计算机辅助教学(CAI)绪论教材课件.ppt

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1、计算机辅助教学（CAI）,第一章 绪论,参考书计算机辅助教学师书恩编著，高等教育出版社多媒体CAI课件制作培训教程孙印杰等编著，电子工业出版社几何画板在数学教学中的应用万福永编著，华东师范大学出版社,计算机辅助教学的发展,计算机辅助教学的基本概念,计算机辅助教学的基本形式,计算机辅助教学的理论基础,计算机辅助教学,一、计算机辅助教学的发展1美国CAI的发展概况19581970主要是以大学和计算机公司为中心理论：斯金纳刺激反应理论模式个别指导型和操练型计算机技术：文本方式交互19701980实用化，多学科、多领域微型计算机的出现智能CAI出现19801990多媒体计算机的应用理论：认知学习理论1

2、990以后多媒体和计算机网络的出现建构主义的学习理论,计算机辅助教学,2我国CAI的发展概况86年，“全国中学计算机研究中心”成立90年代中期，成立高校CAI协作组关于加快中小学信息技术课程建设的指导意见3 CAI的发展方向应用方式的多样化多种学习资源的集成化研究、使用和教师培训的互动,计算机辅助教学,二计算机辅助教学的基本概念1计算机辅助教育（Computer Assisted Education，简称 CAE ）是计算机在教育中的重要应用。它是为了提高教育质量和效率，利用计算机技术，按照科学的方法解决教育过程中的问题，由此而形成的一种新的教育技术。2计算机辅助教学（Computer Ass

3、isted Instruction，简称 CAI ）CAI是CAE的重要组成部分计算机辅助教学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方式。,计算机辅助教学,3计算机管理教学（Computer Managed Instruction，简称 CMI ）CMI是CAE的重要组成部分广义的说法：计算机在学校管理中的应用，包括教学管理、学校事务管理、图书情报资料管理等另一说法：CMI是利用计算机指导整个教学过程的教学管理系统，包括组织课程和学生数据，监督学生的学习进程，诊断、补救、评价学习结果等,

4、计算机辅助教学,4 多媒体课件 “多媒体”一词译自英文Multimedia，它由multiple和media复合而成。 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: 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（Multimedia Coursew

5、are），简称课件。,计算机辅助教学,多媒体课件 简单来说就是老师用来辅助教学的工具，创作人员根据自己的创意，先从总体上对信息进行分类组织，然后把文字、图形、图象、声音、动画、影像等多种媒体素材在时间和空间两方面进行集成，使他们融为一体并赋予它们以交互特性，从而制作出各种精彩纷呈的多媒体应用软件产品。 具备以下特点： 丰富的表现力： 多媒体课件不仅可以更加自然、逼真地表现多姿多彩的视听世界；还可以对宏观和微观事物进行模拟，对抽象、无形事物进行生动、直观的表现；对复杂过程进行简化再现等等。这样，就使原本艰难的教学活动充满了魅力。 良好的交互性： 多媒体课件不仅可以在内容的学习使用上提供良好的交互

6、控制，而且可以运用适当的教学策略，指导学生学习、更好地体现出“因材施教的个别化教学” 极大的共享性： 网络技术的发展，多媒体信息的自由传输，使得教育在全世界交换、共享成为可能。以网络为载体的多媒体课件，提供了教学资源的共享。多媒体课件在教学中的使用，改善了教学媒体的表现力和交互性、促进了课堂教学内容、教学方法、教学过程的全面优化，提高了教学效果。,计算机辅助教学,5积件 积件是继传统课件之后的第二代教学软件，它由积件库和积件组合平台组成。积件库中存储着组合课件所需的各种素材和课件的半成品，使用积件进行教学的过程，实际上就是教师根据教学的需要进行教学设计，并利用组合平台自己动手组装课件用于教学的

7、过程。由于有积件库的有力支持，可供选择的教学资源丰富，组合平台操作又十分简单，不需要编程也不需要耗费太多精力就可以完成课件的组装，使得每一位授课教师都有能力自己制作符合自己个性的课件用于课堂教学。,计算机辅助教学,积件的结构 从结构上看，积件主要由积件库和积件组合平台两大部分组成。积件库用于存储教学资源，组成部分：多媒体教学资料库微教学单元库虚拟积件资源库资料呈现方式库教学策略库 积件组合平台是使用者选取、加工、组合教学资源的操作平台。与课件相比，积件具有如下特点：通用性和灵活性 基元性和可积性 开放性和自繁衍性,计算机辅助教学,制作数学多媒体课件常用的软件 PowerPoint 2003 几

8、何画板5.0 Flash Professional 8 Authorware 7.0 Dreamweaver 8 其他多媒体课件制作工具http:/ cas图形计算器,计算机辅助教学,6超文本和超媒体 所谓超文本（Hypertext），就是一种用计算机来实现连接课件中相关页面的结构。 在超文本结构中，除了文字链接以外，还可以对图像、视频、声音等多媒体信息进行链接，从而出现了超媒体(Hypermedia)的概念。超文本(Hypertext)+多媒体（Multimedia）超媒体。 随着网络应用的普及，人们在网上使用视频点播（VOD）方式播放多媒体课件或电影时，会涉及到流媒体的概念。流媒体指的是一

9、类采用流式传输方式在网络上播放的媒体格式。,计算机辅助教学,三计算机辅助教学的基本形式1 帮助教师备课型备课型软件功能：为教师提供教学用的各种参考材料为教师提供用于考试的试题和答案为教师提供优秀的教学方法案例为教师提供制作课堂上使用的多媒体教学软件（课件）平台 2 课堂演示型适宜表现的内容：其他手段难以表现的微观现象真实实验中有危险（或长时间或极短时间看到）的现象过去的过程和事件需要反复观察的动态现象,计算机辅助教学,3 个别化学习型为学习者提供一个别化的学习环境，学习者通过与计算机交互实现学习目标包括：操练和练习、对话、游戏、模拟、测试、问题解答、发现学习和信息检索4 协作学习型5 整合型,

10、计算机辅助教学,四计算机辅助教学的模式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。 这5种模式自上向下模式构成一个顺序发展的序列，在该序列中学生的学习主动性逐渐增强，而教师的主导性则逐渐减弱。,计算机辅助教学,计算机辅助教学,计算机辅助教学,该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：客观主义-个体主义（教师为中心-个别化）；：建构主义-个体主义（学生为中心-个别化）；：建构主义-集体主义（学生为中心-集体

11、化）；：客观主义-集体主义（教师为中心-集体化）。,计算机辅助教学,1基本模式（1）操练与练习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。优点：可以及时反馈相关的信息；能够以多媒体方式有效地激励学生；可以将学生的成绩及时加以保存。,计算机辅助教学,计算机辅助教学,（2）个别指导也称指导型，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。通常将教学内容划分成一些较小的教学单元，每个单元只讲授一个概念或知识点。在每个教学单元的教学中，计算机

12、先在屏幕上讲解概念、知识或技能，然后向学生提问并检查他们的掌握情况。每隔若干个教学单元或学习结束时，计算机就针对所学过的内容来提问，这相当于平时的单元复习或总复习检查。优点：(1)学生参与程度高；(2)有利于个别化教学的开展；(3)教学效率高。,计算机辅助教学,（3）教学测验计算机辅助测验(Computer Based Testing，简称CBT)是CAI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。测验分成主观性测验和客观性测验两类。主观性测验包括口试、写作、翻译、回答问题等。客观性测试又称标准化测试(考试)，通常采用是非题、多项选择题、匹

13、配题等形式。,计算机辅助教学,计算机联机测验也称在线测验，指的是由计算机在屏幕上逐道显示题目，由学生通过键盘输入答案，计算机当场判断并予以评分。计算机联机测验系统的优势之一，在于它能够进行“适应性”测验。计算机自动阅卷处理，目前较多采用光学标记阅读仪(Optical Mark Reader,简称OMR) 。计算机辅助测验分析主要包括测验项目分析、测验信度与效度计算，以及因素分析等。,计算机辅助教学,(4)教学模拟用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面：,计算机辅助教学,实验模拟：,计算机辅助教学,管理模拟。计算机模拟在管理领域的应用非常有助于学生在管理决策

14、方面的能力和素质的培养。 训练模拟。由计算机控制的模拟训练器能够产生逼真的训练、操作环境，可以在节约很多训练时间和经费的前提下达到同样的训练目的。 计算机模拟的优点： 高效、安全；低成本；形象逼真，容易引起学生的兴趣。,计算机辅助教学,(5)问题解决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。问题求解给学生提供创造性解决问题的机会，通过解决问题的过程来应用、检验和精炼已经掌握了的概念和知识。问题求解模式的两种实施方法： 特定的问题求解。 工具性问题求解。,计算机辅助教学,计算机辅助教学,(6)教学游戏 以游戏的形式呈现教学内

15、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。 与一般的电子游戏类似，教学游戏通常都有一套明确的规则，具有竞争性，最后一定有赢家和输家。,计算机辅助教学,2.其他模式 除了前面介绍过的基本模式，在计算机辅助教学中，以下教学模式也经常被采用。 (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。其基本特点是学生可操纵模拟环境中的对象，可建构自己的实验系统、测试实验系统的行为。,计算机辅助教学,(2)案例学习 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

16、和决策。 (3)智能授导 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)基于资源的学习 要求学生利用各类资源进行自学。现代信息技术，特别是多媒体与计算机网络技术的应用，为学习者提供了极为丰富的电子化、数字化学习资源。,计算机辅助教学,(5)探究性学习 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 以计算机为学习工具，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。,计算机辅助教学,(7)计算机支持的协作学习 简称CS

17、CL，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 包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。(9)虚拟教室 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进行大多数教学活动。,6 传统教学模式与教学系统,以教师为中心教师利用媒体(讲解、板书)向学生传授知识,7 CAI模式与教学基本过程,构建教学情景(利用教学资源)学生参与教学过程(交流、讨论)获得知识(发现、理解、形成),计算机辅助教学,四 计算机辅助教学的理论基础1行为主义（1）计算机辅助教学是60年代由程序教学发展而来，而程序教学的创始人是行为主义心理学家。 他们把个体行为归结为个体适应环

18、境的各个反应系统，即所谓“刺激反应系统”( 也称S - R 系统) 。 认为学习的起因在于对外部刺激的反应，但是他们不关心刺激引起的内部心理过程；认为学习与内部心理过程无关，只要控制刺激就能控制行为和预测行为，从而也就能控制和预测学习的效果。（2）行为主义学习观：学习是刺激与反应之间的联结！ 关注的是环境在个体学习中的重要性； 学习者学到些什么不是由学习者个体决定的，而是取决于环境。,计算机辅助教学,（3）行为主义学习观表现在以下三点：学习就是刺激与反应的联结！（桑代克）学习是一种渐进的“尝试与错误”！强化是学习成功的关键！（斯金纳）反应强化增强反应反应无强化减弱反应反应惩罚压抑反应（4）行为

19、主义理论对CAI课件设计的影响 教学机器：普莱西在1924年设计 程序教学：20世纪50年代,计算机辅助教学,（5）行为主义学习理论为CAI提供的设计原则 在人机之间形成刺激反应强化的学习机制，即提供刺激引起学习者的反应，并根据反应正确与否进行巩固强化或消退强化。小步子原则积极反应原则及时强化原则自定步调原则低错误率原则呈现内容（提供刺激）接受信息做出反应及时强化（评价）（练习型、操练型、游戏型）,计算机辅助教学,2认知主义（1）认知心理学的诞生以1 9 6 7 年美国心理学家奈塞尔发表“认知心理学”一书为标志。它是在批判行为主义的基础上，并吸收行为主义和格式塔心理学的有益成果而发展起来的，认

20、知心理学强调研究内部的心理过程，并用它解释人类的行为。（2）认知派学习理论的基本观点是学习的过程是个体内部心理结构的改组和形成的过程！学习是认知结构的组织与再组织学习过程是信息加工过程学习的过程是在智力的参与下的认知过程,计算机辅助教学,计算机辅助教学,（3）认知学习理论对课件设计的启示 逐渐分化原则综合协调原则个别化原则积极参与原则,计算机辅助教学,3建构主义 （1）发端于20世纪70年代的建构主义学习观与兴起于90年代的多媒体技术在教育、教学领域演绎了一幕美满结合的“姻缘”。建构主义的创始人是瑞士思想家、心理学家皮亚杰。 知识是个体在与环境交互作用的过程中逐渐建构的结果。（2）建构主义学习

21、理论的基本观点知识是认知主体在与客观环境的相互作用中获得，而不是靠教师的传授得到的；认知主体的认识发展是通过有意义建构的途径而形成的；认知主体的认识发展是呈螺旋式前进的；情景、协作、会话、意义建构；,计算机辅助教学,（3）建构主义观点提供的课件设计原则开放性原则：为学习者从多角度、多层次进入学习活动提供学习环境；超文本结构设计的指导思想；自上而下原则：课件内容最好是由整体向具体展开，即先给学习者呈现整体性的任务，将他们带入一个较完整的问题情境之中。然后，让学习者根据自己的经验，尝试对问题的解决，最后使学习者在尝试解决问题的过程中找出和掌握相关的、具体的知识和方法。情境性原则协作性原则 （4）建

22、构主义学习理论提供的课件设计策略 变单一的演示教学为知识的意义建构过程；重视问题与应答方式的设计，提高学生的主体参与程度；加强引导和帮助，促进学生的意义建构；提供丰富的媒体资源，创设有意义的学习情境；超连接结构，启发学生的理想思维；,计算机辅助教学的优势,1、提供丰富、直观的感性材料，减低教学的难度2、创建教学情景，激发学习兴趣，寓教于乐3、多媒体的有机结合，有助于知识的记忆4、变抽象为形象，帮助认识事物运动和变化的规律5、通过人机交互，获得教学反馈6、因材施教，让每个学生都得到发展7、利用计算机和网络进行探索性学习，有利于创新能力的培养,计算机辅助教学的不足,1、教学的硬件设备和设施和软件投入大，在经济条件比较落后的地区难以实现。2、计算机的操作使用较为复杂，需要经过一定的学习和培训。3、进行计算机辅助教学，准备的时间较长，投入的时间、精力较多。4、技术条件的限制使得学生与计算机的交互水平不能达到学生与教师的交互水平。5、教师对学生通过计算机的自主学习容易失去有效的监管，一部分学生可能偏离教学的要求而自行其是。6、计算机个别化的教学减少了人际交流和集体感；学生与计算机之间缺乏情感的交流。,