1、计算机辅助教育计算机系信息楼Tel:54345121助教：课程教材：课程教材：计算机辅助教育计算机辅助教育（第（第2版）版）张琴珠、郁晓华 编著 高等教育出版社 参考书：参考书：计算机辅助教育计算机辅助教育 孙启美 著 科学出版社计算机辅助教学实用教程计算机辅助教学实用教程 王建华 著 高等教育出版社计算机辅助教育测量与评价计算机辅助教育测量与评价 蔡旻君 主编 中国水利水电出版社计算机辅助教学教程计算机辅助教学教程 林士敏 主编 广西科学技术出版社课程基本安排课程基本安排p课程性质：课程性质：专业必修、选修（2学分）p课时数：课时数：每周2课时课堂教学(前78周)和24课时上机p期末成绩评定
2、：期末成绩评定：平时成绩20（课堂练习），作品成绩80（包括设计方案报告、作品、总结报告）一、信息时代中的教育1.信息时代的教育面临着严峻的挑战知识迅速更新，怎样解决知识迅速更新与学生有限的学习时间的矛盾。人才需求的多元化和可变性，培养的人才如何去适应这个需求。要求接受教育培训的人员激增，如何克服由此而来的从教人员不足的问题。第一章第一章 概述概述2.计算机的引进所提供的教育新环境 提供高效而又适应个别化教育的教学手段。开拓新的教育方式。3.计算机在教育中的应用在管理方面的应用在教学训练中的应用 学习计算机用计算机学习在科研、创作中的应用1.计算机辅助教育产生的基础物质基础物质基础计算机技术的
3、飞速发展是计算机辅助教育赖以存在的物质基础社会基础社会基础信息社会对教育提出了新的要求，教育要进行相应改革二、计算机辅助教育发展历史二、计算机辅助教育发展历史理论基础理论基础教育心理学教育心理学影响很大的两个概念：教学机器和程序教学教学机器：由Sidney Pressey设计出的自动教学机器，送出多个问题供学生选择，并能跟踪学生的回答，也称“机器教学”或“自动教学”程序教学：二十世纪五十年代发展起来，有以下几个主要模式：SkinnerSkinner程序：直线式程序，直线式程序：直线式程序，直线式构答反构答反应应概念概念1 1提问提问回答回答概念概念2 2正确正确否？否？给出正确给出正确答案答案
4、N NY YPresseyPressey程序：直线程序程序：直线程序多重次序反应多重次序反应概概 念念 1 1多重选择多重选择 测验测验概概 念念 2 2正确否？正确否？Y YN NCrowderCrowder程序：分支程序程序：分支程序概概 念念 M M多重选择多重选择 测测验验概概 念念 M+1M+1正确否？正确否？Y YN N提示、补充提示、补充详细知识详细知识KagKag程序：分支程序程序：分支程序构答反应构答反应概概 念念 M M 回回 答答概概 念念 M+1M+1正确否？正确否？Y YN N学习更详细的材料学习更详细的材料提提 问问2.2.促进发展的两大因素：促进发展的两大因素：硬
5、件的发展和普及。交叉学科的融入。3.3.计算机辅助教育的发展简况计算机辅助教育的发展简况 从二十世纪50年代末第一个计算机辅助教育系统问世至今已有60多年的历史了，期间计算机辅助教育的发展经历了三个阶段：研究试验阶段、普及应用阶段和综合发展阶段。研究试验阶段研究试验阶段（二十世纪（二十世纪5050年代末年代末7070年年代末）代末）这一阶段主要进行各种类型的计算机辅助教育系统的研究和试用，探索各种可能的应用模式，对效果和作用进行测量与评价，并且进行了理论上的探讨。1954年哈佛大学斯金纳主张用预先编好的“程序”(Program)指导或控制学习过程，并把程序（软件）装在教学机器（硬件）里，由机器
6、进行教学。1958年IBM公司沃斯顿研究中心设计了第一个计算机教学系统，利用一台IBM 650计算机带一台电传打字机向小学生讲授二进制算术。其后美国伊利诺斯大学与Control Data Corporation 公司合作开发PLATO系统，杨伯翰大学和 Miter公司合作研制TICCIT系统，斯坦福大学的IMSS系统等，讲授数学、物理、语言、逻辑等多种课程，取得成功。普及应用阶段（二十世纪普及应用阶段（二十世纪7070年代末年代末 8080年代末）年代末）20世纪70年代至80年代，微型计算机出现，性能迅速提高、价格猛跌，普及到中、小学并进入家庭。CAI的进展、教育改革对教育新技术的需求，使C
7、AI在许多国家得到政府的重视，加拿大、英国、法国、日本相继拨款给中、小学购买计算机，开展计算机教育。许多计算机公司直接生产各种教学系统，研制各种教学、训练软件，使课件逐步商品化。CAI进入了大规模实验阶段。综合发展阶段（二十世纪综合发展阶段（二十世纪8080年代末年代末)20世纪90年代以来，多媒体技术和计算机网络技术的实际应用，计算机的性能继续提高、价格继续降低，使CAI在广度和深度方面都上了一个新的台阶。教育软件大规模开发和使用，多媒体网络教室陆续建立，图书馆的计算机网络化管理已经相当普遍。远程教育在一些国家开始实际应用或进行实验教学。计算机辅助教学计算机辅助教学国内方面国内方面 我国CA
8、I的研究始于20世纪60年代，由于“文化大革命”而夭折，1980年重新起步。1981年清华大学、华东师范大学、西安交通大学、华中工学院、大连工学院等一批高等院校和研究所相继推出一批CAI研究成果。1985年9月，在原国家教委和中国人工智能学会支持下，召开了全国第一届计算机辅助教育学术交流会，少数中小学开始了计算机辅助教学试验。20世纪世纪90年代，中、小学CAI有了较快的发展。至1999年，我国开展CAI的中、小学已有7万多所，装备计算机80万台，掌握计算机操作的中、小学生超过1000万人。中国科研教学网CERNER与数百所大学联网。1999年，清华大学、浙江大学等四所大学开始远程教育的实践。
9、计算机公司投入大量资金和技术力量进行教育软件开发，大批面向中、小学的系列化、商品化教育软件推向市场。先进地区的一些中学建立了自己的网站，对校内和校外学生进行远程教学。我国的计算机辅助教育可以用“起步晚、起点高、进展快”来概括。4.4.发展现状发展现状 计算机多媒体技术、人工智能技术、视听数字化技术和网络通信技术有了突飞猛进的发展，使计算机辅助教育系统的研制向多媒体环境和超文本信息组织的方向发展，可称谓超媒体的新型教育技术。网络通信技术发展弥补了个别化学习的不足，提供了合作学习的可能，同时网络通信又提供了远程教育的条件。人工智能技术、软件工程方法、面向对象的程序设计方法等新技术大大促进和提高了教
10、学软件生产的质量和效率。5.5.发展趋势发展趋势 虚拟教学研究。视频点播研究及其应用。网络合作学习研究。1.计算机辅助教育的内容 三、新兴的教育技术三、新兴的教育技术计算机辅助教育计算机辅助教育计算机辅助教育通常包括：计算机辅助教学 CAI（Computer-Assisted Instruction）计算机管理教学 CMI（Computer-Managed Instruction）计算机教育行政管理CMEA(Computer Managed Educational Administration)关系如图：关系如图：CBECBECAICAICMICMI 其中计算机辅助教学其中计算机辅助教学(CA
11、I)(CAI)是教育领域进行信息是教育领域进行信息革命的最有代表性的产物，涉及问题的深度和广度革命的最有代表性的产物，涉及问题的深度和广度超过了任何一种教育技术，成为研究的热点。超过了任何一种教育技术，成为研究的热点。2.2.计算机辅助教育的作用计算机辅助教育的作用 教师的作用教师的作用;学习伙伴的作用学习伙伴的作用;助手和工具的作用助手和工具的作用;3.3.计算机辅助教育的意义计算机辅助教育的意义 提供较低的教育成本。创造比较好的教学环境。提供丰富的教学模式。计算机辅助教育的目标是在教育中运用现代科技、提供最优的手段和方法(成本最低、教学环境最佳、教学活动模式最合适)，以达到既定的教育目标。
12、1.信息技术与教育 在某种意义上说，教育是一种信息获取、加工、存储、传输、施用的过程。四、计算机辅助教育与教育改革四、计算机辅助教育与教育改革2.信息时代的教育与创新型人才信息时代的教育 开放性、多样性、离散化、创新性、高效益、高效率创新型人才：广博的知识、创新的能力、坚强的意志、高尚的情操以计算机为核心、以计算机网络为依托的高智能的分布式实时交互教学环境校园信息化建设基础设施建设，从通讯网到资源网，到高智能的分布式实时交互教学环境。3.信息时代的教育改革教育体制和结构的多样化、离散化新知识剧增，知识更新周期缩短。传统的一次性教育已不能适应社会生产和科技发展的需要，因而提出继续教育、终身教育的
13、要求。用培养能力为主的教育改造以传授知识为主的教育，以启发演练式的教学，代替灌输讲授式的教学，提高教学效率，缩短教学周期，降低教育的成本，是教育改革的主要任务。教育改革的关键：教育观念的更新和教育手段的改革。改革旧的教学方法、教学形式和教学手段，采用现代教育技术是教育改革的突破点。4.教育技术与教育科学教育技术教育技术(EducationalTechnology)综合应用信息论，控制论，教育学，心理学，生理学，传播和信息技术，行为科学等，研究实现教育目标的最优手段和方法的一门交叉边缘学科。教育技术教育技术是关于学习过程和学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践。现代教育技术的特征现代
14、教育技术的特征与教育技术有关的信息技术5.5.新兴的教育技术新兴的教育技术新的教育思想新的教育思想 在计算机诞生的初期，计算机可以作为教育工具来使用的思想就产生了，并在20世纪50年代进行了计算机教学的试验。CAI适合于个别化教学、远距离教学，适应教育体制和结构的多样化、离散化。它为实现高水平的教育和多层次、多种形式社会化学习教育训练提供了一种先进的教学和现代化管理的手段与工具。CAI体现了新的教育技术新的教育技术，在改革传统教育中会起到重要的作用，甚至会成为教育改革的突破口之一。以传授知识为主的灌输讲授式教育方式，被发挥到了极至，已经没有多少潜力可挖。6.计算机辅助教育与终身教育 计算机辅助
15、教育的发展，使人们对其从抵触、怀疑，到被越来越多的人们所接受。事实能说明计算机辅助教育是信息社会教育改革的一个重要方面，也必将为信息社会的终身教育和学习化社会作出应有的贡献。一、计算机辅助教学的基本原理第二章第二章 计算机辅助教学计算机辅助教学 CAI是一种实施个别化、交互性的个别指导型的教学活动。作用：从局部看，使用CAI，学生可以脱离教师的指导，但从整体看，CAI只是体现了计算机在一些教学环节上程度不同地发挥作用，许多重要的工作仍需有教师完成。社会社会/教育目的教育目的总的课程目标总的课程目标 内容选择内容选择 内容分析内容分析 行为目标行为目标 教学设计教学设计 教学发送教学发送 评评
16、价价传统教学的基本过程传统教学的基本过程1.传统的教学系统传统的教学系统关键：及时反馈传统的教学系统传统的教学系统2.新兴的教育技术新兴的教育技术CAI的基本过程的基本过程 学生向计算机登录注册 计算机提供教学资料（提供刺激）计算机就所教内容提问、测试（提问）学生根据所学回答计算机的问题（反应）计算机检查、评价学生的回答（评价反馈）计算机决定下一步教学的内容 关键：课件的设计，教学方法的体现计算机计算机学生学生CAI的基本过程的基本过程学习新课或原内容计算机辅助教学 人机交流：把知识或技能“分解”为一些较小的“片段”，并选择适合学生能力的“片段”提供给不同的学生学习。讲授、提问、答疑 学学生生
17、教教师师 人-人交流 回答、提问 学学生生教教师师讲授、提问、答疑 人-人交流 讲授、提问 学生学生计算机计算机 人-机交流 讲授、提问 回答、请求帮助、控制命令 学生学生计算机计算机讲授、提问 人-机交流 3.计算机辅助教学的基本原理把具有教学功能的软件（课件）配置到计算机上，计算机将扮演人类教师角色，与学生构成教学系统，完成规定的教学任务。二、计算机辅助教学的系统组成 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CERNE
18、T用户终端用户终端用户终端CAI网络教学系统CAI系统的基本组成部分 1CAI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。单机CAI系统局域网CAI系统广域网CAI系统2CAI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。系统软件 CAI控制程序 写作工具(Authoring Tool)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，包括软件及其说明文件。计算机系统所提供的教学信息，都是由课件给出的
19、或是在课件的控制下给出的。教学模式(课件类型）是学习理论、计算机技术、网络技术和教学实践的有机结合，是为完成现代教学与学习任务而采用的相对稳定的，用以设计、组织、实施、评估、优化教学与学习的策略方法和结构的简化形式。三、计算机辅助教育的教学模式时间20世纪5070年代20世纪7090年代20世纪90年代至今学习理论行为主义学习理论认知主义学习理论建构主义、人本主义、社会化学习理论核心技术问答式教学程序编制技术分支式课件编制技术，智能CAI技术网络技术、多媒体技术、人工智能技术教学类型程序化教学单机课件化教学网络化教学适用范围知识呈现和简单技能训练个别学习与课堂演示远程自主式学习与基于资源的学习
20、、协作学习、问题型学习、专题型学习等，适应范围广主要优点程序编制简单，学习中不会迷航模拟部分课堂教学，可编制多分支系列课件，适应性教学课件学习资源全球一体化，能进行在线多向讨论与发现学习，能自主建构有效的学习环境，便于因材施教主要缺点教学结构呆板，学习效率低课件可修改性差，难以适应教学变化学习中易于迷航，信息传输受带宽限制2.2.二十世纪以来计算机辅助教学的发展过程二十世纪以来计算机辅助教学的发展过程(1)课件类型按照教学模式划分 练习测试型课件练习测试型课件 个别辅导型课件个别辅导型课件 模拟演示型课件模拟演示型课件 游戏型课件游戏型课件 咨询型课件咨询型课件 问题求解型课件问题求解型课件
21、3.CAI3.CAI课件的基本类型课件的基本类型练习测试型课件练习测试型课件 通过反复练习来巩固所学知识或检测对所学知识的掌握程度。练习型课件练习型课件着重培训学生运用已学知识来解决问题的能力。测试型课件测试型课件着重检查学生掌握知识的情况和解决问题的能力。一般情况下，在设计时都合二为一。练习测试型课件的教学特点练习测试型课件的教学特点练习测试型课件的教学过程练习测试型课件的教学过程登录登录输入个人资料，选择练习内容和难度；呈现呈现用选择、填空、是非等题型并按一定的学科、难度、认知水平，呈现一定数量的题目；反应反应由使用者解答问题；接收接收记录答题结果。根据学生的错误采用不同处理方法：给予适当
22、提示，或显示有关规律性知识，给予学生更多回答该题的机会。在适当的时候给出正确的答案。最后，对测试结果进行统计、分析。练习测试型课件的教学流程练习测试型课件的教学流程练习测试型课件的结构练习测试型课件的结构n 选题模块选题模块题目的生成题目的生成 题库法 运算法 题目类型题目类型 是非题、选择题、匹配题、排序题、填空题、简答题。知识点知识点 题目属于学科具体的哪一部分教学内容。认知水平认知水平 布卢姆(B.Bloom)的教育目标分类法：记忆、理解、运用、分析、综合、评价。我国教育测量工作者：识记、理解、简单应用、分析综合、技巧创见。难难 度度 题目的难易程度。题目的选择题目的选择 随机选题 按类
23、选题 排队选题 n 评价模块评价模块 成绩的统计评价；计时和计次，能对回答次数和答题时间进行限制；分析测试的效度、信度，分析题目的区分度；分析学习存在的问题，并能控制题目的生成和选题的内容。选题和组卷要有科学的方法和原则，还要有明确的测试目的。如何保证组卷的信度是问题的关键。练习测试型课件实例练习测试型课件实例北京科利华软件集团初中语文界面个别辅导型课件个别辅导型课件教学目标：学习的个别化和教学的最优化。重在知识的传授，它强调在了解教材基本内容前提下，依照学生的学习进度教给学生各种概念和技巧；学习的个别化和教学的最优化；依照学生的学习进展进行教学；评价学生成绩，进行诊断与补救；“人机对话”是个
24、别辅导型课件教学过程展开和控制的重要手段。个别辅导型课件的教学特点个别辅导型课件的教学特点个别辅导型课件的教学过程个别辅导型课件的教学过程 类似于传统教学中教师与学生一对一的“家庭教师式”教学。计算机首先引导学生学习一个单元，然后进行测试，如果学生掌握了这一单元的内容，就转入下一单元的学习；如果没有掌握，就转入相应的分支，进行更为详细而有效的补充学习。个别辅导型课件的教学流程个别辅导型课件的教学流程1教学信息提供部分；2教学策略、学习流程部 分；3测试评价（包括评价方 法）部分；4信息提示机构部分；5学生反应的识别和处理 部分。个别辅导型课件的结构个别辅导型课件的结构 主学习模块：主学习模块：
25、计算机根据学生在主学习模块的学习情况和反应，产生不同的分支；支援学习模块：支援学习模块：包括问题提示说明子模块，学术用语解释子模块和辅助学习材料子模块等；矫正学习模块：矫正学习模块：矫正错误的认识，使学习达到教学目标的基本要求；课前学习模块：课前学习模块：给学生提供一定的预备知识；补充学习模块补充学习模块：对不能达到教学目标的基本要求的学生进行补充和强化。提高和探索学习模块：提高和探索学习模块：满足能力强的学生的学习要求，使他们达到较高的教学目标。个别辅导型课件的开发个别辅导型课件的开发1.正确估计学生在学习过程中会遇到的问题和困难，随时为学生提供解决的线索。2.由浅入深地安排各单元的顺序，并
26、保证各单元的相对独立性。3.设计要考虑方便地出入各单元，并能调整各单元的内容的详略程度。个别辅导型课件实例个别辅导型课件实例深圳鹏博士公司的开口就说小学英语 模拟演示型课件模拟演示型课件 利用计算机的模拟（仿真）某种真实的自然现象或社会现象，在交互控制下揭示其中的客观规律，引导学生通过发现式学习去掌握科学知识。模拟的对象可以是各种自然现象、社会现象、训练任务、管理问题 对自然实体、过程、情景、进程的形态、特征和规律的刻划。模型分为形象模型、操作模型、评估模型等。被模拟的对象。每个境态都由许多因素构成，这些因素主要有：客体、精确性、真实度、事件顺序、解个数、境态表现形式以及它与教学目的的关系等。
27、建立计算机模拟的过程建立计算机模拟的过程 自然现象社会现象训练任务管理问题物理模型数学模型 寻找规律模拟演示型课件的种类模拟演示型课件的种类模拟演示型课件有利于在交互控制下实现对象、过程、内部机制和原理的展示；有利于学生对模拟对象的运动状态、变化过程、外部条件影响、概率特性和响应特性等进行观察思考和分析研究。(1)激发学习动机(2)提高时效性(3)安全性和经济性(4)广泛的适用性 操作模拟操作模拟通过模拟样本化的操作练习，使学生掌握一定的操作技能。如飞机、汽车、船舶驾驶模拟。对某些不可能实际进行的训练，如空战等，有不可代替的作用。也可以模拟产品的装配过程、电路设计和故障检测等。使用虚拟现实技术
28、建造手术环境，模拟病人的躯体，让医学院的学生做外科手术，可以达到开刀见血的逼真程度。实验模拟实验模拟让计算机模拟真实的实验环境。它具有费用省、耗时少、无危险等优点。对于某些耗资大、时间长或者有危险的实验特别合适。模拟检修电器仪表，有计划地产生各种故障。模拟变化很慢的生物遗传现象、地质地理变化；或模拟某些不易观察的实验，如热核反应、细胞增殖、微电子运动、复杂机械设备或大型设备的内部运动等。管理模拟管理模拟模拟实际的管理环境，让学生在虚拟的环境中，作出管理决策，以训练学生的决策能力，探求有效经营、管理的方法和途径。这类模拟一般用文字信息来表现。这必须先找出某些系统运行的规则和原理，并收集各种管理信
29、息，使其样本化、数量化，然后研究各种因素所产生的影响，以便模拟可能的结果。演示模拟演示模拟 用计算机图形模拟某种动态变化现象。演示模拟一般与学生无交互作用。在模拟开始时设定各参数的值，然后不加干涉地让学生观察模拟的过程。演示模拟能化静为动、化抽象为直观，而且能将事物变化的速度调整到适合于学生观察的程度。牛津-剑桥国际资迅公司的初中化学 模拟演示型课件的实例模拟演示型课件的实例游戏型课件游戏型课件特点：特点：（1 1）教学目标的明确性）教学目标的明确性 （2 2）游戏规则的确定性）游戏规则的确定性 （3 3）竞争性）竞争性 （4 4）挑战性）挑战性 （5 5）幻想性）幻想性 （6 6）娱乐性）娱
30、乐性 教育意义（1 1）激发学习热情）激发学习热情 （2 2）提高学生注意力）提高学生注意力（3 3）提高学习效果）提高学习效果 （4 4）培养认知技能）培养认知技能 游戏型课件实例游戏型课件实例北京金洪恩公司的开天辟地背单词 游戏型课件实例游戏型课件实例北京腾图公司的 小学趣味数学 咨询型课件咨询型课件 咨询型课件的教学特点咨询型课件的教学特点基本教学方式是学生提问、系统回答，通过与学生对话来达到个别授课的目的。允许学生用受限制的自然语言提出问题，计算机给出回答。富有启发性，有利于学生的积极思维，学习的主动权由学生自己掌握。有可能通过检索方式，实现探索式学习，扩大学习效果。咨询型课件的基本功
31、能模块咨询型课件的基本功能模块 基本功能是信息检索。教学时所需要使用的各种教学资料，以文件的形式存放在数据库中。它需要有较为完善的、内容丰富的数据库支持。有良好的检索功能。自然语言接口。能很好地进行解释和处理学生的提问，能够理解自然语言，并能以自然语言进行人机对话。咨询型课件的结构咨询型课件的结构 咨询型课件的核心是一个满足需要的数据库，以及相应的查询界面。为了降低设计难度，学生的查询方式可以采用菜单式或提示式，由学生通过选择的方式来咨询。咨询型课件实例咨询型课件实例武汉启明星新技术有限公司的小学生作文大王(2)课件类型按照结构划分 教学内容和教学控制策略固定不变。生成型课件教学内容和控制策略
32、都可以随机或根据学生情况来生成。数据库型以数据库为基础，设计便于教学的人机接口，以对话方式实现教学。智能型智能型课件把人工智能技术应用于CAI，以提高课件的智能程度。主要应用的技术有：知识表示、推理方法和自然语言理解。固定结构型 固定结构型课件的教学内容和教学控制策略是固定不变的。教学内容一般以框面(Frame)作为单位。若干框面组成一个教学单元。各框面之间、各教学单元之间的控制转移完全由课件设计者预先确定。控制策略有线性型和分支型之分。分别采用线性程序和分支程序来实现。也可混合使用。生成型 教学内容和控制策略都可以随机或根据学生情况来生成。教学内容可以利用某种信息结构，按预先安排的算法选出来
33、。例如要教个位数的加法，可以用随机数发生器来生成题目的加数和被加数，使学生每次见到的题目都不相同。教电路的维修可以随机产生不同部位的故障。就课件的整体结构而言，也可以根据学生的程度生成难度和详尽程度不同的教学内容。控制策略也可以用某种算法来生成。例如可以根据学生练习的表现不同而选择不同难度的教学单元。复杂一些的生成算法可以根据学生当前的表现和学习的全过程来分析学生的存在问题，调节教学单元的执行顺序。数据库型在计算机上实现的按一定的数据模型组织、存储和使用的相关数据的集合，就称为数据库。传统的数据库能回答对有关事实和关系的查询。其主要操作有存储、检索、排序、更新等。将大量教学信息存入数据库。就构
34、成数据库型CAI系统。运行数据库型课件时，学生可以提出查询，调用数据库的数据资料。计算机回答学生的查询，并可以对学生的回答进行评价，给予一定范围内的提示信息。优点：允许学生的输入有一定的自由度。缺点：必须事先为各种不同的查询准备大量的数据并合理地组织好，存储到计算机内。因而开发成本较高，对计算机硬件的要求也较固定结构型高。智能型 智能型课件把人工智能技术应用于CAI，以提高CAI课件的智能程度。形成了智能计算机辅助教学(Intelligent Computer Assisted Instruction，即ICAI)的新研究方向。人工智能(Artificial Intelligence)是计算机
35、科学的重要分支。它的目标是使计算机模拟人类的某些智能行为，使计算机更“聪明”。人工智能比较成熟的分支-知识系统（也称为知识工程）适合用于CAI。智能型CAI系统主要在知识表示、推理方法和自然语言理解三个方面应用人工智能技术。知识表示：用来建立课件的知识库，表示学科专业知识和教学策略知识；推理方法：表现为一些规则，推理机运用这些规则和知识库的知识进行推理，以解答学生的问题，评价学生的作业；自然语言理解：用来改善人机界面，使学生可以用受限自然语言与计算机“教师”对话。智能型教学系统实际上是一个基于知识的面向教学的专家系统（knowledge-based expert system）。不同的智能教学
36、系统在实现上可能有很大的差别，但通常都包括有专家模块、学生模块、教师模块三大部分。专家模块专家模块学生模块学生模块教教 师师 模模 块块学生四、计算机辅助教学的优势及问题1.优势(1)可以针对不同水平的学生进行教学，因才施教。(2)及时了解学生的接受程度，及时强化。(3)学生学习主动，思维积极，充分发挥学生的学习积极性。(4)形象直观，信息量大，可以进行高强度的训练，见效快。(5)节省教师，便于自教自学，能在大范围内实施高质量的教育。2.问题(1)设备较贵，更新快，一次性投资较大。(2)适应的范围有限。(3)智能水平还不够高。(4)缺乏系统的教学理论指导。(5)开发研制工作缺乏必要的组织、协调
37、和合作。(6)开发工具功能不够强大，开发效率低。(7)与传统教学协调的问题尚未解决。五、为什么需要计算机辅助教学 CAI的研究和应用是多个学科的交叉和综合，内涵丰富，跨度大。所涉及的学科的广度和深度超过以往的任何教育技术。CAI是信息技术在教育领域应用的代表性产物，体现了一种新的教育思想，对更新教育观念意义重大，对教育改革有深远的影响。CAI为实现高水平的基础教育以及多种形式的教育训练提供了一种先进的教学手段和现代化管理的工具。CAI是计算机教育第三层次（计算机应用基础教育）的重要内容。能将计算机知识与各学科教学有机地结合，培养学生综合应用计算机的能力。CAI经过近40年的发展，进入了实用阶段
38、。应用CAI的物质条件已经具备，CAI成为高师职业技能的重要方面。六、如何学习计算机辅助教学 明确学习目标：掌握CAI基本知识和基本技能，能在教学实践中应用CAI，做简单课件。理论与实践结合，学以至用，两者不能偏废。脱离实践的理论是空洞的理论；脱离理论的实践是盲目的实践。重视教学设计和教学理论研究，逐步深入。注意多媒体素材采集，扎实工作。教育性决定技术性，技术性服务于教育性。离开教育性的技术是没有意义的；如何运用恰当的技术实现教学目标，是问题的关键。多读文献，多观摩借鉴优秀课件。发挥创造性，在学习、继承的基础上创新。注重基础理论，深入扎实工作，勇于突破创新。注重基础理论，深入扎实工作，勇于突破
39、创新。七、开展计算机辅助教学的误区七、开展计算机辅助教学的误区1.人云亦云，无目标、无针对性、无措施，盲目开发。后果：低水平的重复或半途而废 纠正：选好课题，确定目标，落实措施。2.会用一种写作工具就等于会开发课件。后果：课件平庸雷同，由“人灌”变成“电灌”。纠正：不是掌握了开发工具就能开发课件。重视教学设计和教学理论研究，精心设计，精心施工，提高课件质量。3.课题过大，一人包干。后果：周期过长，使开发失去意义。纠正：缩小课题，发挥不同专长人员的作用，合理组织开发队伍。4.手工开发，单打独斗。后果：效率低，质量差，适用面窄。纠正：开发工程化、规范化、专业化，组织开发队伍，借鉴、使用软件工程方法
40、，提高课件开发效率和质量。5.粗制滥造，急功近利，只造声势，不管效果。后果：劣质课件泛滥，误人子弟，用户无所适从。纠正：从理论和实践两方面加强CAI研究，借鉴国际经验，进行教学实验，多做有深度的工作。八、计算机辅助教学的发展趋势 研究方向：CAI基础理论研究：基础理论研究：CAI的功能和特点；CAI教学模式；学习理论和相关的视听心理学、传播理论；CAI的系统构成；CAI与传统教学的结合等。课件设计和评价研究：课件设计和评价研究：CAI的教学策略及教学类型；学习心理学与教学过程控制策略；课件设计的工程方法；脚本撰写方法和课件评价方法等。人人-机界面设计研究：机界面设计研究：CAI的人-机交互手段
41、、设备及环境；CAI的人-机界面的功能要求与软件设计方法；CAI的人-机交互应答处理；使用语音识别和语音合成技术改善人-机界面等。课件开发工具研究：课件开发工具研究：CAI学习理论和教学策略对课件开发方法与开发工具提出的要求；适合于不同教学理论和开发人员的CAI开发工具；课件开发工具的灵活性与开发效率的统一。多媒体多媒体CAICAI系统研究：系统研究：多媒体技术对CAI的影响及其教育应用；多媒体CAI系统的设计和开发；多媒体教学网络；多媒体课件开发工具等。CAICAI网络研究：网络研究：CAI网络的功能和构成；CAI网络的设计；CAI网络的软件开发；因特网和中国科研教学网的资源建设及其使用；信
42、息高速公路对教育及CAI的影响；计算机网络与多媒体教学；远程教学网及相关教学软件开发等。智能智能CAICAI教学系统（教学系统（ICAIICAI）研究：）研究：人工智能与专家系统技术的教育应用；ICAI系统的基本结构、系统构成和实现方法；ICAI系统的知识表示和处理；教师模型和学生模型的设计；智能代理（Agent）技术在网络CAI和ICAI的中的应用等。一、课件开发目标（有别于课件的教学目标）能达到如下目的中的某一个或几个，就可以考虑用计算机来教学：（1）改进或加强传统教学（2）实现个别化教学（3）节省教学训练资金或时间（4）激发学习动机，改善学习态度（5）取代危险的实验或训练（6）解决师资缺
43、乏、学员分散的问题（7）用新开发的课件代替旧课件 课件开发目标还有：建立、训练开发队伍，进行教学实验，试验新的教学理论、教学方法和教育技术等。第三章 课件开发基础二、二、课件开发步骤和参与人员课件开发步骤和参与人员 1.1.选择课题，确定目标选择课题，确定目标（学科专家、（学科专家、CAICAI专家）专家）2.2.教学设计，创作脚本教学设计，创作脚本（学科专家、（学科专家、CAICAI专家）专家）3.3.采集素材，生成课件采集素材，生成课件（计算机专家、（计算机专家、CAICAI专家、专家、程序员）程序员）4.4.测试修改，评价发行测试修改，评价发行（学科专家、教育专家、学科专家、教育专家、计
44、算机专家、计算机专家、CAICAI专家、学生）专家、学生）教学需求分析 教学逻辑设计 教学单元设计 课件生成（编程或制作）测 试 试 用评 价修 改发 行 课件开发过程多媒体素材 采 集主要步骤：其中教学设计起决定性作用。1.课件开发步骤（1）选择课题，确定目标 必要性：人能教好的内容就不要让计算机去教。已经有现成的课件就不要重复开发。可行性：时间1：200以上，甚至1：300 设备（计算机、数码相机、扫描仪、视频采集卡）、技术、资金 人员学科专家、计算机专家、CAI专家教学目标教学目标 确定教学对象教谁（年龄、职业、学习起点和环境）确定教学内容教什么 确定教学目标学习后达到什么要求 确定教学
45、方法和课件类型 确定使用范围班级、专业、国内、国际 确定开发工具开发工具的特点，能否实现课件要求 组织开发队伍不同开发阶段需要不同人员参加（2 2）教学设计，创作脚本）教学设计，创作脚本教学逻辑设计：根据教学理论和课件教学内容确定课件的教学策略、整体结构和控制流程。教学单元设计：确定具体教学内容的呈现方式和声、图、文相互配合等细节，确定画面参数，框面内容以及计算机对学生的响应等。（3 3）采集素材，生成课件）采集素材，生成课件采集素材：从现有素材（光盘、VCD、网站）中选取；自己制作（录音、拍照、录象）。选择开发工具：根据教学设计要求和特点、开发人员的基础选择适合的软件工具（写作系统，写作语言
46、，程序设计语言）。制作、调试：使用面向对象的软件工程的方法和工具，提高制作和调试的质量和效率。（4 4）测试修改，评价发行）测试修改，评价发行调试的目的：发现和改正程序的错误。测试的目的：检查课件能否达到设计要求。专家测试评价；学生测试评价；教学实验。教学设计修改；技术实现修改。2.课件设计的基本步骤:课件设计大体可以分为教学需求分析、教学逻辑设计、课件设计大体可以分为教学需求分析、教学逻辑设计、教学单元设计三大步骤。教学单元设计三大步骤。教学需求分析和教学逻辑设计属于课件的内部设计，教学需求分析和教学逻辑设计属于课件的内部设计，其设计结果对最终用户其设计结果对最终用户学生是透明的（不可见学生
47、是透明的（不可见的），但却决定着课件的框架结构、教学模式与教学的），但却决定着课件的框架结构、教学模式与教学风格，是课件设计的主要内容。风格，是课件设计的主要内容。教学单元设计属于课件的外部设计，其设计结果在课教学单元设计属于课件的外部设计，其设计结果在课件运行时，以框面的形式直接呈现在用户面前。件运行时，以框面的形式直接呈现在用户面前。3.3.课件开发队伍组成课件开发队伍组成开发阶段开发阶段 主要参与者主要参与者 协助者协助者 指导者指导者提出课题提出课题 学科教师学科教师 计算机教师计算机教师 学科专家、学科专家、CAICAI专家专家 撰写脚本撰写脚本 学科教师学科教师 计算机教师计算机教
48、师 美工美工同上同上写写 作作编制程序编制程序调试程序调试程序 计算机教师计算机教师 学科教师学科教师 计算机专家、计算机专家、CAICAI专家专家 修改试用修改试用 学科教师学科教师 计算机教师计算机教师 学生学生 CAICAI专家专家课件评审课件评审 评审委员会评审委员会评审机构评审机构4.4.教学设计的重要性教学设计的重要性 课件设计可以分为教学需求分析、教学逻辑设计、教学单元设计三个阶段。教学需求分析和教学逻辑设计属于课件的内部设计，其设计结果对最终用户-学生是隐式的（不可见的），但却决定着课件的框架结构、教学模式与教学风格，是课件设计的主要内容。教学单元设计属于课件的外部设计，其设计
49、结果在课件运行时，以框面的形式直接呈现在用户面前。课件设计是课件开发的重要环节，是规划、设计、体现课件的教学思想和教学艺术的必不可少的步骤。课件设计好坏直接决定着课件的质量。必须做好教学设计才能进行媒体素材的采集和课件生成。三、教学设计的基本要求教育性要求 (1)教学内容要符合教学目标与教学对象特点；解决教什么和教谁的问题。教什么：首先要决定在哪门课程或课程的哪些部份采用CAI；另一个问题决定是教学的深度与广度的选取，这必须依据课程的教学大纲与教学对象的知识水平进行。教谁：用户当前知识水平、学习的能力、年龄特征与兴趣、最需要解决的问题等。(2)教学形式要符合视听教育的特征 视觉媒体展示的内容，
50、更加容易确认，更为形象直观，效率也更高。因此，视觉媒体是CAI课件的主要表现形式。听觉媒体的引入，增加了信息的传递渠道，使教学过程更加立体化、人性化。要恰当选择媒体表现教学内容。视觉媒体：*文本 *位图图像 *矢量图形 *动态图像。听觉媒体：*波形声音 *MP3 *MIDI音乐。(3)教学过程要符合教学规律 要精心组织教学过程，使教学活动的展开符合教学规律。为此要重视研究教学理论。教学理论：程序教学、积累学习、发现法学习、探究学习、引导发现法等 程序教学是计算机辅助教学最基本也是最成熟的教学方法。在具体课件开发中，可将程序教学与上述其余的某种教学方法相结合应用。符合教育方针、政策，紧扣课程标准
