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《自然》关注数字化教学
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本期《自然》热点是数字化教学，有好几个专题文章，非常值得教育领域的学者关注和学习。
http://www.nature.com/nature/focus/digitallearning/
其中一个是“网络虚拟实验室”简要介绍如下。
首先要介绍一个名词MOOCs: massive open online courses中文翻译为大规模开放网络课程，这个确实是个新名词，曾经被《时代》杂志评选为2012十大教育事件第一位。我们先看看时代杂志对此介绍。在教育领域，2012年可以被称作大规模的网络开放课程之年。这种近似愚蠢而又冠冕堂皇的首字母缩写，大规模开放在线课程，它涵盖的是一个全新的，震动了高等教育界的，一种对于囊中羞涩的学生可能是个好的方式在线课程类型。这是因为这些课程对任何地方任何学生都是免费开放的。MOOCs于2011年秋天掀起了第一次波澜，当时的斯坦福大学教授塞巴斯蒂安·史朗灵感来自于萨尔曼·汗一直在为K-12学生做的免费的视频课程，教授把他的研究生水平的人工智能课程面向公众放在网上，超过190个国家和地区160,000人注册了免费课程。一月，史朗推出一家私人公司Udacity和十几门学生能依照自己的进度在网上完成的课程。类似的，由两个斯坦福大学计算机科学教授，四月推出的被称为Coursera网站，现在拥有近三十多个重点大学的合作伙伴，包括哥伦比亚大学，杜克和普林斯顿大学。在这个领域第三个重要角色，edX，于5月由美国麻省理工学院和哈佛大学联合推出。超过一百万学生已加入的MOOCs将带来什么长期的影响还很难说，但其学业完成率还很低。也许如果这些在线课程能帮助学生获得工作的话，那么它将会激发更多的学生完成这些课程。
现在这个话题又成为《自然》的新闻特写，教育科学领域应该对这个有深入了解，否则就要有落伍的嫌疑了。
大规模开放网络课程在学术界已经掀起一场运动，成千上万学生可以同一时间在网络上免费听取学术报告。最近一年，世界范围内许多大学和大规模开放网络课程公司合作，可能会带来一场高等教育领域的革命( Nature495, 160–163; 2013)。但考虑到从事教育行业的规模庞大，大规模开放网络课程造成革命性影响尚需时日。
虽然通过网络视频传送讲座，可以有效地传播影像（facts）、公式和概念。但明显缺陷是只能看和想，但不能动手操作。既不能让他们学习如何将思路付于实践，也不能给学生提供开展实验、分析数据、参与到团队、操作移液器显微镜、承受研究失败等各种实践和社会技能的训练。而这些实际操作性训练是许多实验科学研究的重要因素。You only understand something when you know how to do it,” says Chris Dede, who studies simulations for education at Harvard University in Cambridge, Massachusetts. “And that's not possible to abstract in a lecture.”
实验和实际操作技能的培养不可能绕开实践教学过程，因为实践技能必须通过具体操作才可以获得，这需要亲手操作、参与问题解决的活动，一般是要参加实验室教学课程、实地考察、实习，最彻底的办法是参与到资深学者的项目中去。
将实践操作放在网络上似乎很困难，真的是只有想不到，没有做不到，网络实验教学的历史已经悄悄来到我们身边。主要是随着最近10年来智能手机沉浸式游戏软件等技术的快速发展，现在已经到了只需要提出设想，就可以实现的地步。这方面的发展主要包括遥控操作、掌上实验室、游戏类实验操作以及将这些技术进行整合的技术。
遥控操作
过去的实验教学模式就不要说了，现在的开放科学实验室可以是这样运行的。学生和科学家一样可以通过遥控操作真实的实验仪器获得真实的实验数据，例如可以用γ射线光谱仪确定元素和同位素类型。学生们也可以用虚拟显微镜获得高分辨率图象。学生可以进行放大、聚焦、移动样本等操作。这些操作和实际操作没有任何两样。
斯坦福大学的转化性学习技术实验室在这一领域走的更快，他们准备建立这样一种真实的实验室，例如实验室有1万个毫米尺寸的小试管，学生可以通过网络告诉机器人给自己的试管加入实际样品和试剂。当然也有人担心，虚拟实验教学永远不能取代真实的实验室。
掌上实验室
本质上，现实中的科学实验都属于理想实验，和真正的现实世界都存在差距。文章中有两个实际事例，一个是“We start by asking them to go out and capture a video of an object in their environment moving in a constant direction at a constant speed,” says Schatz. (Later labs involve more complex motions, such as a basketball arching toward a hoop.) Next, the students analyse their videos using open-source software that extracts the object's position over time. Then they formulate a theory to explain their data and build models to implement it. Finally, they explain their results and their model in a 5-minute video lab report, which is uploaded to YouTube for the other students to discuss and critique online.
另一个是让学生将自己遇到植物、鸟、昆虫和真菌等拍出照片上传到网络，学生自己可以猜测照片是什么，这一活动被许多大学生物学课程采纳，并向公众开放。在英国和南非大约有30000人参与这一活动。许多上传的照片吸引来大量关于名字、已经相关生态意义的讨论，甚至有一些科学家参与到这一活动中，这些参与者简直变成了小生物学家。
游戏实验
虽然掌上实验室有一定价值，但仍属于相对初步的研究活动，对于复杂的实践过程则需要复杂的软件系统，教育学家现在把目光转到网络游戏，例如魔兽世界，并希望通过独立的软件系统实现复杂的交互性研究活动。
现在关于虚拟实践教学最难的是对上述模式进行整合。可喜的是已经有一些商业公司在开发相关工具，希望这些进展给实践教学带来彻底的革命。
https://blog.sciencenet.cn/blog-41174-709181.html
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