人工智能技术的利弊

前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇人工智能技术的利弊范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。

人工智能技术的利弊范文第1篇

关键词：自动化技术；机械制造；应用

自动化技术的应用是提高机械制造效率的重要技术支持力量，在随着我国的科学技术水平进一步提高下，对机械制造的要求也会进一步提高，自动化技术的应用需求也会增加。智能制造机械技术和设备的问世，引发大众对于传统工业生产利弊和前途的思考。随着智能制造技术的推广和智能设备在社会生产中的逐渐认可及利用，人们已经普遍认识到，智能机械设备优于传统工业生产，其在未来必将代替广泛的传统工业生产不可逆转。通过加强对自动化技术的应用研究，对实际机械制造发展就有着积极意义。

1机械制造中自动化技术应用重要性和实际应用

1.1机械制造中自动化技术应用重要性

机械制造产业的蓬勃发展对我国生产力水平提高有着积极作用，在全面建设小康社会的发展环境下，为保障人们的生活质量水平提高，在机械制造生产的质量和效率水平提高层面就有着强调。而机械制造产业的发展需要有新的技术支持，自动化技术就是重要应用技术，这对提高机械制造的生产能力有着积极作用[1]。通过将自动化技术在机械制造当中加以应用，对系统生产能力提高就能发挥积极作用，能进一步提高生产质量。自动化技术的应用对机械制造的全面监控目标能得以实现。

1.2机械制造中自动化技术实际应用

机械制造当中自动化技术在多个环节都能得以应用，如将自动化技术在数控技术方面的应用。机械制造的数字化目标实现，是讲数字技术和硬件以及控制技术进行了结合，从而保障了机械制造的自动化水平提高，使得机械制造的效率水平得到了显著提高。自动化技术在数控技术方面的应用，对操作的规范性以及安全性得到了保障，这就在经济效益创造方面发挥着积极作用。机械制造中自动化技术在人工智能当中的应用能发挥积极作用，机械制造中人工智能技术是把自动化技术和系统功能等技术进行了融合，并进行相互的渗透。这一技术是通过智能机器以及人类专家形成了一体化操控，能在机械设备的制造过程中进行判断以及推理等智能活动，这就对机械制造的整体效率水平得到了提高，使得机械制造的智能化目标得到了实现，避免了操作中存在的误差。自动化技术应用在机械制造当中能实现信息流动自动化。将计算机作为辅助设计，产品数据管理和制造自动化技术系统进行连接，就能实现信息的自动化传递。机械制造中对信息的及时传递就能提高生产力水平，对自动化的程度提高，这对机械制造的工件工艺设计的精确度也能得以有效保证[2]。自动化技术的应用在加工系统的自动化目标也能得以实现，自动化技术的应用能将大量劳动力从繁重的工作中解放，对机械制造的精度以及减少事故的发生起到了保障作用。机械制造过程中的自动化技术应用，能实现物流系统的自动化目标，机械自动化能实现物流系统自动化更新，检测中以及装备的自动化系统管理方面，机械制造自动化系统的应用，能结合生产工序当中的相关要求，以及按照相应标准完成零部件的加工制作，能实现自动化系统整体分工以及装配作业，这样就能对装配的质量水平得以有效提高。

2机械制造中自动化技术应用发展趋势

中国制造业的自动化和智能化进程任重而道远，随着世界经济迅速的发展与成长，自动化制造工厂将给所有产业升级带来冲击，也将引领全球制造业发展模式的前进与革新，对于中国制造业的产业升级来说已是必然选择。第一，实用性发展趋势。机械制造当中自动化技术的应用发展，在随着技术水平的提高就会更加注重实用性。机械制造对自动化技术的应用获得更高的经济效益，是当前比较关注的，而实用性也是未来机械制造自动化技术的应用目标[3]。我国当前在机械制造自动化技术的应用规模还有待扩大，自动化水平低的现状还需要进行改善，要能将自动化技术和机械制造领域紧密结合，促进机械制造整体水平的提高。第二，智能化发展趋势。自动化技术在机械制造中的应用在智能化的发展趋势方面愈来愈显著。从近些年我国的人工智能技术的研究发展现状能看出，智能化技术的应用愈来愈成为机械制造生产力水平提高的重要应用技术，这一智能化技术将人脑研究功能分析结果在机械制造领域得到了应用，对机械制造的整体水平得到了提高[4]。人工智能和机械制造领域的发展在未来将会更加的紧密，通过人工智能来替代人工制造，实现智能化的机械制造系统。第三，绿色化发展趋势。自动化技术应用在机械制造领域中，会向着绿色化的方向迈进。在当前可持续发展观念的进一步深化下，绿色化在机械制造领域成为重要发展目标，绿色化的机械制造就能对生态环境污染进行降低，从而有利于机械制造产业的可持续发展。

3结语

总之，机械制造当中自动化技术的应用，是促进机械制造企业在市场中良好发展的重要基础，只有充分重视自动化技术的科学应用，才能保障机械制造的质量。希望通过此次理论研究，能为实际自动化技术应用起到促进作用。

作者:李慧 单位:洛阳北玻台信风机技术有限责任公司

参考文献：

[1]郭鑫.数控技术在机械制造中的应用研究[J].科技创新与应用，2017(08).

[2]李凤.自动化技术在机械设计制造中的应用研究[J].时代农机，2017(02).

人工智能技术的利弊范文第2篇

关键词：计算机辅助教学；发展；趋势

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6153-02

计算机辅助教学的研究始于美国，第一个教学系统于1958年产生，至今已有50多年的历史，同其他学科的产生一样，计算机辅助教学的产生与发展具有广泛的基础，归纳起来主要有其物质基础、理论基础和社会基础。1）计算机辅助教学产生和发展的物质基础。计算机的出现和发展标志着人类进入了信息时代，计算机在教育上的广泛应用，改变了传统的教学方式，有效地实现了个别化教学，扩大了教学范围，提高了教学效率，为计算机辅助教育的发展打下了必不可少的物质基础。2）计算机辅助教学产生发展的社会基础。信息社会的到来，表明信息已经成为促进经济发展、提高生产力、增强国家实力的重要资源。新的科技成果日新月异，知识迅速增长。3）计算机辅助教学产生和发展的理论基础。计算机辅助教学的产生与教育心理学、教育技术学的影响是分不开的，特别是“机器教学和程序教学”这两个概念，对计算机辅助教学思想的形成起到的作用至关重要。

1 计算机辅助教学的基本概念

计算机辅助教学是一门新兴的交叉学科，在它的产生和发展的过程中形成了自身的概念。不同的时期对这些概念的描述也不同，而且随着时间的推移，计算机辅助教学的研究和实践内容会不断地丰富和扩充，有关的概念也会随之变化。

传统的教学过程是教师直接向学习者传递教学信息，计算机辅助教学作为一种新的教学系统，它是以提高教学质量，提高学习效率，使学习者实现有效学习为根本目的。计算机辅助教学系统教学过程一般有下面两种形式：1）教师利用计算机向学生传递教学信息，完成一定的教学任务；2）学生通过与课件的交互作用进行学习。作为教学媒体，计算机辅助教学与其他教学媒体相比较，具有其独特的特征：1）计算机辅助教学的对象是学生，它为学生提供各种教学内容，对学生给予直接的帮助；2）计算机辅助教学必须提供某学科的学科知识，并使学生通过计算机获得新的科学知识；3）计算机与学生之间是相互作用的关系，计算机与学生之间进行“对话”，计算机要求学生做出积极的反应，并根据反应做出判断和决策。

2 教育改革需要计算机辅助教育

由于信息革命的影响，新知识剧增，知识更新周期缩短。传统的一次性教育已不能适应社会生产和科技发展的需要，因而提出继续教育、终身教育的需要。其结果是教育体制和结构的多样化、离散化。于是半日制教育、业余教育、职业教育训练、短期培训等教育形式提到了和正规教育同等重要的地位。由于教学或训练的对象的基础不同、学习的起点不同、提高的方向和学习的目标不同，因而教学内容、教学方式、教学需要也不尽相同。这就对个别化教学、远距离教学提出更为迫切的要求。计算机辅助教学有利于实现个别化教学、远距离教学，这使它成为实现继续教育、终身教育和社会化教育的重要手段。

在正规的学校教育中，传统的“以教师为中心、以课堂为中心、以课本为中心”的灌输式教学不利于学生积极主动地学习，不利于培养学生的学习能力和工作能力，也不利于因材施教。传统的“一张嘴、一支笔、一本书”的以讲授为主的单一教学方式主要以语言、文字作为传播信息的媒介，传播的信息量少，单调枯燥，不但学习时间长，学习效果也较差。这种从文艺复兴时期沿用至今的以传授知识为主、以教师单向讲授灌输进行班级教学的教育观念和教育模式，妨碍了学生创新精神和创新能力的发展，培养出来的学生比较缺乏创造性思维和继续学习的能力。一旦所学的知识陈旧过时，又缺乏继续学习的能力，就容易被社会所淘汰，因而较难适应信息时代的需要。

为了用以培养能力为主的教育改造以传授知识为主的教育，以启发演练式的个别化教学，逐渐代替灌输讲授式的集体教学，提高教学效率，缩短教学周期，降低教育成本，就必需在改革传统的教学观念、教师观念、学校观念、改革教学内容的同时，尤其重视改革旧的教学方法、教学形式和教学手段，采用计算机辅助教学以及视听教学等新的教育技术，是研究优化教育过程的有效措施。可以说，教育改革的关键问题是教育观念的更新和教育手段的改革。CBE的实践已经表明，计算机辅助教育体现了—种新的教育思想，它为改变传统的教育观念，为实现高水平的基础教育以及多层次、多种形式的教育训练提供了一种先进的教学手段和现代化管理的工具。它能够更有效地实现个别化教学，扩大教学范围，提高教学效率，将在信息社会的教育中成为一种重要的教育手段。因而它可以在改革传统教育中起到重要的作用，甚至会成为教育改革的突破口之一。

3 计算机辅助教学模式

3.1 操作练习

这种模式是由计算机向学生逐个显示问题。其施教过程为：提问——回答——评判一再试或结束。操作练习模式充分发挥了计算机巨大的存储容量和快速处理能力，实现大量的重复训练，操作与练习的问题相当多，直到学生对该知识或技能的掌握达到要求为止。

3.2 个别指导

此模式是用计算机系统模拟教师授课的全过程，其教学形式由授课、提问、评判3部分组成。其基本原理是基于斯金纳（美国教育心理学家，20世纪50年代中期在机器教学的基础上提出了“程序教学”思想）的程序教学，把教学内容分成若干教学单元，学生在电子教学教师指导下自己组织学习。

3.3 咨询

咨询教学模式是以计算机提出各种问题和说明后，学生对这些问题和说明予以一定的回答的形式进行学习的，这种学习，计算机处于主动，学生处于被动状态，不利于学生学习积极性的充分调动和发挥。

3.4 模拟演示

模拟计算机辅助教学学习形态是沿用计算机的特性和功能，构造一种计算机模拟的学习环境，在这种学习环境下，学生通过人机对话的方式，实现一定学科内容的学习和某些问题的解决，这种模式引起越来越多教育学家和心理学家的注意，认为它有助于生动形象地传播知识，培养学生的能力，计算机模拟在教学上的应用十分广泛，从自然科学、医学、管理科学到丁程技术的许多学科教学中都可以采用模拟法。

3.5 问题求解

问题求解是一种智能型教学模式，这种模式引导学生与程序系统一起求解一个问题，解题过程中学生应用所学过的知识，掌握求解问题的方法。计算机不直接灌输知识给学生，而是通过提出问题，提供数据，引导学生思考，解决问题，得m正确结论，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

3.6 教学游戏

游戏型计算机辅助教学不同于一般游戏软件，多数游戏是为了锻炼学生的决策能力而设计的。因为一个游戏过程必然包括多个步骤，每一步又有多种选择，这就迫使学生尽可能地应用他们所学的知识千方百计地寻求战胜对方的策略。简单的游戏可以用作练习，复杂的游戏重在综合运用知识能力和决策能力的锻炼，与模拟有密切的关系。

4 计算机辅助教学的发展趋势

进入21世纪后，随着教育理论研究的不断深人和计算机新技术的不断出现，计算机辅助教学的发展出现了全新的局面。

4.1 基础理论研究的趋势

目前计算机辅助教学的基础理论研究受到重视。研究的内容主要集中在如下方面：1）计算机辅助教学的功能、特点及教学模式。2）学习理论和相关的视听心理学、传播理论。3）计算机辅助教学的系统构成。4）计算机辅助教学与传统教学的整合。

4.2 技术发展趋势

从技术层面上看，目前计算机辅助教学发展主要有3个方向：1）使用多媒体技术、虚拟现实技术等，为学生创设更接近真实的学习环境。2）应用计算机网络技术，实现分布式教学和远程教学。Internet的普及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件。3）应用人工智能技术，使教学系统更加智能化。在未来的计算机辅助教学发展中，多媒体、Internet和人工智能在教育中的应用，会成为人们研究的热点。

4.3 应用发展趋势

社会发展是不平衡的，它对教育的要求和它为教育所能够提供的物质条件存在较大的差异。基于此，计算机辅助教学的未来发展，在应用上将会呈现出多态性，主要表现在以下3方面：1）应用方式的多样化；2）多种学习资源的集成化；3）研究、使用和教师培训的互动。对计算机辅助教学课件的开发进行理沦上、技术上和应用方面的深入研究，是促进计算机辅助教学不断发展的基础工作。以研究促进应用，以应用促进研究，使其形成互动机制，是计算机辅助教学迅速发展的正确途径。

参考文献：

[1] 连海燕，陈冬梅.计算机辅助教学利弊分析及建议[J].中国科教创新导刊，2008，（9）.

[2] 王艳萍.浅谈计算机辅助教学对教学的影响[J].湖北广播电视大学学报，2008，（9）.

人工智能技术的利弊范文第3篇

[关键词]学习环境；虚实融合；学习环境设计；关联主义；物联网

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008f2013）03-0003-07

一、引言

学习环境的研究最早可追溯到心理学家勒温（KurtLewin，1890-1947），他认为学习环境的设计应满足学习者的心理需求，与之充分互动，从而影响其外在行为表现。随着研究的深入。学者们将学习环境的概念延伸到课堂氛围、学校文化等方面，认为教与学的过程类似于社会交往。需要一定的文化氛围起外在引导作用。

20世纪90年代以来，以网络、多媒体为代表的信息技术得到迅速发展，信息技术工具已将“现实”的学习环境拓展到基于网络和多媒体的“虚拟”学习环境，打破了传统教学活动的时空限制，可以有效地激发学习者的学习热情，促进协作和分布式学习。然而，单纯的现实环境和网络中的虚拟环境对教学的影响各有利弊，在增强学习者临场体验、培育学习者实际操作能力、拓宽学习者视野、培育学习者协作式解决问题能力等等方面，实和虚的学习环境不可兼得。

为此，有必要在关联主义学习理论的支撑下，结合物联网传感器技术的应用，将课堂内/外的“现实”学习环境与基于网络/多媒体的“虚拟”学习环境进行“融合”，使之成为有机的整体。营造“虚实融合”的学习环境。该环境既能满足学习者获取真实的学习体验，促进开展基于网络的协作学习，又有利于教师在探究过程中为学习者提供多方位的指导。拓展学习者的视野。

二、学习环境及其构成要素

（一）学习环境的内涵

随着建构主义理论的兴起，教学范式的关注点逐步从“教”转向“学”，在强化情境认知理论的同时，学习环境的重要性日益受到关注。

国外学者大多从学习活动的视角来定义学习环境，认为学习环境是促进学习有效开展的活动空间。较早关注学习环境设计的学者（Jonassen，D.H，1999）从建构主义的视角出发。认为学习环境是一种以技术为支持的环境，有利于学习者开展有益的学习。Hannafin（1992）将学习环境看作是一个全面、综合的系统，它通过以学习者为中心的活动来促进人们参与学习。

国内学者更多的是通过描述学习环境的要素来界定该概念。例如，何克抗、李文光（2002）将学习环境具体化为学习资源和人际关系的组合。其中，学习资源包括学习材料（即信息）、帮助学习者学习的认知工具（获取、加工、保存信息的工具）、学习空间（比如教室或虚拟网上学校）等等；人际关系则包括学生之间和师生之间的人际交往。钟志贤（2005）认为学习环境是为促进学习者发展，“特别是为高阶能力发展而创设的学习空间”。包括物质空间+活动空间+心理空间。

（二）学习环境的构成要素

新的理论与技术为学习环境的设计研究提供了新的视角，同时也丰富和拓展了学习环境的构成。由于人们立足于不同的基础理论与支持技术。其关注点各不相同，对构成要素的理解也有所不同。表1列出了根据时间顺序，研究者们对学习环境构成要素的不同观点。

目前，国内外关于学习环境构成要素的研究大多基于计算机网络技术与建构主义理论，主要关注学习环境的设计，协作学习、基于资源的学习的有效支持等。通过文献分析可知，研究者们对学习环境要素的理解有广义和狭义两个方面。在广义上，学习环境包含了教学系统的各个要素，例如，教师、学生、内容、方法和媒体等；在狭义上，学习环境为某一类型的学习活动提供相关工具、资源与教学策略支持。此外，学习环境要素的描述也受到研究者关注视角的影响。例如，在建构主义视角下，学习环境离不开资源、工具与情境等要素（钟志贤的“7+2”模型与Jonassen的建构主义学习环境）：在协作学习的视角下，学习环境需具备协作学习的空间、工具或硬件等（李继颖、张振亭，2001；叶赐添；李克东，2009；安维琪，2011）。

三、虚实融合学习环境及其特征

（一）虚实融合环境的内涵

随着现代网络技术和虚拟现实技术的发展，基于网络和多媒体的虚拟学习环境逐步走入人们的视野，早在1999年就有研究者讨论了学习环境由实变虚的历程，具体表现在学习伙伴、学习资源与学习方法三个方面。随着技术的革新、教学理念的转变，现实的物理教学环境与虚拟的网络教学平台都暴露出各自的不足之处，为了支持开展有效的教学活动，需要将二者进行融合。现实的物理世界能为学习者提供真实的体验，在提升学习者情感和动机方面要优于虚拟的网络环境，虚拟的网络平台和工具则能够打破限制，极大地拓展学习者的探究与学习领域。

在本文中，将支持现场讲授、演示、操作练习的方法开展教学活动的真实环境称之为“现实”学习环境，而借助于网络和多媒体手段、支持非面对面形式的学习活动的场所称之为“虚拟”学习环境。由于这两类学习环境在学习者的能力培养方面各有长处和短处，十分有必要将其进行融合，从而构建“虚实融合”的学习环境。

所谓虚实融合的学习环境，是指一类通过传感器设备识别、获取真实环境中与学习活动相关的客观信息，通过互联网将基于课堂和社会的真实学习环境与基于网络和多媒体的虚拟学习环境融为一体的新型学习环境。

虚实融合的学习环境主要借助于传感器，通过互联网连接现实世界与虚拟世界。传感器设备作为物联网的重要组成部分，识别、获取真实世界中对促进学习活动开展起着重要作用的信息，经过数字化处理后直接为学习者所采用。互联网和多媒体技术的应用，主要表现在虚拟学习环境和数字化学习资源的构建，学习者通过个性化学习环境获得学习主题相关的资源，避免了在海量的网上资源中迷航，提高学习效率，并有效支持协作学习活动的开展。

当前，支持学校开展科学探究活动的学习环境主要有两类：一是基于学校课堂内/外的“现实世界”。二是基于网络/多媒体的“虚拟世界”。在图1所示的“学习环境一学习模式”坐标系中。传统的课堂教学活动、传统的研究性学习活动分别位于A、D两个象限之中；基于信息技术的教学演示活动位于B象限：基于信息技术的研究性学习活动则位于c象限。其中包括网络探究（WebQuest）、网络探究科学环境（Web-basedInquiry Science Environment，简称WISE）、信息问题解决模式（BIG6）等典型的研究性学习模式。

图中虚线勾画出的椭圆是“虚实融合环境中的研究性学习”活动，它将虚拟环境与现实环境有机地结合起来，既充分利用虚拟环境中丰富的网络信息资源、认知与交互工具来开展研究性学习活动，又将学习活动置于现实环境中的真实情景，使得学习任务更具真实性与挑战性，更加激发学习者的动机与兴趣。

（二）虚实融合环境的特征

一般说来，本文所讨论的虚实融合的学习环境具有以下特征：（1）基于传感设备与互联网技术的支持，实现真实学习环境与虚拟学习环境的有机结合；（2）通过虚拟环境向学习者提供真实环境中难以获取的数据，将基于校内的正式学习活动与基于社会的非正式学习活动有机结合；（3）支持现实环境中的问题解决型教学活动，借助虚拟化的工具和手段开展科学探究。通过协作与互动解决现实世界中的真实问题：（4）通过传感器和网络实时获取和传递现实环境中的数据，拥有虚拟环境中海量的数字化学习资源，有利于开展跨时空的自主学习：（5）参与者能够最大限度地参与学习活动并有所收益，参与者既是某一领域的学习者也可能是某一领域的专家。

总之，虚实融合的学习环境结合了真实环境与虚拟环境的优势，可以弥补二者在培养学习者协作创新与满足学生真实体验等方面的不足。使用基于传感器和通信网络的物联网技术为学习者提供真实、同步的科学探究工具与手段，利用互联网技术编织起巨大的知识网络，使所有参与者都能从中学到知识。获得体验。拓展视野。从而满足不同层次的学习需求。

基于课堂的“现实”学习环境、基于网络和多媒体的“虚拟”学习环境，以及“虚实融合”学习环境三者在理论基础、技术支持等方面均有所不同，但在促进学习者有效学习的根本目标上是一致的，如表2所示。

四、虚实融合学习环境的理论与技术支持

（一）情境认知理论与分布式认知

建构主义理论的四要素（情境、会话、协作、意义建构）奠定了学习环境的理论基础。建构主义认为，情境在促进学习者意义建构过程中的作用不容忽视，学是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的，学习者在实际情境下进行学习，通过“同化”与“顺应”才能达到对新知识意义的建构。会建构主义理论观点更是认为，学校中的学习应该在一种有意义的情境中发生，它不可能与儿童在“真实世界”中所获得的知识相分离。因此。学习过程类似于社会交往过程。社会文化氛围与学习情境对存在于其中的主体有很大的影响，舒适融洽的情境能够满足主体的心理需求，促进有意义的交流。

情境认知理论认为，学习者的生活经验以及在新知识的获得与应用中利用这一生活经验对于学习是十分重要的。事实上，情境认知的研究正是试图通过设置基于工作的、模仿从业者真实活动的学习环境。或借助信息技术设计的逼真、仿真环境和虚拟实境来提高学习的有效性，并保证知识向真实情境的迁移。

虽然。目前现代信息技术工具已经实现了对真实情境的复制和虚拟化，但在满足学习者的真实感和临场体验方面，真实的情境与活动仍然不可替代。因此。在重视基于网络的虚拟学习环境的同时，也要重视真实环境中的活动、情境与评价，二者相辅相成。

分布式认知是一种认知活动，既是对内部和外部表征的信息加工过程，也是一个包括认知主体和认知环境的学习系统。分布式认知强调认知现象在认知主体和环境间分布的本质，它认为认知分布于学习者个体的大脑内。大脑是一个复杂的动态系统，具有社会性。该理论把人的学习过程与大脑的自然学习过程类比，强调要设计合适的学习环境以使人类学习过程与大脑的自然学习过程相一致。随着信息技术的发展，基于计算机和网络的学习环境正在分布式认知学习中扮演着愈来愈重要的角色。

在分布式认知的相关理论中，制品（artifact）被理解为支持分布式学习的设备或学习技术，学习者与制品的交互过程促进了有效学习，人与制品构成了动态的学习环境系统，这是一个复杂的分布式学习系统。分布式学习环境中的“制品”被认为带有认知能力，例如，智能教学系统中的智能被认为拥有类似于专家的“智力”，当学习者带着大脑中的知识参与到分布式的学习环境中，将与“制品”产生交互。为了促进学习者知识体系的完善与提升，就必须科学设计和正确使用“制品”，使之与学习者的大脑知识互补。从而有效提升学习效率。

（二）关联主义学习观与物联网技术

加拿大学者乔治·西门斯（George Siemens）于2005年提出一种有别于传统学习理论的数字化时代的学习观，即关联主义（connectivism）的学习观。其基本原理包括：学习与知识建立于各种观点之上：学习是一种将不同专业节点或信息源连接起来的过程：学习可能存在于非人的工具设施中；学习的能力比当前知识的掌握更重要：为促进持续学习，需要培养与保持各种连接；发现不同领域、理念与概念之间联系的能力至关重要：知识的流通是所有关联主义学习活动的目的。该学习观认为。数字化时代的学习建立在与信息节点保持高度连通的基础上，知道“从哪里寻找答案”比知道“答案是什么”更加重要。根据关联主义的观点，在学习环境的构建与应用中，应当更加注重个体知识的有效管理，支持快速获取信息、加工信息。例如。在相关的研究中所提出的关注信息节点的聚合、打造嵌入型的学习场域、注重个人知识管理以及延展社会网络等等。

物联网（The Internet of Things。IOT）近年来互联网技术与应用的拓展与延伸，国际电信联盟（1TU）2005年的报告认为，物联网主要解决物品到物品（Thing to Thing，T2T1、人到物品（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之间的互连。t23r2008年，欧洲信息社会与媒体委员会的报告《2020年的物联网：未来之路》中，将物联网定义为：由一些“具有身份标识与虚拟的个性化特征，可以利用智能化接口在智能空间进行相关操作，并可以与社会的、环境的、用户的上下文相互连接并进行有效沟通”的物体所构成的网络。鉴于此，将物联网技术应用于学习环境建设，应当是以传感器为基础元件，实时采集现实环境中人们难以直接获得的、与学习活动相关的数据并进行可视化，与基于网络和多媒体的虚拟学习环境中大量的社群节点进行无缝的关联（连接），进而构建起一个高度连通的、有效支持协作学习活动的庞大的学习环境。

物联网体系通常由图2所示的感知层、网络层和应用层三部分构成。在这里。感知层是基础，通过无线射频识别（RFID）标签或各类传感器。实时采集现实环境或真实物体的相关信息，实现物物相连，感应器将其与网络接口连接；在网络层，云计算平台实现数据信息的最大范围共享，并进行信息加工与处理，最后在应用层使用并推广；在应用层，就学习环境的应用而言，可以进行针对特定主题的探究学习，与异地学习者开展协作式学习，在虚拟仿真平台上编程并对实体机器人进行运行调试。进行数字化科学实验等等。

在基于物联网技术的虚实融合学习环境中，包含有各种类型的信息节点，例如，参与者个体所代表的专业知识库，虚拟网络空间的资源库，以及传感设备提供的信息数据库等等。应当在关联主义学习观的指导下，合理利用这些资源节点构建符合“数字化一物物相连”特点的有效学习环境。

基于关联主义学习观的虚实融合的学习环境，可以支持学习者快速获取学习资源，管理个人知识空间，提高学习效率，在加强与拓展知识节点的同时。提高协作解决实际问题的能力和多视角的探究能力。基于关联主义学习观的视角，虚实融合的学习环境既继承了传统学习环境的关键要素，又丰富和发展了其结构与内涵。

五、虚实融合学习环境的应用实例

近年来，随着现代信息技术与现代教学理念的发展，国内外先后出现了一些典型的虚实融合学习环境实例。台北市的校园数字气象站就是一个较早将传感设备应用于中小学气象数据观测和教学活动的典型例子，其他的例子还有：东北师范大学的基于概念构图的网络协作学习环境、香港培正中学的e一小区协作学习环境、台湾科技大学研究团队围绕科学探究主题构建的情境感知泛在学习环境、美国面向科学教育的可视化协作学习环境（covis）等等。可见，虚实融合的数字化学习环境的研究已逐步从理论走向实践，在各种新型的信息技术硬、软件的支持下，其内涵与结构将更加丰富和多样。

（一）校园环境信息观测与研究性学习

“基于社区/校园的环境信息监测系统及其教育应用”是我们承担的一项浙江省公益性技术应用项目。校园环境信息观测系统（Campus Environment Information System。以下简称CEIS）是其中的主要成果之一。

CEIS系统将单纯的环境数据的观察与应用进行拓展，利用物联网技术，建立一个虚实融合的，集硬/软件、环境信息服务、环境知识普及、在线协作探究为一体的区域环境观测与环境教育信息化平台。

CEIS系统的总体构成如图3所示。整个系统由室外采集器、网络数据库、信息门户构成，学习者既可利用在线工具开展探究学习。也可通过移动设备查询实时数据开展活动。其中，室外采集器（如图4左图所示）由太阳能供电、分布式传感器网络感知和无线数据传输三个部分组成，可以实时或定时采集本区域的各类环境数据并上传到远程服务器中，包括气象要素（温度、湿度、风速、风向、雨量、气压和总辐射）、环境噪声、空气质量（二氧化碳、臭氧、有毒有害气体和粉尘颗粒物）等12个环境要素。此外，本系统具有较好的扩展性，可以根据需要增减传感器的类型和数量。信息门户网站（如图4右图所示）向用户提供环境要素的实时数据信息以及相关的学习资源，如科普知识，供学习者在线开展科学探究。

CEIS系统将虚拟环境（包含了在线的信息资源、在线协作学习工具）与真实的校园环境（包含了真实的校园、基于真实情景的环境数据）有机融合，学习者既可以基于真实的环境问题，在真实的世界中，通过真实的评价反馈开展研究性学习。又能够充分利用虚拟的在线学习平台及网络工具，跨越时空界限，进行无障碍的交流与协作。在学校环境教育领域，可以较好地解决传统的课堂教学中的难点，通过该系统采集难以直接从真实情景中获取的环境信息，开展跨校间的分布式协作学习，在学习活动过程中逐步积累相关数据和优秀案例，促进学习者知识的吸收与内化，以及科学探究能力的提升。在这里，我们以面向小学3-6年级的环境教育为例，列出利用CEIS系统开展科学探究的活动设计方案如表3所示。

（二）GLOBE全球性学习与观察

“有益于环境的全球性学习与观察”（Global Learning andObservations to Benefit the Environment，简称GLOBE）是美国副总统戈尔在1994年世界地球日发起的一个国际性的环境教育远程合作项目。截至到目前，已有112个国家参与到GLOBE项目中，包含分布在2.4万个学校中的约5.8万个受过GLOBE项目训练的教师。此外，通过在线参与全球性的科学探究项目，150万的学生贡献并分享了多达2300万的数据。GLOBE项目通过GLOBE学校网络将学生、教师以及科学家联系在一起，同时，鼓励家长、科学家以及参与过GLOBE项目的校友支持学生开展活动。

2006年，我国的首都师大团队参与了GLOBE项目中的“夜晚观星”（GLOBE at Night）子项目。该子项目要求在全球范围内对星空的清晰度进行观察，通过收集的数据来评估夜晚照明对星空的污染程度。分布在全球各地的参与者在网站平台上根据学习指导，下载活动信息手册。选择观测周期内的一个时间。观察记录当地的信息数据，与参与者通过网络工具汇报、共享观测情况。最后通过邮件收到组织者对此次活观测活动的总结报告。

随着信息技术的发展，GLOBE项目也在不断地完善发展。如图5右所示。利用谷歌地球。筛选科学探究中所需的数据类别，如大气、地质、水文等，选取州、学校所在的地理位置，即可下载获取这些开放共享的数据资源。

GLOBE项目在社会各界人士的支持下，构建了一个全球范围的、开展科学探究活动的“虚实融合”学习环境，具有如下特征：（1）提供网络平台开展分布式学习活动，同时，使用物联传感设备获取、加工、共享真实情境的数据信息；（2）为学习者构建丰富的人际关系网络，如教师、参与者、科学家、伙伴等，学习者可以随时与这些拥有丰富信息资源的知识节点沟通交流。获取指导：（3）在全球范围内开展基于现实生活主题的探究活动，提供辅助认知的技术工具，如将获得数据信息实时生成图表（需要项目参与者身份），从而激发学习者的动机。促进有效学习：（4）使用“实践检验法”来评价学习效果。学习者的成果转化为真实问题的解决方案，其学习结果可直接在现实中得到检验。

（三）虚实融合的机器人教育

所谓机器人教育通常是指学习机器人的基本知识与基本技能，或利用教育机器人优化教育教学效果的理论与实践，这是人工智能技术在教育领域中的应用，是信息技术教育的一个领域，近年来已成为培养学生编程能力、创新技能的重要载体。由于传统的机器人教育大都基于实体机器人开展教学与实践活动，设备成本比较高，加之地区之间在经济和师资水平等方面的差异，难以大面积推广，在较大程度上制约了机器人教育活动的开展。

虚拟机器人的出现不仅解决实体机器人教育存在的一些问题。而且已有研究发现，在信息技术课程中利用虚拟机器人教学起到一举两得的作用，使学生不仅学习了程序设计的基本知识，也学习了机器人相关的知识，同时利用虚拟机器人与程序设计教学，在一定程度上提高了学生学习程序设计的兴趣和动力。以机器人足球比赛为例，它融合了实时视觉系统、机器人控制、无线通讯、多机器人控制等多个领域的技术，是一个有趣且复杂的人工智能研究领域。然而，真实的足球机器人比赛所需的硬件设备比较昂贵。为了降低研究机器人足球比赛相关领域的成本，一方面，人们开发了虚拟的足球机器人仿真平台（如图6左图所示），能够完全模拟实际足球机器人和比赛场地的尺寸、比例关系，调节摩擦、反弹、线性阻尼、能量消耗等物理参数。能够使仿真平台具有很高的仿真度。随着机器人足球的迅猛发展，虚拟机器人足球比赛已成为一项独立的、参加人数最多的机器人足球比赛类别。

近年来，将虚拟机器人和实体机器人结合而成的“虚实融合”机器人的教学环境，正在受到人们的重视，在学校的机器人教育中具有十分广阔的前景。例如，微软的机器人平台M-icrosoft Robotics Studio能以多种方式远程控制实体机器人，还可以利用PC通过电缆或者无线传输（蓝牙，wifi，ZigBee）等。

虚拟的机器人教育仿真平台与实体机器人的结合，有利于构建一个功能相对完善的虚实融合的机器人教学环境。在实践教学中，可借助上述环境采用“虚拟一实体一创新”的教学策略，即第一阶段开展以虚拟机器人为载体的程序设计教学；第二阶段结合实体机器人，进行设计、编程、调试等步骤，完善实体的运作，培养学生的动手能力、解决问题的能力；第三阶段，学生制作自己的创新机器人作品，多角度地培养学生的分析问题、解决问题的能力，同时增加学生的动手能力和团结合作能力。

（四）数字化探究实验室