SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：分析了海洋教育软件相关研究现状，构建了南沙群岛海洋教育软件系统框架，阐述了南沙群岛海洋教育软件关键技术，设计了南沙群岛海洋教育软件教学应用：虚拟现实下南沙群岛海洋文化科普教育、体感互动下南沙群岛海洋地理科普教育和游戏学习下南沙群岛海洋人文科普教育。通过南沙群岛海洋教育软件，充分认识南沙群岛的历史、地理和人文，对加强南沙群岛科普具有重要意义。
关键词：教育软件；南沙群岛；海洋科普
本文引用格式：孔艺权.南沙群岛海洋教育软件的构建及教学应用[J].教育现代化，2019，6（7）：176-178
近年来，南海问题成为社会公众所关注热点新闻，特别是南沙群岛领土争端问题。南沙群岛地处我国南海南部，由230多个岛、礁、滩、沙洲和暗沙组成。南沙群岛地处太平洋和印度洋之间的国际航道要冲，具有十分重要的战略地位。南沙群岛海洋教育软件通过对南沙群岛历史、自然、经济、人文、社会等原始信息按照多维空间进行集成整合，构建南沙群岛历史事件和地理信息图谱的时空特征科普库，制作科普资源包，实现三维化、时态化和互动性科普，实施海洋科普服务应用工程，促进海洋文化和海洋意识传播，为社会公众提供科普服务，普及海洋知识、宣传海洋文化、加强公众海洋意识，是维护国家海洋权益的需要，具有重要的现实意义。
一 海洋教育软件相关研究
走向海洋，大力开展海洋教育，我国开始日益重视海洋教育，制定了相关海洋发展战略，将发展数字海洋、海洋教育列入了国家海洋发展相关计划。围绕海洋数字化工程和海洋立体空间数据基础建设等方面，特别是中国“数字海洋”重要信息化基础框架构建工作的开展，推动我国数字海洋教育应用系统建设向新的台阶发展。国内海洋教育相关研究工作人员前期根据相关专业技术背景，开展了大量海洋教育的研究和开发实践工作。其中学者涂超对海洋温度场的三维可视化问题进行了系统研究；学者孙菁开展了海洋调查数据三维可视化建模及其实现方法等方面研究；针对海洋数据的特性，学者苏奋振开发了MaXplorer海洋地理信息系统软件，可以对海洋相关数据进行统一管理、三维化分析和动态数据可视化[1]；在教育技术视角下，信息化环境下的智慧教祝智庭认为是指信息技术支持下为发展学生智慧能力的教育，旨在利用适当的信息技术构建智慧学习环境[2]，针对不同类型的教育数据设计与之相符合的教育算法，开发（或选择）相应的计算工具，形成具有操作特征的教育可计算化分析框架[3]；郁晓华等借鉴商业领域的成功经验，通过对CloudCard的技术追溯和特点分析，探讨其在教育应用中的可行性和设计要素，为个人学习空间的建设提供新的实现理念和技术路线[4]；刘俊从游戏化的发展、相关理论和核心概念等三个方面对游戏化在教育情境下的应用进行了阐述[5]；学者孔倩倩围绕海洋标量数据如何进行多维多模式下动态可视化问题开展了研究[6]，这些前期研究基础为我们进一步了解、设计和开发海洋教育软件提供了丰富的理论指导与实践方法。在国外，科研机构主要在跨领域、交叉学科以及三维建模技术等方面了技术攻关，开发了不少优秀产品，例如Google公司开发出了软件作品GoogleOcean，此软件功能上可以对海底地形、海岸线变迁和水面模型进行对比，还能查询不同海洋环境和海洋科普领域信息，为用户提供体验良好的海洋模拟世界。
二 南沙群岛海洋教育软件系统构建框架
南沙群岛海洋教育软件系统全方位服务学生，通过随时随地学习模式，让学生自主选择学习方式和学习内容，让学习变得轻松简单，可以重复、有选择。系统支持移动学习，设计成访问及管理多种学习模式统一的一种途径，提供一系列表现学习管理系统特征的标准功能；管理内容，指定、发布和跟踪学习、监视和管理学习过程等；允许学员通过Web访问更多的动态和交互性内容，支持按计划的、自我调节进度以及混合性的学习；具备在线考试、在线答疑、投票等应用。
南沙群岛海洋教育软件系统构建结构如图1所示。软件系统针对移动学习终端的特性，设计符合移动学习要求的客户端浏览器识别、WAP浏览器环境检测、移动设备信息库服务转换和教学内容改编等三个总分。客户端浏览器识别功能是区分学习终端到底是移动设备的访问或者是固定设备的访问，WAP浏览器环境检测工作原理是先检查学习终端的特性，接着在移动设备信息库服务转换中找到相关的教育内容和服务，进行格式转换和界面重新匹配以更好适应移动学习终端访问要求。
南沙群岛海洋教育软件关键技术体系如图2，利用算法接口、模型输入输出接口和物理设备接口，集成信息系统相关技术，包括人机适应性交互技术、人工智能情感计算、新式传感技术和语义本体等领域，通过计算机系统后台将算法接口、模型输入输出接口和物理设备接口进行合成，以混合现实技术仿真具体人的视觉、听觉和体感等方面表现方式，使用户可以通过计算机连接的外置装置（如眼镜、手柄），进一步增强与教育系统虚拟仿真环境进行有效的交互体验效果。虚拟现实技术下南沙群岛海洋教育软件关键技术主要包括了人体交互工程、虚拟仿真和AI逻辑处理等技术，通过富技术手段实现海洋科普教育。
三 南沙群岛海洋教育软件教学应用
南沙群岛海洋教育软件教学应用主要包括以下几方面：虚拟现实下南沙群岛海洋文化科普教育、体感互动下南沙群岛海洋地理科普教育和游戏学习下南沙群岛海洋人文科普教育。“游戏化学习”是游戏化教育领域重要的研究方面，前期相关游戏化的技术研究成果适用于并指导着教育领域中游戏化学习的发展，并且游戏化学习的研究成果进一步为促进游戏化的技术研究提供了良好的理论支撑[7]。对相关应用科普教育软件设计的梳理，以南沙群岛为内容载体，着重从交互设计、以用户为中心和效果评价等三个方面加强研究和实践，结合语义本体技术，为用户带来虚拟仿真、全息的海洋环境与景观，实现三维化、时态化和互动性数字科普，进行生态海洋教育。南沙群岛海洋人文科普游戏化教学模型如图3。南沙群岛海洋教育软件结合游戏场景、游戏角色、游戏界面和游戏音像等游戏元素的设计，开发游戏控件、游戏数据模块和推理系统，利用语义本体、本体OWL、规则定义和AI策略为用户家提供丰富的参与性和良好的沉浸感，提高游戏化学习的体验。同时结合游戏化学习理论，采用游戏化闯关、游戏化学习设置、游戏化学习测试、游戏化获取学习本领等学习方式完成知识建构，形成溢满游戏化学习理念的翻转海洋教学模式，从而达到游戏教育的目的。
四 结束语
随着虚拟现实技术、网络技术以及普适计算的发展和广泛应用，特别体感式设备技术发展（如Kinect），下一步设想工作是：体感互动下南沙群岛海洋地理科普利用体感式设备的多模交互的特性，结合混合现实技术进行南沙群岛海洋地理教学模块的构建，让用户在混合现实三维学习环境中与南沙群岛海洋地理科普相关内容进行互动式学习。同时加强南沙群岛海洋教育软件教学应用：虚拟现实下南沙群岛海洋文化科普教育、体感互动下南沙群岛海洋地理科普教育和游戏学习下南沙群岛海洋人文科普教育。通过南沙群岛海洋教育软件，充分认识南沙群岛的历史、地理和人文，多模式进行南沙群岛科普。
参考文献
[1]李新放.基于OSG的海洋环境三维可视化系统研究[D].国家海洋局第一海洋研究所,2012.
[2]祝智庭.智慧教育新发展:从翻转课堂到智慧课堂及智慧学习空间[J].开放教育研究，2016，01:18-26+49.
[3]祝智庭，李锋.教育可计算化的理论模型与分析框架[J].电化教育研究，2016，01:5-11.
[4]郁晓华，黄沁，张莹渊，祝智庭.Cloud Card对个人学习空间建设的新启示[J].中国电化教育，2016，02:41-48.
[5]刘俊，祝智庭.游戏化——让乐趣促进学习成为教育技术的新追求[J].电化教育研究，2015，10:69-76+91
[6]Marc Herrlich，Ronald Meyer，Rainer Malaka and Helmut Heck.Development of a Virtual Electric Wheelchair Simulation and Assessment of Physical Fidelity Using the Unreal Engine[J].Lecture Notes in Computer Science，2010，6243:286-293.
[7]姜新春,陈章其.网络教学平台支持移动学习的探讨[J].现代教育技术,2009,19(1):109-112.
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jiaoyulunwen/7672.html
