增强现实(AR)在教学中的应用案例评述

增强现实作为一种新型的手段在教育领域进行跨界融合,学习者能够在虚实融合的教学情境中,以最贴近自然的方式进行自主探索。基于增强现实的交互手段给课堂提供了新的教学方式,知识会越来越具有交互性、流动性和情境性。该文通过实证发现,大部分学生的学习态度和增强现实教具的使用是呈正相关的。当然,增强现实在教育领域的应用还处于早期阶段,在教育领域的应用既有发展机遇,也还面临着一些挑战。在未来的研究中,增强现实学习环境应该深入研究如何支持学与教,以提升学生在课堂教学中的学习效果,引领课堂教学新路向,形成教育新常态的价值诉求。

增强现实(AR)技术的教育应用综述

增强现实(AR)是虚拟现实(VR)技术的延伸。基于增强现实的交互手段给教育者提供了新的方式表达给学习对象,也用最贴近自然的交互方式为学习者搭建一个自主探索的空间。增强现实技术具有五方面的特性,它在教育中的应用潜力主要体现在:抽象的学习内容可视化、形象化;支持泛在环境下的情境式学习;提升学习者的存在感、直觉和专注度;使用自然方式交互学习对象;传统学习与新型学习相结合。增强现实技术的教育应用涵盖着课堂学习(学科分类)和课外非正式学习,目前在国内外的教育中已经有了不少实践,并初步形成了基于角色扮演、基于位置和基于任务的三类增强现实学习环境教学方式。当然,增强现实技术教育应用也还面临着一些挑战和发展机遇。

科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究——第二届STEM国际教育大会述评

第二届STEM(Science、Technology、Engineering、Mathematics)国际教育大会于2012年11月在北京师范大学举行。作为反映STEM教育研究国际前沿水平的研讨会,集聚了国内外STEM教育的知名专家学者以及最具创新性的STEM教育研究成果与实践经验。本文梳理了STEM教育的教学模式、教师专业发展以及创新应用成果,反映了国际STEM教育研究与实践的新趋势。

增强现实学习环境的架构与实践

增强现实是虚拟现实技术的延伸。增强现实环境中的学习注重虚拟与现实的结合,通过在现实环境之中设置虚拟信息,让学习者使用计算机或移动设备在虚实融合环境中与学习内容互动。本文首先介绍增强现实的核心特点及与虚拟现实的区别,然后简要介绍了增强现实的技术实现流程,梳理了国内外教育领域中增强现实学习环境的研究现状,介绍了一个自主研发的增强现实教育应用案例——"未来之书",并阐述了增强现实技术对于教学的意义和价值,即增强现实学习环境符合情境学习理论和建构主义学习理论,它带给我们的不仅仅是一个技术平台,更可能是新的教学模式和方法。文章最后总结探讨了增强现实学习环境的发展趋势。

5G环境下的多模态智慧课堂实践

5G技术的普及将推动教学向个性化、精准化、智能化、融合化方向发展。然而,目前国内对5G技术与教育融合的研究多为理论探索与理念构建,缺乏课堂应用实践案例。因此,探讨5G环境下多模态融合教学的智慧课堂教学方式,有助于将理论与实践相结合,为智慧课堂的开发与应用提供参考。北京师范大学“移动学习”教育部—中国移动联合实验室联合中国移动开发了5G环境下的多模态智慧课堂实践案例——“彩虹的秘密”,通过多模态资源整合、多模态互动、多模态评估的多模态智慧教学方式,利用5G高带宽、低时延、大连接的技术特性,接入VR/AR/MR设备、全息投影、智能白板、移动终端、智慧学习笔等多种形态的智联终端和教育装备,实现多种软硬件设备间的无缝互联、协同工作,为学习者提供沉浸式的实时学习体验。总结实践经验,实施多模态智慧课堂,需要“以学生为本”构建多模态学习环境和多通道融合的多模态资源,鼓励学生通过自主探究,实现新旧概念的交互。此外,多模态智慧课堂还倡导多元、动态的学习评价体系,以帮助教师进行精准决策和调控。

美国STEM教育中社会组织的作用及对我国的启示

美国近年来高度重视科学、技术、工程和数学(STEM)领域的教育。在推进STEM教育的过程中,美国充分利用企业、非营利机构等组织与政府部门共同建立了一个高效的跨部门合作的新模式。该文分析美国STEM教育中社会组织的类型、支持形式,以及政府对STEM教育发展的顶层设计和组织定位,并针对我国发展STEM教育提出开放办教育、加强顶层设计和跨部门协作以及发挥科技场馆的作用等建议。

一种鲁棒性盲水印算法

鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段 .提出一种针对彩色图像的鲁棒性盲数字水印方法 .该方法根据灰度图水印信号序列 ,结合宿主图像DCT(DiscreteCosineTransformation)系数相关性自适应地嵌入水印信号 ,提取水印时不需要原始宿主图像 ,可以批量处理 ,适用在Internet上检测侵权数字作品 .实验结果证明该方法对JPEG有损压缩。

从Sloodle看三维虚拟学习环境的发展趋势

当前教育领域涌现了很多使用基于网络的多用户虚拟环境进行教学的实例,如Active Worlds、Second Life、Wonderland等,这些平台有很好的三维模拟环境,在教学中使用得越来越广泛,但缺乏学习过程记录与支持的功能,有必要将其与现有的教学系统尤其是基于Web的虚拟学习系统整合起来。本文首先简要回顾了教育领域中三维虚拟学习环境的研究现状,然后介绍了当前国际上流行的一个开源三维虚拟学习环境——Sloodle。通过介绍Sloodle中的Web-Intercom、MetaGloss、Choicer、Translator等工具,讨论了使用这种三维虚拟环境与Web技术整合给学习系统带来的挑战和潜力。最后,总结并探讨了三维虚拟学习环境的发展趋势。

一种基于八叉树的三维网格盲水印算法

鲁棒性数字水印特别是盲水印是保护数字作品版权的重要手段.提出一种针对三维网格模型的盲水印算法.首先通过PCA(Principle Component Analysis)对模型进行预处理,将模型调整到唯一的姿态朝向,然后对三维模型进行剖分得到八叉树.对有意义的RGB(Red,Green,Blue)水印信息图进行随即置乱生成密钥,并将水印信息量化并作为细微扰动信息嵌入到八叉树底层节点包含的顶点坐标中.提取水印时不需要原始模型数据,且与模型拓扑无关,可直接对点云数据进行水印嵌入.特点是嵌入容量大,可抵抗旋转、平移、均匀缩放和顶点重排序攻击.根据八叉树高层节点编码抽取模型的特征来构造零水印,并注册到第三方公证处,还可以在一定程度上抵抗均匀化简、噪声和重新网格化等攻击,具有较强的鲁棒性和普适性.

交互式AR教学对中学生认知能力的影响——以高中化学电解池知识点为例

为探究交互式AR教学对中学生认知能力的影响和师生对交互式AR辅助教具的接受度,文章以高中化学电解池知识点为例,进行了交互式AR辅助教具设计和教学设计,并开展了课堂对比实验。结果表明,交互式AR教学和Flash动画教学都对学生的记忆、理解、应用等认知能力有积极影响;交互式AR教学在应用维度的提升优于Flash动画教学、在记忆维度的提升弱于Flash教学,而在理解维度的提升两种教学比较相近;师生对交互式AR辅助教具的接受度较高。研究证明将交互式AR辅助教具与其他教具相结合,能够更好地解决教学重难点问题,提高学生的记忆、理解、应用等认知能力。

一种保留几何及属性边界的网格简化方法

在实际应用领域,三维模型除包含由三角形网格构成的几何、拓扑信息外,还包含颜色、纹理、法矢量等属性信息,因此数据量较大,且不可避免地存在边界和孔洞.基于三角形折叠的方法,对误差矩阵的计算和误差控制方法进行了改进,并提出了几何及属性边界三角形的概念,给出了一种保留原始模型边界及属性信息的简化算法.该算法针对不同的边界情况将原始三角形网格划分为边界三角形、角点三角形、内部三角形及特征三角形,并采取相应的约束策略,在减小模型数据量的同时,较好地保留了边界和属性信息,并且生成递进网格文件,为包含属性的非封闭网格模型提供了连续多分辨率的模型重现.实验结果证明该方法快速有效,已成功应用于基于W eb的三维递进传输和发布.

打开教育的另一扇门——教育元宇宙的应用、挑战与展望

元宇宙是一种整合多种新技术的互联网未来新形态,其与教育领域相结合具有巨大的潜力。文章首先指出元宇宙是一个不断发展、演变的概念,而教育元宇宙具有交互性、沉浸性、多元性三个核心特征,并介绍了教育元宇宙的六大底层支撑技术及应用场景。然后,文章从学科教育、非正式学习、职业培训等领域的案例入手,介绍了以VR/AR学习环境为代表的教育元宇宙当前的发展状况。最后,文章分析了教育元宇宙面临的问题与挑战,并针对教育元宇宙初期的发展从机制、技术、教学三个方面提出建议。教育元宇宙为研究教育系统的复杂性和教育的发生发展规律打开了另一扇大门,而研究其应用、挑战与展望为教育元宇宙的发展指明了方向,注入了动力。

浙江省“浙八味”道地药材真菌病害调查及病原鉴定

通过对浙江省磐安地区"浙八味"药材真菌病害进行病原菌分离和鉴定,采用无菌培养基平板分离技术,从药材植物病叶中分离获得病原真菌,构建真菌ITS系统发育树,对病原菌进行分子水平的分类鉴定,并观察病原菌菌落形态及显微结构和形态学鉴定共获得9种病原真菌,分别为链格孢菌(Alternaria sp.)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、球毛壳菌(Chaetomium globosum)、绿色木霉菌(Hypocrea virens)、月状旋孢腔菌(Cochliobolus lunatus)、球孢黑孢霉(Nigrospora sphaerica)、木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)、束状刺盘孢(Colletotrichum dematium)和茎点霉菌(Phoma sp.)。查阅药用植物病原菌记录并结合科赫法则实验,当地药用植物成为3种病原菌的新寄主,分别为月状旋孢腔菌引起的安徽亳州白芍褐斑病、束状刺盘孢引起的磐安阔叶麦冬炭疽病、球毛壳菌引起的早小洋菊叶枯病。

三维网格压缩方法综述

针对三维网格大数据量与三维图形引擎处理能力及网络带宽限制之间的矛盾,三维网格压缩编码技术提供了一系列解决方法。本文从静态压缩和递进网格两个角度分类,以拓扑信息驱动和几何信息驱动为两条主线,归纳比较了国内外近十年来三维网格压缩的各种方法,并给出其未来发展趋势。

子宫内膜雌激素受体的胶体金标记技术

三十多年来,很多学者一直用生化法、组织化学法、辣根过氧化物酶标记抗体法及E_2-HRP(酶联雌二醇)亲和组化法测定子宫内膜雌激素受体,但都缺乏精确的定位和定量研究。有的作者用ER单克隆抗体免疫组化法检测细胞核内的雌激素受体,但不能解释胞质内有雌激素受体的存在,且该单克隆抗体国内无供应,进口价格昂贵。为此我们设计了一种CG-E_2-HRP(colloid gold-雌二醇-辣根过氧化物酶)与标本中的雌激素受体(ER)结合的技术。

轻量级脑机接口AR探究工具的科学课堂应用研究

本研究在心流理论的指导下,开发了一款基于轻量级脑机接口的增强现实科学探究工具,对两组参与基于脑机接口和无脑机接口的AR科学探究活动的41名小学生开展实验。结果显示,基于脑机接口的AR探究工具提高了学生科学探究成绩和参与自我效能,而对认知负荷无显著影响。访谈结果也表明,学生对脑机接口的AR探究工具持正面态度。本研究的发现可为未来虚实融合学习环境的学习监测系统构建提供参考。

尖孢镰刀菌引起的杭白菊叶枯病

对浙江磐安地区发生叶枯病的杭白菊进行分析,分离纯化获得病原真菌,经形态及分子鉴定其为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。进一步进行室内毒力测定,发现所分离获得的病原菌能引起杭白菊叶片发生叶枯症状,与田间观察到的症状表型一致,完成科赫氏法则验证。研究结果扩大了杭白菊叶枯病的病原菌范围,将为病害的有效防治提供指导。

VR/AR教育应用案例及发展趋势

随着教育形式的多样化以及前沿信息技术在教育领域的深入应用,VR/AR学习环境推动越来越多的教育学者通过重塑学习方式回归教育本质,对培育创新型人才和教育普及产生了深远的影响。本文在介绍VR/AR概念的基础上,阐述了国际VR/AR的教育应用现状,介绍了经典的VR/AR教育案例开发与实证结果,有助于我们更加深刻地认识信息化教学模式构建的一般规律。当然,VR/AR在教育领域的应用还处于早期阶段,在教育领域的应用既有发展机遇,也还面临着一些挑战。在未来的研究中,应该深入研究VR/AR学习环境如何支持学与教,以提升学生在课堂教学中的学习效果,为教育教学模式的改革创新实践提供经验和启示。

带环后月经过多机制的超微结构研究

带宫内避孕环系常用之节育措施,不正常子宫出血系常见之并发症。本文旨在研究发生出血的机制,提出改进意见,以利于带环妇女的健康,提高带环率。本文对12例带不锈钢环后月经过多妇女的子宫内膜进行超微结构研究,与6例带环而月经正常的妇女对比,结合基础体温、血雌孕激素测定等资料加以讨论。研究结果表明:(1)带环不影响卵巢功能。(2)环周围区与远离区内膜发育的不同步可能是出血过多的重要原因。(3)选择大小适宜的环(宁小勿大)既提高避孕效果又避免出血过多。

服务是数字校园新的需求

中小学数字校园是指一种依托现实校园而存在的以网络为基础的教育平台，通过数字化环境的支撑，实现从环境、资源到活动的数字化，辅助完成校园活动的全部过程。数字校园并不只是把传统学校活动数字化后简单地照搬到网络上，而是在这一过程中重新整理和设计学校活动，优化并提高学校整体管理工作质量，以适应社会不断发展的需要。从实践来看，数字校园经历了四代：第一代是基本校园网络环境建设，第二代是数字资源和业务整合建设，第三代是丰富数字资源和高度整合建设，第四代是面向服务，构建业务流畅、资源共享、智能灵活的教育教学环境建设。