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智慧教育

可穿戴技术在基础教育领域的应用与展望

时间:2017-05-10 09:30:00  来源:江苏科技报

  何为“可穿戴设备”?麻省理工学院(MIT)的媒体实验室阐述了可穿戴计算设备的概念,即融合了多媒体技术、无线传播技术、计算机科技,以日常生活中便于携带的物品形态存在的,并能够连接个人局域网,检测即时情况,来帮助用户在动态过程中进行信息处理的智能化工具。随着信息通信技术的快速发展,信息通信产品的设备形态和功能应用不断演化,可穿戴设备已经成为当前以及未来一段时间内信息通信技术的热点。本文从学术界对可穿戴设备的研究着手,论述了可穿戴设备应用发展现状及其在基础教育领域的前景展望。

  何为可穿戴设备

  可穿戴设备融合了多媒体、无线通信、柔性屏幕、GPS定位系统、微传感、虚拟现实、生物识别等最前沿的技术。此外,可穿戴设备还通过结合大数据平台、智能云、移动互联网,随时随地地与人体有关的一切信息,进行搜集、处理、共享和反馈。可穿戴设备未来会成为人们生活甚至人体中的一部分。与传统的电子设备相比,可穿戴设备具有方便携带和交互性好等优点,可以作为信息通信工具,无缝地存在于生活和工作环境中,而不分散使用者生活和工作的注意力,使用者可以随时随地感知环境和控制设备。

  当前学术界尚未对可穿戴设备的分类形成统一的共识,按照可穿戴设备的佩戴方式进行划分,可以分为:

  头戴式设备 以Google Glass为例,头戴式设备可以在用户自然视野中显示信息,并且利用骨传导或耳机发送声音信号给用户,一般会与用户的视野及头部的运动高度吻合。而交互方式主要有:耳机或骨传导、微型投影、语音控制、传统物理输入、肢体运动感应等。

  腕带式设备 腕带式设备一般以手环及手表的形态存在,其中智能手环的发展最为成熟。此类设备的使用与用户的肢体运动关系有关。一般具备较小的显示屏幕或不具备显示屏幕,拥有测量脉搏、血压等功能。交互方式一般有:震动和指示灯、微型显示屏、传统物理输入(如按钮和触摸板)、肢体运动感应(如三轴加速器)、身体信息感应(如血压和脉搏)、环境数据采集(如海拔、环境监测)等。

  身穿式设备 身穿式设备一般以服饰及鞋袜作为产品外形的设计基础。一般具有较小显示屏或不具有显示屏,可直接穿在身上,与日常穿着结合。其交互方式一般有:微型显示屏、植入服装材料的显示、作用于身体的压力及触觉反馈(如温度变化)、肢体运动感应(如陀螺仪)、身体信息感应(体温、心率和血压)、基于特殊服装材料的感应等。专业运动设备公司GPSport推出了运动数据内衣,可以实时监控球员们在场上的身体和运动状况,为球员们提供有针对性的专业运动指导。

  可穿戴设备的应用及发展现状

  目前可穿戴设备的发展方向有两种:一种是与传统配饰相结合,如智能手表、谷歌眼镜,作为手机通讯的延伸;另一种是发展可穿戴医疗设备,如智能血压计,解决以往无法应对的疾病。

  早在1960年,Manfred Clynes在故事“Cyborgs and Space”中首次提出了Cyborg(子人)概念。这个单词后来比喻带有科技性质的人。1970年,NASA把远程监控技术作为观察宇航员的心跳、体温等生理参数的重要手段。1991年,CMU生产的Vuman便携式计算机,能方便地查看住宅的图纸。1995年,美国的俄勒冈大学开始将可穿戴计算机系统与现代战争结合,用于“U.S. Array’s Land warrior”的研究。2010年,Nike+Sportband可以和藏在运动鞋里面的传感器“交流”,告诉人们关于跑步的详细信息。2012年,各大公司在消费电子展展示自己的可穿戴设备。2013年,Google Project Glass的推出,开启了可穿戴设备的新纪元。

  “互联网女王”玛丽米克尔说:“可穿戴技术将像20世纪80年代的个人电脑和目前的移动计算机平板电脑那样推动创新。先前有些人嘲笑可穿戴技术,如谷歌眼镜,就像当年有些人嘲笑个人电脑和互联网一样。”可穿戴设备虽然还没有像智能手机一样被大家广泛接受,但是在基础教育信息娱乐、医疗健康、安全保护等领域,已经开始发挥其特有的作用。

  可穿戴技术在基础教育领域的应用及发展现状

  蔡武对移动设备和可穿戴技术的教育可供性进行了研究,提出可穿戴技术在教育领域的16种可供性。(如图)

  可供性从理论的角度论述了可穿戴设备在基础教育领域中的可能应用,上述的16种可供性略显零碎,下面的教学案例来自于广东省肇庆市赵启良老师讲授的“2015全国新技术支持下的个性化学习应用成果展示活动(小学组)”现场展示课。

  本次课充分利用学校舞台全彩LED显示屏、平板电脑、运动手环、定向越野记点设备、网络等,通过电子书包的学生端与教师端连接,由教师统一控制,学生通过平板电脑、运动手环和定向越野记点器把上课过程中收集的数据材料实时上传到教师端,教师进行统计分析,再把学生上传的资料通过舞台LED显示屏展示,实时把运动情况展示给学生,教师随时能了解学生的运动情况。以下是案例教学环节。

  课题引入:定向越野的技术动作→准备部分:慢跑+游戏,准备活动→基本部分:校园定向越野→分析部分:学生运动前、后体质数据情况→结束部分:小结、放松

  这节课通过运用运动手环、定向越野记点器等可穿戴设备,达成了对学生的训练要求。

  1.“校园定向越野”练习

  (1)教师有针对性地讲解定向越野的动作技术及注意事项,然后通过网络快盘分发第一张地图到学生平板电脑;

  (2)学生在纸质地图上规划自己组的个性化地图,然后拍照上传网络快盘;

  (3)根据两张地图开始“校园定向越野”练习,结束后马上测试运动后的体质数据;

  (4)测试结束后,展示部分组学生的运动负荷、运动轨迹。

  2.“校园定向越野”规则

  (1)学生四人为一组;(每组2台平板电脑,2只运动手环,2只定向越野记点器)

  (2)学生必须根据平板电脑上提供的两张地图,进行两次不同路线的校园定向越野跑;

  (3)学生自己规划的个性化地图不能与教师分发的路线相同;

  (4)学生跑到每一个定向点,必须完成相应的难度练习。

  当前市面上还没有一款专门服务学校和学生的智能穿戴设备,与可穿戴设备配套的系统和平台等服务体系也有待完善,以便将可穿戴设备收集的数据经过科学的运算和整合,为用户提供更科学的反馈。

  可穿戴技术在基础教育领域的应用与展望

  可穿戴技术作为一种新兴技术,已经在教育、娱乐、工业、医疗保健等领域发挥它的价值。对于教育而言,可穿戴技术将会为教育教学提供帮助。

  我们认为,可穿戴设备在教育教学当中的应用包括以下四个方面:

  第一,可穿戴设备可以为学生的健康成长提供帮助,可穿戴设备可以方便、自然地收集学生的健康数据、心理数据,方便教师实现多媒体互动,实时沟通,及时反馈,提升学生学习效率以及教师教学效果。

  第二,可穿戴设备可以帮助学生随时随地查找教学资源、学习内容,相当于移动智能电子图书馆。

  第三,可穿戴设备可以增进家长与教师的联系,教师可为家长实时传输学生数据,家长可以及时获取学生在校信息,增进家长与教师的沟通。

  第四,可穿戴设备可以有效地提升校园的安全管理,帮助提高校园的安全水平。

  对于可穿戴设备在基础教育领域的应用,研发适合教育需求的产品十分关键。我们在看到可穿戴技术给教育带来的积极影响时,也应注意到其可能具有的消极影响。例如,可穿戴技术存在泄漏学生隐私的风险;过度依赖可穿戴技术可能会减少学生独立思考等的机会。

  可穿戴技术对教育的积极意义非常明显,我们相信,随着可穿戴技术的不断完善及其在基础教育领域应用范围的扩大,在人们的合理使用下,它将更好地为教育服务。

  注:可穿戴技术与可穿戴设备是两个不同的概念,前者强调的是技术,后者强调的是设备。在本文中这两个概念不进行区分,原因是可穿戴设备应用了可穿戴技术,可穿戴设备与可穿戴技术紧密联系在一起。(缪蓉 曲茜)

  缪蓉 女,北京大学教育学院副教授,主要研究领域为学习科学、网络教育等。主持或参与多个研究项目。发表论文四十余篇,出版的专著有《教师教育技术能力》《网络技术与教育技术》等。

  曲茜美 女,毕业于北京大学教育技术系,中国教育技术协会教育游戏专委会理事。现为浙江广播电视大学信息教研部教师,多次参加EITT、GCCCE等国际会议,并在《电化教育杂志》等发表专业文章若干。

标签:基础教育领域;学生;应用
责任编辑:秦倩清(实习)