虚拟学校(Virtual School),又称远程教育(Long Distance Education)、网络空间学校(Cyber School)、网上学校(Internet School,Online School),是指运用Internet-Web进行交互式教育过程的多媒体计算机网络系统。它是世界上最开放的、最大的、没有校园的学校。很多国家对于远程教育非常重视,欧洲还专门成立了远程教育大学协会,除了组织一些名牌大学的教授进行讲课外,还专门成立了“开放性大学”,专门从事远程教育。法国的远程教育大学联盟是由法国高等教育和科研部创办的,包括27所大学和一些其他机构参加了这项任务,约有3.6万名学生。如今,由于Internet-Web的普及,并能连接千家万户,网上授课的方式受到更大的欢迎,几乎所有的人文科学和自然科学的课程都能进行,而且是多媒体和双向的即交互的,师生之间即使远隔万里,也能进行讨论和质疑并能进行网上辅导。这种虚拟学校的工作,由“欧洲学习中心”负责,欧洲共有50个这样的中心,其中法国就有4个。美国由远程教育协会负责这项工作。
美国哥伦比亚大学学习技术研究所所长罗伯特·麦克林托克指出:“Internet-web开辟了一个崭新的学习世界”。大学生已经可以通过万维网随心所欲地同教授和同学交流,可以将感兴趣的材料下载,或者通过鼠标对规定的学习任务提出疑问。华盛顿远程教育信息服务所主任兰伯特认为:在Internet-Web上完成学业正像野火一样扩展开来,越来越为人们所接受。美国已有400多所大学提供通过Internet-Web学习规定的课程和获得毕业证书的教育方式。网上大学迄今已有3万名学生。网上教育的接受者主要不是大学生,而是在职的成年人。高等学校专家预测,大学生或在职成年人将不需要离开家门可以听课或者参加研讨会,在家用电脑就可以学完虚拟大学所有的课程。教材、有关参考书及测试题也可以从网上下载。
德国虚拟大学之一的哈根远程大学校长赫霍伊尔指出:现在虚拟学校的优点在于交互性,学生与教授、学生与学生之间可以通过网络进行交流、讨论和质疑,有问有答,还可以一起作练习。各种实验课也可以通过虚拟实验室进行。网上研讨会在德国已经普及。
最近在北京召开了“21世纪教育社会化、网络化”国际会议,会上很多代表强调了并通过教育网络向全社会提供教学服务。
目前,已有许多“远程教育/TV教育”、“卫星教育”,与其相应有的“教育TV台”。在我国“电视大学”已经开始了5年以上。例如,在1997年香港中文大学与台湾大学进行了实时的地球信息科学远程教育,北京师范大学也成立了类似的远程教育中心。浙江大学、湖南大学等也正积极筹备。但是,信息高速公路技术,尤其是数字地球技术创造了一种全新的远程、双向教学方式。学生只需坐在家中,就可以得到全世界最好老师的授课与指导,尤其是最先进的教具和影像化的教育方法,有助于学生对课程的理解。这些在经济不发达的地区是不可想象的。未来的学生可以和宇航员一起畅游太空,和潜水员一起到海底探险;也可以无需通过“时间隧道”到几百年前的历史时期或数亿年前的地质历史中去领略恐龙的生态环境等,这使得学生能获得深刻而又全面的知识,不仅对地球科学,包括地质、地理、天文、海洋、气象、环境、旅游专业有帮助,而且对历史、物理、工科、信息科学专业也是有帮助的。美国NSF主持了Global School House Project在Internet上建成了第一所开放的Internet小学,并正在筹备“全球学校网”。
基于以Internet为基础的、以WebGIS为核心的数字地球的教育和已有的相比,虚拟学校具有如下的特色:
(1)远程教育/TV教育要受“TV教育站”的限制,而且不能“双向”。数字地球技术系统可以与家家户户相连接。只要有PC计算机或TV加上辅助装置,就可以在家接受教育,如加上话筒就可以“双向”互动:有问、有答,而且经费也不高。
(2)由于数字地球技术系统能够显示多维、空间性很强的动态对象,有利于学生对教学内容的理解。
(3)可以进行远程的仿真与虚拟实验,包括对存在的对象,或虚幻的对象进行实验;可以从内向外,从外向内进行观测;可以进行操作,而且符合物理的、力学的和生物学的规则,有身临其境的感觉。
(4)可以选择最好的教师,最先进的教具与教学设备进行教学,能产生最佳的效果。
(5)普及性好、教学效果好,省人力、物力、财力和时间,减少交通拥挤。
虚拟学校是以因特网(万维网)为基础的赛博空间中建立的交互方式距离教育与学习系统,这改变了传统的办学、办校方式,没有现实的学校地理位置和空间。教师办公、教学,学生学习、参加活动均是在分布式的网上进行,节省了大量物质资源和管理运行费用。而学生选课、选老师也没有了现实地理位置的限制;上课时间,也可以自由地安排。另外,成人教育与继续教育是十分重要的教育形式之一,在一些发达国家中,对此十分重视。成人教育与继续教育的特点是一些希望学习的人,多数是在职人员,希望能一面工作、一面学习,而且还要照顾家庭,所以虚拟学校是最合适的。
目前,虚拟学校的建立,一般以现实学校为参照系统。学校机构上,也有校园、图书馆、教室、书店、校长办公室、注册处、教员等。技术系统上,虚拟学校则主要包括学校本部管理系统、网上交流窗口和上课辅助工具系统等。学校本部管理系统,则主要负责图书馆建立、学员注册、课程设置、教员聘请、上课时间安排;网上交流窗口,目前一般是选用文字或声音进行,三维虚拟教师和虚拟学生的交互还很少,该窗口提供实时的学生与教师的交流空间;上课辅助工具系统,则是用于学生编辑文字、画图等,从而扩大或提高上课(交流)效率。
下面以网络大学为例,说明网络大学的运行方式。
网络大学是于1998年由虚拟网络建筑有限公司(Internet Architect,Inc.)创立的,提供基于万维网的、实时的、由老师指导的远程教育。图20.3是网络大学校园导引主页,包括书店、校园教学日程计划、校园查询、课程目录、校长办公室、课外活动、图书馆、注册、学生会和访问中心(图20.3)。
如果要成为网络大学的学生,首先必须注册。运用万维网浏览器进到“欢迎来到网络大学虚拟校园(Welcome to the Internet University Virtual Campus)”主网,然后按“ I’d like to create my own Internet University account”热键结点,出现学员注册表。在表项中填写名字、学号(login ID)、密码、电子邮件地址、联系地址等。完成后,按“继续(continue)”键,如果填写信息正确,那么网络大学就会通知你已是该大学的学生,你就可以选择你需要的课程。目前,网络大学提供的课程有例子课(Sample Course)、技术辅助演示课(Technical Helpme Demo Session)、OTCE演示课(OTCE Demo Session)、赛博设计(Cyber Design),Innsys-temsso远程学习组织(Distance Learning Associates)、新月工作室演示课(Crescent Studios Demo Session)、Eric Rosen演示课(Eric Rosen's Demo Session)、Heather Petit演不课(Heath-er Petit's Demo Session)因特网培训(Internet Training),IU演示(IU Demo)、交互式远程学习(Interactive Distance Learning)、联机学习论坛(Online Learning Forum)、Edtek-David Collins、因特网建筑师演示课(Internet Architect Demo Session)。
上述这些课都有相应的辅导教师、开课时间、活动时间等,有些课是免费的、有些课需要学费。
参加网络大学的课以前,必须先下载网络大学客户系统(LearnLinc Client)。
LearnLinc是一个联机的学习环境,应用该环境可以使用多媒体和基于万维网的课程资料,还可以实时地与其他学生、指导教师进行相互交流。
安装LearnLinc系统以后,就可以参加网络大学的某一门课程学习。先注册某一门你选择的课,然后选择“Join class”,就会出现在线的虚拟教室,见图20.4。虚拟教室提供了学生与学生、学生与教师的相聚交流空间,其中交流方式有视听会议、文字交流、共享工具如白版和Q&A等。
在图20.4中,最左边的窗口系统提供了一个学生与学生、学生与教师的交谈空间。学生可以在最下边的白框中输入文字,然后按“send”键,其他在线学生即可以看到发送的内容。如单独与教师交谈,则选择“Private”。图20.4的中间窗口系统白板(whiteboard)是让学生做笔记、画简单图、引入图像等,并且这些信息与班上其他学生共享。图20.4中的最左边窗口系统Q&A,是用于考试的问题与问答工具,学生可以回答考试题目,并可测览考试成绩。
虚拟学校在未来还有虚拟实验室和试验场,它们在以下几方面将发挥作用:
(1)在地球科学院系,过去在水工实验室、风洞实验室、试验场等做的实验,将可以运用虚拟实验技术进行;过去因为时间和空间尺度太大,或太小而不能进行实验的,大多将可以采用虚拟技术进行实验。哈佛大学的天体实验室,进行了大宇宙结构的虚拟实验,
发现了一些新的天体结构特征;该校还进行了“海气交换的虚拟实验”,获得了较好的效果。海流、涡漩、风暴潮、海岸侵蚀与堆积过程等,都可以进行虚拟实验。地质、地貌过程的虚拟实验,生态环境设计和生态环境规划的虚拟实验,地理区划与规划,防灾减灾措施的虚拟实验等。
(2)在旅游学院或系的教学中,可以进行各种虚拟旅游的实验,旅馆与饮食管理的虚拟实验。
(3)在建筑学院或系的教学过程中,可以进行对建筑设计的虚拟实验,城市规划与改造的虚拟实验,如洛杉矶、拉斯维加斯两城的虚拟实验。
(4)在经济与管理学院或系的教学过程中,进行虚拟银行、虚拟商场的实验,已经初见成效。
(5)在医学院或系的教学过程中,可以采用人体解剖的虚拟实验、虚拟医院、虚拟理疗、虚拟健康咨询等都是有效果的。
(6)在农林学院或系的教学过程中,可以采用生态林规划的虚拟实验,荒漠化治理方案的虚拟实验,水土保持方案的虚拟实验,植物生长仿真模型与虚拟实验。
(7)在工程学院或系的教学过程中,如制造专业学科早已成功地利用了虚拟实验技术、交通专业也成功地进行驾驶员培训、导航员培训的虚拟实验、公路修建工程的虚拟实验、港口码头工程、水库工程,甚至核弹爆炸等都可以进行仿真与虚拟实验教学。
(8)美国与加拿大科学家在自己的实验室中,通过Internet-WebGIS技术对格陵兰上空进行联合远程观测实验。
作为虚拟学校的重要辅导工具的电脑教学软件近年来得到了飞速的发展,我国人民教育出版社最近推出的教学软件,具有如下的特点:
(1)教学上的人机互动功能。例如:《高中物理智能实验》、《几何画板》就为学生提供了科学的实验情景,学生可以自己操作,通过改变各种参数来进行研究、探索,找出有关物理和几何学的规律。《多媒体备课系统》、《人教文博智能组卷评测系统》、《多媒体教参系统》等同样如此,教师能够根据教学实际的需要,利用软件所提供的简便实用的功能,方便地建构自己的教学结构和体系。教师不仅可以调用系统中上万道习题,方便地进行组卷评测工作,更可以添加、删改题目,创造性地完成工作。
(2)联网的开放性功能。第三代教育软件不仅提供了针对本机用户的开放性功能,更提供了针对校园网及因特网用户的开放性功能。如利用《多媒体备课系统》,教师不仅可以根据需要将系统附上万个课件任意组合形成自己的新课件,完成备课工作,更可以利用系统提供的自制课件平台将其他图、文、声、像等素材进行合成,创作出自己的课件。创作成果还可以在校园网上实现资源共享。第三代教育软件是“活”的教育软件。它不仅使计算机在个别化教学上的独特优势得到充分发挥,而且与“教无定法,学无定法”的教学规律相适应,与素质教育及创造精神的要求相适应。第三代教育软件的出现为教育软件的研制及开发开辟了一条新路,指明了方向。它标志着我国教育软件事业的发展进入了一个全新的阶段。第三代教育软件的推出以及逐步发展完善,无疑将对我国中小学课程及教材的改革起到一定的促进作用。它体现了教育软件发展的潮流和趋势,是广大师生所期盼的教育软件。