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? 即使同在一個課堂,也能擁有“私人定制”教學;“大白”助教團驚艷亮相,智能教學萌翻全場,給學子帶來新鮮體驗……這些閃耀著創(chuàng)新智慧的現(xiàn)代教育技術(shù)來自上海交通大學。4月9日,上海教博會開幕當天,一群學生圍在上海交通大學的展臺,沉浸在“未來智慧課堂”給他們帶來的新奇和驚喜中。
? “互聯(lián)網(wǎng)+”時代盡享“私人定制”課堂?
? 一張網(wǎng)、一個移動終端,課程任你挑、老師由你選。“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,未來課堂將脫離紙張的束縛,教育變得更智慧,“私人定制”亦成為新常態(tài)。
? 傳統(tǒng)課堂上,一個時間段內(nèi)只能進行一件事,而未來課堂將出現(xiàn)并行教學,許多課堂形態(tài)是同時完成的。例如,一個班上幾十個學生,大家的接受能力不一樣,學習進度不同,有的學生可能需要靜下來聽,有的學生需要靜下來寫,有的學生需要分組討論,有的學生想展示,學生的這些需求可能是在同一時間出現(xiàn)。
? 針對于此,上海交大將“慕課”與“一屏多顯”等多項前沿科創(chuàng)技術(shù)相融合,合力打造基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的“云教室”。交大圖像通信研究所開發(fā)的“一屏多顯”技術(shù),采用獨創(chuàng)的光視調(diào)制顯示方法,在不改變現(xiàn)有顯示設(shè)備(如電視、投影等)的條件下,能夠?qū)崿F(xiàn)一個屏幕同時顯示多個畫面的全新功能。課本、黑板變成一塊塊特殊屏幕,學生們可根據(jù)自己的需求,隨心選擇不同教學內(nèi)容,進入不同的知識場景,并能收到“私人定制”的課堂作業(yè)。做好的作業(yè)上傳到課桌屏幕上,還能和小伙伴一起討論。
? 同時,利用信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)管理,教師還能與數(shù)據(jù)產(chǎn)生神奇的“化學反應(yīng)”?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+”時代的課堂,教師通過學生在屏幕上的答題進展,隨時知道哪些問題成了學生的難點,并有能力去關(guān)注每一個學生的微觀表現(xiàn),傳統(tǒng)的備課模式講轉(zhuǎn)變成針對性更強的一對一備課模式,如:學生在什么時候翻開書,在一道題上逗留了多久,會向多少同班同學發(fā)起主動交流等。大數(shù)據(jù)背景下,老師將有更多機會理解每一個學生,個性的課堂將愈發(fā)成為師生雙方生命共鳴的所在。
? 機智“大白”助教團萌翻全場
? “歡迎來到上海交大未來課堂,請聽從大白助教的指示。”展臺上引人注目的帥氣“大白”就是上海交大自主設(shè)計的“NAO仿人機器人”。別看他個子小,論本領(lǐng)他可不簡單。根據(jù)課程需要,“大白”助教可以在課堂上下達語音指示,配合聲效講述精彩的故事案例;也可以進行動作演示,賽跑、踢球、做廣播操甚至還能來一段高難度的街舞;甚至可以與人親切交流互動。
在展場另一側(cè),一塊屏幕吸引了大家的目光。屏幕里一朵美麗的玫瑰花徐徐綻放,參觀者在屏幕前輕輕伸出手,便可在三維空間中采摘花瓣。這就是上海交大研發(fā)的基于動作捕捉技術(shù)的三維人機交互系統(tǒng)。同樣地,拼裝零件、調(diào)制試劑等場景也可以通過人機交互系統(tǒng)在真實空間和三維空間里實現(xiàn)同步交互。今后,學生不用擔心復(fù)雜的理化實驗,不會厭煩枯燥的機械檢測,人機交互系統(tǒng)通過三維技術(shù)捕捉動作使得教學成為一場有趣的互動式體驗。
? “看,好靈活的機械手!”循著聲音望去,一只仿真假肢手通過操作者的肌電臂帶控制,靈巧地屈伸手指,握住水瓶。人手有16個關(guān)節(jié),20多個自由度,由34個肌肉組織驅(qū)動,是人體運動系統(tǒng)中最重要的執(zhí)行器。上海交大的SJT-6仿真假肢手可復(fù)現(xiàn)人手90%左右的動作,可以拿取物品、操作鍵盤、控制按鍵,除了服務(wù)肢殘患者,未來更可廣泛應(yīng)用于教學實踐中,如生物機械電子多學科教學演示等。
? 虛擬現(xiàn)實提升手術(shù)訓練“代入感”
? 展場中央,一臺特別的胸腔穿刺手術(shù)吸引了很多人駐足。沒有病人、手術(shù)臺和無影燈,手術(shù)在一臺神秘的“黑匣子”里上緊張有序地進行,并且在大屏幕上完整顯現(xiàn)?!搬t(yī)生”首先對穿刺部位進行三次消毒,如果消毒范圍過小或有留白,系統(tǒng)會進行糾錯并要求重新消毒。麻醉過程模擬多角度進針,注射皮丘,垂直進針逐層麻醉。進行穿刺時,在不同部位和組織,可以感受到不同的阻力和突破感。進行多次抽液操作時,系統(tǒng)會自動判斷引流導(dǎo)管的閉合狀態(tài),并給與提示。最后,抽吸積液可模擬送檢,進行實驗室化驗。
? “胸腔穿刺虛擬教學訓練系統(tǒng)”由上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院與蘇州敏行醫(yī)學信息技術(shù)有限公司聯(lián)合研制開發(fā),支持醫(yī)學生實時交互性力反饋的穿刺類虛擬訓練。該系統(tǒng)獲得2014年全國高等院校自制教具優(yōu)勝獎,處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)使胸腔穿刺操作通過人機對話的形式完成,對學生來說是一種新型的教學模式,形式上極大地區(qū)別于傳統(tǒng)的模具教學,可反復(fù)、無風險訓練,提供真實的“代入感”訓練微環(huán)境,激發(fā)學生學習的興趣,同時實現(xiàn)從“以教促學”的教學方式向注重學生“自主學習”的教學方式的轉(zhuǎn)變。
? 現(xiàn)代化辦學成果“一脈相承”
? 上海交通大學文化底蘊深厚,辦學傳統(tǒng)悠久,在110多年的辦學歷程中,交大人開拓創(chuàng)新,在科學、技術(shù)、醫(yī)療以及教育領(lǐng)域取得諸多成就,一直走在時代的前沿。
? 成立于1897年的南洋公學師范院是我國開辦最早的師范教育機構(gòu),1901年師范院編輯出版的《蒙學課本》是我國第一本近代教科書,1902年出版的《初等地理教科書》為我國近代最早的地理教科書;1898年南洋公學首次選派六名學生出洋留學,是我國近代高校派遣留學生之濫觴;交大還是我國近代大學中最早設(shè)立電機專科、最早設(shè)立的工管結(jié)合專業(yè)以及最早成立理工科研究所的國內(nèi)高校。
? 中國近現(xiàn)代發(fā)展史上,交大更是創(chuàng)造了諸多“第一”:中國最早的內(nèi)燃機、最早的電機、最早的中文打字機等;新中國第一艘萬噸輪、第一艘核潛艇、第一艘氣墊船、第一艘水翼艇、自主設(shè)計的第一代戰(zhàn)斗機、第一枚運載火箭、第一顆人造衛(wèi)星、第一例心臟二尖瓣分離術(shù)、第一例成功移植同種原位肝手術(shù)、第一例成功搶救大面積燒傷病人手術(shù),第一個大學翻譯出版機構(gòu),數(shù)量第一的地方文獻,國內(nèi)第一位歐洲科學院人文社科院士等。
? 學校還擁有“暗物質(zhì)探索研究”、“第二代高溫超導(dǎo)帶材制造”、“量子信息存儲”、“國家水體安全的環(huán)境戰(zhàn)略-洱海水治理”、“4500米無人遙控潛水器(海馬號)研制”、“納米材料全新力學現(xiàn)象”、“合成光學活性無機材料”、“DNA磷硫?;揎椈蚪M圖譜破譯”、“腎上腺腫瘤致病基因”、“腎上腺和胰腺內(nèi)分泌腫瘤醫(yī)學基因組學”、“胃癌發(fā)生機制”、“生態(tài)系統(tǒng)鎂研究”、“生長素調(diào)控植物氣孔發(fā)育”、“水稻花器官發(fā)育”、“為治療非酒精性脂肪肝尋找潛在新靶點”、“治療帕金森癥天然產(chǎn)物”等一批重大研究成果,這些都凝聚著交大師生的心血智慧。
? 上海交大人一貫秉承“敢為天下先”的優(yōu)良傳統(tǒng),不斷開拓創(chuàng)新,努力走在時代前沿,為學校建設(shè)世界一流大學注入源源不斷的力量之泉。