未来课堂环境下的可视化教学研究

【摘要】可视化与可视化教学因其本身具有的优势成为了教育研究者所关注的热点。本研究就是依据可视化教学本身的特点,并利用新的技术、新的理念和新的学习理论尝试构建新的教学模式,并进行实证研究。在教学模式的探索中加入了未来导向的思考,以创新为理念,以可视化为手段,以参与为目的构建了创新可视化参与式(iVEI)教学模式,为研究未来课堂概念下的教学体现提供了重要的应用思路和实证研究方法探索。本研究将认知科学、教育学和教育技术等学科的观点、技术、方法和工具用于可视化教学的研究。整合各种理论、运用各种方法手段成为本研究的一个重要特点。论文在通过分析未来课堂的研究、可视化技术的研究与发展、可视化教学的研究与发展、学与教理论的发展及应用的基础上,得出可视化教学的理论、技术和应用基础。通过对可视化教学相关模型及其发展的解析,提出了创新可视化参与式(iVEI)教学模式,并对该教学模式进行分析和应用研究,提出了iVEI教学模式教学应用的关键问题。论文的实证研究分为三个部分：可视化教学环境的设计与实现；iVEI教学模式的内容设计研究；iVEI模式的应用与评价研究。在可视化教学环境的设计与实现方面,本研究首先利用未来课堂的理念确定了可视化教学环境的设计理念与原则；然后在教学环境的师生问卷调查和教师访谈的基础上,结合对未来课堂相关的硬件技术(无线技术和屏显示技术)的分析,提出了可视化教学物理环境架构方案；在对软件需求进行分析与相应云平台技术的比较中确定了可视化教学软件平台环境构建的思路与方案；最后将可视化教学环境的软硬件方案在实验室中进行了实现,并设计体验课程对环境的接受度进行评测分析。在iVEI模式内容设计的研究方面,首先探讨了内容设计的策略,然后以教学内容设计为基础,设计了以不同可视化呈现方式为变量的两个眼动实验和一个脑电实验,并进行了眼动分析研究和脑电分析研究。得出了在教学内容可视化呈现设计中关键要素的作用,为iVEI教学模式在教学内容可视化设计方面提供参考。在iVEI模式的应用与评价研究方面,本研究首先构建了基于未来课堂的教学交互行为评测分析指标体系,然后以iVEI教学模式为指导,考虑内容设计和活动设计方面需要符合iVEI教学模式的理念,设计了初中语文、初中数学和初中信息技术三个课例,在未来课堂教学实验室进行准实验研究,并利用Interact软件对三个课例实施过程中的课堂互动行为进行了分析。可视化教学研究作为未来课堂应用层面的研究,对于教育技术学来讲是一个新的领域,是一个前瞻性的研究,也是一个探索性的研究。一个合适的可视化教学模式和相应的应用策略能很好把可视化理念应用于教学,也能成为未来课堂的设计与应用实践的重要组成部分。可视化教学研究可以为面向未来的人才创新思维的培养提供学习环境设计与教学活动设计支持。笔者希望,本研究所提出的创新可视化参与式教学模式和所尝试的新的研究思路和方法,能为可视化教学的后续研究提供参考。
【作者】叶新东；
【导师】张际平；
【作者基本信息】华东师范大学，教育技术学，2014，博士
【关键词】未来课堂；可视化；可视化教学模式；设计；应用；

【参考文献】
[1]田静.中医何以西医化[D].南京大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[2]张雷仝.行政强制的救济制度研究[D].南京航空航天大学,宪法学与行政法学,2013,硕士.
[3]赵国栋.保温模块剪力墙住宅体系研究[D].河北工业大学,结构工程,2004,硕士.
[4]缪琳.基于物元和可拓理论的供应商风险评价研究[D].大连海事大学,交通运输规划与管理,2012,硕士.
[5]唐亮.道路运输管理信息系统的设计与实现[D].重庆大学,仪器科学与技术,2003,硕士.
[6]秦琳琳.中学语文审美化教学研究[D].曲阜师范大学,课程教学论,2004,硕士.
[7]邹露.对我省普通高校高水平运动队管理模式与发展策略的研究[D].南京体育学院,体育教学（专业学位）,2013,硕士.
[8]陈盼.近距离煤层采空区下工作面矿压显现与覆岩移动规律研究[D].西安科技大学,岩土工程,2013,硕士.
[9]刘平.韩国学生初级汉语语法的交际化教学设计[D].辽宁大学,汉语国际教育,2012,硕士.
[10]张家曾.黄精与多花黄精的DNA条形码研究[D].湖南中医药大学,中药学,2013,硕士.
[11]郭凌曜.湖南短历时降水变化特征研究[D].湖南师范大学,自然地理学,2014,硕士.
[12]方超.关于半参数神经网络GARCH模型族在中国股市的进一步研究[D].重庆大学,概率论与数理统计,2014,硕士.
[13]张洪磊.基于Hadoop的医院数据中心系统设计与实现[D].浙江大学,生物医学工程（专业学位）,2014,硕士.
[14]叶新.IL6-572C/G、IL10-819A/G和IL10-592A/C基因多态性与环境因素交互作用对原发性肝癌影响的病例对照研究[D].广东药学院,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[15]李艳娇.NO在内毒素诱发肝硬化大鼠肝衰竭发生中作用及其机制的研究[D].山西医科大学,病理生理学,2002,硕士.
[16]刘大威.液压泵输出流量脉动控制及其应用研究[D].吉林大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[17]程利洪.论民事非法证据排除规则的适用[D].苏州大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[18]王海雯.谈短期汉语课堂教学设计[D].华中师范大学,汉语国际教育,2014,硕士.
[19]张雷.基于GIS的哈尔滨太阳岛旅游导航信息系统的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[20]陈刚.经济增加值（EVA～（？））在财务管理中的应用研究[D].中国农业大学,管理科学与工程,2004,硕士.
[21]张春芝.番茄抗晚疫病基因Ph-3的克隆及其效应子的筛选[D].中国农业科学院,蔬菜学,2014,博士.
[22]李磊.基于正交试验法的多面聚能效应的数值模拟与应用研究[D].中国科学技术大学,2013.
[23]王海英.网络新词的研究[D].湖北师范学院,汉语言文字学,2013,硕士.
[24]李金永.社会资本视域下的“合村并居”社区治理研究[D].华中师范大学,社会学,2014,硕士.
[25]段向敏.汽车覆盖件成形数值模拟及拉延筋优化研究[D].西南大学,农业机械化工程,2014,硕士.
[26]刘艳楠.基于能源消耗的货物运输结构优化研究[D].北京交通大学,2014.
[27]巩翠翠.染料敏化太阳能电池中薄膜电极的研究[D].大连工业大学,材料学,2009,硕士.
[28]李海涛.森吉米尔轧机用冷轧辊制造工艺的研究[D].河北科技大学,机械工程,2012,硕士.
[29]王周平,张维潇.适配体及其研究进展[J].食品与生物技术学报,2013,09:897-906.
[30]周五一.A/O型污水土地生物过滤工艺的试验研究[D].青岛理工大学,环境工程,2012,硕士.
[31]李秀英,韩志刚.一种基于粒子群优化的非线性系统辨识方法[J].控制与决策,2011,11:1627-1631.
[32]刘凤兰.甘蔗组织培养及其遗传转化体系建立的研究[D].广西大学,作物遗传育种,2004,硕士.
[33]杨杨.大宗商品贸易企业物流外包服务商选择研究[D].浙江工业大学,工商管理,2012,硕士.
[34]陈杰.IPv6过渡的NAT技术[D].南京邮电大学,通信工程,2013,硕士.
[35]李铭哲.中国石油企业跨国并购风险分析[D].吉林大学,国际商务,2014,硕士.
[36]张迪.梁启超趣味美学思想研究[D].西北大学,美学,2014,硕士.
[37]黄欣.从目的论看商务口译中模糊语言的功能和处理[D].福建师范大学,英语口译（专业学位）,2012,硕士.
[38]陆建兵.区域水资源优化配置与土地生态潜力研究[D].扬州大学,2005.
[39]岳洋.REITs融资模式研究与保障性住房应用探讨[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[40]王娟.血管紧张素Ⅱ在肉鸡腹水综合征发病过程中的动态变化研究[D].中国农业大学,临床兽医学,2004,硕士.
[41]范玉刚,李平,宋执环.基于非线性映射的Fisher判别分析[J].控制与决策,2007,04:384-388.
[42]徐裴为.随队支援干扰效果分析[D].电子科技大学,电子与通信工程（专业学位）,2012,硕士.
[43]张勇.松辽盆地南部小城子地区登娄库组—泉一段储层特征研究[D].吉林大学,矿物学、岩石学、矿床学,2013,硕士.
[44]魏旭媛.非方阵范数最优化问题的光滑化算法[D].复旦大学,计算数学,2012,硕士.
[45]潘莹.LP/AM模式下面向柴油机制造企业MES研究[D].江苏科技大学,工业工程,2013,硕士.
[46]梁军.中医药防治大肠癌用药规律研究[D].甘肃中医学院,中医方剂学,2014,硕士.
[47]滕秀明.对全国体育教育专业学生基本功大赛方案优化设计的研究[D].沈阳体育学院,体育人文社会学,2014,硕士.
[48]赵海峰.大豆异黄酮配伍叶酸对大鼠神经管畸形的保护性作用的研究[D].山西医科大学,营养与食品卫生学,2002,硕士.
[49]陈婷婷.手机媒体环境下大学生的媒介依赖研究[D].西南大学,传播学,2014,硕士.
[50]芮夕捷,杨长保,马生忠.解决复杂地学问题的智能方法与理论[J].吉林大学学报(地球科学版),2005,02:261-265.