计算机辅助教学.ppt
《计算机辅助教学.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机辅助教学.ppt(92页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、CAI软件设计,CAI理论部分Authorware操作部分,计算机辅助教学的基本原理,传统的教学系统 教育媒体在教学中的作用 计算机辅助教学的基本原理,第一章 计算机辅助教学及其原理,1.1 计算机辅助教学的发展概况,计算机辅助教学:Computer-Assisted Instruction,简称CAI,始于1958年。CAI的兴起具有三大基础:物质基础、社会基础和理论基础。物质基础是计算机的诞生、发展和广泛应用;社会基础是信息时代知识的大爆炸和知识更新加快,以及相应地社会对人们不断学习的要求;理论基础是教育心理学的影响,特别是学习理论、教学机器和程序教学等概念。,第一章 计算机辅助教学及其原
2、理,计算机辅助教学的发展:1、1958年-1970年:CAI的初始时期。以IBM公司代表,指导性的学习理论为行为主义的学习理论,即斯金纳的刺激反应理论,使用的模式为个别指导型和操练型。2、1970年-1980年:CAI进入实用化时期,以微型机的教育应用为标志,出现了ICAI(Intelligent CAI)的概念。3、1980年-1990年:CAI的迅速发展时期。多媒体计算机提到应用和认知学习理论占主导地位。4、1990年以后:建构主义(Constructivism)理论被用于指导CAI工作和多媒体、计算机网络(InterNet)等广泛应用于教育工作。,第一章 计算机辅助教学及其原理,CAI的
3、发展方向:1、应用方式的多样化:2、多种学习资源的集成化:3、研究、应用和教师培训的互动:总之:在未来的CAI发展中,多媒体、InterNet互联网、智能CAI和虚拟现实在教育中的应用将成为研究的热点,第一章 计算机辅助教学及其原理,1.2 基本概念,1、计算机辅助教育(CBE):Computer-Based Education2、计算机辅助教学(CAI):Computer-Assisted Instruction3、计算机管理教学(CMI):Computer-Managed Instruction,传统的教学系统及过程,教学目标 教学内容,诊断评价,信息处理,反应,反馈,呈现,接受,信息处理
4、,教师,学生,传统教学系统的特点,整个教学系统中学生处于一种被动的地位。学生的反馈处于一种迟滞、不及时的状态。对学生的评价不能反映学生的能力。教学内容传播的途径相对较少。,现代教育媒体及其在教学中的作用,现代教育媒体:,单向传媒:幻灯、投影、录音录像、广播电视、电影等双向传媒:语言实验系统、计算机、互联网络等,现代教学媒体的教学特点:,使教学信息能够即时传播于广阔的范围,扩大了教学规模的学习资源。不仅传送静止的文字、图形、语言等,还可以同时传送活动图像,增强了信息表现能力和教学直观性。可以记录、再现现场实况,具备了双向传播能力和交互能力,为个别化教学提供了条件和可能。,计算机辅助教学的基本原理
5、,1、CAI 教学的基本教学过程 CAI教学过程实际上是通过一系列的人 机交互活动来进行的。,学生,选择课目,CAI,呈现序量,呈现教材,注意教学信息,提问(刺激),反馈回答(反应),判别与评价,注意前馈信息,教学决策,呈现序量,计算机辅助教学的原理,2、CAI 应遵循的原则,首先,CAI课件的编制应注意最大限度地发挥学生的学习主动性和积极性。,其次,CAI 应特别注重个别化教学功能的发挥。,第三、要充分发挥CAI 的人机交互功能。,第四、CAI 应充分发挥计算机的模拟与推理功能,使它能够呈现仿真环境,重演自然现象的模拟人工智能等。,计算机辅助教学的原理,3、CAI的特点:大容量的非顺序式信息
6、呈现;学生可以控制学习内容和学习进度;CAI系统可通过提问、判断、转移等交互活动,分析学生的能力和学习状况,调节学习过程,实现因人施教的原则和及时反馈原则。学习者在整个CAI过程中处于主动、积极的状态,利于好的学习效果的获得。可以实现群体的学习,解决个别化学习与群体学习的矛盾。,CAI的基本模式,计算机辅助教学的基本模式也称为教学策略,反映了利用计算机进行教学活动的交互方式。一般有七种。,一、操练和练习(Drill and Practice),是计算机辅助教学的最常用的教学模式之一。实现方式:是逐个或逐批地向学生提出一些学习题,让学生回答。当学生送入回答后,计算机软件进行判断。如果学生的回答正
7、确,计算机则给予适当的鼓励;回答错误,则给予提示后让学生再试;当学生在若干次的重试后,仍得不到正确的答案,计算机应告诉学生正确答案。,局限性:CAI中的操练与练习只能判断和处理一层错误,也就是只能判断预先设定的各种可能性,要了解学生发生错误的原因很困难。且大量的操练和练习使学生容易感到乏味。,二、对话(Dialogue),这种方式强调教师与学生之间的对话,学生通过与教师的交互对话获得必须学习的信息。,对话有两种类型:一是由计算机控制的对话,叫个别指导;一是由学习者控制的对话,叫询问。,1、个别指导(Tutorial):通常采用程序教学的方式,将教学内容分成一系列的教学单元 帧或框(Frame)
8、,每个单元进行一个最基本的教学活动。形式多变,有线性翻页、分支、菜单选择等形式。适于引入和教授新概念、新公式和新知识。下面是一个个别指导的例子:,“个别指导”的一个例子,等腰三角形是三角形的一种特殊类型,本课将进行讨论。,这是一个等腰三角形,这里有二个等腰三角形,其边长为:(a)4,5,5(b)9,8,9,这不是等腰三角形:,7,7,4,9,8,6,以下三角形能不能组成等腰三角形:6.5,6.5,6你的答案是:?,以下三角形是否能组成等腰三角形,(Y/N):(a)4,5,5,7,2、咨询(Inquiring),咨询:是一种提供学生自学手段的计算机辅助教学的模式。它通过对话形式让学生提出与该学科
9、内容有关的问题,查询有关的资料,计算机将给予详尽的介绍。这种模式也称为苏格拉底模式。它实际上是一个教学活动化了的计算机情报检索系统。,它的优越点表现在富有启发性、有利于学生的积极思维,也富有情趣,有利于加深学生的印象。,下面是一个咨询模式的教学过程:(机:代表计算机;生:代表学生),咨询的例子:,机:请你考虑如何使在纽约和旧金山的两个钟同步,在你考虑时,可以向我提出任何问题:,生:从纽约到旧金山有多远?,机:纽约到旧金山相距3000英里,即5000公里。,生:时差怎么样?,机:时差与夏令时一样都是人们的习俗,并非物理本质,如果把我们的同步调整法扩展到全球,则所有的居民都会采用同一时间标准。,生
10、:我可以使用光信号吗?,机:当然可以,随便用吧。,生:我可以采用自动钟吗?,机:行,来一次试验看看情况如何。,咨询的例子:接上页面,生:我已准备好了。,机:我来检查你的同步方法。你的同步方法是否与某种信号从一处到另一处的传播有关?,生:是的。,机:你采用什么传播信号?,生:光信号。,三、模拟(Simulation),模拟是利用计算机产生模仿自然规律或社会规律的现象,进行教学活动的一种计算机辅助教学模式。可用于真实实验无法实现或表现不清楚的教学中。,教学模拟大体上有三种类型:任务执行模拟、系统模型模拟、经验/遭遇模拟。,CAI系统中,模拟常用于实验教学,用来模拟一些难于做到的实验或危险的实验。即
11、使是实验操作错误引发的“爆炸”也没有受伤的危险。计算机教学演示也属于一种形式的模拟。模拟的方法也常用于模拟训练,如模拟训练器等。,四、游戏(Game),游戏是指通过熟练地使用一套规则而成功地达到目标的过程。玩游戏的过程就是以不同的方法使用规则的过程。,游戏型的CAI过程并不是以游戏为主要目的。它的目的在于教学,它可以产生一种带有竞争性的环境,激发学生的学习动机,帮助教育或强化教学目的的实现。,游戏型课件应该有一些包含或蕴含着所要教授的教学内容的规律的游戏规则,应该有一个取胜的目标,有的变化(随机产生)的初始状况,通常或以计算机来充当学生的伙伴,或是多人进行游戏。,游戏的例子:,机:这是一个因子
12、游戏,你与计算机我对局。当轮到你时,请出一个1-81 之间的数,然后我求出它的所有余下因子的和。例如,当你选择18时,你得分18;我找出它的因子2,3,6,9;加起来得分为20。然后轮到我给你出数,你也找出此数的所有因子,你的得分为它们的和。也是一样,看看当随着全部数选完后,谁最后羸?,给我冲!,考试太难了,老师,我投降。,五、计算机辅助测验(Computer Assisted Testing),计算机辅助测验指的是利用计算机进行教学测验和评价。计算机具有强大的计算能力和推理能力,充分利用它的这两方面的能力,能够很好地处理和分析教学信息中庞大的数据信息。它已成为计算机辅助教育中的一个重要组成部
13、分。也是一个需要加强和发展的一个方向。,六、问题求解(Problem Solving),让学生在问题的求解过程中应用计算机,引导他们掌握问题求解的途径和方法,从而提高问题求解的能力,这就是CAI中问题求解模式。,问题求解的应用方向并不仅局限于数学,它可以被应用于物理、化学、经济及社会领域等方面的问题。,这方式的目的在于让学生掌握“提出设想 进行尝试 发现错误 修改设想 再试直至成功”的解决问题的方法。,我们来试试!,哈,成了,七、发现学习(Discovery Learning),教师将学生置于构造好的环境之中,并给他们提供探索、分析和掌握新概念和原理的工具,让学生在自己的探索和分析过程中发现概
14、念和原理。这就是发现学习模式的本质。这是以心理学的“试误学说”为基础提出的。,不对啊?,我就不信,再来一次,这就要求CAI软件要能建立起一个环境的模型。,好烦!,第二章 计算机辅助教学系统,2.1 多媒体教学系统,2.1.1 课堂多媒体教学系统 设备:多媒体投影机、视频展示台、多媒体电脑、扩音设备、视频分配器等2.1.2 实现个别化学习的多媒体教学系统 单机型系统:网络化系统:,第二章 计算机辅助教学系统,2.2 网络教学系统,2.2.1 局域网教学系统:一、特点:1、组网成本低、耗材便宜 2、建网容易 3、网线布局灵活 4、有较高的通信速率 5、有较好的通信质量二、常用设备:服务器、工作站、
15、连接设备,第二章 计算机辅助教学系统,2.2 网络教学系统,三、局域网网络拓朴结构:总线结构、星形结构、环形结构、星形总线结构、星形环结构四、局域网网络操作系统:Novell 网:Novell Netware WinNT 网:Window NT,5 CMI 简介,CMI 是 Computer Managed Instruction 的简称,它的中文意思为“计算机管理教学”,指的是利用计算机管理信息系统来支持各类教学管理职能,它主要为教师服务,能帮助教师监测、评价和指导学生的学习过程,并为教师及时地提供教学分析报告,也能代为决策。此外还能为学生提供学习咨询服务。,CMI 产生和发展的原因有以下三
16、点:教学行为的(目的)目标性:教学进程(个别化)的异步性:教学形式(媒体)的多样性:,气死我也,CMI 系统的功能结构,教学活动与教学信息的采集、记录和处理 教学目标库与教材库、教学资源库、题目库 测验生成、测试评分和成绩分析 学习诊断和处方 资源调度、控制和 CMI 通信,CAI 是CMI 的组成部分,CMI 可以没有CAI 而独立存在,但有了CAI 肯定就会存在CMI。,怎样与学生联系?,第三章 CAI 课件设计,实现 CAI 的关键是课件设计。课件的质量直接影响到CAI 的效果。,本章主要内容:一、课件的类型和结构二、课件的设计过程,一、课件的类型和结构,按课件的结构和性能出发,课件可分
17、为以下四种类型:,以教学机器和程序教学为基础上发展起来的。,指教学CAI程序能在某些方面和在一定程度上根据学生个体差别提供教学。,这种课件不需要在程序内部存储大量的教学材料,而是利用算法来生成教学材料。,在CAI课件中运用了人工智能技术,试图让计算机能够“懂得”它所要教的东西。,1.程序式课件,这种课件以教学机器和程序教学为基础。具体设计时,教学内容被划分成许多小的单元,然后,教学内容按预设定的顺序逐个单元进行显现。按课件结构复杂程度分,程序式课件可分为:线性程序和分枝程序两种。前者在显现教学内容、提出问题、获得并提供反馈后,直接转入下一教学单元;后者则在学生作了不正确反应的情况下,向使用者提
18、供针对错误性质的提示信息或实习材料,然后再要求他重新回答刚才的问题。一般来说,线性结构适合于操练与练习模式教学和教学测试模式。分枝结构则适合于个别指导模式教学。,1.程序式课件,程序式课件通常是使用“框面(Frame)”来表示教学信息和交互活动的,因此又称为框面式课件。最常用的主要有以下三种框面:介绍框(P):框面内包含新的教学信息,通常以文字、图形 等形式向学生介绍某一事实、概念、规则以及例子。测试框(T):框面内包含提问、应答判别以及简短的反馈信息。补习框(R):框面内包含提示信息或实习材料,例如:列举更为浅近的例子,暗示答案的形式和范围等。,1.程序式课件,这种课件的优点是:设计方法比较
19、直观,能够直接利用广大教师的教学经验,只需较少的程序设计知识。缺点是:其教学路径是预先固定的,缺乏适应学生各个差别能力,程序无法处理预期外的学生应答。,2.适应性课件,“适应性”是指教学程序能在某些方面和一定程度上根据学生个体差别提供教学。这种CAI要能充分利用学生的应答史,程序中应设有一个学生应答的历史记录表,用来记录学生对问题的回答情况。程序中还应该设有一个决策机构,它能够利用应答史中的数据作出决策,确定接着的下上步应呈现哪一个项目。,一般地来说,适应性课件的适应主要指项目次数的重现次数和时间间隔的适应,即呈现时间控制和教学量控制方面的适应性。课件的适应性还有其它维度,如教材难度控制、教学
20、路径控制等。,2.适应性课件,一个学生应答史记录表的例子:每一项目对应三项数据:呈现次数(P),连续正答次数(R),反应时间(T)。,学生应答记录表,2.适应性课件,上述例子的决策机构规则:(1)呈现所有项目中R值最小的项目,当最小的R值达到设定标准(比如3)时,则教学过程终止。(2)若有多个项目具有相同的R值,则呈现P值最少的项目。(3)若有多个项目珍有相同的P值,则呈现T值最大(意指反应信度最低)的项目。,3.生成性课件,生成性课件不需要在程序内存储大量的教学材料,而是利用算法来生成教学材料(主要是习题)。,实现这类课件一般需解决以下三方面的问题:自动生成问题:通常的作法是使用所谓的问题模
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机辅助教学
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-4040329.html