多学科资源工具研制与教学实践创新研究
发布时间：2021-01-15 21:17
学科工具对信息技术与教育的深度、全方面融合具有基础性作用。本研究团队面向多学科开展了学科资源工具的设计与开发,总数达1200余个,覆盖整个基础教育阶段。依托于自主研发的多学科资源工具教学平台——starC,将学科工具以教学媒体的形式融入课堂教学设计当中,开展了多门课程的教学实践创新,以数学、化学、物理三门课程为例展示了学科工具在课堂教学中的应用。研究表明,研制的多学科资源工具契合学科特点且满足学科需求,能够有效支持师生交互和生生交互,实现了数据的自动采集和学习路径的跟踪。最后,归纳总结了多学科资源工具对学生角色、教师角色、学习资源呈现方式以及教学媒体应用设计等方面的转变,其在教学中的广泛使用,将有助于推动教与学方式的变革,对促进教育信息化的发展有重要意义。
【文章来源】：电化教育研究. 2018,39(04)北大核心CSSCI
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
学科工具发展四个阶段———以地理学科为例（a）纸质地图；（b）地球仪模型；（c）交互式地球仪；（d）3D虚拟现实地球仪（一）图画式阶段
科工具是指利用计算机技术、虚拟现实技术等来辅助学习的虚拟化电子产品，如图1（d）所示的3D虚拟现实地球仪，该阶段具有代表性的学科工具就是虚拟仿真实验室。新的信息化学习环境能够提高学生的学习效率[14]。虚拟仿真平台能够突破时空和经费限制，帮助学生搭建完备的虚拟实验场景，提升学生的沉浸式体验，弥补传统教学中的不足，有利于学生的知识和情感的提升[15]。三、多学科资源工具教学平台研制———starC（一）集成学科工具的starC教学平台依托于starC教育云平台，本团队自主研发了starC教学系统，如图2所示。该系统集成备授课工具、课堂互动工具、学科工具及第三方应用，支持对海量资源的便捷使用、教学过程与云空间自动同步，在课堂内外为师生、学校、家长提供全过程教学服务[16]。该系统通过集成自主研发的各类学科工具及第三方应用软件，实现抽象学科知识的可视化呈现，使得课件制作更加便捷、课程讲授更加生动。图2未来教室场景及其嵌入的starC教学系统界面图（a）“未来教室”场景；（b）starC教学场景；（c）多学科资源工具界面；（d）自主研制的多学科资源工具软件目录“未来教室”嵌入的starC教学系统以物联网、云计算和大数据为基础，融合了“互联网+”教育的全新教育教学理念，如图2（a）所示。在教学环境上，支持对物理空间和虚拟空间的无缝结合；在教学过程上，47
需要在学科工具界面图中选择所需科目的学科工具软件进行安装使用，如图2（c）所示。（二）多学科资源工具设计与研发研究团队攻克了可计算、可交互、智能化学科服务关键技术，开发了具有自主知识产权的、面向多学科的1200余种学科工具，覆盖幼儿园、小学、中学等多个学段。学科资源工具能够深层次地表征抽象知识，使学生更加直观地理解。本团队自主研制的学科工具目录图如图2（d）所示，该图列举了基础教育阶段的部分学科工具，包含数学、物理、化学、生物、地理、音乐等多个学科。部分二维学科工具和三维学科工具如图3所示。图3部分学科工具示例图（a）二维学科工具；（b）三维学科工具1.二维学科工具二维学科工具，即二维的图形、图像，可应用于多个学科。学生可以控制参数，来观察不同参数的图形变换，极大地增强了自主探究过程的形象性和趣味性。例如，使用二维学科工具《初中化学仿真实验平台》来探索一氧化碳还原氧化铁的本质时，学生通过拖动鼠标来放置实验装置，观察实验现象。2.三维学科工具三维学科工具把静态的、二维的几何图形以动态的形式展现，方便学生全方位观察，更好地理解抽象的空间关系。学生可以通过操控鼠标，动态展示立体图形，实现知识的可视化，探索知识形成过程。使用三维动态几何工具可以展现几何图形的空间关系和对应的理论知识，如石墨的空间结构。（三）多学科资源工具的功能特色与同类技术相比，本团队研制的学科工具具有完全自主知识产权，满足学科特点，且部分功能世界领先，填补了国内空白。具体来讲，有以下几个功能特色：1.学科性：学科工具相比较通用教学工具而言，更具有学科专用性，设计人员针对某一学科知识点研发而成，仅供当前学科使用。2.强交互性：全都体现了“以学生为
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉浸式虚拟现实场馆的设计与实现——以高校思想政治理论课实践教学中红色VR展馆开发为例[J]. 高义栋,闫秀敏,李欣. 电化教育研究. 2017(12)
[2]发展教育信息化推进“双一流”建设——“第二届中美智慧教育大会”综述[J]. 高媛,张琰,蔡沁知,曾海军. 电化教育研究. 2017(10)
[3]我国薄弱地区教育信息化现状调查分析[J]. 李贺,沈灵亮,钱冬明. 电化教育研究. 2017(08)
[4]聚焦生命:信息技术与教育融合的深层视角[J]. 周建军. 电化教育研究. 2016(12)
[5]信息技术教育应用之外的第二条道路——“信息技术与教育深度融合”路径之反思[J]. 张刚要,李艺. 中国电化教育. 2016(05)
[6]学科工具开发的现实意义与前景展望——以数学学科工具为例[J]. 徐章韬,陈矛. 中国教育信息化. 2014(15)
[7]基础教育阶段交互式电子白板教学应用现状及发展研究[J]. 杨滨,任新英. 电化教育研究. 2014(06)
[8]数字教材关键要素的定位与实现[J]. 孙众,骆力明. 开放教育研究. 2013(04)
[9]关于信息技术促进教学方法创新的思考[J]. 钟绍春,王伟. 中国电化教育. 2013(02)
[10]信息技术支持下的学科教学知识之课例研究[J]. 徐章韬,刘郑,刘观海,陈矛. 中国电化教育. 2013(01)
本文编号：2979531
【文章来源】：电化教育研究. 2018,39(04)北大核心CSSCI
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
学科工具发展四个阶段———以地理学科为例（a）纸质地图；（b）地球仪模型；（c）交互式地球仪；（d）3D虚拟现实地球仪（一）图画式阶段
科工具是指利用计算机技术、虚拟现实技术等来辅助学习的虚拟化电子产品，如图1（d）所示的3D虚拟现实地球仪，该阶段具有代表性的学科工具就是虚拟仿真实验室。新的信息化学习环境能够提高学生的学习效率[14]。虚拟仿真平台能够突破时空和经费限制，帮助学生搭建完备的虚拟实验场景，提升学生的沉浸式体验，弥补传统教学中的不足，有利于学生的知识和情感的提升[15]。三、多学科资源工具教学平台研制———starC（一）集成学科工具的starC教学平台依托于starC教育云平台，本团队自主研发了starC教学系统，如图2所示。该系统集成备授课工具、课堂互动工具、学科工具及第三方应用，支持对海量资源的便捷使用、教学过程与云空间自动同步，在课堂内外为师生、学校、家长提供全过程教学服务[16]。该系统通过集成自主研发的各类学科工具及第三方应用软件，实现抽象学科知识的可视化呈现，使得课件制作更加便捷、课程讲授更加生动。图2未来教室场景及其嵌入的starC教学系统界面图（a）“未来教室”场景；（b）starC教学场景；（c）多学科资源工具界面；（d）自主研制的多学科资源工具软件目录“未来教室”嵌入的starC教学系统以物联网、云计算和大数据为基础，融合了“互联网+”教育的全新教育教学理念，如图2（a）所示。在教学环境上，支持对物理空间和虚拟空间的无缝结合；在教学过程上，47
需要在学科工具界面图中选择所需科目的学科工具软件进行安装使用，如图2（c）所示。（二）多学科资源工具设计与研发研究团队攻克了可计算、可交互、智能化学科服务关键技术，开发了具有自主知识产权的、面向多学科的1200余种学科工具，覆盖幼儿园、小学、中学等多个学段。学科资源工具能够深层次地表征抽象知识，使学生更加直观地理解。本团队自主研制的学科工具目录图如图2（d）所示，该图列举了基础教育阶段的部分学科工具，包含数学、物理、化学、生物、地理、音乐等多个学科。部分二维学科工具和三维学科工具如图3所示。图3部分学科工具示例图（a）二维学科工具；（b）三维学科工具1.二维学科工具二维学科工具，即二维的图形、图像，可应用于多个学科。学生可以控制参数，来观察不同参数的图形变换，极大地增强了自主探究过程的形象性和趣味性。例如，使用二维学科工具《初中化学仿真实验平台》来探索一氧化碳还原氧化铁的本质时，学生通过拖动鼠标来放置实验装置，观察实验现象。2.三维学科工具三维学科工具把静态的、二维的几何图形以动态的形式展现，方便学生全方位观察，更好地理解抽象的空间关系。学生可以通过操控鼠标，动态展示立体图形，实现知识的可视化，探索知识形成过程。使用三维动态几何工具可以展现几何图形的空间关系和对应的理论知识，如石墨的空间结构。（三）多学科资源工具的功能特色与同类技术相比，本团队研制的学科工具具有完全自主知识产权，满足学科特点，且部分功能世界领先，填补了国内空白。具体来讲，有以下几个功能特色：1.学科性：学科工具相比较通用教学工具而言，更具有学科专用性，设计人员针对某一学科知识点研发而成，仅供当前学科使用。2.强交互性：全都体现了“以学生为
【参考文献】：
期刊论文
[1]沉浸式虚拟现实场馆的设计与实现——以高校思想政治理论课实践教学中红色VR展馆开发为例[J]. 高义栋,闫秀敏,李欣. 电化教育研究. 2017(12)
[2]发展教育信息化推进“双一流”建设——“第二届中美智慧教育大会”综述[J]. 高媛,张琰,蔡沁知,曾海军. 电化教育研究. 2017(10)
[3]我国薄弱地区教育信息化现状调查分析[J]. 李贺,沈灵亮,钱冬明. 电化教育研究. 2017(08)
[4]聚焦生命:信息技术与教育融合的深层视角[J]. 周建军. 电化教育研究. 2016(12)
[5]信息技术教育应用之外的第二条道路——“信息技术与教育深度融合”路径之反思[J]. 张刚要,李艺. 中国电化教育. 2016(05)
[6]学科工具开发的现实意义与前景展望——以数学学科工具为例[J]. 徐章韬,陈矛. 中国教育信息化. 2014(15)
[7]基础教育阶段交互式电子白板教学应用现状及发展研究[J]. 杨滨,任新英. 电化教育研究. 2014(06)
[8]数字教材关键要素的定位与实现[J]. 孙众,骆力明. 开放教育研究. 2013(04)
[9]关于信息技术促进教学方法创新的思考[J]. 钟绍春,王伟. 中国电化教育. 2013(02)
[10]信息技术支持下的学科教学知识之课例研究[J]. 徐章韬,刘郑,刘观海,陈矛. 中国电化教育. 2013(01)
本文编号：2979531
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