[腾讯网]虚拟与现实结合尽享“互联网+”智慧课堂

10.04.2015 00:40

　　即使同在一个课堂，也能拥有“私人定制”教学；“大白”助教团惊艳亮相，智能教学萌翻全场，给学子带来新鲜体验……这些闪耀着创新智慧的现代教育技术来自上海交通大学。

“互联网+”时代尽享“私人定制”课堂

　　一张网、一个移动终端，课程任你挑、老师由你选。“互联网＋”时代，未来课堂将脱离纸张的束缚，教育变得更智慧，“私人定制”亦成为新常态。

　　传统课堂上，一个时间段内只能进行一件事，而未来课堂将出现并行教学，许多课堂形态是同时完成的。例如，一个班上几十个学生，大家的接受能力不一样，学习进度不同，有的学生可能需要静下来听，有的学生需要静下来写，有的学生需要分组讨论，有的学生想展示，学生的这些需求可能是在同一时间出现。

　　针对于此，上海交大将“慕课”与“一屏多显”等多项前沿科创技术相融合，合力打造基于“互联网+”的“云教室”。交大图像通信研究所开发的“一屏多显”技术，采用独创的光视调制显示方法，在不改变现有显示设备（如电视、投影等）的条件下，能够实现一个屏幕同时显示多个画面的全新功能。课本、黑板变成一块块特殊屏幕，学生们可根据自己的需求，随心选择不同教学内容，进入不同的知识场景，并能收到“私人定制”的课堂作业。做好的作业上传到课桌屏幕上，还能和小伙伴一起讨论。

　　同时，利用信息技术和大数据管理，教师还能与数据产生神奇的“化学反应”。“互联网+”时代的课堂，教师通过学生在屏幕上的答题进展，随时知道哪些问题成了学生的难点，并有能力去关注每一个学生的微观表现，传统的备课模式讲转变成针对性更强的一对一备课模式，如：学生在什么时候翻开书，在一道题上逗留了多久，会向多少同班同学发起主动交流等。大数据背景下，老师将有更多机会理解每一个学生，个性的课堂将愈发成为师生双方生命共鸣的所在。

　　机智“大白”助教团萌翻全场

　　“欢迎来到上海交大未来课堂，请听从大白助教的指示。”展台上引人注目的帅气“大白”就是上海交大自主设计的“NAO仿人机器人”。别看他个子小，论本领他可不简单。根据课程需要，“大白”助教可以在课堂上下达语音指示，配合声效讲述精彩的故事案例；也可以进行动作演示，赛跑、踢球、做广播操甚至还能来一段高难度的街舞；甚至可以与人亲切交流互动。

　　在展场另一侧，一块屏幕吸引了大家的目光。屏幕里一朵美丽的玫瑰花徐徐绽放，参观者在屏幕前轻轻伸出手，便可在三维空间中采摘花瓣。这就是上海交大研发的基于动作捕捉技术的三维人机交互系统。同样地，拼装零件、调制试剂等场景也可以通过人机交互系统在真实空间和三维空间里实现同步交互。今后，学生不用担心复杂的理化实验，不会厌烦枯燥的机械检测，人机交互系统通过三维技术捕捉动作使得教学成为一场有趣的互动式体验。

　　“看，好灵活的机械手！”循着声音望去，一只仿真假肢手通过操作者的肌电臂带控制，灵巧地屈伸手指，握住水瓶。人手有16个关节，20多个自由度，由34个肌肉组织驱动，是人体运动系统中最重要的执行器。上海交大的SJT-6仿真假肢手可复现人手90%左右的动作，可以拿取物品、操作键盘、控制按键，除了服务肢残患者，未来更可广泛应用于教学实践中,如生物机械电子多学科教学演示等。

　　虚拟现实提升手术训练“代入感”

　　展场中央，一台特别的胸腔穿刺手术吸引了很多人驻足。没有病人、手术台和无影灯，手术在一台神秘的“黑匣子”里上紧张有序地进行，并且在大屏幕上完整显现。“医生”首先对穿刺部位进行三次消毒，如果消毒范围过小或有留白，系统会进行纠错并要求重新消毒。麻醉过程模拟多角度进针，注射皮丘，垂直进针逐层麻醉。进行穿刺时，在不同部位和组织，可以感受到不同的阻力和突破感。进行多次抽液操作时，系统会自动判断引流导管的闭合状态，并给与提示。最后，抽吸积液可模拟送检，进行实验室化验。

　　“胸腔穿刺虚拟教学训练系统”由上海交通大学附属第六人民医院联合研制开发，支持医学生实时交互性力反馈的穿刺类虚拟训练。该系统获得2014年全国高等院校自制教具优胜奖，处于国内领先水平。利用虚拟现实技术使胸腔穿刺操作通过人机对话的形式完成，对学生来说是一种新型的教学模式，形式上极大地区别于传统的模具教学，可反复、无风险训练，提供真实的“代入感”训练微环境，激发学生学习的兴趣，同时实现从“以教促学”的教学方式向注重学生“自主学习”的教学方式的转变。

　　 现代化办学成果“一脉相承”

　　上海交通大学文化底蕴深厚，办学传统悠久，在110多年的办学历程中，交大人开拓创新，在科学、技术、医疗以及教育领域取得诸多成就，一直走在时代的前沿。

　　成立于1897年的南洋公学师范院是我国开办最早的师范教育机构，1901年师范院编辑出版的《蒙学课本》是我国第一本近代教科书，1902年出版的《初等地理教科书》为我国近代最早的地理教科书；1898年南洋公学首次选派六名学生出洋留学，是我国近代高校派遣留学生之滥觞；交大还是我国近代大学中最早设立电机专科、最早设立的工管结合专业以及最早成立理工科研究所的国内高校。

　　中国近现代发展史上，交大更是创造了诸多“第一”：中国最早的内燃机、最早的电机、最早的中文打字机等；新中国第一艘万吨轮、第一艘核潜艇、第一艘气垫船、第一艘水翼艇、自主设计的第一代战斗机、第一枚运载火箭、第一颗人造卫星、第一例心脏二尖瓣分离术、第一例成功移植同种原位肝手术、第一例成功抢救大面积烧伤病人手术，第一个大学翻译出版机构，数量第一的地方文献，国内第一位欧洲科学院人文社科院士等。

　　学校还拥有“暗物质探索研究”、“第二代高温超导带材制造”、“量子信息存储”、“国家水体安全的环境战略-洱海水治理”、“4500米无人遥控潜水器（海马号）研制”、“纳米材料全新力学现象”、“合成光学活性无机材料”、“DNA磷硫酰化修饰基因组图谱破译”、“肾上腺肿瘤致病基因”、“肾上腺和胰腺内分泌肿瘤医学基因组学”、“胃癌发生机制”、“生态系统镁研究”、“生长素调控植物气孔发育”、“水稻花器官发育”、“为治疗非酒精性脂肪肝寻找潜在新靶点”、“治疗帕金森症天然产物”等一批重大研究成果，这些都凝聚着交大师生的心血智慧。