互联网技术的发展可谓日新月异,根据目前网络信息技术的发展趋势,以及网上教育的发展现状,可以看到在今后一段时间内网络教育的几个发展方向。总的来说,这些方向都是强调为网上的受教育者提供更为强大、更为友好的学习环境,这些环境能够将各种最新技术集成起来,允许学生从世界的各个角落获取广泛的信息。在这里,我们简单介绍其中的几个方向。
20世纪90年代兴起的多媒体技术融合了计算机技术、网络通信技术,信息处理技术、电视电声技术、光盘制造技术,它将为网络教育提供坚实的技术基础。有人认为,多媒体技术不过是信息智能化技术的一个前导技术,它的最终形态一定是网络化、可视化、智能化。这些“化”都正是网络化教育所期待的。
未来的信息网络
未来的网络化远距离教育有赖于未来的信息网络。未来信息网络应该就是我们期待已久的信息高速公路。它不是我们目前采用的CATV、PSTN,也不是现在的互联网,甚至正在发展中的BISDN(宽带综合业务数字网)也与之尚有差距,但现有的这些网络也许正是未来信息高速公路的前身和基础。未来的信息至少能够满足以下要求:
(1)可提供高速位率和可变位率的传输业务。
(2)对不同类型的多媒体信息可满足实时性需求。
(3)保证不同类型的信息间的同步。
(4)用户对通信业务质量(不同类型通信业务质量参数有较大差别)动态地控制。
(5)能提供多种连接形态,实现多连接管理,可提供多方通信能力。
(6)能提供通信的交互性,使用户对各种媒体有充分的参与控制、编辑能力。
(7)可提供智能化支持及扩展新的多媒体信息处理的适应能力。
当然,要实现上述目标,还有许多技术问题尚待解决。其中比较关键的有:基于ATM的网络交换技术、基于甚低位率的视音频压缩技术(MPEG-4即是针对此目标的,这一技术将获得比MP3更高的音频信息压缩率,有助于实施视音频实时交互传输)、数字通信调制技术以及多媒体信息处理技术的集成等。
网络化的专家系统技术用于教育
所谓专家系统是指一个(或一组)能在某特定领域内,以人类专家的水平去解决该领域中问题的系统。1992年,布朗耐尔提出了有关计算机化课程专家的设想。冯·霍恩指出,在教育领域应用专家系统将有助于许多问题的解决,例如诊断学习问题、纠正语法文法错误、进行职业咨询或者设置计算机网络。目前,专家系统在帮助学生提供建议方面已经取得了一些效果。
专家系统有一个可以大有作为的应用,就是让学生自己生成专家系统,这不失为一个行之有效的方法,可以提高学生解决问题的能力刺激学生在所学知识领域内进行深入研究,那些自行设计开发专家系统的学生将会感到受益匪浅。
当今,专家系统在网络化的教育中已经有所发展,在美国的一些大学的网上课堂中,部分相对简单的专家系统框架已经投入使用。这种框架能使学生把某种知识输入到框架中来建构他们自己的专家系统。这种框架不必进行复杂的语言编程,学生只需致力于从网上收集和组织知识库所需的信息。如果学生要使用框架建立自己的专家系统,他们就必须系统地思考输入到专家系统中的知识。例如,一个学习商业管理的专家系统,学生就需要收集有关产品、价格、市场等方方面面的信息。
虚拟现实技术
虚拟现实领域是计算机网络化教育的一个较新的方向,它也是整个网络多媒体技术发展的最终趋势。虚拟现实就是由计算机生成一个环境,用户可在该环境中作为一个积极的参与者进行各种操作。计算机虚拟现实为我们提供了丰富的认知素材和情境,扩展了我们的认知经历。
虚拟现实可以给我们带来完美的实景模拟。试想,学生可以通过在地球和其他行星不同重力的情况下玩篮球并探索其运动规律来研究万有引力定律;医学院为学生提供给病人做临床诊断和做手术的机会;在学习地理课的丝绸之路时让学生置身于古老时代的风土人情中。当然,这些都可以依靠虚拟现实技术来实现。许多领域的学习都希望让学生参与对某些真实事件或原理、规律的模拟性操作,这极大地提高了学生对问题的好奇心和理解力,所以深受学生们的喜爱。
对虚拟现实究竟该怎样定义?说法较多,在这里给出有关文献里常见的一些定义:虚拟现实是由计算机产生的一种多维度、容纳性强的环境,参与者在认知上认定其有效从而予以接受。
虚拟现实是为了改进人类与计算机、其他人之间的沟通,而采用计算机和各种附件所产生的对人类经验的模拟。
虚拟现实是感觉、感受和思考的一种方式。计算机通过控制感觉输入、改变体验、情感和最终思维从而控制感觉。
虚拟现实是一种高运行速度的、富有创意的交互式计算机系统,从而使计算机从用户的头脑中消失,只能体验到由计算机产生的像现实一样的环境。
从上面的各种定义我们可以看出,虚拟现实是由大量数据产生的一种情景,在这个情景中用户能直接操纵其属性、物体及其关系。
同一般的基于文本和静态图形的教学媒体相比,虚拟现实的优点是不言而喻的。虚拟现实能够创造出更好的学习环境,学生能够以自然的方式和对象产生相互作用,通过活动探索世界获得知识。虚拟现实的界面隐匿性促进了操纵,使得学生在操纵时更加容易,从而把更多的注意力放到了学习内容上。计划好的虚拟现实世界还能为学生提供不同类型的指导,以适应不同学生的学习方式。虚拟现实对活动的强调,使杜威等人的“做中学”的思想得以实现,使学生在感兴趣的活动中了解客观事物,掌握知识技能,形成实践智力和反省智力。
虚拟现实技术是由计算机人工创造的多维空间,它能高度逼真地模拟使用者在自然环境中的多种特性。这些特性主要包括“沉浸”特性和“交互”特性。所谓沉浸特性是指该技术能给使用者以一种身临其境的体验,如使用者能观察到具有立体感的视觉显示、反映自身运动、位置变化的动态显示等。所谓交互特性是指该技术能提供使用者对多种媒体形式采用多种交互手段,如用语音、手势、数据手套及触觉等手段与虚拟空间交流信息、触觉力感可实时反馈。虚拟现实技术现在已经有较大的发展。在未来远距离教育系统中,要创造一种网上的人际交互环境,就要在人与计算机交互理论和技术的指导下,进行多种技术的集成和综合。这其中,虚拟现实技术原本起源于教育应用,在其不断发展中又将进一步为现代教育技术注入新的活力。在未来的技能模拟训练、三维空间教学、情景教学等方面,虚拟现实技术将会有广泛的应用。
智能计算机网络辅助教学系统
智能计算机网络辅助教学系统可以用智能化大楼加以说明。智能化大楼是指利用现代化电子技术,通过对建筑物的四个基本要素,即结构、系统服务、管理以及它们之间的关系进行最优化考虑,来提供一个投资合理、高效率、舒适、温馨、便利的环境。智能化的网络教学系统就是这样一座大厦,它的各个楼层是各个局域网,连至高速主干网络,大楼与外界的通信联网通过高速主干网络和中心主机来实现。
网络多媒体计算机是智能化教育大厦中最具教育功能的部分。学生可以从大量的照片、文字说明和同步播放的立体声伴音中获取所需的信息,也可直接通过触摸屏幕与远程主机进行交互。
智能指导系统将成为这一大厦的重要部分。传统的CAI存在这样一些缺陷:学习主动性不够,计算机无法判断学生对深层次的问题的答案。智能指导系统将为网络受教育者提供更友好的界面,能够更深入地了解学生的学习情况,检测和判断学生犯错的原因并予以适当的指导和纠正,还能够根据教学经验自动调整教学策略,进行自我修改和完善。
我们并不认为网络教育将会取代学校教育,但我们完全有理由相信,明天的计算机网络教育将真正影响到每一个人,它具有传统教育无法比拟的突出优点。未来的网络教育,使我们多少年来期盼的“智力共享”、“寓学于乐”、“终身教育”的梦想真正成为现实。