互动技术集成于大学教学的前景和挑战

时间:2009/03/14 来源:专业视听网

关键词:

    引言
    在西雅图华盛顿大学(UW),一段时间以来AV采购的一个关键的驱动因素是追求在现有的学习环境中创造附加价值。过去,这只是意味着安装数据投影机、以太网及AV控制系统。它以前主要是一种资本项目,很少或根本没有想到被放入准确的教育需求中进行考虑,通过这样做我们满足了那些教育学要求。无论每个人的教育方法如何,这几乎是每个人都需要的,我们愉快地满足了这种需求。
    现在我们的许多教室已达到一定的以计算机为基础的多媒体显示复杂性的水准,我们正在转向对“技术在教室中所扮演角色”进行基于教育学的分析。这个过程将影响我们如何看待基本的房间配置和设计,但更重要的是,它使我们考虑那些可以更好地支持我们所期望的教育学结构的技术。毕竟,我们现在在学习理论、学习科学知识,以及指导我们的技术辅助手段方面,已有100多年的巨大发展。然而,对于这些工具进行调查花费了无数时间的实践,似乎高达80%的校园教育还在进行经得起时间考验的讲坛式的授课,虽然这种授课效果也获得了数字技术、美工和音响的增强。
    当然传统的教学形式肯定有一定价值,但是在有效互动严重缺乏、只有少数学生主导着自发互动的大环境下,我们可以获得什么附加价值呢?如何改善一个课堂听众提问不超过5分钟、而且只有19%的学生课后向老师咨询的50分钟的授课演讲呢?而如果知道听完常规授课演讲的所有学生中只有三分之一能够掌握大部分关键讲课要点的话,我们何如改进呢?是什么阻碍了那些智能教室被我们聪明的教职工以最聪明的方法使用?
    这些问题促使我们对于将支持互动体验的各种技术集成于学习环境的前景与挑战进行调查。许多学习理论认为授课利用了主动式和互动式学习体验时将最为有效。就是说,学习者必须以某种方式对他们遇到的学习材料作出响应。被动的听、看或读不能达到同样的益处。有鉴于此,我们着手找出支持某种程度互动学习的技术,相信现代教育技术的真正价值,只有在它能让我们进行互动时才得以完全实现。我们试图找出激励学生运用技术的途径,以提供格形化的反馈,并且以创新的方式与教学内容相互动。  
    互动
    使用互动方式的教育技术是富有挑战性的,因为它要求有更好的课程设计和课程制作。人们必须付出大量的时间和精力掌握技术,并将现有的课程转变为互动式体验。最初可能是导师必须付出努力,而且几乎可以肯定学员也必须付出更多努力,但前景和回报是所有利益相关者得到更全面的学习体验。技术经理肩负着通过实施精心设计的技术方案,选择合适的技术,并为最终用户技术提供各种渠道,而尽可能减少人们工作的难度。完成这一目标的第一步是了解互动式教育体验和教育技术之间的关系。 
    一种互动式体验可能仅仅被定义为允许用户改变系统的状态。然而,从教育技术角度而言,互动式体验将用来推动用户思想状态的改变。这是一个重要的区别,而事实上系统状态的改变可能无关紧要。教育技术大致可定义为被系统地运用于教学中的知识,并可被视为物理技术(即课堂各式工具、书籍、计算机、软件、计算机网络)和通讯媒体(即授课讲座、写作、戏剧、教学设计、符号系统)。
    因此,教育技术支持两类基本的互动活动:基于技术的(人-机)和基于媒体的(人-人)。人-机互动可能涉及互动式电子白板、写字板-笔式显示器接口、文档相机,以及其他基于硬件的工具(即键盘和鼠标),并允许教师或学生采用一种技术接口,以潜在的创新方法使用学习材料。人-人互动可以有三种不同途径:1.学员与教材的创作者之间的互动;2.学员与教师之间的互动,后者通过提供指导和评估成为创作者与学员之间的媒介;3.学员与其他学员之间的互动。使用技术在不沟通人与人的互动十分常见。也有许多应用,例如在虚拟教育环境中,同时采用了上述两种类型的互动。
    互动教育技术可能提供一些对各种教学内容的简单的透明访问,通过为学员提供一个沟通渠道而有助于消除距离或时间的限制,被以直接挑战学生现有的知识或能力的各种方式采用,或者只是在学员最需要的时候被用来推进个性化内容。有许多在教育中进行互动的潜在方法,而各种技术在如何鼓励他们互动和提供教育效益方面有很大不同。通过将互动技术集成于大学教育学中而成功地带来附加值,需要人们非常周详地进行考虑。 
    以下是华盛顿大学两项互动技术先导工程的几个案例研究说明,其中涉及一些相对简单的播客和听众响应技术。这是盛顿大学正在进行中的项目,在短短两年内经历了连续的技术演进和发展,成为成熟的教学方法。因此,它们显现了使用互动式技术以及相关教学策略的前景和挑战。显然,这些特殊技术在其发展的初期以及未来的岁月里,不仅给技术本身,而且在互动式技术对我们日常学习环境中所扮演的角色方面,可能会带来许多显著变化。
    播客
    播客指以MP3格式音频录制课堂活动用以发行传播。今天的播客也可能包括视频成份,并越来越被统称为课程广播。设立播客或课程广播捕捉和发行传播系系统可能会比那些偶发兴趣而愿意投身其中,涉及到更多的工作和考量。因此,中央行政校园技术革经理很可能领导建立校园范围的课程广播系统的工作。越来越多的厂商现在提供针对各种课程广播应用的各种先进的设计用于捕捉音频和视频的工具,一些每年耗资高1千万美元。
    苹果公司提供了一种名为iTunes U的业务,以处理课程广播发行。这些系统的功能特性迥异,但是花一些精力,学院可以一揽子系统的很小一部分成本,搭建起自己课程广播系统,系统可以捕获音频、视频和PowerPoint幻灯投影演示。 
    在做出硬件决策的同时,课程广播系统管理员必须考虑策略问题。获取存储在服务器中的课程材料可能受到限制或者向公众开放。所有权、著作权、知识产权和存档问题,也必须慎重考虑,许多学院维护自己的网站和课程广播节目专用服务器,作为针对潜在问题的保险措施。
    在华盛顿大学,我们在24个教室中利用Barix Instreamers部署了自行开发的基于IP的音频编码器。Instreamer的音频输入采用了来自教室PA系统的反馈,随后对音频编码并通过校园网发送至中央服务器,中央服务器对其进行处理,并上载到华盛顿大学门户网页之一的一个安全存档文件。门户运行支持RSS的博客软件,在成功上载之后,学生可以利用它存取录音。 
    在2007年秋季一个自动视频画面和声音采集系统将在华盛顿大学教室进行部署。这一增强系统复制了已经投入使用的音频自动播客系统,但增加了flash视频和演示材料的屏幕捕获帧。现在学生们能够利用不为操作系统所知的闪存媒体播放软件,来听和观看授课演讲,并可以跳到授课演讲中预先确定的点之前,这是对线性播音频文件的一项改进,后者必须从头至尾连续播放。除了闪存视频播放器,整个系统运行于开放源码的软件之上,其中包括运行于自行开发的Linux服务器上的Debian Linux系统。MythTv服务器的频道指南有来自盛顿大学教室调度数据库的信息,以支持可编程预设的录制时间。来自一台教室内摄像机的视频输入和帧采集器,用于全动态视频图像和jpeg演示幻灯片。整个系统被编成脚本自动运行。
    到目前为止,播客已被证明是一个实现起来相当简单的后台互动技术。我们开发的自动播客录音及发行传播系统,要求想播放自己课程的教职工做的工作很少,播客节目从一开始就给学生提供了很容易地访问的数字录音授课演讲内容,这些内容可以在任何MP3播放器上重放。该计划实施一年半以来,我们已经记录了超过110,000次讲座下载。
    不过,从长远的角度保持播客引导程序目前的成功很重要。从本质上,我们所计划的是对已有20年历史的课堂录音磁带录制节目进行数字化替代。老录音磁带制作工艺突然变得既没有效率同时也被认为是劳动密集的了。现在,我们可以通过自动化的基于IP捕捉和发行传播系统提供那些记录。我们希望它比去图书馆借取那些同样课堂授课的录音带方便得多,同时对对教育更有好处。 
    播客可能有潜力支持强大的随时随地互动式学习方式,但使用我们现行的系统,学生被迫听一个简单的没有倒放功能的不带索引的线性录音。一旦开始,你必须一路听下去或重新从头开始。人们为新音频/视频捕捉系统计划了一个更好的界面。关于互动式学习方式的概念,为了确定这种媒体到底如何互动,我们需要更深入观察学生如何实际运用课堂录音。举例来说,如果学生为了测验或中期考试填鸭式学习的目的,而主要通过计算机实验室的电脑(而不是便携式MP3播放器)获得这些材料时,那么我们没有(必要)支持随时随地的互动式学习。尽管如此,学生报告说当他们缺课时,这些录音帮助他们赶上进度,对于做功课和考试是一个很好的资源。学生往往谈论播客认为它是良好的学习辅助手段,有助于使授课所涉及的材料更清晰,并加强对解复杂概念的理解。很明显,这个程序满足了一种需求。
    观众响应
    观众响应系统以一种或另一种形式出现已有相当一段时间,但直到高度便携、易于使用无线电频率的系统几年前投放市场,该技术才突然越升成为主流。观众响应系统采用红外线或射频技术来传输和记录学生对于教师所提问题的响应。每个手持响应装置,一般称为按键响应器,具有被注册到一个具体学生的可能性,并产生独特的可识别的信号。一个小型接收器,通常是一个插入电脑主机的USB加密狗,收集并记录学生的响应,它被报告给运行于计算机上的软件。该软件可能是独立的产品或PowerPoint插件,而问题和响应结果可利用数据投影机随时向班级显示。 
    按键响应器系统受欢迎,部分原因是它们允许一个班级的所有学生互动参与。它们将来自所有观众的反馈提供给教师,随后即可向所有学生显示回放。这种互动和反馈在大型授课讲座环境中传统上很难实现,在这种情况下课堂规模限制了学生与教师的互动。在标准的评价应用中,采用了按键响应器以确保在就该主题进行考试之前,学生能够理解那些核心概念。在非考试的情况下得到答案,没有识别知识空白点或误解那样重要。 
    来自每个学科的教师都用使用按键响应器系统,以帮助学生不断进取并专注于课堂上进行活动,从大型的班级到小型的小组讨论。互动和参与是成功教学的关键因素,并且当在适当的时间问到适当的问题时,利用按键响应器系统能易带来了各种便利。由于识别学生的误解并时常进行反馈对于优秀的按键响应器系统至关重要,创造周密考虑和精心设计的互动式教学体验对于教师可能是一个额外负担。按键响应器系统被证明是多功能的互动工具,它通过促进如特定学科讨论、大型小组互动、小型小组合作和学生-学生间的互动等,给学习环境带来增值。
    在2005年夏天,我们决定在华盛顿大学调查对观众响应系统使用进行标准化的可能性。当时,在校园中我们至少有4种系统在使用,即有IR技术也有RF技术,而且对于观众响应系统的兴趣正在迅速增长。学生被要求购买使用竞争技术的价值30美元的不同手持式按键响应器装置,而我们则被要求在校园对多个品牌装置的使用提供支持。 
    那个夏天我们评估了多家供应商,看看有什么产品能最好地满足我们校园用户的需要,2005年8月,我们获得了使用由Turning Technologies 公司制造的Turning Point软件和硬的许可。
    我们的意图是建立一个模型,对在超过40000名学生的各个校园中的观众响应技术进行集中管理,我们在校园内看到一些系在大量使用这些系统,特别是科学方面的院系,从教师和管理人员都表现出浓厚的兴趣。那时我们相信,如同我们现在做的一样,即获取这一特定互动技术的许可,将为标准化提供强大的激励并带来一些相关的好处。举例来说,独立且具有创造性的使用者可以轻易介入,并进行技术创新利用的实践,而无需投入很多时间或金钱,同时,大型院系可以标准化一种键盘和一种软件产品,它将简化培训和发行传播过程。此外,我们的书店将受到强烈的激励去出售和买回按键响应器装置,并具学生可以预知在更多教室使用同样的按键响应器装置。
    在2006/2007学年末,现在华盛顿大学有大约4000名学生实际使用Turning Point系统。其中大多数学生都是生物学和化学的本科学生,但是观众响应系统用户的名单在不断增加,并包括了多个学术单位的学生,包括法学院、语言学、城市设计与规划、通讯、教育、健康科学、物理与天文学,以及环境项目。此外,行政办公室都已针对内部及对更多观众的推广演示活动开始使用Turning Point观众响应技术。 
    我们最初把观众响应技术看作一种通过在大环境下实时互动产生增值的途径,而我们发现有一个校园使用许可,使用户所使用的观众响应系统有所不同,而且有时是非常独特的方式,其中包括: 1、简单的观众投票;2、给参与者奖励积分;3、流行的小智力测验;4、焦点团体;5、课程评价;6、案例研究分析;7、对误解的识别,以及8、小组响应和竞赛。事实上,我们观察到在华盛顿大学对于观众反应技术的利用并无一定之规。根据教师个人的兴趣和目标以及学生使用这项技术评估演讲介绍和教师的表现,使用方式有很大不同。一位教师每堂课可以随便问1个或2个问题启发思维作为演讲介绍的开始,而另外一些人将在整个授课讲座中利用观众投票,不断地产生互动并将一直学生引导至轨道上。 
    用来评价和选择Turning Point系统的标准包括下列各点: 
    基于RF
    . 可便携性——便于进行硬件设置
    . 支持大量用户(多达1000)
    . 与现有教室计算机安装可以很好集成
    . 基于Office的软件——PowerPoint插件
    . 可以比简单提问完成更多功能的强大软件
    . 结合图形、导入第三方问题、运行报告、转移、跨制表格操作等。 
    . 可伸缩性
    . 整体易用性(软件和硬件)
    . 客户支持
    . 技术支持和培训
    . 不与课程教科书或教材捆绑
    . 有竞争力的总拥有成本
    . 提供产品更新
    . 内部数据库管理
    经过两年的使用与,华盛顿大学的Turning Point系统成为校园标准,而这是出于技术性能的原因与出于行政的原因一样重要。有许多观众响应技术厂家,其技术和营销策略都在持续迅速发展。选择采用什么样的具体技术以及如何管理技术仍然是一项重大的挑战。尽管实现对观众响应系统的中央管理方案有各种需求,我们相信clicker系统用于周密熟虑的互动式学习环境中时,通过支持更有效、更生动、更有魅力的高度互动的教学法将带来增值,使其成为一项非常有意义的工作。

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