基于数字孪生技术的智慧教学模式创新研究

随着物联网、大数据、人工智能的飞速发展,新一代信息技术与教育业深度融合;数字孪生技术的不断革新为市政工程、土木工程等专业的教学改革提供新契机,也成为教育创新研究的新方向。该文借鉴数字孪生技术在工业领域的成功模式,研究其在智慧课程教学模式改革中的应用;通过对数字孪生智慧教学的特点及数字化教学的发展历程进行系统梳理,提出数字孪生智慧教学新模式体系的设计和构建要素;最后,提出数字孪生技术在未来市政工程教学中的应用前景,期望能够实现物理实体教学与智慧信息教学交互与共融,在国家数字化教育大背景下更好地培养新工科人才。

基于VRML的机械基础实验虚拟场景构建

随着网络教学的不断发展,实验教学正成为网络教学和实验资源建设的重要组成部分.为了实现机械基础实验的网络教学,必须实现实验仪器设备仿真及实验过程的动态模拟.网络虚拟现实建模语言VRML能在网页上建立交互式三维虚拟世界,文章对VRML并结合Java技术在机械基础实验网络教学中实现虚拟实验的技术进行了探索,并以实例的形式讨论了机械基础课的实验仪器设备的静态建模方法及实验的动态仿真等的关键技术问题.运用三维建模软件如Pro/e或CAXA实体设计建立静态的实验设备模型;利用VRML和Java技术实现实验的动态模拟.机械基础实验网络教学的实现为机械基础实验教学开拓了新的实验教学手段.

交互性虚拟教室的设计与实现

以虚拟现实建模语言VRML为基础,结合Java设计并且实现了一个虚拟教室系统;设计了相关教室场景交互模式以增强学习的交互性,实现了对部分教室场景对象的感知与交互控制及虚拟教师和学生的交互功能;虚拟教师具有简单的表情和动作,有助于学生对教学内容的理解;此教学系统具有较好的教与学的交互功能,用户可以对虚拟教室进行任意角度的观察和自由操作;它提供了一个生动逼真的教学环境,将学习者"放在"与现实学习环境相似的场景中;它有助于学生的自主学习,具有较高的实用性。

3D手势计算支持的教学应用研究

3D手势计算将人机交互从二维扩展到三维,促进了用户与虚拟对象的自由交互,能够为学习者提供新型的学习过程体验。在阐述3D手势计算的三维化、自由化以及视觉化特征的基础上,分析学习者身体行为对于大脑学习的影响,探索3D手势计算应用于教育的理论基础。同时,通过进一步剖析该技术在阅读、外语、科学和技能训练四个方面的教学应用典型案例,论证了3D手势计算对于教育教学过程的支持以及实践效果。研究表明,3D手势计算所支持的学习者手势乃至身体行为,能够有效促进学生对于复杂知识的理解,激发学生的学习兴趣。

基于VRML的交互式虚拟实验环境的构建

基于VRML,结合Java技术,分析构建交互式虚拟实验环境的关键技术.以计算机组成与维护实验为例,运用VRML和3DSMAX建立静态的实验设备模型,利用VRML和Java技术开发具有交互功能的三维虚拟实验环境,为实现多种虚拟实验环境的构建提供一种有效的途径.

基于虚拟导师的精准就业指导平台研究与应用

高等学校的毕业生就业问题一直是广大社会群众的关注焦点,做好毕业生就业工作是保障和改善民生的重要内容,也是推动高等教育事业持续健康发展的迫切需要。科技新时代背景下网络的迅速发展引起了巨大的改变,也更进一步推动了高等教育事业可持续健康发展的大众化进程,促使就业指导平台应运而生。然而就业指导平台对学生的个性化培养和对教学与就业资源的未能精准利用,导致出现高校就业指导平台利用率较低、资源严重浪费等现象。该文从提高学生就业率的角度出发,引入虚拟导师的概念,创建基于虚拟导师的精准就业指导大数据平台,实现全程化、专业化、信息化、个性化、精准化的就业指导服务。应用实践表明,平台提升了大学生就业指导的精准性,提高了大学生的就业几率。

虚拟学习社区中网络教师指导活动研究

本文通过网络教师指导活动的个案设计和行动研究,探讨虚拟学习社区中网络教师如何更好地指导学生的学习。论文提供了指导活动的基础框架和行动过程描述,其他课程可以针对其进行修正;同时为基于网络的实时与非实时教学指导等方面提供案例参考,从而促进网络教师角色、职责转变的具体实现和专业化发展。

基于主题学习的学习伙伴推荐算法

学习伙伴是开放虚拟学习社区的重要资源,学习伙伴中的助学者可以帮助普通学习者克服学习障碍,相互提高沟通交流能力.在构建出基于本体的知识库后,综合学习者的兴趣、认知和热心度特征,提出了一种基于主题学习的学习伙伴推荐算法.实验结果表明,学习者在提供学习经历后,算法可以计算出它与其他学习者之间的伙伴评分,评分差异较好反映了真实学习环境中的最佳学习伙伴经验,有效地提高了开放虚拟学习社区构建的个性化和智能化,从而提升开放学习社区中学习者的学习效率和效果.

网络学习空间支持的协同教学模式与应用案例研究——网络学习空间内涵与学校教育发展研究之八

网络学习空间的建设与应用是"三通两平台"的核心。网络学习空间能够支持不同角色实体(教师、学生、实践专家等)的交互联结,并能为构建教师教学共同体、实现协同教学等提供支持。基于对协同教学的本质是一种由多名教师协作完成的活动的认识,依据活动理论提出了对协同教学从活动情境、活动目的、活动成分、活动结构等四个维度的协同教学分析框架。在此基础上,对国内外协同教学模式和相关案例进行分析,结合网络学习空间的特点,形成了包括帮带协同教学模式、虚拟班级协同教学模式和智能导师协同教学模式等三种具有典型代表性的网络学习空间支持的协同教学模式,并对相应的典型案例进行了描述与分析。

基于MAS的虚拟导师资源自组织协同机制研究

为解决学习者个性化教学过程中,教学资源分配缺乏个性化、针对性,导致线上教学、培训效果不佳的问题,在深入研究高校人才培养模式的基础上,引入虚拟导师教学机制,展开基于虚拟导师的教学资源自组织协同机制的研究。通过构建虚拟教师资源自组织模型,为个性化人才培养提供理论支撑;提出基于MAS(multi-agent systems,多智能体系统)的资源自组织协同机制,实现资源个性化定制分配,为学习者定制个性化培养方案;设计基于MAS的虚拟教师资源自组织系统,将其应用在高校就业技能培养过程中,为学习者提供适用于自身特征的科研环境与学习资源。应用实践表明,基于MAS的虚拟教师资源自组织系统能够为学习者提供个性化科研环境与学习资源,实现了个性化培养,有效提高了学习者的学习积极性。

虚拟工作社区员工中心度与工作绩效相关性研究

随着Internet的快速发展,虚拟社区逐渐被引入员工的工作与学习中。然而,国内外已有文献对于虚拟学习社区的研究较多,对于虚拟工作社区的研究则较少。虚拟工作社区,就是将虚拟社区作为工作的场所与载体。本文针对虚拟工作社区进行研究,旨在通过对员工中心度的测量,揭示其与员工工作绩效的关系。本研究选择北京大学网络教育学院的网络辅导教师为研究对象,选择一定时期的大量帖子进行内容分析,主要采用SPSS计量分析方法和社会网络分析法,计算社会网络结构,测量员工中心度,并进行假设检验。研究发现,虚拟工作社区中员工中心度与工作绩效存在正相关的关系;中心度与性别也存在正相关的关系;在线时长是导致性别差异的主要因素,在显著水平0.01下,男性在线时长显著长于女性。

虚拟导师系统设计及其实现

针对本科生导师指导的学生多、任务重的现状,设计了虚拟导师系统的功能模块、仙鹤模块、技术模块和运行流程,提出了该系统的开发环境、运用的工具和主要技术,说明了核心模块的实现方法。通过本系统实现人机结合,对降低导师工作强度,提高导师工作的层次和效率具有重要的实际意义。

“虚拟导师环境”下的计算机实践教学体系研究

本文研究了"虚拟导师环境"下的计算机实践教学体系结构,把计算机实践教学体系分成三个模块来研究:课程实验、课程实训和创新实验。在每一个模块中结合高校在实践教学中的探索,构建了"虚拟导师环境"下的实践教学体系。最后,结合实例,讲述了在"虚拟导师环境"下,计算机实践课程的教学过程。

人工智能2.0重塑学习的技术路径与实践探索——兼论智能教学系统的功能升级

人工智能(AI)经历了60余年的发展积累起强大的技术基础,近十年来,AI走过计算智能、感知智能之后,正在迅速向认知智能迈进,人工智能已从仅被精英小众群体认知与使用的1.0时代,走进被各行各业大量应用的2.0时代。伴随自然语言理解、表情识别、教育大数据、虚拟现实及机器人等技术的飞速发展与应用,引入这些技术之后的新型智能教学系统,正在对知识的表征形式及学习过程实施智能化改造与重塑,并即时捕捉与感知、分析学习者的学习状态,自动测评、学习分析、情绪感知、仿真教学及智能陪伴等成为智能教学系统的应有功能。未来的智能教学系统将基于大数据智能与跨媒体智能协同,支撑精准的学情判断和科学的学习路径推荐,教育中的人工智能将走向人机协同的增强智能。

基于远程虚拟实验的实时智能指导系统

提出了一个基于远程虚拟实验的实时智能指导系统(intelligent tutoring system,ITS),该系统用来模拟教师的决策,在虚拟实验过程中给学生提供实时指导.该系统扩展了传统的ITS四库体系结构,并运用面向对象的技术,设计和实现了多级知识库结构和混合模式的多级目标推理机.详述了该实时智能指导系统的知识库结构、知识表示和推理技术,并通过实例验证了该系统的可行性和有效性.

基于远程教育的虚拟导师模型构建

远程教育作为传统教学模式在信息时代的补充,自其诞生之日起就得到了广大教育工作者的关注。在分析目前远程教育模式不足的基础上,针对当前远程教育模式存在教学模式单一、教学内容缺乏针对性、反馈不及时、学习者学习过程缺乏监督等缺点,以个性化教学理论为指导,设计了一种以多Agent系统为工作机理的虚拟导师模型。首先,对Agent技术进行研究,分析Agent技术的特点,阐明以Agent作为实现个性化教学,构建虚拟导师模型的原因,并给出虚拟导师的定义;其次,从模型指导思想、工作流程和模型构建三个方面说明模型设计的过程;再次,详细说明模型的各部分结构和工作机制;最后,以模型为指导,设计虚拟导师系统,通过系统应用效果分析,例证模型的可行性。应用效果表明虚拟导师模型在一定程度上实现了个性化教学,弥补了当前远程教育模式的不足。

一种应用虚拟发音头像的普通话聋儿言语康复系统

本文介绍了一种新型的包含虚拟发音人头像的语言训练系统并对该系统在听障儿童语言康复训练中的实用性进行了研究。该系统以虚拟三维发音人头像的形式再现了汉语中常见的20个单音节字的发音动作,并将之用于语言康复训练。系统运用EMA(三维电磁发音仪)设备采集内部及外部发音器官运动轨迹作为驱动数据,有效模拟了汉语发音。此外,系统还包括一个听力训练模块和一个朗读训练模块,用于辅助聋儿的发音康复训练。文章对系统发音模拟功能的准确性进行了人工评估,并应用系统对两名4至5岁之间的聋儿进行了初步的康复训练。初步评估及训练的结果表明:系统的发音模拟功能可有效模拟发音器官的动作,有助于提高听障儿童的语言能力;同时,系统的设计风格较易获得幼儿认同。研究证明,本系统在听障儿童发音训练方面是有效的,具有较高的应用价值。

虚拟现实技术在现代教育中的应用探讨

根据作者近几年的教学经验,结合新兴起的虚拟现实技术,从课堂教学、实验教学、运程教学三个方面论述了虚拟实现技术在优化现代教育中的应用。

“MMIF+PBL”教学法在神经外科专科教学中的应用

专科研究生的培养是医学教育中不可或缺的部分,传统的教学模式学生主动性较差,知识传授无法跟上知识更新的速度。PBL教学法(problem based learning)以学生为主体、问题为导向、小组讨论为主要形式,老师为引导者,学生主动进行知识探索,培养自身"归纳"与"查新"能力。多模态影像融合技术将影像信息进行数字化综合处理,并进行可视化,广泛用于临床实践中。两者相结合打破传统教材章节框架的束缚,以具体患者诊疗过程为线索,将枯燥的课本知识变为生动的小组讨论,将抽象的解剖学知识进行三维可视化,并以规范化的形式进行课程实施,理论联系实际,提高了教学效率,并消除时间与场地的限制,使教学效率最大化。本文比较了传统教育模式与新的教育模式,在培养研究生的"归纳"与"查新"能力方面,新的教学模式效率更高,更适合现代神经外科研究生教育。

导师工作室支持下的虚拟教研主题研讨模式研究与实践

近年,大数据、人工智能等新一代信息技术发展和在线学习的双重影响,给在线教研的实践活动带来了独特的契机,也给“居家研学”的学生带来了认知、情感等方面的问题。如何基于真实教研情境、借助虚拟教研工具来提高在线教研的效能,服务于高校人才培养,成为学界关注的焦点问题之一。该研究基于探究学习理论和活动理论构建导师工作室支持下的虚拟教研主题研讨模式,将该模式应用于某高等院校导师工作室开展的学位论文主题研讨活动,通过导师点评论文达标度、工作室成员评价、学生阶段性自评反思开展虚拟教研主题研讨活动。研究发现导师工作室成员对主题研讨的支持体系(研讨规则、研讨主题、研讨工具、研讨环境、任务分工、研讨流程)和在线探讨学习氛围的满意度较高,期待能为高校人才科研能力培养提供一定的借鉴和参考。