教育技术中电子书包应用的理论基础与关键技术

□王 硕

电子书包的产生与发展需要依托教育技术理论作为指导，电子书包在基础教育中的应用探讨同样需要扎实的方法论作为研究基础，这样既有助于研究过程不同阶段的总结和积累，同时便于研究者理论联系实际，结合具体应用情况，不断探索发现应用过程中的缺陷和不足，从而完善现有的教学模式，为学习者营造有效的学习氛围，从而达到高效学习。

一、理论基础

(一)建构主义学习理论。建构主义学习理论强调学习不是知识由教师向学生的传递，而是学生主动建构自己的知识结构的过程，不可由他人替代。建构主义强调学习者的主体地位，倡导创设情境，构建学习者之间小组学习式的获取知识。作为电子书包内容的设计者和应用者，教师要对教学资源进行进一步的筛选和编辑，根据班级内学习者的特点进行教学设计。学习者在建构主义的理论引导下，像吃自助餐一样，通过趣味性、个性化的学习内容，做到自主学习、按需学习，从而达到高效教学的目的。

(二)混合学习理论。从移动学习到泛在学习，再到智慧学习，网络教育为学习者提供的学习体验从模块化向着连续无缝化发展。然而单纯的网络教育往往在教学模式上存在缺陷，对新媒体的依赖会淡化教师的主导作用。学习者缺少了教师的引导，往往容易过分主观臆断，影响学习过程的评价。仅仅依赖于网络，也会忽略实践过程中学习者对新知识的有效感知，大大影响对学习者创造力的开发。将混合学习理论与电子书包应用结合，并不是单纯将学习方法、学习内容、新媒体等要素混合，而是需要教师选择在适当的时间选择最优的教学手段辅助学习者完成适当的学习内容。教师在此期间可以选择相应的教学媒体，甚至选择学生主导的方式完成学习内容。

(三)协作学习理论。不论在传统的班级授课式教学中还是在数字化的学习环境中，协作学习理论受到教育工作者们的普遍青睐，在应用实践过程中形成协作学习的教育模式，教育工作者们将其归纳为协作小组、成员、辅导教师和协作学习环境四个要素。

二、电子书包关键技术的应用

电子书包是数字化学与教系统的一部分，是信息化的学与教平台，一般以笔记本电脑、平板电脑或智能手机作为载体。在学校，电子书包的应用一般与电子白板、无线网络、投影仪等形成多媒体学习环境;在课下，电子书包的应用主要通过移动终端连接到云端资源，从而突破时空限制供学习者学习。

(一)云计算技术。云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。云计算的发展可以说是经历了计算发展的漫长历史阶段后才走到现在所谓的“云”时代。而这一过程也就是计算性能越来越强大，计算作为服务越来越便捷和经济的过程。在云计算出现以前，运算和存储都在本地机器上进行，完成对信息的管理需要依赖硬件的支持。而云计算的出现，可以帮助打破传统模式，以较低的成本和较高的性能解决信息海量存储和计算问题，实现信息的无忧海量增长。使用云端对学校的电子书包平台的信息资源进行管理，其优势主要依托于云计算多方面的特性，针对不同的信息资源类型，采取科学的管理方式。电子书包采用数字化的教学资源和现代化的教学方式重构传统课堂，不仅满足了针对课堂学与教的数字化课堂的基本需求，同时在课下的开放平台也能够满足学习者间的协作探究学习、个性化学习等非正式学习的需要，这将大大提高信息资源的管理效率，产生事半功倍的效果。

(二)传感器技术。人们通常将能把被测物理量或化学量转换为与之有确定对应关系的电量输出的装置称为传感器，并将此技术称为传感器技术。传感器存在于传感网相应的节点之中，不同类型的传感器可以对所感应环境的温度、光照强度、湿度、噪声、物体运动速度等进行探测。传感器技术可以突破时空限制，降低对科学实验条件的需求，它通过数据采集器将物理信息接收，利用计算机的数据运算和处理功能将其转化为电信号，对实验结果进行分析判断，最终反馈给使用者。将电子书包的应用与传感器技术结合，使用学生电子书包PC 终端、IPAD 终端、DIS 系列传感器、P3D 人体数字三维模型等硬件软件设备，这样将科学课实验室进行数字化改造中，所改变的不仅是科学实验教学的物质基础，同时把良好的实验物质基础蕴涵的教学潜力释放出来，不仅促进教师教学思想的飞跃，并通过教学活动把这种飞跃传递到学生身上，让传统科学课堂演变成培养学生动手能力和创新思维的天堂。

三、电子书包平台的整体架构

电子书包平台的功能架构贯穿学生课前、课中、课后，甚至以碎片化的形式延伸到学生日常生活中，因此其功能架构主要主要包括管理员、教师、学生、学生家长四个人员要素。作为数字化的学与教环境，电子书包平台进行的一切活动中资源的存取和处理都在云端进行，而属于不同要素类别的参与者在使用云端资源时权限也不同，也就是四个人员要素有各自的资源库，并且同时拥有部分交叉资源。管理者通过云平台完成对不同权限用户的帐号管理工作，负责全校师生的班级分类管理，并负责对公共资源分配和课堂学习录制资源的上传，以及教师教学的考核。教师除了完成对学习者的日常管理，还需在云端完成教学资源的整合和对学习者学习资源的分配;在课堂中，教师需要通过移动终端控制课堂节奏，保证学习者对学习内容的最大化吸收;同时教师在此平台可以有更多的机会与学生及学生家长互动。作为学习的主体，学习者在此智能化的学习环境下可以获得更加有针对性的学习资源，可以在教师的协助下“对症”学习，完成作业的过程更加富有趣味性。更重要的是，依托于云平台开设的“虚拟实验”模块，不仅将化学实验的危险性降到最低，也让每一位学习者可以自己“动手”操作，近距离接触科学知识。

［1］张洪润，张亚凡.传感技术与应用教程［M］.北京:清华大学出版社，2005