計算機輔助教學(CAI)緒論教材課件

1、計算機輔助教學（CAI） 第一章 緒論 參考書計算機輔助教學師書恩編著，高等教育出版社多媒體CAI課件制作培訓教程孫印杰等編著，電子工業(yè)出版社幾何畫板在數(shù)學教學中的應用萬福永編著，華東師范大學出版社計算機輔助教學的發(fā)展計算機輔助教學的基本概念計算機輔助教學的基本形式計算機輔助教學的理論基礎計算機輔助教學一、計算機輔助教學的發(fā)展1美國CAI的發(fā)展概況19581970主要是以大學和計算機公司為中心理論：斯金納刺激反應理論模式個別指導型和操練型計算機技術：文本方式交互19701980實用化，多學科、多領域微型計算機的出現(xiàn)智能CAI出現(xiàn)19801990多媒體計算機的應用理論：認知學習理論1990以后多

2、媒體和計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)建構主義的學習理論計算機輔助教學2我國CAI的發(fā)展概況86年，“全國中學計算機研究中心”成立90年代中期，成立高校CAI協(xié)作組關于加快中小學信息技術課程建設的指導意見3 CAI的發(fā)展方向應用方式的多樣化多種學習資源的集成化研究、使用和教師培訓的互動計算機輔助教學二計算機輔助教學的基本概念1計算機輔助教育（Computer Assisted Education，簡稱 CAE ）是計算機在教育中的重要應用。它是為了提高教育質量和效率，利用計算機技術，按照科學的方法解決教育過程中的問題，由此而形成的一種新的教育技術。2計算機輔助教學（Computer Assisted Inst

3、ruction，簡稱 CAI ）CAI是CAE的重要組成部分計算機輔助教學是教師為了提高教學效果和效率，利用以計算機為中心的豐富的教學資源，改進教學或為學生提供一個學習環(huán)境，使學生通過與計算機的交互對話進行學習的一種教學方式。計算機輔助教學3計算機管理教學（Computer Managed Instruction，簡稱 CMI ）CMI是CAE的重要組成部分廣義的說法：計算機在學校管理中的應用，包括教學管理、學校事務管理、圖書情報資料管理等另一說法：CMI是利用計算機指導整個教學過程的教學管理系統(tǒng)，包括組織課程和學生數(shù)據(jù)，監(jiān)督學生的學習進程，診斷、補救、評價學習結果等計算機輔助教學4 多媒體課

4、件 “多媒體”一詞譯自英文Multimedia，它由multiple和media復合而成。 一般認為，多媒體技術是指把文字、聲音、圖像、動畫、視頻等多種媒體的信息通過計算機進行交互式綜合處理的技術。 即: 通過計算機,用多種媒體手段來存儲、傳播和處理信息的技術。多媒體技術涉及計算機硬件、軟件和圖像處理、信號處理、人工智能、網(wǎng)絡和通信等等廣泛的技術領域。多媒體技術的主要特點: 集成性、交互性和多樣性。其中交互性也是多媒體技術與電視、電影等單向信息提供手段的主要區(qū)別。 在多媒體教學中，通常將用于執(zhí)行教學任務的多媒體軟件稱為多媒體課件（Multimedia Courseware），簡稱課件。計算機輔

5、助教學多媒體課件 簡單來說就是老師用來輔助教學的工具，創(chuàng)作人員根據(jù)自己的創(chuàng)意，先從總體上對信息進行分類組織，然后把文字、圖形、圖象、聲音、動畫、影像等多種媒體素材在時間和空間兩方面進行集成，使他們融為一體并賦予它們以交互特性，從而制作出各種精彩紛呈的多媒體應用軟件產品。 具備以下特點： 豐富的表現(xiàn)力： 多媒體課件不僅可以更加自然、逼真地表現(xiàn)多姿多彩的視聽世界；還可以對宏觀和微觀事物進行模擬，對抽象、無形事物進行生動、直觀的表現(xiàn)；對復雜過程進行簡化再現(xiàn)等等。這樣，就使原本艱難的教學活動充滿了魅力。 良好的交互性： 多媒體課件不僅可以在內容的學習使用上提供良好的交互控制，而且可以運用適當?shù)慕虒W策略

6、，指導學生學習、更好地體現(xiàn)出“因材施教的個別化教學” 極大的共享性： 網(wǎng)絡技術的發(fā)展，多媒體信息的自由傳輸，使得教育在全世界交換、共享成為可能。以網(wǎng)絡為載體的多媒體課件，提供了教學資源的共享。多媒體課件在教學中的使用，改善了教學媒體的表現(xiàn)力和交互性、促進了課堂教學內容、教學方法、教學過程的全面優(yōu)化，提高了教學效果。計算機輔助教學5積件 積件是繼傳統(tǒng)課件之后的第二代教學軟件，它由積件庫和積件組合平臺組成。積件庫中存儲著組合課件所需的各種素材和課件的半成品，使用積件進行教學的過程，實際上就是教師根據(jù)教學的需要進行教學設計，并利用組合平臺自己動手組裝課件用于教學的過程。由于有積件庫的有力支持，可供選

7、擇的教學資源豐富，組合平臺操作又十分簡單，不需要編程也不需要耗費太多精力就可以完成課件的組裝，使得每一位授課教師都有能力自己制作符合自己個性的課件用于課堂教學。計算機輔助教學積件的結構 從結構上看，積件主要由積件庫和積件組合平臺兩大部分組成。積件庫用于存儲教學資源，組成部分：多媒體教學資料庫微教學單元庫虛擬積件資源庫資料呈現(xiàn)方式庫教學策略庫 積件組合平臺是使用者選取、加工、組合教學資源的操作平臺。與課件相比，積件具有如下特點：通用性和靈活性 基元性和可積性 開放性和自繁衍性計算機輔助教學制作數(shù)學多媒體課件常用的軟件 PowerPoint 2003 幾何畫板5.0 Flash Professio

8、nal 8 Authorware 7.0 Dreamweaver 8 其他多媒體課件制作工具/手持技術與數(shù)學課程整合TI-nspire cas圖形計算器 計算機輔助教學6超文本和超媒體 所謂超文本（Hypertext），就是一種用計算機來實現(xiàn)連接課件中相關頁面的結構。 在超文本結構中，除了文字鏈接以外，還可以對圖像、視頻、聲音等多媒體信息進行鏈接，從而出現(xiàn)了超媒體(Hypermedia)的概念。超文本(Hypertext)+多媒體（Multimedia）超媒體。 隨著網(wǎng)絡應用的普及，人們在網(wǎng)上使用視頻點播（VOD）方式播放多媒體課件或電影時，會涉及到流媒體的概念。流媒體指的是一類采用流式傳輸方

9、式在網(wǎng)絡上播放的媒體格式。計算機輔助教學三計算機輔助教學的基本形式1 幫助教師備課型備課型軟件功能：為教師提供教學用的各種參考材料為教師提供用于考試的試題和答案為教師提供優(yōu)秀的教學方法案例為教師提供制作課堂上使用的多媒體教學軟件（課件）平臺 2 課堂演示型適宜表現(xiàn)的內容：其他手段難以表現(xiàn)的微觀現(xiàn)象真實實驗中有危險（或長時間或極短時間看到）的現(xiàn)象過去的過程和事件需要反復觀察的動態(tài)現(xiàn)象計算機輔助教學3 個別化學習型為學習者提供一個別化的學習環(huán)境，學習者通過與計算機交互實現(xiàn)學習目標包括：操練和練習、對話、游戲、模擬、測試、問題解答、發(fā)現(xiàn)學習和信息檢索4 協(xié)作學習型5 整合型計算機輔助教學四計算機輔助

10、教學的模式教學模式是在一定的教育思想指導下建立的比較典型、穩(wěn)定的教學程序或構型。從不同角度可以對教學模式作不同的分類。例如，教學論學者根據(jù)教學過程的重心偏向教和學的不同方面，將教學模式分為：問答模式、授課模式、自學模式、合作模式、研究模式等五種。 這5種模式自上向下模式構成一個順序發(fā)展的序列，在該序列中學生的學習主動性逐漸增強，而教師的主導性則逐漸減弱。計算機輔助教學模式名稱 主要特點 教學過程問答模式師生問答，啟發(fā)教學 提問思考答疑練習評價 授課模式教師中心，系統(tǒng)授課 授課理解鞏固運用檢查 自學模式學生中心，自學輔導 自學解疑練習自評反饋 合作模式互教互學，合作教育 誘導學習討論練習評價 研

11、究模式問題中心，論文答辯 問題探索報告答辯評價 計算機輔助教學計算機輔助教學該框架將計算機輔助教學模式分為以下四大類：客觀主義-個體主義（教師為中心-個別化）；：建構主義-個體主義（學生為中心-個別化）；：建構主義-集體主義（學生為中心-集體化）；：客觀主義-集體主義（教師為中心-集體化）。計算機輔助教學1基本模式（1）操練與練習主要用于實現(xiàn)教學過程中學生練習階段的功能，這是多媒體教學最常用的模式。該模式并不向學生傳授新知識和新技能，只是用來鞏固和熟練某些知識和技能，這些知識和技能是學生已經通過其它途徑學會了的。優(yōu)點：可以及時反饋相關的信息；能夠以多媒體方式有效地激勵學生；可以將學生的成績及時

12、加以保存。 計算機輔助教學計算機輔助教學（2）個別指導也稱指導型，它是由計算機扮演講課教師的角色，目的在于向學生傳授新的知識或技能。通常將教學內容劃分成一些較小的教學單元，每個單元只講授一個概念或知識點。在每個教學單元的教學中，計算機先在屏幕上講解概念、知識或技能，然后向學生提問并檢查他們的掌握情況。每隔若干個教學單元或學習結束時，計算機就針對所學過的內容來提問，這相當于平時的單元復習或總復習檢查。優(yōu)點：(1)學生參與程度高；(2)有利于個別化教學的開展；(3)教學效率高。計算機輔助教學（3）教學測驗計算機輔助測驗(Computer Based Testing，簡稱CBT)是CAI或多媒體教學

13、的一個重要組成部分。CBT的主要內容包括自動出試卷、聯(lián)機測驗或自動閱卷、測驗數(shù)據(jù)分析。測驗分成主觀性測驗和客觀性測驗兩類。主觀性測驗包括口試、寫作、翻譯、回答問題等?？陀^性測試又稱標準化測試(考試)，通常采用是非題、多項選擇題、匹配題等形式。計算機輔助教學計算機聯(lián)機測驗也稱在線測驗，指的是由計算機在屏幕上逐道顯示題目，由學生通過鍵盤輸入答案，計算機當場判斷并予以評分。計算機聯(lián)機測驗系統(tǒng)的優(yōu)勢之一，在于它能夠進行“適應性”測驗。計算機自動閱卷處理，目前較多采用光學標記閱讀儀(Optical Mark Reader,簡稱OMR) 。計算機輔助測驗分析主要包括測驗項目分析、測驗信度與效度計算，以及因

14、素分析等。計算機輔助教學(4)教學模擬用計算機來模仿真實自然現(xiàn)象或社會現(xiàn)象。模擬在教學中的應用可以分為以下幾個方面：計算機輔助教學實驗模擬：計算機輔助教學管理模擬。計算機模擬在管理領域的應用非常有助于學生在管理決策方面的能力和素質的培養(yǎng)。 訓練模擬。由計算機控制的模擬訓練器能夠產生逼真的訓練、操作環(huán)境，可以在節(jié)約很多訓練時間和經費的前提下達到同樣的訓練目的。 計算機模擬的優(yōu)點： 高效、安全；低成本；形象逼真，容易引起學生的興趣。 計算機輔助教學(5)問題解決指在教學中運用計算機作為工具，讓學生自己去解決那些與實際背景較接近的問題，其主要目的是培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。問題求解給學生提供創(chuàng)造性

15、解決問題的機會，通過解決問題的過程來應用、檢驗和精煉已經掌握了的概念和知識。問題求解模式的兩種實施方法： 特定的問題求解。 工具性問題求解。計算機輔助教學計算機輔助教學(6)教學游戲 以游戲的形式呈現(xiàn)教學內容，產生一種帶有競爭性的潛在的學習環(huán)境，從而激發(fā)學生積極參與，起到“寓教于樂”的作用。 與一般的電子游戲類似，教學游戲通常都有一套明確的規(guī)則，具有競爭性，最后一定有贏家和輸家。 計算機輔助教學2.其他模式 除了前面介紹過的基本模式，在計算機輔助教學中，以下教學模式也經常被采用。 (1)微型世界 微型世界（Microworld）是指利用計算機系統(tǒng)構造一種可供學習者自由探索的學習環(huán)境。其基本特點

16、是學生可操縱模擬環(huán)境中的對象，可建構自己的實驗系統(tǒng)、測試實驗系統(tǒng)的行為。 計算機輔助教學(2)案例學習 為學生提供來自實際案例的資料，在豐富的信息環(huán)境中讓學生以調查員的角色去搜集資料、調查案情，進行分析和決策。 (3)智能授導 旨在通過學生與計算機進行雙向問答式對話，利用人工智能技術來模擬“家庭教師”的行為。 (4)基于資源的學習 要求學生利用各類資源進行自學?，F(xiàn)代信息技術，特別是多媒體與計算機網(wǎng)絡技術的應用，為學習者提供了極為豐富的電子化、數(shù)字化學習資源。 計算機輔助教學(5)探究性學習 要求學生利用計算機或網(wǎng)絡系統(tǒng)的信息服務功能，從學科數(shù)據(jù)庫中檢索出所需的信息，通過信息收集和推理之類的活動

17、，得出對預設（通常由教師所給）問題的解答。 (6)認知工具 以計算機為學習工具，按照它們對學習者支持作用的不同，可以分為效能工具和認知工具兩大類。計算機輔助教學(7)計算機支持的協(xié)作學習 簡稱CSCL，強調利用計算機網(wǎng)絡支持學生同伴之間的交互活動。 (8)計算機支持講授 包括計算機多媒體在課堂教學中的多種應用。(9)虛擬教室 在計算機網(wǎng)絡上利用多媒體通訊技術構造的學習環(huán)境，允許身處異地的教師和學生進行大多數(shù)教學活動。6 傳統(tǒng)教學模式與教學系統(tǒng)以教師為中心教師利用媒體(講解、板書)向學生傳授知識教學目標教學內容判斷評價信息處理信息處理反饋呈現(xiàn)接受反應學生教師7 CAI模式與教學基本過程構建教學情

18、景(利用教學資源)學生參與教學過程(交流、討論)獲得知識(發(fā)現(xiàn)、理解、形成)學習新課題或原內容啟動呈現(xiàn)教學信息提出問題結束進一步決策判斷、反饋選擇學習內容接受反饋、強化反應接受教學信息補習計算機輔助教學四 計算機輔助教學的理論基礎1行為主義（1）計算機輔助教學是60年代由程序教學發(fā)展而來，而程序教學的創(chuàng)始人是行為主義心理學家。 他們把個體行為歸結為個體適應環(huán)境的各個反應系統(tǒng)，即所謂“刺激反應系統(tǒng)”( 也稱S - R 系統(tǒng)) 。 認為學習的起因在于對外部刺激的反應，但是他們不關心刺激引起的內部心理過程；認為學習與內部心理過程無關，只要控制刺激就能控制行為和預測行為，從而也就能控制和預測學習的效果

19、。（2）行為主義學習觀：學習是刺激與反應之間的聯(lián)結！ 關注的是環(huán)境在個體學習中的重要性； 學習者學到些什么不是由學習者個體決定的，而是取決于環(huán)境。計算機輔助教學（3）行為主義學習觀表現(xiàn)在以下三點：學習就是刺激與反應的聯(lián)結！（桑代克）學習是一種漸進的“嘗試與錯誤”！強化是學習成功的關鍵?。ㄋ菇鸺{）反應強化增強反應反應無強化減弱反應反應懲罰壓抑反應（4）行為主義理論對CAI課件設計的影響 教學機器：普萊西在1924年設計 程序教學：20世紀50年代計算機輔助教學（5）行為主義學習理論為CAI提供的設計原則 在人機之間形成刺激反應強化的學習機制，即提供刺激引起學習者的反應，并根據(jù)反應正確與否進行鞏固

20、強化或消退強化。小步子原則積極反應原則及時強化原則自定步調原則低錯誤率原則呈現(xiàn)內容（提供刺激）接受信息做出反應及時強化（評價）（練習型、操練型、游戲型）計算機輔助教學2認知主義（1）認知心理學的誕生以1 9 6 7 年美國心理學家奈塞爾發(fā)表“認知心理學”一書為標志。它是在批判行為主義的基礎上，并吸收行為主義和格式塔心理學的有益成果而發(fā)展起來的，認知心理學強調研究內部的心理過程，并用它解釋人類的行為。（2）認知派學習理論的基本觀點是學習的過程是個體內部心理結構的改組和形成的過程！學習是認知結構的組織與再組織學習過程是信息加工過程學習的過程是在智力的參與下的認知過程計算機輔助教學計算機輔助教學（3）認知學習理論對課件設計的啟示 逐漸分化原則綜合協(xié)調原則個別化原則積極參與原則計算機輔助教學3建構主義 （1）發(fā)端于20世紀70年代的建構主義學習觀與興起于90年代的多媒體技術在教育、教學領域演繹了一幕美滿結合的“姻緣”。建構主義的創(chuàng)始人是瑞士思想家、心理學家皮亞杰。 知識是個體在與環(huán)境交互作用的過程中逐漸建構的結果。（2）建構主義學習理論的基本觀點知識是認知主體在與客觀環(huán)境的相互作用中獲得，而不是靠教師的傳授得到的；認知主體的認識發(fā)展是通過有意義建構的途徑而形成的；認知主體的認識發(fā)展是呈螺旋式前進的；情景、協(xié)作、會話、意義建構；計