第1章-计算机辅助教学概论.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机辅助教育,课程总体介绍,课程名称：计算机辅助教育,学习任务：,相关知识内容的理解,相关问题的讨论,贯穿整个学期，与教学设计结合，每人制作一个课件,考试方式：,平时成绩：,30,（出勤情况、课堂表现、作业情况）,期末考试：,70,（闭卷考试）,课程总体教学目标：,1,对计算机辅助教育有一个比较全面的了解。,2,掌握计算机辅助教育的基础知识和基本方法。,3,具备一定的开发计算机辅助教育系统的能力。,参考资料：,中国计算机辅助教育学会,Assisted Instruction,是一种新型的教学形式，是现代教育技术的重要组成部分。它的产生和发展必将对21世纪教育的改革与发展产生巨大的推动作用。,本章主要讨论计算机辅助教学的产生与发展、计算机辅助教学的基本概念、教学模式和现代教育理论。,计算机辅助教学实用教程,下一页,上一页,结束,1计算机辅助教学的产生,（1）物质基础,（2）社会基础,（3）理论基础,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,11 计算机辅助教育的产生与发展,1.1.1 计算机辅助教育的产生与发展,2计算机辅助教育的发展概况,计算机辅助教育如同其它科学的研究产物一样经历了从研究试验阶段走向普及应用阶段的发展历程。,世界上第一个计算机辅助教育系统的诞生是受到美国心理学家发明的程序教学的影响。,1926,年美国心理学家,S.L.,普雷西设计了自动教学机器。他力图使人们相信，在教育中利用教学机器以节省劳动力是完全可能的。但是由于机器比较原始，又缺乏理论说明，所以没有发挥对教学法的革新作用。,美国心理学家,B.F.,斯金纳观察到班级教学忽视了学生的个别差异、限制学生发展的情况，并从动物实验中得到启示，研制了适用于建立操作性条件反射教学方法，提出了学习材料程序化的设计。,1951,年，他在,哈佛教育评论,上发表了,学习的科学与教学艺术,一文，在该文中,.,斯金纳从理论上阐释程序教学的意义和作用，从而使程序教学在美国广泛发展。,60,年代初，这种教学方法传到苏联、英国和日本，成为一种流行很广的新型教学方法。程序教学的形式一般分为两种：一种是斯金纳提出的直线式程序，一种是,1960,年,N.A.,克劳德提出的分支式程序，如图,1.1,。,程序教学必须按小步子循序前进，进度快慢由学生自己掌握。为了不使步子发生错乱，通常要用程序设计器进行提示。程序设计器逐渐减少提示，加大步子。在循序前进时，逐渐减少项目中的辅助刺激，还记录学习者的反应，作为修改程序的根据。只有在学习者出现积极反应时，才给予强化。,程序教学在计算机诞生之后进入了新时期。计算机辅助教学取代了最初的教学机器和程序课本。但是人们还是公认斯金纳的程序教学机器和程序课本是世界上第一个自动化机器辅助教学的个别化教学系统。,1958,年,IBM,公司开始进行计算机教学实验。他们以一台,IBM650,计算机连接一台打字机作为教学终端，向小学生讲授二进制算术。该系统特点是计算机模仿教学机器。,1960,年美国伊里诺斯大学研制了,PLATO(Programmed Learning and Teaching Operation),，在校园中设立了,300,个终端給教师和学生使用，提供,150,个专业涉及各种学科约,7000,课时的教材。这是一个多用户系统，一台大型机连接了许多教学终端。其教学方式也比较多样化，包括模拟和游戏等。该系统的设计思想已经比较明显地脱离了教学机器的限制，逐渐走向了以认知过程理论代替强化理论的道路。,1966,年美国斯坦福大学和,IBM,公司合作开发出,IBM1500,教学系统，,1972,年在美国国家科学基金的资助下，,MITRE,公司与德克萨斯大学及杨伯翰大学合作，研制出一个,TICCIT,教学系统。,70,年代，,PLATOIV,系统以两台,CDC,公司制作的大型机为中心，通过数据通信网络连接了,1000,多台教学终端，其中大部分分布在系统中心,150,英里的广阔区域内，形成了一个大型的计算机辅助教育网络系统。如果系统充分运转的话，一年可提供向,1000,万人提供教学，这相当于一所拥有,24000,名学生的全日制大学的教学能力。,以上的这几个系统中除了反映出各自的设计特点外，也反映了从常规的学校教育到社会化教育；从正常学生教学到特殊学生的教学，计算机辅助教育的范围在不断地扩大。为了检验在这个阶段计算机辅助教育所取得的教育效果，也为了衡量这种新的教育手段的教学价值，有许多组织和机构对计算机辅助教育进行了评价和实验研究。,在大型计算机辅助教学系统建立以后，教学软件设计已成为,CAI,进一步发展的瓶颈。为了实现,1,小时的计算机教学，需要数百小时的设计和编程工作。因此这个阶段人们开始了设计写作语言。,60,年代中期，就出现了数种写作语言，著名的有：系统发展公司的,PLANIT,；,IBM,公司的,COURSEWRITER,；伊里诺依大学的,CATO,。,智能型计算机辅助教育系统（,ICAI,）,第一个有影响的,ICAI,系统是卡玻耐尔在,1970,年研制成功的,SCHOLAR,系统，它用于教授南美洲地理，在该系统中学生可以向计算机提问。,七十年代末到八十年代后期随着试验成果不断公认，和微型计算机迅速普及，促进了计算机辅助教育系统的普及应用。,在美国，从,1989,年霍普金斯大学的一项调查统计结果来看，许多学科的计算机辅助教学的应用比例已达到三分之一以上。,（1）1958年到1975年,（2）1976年到,1980,年代末期,（3）1990年以后,3我国计算机辅助教学的发展概况,在我国，计算机辅助教育的发展得到了从中央到地方的高度重视。教育部,2000,年制定了加快中国教育信息化的“校校通”计划，计划用,5,到,10,年时间，在全国,90%,以上的中小学普及信息技术教育。利用广播、电视、卫星通讯、互联网等多种方式，积极实施教育信息化工程，以信息化带动教育的现代化，实现教育的跨越式发展。,我国政府将加大对西部地区的信息化技术投入，希望以此来消除不同地区由于经济发展不平衡而造成的教学资源分布不合理现象。,远程教育作为高校信息化建设的重头戏，打破了传统教育所受的时间和地域限制，教育部已批准,67,所高校举办网络教育学院进行远程教育试点，招生人数达到,60.8,万人，而且呈上升趋势。,下一页,上一页,结束,11 计算机辅助教育的产生与发展,112 计算机辅助教育的基本概念,计算机辅助教育是一门新兴的交叉学科，它研究计算机在教育领域中的应用。包括所有以计算机为主要媒介进行的教育活动，也就是使用计算机来帮助教师教学，帮助学生学习，帮助教师管理教学活动和组织教学活动，等等。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,在教育领域中，计算机有着广泛的应用，包括教学、研究和管理的各个方面。随着时间的推移，,CBE,的研究对象和实践内容将不断地发展变化。,CBE,中包括了两个重要的分支领域：计算机辅助教学（,Computer Assisted Instruction,简称,CAI,）和计算机管理教学（,Computer Managed Instruction,简称,CMI,）。,CBE,CAI,CMI,1计算机辅助教育（,CBE,）,是计算机技术在教育领域中的重要应用，也是当今教育现代化的一个重要标志。它是为了提高教育质量和效率，利用计算机技术（包括硬件技术和软件技术），按照科学的方法解决教育过程中的问题，而形成的一种新的教育技术。,2计算机辅助教学（,CAI,）,是计算机辅助教育中的重要组成部分，是教师为了提高教学效果和效率，利用以计算机为中心的丰富的教学资源，改进传统教学，或为学生提供一个学习环境，使学生通过与计算机的交互对话进行学习的一种教学形式。,3,.,计算机管理教学（,CMI,）,是利用计算机来管理、指导和研究教学的自动化教学管理技术。,基本概念,1,计算机辅助教学（,Computer Assisted Instruction,简称,CAI,）,用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务，向学生传授知识和提供技能训练，直接为学生服务。,基本概念,2,课件（,CourseWare,）,用于执行教学任务的计算机程序，也就是教学软件，以及相关的文档资料。,基本概念,3,计算机管理教学（,Computer Managed Instruction,简称,CMI,）,计算机在学校管理中的各种应用，包括教学管理、学校行政管理和图书资料管理等。目前用的比较多的是利用计算机指导整个教学过程的教学管理系统，它的功能包括管理教学计划和教学资源以及帮助教师构造测验和评分等。,基本概念,4,计算机辅助训练（,Computer Aided Training,，简称,CAT,）,用于职业培训的计算机辅助教学，其特点是学习目标十分明确，偏重于操作能力和应变能力的培养和训练。,基本概念,5,计算机辅助学习（,Computer Assisted Learning,，简称,CAL,）,通常与计算机辅助教学的意义相同，只是更加强调学生的自我学习。,下一页,上一页,结束,11 计算机辅助教育的产生与发展,113 计算机辅助教学的特点,与传统的班级授课相比，计算机辅助教学具有十分鲜明的特点。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,1自定步调 6追踪效果,2难度适宜 7保存资料,3人机交流 8推广经验,4适时反馈 9效果独特,5诊断补救 10事先规划,下一页,上一页,结束,12 计算机辅助教学的基本模式,121 传统的教学模式,2传统的教学系统,在整个教学过程中，传统,上是教师面对学生进行的教学,活动。在这一活动中，教师和,学生构成一个教学系统，教师,和学生对教学信息进行处理和,传递，以完成教与学的任务。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,教 学,目 标,教 学,内 容,判断评价,信息处理,反 应,反馈,接受,呈现,信息处理,教师,学生,传统的教学系统,下一页,上一页,结束,12 计算机辅助教学的基本模式,122 计算机辅助教学（,CAI）,模式,1,.CAI,的一般过程,CAI,教学的过程，是由教师通过计算机辅导和学生通过计算机独立地学习所组成的互动式双边活动过程。多数形式的,CAI,教学可大致分为以下五个阶段：,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,（1）计算机呈现信息，提出问题。,（2）学生接受信息，做出反应，回答问题。,（3）计算机判断答案，提供反馈。,（4）学生接受反馈，得到强化。,（5）计算机针对学生的学习情况，做出教学决策，提出下一步教学的建议。,下一页,上一页,结束,122 计算机辅助教学（,CAI）,模式,2,.,常见的,CAI,教学模式,计算机辅助教学模式是指利用计算机进行教学活动的交互方式，也称教学策略。,CAI,向学生提供各种各样的教学环境，控制着各种各样的教学活动。根据,CAI,用于教学所采用的方式，常见的,CAI,教学模式有：,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,12 计算机辅助教学的基本模式,（1）操练与练习（,Drill and practice）,（2）个别辅导（,Tutorial）,（3）咨询方式（,Consultation Mode）,（4）模拟演示（,Simulation and Demonstration）,（5）问题求解（,Problem Solving）,（6）教学游戏（,Instruction Game）,下一页,上一页,结束,13 计算机辅助教学系统的组成,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,131 CAI,系统的组成,1,CAI,系统的硬件,在,CAI,系统中所用到的所有设备装置都称为硬件。硬件是,CAI,系统的物质基础。,下一页,上一页,结束,13 计算机辅助教学系统的组成,2,CAI,系统的软件,系统软件是计算机硬件的灵魂，没有系统软件的计算机对于普通用户来说是无法使用的。一般来说,系统软件主要包括操作系统、各种语言和编译程序、数据库管理系统等。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,3课件,课件即教学软件，在用于辅助教学的计算机系统中，课件是整个系统的计划和控制部分。计算机系统所提供的教学信息，都是由课件给出的或是在课件的控制下给出的。,随着计算机辅助教学的不断发展和完善，其组成方式已由原来的单机,CAI,系统，发展成为网络,CAI,系统。下,图是利用,Internet,和校园网建立的,CAI,教学系统。,Internet,主干网,I S P,电话网/宽带网,校园网,单位局域网,CERNET,用户终端,用户终端,用户终端,CAI,网络教学系统,下一页,上一页,结束,行为主义学习理论认为,学习起因于对刺激的反应，而所有的反应都由刺激引发的。它的代表人物之一约翰,化生的名言“知道了反应就可以推测刺激，知道了刺激就可以预测反应。”形象地描述了行为主义的学习理论基础。,行为主义理论的设计原则：,1规定目标,4自定步调,2经常检查 5显示反应与即时反馈,3小步子和低错误率 6提示与确认,7计算机控制的学习序列,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,14 计算机辅助教学的理论基础,141 行为主义学习理论,下一页,上一页,结束,从认知理论来看，教学不是知识的,“,传递,”,，而是学生积极主动的,“,获得,”,。教师要为学生创造良好的学习条件和环境，激发学生的学习动机，提供合理的学习策略，从而促进学生的学习，教师不再是知识的传递者，而是学习的促进者。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,14 计算机辅助教学的理论基础,142,认知主义学习理论,1用直观的形式向学习者显示学科内容结构，让学生了解教学内容中涉及的各类知识之间的相互关系。,2学习材料的呈示适合学习者认知发展水平，按照由简到繁的原则来组织教学内容。这里所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体。,3学习与理解才能有助于知识的持久和可迁移。,4向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。,5学习者自定目标是学习的重要促动因素。,6学习材料既要以归纳序列提供，又要以演绎序列提供。,7学习材料应体现辩证冲突，适当的矛盾有助于引发学习者的高水平思维。,下一页,上一页,结束,建构主义学习理论是认知主义的进一步发展，该学习理论将学习看成是学习者主动地建构内部心理表征的过程。,建构主义学习理论认为，学习是在一定的社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，实现的意义建构的过程。,“,情景,”,、,“,协作,”,、,“,会话,”,、,“,意义建构,”,是学习的四大要素。,情景,社会文化背景。,协作,学习过程中发生的他人的帮助、人际间的交流、讨论活动。,会话,是协作过程 的不可缺少的环节，且贯穿于协作的全过程。,意义建构,学习者对当前所学内容反映的事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系有较深刻的理解。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,14 计算机辅助教学的理论基础,143 建构主义学习理论（一）,下一页,上一页,结束,建构主义认识论的教学原则：,1所有的学习活动都应该抛锚在大的任务或问题中。,2支持学习者发掘问题作为学习活动的刺激物，使学习成为自愿的事，而不是给它们强加学习目标和以通过测试为目的。,3设计真实的学习环境，让学习者带着真实任务进行学习。,4设计的学习情境应具有与实际情境相近的复杂度，使学习者在学习结束后能够适应实际的复杂环境，避免降低学习者的认知要求。,5让学习者拥有学习过程的主动权。教师应该为学习者提供思维挑战，激发他们自己去解决问题。,6为学习者提供有援学习环境。教师的作用是在学习者遇到问题时，为他们提供示范、教练和咨询。,7鼓励学习者体验多种情境和检验不同的观点。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,14 计算机辅助教学的理论基础,143 建构主义学习理论（二）,下一页,上一页,结束,以,建构主义学习理论,为基础，建立了以下,新颖的,CAI,教学模式：,1支架式教学（,Scaffolding Instruction）,2抛锚式教学（,Anchored Instruction）,3随机进入教学(,Random Access Instruction),计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,14 计算机辅助教学的理论基础,143 建构主义学习理论（三）,下一页,上一页,结束,计算机辅助教学的功能特点及教学模式；,学习理论和相关的视听心理学、传播理论；,计算机辅助教学的系统构成；,计算机辅助教学与传统教学的整合等。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,15 计算机辅助教学的发展趋势,1基础理论研究的趋势,强调以学为中心的建构主义学习理论获得广泛认同，自主学习、协作学习、培养创造性思维等新的学习理念、学习方式正在受到越来越多的人的重视。,在,CAI,的未来发展中，认知理论和建构主义学习理论，会更多地成为,CAI,软件开发和应用的指导理论。,下一页,上一页,结束,从技术层面上看，目前计算机辅助教学发展主要有三个方向：,（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情景。,（2）应用计算机网络技术，实现分布式教学和远程教学。,Internet,网络的普及，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,CAI,发展中，多媒体、,Internet,互联网和人工智能在教育中的应用，会成为人们研究的热点。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,15 计算机辅助教学的发展趋势,2技术发展趋势,下一页,上一页,结束,CAI,的未来发展，在应用上将会呈现出多态性，主要表现在：,（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。,（,4,）终身教育。,计算机辅助教学实用教程,第1章 计算机辅助教学概论,15 计算机辅助教学的发展趋势,3应用发展趋势,习 题,简述计算机辅助教学产生的基础。,什么是,CBE？,什么是,CAI？,什么是,CMI？,简述,CAI,的组成结构。,简述,CAI,的基本原理。,简述,CAI,的教学模式。,简述计算机辅助教学的发展趋势。,计算机辅助教学基础教程,第1章 计算机辅助教学概论,下一页,上一页,结束,完,计算机辅助教学基础教程第1章 计算机辅助教学概论,