（教育技术学专业论文）基于secondlife的主动参与式学习环境构建.pdf

摘要 曼曼! 曼量曼曼曼曼量曼曼曼! 曼曼鼍曼曼曼曼曼曼皇曼= - i i ii _i i i i i 皇曼皇曼曼舅鼍曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼皇曼蔓皇 基于s e c o n d l i f e 的主动参与式学习环境构建 教育技术专业硕士研究生谢涛 指导教师刘革平教授 摘要 网络的发展带来了在线学习系统，改变了人们学习的形式。随着虚拟现实技术被引入教 育领域，人们不再满足于现有网络提供的环境条件，而是在追求更高的目标，着手解决学习 沉浸性不强、学习兴趣不高、易产生视觉疲劳、界面不够形象直观等问题。s e c o n d l i f e 作为虚 拟现实技术的应用之一，具有交互性、沉浸性、创造性等特点，为解决现有远程学习系统中 的问题提供了可能性。 本研究分析了学习环境的构成要素，剖析了s e c o n d l i f e 的教育价值及不足，产生将m o o d l e 与s e e o n d l i f e 相结合来构建学习环境的设想；在此基础上提出了主动参与式学习环境的构建 模型，并借助s e c o n d l i f e 中3 d 建模技术和程序设计语言实现了基础环境的构建，通过 s e c o n d l i f e 和m o o d l e 的整合完善了包括学习资源和学习活动的开发和管理功能；通过用户试 用检验了该系统的运行效果。 本文共六章。第一章是绪论部分，介绍了研究背景、研究现状、研究的内容、方法、目 标及意义；第二章综述了理论基础及相关研究：第三章介绍了s e c o n d l i f e 的教育价值、论述 了s e c o n d l i f e 和m o o d l e 平台整合的可行性和必要性；第四章对学习环境进行了设计，提出主 动参与式学习环境的设计模型；第五章对第四章设计的学习环境加以实现，并选择了一定数 量的用户来试用，从而验证该环境的运行效果；第六章是总结与展望。 关键词：学习环境s e c o n d l i f e 主动参与 两南大学硕十学位论文 c o n s t r u c t i o no fa c t i v ep a r t i c i p a t o r y l e a r n i n g e n v i r o n m e n tb a s e do ns e c o n d l i f e i n s t r u c t i o n a lt e c h n o l o g yg r a d u a t es t u d e n tt a ox i e a d v i s o r p r o f g e p i n gl i u a b s t r a c t n e t w o r kd e v e l o p m e n th a sb r o u g h to n l i n el e a r n i n gs y s t e m ，w h i c hc h a n g e dt h ew a y p e o p l el e a r n f o r m w i t hv i r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g yh a sb e e ni n t r o d u c e di n t ot h ee d u c a t i o nf i e l d ，p e o p l ea r en o l o n g e rs a t i s f i e dw i t ht h ee x i s t i n ge n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s ，b u ti nt h ep u r s u i to fh i g h e rg o a l s 1 1 1 e y n yt os o l v em o r ep r o b l e m s ，s u c ha sl a c k i n go fi m m e r s i o n , l e a r n i n gi n t e r e s ta n ds o0 1 1 s e c o n d l i f ei s o n eo f v t r t u a lr e a l i t yt e c h n o l o g y , w h i c hh a st h ef e a t u r e so f i n t e r a c t i v e ，i m m e r s i v e ，c r e a t i v e t i i e y p r o v i d et h ep o s s i b i l i t yo fs o l v i n gt h ep r o b l e m so ft r a d i t i o n a ld i s t a n c el e a r n i n gs y s t e m t h i ss t u d ya n a l y s e st h ee l e m e n t so ft h el e a r n i n ge n v i r o n m e n t , c o n s i d e r e st h ea d v a n t a g ea n d d i s a d v a n t a g eo fs e c o n d l i f e sp l a t f o r m ，p r o p o s e st h a ti ti sn e e dt oc o m b i n em o o d l ea n ds e c o n d l i f e t ob u i l dt h el e a r n i n ge n v i r o n m e n t a n dt h e ni tp r o p o s e sa c t i v ep a r t i c i p a t o r yl e a r n i n ge n v i r o n m e n t s c o n s t r u c t i o nm o d e l 3 dm o d e l i n gt e c h n i q u e sa n di t si n w o r dp r o g r a m m i n gl a n g u a g ea r eu s e dt o i m p l e m e mt h eb a s i ci n f r a s t r u c t u r ec o n s t r u c t i o n t h ei n t e g r a t i o no fm o o d l ea n ds e c o n d l i f eh e l p st o i m p r o v e dt h ed e v e l o p m e n ta n dm a n a g e m e mo fl e a r n i n gr e s o u r c e sa n da c t i v i t i e s u s e rt r i a li nt h ee n d i sf o rt e s t i n gt h ee f f e c t so fs y s t e mp e r f o r m a n c e t h i sp a p e rh a ss i xc h a p t e r si nt o t a l t h ef i r s tc h a p t e ri st h ei n t r o d u c t i o n , w h i c hi ns e q u e n c e i n t r o d u c e st h er e s e a r c hb a c k g r o u n d ，c u r r e n t s t a t u s ，c o n t e n t , m e t h o d s ，o b j e c t i v e sa n d s i g n i f i c a n c e t h es e c o n dc h a p t e rr e v i e w st h et h e o r ya n dr e l a t e dr e s e a r c h t h em i r dc h a p t e rd e s c r i b e s t h ee d u c a t i o n a lv a l u eo fs e c o n d l i f e ，d i s c u s s e dt h ef e a s i b i l i t ya n dn e c e s s i t yo f i n t e g r a t i o nb e t w e e n s e c o n d l i f ea n dm o o d l ep l a t f o r m s t h ef o u r t hc h a p t e rd e s i g n st h el e a r n i n ge n v i r o n m e n t , c l a i m st h e a c t i v ep a r t i c i p a t o r yl e a r n i n ge n v i r o n m e n td e s i g n i n gm o d e l t h ec h a p t e rf i v ei sb a s e do nc h a p t e rf o u l w h i c ha c h i e v e st h el e a r n i n ge n v i r o n m e n t 、sb u i l d i n g i nt h ee n ds o m eu s e r sa r es e l e c t e dt ou s et h e e n v i r o n m e n tt ov e r i f yt h ee f f e c to f t h ee n v i r o n m e n to p e r a t i o n c h a p t e rs i xi st h es u m m a r ya n d o u t l o o k k e yw o r d s ：l e a r n i n ge n v i r o n m e n t ；s e c o n d l i f e ；a c t i v e - l i n v o l v e m e n t 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：场f 蒲 签字日期： f 。午厂月弓口日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩 印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：留不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：静淆 导师签名： 前季 签字日期：or o 年f 月弓。日签字日期：触p 年歹月7 矿日 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 研究背景 当前，远程教育已发展到以现代化信息技术为标志的第三代远程教育l l 】。不仅融入了各种 最新的i t 技术，也融入了许多对解决实际问题能力方面的思考。真实性、生动性、情节化、 交互性等方面的需求呼之即出。基于移动通信技术的远程移动学习【2 】、基于b i o g 的远程自主 式学习【3 l 、基于多媒体视频会议的远程同步学习【4 】、基于网络游戏的远程体念式学习、以及基 于虚拟社区的远程异步学习等成为大家研究之焦点。这些远程学习系统为我们提供了前所未 有的便利，使我们的学习地点不再局限于传统的教室之中，而是发生在任何处于分布式的地 理位置上，学习者可以根据自身的需要灵活的安排学习时间和学习步调。这种方式极大的提 高了学习效率，增强了学习者的自我意识，有利于终身学习观念的最终落实。但是即使是功 能最强大的系统也暴露出了许多问题和缺点，随着建构主义理论、情境认知等理论的发展， 人们认为现有的远程学习系统主要存在的问题有：1 ) 学习系统不能很好的激发学习者的兴趣， 导致学习效果逐渐降低；2 ) 缺乏能刺激学习者主动学习的机制，学习动机逐渐减少；3 ) 学 习内容即是文字信息数量上的堆砌，学习没有发生在一定的情景中；4 ) 界面不够直观，学习 活动不易组织；5 ) 沉浸性不强，容易产生迷航和视觉疲劳。为了更好的解决这些问题，人们 不断推陈出新，探索新技术在远程教育领域的应用。 2 0 0 3 年，由美国l i n d e n 实验室开发的s e c o n d l i f e 虚拟世界，迅速地被人们接受和使用。 它不是为教育而诞生，却被广泛的应用于教育领域，这个应用不是偶然的，而是经过诸多教 育研究者不懈的思考、探索，发现了其在教育方面巨大的潜力。首先，它是虚拟现实技术的 应用之一，通过三维的方式模仿人物角色、模拟事件、活动发生的过程，具有极大的沉浸性； 其次，它是一个开放自由的空间，每个人都可以发挥自己的想象进行创作和表现，具有极大 的创造性；再次，学习者通过化身进行交流能够消除面对机器的孤独感，产生合作交流的愿 望，利于知识的社会性建构。 s e c o n d l i f e 的这些优势和特点为解决现有网络学习平台的不足提供了极大的可能性。这种 可能性也被国外许多研究者看重，并积极地投入到教学研究和实践上来。来自于s e c o n d l i f e 官方数字表明，目前已有超过3 0 0 所大学和科研机构入驻到s e c o n d l i f e 中，而没有在官方购 买土地的教学个人和团体不计其数。也就是说上述数字还只是个底数，实际数目远不止于此。 本课题就是在这样的背景下开展研究的。 1 2 国内外研究现状 2 0 世纪9 0 年代，国外就已经开始研究虚拟现实技术在教育领域的应用。如瑞士皇家技术 学院的c y b e r m a t h 项目，此项目将虚拟现实技术应用于数学领域，用3 维的方式表现抽象的 数学模型；n a s aj o h n s o n 空间中心和g e o r g e m a s o n 大学合作的$ c i e n c e s p a c e ( 科学空间) 项 两南大学硕十学伊论文 曼皇皇量皇曼曼i ii,= 量曼曼量曼曼曼曼曼曼皇曼量量曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼 目，探索三维沉浸式界面对提高科学教育的实用价值1 5 j ，等。而我国对虚拟现实技术教育应用 起步比较晚，9 0 年代中期开始有关于虚拟现实教育应用的介绍嘲，2 0 世纪年初期开始在虚拟 教学模式【7 j 、虚拟教学法及原则i 引、虚拟教学软件设计【9 】、虚拟实验室i l o l 、虚拟学 - - j 环境设计 模型【】等方面有初步的理论探讨研究。 2 0 0 3 年s e c o n d l i f e 在美国上市，迅速引起了许多教育研究者的关注。国外在2 0 0 4 年就有 人提出将s e c o n d l i f e 作为学习平台，随后一呼百应，都纷纷在其中尝试进行教育教学活动。 2 0 0 5 年，s e c o n d l i f e 被许多院校、图书馆甚至政府机构用作教育和培训的平台，但是当时 s e c o n d l i f e 中可供利用的教育资源和工具比较少，只有一些邮件列表、教育维客和工作小组， 教育教学的形式还非常单一。2 0 0 6 年，进入s e c o n d l i f e 中的教育机构的数量急剧增加，有超 过1 0 0 个地区的教育机构在s e c o n d l i f e 中建立了虚拟校园和培训团体【1 2 1 ，有近4 0 个班级在其 中实施了教学。从s e c o n d l i f e 在教育领域应用的范围来看，研究【l3 l 显示在英国有8 0 的大学 利用s e c o n d l i f e 开展教学活动。研究p 4 显示全世界至少3 0 0 所大学在s e c o n d l i f e 中开设了课 程或从事教学相关研究。而目前新的教育研究机构层出不穷，应用于s e c o n d l i f e 的教育资源 更加丰富，教学工具比较完善，从而吸引了更多的研究者，他们纷纷尝试通过s e c o n d l i f e 平 台向来自全世界的学习者交流知识【l 习。 从涉及的课程科目来看，主要包括化掣1 6 1 、英语【1 7 1 【1 8 l 、艺术n 9 1 、旅游、商业、医学、历 史等。如2 0 0 7 年美国布法罗州研究基金赞助的“v f ”项目1 2 0 j ( t h ev i r t u a lf a s h i o np r o j e c t ) 就 是将服装设计专业中的c a d 课程引入到虚拟世界，帮助服装设计专业的学生将平面设计作品 转换为三维表现形式，构建三维虚拟体念。另外，虚拟世界支持语言学习以及跨文化研究的 潜力已经得到认可【2 1 1 ，许多大学如美国密西根州立大学和英国南安敦大学已经在s e c o n d l i f e 中开展语言教学。他们将教学放在模拟真实世界的不同语言应用场景中进行，如市场、银行、 电影院等，学习者可以使用文本，也可以借助s k y p e 、m s n 等语音聊天系统，以角色扮演的 方式与他人互动。学习还可以利用虚拟图书馆获取网络学习资源。这种形式得到了学习者的 积极反馈。 从教学实践形式来看呈现出多元化局面。主要表现在：1 ) 虚拟课堂，即将现实生活中的 班级搬到s e c o n d l i f e 中；2 ) 虚拟实验，配备气象和重力系统来模拟自然和物理形象；3 ) 技 能训练，s e c o n d l i f e 模拟大量的技能培训环境，使学习者产生接近真实的体念和感受；4 ) 虚 拟图书馆，提供真实图书管服务。 综上所述，国外对s e c o n d l i f e 教育应用的研究比较丰富，具有学科种类多样化，教学形 式多元化的特点。我国对s e c o n d l i f e 的研究则较为滞后，至2 0 0 7 年才有人做相关的宣传，才 开始关注s e c o n d l i f e 的教育价值和潜力。从近几年发表的刊物可以看出，已经有人尝试在 s e c o n d l i f e 中进行教学实践，但距离国外还有一定的差距。表现在理论研究仅是宏观上的论述 和展望；技术的应用侧重于在技术的实现方法和功能模块的设计上，缺乏从学习者的角度做 系统化的教学设计。国外的研究与应用虽然比我国深入，但也很少有人关注如何建设有效的 2 第1 章绪论 虚拟学习环境。即使是在s e e o n d l i f e 中专业的培训组织都没有做到这点，使得s e c o n d l i f e 的 优势未能最大程度的发挥。而国内仍然处于关注和观望态度，一方面考虑到s e c o n d l i f e 在国 内的推广性，一方面是有些研究者对其教育的实用性表示质疑。 1 3 研究内容、方法、目的、意义 1 3 1 研究内容 本研究选择s e c o n d l i f e 虚拟世界作为平台，在此平台上设计能构成学习者主动参与的虚 拟学习环境，并在技术上对学习环境原型加以实现，旨在弥补现有远程学习系统的不足，也 是为s e c o n d l i f e 教育研究提供参考。 全文分六章： 第一章是绪论部分，介绍了研究背景、研究现状、研究的内容、方法、目标及意义： 第二章综述了理论基础及相关研究。首先分析了学习环境的定义、剖析了其构成要素， 其次论述了支持本研究的理论基础，而s e c o n d l i f e 作为虚拟现实的之一，本章又对虚拟现实 技术的特征和s e c o n d l i f e 的基本情况进行了介绍： 第三章分析了s e c o n d l i f e 的教育价值，总结出s e c o n d l i f e 具有不可替代的优势，但仍有 不足之处的结论，在充分考虑现有远程学习系统和s e c o n d l i f e 各自特点的情况下，提出将 s e c o n d l i f e 和m o o d l e 系统整合的概念，论述了s e e o n d l i f e 和m o o d l e 平台整合的可行性和必 要性； 第四章针对s e c o n d l i f e 平台的特点和优势，认为s e e o n d l i f e 在构建主动参与式的学习环 境方面具有巨大的潜力。本章首先从建构主义的角度出发论述了主动参与学习环境的概念、 特征，以及与s e c o n d l i f e 平台的契合点。然后提出在s e e o n d l i f e 中构建主动参与式学习环境 的原则。在此基础上从学习情境、学习资源、学习活动、支持工具、学习共同体5 个方面对 学习环境进行了设计，提出s e e o n d l i f e 中主动参与式学习环境的设计模型： 第五章是对第四章设计的学习环境的实现。首先分析了平台的技术架构，搭建了 s e c o n d l i f e 和m o o d l e 平台各自的运行环境，在此基础上做了整合。在本章第二节，以第四章 中主动参与式学习环境设计模型为指导，通过l s l 脚本语言和p h p 开发技术在s e c o n d l i f e 中 实现了主动参与式学习环境的构建。第三节是实验部分，本研究选择了一定数量的用户试用 本系统原型，来验证该学习环境的运行效果； 第六章是总结与展望。 1 3 2 研究方法 本研究的重点在于学习环境的设计，但是又必须是建立在相关理论的基础之上的。本研 究采用文献综述法分析了近几年来国内外研究者对虚拟现实和s e c o n d l i f e 教育研究现状，整 理了虚拟环境设计的理论基础。通过演绎归纳的方式总结了学习环境的设计要素。在研究的 3 西南大学硕十学位论文 核心部分通过3 d 建模技术和l i n d e n 脚本语言、p h p 等实现了环境的构建。在平台的验证部分， 采用实验法，通过观察、访谈、问卷、活动报表的方式收集数据、分析数据最后得出结论。 1 3 3 研究目的及意义 本研究建立在建构主义学习理论、活动理论等学习理论的基础之上，在s e c o n d l i f e 虚拟 世界中建立一个主动参与式的学习环境原型。不仅是对现有学习环境设计不足的弥补，也是 一次教学实践的尝试。众所周知，随着信息技术应用到教育领域，学习方式从传统的教室转 向了网络虚拟学习社区，导致了远程教育的盛行。在这个过程中每一次学习方式的转变都代 表着教育者教学理念的改变，不是顺应时代潮流为改变而改变，而是每次转变都证明旧方式 的某些地方能阻碍学习者的学习，对s e c o n d l i f e 的研究也是立足于传统远程学习系统不足的 基础之上的【2 2 j 。传统的远程学习系统使学习者在时空分离的环境中学习，无需长途跋涉，花 费大量的时间和金钱，只需坐在一台电脑面前随时随地的学习田】。但实践证明这样的学习方 式不能提高学习者的兴趣，大多数的人只是为了获得文凭和资格证书，却没有实实在在参与 到学习活动中来。一方面，有些学习系统只是将学习材料简单的堆砌，教学设计没有到位【2 4 j ： 另一方面，平台缺乏交互性和沉浸性，学生不感兴趣。为了有效的解决这些问题，国内外许 多研究者把目光投向具有高度交互性和沉浸性的虚拟现实技术和3 d 游戏，其中s e c o n d l i f e 就 是非常明显的一例。 s e c o n d l i f e 本身是一个值得关注的事物，它融入了大量先进的技术和理念。w e b 2 0 时代 的互联网产品提倡人性化、个性化、开放化。s e c o n d l i f e 几乎与w e b 2 0 产品同时问世，具有 w e b 2 0 的特点。而深入分析该游戏发现似乎有些功能和模块又是许多w e b 2 0 产品所不具备的， 从这个层面来讲s e c o n d l i f e 的很多地方值得我们借鉴和学习；另外，s e c o n d l i f e 在教育方面的 潜力使我们看到了未来教育的方向，即游戏式的教育，既注重学生知识的吸收，也注重各个 机体的协调发展。本研究希望通过对s e c o n d l i f e 虚拟学习环境的研究，为后来者提供策略和 方法，为在虚拟学习环境中的教学设计、学习活动设计提供参考。诚然，在s e c o n d l i f e 中从 事教学活动从研究到实践还需要长时间的摸索，这需要一届又一届的关注者注入自己的心血。 4 第2 章理论基础及相关研究 第2 章理论基础及相关研究 2 1 学习环境 2 1 1 学习环境的定义 受不同的知识观、学习观的影响，目前教育界对于学习环境的认识也存在着一定的差别。 威尔逊等学者认为，学习环境是一个为学习者提供相互合作、相互支持的场所，并且能 使用各种工具和资源解决学习的问题【2 5 1 。 教学设计专家汉纳菲认为学习环境指的是通过学习者为中心的活动来提高学习者参与程 度广泛而综合的系统【2 6 1 。所谓学习者为中心的活动包括对有关主题进行指导性呈现、操作和 探索等活动。他认为，学习环境包含的要求有四个。( 1 ) 综合，即提供建立的环境能帮助学 习者建立新旧概念间的联系或有助于形成新概念；( 2 ) 活动，即为学习者提供一种能促进个 体学习的环境；( 3 ) 引导，即能帮助学习者在环境中进行决策；( 4 ) 主题，即如果主题以解 决问题的形式或定向目标时出现，要能将此主题与环境特点和活动结合起来，从而起到能用 于组织学习环境的作用。由此可见，汉纳菲认为的学习环境是一个与知识建构有着密切联系 的复杂系统，此系统由多种因素构成，能促进或制约着学习的发生、进行。 杨开城认为建构主义学习环境是一种支持学习者进行知识建构的各种学习资源( 不仅仅 是信息资源) 的整刽2 7 1 。学习资源不仅包括信息资源、认知工具、人等物理资源，还包括任 务情境等智力性资源。 武法提认为学习环境与动态的学习进程紧密地联系在一起的，因此是一个动态概念。他 认为学习环境应是维持学习活动得以展开的并赖以持续的情况和条件2 引。也就是说，学习环 境的要素不仅仅是学习过程中的物质条件( 场所和资源) ，还包括教学模式、教学策略、人际 关系等非物质条件。 像这样对学习环境的分歧还有很多很多，比如李芒【2 9 1 在武法提的学习环境学说的基础上， 提出人与人、人与物的关系对学习者产生的影响；何克抗、李文光认为学习环境应该包含学 习资源和人际关系在内。 钟志贤博士则分析、总结了以上学者对学习环境的观念，并提出自己的结论，他认为应 该把学习环境定义为促进学习者发展的各种支持性条件的统合。在结论中，促进学习者发展 规定了学习环境存在的意义，指明了创设环境的方向：支持性条件包括各种信息资源、支持 工具、人、任务活动、人际关系等条件：统合说明学习环境是一个不可分割的整体，也说明 将各种支持性条件统整的必要性【3 0 】。 本研究以钟志贤博士的对学习环境的观点为基础，认为学习环境是一个系统，一个包含 各种能有效促进学习者知识建构的工具和途径，不仅包含各种主题内容资源，能促进学习者 认知发展的工具，还包括学习环境中的人际关系【3 。 5 两南大学硕+ 学位论文 2 2 2 学习环境构成要素 目前对学习环境构成要素的说法主要有几种：o l i v e r 和h a n n a f i n 的学习环境四要素观认 为学习环境包括学习情境、资源、认知工具和支架p 2 】；p e r k i n s 的五要素观认为学习环境是由 信息库、建构工具、符号薄、任务情境和对任务的管理这五个部分；j o n n a s s e n 的六要素观认 为学习环境包括问题空间、案例、信息资源、认知工具、学习共同体和社会性支持六部分组 成。 从以上各位学者对学习环境的观点可以看出，他们都是强调学习环境的复杂性，不仅包 含了支持学习过程各种资料、提供活动空间的任务情境，也包括了对活动过程的管理，以及 活动中学习者认知策略的建构。本研究在分析了以上学者对学习环境要素观的基础之上，认 为在s e c o n d l i f e 虚拟世界中构建具有特色的学习环境，应该充分地体现基于这个平台展开研 究的独具价值的地方，既要以学习者活动为中心，又要达到学习资源的优化、合理的配置； 既要尽可能地增加学习者参与学习过程动机，又要对学习者知识建构起到良性的影响。那么， 在充分研究s e c o n d l i f e 平台的基础之上，本研究比较赞同学习环境的五要素观，认为在虚拟 世界中学习环境要素应包括：学习情境、学习资源、支持工具、学习活动、学习共同体这五 个部分。 2 2 虚拟学习环境设计的理论基础 2 2 1 建构主义学习理论 建构主义( c o n s t r u c t i v i s m ) 也译作结构主义，最早有瑞士学者皮亚杰( p i a g e t ) 提出，是 认知心理学派中的一个分支。建构主义理论认为，世界是客观存在的，但是对于世界的理解 和赋予意义却是由每个人自己决定的。我们是以自己的经验为基础来建构事实，我们个人的 经验世界是用我们个人的头脑创建的，由于经验以及对经验的信念不同，对外部世界的理解 也就不同。所以建构主义理论关注如何以原有的经验、心理结构和信念为基础来建构知识。 建构主义理论认为知识的获得不是通过老师传授，而是学习者自己在一定的社会文化背 景下，通过使用资源、工具和方法获得的。由于学习是在一定的社会文化背景下发生的，所 以借助他人的帮助来实现意义的建构是可能的。建构主义学习理论对学习环境的设计的指导 体现在：1 ) 在学习环境设计中应始终以“学习者”为中心的理念进行设计，把重点放在如何 能发挥学习者在学习过程中的主动性上来：2 ) 强调学习环境要以特定的情境作为支撑，情境 的创设要真实，学习者才能快速的将虚拟和现实结合起来，促进知识的转化和迁移：3 ) 安排 教学活动且与实际问题挂钩；4 ) 通过协作的方式发展学习者个体的思维能力、沟通能力和包 容能力；5 ) 利用各种资源达到学习者的主动探索和意义建构。 2 2 2 情境认知理论 6 第2 章理论基础及相关研究 情境认知理论( s i t u a t e dc o g n i t i o n ) 强调学习在一定的情境下发生，学习者对知识的建构 不能脱离一定的情境p 3 1 。它和建构主义学习理论相似，主张借助其他人的帮助即通过入际间 的协作互动完成意义建构。该理论认为，学习不只是获得事实性知识，还要通过思维和行动 在特定的物理或社会情境中获得知识。因此它强调：1 ) 情境的真实性，情境是一切学习活动 的基础；2 ) 知识是学习者活动的结果，是表现他们社会性互动的一种社会建构；3 ) 自我观 念是通过个人与其他成员互动的过程中建立起来的：4 ) 评价的真实性。因此，学习就是在学 习过程中获得特定身份的过程。 虽然情境认知理论没有给出比较具体的学习环境设计原则，但是它将个体认知放置于更 大的物理情境和社会情境中进行考察，强调个人与所存在的学习共同体之间的互动和情境的 真实性。这给我们设计学习环境的时候提供了一种思路，即创设真实的情境、提供真实的活 动和有利于学习者表达自我的交流协作工具、提供支架。 2 2 3 活动理论 ( 一) 活动理论的定义 活动理论( a c t i v i t yt h e o r y ) 源于康德和黑格尔的古典德国哲学、马克思的辩证唯物主义和 维列鲁社会一文化学派。是一个研究作为发展过程的不同形式人类实践的跨学科框架，包括 同时联系的个人和社会层面，以及制品( a r t i f a c t s ) 的使用。活动理论是一种将活动系统作为分 析单位的社会文化分析模式，它关注的不是人们的知识状态，而是人们参与的活动、人们在 活动中使用工具的本质、活动中合作者的社会关系和情境化关系、活动的目的和意图以及活 动的客体或结果。 活动理论为学习环境设计提供了新的研究视角。它关注的不是所掌握知识的状态，而是 关注人们所参与的活动、他们在活动中使用的工具、在活动中协作和合作时所形成的社会关 系、人们活动的目的或意图、活动的结果等等。活动理论强调个体与其所处活动系统中各要 素之间的互动关系。它作为“理解全部分类工作和实践( 即情境脉络中的活动) 的有益框架， 也可以作为设计建构主义学习环境的设计框架”。活动理论为学习环境的创设提供了一定的理 论依据和指导原则，包括：1 ) 理解活动所处的情境脉络、理解作为主体的学习者的动机、对 所面临的矛盾和问题做出描述；2 ) 界定主题( 活动系统的参与者) 和客体( 包括所期望的活 动结果) 、明确中介工具、规则和分工；3 ) 分析活动系统的三个子系统，理清各要素之问的 互动和矛盾关系：4 ) 分析活动的内部结构，界定活动本身，并将活动分解为行动、操作；5 ) 理清活动系统中各构成部分的互动关系；6 ) 理清各要素之间的互动和矛盾关系。 2 - 2 4 分布式认知理论 分布式认知( d i s t r i b u t e dc o g n i t i o n ) 的概念是2 0 世纪8 0 年代中期由赫钦斯等人提出的， 该理论作为重新思考所有领域的认知现象的一种新的范式。分布式认知是指认知分布于个体 7 两南大学硕十学位论文 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼詈曼曼皇曼曼曼曼皇曼i 鼍皇曼曼曼曼皇曼曼! ! 曼曼曼舅舅皇曼曼曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼皇曼曼曼皇曼曼 内、个体间、媒介、环境、文化、社会和时间等之中。强调认知现象在认知主体和环境间分 布的本质，它认为个体认知呈现分布状态，没有明确的唯一的定位，分布的认知元素共同发 挥作用，同时每种认知元素也独自发展变化，进而共同促进个体认知。近些年，理解在自然 化的场境中如何支持重要形式的认知和学习，已经引起越来越多的关注。而分布式认知理论， 作为研究如何支持人的认知和学习的一种理论，它恰好为学习环境设计提供了一种理论框架 和研究视角。同时也为学习环境的创设提供了一定的理论指导。主要体现在：( 1 ) 创设真实 ( 或接近现实) 的社会物质境脉：( 2 ) 强调应用技术支持思维的可视化和知识表征，以使 学习者清晰地表达观点，拓展和提炼思维；( 3 ) 运用技术来支持分布式的交互和协作；( 4 ) 运用智能制品促进分布式认知活动；( 5 ) 人和制品能形成合成的认知力量，是最理想的认知 方式；( 6 ) 交流是实现分布式学习、达到分布式认知效果的必然方式：( 7 ) 学习者共同体、 知识建构共同体和协作学习等，是具有重要价值的分布式认知活动；( 8 ) 注重人类个体、共 同体和制品的重要性；( 9 ) 信息技术在分布式认知中的作用十分显著。 2 3 虚拟现实技术 2 3 1 虚拟现实技术的概念 虚拟现实( v i r t u a lr e a l i t y ，简称v r ) 技术，是进入2 1 世界以后悄然兴起的高新技术。虚拟 现实是通过计算机模拟的三维立体环境，在此环境中有类似于真实世界一样的视觉、听觉和 触觉。虚拟环境要么是通过计算机硬件装备作用于人体生成的或是由计算机软件模拟生成的， 它通过人的视、听、触觉等作用于用户，使之产生身临其境的感觉的计算机仿真。用户可以 以通过计算机进入这个环境并操纵系统中的对象并与之交互。虚拟现实是计算机生成的给人 多种感官刺激的虚拟世界( 环境) ，是一种高级的人机交互系统。 2 3 2 虚拟现实技术的教育应用 虚拟现实技术的应用前景是很广阔的，它可应用于任何需要使用计算机来存储、管理、 分析和理解复杂数据的领域。针对于教育事业来说，虚拟现实技术能将三维空间清楚地表示 出来，能使学习者直接、自然地与虚拟环境中，的各种对象进行交互作用，并通过多种形式参 与到事件的发展变化过程中去，从而获得最大控制和操作整个环境的自由度。这种呈现多维 度信息的虚拟学习和培训环境，将为参与者以最直观、最有效的方式掌握一门新知识、新技 能提供前所未有的新途径。因此，该项技术的发展在很多教育与培训领域，诸如虚拟科学实 验室、立体观念、生态教育、特殊教育、仿真实验、专业领域的训练等的应用中，具有明显 的优势和特点。 2 4s e c o n d l i f e 平台 2 4 1s e c o n d l i f e 简介 8 第2 章理论基础及相关研究 曼量皇曼曼鼍曼-= m _ m t - 曼曼皇皇皇舅曼鼍曼皇曼皇曼量皇蔓曼曼曼曼鼍曼量皇皇曼曼曼曼毫曼皇皇寰 s e c o n d l i f e ( 第二人生或二度人生) 是美国旧金山的林登实验室( l i n d e nl a b ) 提供的以“合 作、交融和开放”为特色的虚拟世界。它于1 9 9 9 年开始被开发，2 0 0 2 年2 月底进行第一次公 开展示，2 0 0 3 年逐渐被大家所认识，2 0 0 6 年末到2 0 0 7 年早期，逐渐成为国际关注的主流媒 体。 该平台是采用了先进的三维模拟技术，是一个集虚拟现实技术和网络通信技术为一体的 系统平台。它不仅提供了一套功能强大而复杂的三维模型创建系统，自身还带一套脚本编程 语言( l i n d e ns c r i p t i n gl a n g u a g e ，简称l s l 语言) ，它被用于提供虚拟现实交互功能的扩展。 在“第二人生”的虚拟世界里的用户被称之为“居民( r e s i d e n t ) ”，他们可以通过自己的化身 ( a v a t a r ) 对自己虚拟形象进行调整。可以制造出接近于像真实生活中的外形，也可以发挥自 己的想象制造出自己理想的外形。居民还可以做出大笑、生气、喝酒等多种表情和动作，甚 至有一种专门的跳舞球，可以让使用它的人们成双成对翩翩起舞。通过a v a t a r 居民可以与世 界中的其他用户在线聊天、互相添加为好友、语音通话，也可以使用一种叫做林登币( l i n d e n d o l l a r ，简称l $ ) 的虚拟货币与其他人进行在线交易。每一个s e c o n d l i f e 的注册用户都可以 在该平台上付费申请特定大小的土地，然后在该空间内通过三维模型建立系统和l s l 语言进 行二次开发，开发的权限是可以分配给个人( p e r s o n ) 或者团体( g r o u p ) ，同时每一个注册用 户都可以进入任何一个个人或者团体的土地( l a n d ) 中去进行浏览。 在市场经济体制下，人们越来越重视公平问题，s e c o n d l i f e 正体现了市场经济体制下的公 平特征。每个用户都可以利用其中的三维模型系统和林登脚本语言在自己的土地上建立各种 资源，这些资源的内容可以涉及任何领域( 比如服装设计、饰品设计、建筑设计、工业设计、 教育培训、信息咨询、游戏娱乐等等) ，而用户在访问或者复制其他人的资源的时候，他会被 要求按照该资源的拥有者的约定来支付一定数额的l $ 。当然，很多时候很多资源的建立都是 非盈利目的的，因此对其访问都将是免费的。注册用户可以在自己的土地上中创建各种虚拟 环境，开展各种活动，将用户的l a n d 连接起来，如果权限上没有被限制，还可以自由访问他 人的区域，参加他们的活动，获得资源。 如果在s e c o n d l i f e 中，许多以教育为目的的l a n d 连接起来，并且在里面的人的活动也符 合一个社区的概念的话，我们可以称之为虚拟学习社区。而在这个虚拟学习社区中，我们针 对不同的学科建立不同的学习环境，那么就称之为虚拟学习环境【3 4 】。本研究就是在这样一个 虚拟学习社区的大背景下开展的。 2 4 2s e e o n d l i f e 软件的安装方法 l 、电脑配置 s e c o n d l i f e 是一个3 维的在线世界，它通过网络传送用户的数据到服务器中心，服务器将 反馈结果回传到用户终端，在终端计算机上进行模型渲染。整个复杂的过程需要用户的计算 机和网络具备一定条件。表2 1 显示了计算机硬件需求。 9 裹2 - 1 计算机硬件需求 基本配置 推荐自i 操作系统w l n 2 0 n o 、) 口或v i s t a x p v i s t a 月镕连接宽带日宽带目 8 0 0 m h z p 3 或a t h l o n 咀i 。i5 g h z ( x n2 - g h z ( v i s 啪3 2 b i t i x 蹦) 咀上 内存l g b “上 n v i d i ag ef o r c e2g e f o r e e4 础以上n v i d i ag ) a p h i c s r d s ( 6 0 0 0s c r l ：6 7 0 0 , 或a t ir a d e o n8 5 0 0 ，9 2 5 0 及以6 8 0 n7 0 0 0 r l e s ：7 6 日07 8 0 07 9 0 0 ；8 0 0 0 或i n t e l9 4 5 c , m s * r i e s ：$ 4 0 0 ，8 5 0 0 ，8 啪8 o ：g e n m v i s t a 显卡g o ：7 4 0 0 ，m 0 0 ，7 8 0 0 讨0 0 ) a t i g 唧h i c s 或a ”r a d e o n9 5 0 。ui -c a r d s ( x 8 0 0 x 9 。o x 1 4 0 0 ，x 1 5 0 0 x 1 6 0 0 , x ) 7 0 q n i s 0 0 , x l g t l 0 ) 2 、客户端下载 在i e 浏览器中键 地地鲤婴业垒盟业血姐盟血鲤删旦璺出丛塑篮盥立丛，页面加载完后点 击睡标 进行f 载 3 、安装客户端 双击安装文件选择简体中文版下一步，直至安装完毕 4 、注册账号 打开网址地世堂竖监j 且垂丝鲤点击左上角按钮 一蔓三厶皇箜呈塑 按要求注 册：或打开官网地班翻血m g 鲤趟蛳盐地业血醴基n = 嫒注册a 24 3s e c o n d l i f e 基本技能的使用 要在s e c o n d l i f e 生话，您必须学习很多东两，但下列是您进入s e c o n d l i f e 后首先需要学 会的技能：