng)博物館導(dǎo)航系統(tǒng)。移動(dòng)博物館移動(dòng)博物館是博物館利用移動(dòng)通訊技術(shù),以手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備作為接收終端的新型服務(wù)方式。移動(dòng)博物館導(dǎo)航

12、系統(tǒng)不但提供了語(yǔ)音導(dǎo)游，還可以觀看影像資料，也可以就系統(tǒng)內(nèi)部保存的文物精品進(jìn)行360度視角的仔細(xì)觀察，每件物品都有詳細(xì)的圖像和文字解說(shuō)，讓參觀者在自由、輕松的環(huán)境下欣賞和領(lǐng)略藏品帶來(lái)的樂(lè)趣和無(wú)障礙的知識(shí)傳遞。 2 創(chuàng)客空間（Makerspace）創(chuàng)客（Maker/ Hacker）空間：也稱黑客空間、黑客實(shí)驗(yàn)室或工廠實(shí)驗(yàn)室，是一個(gè)可供社區(qū)的技術(shù)愛(ài)好者們定期舉行聚會(huì)、探討和分享電子硬件制作工具和編程技術(shù)技巧的地方。背后驅(qū)動(dòng)力：藝術(shù)家、技術(shù)愛(ài)好者、工程師、建筑師、能工巧匠和其它具有創(chuàng)造激情的人。建立基礎(chǔ)：2006年美國(guó)加州舉辦第一屆“制匯節(jié)”。 至2011年，美國(guó)本土的Maker Faire已發(fā)展成

13、超700名創(chuàng)客參展，吸引超過(guò)170 000名參觀者參加的全球性盛會(huì)。 2012年，美國(guó)政府計(jì)劃在4年內(nèi)為千所中小學(xué)校建設(shè)“創(chuàng)客空間”，配備開源硬件、3D打印機(jī)和激光切割機(jī)等數(shù)字開發(fā)和制造工具。 2012年，連線雜志原主編克里斯.安德魯出版了創(chuàng)客新工業(yè)革命一書，徹底引爆了全球性的創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)。 2014年，美國(guó)白宮舉辦首屆創(chuàng)客嘉年華，奧巴馬公開強(qiáng)調(diào)動(dòng)手做的力量將變革美國(guó)制造業(yè)，借此推出全民創(chuàng)客參與計(jì)劃。 2015年，“創(chuàng)客”一詞隨著“大眾創(chuàng)業(yè)、萬(wàn)眾創(chuàng)新”的浪潮，首次被寫入全國(guó)“兩會(huì)”政府工作報(bào)告，引起極大關(guān)注。創(chuàng)客已經(jīng)成為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和教育改革的一個(gè)重要取向。創(chuàng)客空間是指為培養(yǎng)實(shí)踐操作能力和創(chuàng)造能力所營(yíng)

14、造的實(shí)際環(huán)境，一般會(huì)配有各種新興的技術(shù)。為適應(yīng)未來(lái)需要，越來(lái)越多的教室、實(shí)驗(yàn)室和社區(qū)中心正在被改造為各種創(chuàng)客空間、實(shí)體環(huán)境，為學(xué)生提供動(dòng)手學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。教育工作者開始更多地借助創(chuàng)客空間和創(chuàng)客活動(dòng)來(lái)激勵(lì)學(xué)習(xí)者設(shè)計(jì)、建構(gòu)和迭代，進(jìn)而發(fā)展創(chuàng)造能力和培養(yǎng)高階思維。常見的創(chuàng)客工具：3D打印機(jī)樂(lè)高玩具Arduinos開源平臺(tái)樹莓（pi）電腦激光切割機(jī)雕刻機(jī)切割機(jī)電鉆錘子銼刀創(chuàng)客教育是指培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)所需的知識(shí)、能力、視野等方面的教育行為。創(chuàng)客教育不同于任何一個(gè)學(xué)科教育教學(xué)，他包含正式學(xué)習(xí)，也包含貫穿學(xué)習(xí)者一生的非正式學(xué)習(xí)。STEM 教育是上世紀(jì)80 年代美國(guó)人提出的，包含四個(gè)學(xué)科：Scien

15、ce（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Mathematics（數(shù)學(xué)），由奧巴馬大力推進(jìn)這種綜合課程的實(shí)施，旨在從小培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、創(chuàng)新、綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)的能力，培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的人才。奧巴馬政府想解決美國(guó)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的問(wèn)題，認(rèn)為這四門學(xué)科相對(duì)較弱，其實(shí)這也折射出美國(guó)政府對(duì)其科技創(chuàng)新國(guó)際領(lǐng)先地位的擔(dān)憂?？茖W(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)有著不同的側(cè)重?？茖W(xué)注重知識(shí)運(yùn)用，技術(shù)注重改造創(chuàng)新，工程注重項(xiàng)目設(shè)計(jì)與開發(fā)，數(shù)學(xué)注重分析推理，合到一起是一種典型的理科思維方式。通過(guò)理工科的意識(shí)、思維和能力為培養(yǎng)創(chuàng)新人才奠定基礎(chǔ)，這是美國(guó)STEM教育的基本價(jià)值取向。創(chuàng)客教育與STEM教

16、育隨后，在原有四科的基礎(chǔ)上加入了Arts，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新、批判性思維能力，要有語(yǔ)言、藝術(shù)和社會(huì)研究的支持，多個(gè)學(xué)科相融合從而得到STEAM 教育。STEAM 教育是指所有的學(xué)科能夠并且應(yīng)該彼此相關(guān)聯(lián)，以便讓學(xué)生在更高的視野上知道各種知識(shí)和技能是如何在真實(shí)世界中相互聯(lián)系的。STEAM教育課程計(jì)劃旨在使學(xué)生參與以活動(dòng)、項(xiàng)目和問(wèn)題解決為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)，它提供了一種動(dòng)手做的課堂體驗(yàn)。學(xué)生在應(yīng)用所學(xué)到的數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)來(lái)應(yīng)對(duì)世界重大挑戰(zhàn)時(shí)，他們創(chuàng)造、設(shè)計(jì)、構(gòu)建、發(fā)現(xiàn)、合作并解決問(wèn)題。創(chuàng)客空間最初在STEM領(lǐng)域用以激發(fā)學(xué)生興趣，而現(xiàn)在通常被視為STEAM課程的通道。在中國(guó)，大多數(shù)學(xué)校的STEAM課程都是以社團(tuán)

17、課程和選修課（占比72%的形式出現(xiàn)）（），能進(jìn)入常態(tài)的課程與教學(xué)（每周開展1課時(shí)STEAM課程），主要以創(chuàng)新類校本課程的形態(tài)出現(xiàn)，對(duì)STEAM教育的探索并不是從數(shù)學(xué)課和科學(xué)課開始的，而多始于信息技術(shù)課程。國(guó)內(nèi)的課程普遍依托技術(shù)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，多以技術(shù)學(xué)習(xí)課為主。大多數(shù)課程都作為信息技術(shù)課程的拓展性課程、科技創(chuàng)造類課程，比如Scratch圖形化編程工具、開源硬件、3D打印、App Inventor等等。雖然這些技術(shù)學(xué)習(xí)課很重要，但也在一定程度上窄化了STEAM教育所涵蓋的內(nèi)容。難以真正理解STEAM教育在學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)培養(yǎng)以及學(xué)業(yè)成就提升方面的重要影響和促進(jìn)作用，因而既無(wú)法與國(guó)家必修課程融

18、合拓展，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)類課程的學(xué)習(xí)，更無(wú)法通過(guò)對(duì)課程進(jìn)行跨學(xué)科整合，尤其是科技類課程與人文藝術(shù)類課程的整合，從而真正提升學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力?；A(chǔ)教育案例案例1：在澳大利亞，機(jī)器人俱樂(lè)部提供課外項(xiàng)目讓學(xué)生來(lái)實(shí)踐STEAM 技能。很多活動(dòng)教給學(xué)生如何開展設(shè)計(jì)的技能，如3D 建模，同時(shí)還有一些工程技能如理解簡(jiǎn)單的機(jī)器等，這些可以引領(lǐng)學(xué)生產(chǎn)生創(chuàng)新性的目標(biāo)和產(chǎn)品。案例2：劍橋公立學(xué)校使用哈佛大學(xué)開發(fā)的EcoMUVE 虛擬環(huán)境，結(jié)合其它如科學(xué)繪圖、Scratch 編程、MakeyMakey （利用各種導(dǎo)電物體變?yōu)殒I盤）等多樣化活動(dòng)，來(lái)幫助學(xué)生創(chuàng)造他們自己的交互仿真生態(tài)系統(tǒng)。EcoMUVE 虛擬環(huán)境Scratc

19、h 編程MakeyMakey（）案例3：網(wǎng)站（）提供給教育人員所期望的能夠整合STEAM 活動(dòng)到他們的學(xué)校和課堂的免費(fèi)資源，并且還會(huì)回答一些常見問(wèn)題。案例4：在底特律的迪克森教育學(xué)習(xí)研究院有一個(gè)課外STEAM 項(xiàng)目，學(xué)生們可以通過(guò)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)常見食物的DNA 模型來(lái)學(xué)習(xí)生物學(xué)。案例1：大一學(xué)生用3D打印機(jī)發(fā)明“找靜脈器”越來(lái)越來(lái)的大學(xué)建立了跨學(xué)科的創(chuàng)客空間中心，學(xué)生可利用計(jì)算機(jī)輔助軟件設(shè)計(jì)并開發(fā)新的產(chǎn)品。在內(nèi)羅畢的大學(xué)科技園，一名20歲電氣工程專業(yè)的一年級(jí)學(xué)生用3D打印機(jī)發(fā)明了一件小巧而實(shí)用的醫(yī)療設(shè)備找靜脈器。該設(shè)備能夠幫助醫(yī)生很容易地在嬰兒身上找到靜脈并進(jìn)行注射。案例2：一名土耳其學(xué)生開發(fā)了

20、一個(gè)被稱為“The Osteoid”的超聲刺激骨骼生長(zhǎng)的系統(tǒng)，獲得了3D輕量化制造獎(jiǎng)項(xiàng)?！?D打印創(chuàng)新教育基地”改變中國(guó)的傳統(tǒng)教育方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)造力，改變枯燥的純理論學(xué)習(xí)，集設(shè)計(jì)和3D打印于一體，激發(fā)學(xué)生投身科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和設(shè)計(jì)的熱情，造就少年創(chuàng)客。浙江省溫州中學(xué)在上海智位機(jī)器人有限公司的贊助下，建立了創(chuàng)客空間，以鼓勵(lì)跨學(xué)科研究，找出并解決日常問(wèn)題，開展實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)完善技術(shù)。()目前，3D打印筆已開始走人小學(xué)課堂。3D打印筆的應(yīng)用將形象思維、抽象思維和靈感思維的培養(yǎng)有機(jī)地結(jié)合在一起，將興趣與學(xué)習(xí)、動(dòng)手與動(dòng)腦、游戲與探索巧妙融合在一起，為青少年創(chuàng)新思維的培養(yǎng)提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。1.

21、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概念和分類 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR)是20世紀(jì)90年代以來(lái)興起的一種新型信息技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)的概念由美國(guó)VPL公司的創(chuàng)始人之一Jaron Lanier在20世紀(jì)80年代初正式提出來(lái)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種有效地模擬人在自然環(huán)境中視、聽、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過(guò)頭盔式的三維立體顯示器、數(shù)據(jù)手套及立體聲耳機(jī)等傳感輔助設(shè)施使人能完全沉浸在計(jì)算機(jī)創(chuàng)造的三維圖形世界里。 3 虛擬現(xiàn)實(shí) 3 虛擬現(xiàn)實(shí)2.虛擬現(xiàn)實(shí)的基本特性 沉浸性(Immersion) 交互性(Interaction) 想象性(Imagination) 3.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的種類 臨境虛擬

22、現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) 桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)（AR） 分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng) Cardboard Cardboard只是一副簡(jiǎn)單的3D眼鏡，但眼鏡加上智能手機(jī)就可以組成一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)設(shè)備。當(dāng)然用戶要想體驗(yàn)到VR效果，還需要在下載配套的Cardboard應(yīng)用。 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)允許用戶看到真實(shí)世界，并且把虛擬對(duì)象疊加在真實(shí)世界之上。將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場(chǎng)景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場(chǎng)景中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)的“增強(qiáng)”。它是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)，利用攝像頭、傳感器、實(shí)時(shí)計(jì)算和匹配技術(shù)，將真實(shí)的環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間而同時(shí)存在。AR就是根據(jù)當(dāng)前位置（GPS），和

23、視野朝向（指南針）及手機(jī)朝向（方向傳感器/陀螺儀），在實(shí)景中（攝像頭）投射出相關(guān)信息并在顯示設(shè)備（屏幕）里展示。 移動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（Mobile Augmented Reality ，簡(jiǎn)稱MAR）目標(biāo)是將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)有效地應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備終端，拓展增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)現(xiàn)方法：1.基于硬件傳感器的方法 常見的有磁場(chǎng)、聲學(xué)、光學(xué)、慣性（如電子指南針）等四類傳感器跟蹤技術(shù)。2.基于視覺(jué)的方法基于marker的方法基于自然特征的方法虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用案例：教師借助VR技術(shù)向?qū)W生及參觀者展示了原電池實(shí)驗(yàn)的化學(xué)本質(zhì)無(wú)數(shù)的離子怎樣在浩瀚的“電解池之海”中游動(dòng)，當(dāng)銅棒和鋅棒插入后，它們又經(jīng)歷了如何奇妙的旅程，最

24、終化為升騰的氫氣和奔騰的電流。在目睹了這一幕幕壯觀的影像同時(shí)，畫外音同步講解著相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，原本晦澀難懂的原理，此時(shí)變得異常直觀淺顯。課件內(nèi)容截圖學(xué)生使用PicoVR一體機(jī)觀看課件UCLA的Noel Enyedy等人探究如何通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)小學(xué)一、二年級(jí)的學(xué)生對(duì)于牛頓力學(xué)和物體運(yùn)動(dòng)的理解。低年級(jí)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的一種較好的方法是科學(xué)建模。研究表明，學(xué)生根據(jù)真實(shí)世界創(chuàng)作和評(píng)價(jià)物理模型能夠促進(jìn)他們對(duì)科學(xué)知識(shí)的有效學(xué)習(xí)。利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)創(chuàng)設(shè)真實(shí)的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過(guò)扮演不同的角色發(fā)現(xiàn)真實(shí)生活中的現(xiàn)象，并建構(gòu)自己的物理學(xué)知識(shí)。案例：通過(guò)角色扮演學(xué)習(xí)物理在摩擦力的學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要了解不同材

25、質(zhì)的物體在不同材質(zhì)的地面上的運(yùn)動(dòng)情況，教師通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教室中創(chuàng)設(shè)不同材質(zhì)的平面（例如草地、木地板、冰面等），學(xué)生則扮演不同材質(zhì)的物體（例如足球、排球、滑板等）。教室地面使用不同的標(biāo)記，可以在投影中呈現(xiàn)不同材質(zhì)的地面，學(xué)生戴著不同標(biāo)記的帽子，可以在投影中呈現(xiàn)不同材質(zhì)的物體，學(xué)生走過(guò)地面，需要根據(jù)相應(yīng)情境做不同的減速動(dòng)作。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行探討，教師引導(dǎo)他們發(fā)現(xiàn)其中的物理學(xué)規(guī)律，幫助學(xué)生建構(gòu)相應(yīng)的物理學(xué)知識(shí)。案例：手持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目手持增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)項(xiàng)目（HARP）是美國(guó)教育部星級(jí)學(xué)校項(xiàng)目（Star Schools Program）資助，來(lái)自哈佛大學(xué)教育學(xué)院、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和MI

26、T教師教育項(xiàng)目的研究者共同研究的旨在利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)促進(jìn)中學(xué)數(shù)學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)教學(xué)的項(xiàng)目。他們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了“聯(lián)系外星人（Alien Contact）”，并在美國(guó)東北部的兩個(gè)初中和一個(gè)高中進(jìn)行了實(shí)證研究，培養(yǎng)中學(xué)生的高階思維技能。在Alien Contact中，每個(gè)小組中有四個(gè)角色：化學(xué)家、密碼學(xué)家、黑客和FBI探員，每個(gè)角色在任務(wù)中獲得的信息是不同的，這要求學(xué)生必須在小組中分享自己的信息，共同完成需要解決的問(wèn)題，并綜合各種信息，發(fā)現(xiàn)下一任務(wù)的線索。例如學(xué)生需要根據(jù)外星飛船的殘骸推算飛船的體積，而每個(gè)角色獲取的只是殘骸的一部分信息，學(xué)生只有進(jìn)行小組協(xié)作共享信息并根據(jù)相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)共同解決問(wèn)題才能進(jìn)入下

27、一步任務(wù)。Alien Contact中不同角色獲取的不同信息虛擬實(shí)驗(yàn) 3D虛擬數(shù)字博物館虛擬仿真校園吉林大學(xué)虛擬校園增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)游戲化將游戲設(shè)計(jì)的元素、方法和框架融入到非游戲場(chǎng)景和情節(jié)當(dāng)中。更簡(jiǎn)單一點(diǎn)說(shuō)，就是用游戲的框架，來(lái)解決工作生活中一切非游戲的問(wèn)題。游戲化本質(zhì)上是一種方法，一種思維方式，它可以應(yīng)用到任何領(lǐng)域。數(shù)字徽章通常被看作是“游戲化”在教學(xué)中的應(yīng)用，用于跟蹤、捕捉及展示學(xué)習(xí)過(guò)程，并在一定程度上激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)。 4.游戲化 數(shù)字徽章 NMC Horizon Report 教育游戲 （2004-2009） Educational Games 基于游戲的學(xué)習(xí) （2009-2012） Game

28、-Based Learning游戲與游戲化（2013-2014） Games and Gamification 關(guān)于教育游戲定義的發(fā)展 教育游戲： 以教育目的而開發(fā)的游戲通常帶有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)。關(guān)注的是游戲的結(jié)果是否使玩者達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的。它帶有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和使游戲動(dòng)機(jī)化的明確的意圖 挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)升級(jí)合作（解決問(wèn)題、交流的能力）分享得分和獎(jiǎng)勵(lì)體系游戲元素游戲化的學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供了一個(gè)可盡情探索的模擬世界，能夠有效拉近學(xué)習(xí)情境和真實(shí)情景之間的距離。通過(guò)游戲，學(xué)生的行為影響并改變著“世界”，使他們?cè)讷@得知識(shí)的同時(shí)不斷建構(gòu)著可以映射現(xiàn)實(shí)世界的身份認(rèn)證。“沉浸度高”，不僅是因?yàn)榍榫车脑O(shè)計(jì)的“挑戰(zhàn)”與“競(jìng)

29、爭(zhēng)”激發(fā)了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，更是由于游戲中的“挑戰(zhàn)”并非一味的強(qiáng)調(diào)游戲本身的困難水平，而是在游戲中任務(wù)的設(shè)計(jì)遵循“小步子原則”，符合最近發(fā)展區(qū)的原則。嚴(yán)肅游戲：不僅僅是好玩An investigation of the artifacts and process of constructing computers games about environmental science in a fifth grade classroomAhmet Baytak,Susan M. LandBaytak等人讓五年級(jí)的學(xué)生根據(jù)科學(xué)課程的內(nèi)容，以小組協(xié)作的方式，利用Scratch自主設(shè)計(jì)游戲。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)

30、，設(shè)計(jì)游戲有效促進(jìn)了學(xué)生的隱性知識(shí)的顯現(xiàn)化和對(duì)知識(shí)、策略的分享行為。學(xué)習(xí)結(jié)果也表明，學(xué)生可以通過(guò)這種基于游戲設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)方式在低年級(jí)掌握相對(duì)高的編程概念和技巧，理解編程，并建立創(chuàng)造性的知識(shí)共同體。SCRATCH語(yǔ)言很簡(jiǎn)單，所有的人都可以使用。這種編程語(yǔ)言所依據(jù)的，是一種積木系統(tǒng)；積木可以通過(guò)多種指令結(jié)合起來(lái)。這種語(yǔ)言總共有100多塊“積木”可以使用。另外，還有一個(gè)視覺(jué)圖像庫(kù)，使用者可以在最開始的時(shí)候用圖像編寫程序網(wǎng)站：2010年9月，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在白宮啟動(dòng)了全國(guó)STEM游戲設(shè)計(jì)大賽。 STEM代表科學(xué)Science，技術(shù)Technology，工程Engineering，數(shù)學(xué)Mathematics。美國(guó)政府STEM計(jì)劃是一項(xiàng)鼓勵(lì)學(xué)生主修科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(STEM)領(lǐng)域的計(jì)劃 蠟筆物理學(xué)（Crayon Physics）網(wǎng)站：平臺(tái)：Windows, iOS, OS