简析开放教育汉语言文学专业如何搭建虚拟实验室实习

 

  一、背景介绍

  当前，信息化技术使社会发生了翻天覆地的变革，也促发了教育领域的变革。自从２０１５年３月“互联网＋”行动计划出现在总理政府工作报告后，我国教 育 开 始 全 面 迈 入 互 联 网 ＋ 教 育 时 代。互联网与教育的结合必然会产生新的教育形式。联合国教科文组织将教育信息化的发展过程划分为起步、应用、融合和创新四个阶段。现阶段，互联网硬件基础设施的建设基本完成，并迈入信息技术和教育教学深度融合与创新的阶段，云计算、大数据、人工智能以及 ＶＲ 甚至 ＡＲ 技术的出现，更是加速了教育的变革与创新。现阶段的重点，是要推动教育理念创新、人才培养模式创新和教学方法及评价方式的创新。在开放教育领域，原有的一些远程教学手段和方法也势必随之改变。在此背景下，国内许多高校相继建立了自己的虚拟智慧校园或虚拟实验室。虚拟现实（ＶＲ）技术代表的是新一代媒体呈现技术，将是一种高沉浸的媒体形态，虚拟现实应用于教育是现代教育技术发展的一个突破，未来或许只需要一个机器人或者一款智能头盔就可以完成所有的学习。虚拟实验室的概念，最早可追溯到１９８９年，美国弗吉尼亚大学教授 Ｗｉｌｌｉａｍ　Ｗｕｌｆ所 描 述 的计算机网络化的虚拟实验室环境。联合国教科文组织对虚拟实验室的定义是：为实现远程协作、实验研究或其他创新活动，通过分布式信息通信技术产生并发布结果的电子工作室。研究虚拟实验室建设及其在教学中的应用，是近几年国内外高等教育实验教学和远程教学研究的热点。教育部提出“要充分利用现代信息技术，开发……虚拟实验”。国家中长期教育改革和发展规划纲要（２０１０－２０２０）也提出 “虚拟实验室”建设规划。四川广播电视大学从２０１５年开始探索开放教育各专业虚拟实验室建设，其中包括汉语言文学专业虚拟实验室建设，这是一项具有开拓性的实践。无论是传统实验室，还是虚拟实验室的建设，从来都被认为是理工科的标配。人文社科的实验室建设无论是理论研究还是探索实践都是缺位的，更不要说汉语言文学专业的实验室建设与研究。随着科学技术的飞速发展和人工智能时代的到来，教育体系发生着翻天覆地的变化。利用完善的互联网资源和强大的人工智能技术，探索汉语言文学专业虚拟实验室的建设具有前瞻性、开拓性和创新性。进行汉语言文学专业虚拟实验室建设，最初是受到人工智能、ＶＲ 技术应用于人文学科教学的启发。人类学专业的学生正在研究埃及开罗城外吉萨高原上一座坟墓上潦草的古埃及符号。与以往不同的是，这些学生有的在美国马萨诸塞州剑桥市的课堂上，有的在中国东部的教室里，并非都在现实中的北非附近。该案例借助的即是虚拟现实社交软件ｒｕｍｉｉ、ＶＲ 教室系统、以及 ＯｃｕｌｕｓＧｏ　ＶＲ 头戴设备。受此启发，可以尝试以先进的科学技术为支撑或辅助，在实践性并不明显的文学类课程中积极探索虚拟实验室建设，符合学习成果对审美、情感和创造性的要求，满足在线学习对沉浸式体验的需求，还能发挥远程开放教育的优势，满足不同时空的学生的不同需求。结合未来教育的发展趋势，汉语言文学专业虚拟实验室在提高学生人文素养和综合素质方面具有独特作用。汉语言文学专业虚拟实验室建设由厦门凤凰创壹软件有限公司提供技术服务，受制于项目经费及中标公司的技术阈值，很多设想还无法实现。

  二、汉语言文学专业虚拟实验室建构

  建设符合开放大学汉语言文学专业特色、高容量和覆盖主干课程的虚拟实验中心，为本专业绝大多数学生提供网上虚拟实验教学场所、运行环境、支撑平台及数据中心，并与学校教务管理系统和教学平台无缝对接，可覆盖全省电大的虚拟实验室，需根据汉语言文学专业培养目标，结合计算机网络技术实现形式，构建系统管理、虚拟中心、交流中心和资料中心４个模块，使这些功能模块成为虚拟平台与实验者之间的桥梁，共同构成网上虚 拟 实 验 室 系 统 。专 业 内 容 模 块 包括：语言应用能力、诗词鉴赏能力、影视鉴赏能力、写作能力、教学能力五个模块。
  （一）功能模块

  １．系统管理
  Ｂ／Ｓ架构或 Ｂ／Ｓ、Ｃ／Ｓ 混合架构设计，支持网页界面操作方式，软件首页支持学生、课程教师、教务管理员、系统管理员使用不同的身份登录软件；不同的身份具有不同的操作权限；提供系统管理功能，包括用户、分组、角色、权限、日志、备份管理和实时监控等。不限客户端数，支持同时在线人数 ３０００ 人 以 上。服 务 器 主 要 参 数：品 牌 服 务器，单颗英特尔至强处理器（四核１．８ＧＨｚ，１０ＭＢ共享三级缓存）、４ＧＢ 内存（１Ｒｘ４ＰＣ３Ｌ－１２８００Ｒ－１１）、５００Ｇ 硬盘（ＳＡＴＡ）、四端口千兆网卡、热插拔冗余电源。

  ２．虚拟中心

  通过采购 或 创 新 开 发 虚 拟 实 验 中 心 管 理 平台，搭建网上虚拟实验中心基本框架。提供虚拟实验中心门户网站，系统内容包括中心介绍、实验教学、实验队 伍、管 理 模 式、设 备 与 环 境、教 学 特色、中心新闻／公告／通知等。提供实验教务管理功能，包括：课程库、培养计划、排课、选课与开课审核等功能。提供实验教学管理功能，包括虚拟实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理以及实验报告等。提供实验前理论学习功能，包括实验前学生通过练习、自测、课件等方式学习实验理论知识等。与第三方开发的各种虚拟实验、仿真软件进行集成并进行统一管理，可以支持演示动画的上传，发布和集成等操作。

  ３．交流中心

  提供实验过程智能指导功能接口，学生在实验过程中遇到问题可以请求指导，系统给出指导信息。提供实验结果自动批改功能接口，学生提交实验结果后系统自动评判，给出分数和评分点。提供实时答疑功能，使得教师和学生可通过文本和语音方 式 实 时 在 线 交 流。提 供 非 实 时 答 疑 功能，建立问题库，并对问题进行分类，以便用户查找、提出、回答及处理问题；提供问题库的审核、增加、删除、查 询 与 修 改 功 能，便 于 教 师 管 理 维 护。提供短信通知功能，当教学安排实验后，可以通过短信实时通知学生，并可通过短信督促未完成实验的学生。

  ４．资料中心

  与现有教务管理系统和教学平台之间实现无缝对接。提供与教务管理系统和各类教学平台进行通讯的数据接口及说明，解决从教务系统导入各类基础信息（例如学生信息、专业规则信息、教学点信息、课程信息等）和导出平台实验成绩问题。实现从其他平台（例如教学平台）的单点登录访问（不需要二次输入账号密码即可进入虚拟仿真实验教学管理平台），提供单点登录访问的接口及源代码。

  （二）内容模块

  根据开放教育汉语言文学专业培养目标，对标专业核心课程，汉语言文学专业虚拟实验室内容模块可分为：语言应用能力、诗词鉴赏能力、影视鉴赏能力、写作能力、教学能力五个模块。
  １．语言应用模块
  该模块考察学生掌握和运用现代汉语、普通话的能力，可尝试建构游戏化学习模式。游戏化学习旨在提供一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动机，使学生在富有教学意义且教学目标明确的游戏活动中得到训练或有所发现，取得积极的教学效果。游戏化学习应与问题解决相结合，在虚拟现实的学习空间中，将学习者的相互协作整合到同一空间，也可以利用全息成像技术使不同空间的学习者显示在同一空间，达到一种在真实环境中共同游戏和协作的效果。游戏化模块建构的关键在于加强学习内部动机。相比之下，信息技术对教育领域改变的效果远不及其 对 经 济、医 学 等 其 他 领 域 变 革 的 成 就。提高学习者的学习能力和学习效果始终是教育领域关注的重点，也是教育改革的聚焦点。以游戏化学习建构语言应用模块，可以增加学习的趣味性，使学习者在真实的学习体验中获得情绪上的满足，从而增强学习的内在动机。同时，学生能够进一步将所学知识应用在真实情境中，从而达到更高水平的目标层次。考察学生的语言应用能力，需结合时代发展的要求。模块建构可模拟诸如汉字听写大会虚拟现实场景，学习者首先进行个人通关，根据积分进行学习者之间的互选组队，在虚拟现实情境中进行实时比赛，完成考核任务。还可辅以语委普通话计算机辅助测试系统进行普通话水平能力测试与考察。
  ２．诗词鉴赏模块