T/CI 039-2022 虚实融合实验教学探究式学习环境及系统

适用范围

范围:本文件规定了虚实融合实验教学探究式学习环境及系统的总体设计、系统结构、系统目标、系统功能和功能要求。 本文件适用于作为虚实融合实验教学中的探究式学习环境及系统的设计和开发依据; 主要技术内容:3.1 探究式学习（Inquiry learning）：指围绕自然、社会和人文领域中的某个主题，在一定的问题情境中，借助数字化或物理的探究工具，让学生主动提出问题、探索发现，并在探索发现的过程中进行严密论证的一种有指导的学习方式。3.2 虚拟实验（Virtual experiment）：指借助计算机仿真等技术，在计算机平台上模拟出一个逼真的实验环境，包含虚拟场景、实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等，支持实验者在虚拟环境中开展实验项目。3.3 虚实融合（Virtuality-Reality fusion）：指借助互联网技术、智能传感器设备等获取真实世界的环境和虚拟世界的环境中的信息数据，将真实世界的客观信息与虚拟环境中的数字资源的有效融合。3.4 学习行为单元（Learning behavior unit）：学习过程中的行为单元（数据元）是判断学习者行为、心理和生理特征的基本逻辑单元，一系列的行为单元组成了学习者的学习行为。学习者行为单元是判断学习者实验结果的关键参考信息。学习者行为具体表现为系统中的多模态交互行为，包括学习者对虚拟/真实实验仪器的操作、与教师的对话行为、与虚拟学伴/教师的对话交互。系统的结构如下：（1）虚实融合探究式学习环境的搭建搭建虚实融合教学环境下满足学习者探究式学习需求的学习系统与平台，系统与平台需满足上述提出的需求，主要有：为用户提供虚实融合的探究式学习的交互体验，采集学习者在学习过程与结果中的行为数据，以及反馈显示学习者行为分析后的结果。（2）多模态学习行为智能识别与分析构建虚实融合教学环境下学习者探究过程中的学习行为模型，并建立多层次、多角度和多模态的行为评估模型，对学习行为进行实时的智能识别与分析。同时对学习行为单元进行切割，结合分析学习者在整个学习过程中的历史行为，进一步分析学习过程与结果中的行为、评估学习状态。（3）个性化分析与智能推荐构建任务目标模型、学习评估方案，并建立评估知识库的知识图谱，根据学习者学习过程中行为的实时测评结果，自适应调节反馈的个性化引导和推荐学习方案。（4）探究式学习模型与评价体系的构建结合虚实融合学习环境

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