摘要
互联网的不断发展为基于网络的教育和学习带来了难以想象的机遇和挑战。Web的传统版本，即Web 1.0，最初是作为只读媒体的；下一个版本的Web 2.0将自己确立为读/写媒介。现在正在发展的网络版本，即Web 3.0被认为是一种技术先进的媒介，它允许用户读/写/执行，还允许机器执行一些迄今为止只有人类才能完成的思考。在很短的时间内，Web 2.0和现在的Web 3.0创造了新的工具和技术来促进基于Web的教育和学习。首先，本文讨论了Web 3.0的一些定义、其演变和特征。接下来，我们讨论了未来可能的Web 3.0技术、趋势、工具和服务，这些技术、趋势、工具和服务将有助于由语义网驱动的在线学习、个性化和知识构建领域。
索引词 - Web 3.0、语义网、教育技术、在线学习、3D学习环境、电子学习。
1. 引言
在过去的二十年里，万维网 (WWW) 被用于改善沟通、协作、资源共享、促进主动学习以及以远程学习模式提供教育。WWW帮助教师规划合适的在线授课结构、分享学习目标和课程活动。近年来，世界各地的许多大学和教育机构都提供在线服务，例如招生、虚拟（在线）学习环境，以促进终身学习并使其与其他教育管理活动兼容。例如，教师可以创建一个纯粹基于Web的交付系统，包括有关学生活动、项目和参考资源列表的在线讲义。学生和其他学习者可以随时随地从世界任何地方访问基于网络的材料，并通过互联网连接。
自1990年代万维网成立以来，它已经从早期版本演变而来，即从Web 1.0到 Web 2.0，最终演变为最新版本，即Web 3.0。对于不同版本的网络，维基百科指出：“Web 1.0是只读的，带有简单标记的静态数据以供阅读。Web 2.0是通过Web服务读取/写入动态数据自定义网站和管理项目。Web 3.0是读/写/执行。”在Web2.0中，用户不仅从互联网上读取信息，还通过互联网提供信息与他人共享。目前我们有许多流行的Web 2.0交互应用程序，如博客、播客、Mashup , Tag, RSS/Atom, Wiki, P2P, Moblog, Adsense等。与Web 2.0相比，Web 3.0目前还没有一个非常明确的定义。Web 3.0，将在下面详细讨论，是一个用于描述万维网未来的术语。不同先行者对Web 3.0演进的看法差异很大。一些人认为，语义网等新兴技术将改变Web的使用方式，并为基于人工智能的应用程序带来新的可能性。其他有远见的人认为，互联网连接速度的提高、模块化Web应用程序或计算机图形学的进步将在新版本的万维网[1]的演变中发挥关键作用。
2. WEB 3.0的定义
“Web 3.0”一词最早由《纽约时报》的John Markoff在2006年提出[6]，并在2006年初的一篇博客文章“Critical of Web 2.0 and associated technologies such as Ajax”由Jeffrey Zeldman撰写。主要的IT专家和研究人员支持未来Web的不同方法。专家们对Web 3.0将如何发展达成了完全一致的意见。下面我们讨论该领域的先驱者在这方面的意见。
Tim Berners-Lee创造了语义Web一词，并提倡将Web转换为大量数据库[2]的概念。
关于Web 3.0，Tim Berner Lee[3]说：“人们一直在问Web 3.0是什么。我想也许当你有一个可伸缩矢量图形的覆盖层——所有的东西在Web 2.0上起起伏伏，看起来模糊不清，并且可以访问一个集成在巨大数据空间中的语义Web，就可以访问一个令人难以置信的数据资源 。” Netflix创始人Reed Hastings[4]认为Web 3.0将是一个完整的视频Web，如下所述：“Web 1.0是拨号上网，50K平均带宽；Web 2.0平均带宽为1兆位，而Web 3.0将一直是10兆位带宽，这将是完整的视频Web，感觉就像Web 3.0”
Yahoo创始人杨致远认为，用于创建程序、数据、内容和在线应用程序的工具和技术的新时代将模糊专业、半专业和消费者之间的区别。 在2006年11月的TechNet峰会上，Yang表示[4]：“Web 2.0有很好的文档记录和讨论。网络的力量达到了临界质量，具有可以在网络级别上完成的功能。在过去的四年里，我们还看到了更丰富的设备和更丰富的网络交互方式，不仅在游戏机和移动设备等硬件方面，而且在软件层。不必成为计算机科学家即可创建程序。我们看到Web 2.0和Web 3.0中的体现将是一个很好的扩展，一个真正的公共媒体……专业、半专业和消费者之间的区别将变得模糊，从而产生业务和应用程序的网络效应。” 最后，我们考虑一下Google的CEO Eric Schmidt[5]所说的：“Web3.0是一系列组合应用程序。Web3.0的核心软件技术是人工智能，可以智能地学习和理解语义。因此，Web3.0技术的应用让互联网更加个性化、精准化、智能化。” 这些是IT行业不同专家对Web 3.0的一些看法。 接下来，我们将讨论Web 3.0的一些特性。
3. WEB 3.0的特性
Web 3.0的四个特性，如下所示，可以从上述定义和描述中总结出来。
3.1 智能：
专家认为，Web 3.0最有前途的特性之一将是具有智能的Web，即智能网络。应用程序将使用人机交互和智能智能地工作。不同的基于人工智能 (AI) 的工具和技术（例如粗糙集、模糊集、神经网络、机器学习等）将与应用程序结合以智能地工作。这意味着，基于Web 3.0的应用程序可以直接进行智能分析，进而优化输出，无需用户过多干预。Web3.0时代可以将不同语言的文档智能翻译成其他语言。Web 3.0应该使我们能够通过自然语言工作。因此，用户可以使用他们的母语与世界各地的其他人进行交流[6]。
3.2 个性化：
Web 3.0时代的另一个特点是个性化。在信息处理、搜索、在网络上形成个性化门户等不同活动期间，将考虑个人或个人偏好。语义网将成为Web 3.0[7][8]中个性化的核心技术。
3.3 互操作性：
在Web 3.0的上下文中，术语互操作性、协作性和可重用性基本上是相互关联的。互操作性意味着重用，这又是一种协作形式。Web 3.0将为知识和信息交流提供一种交流媒介。当一个人或一个软件程序在Web上产生信息并且该信息被另一个人使用时，就会产生新形式的信息或知识 [24]。Web 3.0应用程序很容易定制，它们可以在不同类型的设备上独立工作。 基于 Web 3.0 的应用程序将能够在多种类型的计算机、微波设备、手持设备、手机、电视、汽车和许多其他设备上运行。 Pervasive Web 是用于描述这种现象的术语，其中网络可用于各种电子设备。
3.4 虚拟化：
Web 3.0将是一个具有高速互联网带宽和高端3D图形的网络，可以更好地用于虚拟化。未来网络的趋势是指创建虚拟3D环境。最流行的Web 3.0 3-D Web应用程序的一个示例是Second Life[7]。
4. WEB 3.0的技术趋势
基于以上定义，新一代的Web应用程序很可能会有一些特定的核心技术来支持它们。在本节中，我们将介绍可能成为下一代Web构建块的技术方面的一些主要趋势。图1描绘了网络在核心技术、最终用户可用的内容和服务方面的演变。
图1：万维网的演变
4.1 语义网：
万维网的扩展提供了一种有效且更简单的方式来共享、查找和组合来自不同来源的数据和信息，称为语义网。用最简单的术语来说，我们可以将语义网定义为事物之间的关系，以一种使人和机器能够理解的方式来描述。我们可以说，传统的万维网 = 具有有限互操作性的文档网络，语义网络 = 集成的、链接的有意义数据的网络。
语义网是关于数据集成的。
语义网通过使用元数据将“仅显示”数据转换为有意义的信息。本体包含特定领域的词汇、语义关系以及简单的推理规则和逻辑，可由软件代理访问。这些代理定位和组合来自许多来源的数据，以向用户提供相关信息[23]。
语义网的目标之一是识别并提供与用户提供的关键字匹配的确切所需数据。例如，如果我们通过Google, yahoo或任何搜索引擎搜索关键字数据，数以百万计的网页作为搜索结果出现，其中一些可能有一些相关信息，而所有其他页面可能无用。就语义网而言，Web 3.0是第三代万维网，其中机器将具有像人类一样阅读Web内容的能力，并且能够遵循我们的指示。例如，如果订购在20公里半径范围内查看电影在影院中的所有放映时间安排，以了解喜欢的时间安排，那么它会按照偏好提供适当的信息。
4.2 3D Web：
未来万维网的这一趋势是指在Web上形成虚拟的3D世界。3D图形的使用将广泛用于Web 3.0工具或应用程序的开发。高速互联网、更快的处理速度、更高的屏幕分辨率、3D游戏技术和增强现实将把Web浏览转变为3D体验，可以在其中真正穿过Web的虚拟走廊，作为真实自我的虚拟化身[2]。近期，Radar Networks [9]、Second Life[11]、IMVU[12]、Active Worlds[13]、Red Light Center[10]等基于互联网的基本虚拟世界受到了全球公众的广泛关注。这些虚拟世界的用户每天都在大幅增长。例如，在2008年3月末，Second Life拥有超过1300万个帐户，在任何特定时刻都有大约38,000名用户登录 [14]。这些类型的环境允许用户体验他们在现实生活中可能永远无法拥有的新事物。用户在网络上创建化身并允许他们驻留在虚拟世界中。这些虚拟世界的居民或化身可以探索、与其他居民互动、社交、参与不同的活动、创建和提供不同类型的服务。这些虚拟世界中可能的交互通过文本、聊天消息、音频聊天和/或视频进行。
4.3 社交网络：
社交网络解释了人们使用万维网底层技术进行的互动。Web 3.0中的技术进步将把当前的社会计算提升到一个新的水平，称为语义社会计算或社会语义网络，它将开发和利用各种形式的知识，例如内容、模型、服务和软件行为[15]。语义网，一般来说，人工智能技术将为信息、标签、流程、服务、软件功能和行为添加基础知识表示。群体的智慧不会来自群体的共识决定，而是来自群体中每个个体的想法和决定的语义和逻辑聚合。未来的社交网络不仅仅是链接文档，而是自动链接人、组织和概念。
4.4 以媒体为中心的网络：
大多数传统搜索引擎基于文本输入提供搜索结果。Web 3.0搜索不会将它们仅限于基于文本的搜索。Web 3.0搜索将能够根据其特征找出相关的相似媒体对象。搜索引擎将能够将输入作为媒体或多媒体对象，并且将能够根据其特征搜索出相关的媒体对象[2]。例如，要搜索关于汽车的图像，我们需要提供作为汽车图像的输入，并且搜索引擎应该能够检索具有相似特征的汽车图像。相同类型的搜索可能性应该应用于其他媒体对象，例如音频和视频。这个方向的工作已经在进行。这种技术的一些很好的例子可以在像Ojos Riya [16]照片共享工具这样的软件上找到，它允许使用面部识别自动标记图像，类似地，Like.com [17]网站使用户能够搜索基于 类似的图像。
4.5 无处不在的网络：
无线通信、无线网络、移动计算设备、人工智能、软件代理、使能技术（例如，蓝牙、BAN、PAN、802.11无线局域网）、嵌入式系统、可穿戴计算机等技术的显着发展 导致了普遍和无处不在的计算平台的发展。根据Peter Robinson [25]的说法，普适计算可以被定义为将小型和移动设备嵌入现有IT和计算基础设施的任务，以便它允许用户在重要的时间和地点访问和操作信息，即使是在 移动。Web服务的范围和使用不会将我们仅限于计算机和移动设备，Web服务将同样适用于服装、电器、汽车等。我们不需要每次都调用这些服务；他们将自己合作和自动地工作和执行任务。用户对设备访问和工作的参与几乎没有。例如，使用未来的网络服务，我们可以找到可以检查天气并自动打开和关闭的窗户和窗帘；了解我们的日常生活和喜好并相互交流，为我们提供更舒适生活的家用电器[2]。如上所述，Web服务将在这个方向上发挥重要作用，并且需要设备嵌入形式的轻量级Web服务。借助面向服务的架构 (SOA) 和确保跨平台互操作性的相关技术，不同类型的设备与Web之间的通信将成为可能。一些领先的软件公司正在朝这个方向努力。微软还发布了一个开发API[19]，它发布了名为Life Ware[19] 的非凡创新特色产品，这是该技术在未来可以带来什么的一个很好的例子[20]。
5. 用于教育和研究的WEB 3.0工具和服务
Web 2.0中的学习强调互联网用户的积极参与和社交社区之间的互动，通过社交网络工具或社交软件，如博客、维基、社交书签和社交网络。Web 3.0技术的工具和服务将促进更开放的学习方法。Web 3.0已被提议作为一种可能的未来网络，由高性能图形（可缩放矢量图形或SVG）和语义数据的集成组成。
还有关于3D社交网络系统和沉浸式3D互联网环境的讨论，这些环境将充分利用虚拟世界（如第二人生）和游戏环境并将它们与Web合并。
关于学习中的Web 3.0，ASTD总裁兼首席执行官Tony Bingham说：“在语义网中，内容会找到你——而不是（你）积极地寻找它，活动和兴趣将决定什么找到你，它会是以想要的方式交付首选频道。语义网提供了巨大的学习潜力。” 我们正处于信息管理和共享的新革命的开端，这将使越来越多的内容可供人机处理的任意组合使用，从而允许学科之间和跨学科的新协作方式。
Web 3.0为Internet上不同类型的Web应用程序提供了许多工具和服务，如下图所示。
图2：Web 3.0工具和服务
接下来，我们简要介绍一些对教育和研究有用的 Web 3.0 工具和服务：
5.1 使用3D-Wiki/虚拟3D百科全书进行学习：
Wiki 是一个允许一个或更多的人使用创建和编辑页面的过程在一组相互关联的网页中建立知识集合。Wiki在内容创建、发布、编辑、修订和协作以创造知识方面发挥着重要作用。Wiki被用于维护和构建内容和材料的存储库。学生能够协作工作并发布大型项目。wiki软件的易用性使编辑（教师）可以轻松地删除/恢复或修改内容。随着3D网络的发展，研究人员和技术专家一直致力于新项目，为Wiki和百科全书的世界带来新的维度。 此类技术的一些示例可以在Copernicus-3D Wikipedia等软件上找到（参见http://copernicus.deri.ie）[18]。假设学习者执行了搜索并选择了与特定地理区域信息相关的结果之一，摄像机将移动到旋转地球上的特定位置以发送相关的音频/视频信息。例如，由于搜索爱尔兰遗产公园，相机会“飞”向爱尔兰岛；最终，有关威廉斯堡爱尔兰遗产公园的文章将与爱尔兰遗产公园的视频一起呈现给用户[18]。3D Wikis将能够为学习者提供包含所有媒体和动画的丰富有效的环境，以便他们对学习和知识产生更好的影响。
5.2 使用3D虚拟世界和头像学习：
如前所述，3D虚拟世界是3D游戏技术、增强现实、由互联网技术驱动的模拟环境的混合体，用户通过可移动的头像进行交互。用户在网络上创建化身并允许他们驻留在虚拟世界中。学习者可以在网络上创建自己的化身并居住在这些世界中。虚拟世界可以被视为电子学习新时代的开始，因为它们允许学习者进行角色扮演、3D建模、模拟、创造力和他们的积极参与。开展与3D虚拟世界中教学和学习的教学效益相关的研究有很大的空间。最近，一些基于Web的3D虚拟世界，如Second Life [11]、IMVU [12]、Active Worlds [13] 和 Red Light Center [10]，已经受到全球教育和学习学生和教师的关注。教育者可以在3D虚拟世界中的各种不同设置中进行课堂教学，他们可以在真实的课堂环境中进行交互。教育者和学习者可以在共享的虚拟3D空间中从地理位置分散的位置协作开展课程。它们可以让教育者和学习者举办会议、研讨会、演示文稿、数字展览，学习者可以像我们在现实生活中一样来这里进行互动。今天和未来的3D虚拟世界将在教育、医学、商业、商业、科学、通信、媒体、艺术、建筑和设计、法律、计算机科学、语言学习、历史和地理仅举几例。
5.3 智能搜索引擎：
在过去的几年里，学习过程受益于网络的技术发展。 网络的分散允许引入新的教育流程，这些流程更灵活地访问学习资源。如今，互联网已成为最有用和最强大的信息来源。为了有效地处理网络上的海量信息，已经开发了先进的网络搜索引擎，用于以多媒体形式为用户检索有用和相关的信息[21]。当使用传统的网络搜索引擎时， 引擎无法真正理解您的搜索。它会查找包含在您的搜索词中找到的关键字的网页。搜索引擎无法判断该网页是否真的与搜索相关。它只能告诉关键字出现在网页上。基于代理的搜索引擎的Web 3.0时代不仅可以在您的搜索中找到关键字，还可以解释请求的context。它将返回相关结果并建议与您的搜索词相关的其他内容。专家认为，Web 3.0将为用户提供更丰富、更相关的体验。专家还认为，借助Web 3.0，每个用户都将拥有基于该用户浏览历史的独特互联网配置文件。Web 3.0将使用此配置文件为每个人定制浏览体验。这意味着，如果两个不同的学习者，每个人都使用相同的服务使用相同的关键字进行互联网搜索，他们将收到由其个人资料确定的不同结果 [22]。学生还将受益于由语义网驱动的知识构建。基于语义Web代理的搜索引擎将返回多媒体报告，而不仅仅是点击列表。智能代理可以将有关该主题的本地讲座、相关博客、书籍和电视节目返回给学习者。本体将连接学习者的需求和特征，以便个性化代理可以根据学习者的需求搜索学习材料[23]。学习者可以对图像、音频和视频等其他媒体对象应用相同类型的搜索可能性。这种技术的一些例子可以在像Ojos Riya照片共享工具这样的软件上找到，它允许使用面部识别自动标记图像[16]，或Like.com，它使用户能够根据相似图像搜索产品 [16]。
5.4 在线3D虚拟实验室/教育实验室/模拟或 3D Web：
丰富的3D图形用户界面将作为用户参与和执行协作活动的强大平台，以更自然的方式在参与者之间共享结果和交换媒体信息 [26]。 以下是3D虚拟实验室/教育实验室/模拟或基于3D Web的应用程序的一些示例，这些应用程序将塑造未来的教育：
- 1. 访问无法访问的地方：访问虚拟世界中的不同地方将使许多学习者受益 方法。 学生可以在很短的时间内虚拟到达那里的古老地方。 例如，要看看像Tajmahel, Red fort或Rome这样的古老地方，学生可以与这些地方的环境、其他学生进行互动和体验，并且可以让他们的老师通过网络进行指导。同样，他们可以看到埃及金字塔或以同样的方式参观埃及村庄。我们可以教学生并为他们提供一种安全且经济的方式来体验这些事情。
- 2. 促进学生合作：学生可以以多样化和有吸引力的方式虚拟地聚集在一起。他们可以在共同的项目上进行协作和工作。学生和教育工作者可以就共同项目进行讨论、交谈、联系和聊天。 此外，它们可以飞过并在3D世界中移动物体。他们甚至可以立即在多个3D世界中使用和工作。
- 3. 通过基于项目的学习促进评估：例如，学生可以在罗马帝国等地进行研究并创建一个（虚拟）村庄。此外，世界各地的一群学生可以在参加远程学习课程的同时创造这种环境。通过这种方式，他们可以在一个项目上一起工作，并能够远程体验有趣的学习方式。
- 4.开发场景和模拟：可以利用高端图形和丰富的3D互联网应用程序来制作基于模拟的环境或实验室，让学习者可以学习甚至做实验。 这些实验室是所谓的干实验室。这些基于Web的实验室可以证明对在线学习者非常有益。 他们可以去身临其境的虚拟科学实验室进行实验。模拟结束后，学生可以离线进入真正的科学实验室进行正确的实验，看看它是如何工作的 [27]。可以以大学或学校无法负担的方式进行高水平的科学实验，并获得专业的技术培训。例如，想象分裂原子、进行手术、驾驶飞机或探索荒凉的环境。
6. 结论
Web 3.0不仅仅是一组有用的新技术和服务。Web 3.0技术提供了一系列服务，使真正的在线课堂成为现实。由于其本质，Web 3.0服务将对教学产生积极影响。Web 3.0技术提供了3D-wikis、3D Lab的好处； 基于智能代理的搜索引擎，虚拟环境，如Avatar和语义数字图书馆等。在我们对Web 3.0的愿景中，我们预见到这样一种场景，这种无处不在的技术将创造真实和虚拟环境的融合，用户将通过虚拟方式或在现实世界中与人和机器无缝交互。 这些好处可以直接与在线教育中现有的最佳实践相结合，并进一步建立认证和有效的教育环境。
原文链接：https://www.researchgate.net/publication/284114717_Web_30_in_Education_Research
---煤油灯科技victorlamp.com翻译整理---
