基于Secondlife的探究式学习环境设计与实现

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【摘 要】 文章针对目前网络化探究式学习环境所存在的问题，结合Secondlife虚拟环境和Mloodle学习平台的优势，设计了基于secondlife的探究式学习环境，并阐述了该环境的技术实现过程。

【关键词】 Secondlife；探究式学习；学习环境；Sloodle；Moodle

【中图分类号】 G40-034 【文献标识码】 B 【文章编号】 １００９―４５８ｘ（２０12）02―００77―０4

一、引言

新课程改革提倡自主学习，倡导学习者主动参与，并把指导学习者进行探究式学习作为改革的重点之一。但是目前网络环境中的探究式学习还存在一些不足：基于平面的、靠图文传播知识的方式无法创造形象逼真的学习情境，学习者很难通过情境体验来开展探究式学习活动；已有的虚拟学习环境不能进行学习过程的管理和跟踪以及对学习内容的聚合。本研究从以上问题出发，整合Secondlife和Mloodle的优势创建探究式学习环境，一方面利用Secondlife的建模工具和林登脚本语言创建形象逼真的学习情境，另一方面运用Mloodle平台对整个探究式学习过程进行管理和支持。本研究所创建的学习环境具有情境性强、交互性强、能够提供开放的学习空间，培养学习者的创造性等特点。

二、基于Secondlife的探究式

学习环境设计

本研究的学习环境设计主要从学习环境的硬件要素和软件要素来分析。硬件要素主要包括虚拟空间环境、资源环境、支持工具，软件要素主要包括学习组织环境、学习活动。本文以学习环境的这五个要素为基础，以学习活动的设计为中心，结合Secondlife的具体特点，设计了基于Secondlife的探究式学习环境模型，如图1所示。这五个环境要素之间紧密联系，虚拟空间环境是整个环境的基础，支撑着其它所有的环境要素，学习资源和支持工具互相协同，在组织环境的辅助管理作用下来支持整个学习活动的进行，学习活动是整个学习环境的核心。

1.虚拟空间环境设计

虚拟空间环境是整个学习环境的基础，所有学习活动都要在物理环境中进行。用户可以利用Secondlife提供的3D建模工具来建构学习环境的物体，同时可以给相关物体赋予Linden脚本语言实现所需的动作和功能。本研究以“探索海洋世界”为探索主题设计的空间物理环境如下表1。

2. 资源环境设计

基于Secondlife的探究式学习环境中的资源环境不仅包括Secondlife内部已有的三维立体模型资源，还需要外部网页资源以及Moodle平台的资源链接。本研究中资源设计的手段是采用Secondlife与Moodle相结合的方法。用Moodle承载资源，建立起Moodle与Secondlife的通信，并在Secondlife三维浏览器中呈现资源。在“探索海洋世界”的活动中，不仅提供了Secondlife中已有的虚拟海洋馆，还提供了包括虚拟图书、视频、网址等信息的虚拟图书馆，使学生既能在虚拟世界进行探索，又能点击链接进入网站和现实生活进行知识的探究[1]，资源环境设计模型如图2。

3. 支持工具设计

支持工具是指支持学习者学习的所有物体的总和。本研究的支持工具主要包括搜索工具、交流工具、认知工具、问题表征工具、评价反思工具等。这些工具由Secondlife本身提供的工具以及Mloodle平台的工具组成，如下表2。

4. 组织环境设计

基于Secondlife的探究式学习环境的组织环境设计主要包括学习共同体设计和组织策略设计。学习共同体指一个由学习者及其助学者（包括教师、专家、辅导者等）共同构成的团体，他们彼此之间经常在学习过程中进行沟通交流，分享各种学习资源，共同完成一定的学习任务，因而在成员之间形成相互影响、相互促进的人际联系。学习共同体的构建主要包括建立成员间关系，确立共同体成员的目标、规则和学习文化等。 组织策略主要包括分组策略、角色分配策略、任务分配策略、制定活动规则的策略等。组织环境中小组成员的角色关系、行为、任务的划分、学习共同体的认知和交互活动都是在组织策略方法的指导下开展的。

5. 学习活动设计

学习活动是整个学习环境的核心，本研究主题“探索海洋世界”的学习活动流程设计如下图3。

（1）确定探究主题及目标

学习活动开始前，教师首先要根据学习者的特征和学习目标的要求来确定探究活动的主题及阶段目标。教师在设置主题问题时要注意选择非良构的问题情境和具有趣味性的问题，以便激发起学习者的探究欲。本研究所选择的探究主题为“探索海洋世界”[2],具体目标设置如下：

① 让学习者通过探究了解海洋生物的种类；

② 让学习者通过体验掌握海洋生物的体貌特征、生活习性、生理功能和海洋生物的食物链；

③ 通过本次学习活动使学习者了解海洋生物物种的丰富性，学会珍惜海洋生物，懂得保护海洋环境的重要性。

（2）设计探究任务

教师要把每一个教学目标都以子任务的形式设计出来，学习者通过完成具体的任务来达到探究目标。任务的难度要在学习者的“最近发展区”内，清楚地描述学习者即将进行的活动以及要达到的效果。

（3）创设探究情境

基于Secondlife的探究式学习活动中，教师利用Seconlife提供的3D建模工具和林登脚本语言来创建如上表1所列的活动场所。其次还要利用多媒体手段来引导学习者进入预设的学习情境。比如本研究案例中按照如下方式导入学习问题情境：教师在虚拟报告厅放映一段海洋污染的报道，然后说：“海洋是地球生物的起源，现在海洋环境的污染已经严重影响了海洋生物的生存，为了保护海洋生物，我们要向相关部门提交一份海洋生物现状的报告。大家将会被分成几个小组进行专题探究，两周后我们将分享各小组的研究成果，提交我们的探究报告。”

（4）体验探究情境

探究式学习活动的中心环节就是通过体验、探究虚拟学习环境来完成探究任务，解决实际问题。学习者在具体的情境中通过实地考察、亲身体验、查阅资料、人物访谈、虚拟实验、专题研讨等形式来搜集与任务相关的资料，获取可信的数据，为形成探究成果做准备。本研究以“探索海洋世界”海洋鱼类探究组的具体探究过程示例介绍体验探究活动的过程，如表3。

（5）成果展示

在这个阶段，各小组成员把自己在探究情境中获取的各种信息以图像、视频、模型等形式在虚拟报告厅中和大家展示交流，分享经验，互相评价。在虚拟探究环境中，学习者、师生之间可以利用各种交流工具进行评价交流。

（6）总结评价

小组之间交流之后形成初步的结论，教师和同伴还要针对小组结论和学习过程进行评价，并形成最终的结论。探究式学习活动的评价方式是多样化的，可以利用环境中的评价反思工具获取学习者的学习记录，对学习者进行过程性评价；也可以针对学习者的作品进行总结性评价，同时鼓励自我评价、同伴互评、教师评价等多角度评价方式，使整个评价更科学。

评价完成之后，教师还要总结整个探究活动的结论，也是整个活动的反思，在启发学习者深入思考的同时还要鼓励学习者开始新的探究活动。“探索海洋世界”的结论设计就是在虚拟报告厅汇报小组的研究成果。

三、基于Secondlife的探究式

学习环境的技术实现

1. Secondlife内部虚拟环境的实现

Secondlife内部虚拟环境指的是在Secondlife的三维虚拟空间中利用建模工具和林登脚本语言，配套使用外部三维建模软件如blender、3dmax以及图形处理软件Photoshop等制作出来的虚拟世界，是各种虚拟物体（又称PRIM,用户用于创造物体的基本单位）的有序组合。[3]本文以Secondlife的虚拟图书馆为原型，构建表1所列举的虚拟空间环境的各个场所。

2. Sloodle平台的功能实现

（1）Sloodle平台的功能结构

Secondlife虚拟学习环境可以提供一种沉浸式的学习环境，而Mloodle系统在此基础上又实现了对学习过程的全程跟踪和管理，本研究将两者有机地链接起来，发挥各自的优势来支持整个学习活动。Sloodle平台的功能模块如图4所示。

（2）Secondlife与Moodle的链接

Secondlife与Moodle的链接有以下两种方式：

① 修改Moodle平台的数据库及代码使其与Secondlife链接。这种方法要用到应用编程接口和html、林登脚本语言，通过XML-RPC远程调用方法向两个平台互传参数；Secondlife内置的林登脚本语言提供了许多方法可以使Secondlife中物体与外部网络服务器通信，比如通过Object向互联网上的邮箱发送邮件，也可以通过XML-RPC和HTTP请求向网站服务器发送数据。这也是Secondlife内部资源扩展的常用方法。

② 直接将Moodle平台中的学习内容放入Secondlife中。这种方法只需Secondlife本身提供的林登脚本语言就能实现。通过这种方式，系统是以网页链接的形式打开资源。实际上只是网页界面的拷屏。[4]方式一在构建虚拟学习环境方面具有很大的优势，但是技术要求也高一些。

（3）Sloodle的系统结构

Sloodle系统结构采用数据层、逻辑层和表现层的三层结构。用户的账号、密码、作业文件、交互记录、聊天记录等在数据层，所有数据存储在数据库中。系统的交互功能、实验操作、技能训练等在逻辑层实现。逻辑层包括了Moodle逻辑层和Secondlife逻辑层，Moodle逻辑层的实现方式是通过存储在服务器上的PHP脚本与数据库进行联系，Secondlife逻辑层的实现方式是采用林登脚本语言，使用允许用户在客户端创建对象的方法，通过网络、电子邮件或XML的过程调用（XML―RPC）或HTTP请求等方法实现与外部服务器进行数据的联系。表现层则通过HTML格式和三维交互对象来实现。用户可以通过网页浏览器进入Moodle系统，使用HTTPS方式连接服务器。服务器端的脚本检查用户是否具有权限进入或回复。原则上，当用户使用Secondlife客户端交互的同时，交互记录也保存到Moodle的数据库之 中[5]。Sloodle和Secondlife通讯的体系结构如图5所示。

四、结论

本研究利用Secondlife的情境性、开放性、交互性特点，结合Mloodle对学习活动的管理和学习过程记录的功能构建了基于Secondlife的探究式学习环境。该环境既能为学习者提供逼真的探究情境，同时能够对学习者的活动过程进行跟踪和管理，为学习者提供丰富的资源环境和交互环境，能够有效地支持探究式学习活动的开展。

参考文献

[1][2] 张立新，李妍，段爱峰. Virtual Quest网络虚拟环境中的探究式学习[J]. 中国电化教育，2008，（10）：74.

[3] 谢涛，刘革平. Secondlife中基于问题的情境式学习环境建构[J]. 现代教育技术，2010，（3）：108.

[4] 罗均，刘革平，谢涛. 基于Secondlife的虚拟图书馆学习环境设计与实现[J]. 中国远程教育，2011，（1）：81-82.

[5] 张国民. 基于Sloodle平台的分布式虚拟学习系统的教育应用初 探[J]. 现代教育技术，2010，（6）：79.

收稿日期： ２０11－10－30

作者简介：陈颖博，硕士研究生，西南大学计算机与信息科学学院（400715）

刘革平，教授，博士，西南大学信息中心主任（400715）。

谢涛，讲师，重庆师范大学（400030）。