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        蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)思考與啟示
        ——以山東英才學院學前教育專業(yè)為例

        2017-11-14 05:56:10
        陜西學前師范學院學報 2017年11期
        關(guān)鍵詞:實驗室實驗教學建設(shè)

        李 瑞

        (山東英才學院學前教育學院, 山東濟南 250104)

        ■專題:學前虛擬仿真實驗教學學術(shù)主持:宋占美

        蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)思考與啟示
        ——以山東英才學院學前教育專業(yè)為例

        李 瑞

        (山東英才學院學前教育學院, 山東濟南 250104)

        信息技術(shù)的發(fā)展,對高等教育產(chǎn)生了深遠的影響,教育部積極引導(dǎo)高校充分利用信息技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象,促進高校教育教學模式的變革。以蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)為例,總結(jié)建設(shè)思路、應(yīng)用經(jīng)驗,提出了學前教育專業(yè)虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的四點啟示:精心設(shè)計實驗教學項目;促進高校建設(shè)隊伍與制作公司深度融合;進一步完善監(jiān)控評價體系;提升技術(shù)水平與降低運行成本。

        虛擬仿真;蒙臺梭利;學前教育

        蒙臺梭利教育課程模式是世界聞名的學前教育課程模式之一,迄今為止已經(jīng)在50多個國家實施,有一批學者在進行研究并形成研究成果[1-7]。自2000年以來,在知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫內(nèi)可查的公開發(fā)表的文獻約計2400余篇,研究內(nèi)容涵蓋蒙臺梭利教育課程理論、實踐、本土化等若干方面,但是迄今尚未發(fā)現(xiàn)利用虛擬仿真技術(shù)進行蒙臺梭利課程教學的相關(guān)研究。本文在山東英才學院建設(shè)學前教育專業(yè)虛擬仿真實驗教學中心的背景下,對蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺的設(shè)計、應(yīng)用等問題進行總結(jié)和探索,以期對建設(shè)學前教育專業(yè)虛擬仿真實驗教學中心有所啟示。

        一、蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)背景

        目前,山東英才學院學前教育專業(yè)在校生近7000人,蒙臺梭利教師資格證是學生在校期間必須要獲得的職業(yè)資格證書之一;同時作為中國教育學會認證的蒙臺梭利教師教育機構(gòu),承擔著校內(nèi)外重要且大量的培訓工作。經(jīng)過長期的教學實踐,我們發(fā)現(xiàn)在實體實驗室中進行教學活動,有以下幾個方面的弊端:第一,由于學生人數(shù)多,實體教具數(shù)量不可能完全覆蓋所有學生的數(shù)量,學生在短期培訓活動中無法充分地熟悉、感知、操作教具;教具是實現(xiàn)蒙臺梭利教育理念和教學方法的主要載體,學生對教具及操作的生疏勢必會影響教學效果。第二,實體實驗室受時間、空間限制,學生必須選擇合適的時間才能進入實驗室進行實訓活動,學生的學習效率大大降低。第三,蒙臺梭利教具數(shù)量多、教具瑣碎,在反復(fù)使用過程中容易損壞和丟失,需要專門的人員進行日常管理和維護,造成人力、物力、財力損耗。第四,教師在進行相關(guān)理論知識的介紹時,如果需要出示蒙臺梭利教具,必須向?qū)嶒炇医璩觯唤枰贿€雖不麻煩但不便利。2016年底,山東英才學院學前教育專業(yè)開始著手國家級虛擬仿真實驗教學中心的申報建設(shè)工作,經(jīng)過反復(fù)研究和論證,綜合考慮虛擬仿真技術(shù)、蒙臺梭利教育特點以及實體實驗室的教學現(xiàn)狀,蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺成為整個教學中心的一個重要建設(shè)項目。

        二、蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺設(shè)計

        虛擬仿真實驗教學建設(shè)工作主要包括以下四個方面內(nèi)容:虛擬仿真實驗教學資源、虛擬仿真實驗教學的管理共享平臺、教學與管理隊伍和管理體系等方面的建設(shè)。根據(jù)文科類高校實訓課程的特點,蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺的建設(shè)重點在于共享虛擬仿真教學資源和共享虛擬實驗兩部分。

        學生點擊進入虛擬仿真實驗平臺后,仿佛進入了一個真實的蒙臺梭利“兒童之家”,實體實驗室中的一切在虛擬實驗室內(nèi)均得以配備,除了有教具架、座椅板凳、蒙氏線等,還有數(shù)量龐大的蒙臺梭利教具。該虛擬實驗教學平臺的教育目標主要有兩點:第一,通過在虛擬仿真實驗平臺中的模擬構(gòu)建,學生可以充分了解一個蒙臺梭利教室的構(gòu)成以及環(huán)境創(chuàng)設(shè)。第二,通過在實驗室內(nèi)的學習操作活動,學生可以對每項教具的名稱、構(gòu)成、適用年齡、教育目標、操作步驟、錯誤控制、活動延伸進行反復(fù)的認知,從而為將來的教學工作打下堅實的基礎(chǔ)。

        蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺的建設(shè)包含環(huán)境創(chuàng)設(shè)、教具展示、示范視頻庫、操作練習、成績考評、數(shù)據(jù)采集六個模塊,具體建設(shè)思路見圖1。

        圖1 蒙臺梭利仿真實驗室建設(shè)思路導(dǎo)圖

        第一模塊是環(huán)境創(chuàng)設(shè)。按照實體蒙臺梭利“兒童之家”建設(shè)一個虛擬仿真實驗室,學生登錄平臺進入虛擬實驗室后,仿佛置身于真實的“兒童之家”:教室干凈明亮,隨處可見的綠色植物散發(fā)著生命氣息,桌椅、板凳、鋼琴、多媒體一應(yīng)俱全。按照蒙臺梭利教育的區(qū)域劃分原則,按照順時針順序,分為日常生活領(lǐng)域、感官領(lǐng)域、數(shù)學領(lǐng)域、語言領(lǐng)域和科學文化領(lǐng)域。五大領(lǐng)域中各領(lǐng)域的環(huán)境相對獨立、封閉。在教具擺放方面,體現(xiàn)結(jié)構(gòu)性和秩序性,遵守“從上到下,從左到右,從簡單到復(fù)雜,從具體到抽象,從經(jīng)典教具到延伸教具”的原則。學生將鼠標點擊在教室內(nèi)的任何區(qū)域內(nèi),均會有相應(yīng)的文字、語音說明,對整個蒙臺梭利教育的環(huán)境創(chuàng)設(shè)進行介紹。

        第二模塊是教具展示。蒙臺梭利教具數(shù)量多且細小,感官教育和數(shù)學教育是蒙臺梭利教育的核心,兩部分教具能夠占到所有教具的2/3。所以在實驗室建設(shè)初期,首先應(yīng)計劃制作出感官區(qū)23項和數(shù)學區(qū)29項,共計52項教學內(nèi)容的虛擬教具。學生可以根據(jù)自身學習需求點擊任一一項教具,點擊后教具放大,同時教具右側(cè)出現(xiàn)教具名稱、適用年齡、教具構(gòu)成、教育目標、教育建等文字說明。

        第三模塊是示范視頻庫。綜合考慮在蒙臺梭利教育中教師正確的示范操作直接影響學生的學習質(zhì)量,在實體實驗室中,學生通過觀摩教師操作、進行記憶和練習,教師的操作過程不能永久留存,所以應(yīng)將感官操作和數(shù)學教育兩部分的教師示范內(nèi)容全部錄制成微視頻,存儲在蒙臺梭利虛擬教學平臺中,實現(xiàn)長期保存和實時更新,學生進入平臺后可以反復(fù)觀看,特別是學生在培訓活動結(jié)束、進入工作崗位后仍然可以進入平臺進行學習并且獲得最新的培訓信息。

        第四模塊是操作練習。操作練習分為兩部分:第一部分是對蒙臺梭利教室環(huán)境的創(chuàng)設(shè)練習,包括各區(qū)域劃分、教具擺放順序、環(huán)境布置等相關(guān)內(nèi)容的練習。學生進入一間空的虛擬教室后,就可以通過在家具庫和教具庫的選擇來布置一個蒙臺梭利教室,從而實現(xiàn)對教室布置、環(huán)境創(chuàng)設(shè)的練習。第二部分是對教具的練習,當?shù)谝荒K與第二模塊的內(nèi)容建成后,虛擬實驗室已經(jīng)與實體實驗室的構(gòu)成無二。伴隨學生以虛擬身份進入實驗室后就可以開始了解整個“兒童之家”環(huán)境的創(chuàng)設(shè)和構(gòu)成,同時沉浸在一個巨大的教具資源庫內(nèi),可以根據(jù)自身的學習需求任意選擇想要認知的教具。虛擬教具可以通過鼠標操作實現(xiàn)移動、翻轉(zhuǎn)、搭建等一系列操作活動。

        第五模塊是成績考評。成績考評部分包括模擬考試、在線測試、錯題系統(tǒng)三個基本部分。模擬考試和在線測試均包含環(huán)境創(chuàng)設(shè)和教具操作兩部分:環(huán)境創(chuàng)設(shè)50分,教具操作50分,共計100分,虛擬平臺隨機生成考試題目,學生在規(guī)定時間內(nèi)完成測試、自動統(tǒng)計成績。在錯題系統(tǒng)部分中,平臺自動搜集學生在進行練習和考評過程中錯誤操作,形成個性化錯題系統(tǒng)。

        圖2 虛擬仿真銀行游戲:加法3112+2324=

        第六模塊是數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集模塊主要用于教研、科研活動,通過這個模塊發(fā)布相關(guān)調(diào)查問卷、采集數(shù)據(jù)信息、特別是對錯題系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行分析和處理,完成一系列關(guān)于數(shù)據(jù)采集、分析處理的工作。

        三、蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺的應(yīng)用

        建設(shè)虛擬仿真的蒙臺梭利實驗教學平臺能夠有效解決實體實驗室的不足,滿足更多的教學要求,具體應(yīng)用表現(xiàn)在以下四個方面:

        一是學生層面。學生可以根據(jù)自己的時間,自由選擇進入虛擬實驗教學平臺的時間,不再受實體實驗室時間、空間、教具數(shù)量的限制,也沒有來自教師和同伴的壓力,帶著輕松愉悅的心情進行充分練習,有助于提高學習效果。此外,虛擬仿真實驗教學平臺為學生提供了逼真的場景,因為計算機提供了動態(tài)的高交互設(shè)置,學生在虛擬現(xiàn)實中的學習活動往往伴隨著角色扮演,所以有助于激發(fā)學生的學習積極性,提高學習動機與參與度。[8]

        二是教師層面。虛擬實驗教學平臺建成后,教師可以將教學活動改革為線上與線下教學相結(jié)合的形式:教師在實體實驗室中進行操作示范,講解重點難點;學生在虛擬平臺上進行操作練習,反饋學習效果,從而形成虛實結(jié)合、互相補充的混合式教學模式。虛擬實驗平臺建成后,任何涉及到介紹蒙臺梭利教育的課程均可以在課堂上登錄到平臺上,在線介紹蒙臺梭利教育理念、教具操作,教師的教學更加便捷,學生的學習更加直觀。

        三是管理層面。虛擬仿真實驗教學平臺建成后,大量的實訓活動就可以從實體實驗室轉(zhuǎn)移到虛擬實驗平臺中,必然減少了管理人員的工作量以及實體教具的損耗情況;通過在線記錄、整理學生的模擬實訓數(shù)據(jù),實現(xiàn)科研活動的數(shù)據(jù)挖掘與采集,從而為科研活動提供佐證材料,節(jié)省了人才培養(yǎng)過程中的人力、物力和財力。

        四是社會層面。首先,用人單位受益,教學質(zhì)量提高,學習效果提升,學生進入工作單位后可以直接進行教學活動,免去用人單位二次培訓。其次,共享優(yōu)質(zhì)實驗教學資源是虛擬仿真教學中心建設(shè)的核心,蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建成后,可以面向相關(guān)培訓機構(gòu)、幼兒園等提供資源共享服務(wù),盡可能發(fā)揮虛擬實驗教學平臺的作用。

        四、蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)啟示

        (一)精心設(shè)計實驗教學項目

        以2015年教育部批準的100個國家級虛擬仿真實驗教學中心為例,這100個教學中心95%以上都是理工類專業(yè),沒有成形的教育類專業(yè)虛擬仿真實驗教學中心,建設(shè)學前教育虛擬仿真實驗教學中心在設(shè)計上沒有可借鑒之處,摸著石頭過河,具有挑戰(zhàn)性。學前教育專業(yè)與其他專業(yè)相比較,最大的不同點在于教育對象是活生生、千變?nèi)f化的兒童。以蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺為例,該虛擬教學平臺的設(shè)計出發(fā)點在于環(huán)境創(chuàng)設(shè)和虛擬教具的共享性,很難將兒童在“兒童之家”的表現(xiàn)虛擬到仿真實驗教學平臺中。所以,學前教育專業(yè)虛擬仿真實驗教學中心的建設(shè)必須要遵循教育部提出的虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛的原則,實體實驗室的功能不能被完全取代,在教育教學過程中,教師更應(yīng)該處理好線下與線上教學的關(guān)系,做到學時合理分配。此外,虛擬仿真教學與網(wǎng)絡(luò)游戲建設(shè)不同,娛樂更講究用戶體驗,對產(chǎn)品細節(jié),交互方式甚至外形要求更為苛刻,而虛擬仿真教學更加關(guān)注實用性,產(chǎn)品設(shè)計、交互方式倒不是最重要的,關(guān)鍵還是看實驗教學項目的設(shè)計,要從教學需求入手,同時滿足教學場景的需求。因此,虛擬仿真實驗教學中心的建設(shè)應(yīng)該更關(guān)注項目設(shè)計,隨著虛擬技術(shù)研發(fā)趨熱,基礎(chǔ)的硬件問題可以日益改善,滿足多元化的教學需求,重視教師和學生的使用體驗才是虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的根本所在。

        (二)推進高校建設(shè)隊伍與制作公司深度融合

        目前,高校在構(gòu)建虛擬仿真實驗教學中心時往往需要借助社會上的公司團隊來協(xié)助建設(shè),高校進行頂層設(shè)計、呈現(xiàn)思路、撰寫腳本;制作公司負責成本核算、建設(shè)虛擬仿真教學平臺。

        從制作公司層面來講,做一款虛擬現(xiàn)實教育內(nèi)容需要做大量的渲染工作以達到較好沉浸效果,制作所耗費的時間和經(jīng)歷是傳統(tǒng)內(nèi)容制作的數(shù)十倍。[9]加上虛擬現(xiàn)實內(nèi)容制作還處于早期階段,制作團隊自身也在摸索階段,制作一套教學內(nèi)容花費的時間和費用都比一般的內(nèi)容高出數(shù)倍。另外,現(xiàn)在行業(yè)仍處于早期種子用戶培養(yǎng)階段,用戶基數(shù)少導(dǎo)致內(nèi)容團隊無法取得盈利。[9]基于以上兩個原因,真正做虛擬仿真教育內(nèi)容并且被大家認可的團隊少之又少。從高校建設(shè)隊伍來講,如果想在高等教育領(lǐng)域進行深度內(nèi)容的開發(fā),需要大量的具有高度專業(yè)知識背景的高??蒲腥藛T組成設(shè)計團隊,在了解虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)的基礎(chǔ)上,緊密結(jié)合學科建設(shè)要求,深度交叉融合新技術(shù)與傳統(tǒng)教學內(nèi)容,投入大量的時間和精力對虛擬仿真教學內(nèi)容進行量身打造。也就是說高校要建設(shè)好虛擬仿真實驗教學中心,必須擁有一支既對專業(yè)有深度研究同時又對虛擬仿真技術(shù)有一定了解的師資隊伍。教學中心建成后,還要求教師能夠?qū)⑻摂M仿真教學融入到日常教學中去,并且及時跟蹤反饋教學過程中出現(xiàn)的各種問題和不足,敏銳觀察學生使用效果,及時更新優(yōu)化教學內(nèi)容,不斷完善平臺建設(shè)。這將是一個需要投入巨大人力物力的長期過程,也是高校師資隊伍建設(shè)面臨的又一個重要課題。建設(shè)國家級虛擬仿真實驗教學中心,高校與制作公司雙方必須形成合力才能建設(shè)好。公司需要充分了解高校的設(shè)計思路和想要達成的效果,而高校必須對虛擬仿真的技術(shù)層面有所了解,提供具有前沿性、可行性的項目設(shè)計。蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺仍處于建設(shè)初期,在項目設(shè)計、呈現(xiàn)方式上仍然需要與制作公司磋商,實現(xiàn)進一步修改和完善。

        (三)進一步完善監(jiān)控評價體系

        在實體實驗室內(nèi),教師可以通過觀察學生現(xiàn)場的語言、表情、動作判斷學習效果,從而做出有針對性的指導(dǎo)。而在虛擬仿真實驗室中,學生學習的行為通過虛擬化身實現(xiàn),這種虛擬化身的行為可能與真實情境下不同[10],增加了教師對學生學習過程的監(jiān)控難度。以蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺為例,目前在監(jiān)控評價方面有兩個缺失:第一,虛擬教學平臺可以統(tǒng)計學生登錄實驗室以及操作某一項教具的次數(shù)和時間,但是教師難以通過數(shù)據(jù)判斷學生在虛擬實驗室中究竟是在玩還是在學習,學習的效果如何。第二,對于如何利用數(shù)據(jù)有效監(jiān)控學習行為,缺乏成熟的方案。盡管虛擬仿真教學平臺可以記錄學生學習過程中的數(shù)據(jù),但是由于實驗室尚處于建設(shè)的初級階段,還沒有形成一定數(shù)量的數(shù)據(jù)積累,不能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析處理,也就不能對評價指標做進一步的細化和完善。立足于虛擬仿真教學的特點,必須要建立有效的學習監(jiān)控系統(tǒng),以幫助教師了解學生的學習表現(xiàn),并適時提供引導(dǎo)和干預(yù)。而評價反饋是教育教學中不可或缺的重要環(huán)節(jié),只有形成科學的評價反饋系統(tǒng)才能更好的指導(dǎo)教育教學工作的開展,才能使虛擬仿真實驗教學具有可持續(xù)發(fā)展的動力。

        (四)提升技術(shù)水平,降低運行成本

        硬件技術(shù)不夠成熟是虛擬現(xiàn)實行業(yè)的通病,受硬件局限性影響,虛擬仿真技術(shù)軟件開發(fā)花費巨大且效果有限,相關(guān)的算法和理論尚不成熟。在新型傳感機理、集合和物理建模方法、高速圖形圖像處理、人工智能等領(lǐng)域,都有很多問題亟待解決,三維建模技術(shù)也需要進一步完善。在感知方面,有關(guān)視覺合成領(lǐng)域的研究較多,對聽覺、觸覺關(guān)注較少,真實性、實時性不足;基于嗅覺、味覺的設(shè)備還沒有批量化生產(chǎn),要完成普及至少還需要五到十年。目前市場上的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)公司較多,公司間的水平參差不齊,虛擬仿真產(chǎn)品的制作價格市場不統(tǒng)一。主要表現(xiàn)在:功能越豐富,價格越高昂;價格低廉,則功能簡化,使用體驗較差,高校要建設(shè)具有高水平的虛擬實驗教學中心需要大量的資金投入。虛擬仿真技術(shù)如果想要可持續(xù)發(fā)展,以最低成本提供最好的用戶體驗才是產(chǎn)品迭代的核心和必經(jīng)途徑。

        五、小結(jié)

        在蒙臺梭利虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)期間, 會遇到一些困惑和難題,突出表現(xiàn)在建設(shè)腳本內(nèi)容的撰寫上:蒙臺梭利課程教育目標的實現(xiàn)主要建立在對教具的操作上,操作步驟多、要求復(fù)雜,如何讓制作公司理解操作步驟并生成考評系統(tǒng),我們確實下了一番功夫,除了為制作公司提供詳細的文字腳本,還提供了大量的圖片和視頻,多次進行深入的溝通和交流。所以,高校站在制作公司的角度上來撰寫建設(shè)腳本、盡可能多的提供說明材料,能夠有效幫助公司開展項目制作,節(jié)省了雙方的時間和精力、提高了建設(shè)效率。

        在傳統(tǒng)教學不能滿足信息化時代教學要求的背景下,建立基于計算機網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬仿真實驗教學中心成為解決硬件設(shè)施不足、教學時空受限、實驗內(nèi)容與實際脫節(jié)等現(xiàn)實問題的一個重要選擇。目前虛擬仿真實驗教學中心的建設(shè)得到了國家重視和大力支持,許多高校都在積極籌備建設(shè)中,充分考慮學科特點、形成科學的頂層設(shè)計、健全的師資隊伍、高水平的管理是建好虛擬仿真教學中心的關(guān)鍵,高校作為教學改革的前沿陣地在虛擬仿真教學的探索上任重而道遠。

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        OntheConstructionofMontessoriVirtualExperimentTeachingPlatform——ACaseStudyofPreschoolEducationMajorinShandongYingcaiUniversity

        LIRui

        (SchoolofPreschoolEducation,ShandongYingcaiUniversity,Jinan,Shandong250104,China)

        The development of information technology has had a profound impact on higher education. The Ministry of Education has actively guided colleges and universities to make full use of information technology, build a highly simulated virtual experimental environment and experimental objects, and promote the reform of teaching mode in colleges and universities. Based on the construction of Montessori virtual simulation teaching platform, this paper puts forward four implications for the construction of virtual simulation experiment teaching center of preschool education: the experimental teaching project needs to be designed carefully and the construction team needs and the company's deep integration; monitoring and evaluation system needs to be further improved; technology needs to be improved, and the cost needs to be reduced.

        virtual simulation; Montessori; pre-school education

        2017-06-04;

        2017-09-04

        山東省本科高校教學改革研究項目(2015Z084);山東省職業(yè)教育教學改革研究項目(2015218);山東省社會科學規(guī)劃研究項目(16CQXJ15)

        李瑞,女,山東濟南人,山東英才學院學前教育學院講師,主要研究方向:學前教育,學前教育基本理論。

        G612;G652

        A

        2095-770X(2017)11-0006-05

        http://sxxqsfxy.ijournal.cn/ch/index.aspx

        10.11995/j.issn.2095-770X.2017.11.002

        [責任編輯熊偉]

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