石大现代教育技术讲义第5章 计算机辅助教学.docx

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1、第5章计算机辅助教学学习目标1.了解计算机辅助教学的基本概念、教学模式及其特点。3 .了解多媒体素材获取、编辑与集成的方法与工具。4 .掌握多媒体课件的开发步骤，能够开发多媒体课件。5 .能够用计算机制作概念图并将其应用于教学。6 .理解虚拟现实、人工智能等新技术应用于教育的特点与优势。5.1概述5工1计算机的教育应用计算机辅助教育(ComPUterBasedEdUCatiOn,简称CBE)是计算机技术在教育领域中应用的统称，它涉及教学、科研和管理等教育领域的方方面面。对于计算机在教育中的应用方式，可以从不同角度进行分类：1 .从应用功能的角度看计算机的教育应用(D计算机辅助教学(2)计算机管

2、理教学2 .从认知工具的角度看计算机的教育应用Jonassen(1996)曾从认知工具角度出发，认为计算机在教育教学中有三个层次的应用：(1)学习计算机(Learnaboutcomputer)(2)从计算机学习(Learnfromcomputer)(3)用计算机学习(Learnwithcomputer)目前，计算机辅助教育的内容和深度还在不断发展和深入。随着以计算机、网络技术为代表的现代信息技术的发展，以及信息技术在教育领域中应用的不断深入，现在人们对于计算机辅助教育和教育信息化、信息技术的教育应用、教育信息技术等术语，在许多场合的使用中往往不作严格区分。2.1. 2多媒体课件多媒体一词译自英

3、文Multimedia,它由multiple和media复合而成。多媒体技术从不同的角度有着不同的定义。一般认为，多媒体技术是指把文字、声音、图像、动画、视频等多种媒体的信息通过计算机进行交互式综合处理的技术。即通过计算机，用多种媒体手段来存储、传播和处理信息的技术。多媒体技术涉及计算机硬件、软件和图像处理、信号处理、人工智能、网络和通信等等广泛的技术领域。多媒体技术的主要特点体现在它的集成性、交互性和多样性。其中交互性也是多媒体技术与电视、电影等单向信息提供手段的主要区别。在多媒体教学中，通常将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件(MultimediaCourseware),简称课件。

4、超文本和超媒体是多媒体课件中两个十分重要的概念。5.2计算机辅助教学模式5.2.1分类框架教学模式是在一定的教育思想指导下建立的比较典型、稳定的教学程序或构型。从不同角度可以对教学模式作不同的分类。例如，教学论学者根据教学过程的重心偏向教和学的不同方面，将教学模式分为：问答模式、授课模式、自学模式、合作模式、研究模式等五种。计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。我国学者从认识论和价值观两个维度来考察教学模式，提出了信息化教学模式的一个分类框架（祝智庭，1996）0我们知道，就认识论角度看，存在着两种较为对立的观点：客观主义与建构主义;就价值观角度来看，也有两种较为对立的观点:个体主义与集体主

5、义。该分类框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：第I类：客观主义-个体主义（即：教师为中心-个别化）；第11类：建构主义-个体主义（即：学生为中心-个别化）；第III类：建构主义-集体主义（即：学生为中心-集体化）；第IV类：客观主义-集体主义（即：教师为中心-集体化）。信息资源管理系统和网络通信系统是信息化条件下各类教学模式的共同基础。5. 2.2主要模式1 .基本模式教学模式的划分只是相对的，在具体的教学活动中，各种教学模式往往相互结合使用。1）操练与练习操练与练习（DrillandPraCtiCC）模式主要用于实现教学过程中学生练习阶段的功能，这是多媒体教学最常用的模式。该模式并不向学

6、生传授新知识和新技能，只是用来巩固和熟练某些知识和技能，这些知识和技能是学生已经通过其它途径学会了的。2）个别指导个别指导型也称指导型（Tutorials）,它是由计算机扮演讲课教师的角色,目的在于向学生传授新的知识或技能。这是能较好体现计算机个别化教学特点的一种模式，常常用于学生自学或者补习功课。3）教学测验测验（TeSt）是教学过程的重要一环。因此，计算机辅助测验（COmPUterBasedTeSting,简称CBT）也是CAl或多媒体教学的一个重要组成部分。CBT的主要内容包括自动出试卷、联机测验或自动阅卷、测验数据分析等三个方面。4）教学模拟模拟（SinlUlatiOrI）也称为仿真，

7、就是用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。模拟是科学家们常用的一种科学研究方法，而将模拟用于教学则是近十多年以来发展起来并越来越受到人们重视的新方法。模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面： 实验模拟。 管理模拟。 训练模拟。在教学过程中采用计算机模拟手段，其优点主要表现在：高效、安全;低成本；形象逼真，容易引起学生的兴趣。5)问题解决问题解决也称问题求解(ProblemSolving),它是指在教学中运用计算机作为工具，让学生自己去解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决实际问题的能力。问题求解模式通常有两种实施方法： 特定的问题求解。 工具性问题求解。6)教学游戏教学游戏(

8、InstrutionalGames),就是计算机以游戏的形式呈现教学内容,产生一种带有竞争性的潜在的学习环境，从而激发学生积极参与，起到寓教于乐的作用。2 .其他模式(1)微型世界微型世界(Microworld)是指利用计算机系统构造一种可供学习者自由探索的学习环境。(2)案例学习案例学习(CaseStudies)为学生提供来自实际案例的资料，在丰富的信息环境中让学生以调查员的角色去搜集资料、调查案情，进行分析和决策。(3)智能授导智能授导系统(IntelligentTutoringSystem；简称ITS)旨在通过学生与计算机进行双向问答式对话，利用人工智能技术来模拟家庭教师的行为。(4)基

9、于资源的学习基于资源的学习(Resources-BasedLearning)就是要求学生利用各类资源进行自学。(5)探究性学习探究性学习(InquiryLearning)要求学生利用计算机或网络系统的信息服务功能，从学科数据库中检索出所需的信息，通过信息收集和推理之类的活动，得出对预设(通常由教师所给)问题的解答。(6)认知工具一般认为，计算机作为学习工具，按照它们对学习者支持作用的不同，可以分为效能工具和认知工具两大类。乔纳森认为，数据库、电子报表、语义网络工具、专家系统外壳、计算机化通讯工具、超媒体工具等都是认知工具。(7)计算机支持的协作学习计算机支持的协作学习(Computer-Sup

10、portedCooperativeLearning或Computer-SupportedColIaborativeLearning;简称CSCL)强调利用计算机网络支持学生同伴之间的交互活动。(8)计算机支持讲授计算机支持讲授(COmPUter-SupportedTutoring)包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。(q)虚拟教室虚拟教室(VirtualClassroom,简称VC)是指在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的学习环境，允许身处异地的教师和学生互相听得着看得见，不但可以利用实时通讯功能实现传统物理教室中所能进行的大多数教学活动，还能利用异步通讯功能实现前所未有的教学活动，如异

11、步辅导、异步讨论等。除了上述模式之外，在计算机辅助教学中，情景式(Situated)学习也是一类十分重要的模式。5.3多媒体课件的开发5.3.1 课件开发步骤高质量多媒体课件的开发是一项复杂的系统工程，需要开发小组中全体人员的通力合作，因此需要对开发过程的各个步骤和任务作出具体的规定以作为行动的指南。由于不同的课件开发人员对开发的理解程度、文化背景，以及兴趣爱好等方面所存在的差异，导致了各种不同的多媒体课件开发模型的出现。一般说来,多媒体课件开发的以下几个阶段：环境分析、教学设计、脚本设计、软件编写、评价与修改是最为基本的。环境分析多媒体课件的环境分析主要包括课件目标分析、课件使用对象分析和开

12、发成本估算等任务。在这里，教学目标不仅包括该学科领域以及教学内容的范围，而且应对教学提出具体要求。课件使用对象分析，即分析学习者在从事新的学习或进行练习时，其原有知识水平或原有的心理发展水平对新的学习的适合性。该项分析通常涉及以下三个方面：学习者的一般特点，包括年龄、性别、文化程度、工作经历、学习动机，以及文化背景等；学习者对学习内容的态度以及己经具备相关的基础知识与技能；学习者使用计算机的技能。2 .教学设计教学设计是课件开发过程中最能体现教师教学经验和教师个性的部分，也是教学思想最直接和具体的表现。该阶段的主要任务包括详细分析教学内容、划分教学单元、选择适当的教学模式等。有关教学设计的详细

13、内容请参见本书第9章。3 .脚本设计脚本是在教学设计基础上所作出的计算机与学生交互过程方案设计的详细报告，是下一阶段进行软件编写的直接蓝本，是课件设计与实现的重要依据。因此，脚本设计阶段也是课件开发过程中由面向教学策略的设计到面向计算机软件实现的过渡阶段。4 .软件编写该阶段的任务是将教学设计阶段所确定的教学策略，以及脚本设计阶段所得出的制作脚本用某种计算机语言或多媒体软件工具加以实现。为了提高效率，应该尽量收集、利用现有的多媒体素材，根据课件内容需要进行编辑加工。在多媒体素材采集、编辑完成后，就可以用多媒体创作（编辑）工具进行集成。由于多媒体课件类型、应用对象的多样性，目前国内外评价多媒体课

14、件质量的指标体系不尽相同，但是其基本内容还是比较一致的O具体内容我们将在第10章10.4节中做详细介绍。5 .3.2素材采集与加工多媒体素材多媒体素材是指多媒体课件中所用到的各种听觉、视觉材料。一般地，根据素材在磁盘上存放的文件格式不同，可将素材划分为文本（TeXt）、声音（SOUnd）、图像（Image）、动画（MOVie）、视频（Video）等种类。由于文本素材的制作比较简单，下面仅对声音、图像、动画、视频等多媒体素材的主要特点和文件格式作简单介绍。（1）声音素材声音素材的常用文件类型包括：波形声音文件MIDI文件MPEGLayer3文件CDAudio文件（2）图像（图形）素材一般来说，图

15、像格式大致可以分为两大类：位图（Bitmap）类：以二维点阵形式来描述图像；矢量图（VeCtOrgraphic）类：它在绘制线条、矩形、圆形等等的基础上去创建图像，矢量图像实际上是存储了表示许多单个对象的一系列指令。图像素材的常用文件类型包括：BMP格式GIF格式JPG格式（3）动画素材对于过程事实的描述只依赖于文本信息或图形图像信息是不够的，为了达到更好地描述效果，需要利用动画素材。动画制作软件很丰富，流行的有AUtOdeSk公司的AnimatOr（二维动画）和3DStudiomax（三维动画）。FlaSh是目前最为流行的动画格式，FIaSh文件的扩展名为SFk（4）视频素材视频素材的常用文件类型包括：AVI视频文件MPG视频文件DAT视频文件RM和ASF视频文件2.素材的采集与编辑（D声音的录制下面就以该程序为例介绍声音的录制方法。用麦克风录制声音文件截取正在运行的程序中的声音（2）声音文件的编辑除了录音外，应用Windows自带的录音机程序，还可以进行多种形式的编辑：声音文件的插入。例如，对于分别进行录制的声音文件A和B,将文件B插入到文件A中。前景音和背景音的合成。例如，将