1、1.1 1.1 计算机辅助教育概述计算机辅助教育概述 1.2 1.2 多媒体基础知识多媒体基础知识 1.3 1.3 教学信息的超媒体组织结构教学信息的超媒体组织结构 1.4 1.4 多媒体多媒体CAICAI返返回回主主页页面面u计算机辅助教育的产生与发展计算机辅助教育的产生与发展u计算机辅助教育的基本概念计算机辅助教育的基本概念 u计算机辅助教育的基础理论计算机辅助教育的基础理论计算机辅助教育概述计算机辅助教育概述 返返回回目目录录1 1计算机辅助教育产生的基础计算机辅助教育产生的基础计算机的诞生和发展奠定了物质基础计算机的诞生和发展奠定了物质基础信息社会对教育的要求构成了社会基础信息社会对教
2、育的要求构成了社会基础行为主义的程序教学理论是心理学基础行为主义的程序教学理论是心理学基础 计算机技术在教育领域中的应用是计算机技术在教育领域中的应用是2020世纪后半期教育发展世纪后半期教育发展的重大成就之一，在电子计算机问世之初，就有人设想把它用的重大成就之一，在电子计算机问世之初，就有人设想把它用于教育。于教育。2 2计算机辅助教育的发展计算机辅助教育的发展国内外国内外CBECBE的发展概况的发展概况 计算机辅助教育的发展自计算机辅助教育的发展自19581958年在美国出现之后，经年在美国出现之后，经历了如下表所示的发展阶段。历了如下表所示的发展阶段。我国计算机辅助教育的发展经历了三个时
3、期：我国计算机辅助教育的发展经历了三个时期：第一时期第一时期:属于经验、理论引进阶段属于经验、理论引进阶段 第二时期第二时期:20:20世纪世纪8080年代中后期年代中后期 第三时期第三时期:19199494年以来年以来 计算机辅助教育的应用范围和应用规模越来越大，从发计算机辅助教育的应用范围和应用规模越来越大，从发展初期主要用于数学和语言的辅助教学，至今已用于学校教展初期主要用于数学和语言的辅助教学，至今已用于学校教学的各个学科；从最初主要是用于初等、中等和高等教育，学的各个学科；从最初主要是用于初等、中等和高等教育，至今已在幼儿教育、职业教育、成人教育和家庭教育中应用至今已在幼儿教育、职业
4、教育、成人教育和家庭教育中应用相当广泛。相当广泛。3 3计算机辅助教育的发展方向计算机辅助教育的发展方向理论化理论化网络化网络化 早期的行为主义学习理论在早期的行为主义学习理论在CAICAI的发展中曾经起着重要作用；的发展中曾经起着重要作用；智能智能CAICAI的出现，又使认知学习理论得到应用、普及与发展；的出现，又使认知学习理论得到应用、普及与发展；建构主义学习理论的发展为网络教学、协作学习提供了有力的理论支撑。建构主义学习理论的发展为网络教学、协作学习提供了有力的理论支撑。网络的迅猛发展正在改变网络的迅猛发展正在改变着人类的学习方式，工作方式着人类的学习方式，工作方式乃至整个生活方式，乃至
5、整个生活方式，CAICAI与与InternetInternet结合更进一步发挥了结合更进一步发挥了网络化教学优势，为计算机辅网络化教学优势，为计算机辅助教育提供了无限广阔的发展助教育提供了无限广阔的发展空间。网络教学系统如右图空间。网络教学系统如右图 多媒体化多媒体化 多媒体技术的应用极大地丰富了人与计算机之间的交互内容和交互手段，把多媒体技术的应用极大地丰富了人与计算机之间的交互内容和交互手段，把计算机辅助教育的发展及应用推向了更高阶段，是一种较理想的教学系统，成为教计算机辅助教育的发展及应用推向了更高阶段，是一种较理想的教学系统，成为教育教学改革研究的热点。育教学改革研究的热点。智能化智能
6、化 计算机辅助教育的智能化发展首先通过计算机辅助教育的智能化发展首先通过ICAIICAI研究人类学习思维的特征和过程，研究人类学习思维的特征和过程，寻求学习认知模式和教学过程的智能化，使寻求学习认知模式和教学过程的智能化，使ICAIICAI系统具备下列智能：系统具备下列智能：提供新型的学习环境提供新型的学习环境根据学生的学习特点根据学生的学习特点更好地满足不同学习者的不同需要更好地满足不同学习者的不同需要 ICAIICAI的基本结构如右图的基本结构如右图 进行课件开发，需要由教学专家、学科专家、计算机进行课件开发，需要由教学专家、学科专家、计算机专家等分工协作共同完成。而在实际中很难组织这样一
7、个专家等分工协作共同完成。而在实际中很难组织这样一个彼此协调的团体，且又很难找到一个这样精通各方面的专彼此协调的团体，且又很难找到一个这样精通各方面的专家。集成开发工具的研究就显得尤为重要。依靠课件开发家。集成开发工具的研究就显得尤为重要。依靠课件开发工具的支持，课件的制作就可实现工程化和产业化。工具的支持，课件的制作就可实现工程化和产业化。开发工具的集成与自动化开发工具的集成与自动化1 1CBECBE概念的新范畴概念的新范畴 CBE CBE（Computer Based EducationComputer Based Education）的原意是）的原意是“计算机化教育计算机化教育”，国内，
8、国内译为译为“计算机辅助教育计算机辅助教育”。人们习惯上将计算机的各类教育应用统称为。人们习惯上将计算机的各类教育应用统称为CBECBE，将计算机用于直接支持教与学的各类应用统称为将计算机用于直接支持教与学的各类应用统称为CAICAI（Computer Assisted Computer Assisted Instruction Instruction 计算机辅助教学），将计算机用于实现教学管理任务的各类计算机辅助教学），将计算机用于实现教学管理任务的各类应用统称为应用统称为 CMICMI（Computer-ManaeedComputer-Manaeed Instruction Instruc
9、tion 计算机管理教学），并计算机管理教学），并且将且将CAICAI和和CMICMI看作为构成看作为构成CBECBE领域的二大方面。如图所示领域的二大方面。如图所示:CBECBE概念的新范畴概念的新范畴2 2与与CBECBE相关的概念相关的概念CAICAI（Computer Assisted Instruction Computer Assisted Instruction 计算机辅助教学）计算机辅助教学）CALCAL（Computer Assisted leaning Computer Assisted leaning 计算机辅助学习）计算机辅助学习）CBLCBL（Computer Bas
10、ed LearingComputer Based Learing 计算机化学习）计算机化学习）CATCAT（Computer Assisted TriningComputer Assisted Trining 计算机辅助训练）计算机辅助训练）CBICBI（CompterCompter Based Instruction Based Instruction 计算机化教学）计算机化教学）通常可作为通常可作为CAICAI的同义词，但在某种程度上的同义词，但在某种程度上也反映出教育思想上的差别。也反映出教育思想上的差别。CALCAL强调用计强调用计算机帮助算机帮助“学学”的方面甚于的方面甚于“教教”的
11、方面。的方面。欧洲和美国东海岸地区倾向于使用欧洲和美国东海岸地区倾向于使用CALCAL名称。名称。已经成为人们熟知的名词，是利用计算机已经成为人们熟知的名词，是利用计算机作为教学媒体来开展教学活动，辅助教师作为教学媒体来开展教学活动，辅助教师完成教学过程，促使学习者实现有效学习完成教学过程，促使学习者实现有效学习的一种现代化方法。它既是一项重要的新的一种现代化方法。它既是一项重要的新颖教育技术，又代表一个十分广阔的计算颖教育技术，又代表一个十分广阔的计算机应用领域，它还包括将计算机直接用于机应用领域，它还包括将计算机直接用于为教学目的服务的各类应用。为教学目的服务的各类应用。作为作为CALCA
12、L的同义词或作为较高程度的计算机支的同义词或作为较高程度的计算机支持学习应用，由于以学生为中心的教育思想持学习应用，由于以学生为中心的教育思想在国际上得到加强，在国际上得到加强，CALCAL和和CBLCBL之类的术语变之类的术语变得更为流行得更为流行 主要指计算机在职业技能训练中的应用，加主要指计算机在职业技能训练中的应用，加工业训练、军事训练等。其特点是学习目标工业训练、军事训练等。其特点是学习目标十分明确，偏重于操作能力及应变能力的培十分明确，偏重于操作能力及应变能力的培养与训练。养与训练。作为作为CAICAI的同义词或作为较高程度的计算的同义词或作为较高程度的计算机支持教学应用。机支持教
13、学应用。3 3计算机辅助教学的基本原理计算机辅助教学的基本原理 计算机辅助教学（计算机辅助教学（CAICAI）是教师为了提高教学效果和效率，利用以计）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，改进传统教学或为学生提供一个学习环境，算机为中心的丰富的教学资源，改进传统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形式。使学生通过与计算机的交互对话进行学习的一种教学形式。传统教学的基本过程是个循环过程，它由确定的教学目标和总的课程目传统教学的基本过程是个循环过程，它由确定的教学目标和总的课程目标开始，最后以评价结束。在教学过程的发送阶段，传统上
14、是教师面对学生标开始，最后以评价结束。在教学过程的发送阶段，传统上是教师面对学生进行的教学活动。在这一活动中，教师和学生构成了一个教学系统。教师和进行的教学活动。在这一活动中，教师和学生构成了一个教学系统。教师和学生对教学信息进行处理和传递，以完成教与学的任务。传统教学系统如图学生对教学信息进行处理和传递，以完成教与学的任务。传统教学系统如图所示。所示。计算机辅助教学的基本过程计算机辅助教学的基本过程 用计算机进行教学的过程可以看作是由教育信息传播者（教师或计用计算机进行教学的过程可以看作是由教育信息传播者（教师或计算机等）和接受者（学生）所组成的一个信息传递系统。如图所示。算机等）和接受者（
15、学生）所组成的一个信息传递系统。如图所示。4 4计算机辅助教学的基本形式计算机辅助教学的基本形式 根据计算机在教学中所起的作用以及使用计算机时的根据计算机在教学中所起的作用以及使用计算机时的基本交互方式，计算机辅助教学的形式大体上有以下五种基本交互方式，计算机辅助教学的形式大体上有以下五种类型：帮助教师备课型；课堂演示型；个别化学习型；协类型：帮助教师备课型；课堂演示型；个别化学习型；协作学习型；整合型。每一分类形式都有其配套的作学习型；整合型。每一分类形式都有其配套的CAICAI软件，软件，并且有其特定的功能。并且有其特定的功能。5 5教学软件与课件教学软件与课件教学软件教学软件 教学程序与
16、教学信息组成教学软件。其中用于执行教学任务的计算机教学程序与教学信息组成教学软件。其中用于执行教学任务的计算机程序称为教学程序，是由教学算法、数据结构和人机界面组成。程序称为教学程序，是由教学算法、数据结构和人机界面组成。课件课件 具备一定教学功能的教学软件都可称之为课件。具备一定教学功能的教学软件都可称之为课件。积件积件 积件（积件（IntergrablewareIntergrableware）是由教师和学生根据教学需要，组合运用）是由教师和学生根据教学需要，组合运用教学信息资源的教学软件系统。教学信息资源的教学软件系统。1 1行为主义学习理论行为主义学习理论 以行为主义学习理论作为理论基础
17、，是计算机辅助教学的初级阶段，以行为主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的初级阶段，早期的早期的CAICAI是由是由“程序教学程序教学”发展而来，其创始人是心理学家斯金纳。发展而来，其创始人是心理学家斯金纳。行为主义认为把学习者置于一个特定的环境里，给他以特别的刺激，行为主义认为把学习者置于一个特定的环境里，给他以特别的刺激，当他作出明确反应时学习就发生了，行为主义学习理论强调刺激、反应当他作出明确反应时学习就发生了，行为主义学习理论强调刺激、反应和强化。和强化。行为主义学习理论认为人们的学习在很多情况下是一种尝试，是一种行为主义学习理论认为人们的学习在很多情况下是一种尝试，是一种行为变
18、化的过程，在这个过程中，学生接收某种刺激，并对刺激作出某种行为变化的过程，在这个过程中，学生接收某种刺激，并对刺激作出某种反应。当刺激和反应的结合带来某种满足时，这种结合将会得到加强，否反应。当刺激和反应的结合带来某种满足时，这种结合将会得到加强，否则这种结合就会削弱。则这种结合就会削弱。2 2认知主义学习理论认知主义学习理论 行为主义强调外部事件对学习的影响。而认知主义则强调内部思维在行为主义强调外部事件对学习的影响。而认知主义则强调内部思维在学习中的作用。以认知主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的学习中的作用。以认知主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的发展阶段。发展阶段。认
19、知主义者认为学生的学习是在具有一定逻辑结构的学习资料与学生本认知主义者认为学生的学习是在具有一定逻辑结构的学习资料与学生本身所具有的某种认知结构相互关联、相互作用的过程中进行的。身所具有的某种认知结构相互关联、相互作用的过程中进行的。认知主义不再把学习看作是对外部刺激被动地作出的适应性反应，而是认知主义不再把学习看作是对外部刺激被动地作出的适应性反应，而是把学习看作是：学习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原把学习看作是：学习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动作出的、有选择的信息加工有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动作
20、出的、有选择的信息加工过程。过程。3 3建构主义学习理论建构主义学习理论 20 20世纪世纪9090年代初开始以建构主义作为理论基础，计算机辅助教学走向年代初开始以建构主义作为理论基础，计算机辅助教学走向成熟阶段。建构主义全新的教学思想，要求学生由外部刺激的被动接受者成熟阶段。建构主义全新的教学思想，要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；要求和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。者。强调
21、强调“情境情境”对对“意义建构意义建构”的重要作用。的重要作用。强调强调“协作学习协作学习”对对“意义建构意义建构”的关键作的关键作用。用。强调对学习环境（非教学环境）的设计。强调对学习环境（非教学环境）的设计。强调利用各种信息资源来支持强调利用各种信息资源来支持“学学”。u教学媒体与多媒体技术教学媒体与多媒体技术 u多媒体的信息表达元素多媒体的信息表达元素 u多媒体计算机系统多媒体计算机系统u多媒体技术基础多媒体技术基础返返回回目目录录多媒体基础知识多媒体基础知识 1 1教学媒体教学媒体教学过程就其本质而言，是教师运用一定的教学媒体向学生传播知识的活动。教学过程就其本质而言，是教师运用一定的
22、教学媒体向学生传播知识的活动。媒体的分类媒体的分类感觉媒体感觉媒体 表示媒体表示媒体 显示媒体显示媒体 存储媒体存储媒体 传输媒体传输媒体 直接作用于人的感觉器官，使人能直接产生感觉的媒直接作用于人的感觉器官，使人能直接产生感觉的媒体体 是为传输感觉媒体而研究出来的中间媒体，借助此媒体是为传输感觉媒体而研究出来的中间媒体，借助此媒体以便能更有效地将感觉媒体从一处传向另一处。以便能更有效地将感觉媒体从一处传向另一处。是用于在通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换所用是用于在通信中使电信号和感觉媒体之间产生转换所用的媒体。的媒体。是用于存储表示媒体的介质。它提供机器随时调用和终是用于存储表示媒体的介
23、质。它提供机器随时调用和终端远距离调用的可能性。端远距离调用的可能性。是用于存储表示媒体的介质。它提供机器随时调用和终是用于存储表示媒体的介质。它提供机器随时调用和终端远距离调用的可能性。端远距离调用的可能性。2 2什么是多媒体技术什么是多媒体技术 多媒体（多媒体（MultimediaMultimedia）技术是一种把文字（）技术是一种把文字（TextText）、图形）、图形（GraphicsGraphics）、图像（）、图像（ImagesImages）、视频（）、视频（VideoVideo）、动画（）、动画（AnimationAnimation）和音频（和音频（AudioAudio）等表现信
24、息的媒体结合在一起，通过计算机进行综合）等表现信息的媒体结合在一起，通过计算机进行综合处理和控制，将多媒体各个要素进行有机组合，完成一系列随机性交互处理和控制，将多媒体各个要素进行有机组合，完成一系列随机性交互式操作的信息处理技术。部分多媒体信息如图所示。式操作的信息处理技术。部分多媒体信息如图所示。多媒体技术的定义多媒体技术的定义 多媒体技术是正处于发展过程中的一门综合性高新技术。对多媒体技术的定义多媒体技术是正处于发展过程中的一门综合性高新技术。对多媒体技术的定义也有多种描述，现列举如下三种：也有多种描述，现列举如下三种：多媒体技术是一种全数字技术，是一种将数字声音、数字图像、数字电视、计
25、多媒体技术是一种全数字技术，是一种将数字声音、数字图像、数字电视、计算机图形和通用计算机集成的、一个具有人机交互功能的可编程环境的技术。算机图形和通用计算机集成的、一个具有人机交互功能的可编程环境的技术。多媒体技术是把文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种媒体信息，通多媒体技术是把文字、图像、图形、动画、音频、视频等多种媒体信息，通过计算机进行数字化采集、获取、压缩（解压缩）、编辑、存储等加工处理，再过计算机进行数字化采集、获取、压缩（解压缩）、编辑、存储等加工处理，再以单独或合成形式表现出来的一体化技术。以单独或合成形式表现出来的一体化技术。多媒体技术是基于计算机技术的综合技术，它包括数字
26、信号处理技术、音频和多媒体技术是基于计算机技术的综合技术，它包括数字信号处理技术、音频和视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像技术。视频技术、计算机硬件和软件技术、人工智能和模式识别技术、通信和图像技术。它是正处于发展过程中的一门综合性的高新技术。它是正处于发展过程中的一门综合性的高新技术。多媒体技术及其基本特性多媒体技术及其基本特性集成性集成性 控制性控制性 交互性交互性 数字化数字化 分布性。网络上的各媒体可以分布在不同的时间和空间分布性。网络上的各媒体可以分布在不同的时间和空间中。如图所示。中。如图所示。1 1文本文本 文本（文本（TextText）是指以文字
27、和各种专用符号表达的信息形式。它包括）是指以文字和各种专用符号表达的信息形式。它包括各种文字和各种字体、大小尺寸、格式及色彩的文本。各种文字和各种字体、大小尺寸、格式及色彩的文本。2 2矢量图形和位图图像矢量图形和位图图像 图形（图形（GraphicGraphic）和图像（）和图像（ImageImage）都是多媒体中的可视元素。分为）都是多媒体中的可视元素。分为矢量图形（矢量图形（Vector GraphicVector Graphic）和位图（）和位图（BitmapBitmap）两种。）两种。图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图形，也称为图形是指从点、线、面到三维空间的黑白或彩色
28、几何图形，也称为矢量图形（矢量图形（Vector GraphicVector Graphic）。图像是由称为像素（）。图像是由称为像素（PixelPixel）的点构成）的点构成的矩阵图，也称为位图（的矩阵图，也称为位图（BitmapBitmap）。位图中用（）。位图中用（bitbit）来定义图中每个）来定义图中每个像素的颜色和亮度。像素的颜色和亮度。3 3动画动画 动画（动画（AnimationAnimation）是指连续运动变化的图形、图像、连环图画等，）是指连续运动变化的图形、图像、连环图画等，也包括画面的缩放、旋转、切换、淡入淡出等特殊效果。也包括画面的缩放、旋转、切换、淡入淡出等特殊效
29、果。4 4声音声音 声音是多媒体中最容易被人感知到的成分。多媒体系统中的声音包括声音是多媒体中最容易被人感知到的成分。多媒体系统中的声音包括高保真的音乐声、语音声、各种效果声和背景声等。高保真的音乐声、语音声、各种效果声和背景声等。5 5视频视频 在多媒体技术中，视频（在多媒体技术中，视频（VideoVideo）是一种重要媒体。由若干有联系的真）是一种重要媒体。由若干有联系的真实图像数据连续播放便形成了动态影像视频。实图像数据连续播放便形成了动态影像视频。CAI课 件C A I开 发 工 具C A I创 作 系 统C A I应 用 软 件系 统 软 件软 件 系 统输 出 设 备输 入 设 备
30、外 存R O M R A M内 存存 储 器运 算 器 控 制 器中 央 处 理 器硬 件 系 统多 媒 体 计 算 机 系 统 多媒体计算机系统是指能对文本、图形、图像、动画、视频、音频多媒体计算机系统是指能对文本、图形、图像、动画、视频、音频等多媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和播放的一个计算机系等多媒体信息进行逻辑互连、获取、编辑、存储和播放的一个计算机系统。这个系统通常由多媒体硬件系统、多媒体软件系统（系统软件、应统。这个系统通常由多媒体硬件系统、多媒体软件系统（系统软件、应用软件）组成。多媒体计算机系统如图所示。用软件）组成。多媒体计算机系统如图所示。1 1MPCMPC硬件系统
31、的基本构成硬件系统的基本构成 最早多媒体化的计算机是多媒体个人计算机最早多媒体化的计算机是多媒体个人计算机MPC(Multimedia Personal MPC(Multimedia Personal Computer)Computer)，它是以，它是以MicrosoftMicrosoft、IBMIBM、PhilipsPhilips等公司为主的等公司为主的MPCMPC市场联盟市场联盟(Multimedia PC Marketing Council)(Multimedia PC Marketing Council)制定的制定的MPCMPC的基本硬件规格为基准的，的基本硬件规格为基准的，主要包括主
32、要包括PCPC机、光驱和声卡等。多媒体计算机机、光驱和声卡等。多媒体计算机MPCMPC的基本构成如图所示。的基本构成如图所示。2 2多媒体计算机软件系统多媒体计算机软件系统 MPC MPC软件系统可分为系统软件和应用软件。多媒体软件系统包括系统软软件系统可分为系统软件和应用软件。多媒体软件系统包括系统软件和多媒体应用软件（操作系统、语言编译系统、数据库管理系统等）、件和多媒体应用软件（操作系统、语言编译系统、数据库管理系统等）、CAICAI应用软件、课件、工具软件、课件写作系统、应用软件、课件、工具软件、课件写作系统、CAICAI专用语言、专用语言、CAICAI写作系写作系统。多媒体计算机软件
33、系统结构图如图所示。统。多媒体计算机软件系统结构图如图所示。多媒体系统软件多媒体系统软件 系统软件是多媒体系统的核心，它不仅具有综合使用各种媒体，灵活系统软件是多媒体系统的核心，它不仅具有综合使用各种媒体，灵活调度多媒体数据进行媒体的传输和处理能力，而且要控制各种媒体硬件设调度多媒体数据进行媒体的传输和处理能力，而且要控制各种媒体硬件设备和谐地工作，即将种类繁多的硬件有机地组织到一起，使用户能灵活控备和谐地工作，即将种类繁多的硬件有机地组织到一起，使用户能灵活控制多媒体硬件设备和组织、操作多媒体数据。制多媒体硬件设备和组织、操作多媒体数据。多媒体应用软件多媒体应用软件 媒体应用软件是在多媒体创
34、作平台上设计开发的面向应用领域的软件系媒体应用软件是在多媒体创作平台上设计开发的面向应用领域的软件系统，通常由应用领域专家和多媒体开发人员共同协作、配合完成。统，通常由应用领域专家和多媒体开发人员共同协作、配合完成。1 1音频处理技术音频处理技术 多媒体音频处理技术包括音频数字化、语音处理、语音合成及语音识多媒体音频处理技术包括音频数字化、语音处理、语音合成及语音识别等技术。这里主要介绍多媒体系统使用的音频数字化和别等技术。这里主要介绍多媒体系统使用的音频数字化和MIDIMIDI音频技术。音频技术。模拟音频信号的数字化模拟音频信号的数字化 音频的数字化就是将模拟（连续的）声音波形转化为数字化（
35、离散化）音频的数字化就是将模拟（连续的）声音波形转化为数字化（离散化）信号，以便利用数字计算机进行处理的过程。主要包括采样和量化。信号，以便利用数字计算机进行处理的过程。主要包括采样和量化。MIDIMIDI音频音频 MIDI MIDI音频是一种数字音乐接口的国际标准，它定义了电子音乐设备与音频是一种数字音乐接口的国际标准，它定义了电子音乐设备与计算机的通讯接口，规定了使用数字编码来描述音乐乐谱的规范。计算机的通讯接口，规定了使用数字编码来描述音乐乐谱的规范。2 2视频处理技术视频处理技术 视频处理技术包括视频图像信号的获取和视频信号的压缩与存储等主视频处理技术包括视频图像信号的获取和视频信号的
36、压缩与存储等主要技术。视频图像数字化是指在一段时间内，以一定的速度将视频模拟信要技术。视频图像数字化是指在一段时间内，以一定的速度将视频模拟信号经号经A/DA/D转换和彩色空间变换成数字信号的处理过程。视频模拟信号的数字转换和彩色空间变换成数字信号的处理过程。视频模拟信号的数字化需要三个步骤：化需要三个步骤：采样采样：将连续的视频波形信号变为离散量。：将连续的视频波形信号变为离散量。量化：量化：将图像幅度信号变为离散值。将图像幅度信号变为离散值。编码：编码：将数字化的视频信号经过编码成为电视信号。将数字化的视频信号经过编码成为电视信号。3 3数据压缩技术数据压缩技术 数据压缩技术是多媒体发展的
37、关键之一，数据压缩的方法很多。一数据压缩技术是多媒体发展的关键之一，数据压缩的方法很多。一般采用国际的般采用国际的JPEGJPEG、MPEGMPEG和和H.261H.261（P P64K64K）标准的压缩技术。）标准的压缩技术。JPEG JPEG标准由标准由CCITTCCITT和和ISOISO组成的联合专家组提出，组成的联合专家组提出，JPEGJPEG静态图像压缩标静态图像压缩标准用于静态图像压缩。压缩比可在准用于静态图像压缩。压缩比可在10:1-100:110:1-100:1之间。之间。MPEG MPEG运动图像压缩标准用于运动图像压缩。解决电视图像数据和声音运动图像压缩标准用于运动图像压缩
38、。解决电视图像数据和声音数据的编码、解码和它们的同步等。数据的编码、解码和它们的同步等。4 4芯片技术芯片技术 芯片是多媒体计算机硬件系统结构的关键。多媒体计算机要能快速、芯片是多媒体计算机硬件系统结构的关键。多媒体计算机要能快速、实时地完成视频和音频信息的压缩和解压缩，实现图像特技和语音处理，实时地完成视频和音频信息的压缩和解压缩，实现图像特技和语音处理，必须使用大规模、超大规模集成电路芯片。可分为两类，固定型专用芯片必须使用大规模、超大规模集成电路芯片。可分为两类，固定型专用芯片和可编程处理器。和可编程处理器。5 5光学存储技术光学存储技术 光存储技术是一种通过光学的方法读出（有时也包括写
39、入）数据的一光存储技术是一种通过光学的方法读出（有时也包括写入）数据的一种存储技术。由于作用的光源基本上是激光，所以又称为激光存储。光存种存储技术。由于作用的光源基本上是激光，所以又称为激光存储。光存储技术为多媒体信息的存储提供了保证。储技术为多媒体信息的存储提供了保证。教学信息的超媒体组织结构u超文本与超媒体概念超文本与超媒体概念u超媒体教学的意义超媒体教学的意义返返回回目目录录一、超文本的概念超文本 定义:超文本是由信息节点和表示信息节点相关性的链构成的具有一定逻辑结构和语义的网络。Windows颇具特色的帮助系统就是用超文本颇具特色的帮助系统就是用超文本方式组织的方式组织的。节点节点(n
40、ode)(node)是超文本中存储数据或信息的单元，以称为“信息块”，是表达信息的基本单位。它是围绕一个特定的主题组织起来的数据集合，是一种可激活的材料，能呈现在用户面前，并且还可在其中嵌入链，建立与其它节点的链接。它的大小根据实际需要而定，没有严格的限制。特点：具有独立性;节点间具有相关性。链链(link)(link)表示不同节点中存放信息间的联系。它是每个节点指向其它节点或从其它节点指向该节点的指针。节点之间按它们的自然关联，用链连接成网，链的起始节点称为锚节点，终止节点称为目的节点。链的结构：链源链宿链的属性链源是导致节点信息迁移的原因，链源可以是热字、热区、图元、热点、媒体对象或节点。
41、链宿是链的目的所在，一般超文本链的链宿都是节点，当然也有个别的系统链宿与链源一样形式多样。链的属性决定了链的类型（基本结构链,索引链,类型链和推理链等）。网络网络(network)超文本中节点和链构成的网络是一个有向图，这种有向图与人工智能中的语义网有相似之处。它类似于人类的联想记忆结构,采用一种非线性的网状结构组织块状信息。它的信息块的排列没有固定的、单一的顺序，每一个节点都包含有多个不同的选择，可由用户按自己的需要选择要浏览的信息块。1945年美国科学家V.Bush基于信息共享和信息表现提出了联想检索思想。80年代产生了超媒体(hypermedia)技术。超媒体不仅可以包含文字而且还可以包
42、含图形，图像，动画，声音和电视片断。超媒体=超文本+多媒体二超媒体的概念 超媒体定义：它是一种多媒体信息综合管理系统，是将数据库系统的结构特征、再现知识的心理方法和支持人机交互作用过程的技术方法综合起来的软件系统。是超文本概念的推广。文本声音图形视频超媒体教学的意义(1)超媒体结构与学习理论的关系(2)超媒体系统的知识呈现和处理方式超媒体系统在知识呈现和处理方式上符合最新的认知理论模式，超媒体允许学习者根据自己的需求来处理知识和取得信息，允许学习者以自己最具有意义的方法来与新知识进行交互，超媒体系统能以便利的方法呈现教材内容及建造知识的信息组织结构。多媒体多媒体CAICAIu多媒体计算机辅助教
43、学多媒体计算机辅助教学u多媒体多媒体CAICAI的基本模式与结构特性的基本模式与结构特性返返回回目目录录 多媒体CAI：是指利用多媒体计算机综合处理和控制各种多媒体信息，把多媒体的各个要素按教学要求进行有机组合，在屏幕上呈现，并能进行人机交互操作教学。一、多媒体计算机辅助教学 CAI多媒体多媒体应用应用MCAI教学信息内容表达多媒体化、多媒体人机界面技术的应用教学过程由计算机控制变为由学生自主控制，组织以学生为中心的教育思想CAI中确立。促使教学软件由封闭式变为开放式。多媒体CAI系统与传统CAI比较既可充分利用语音和网络教学的优势，又有计算机交互式教学的特点，是以往的CAI所难以做到的。在教
44、学形式和表现手法上比传统的CAI软件更加形象、直观、生动活泼。更重视学生学习过程的主动性和积极参与，对知识和信息的组织形式有利于学生通过探索和发现进行学习，有助于克服传统教学的被动与不足。大容量存储器和具有超媒体能力的多媒体软件，为大量知识和信息的储存和查询提供了前所未有的工具，可建立个人桌面图书馆、参考文献库。能够模拟实际难以做到或者根本做不到的现象、事物和规律，VR技术将使整个教育培训的方法带来根本的转变。超媒体组织和管理信息方式与人的认知过程相似，适于开发ICAI系统；先进的多媒体用户接口工具，在实现智能CAI的自然人一机对话中起着重要作用。模式与结构特性CAI向学生提供各种各样的教学环
45、境，控制着各种各样的教学活动，CAI的模式也就是CAI实施过程中的教学策略，它体现了利用计算机进行教学的交互方式。教学目的不同，采用的教学方式也就不同,按照CAI所进行的教学活动的特点，通常将C AI课件分为以下基本模式：个别指导、操练与练习、模拟、游戏、问题求解、发现学习等。个别指导个别指导 操作和练习操作和练习 模拟模拟 游戏游戏 智能导师系统智能导师系统 教学咨询教学咨询 问题求解问题求解 认知学徒认知学徒 虚拟学伴系统虚拟学伴系统典型的CAI模式 指导型课件应用方式主要是个别学习方式，即让学生在家庭或计算机教室使用该课件，自己阅读屏幕显示内容，按照所提问题进行思考与回答，观看其反馈信息
46、，并进一步接受指导，理解所学知识。这种课件可以充分发挥个别化教学的特点，形成以学生个人为中心的教学环境。适合于以传授新概念、新公式、新规律等新知识为教学目标的教学活动，可以用较少的教学时间使学生掌握和认识这些新知识。呈现各种形式的教学材料(概念叙述、公式、规则、例子、说明等)和提问、回答与判断反馈等各个方面。通过仔细安排的人机会话，使学生处于一种个别指导方式的教学环境下进行学习，以达到预定的教学目标。常见结构如图：操练与练习型课件 操练与练习型课件的功能主要是不断地产生和提出问题，等待回答，进行判断和给出反馈。操练与练习的提问一回答过程反复进行，直至达到教学目标为止。判断目标是否达到的方式很多
47、，有:(l)时间已到，或是问题总数己经达到一定数量，这时通常要告诉学生其练习成绩和离课件目标成绩的差距;(2)学生回答正确次数已到，这时往往告诉学生其所用时间和离最快者的差距;(3)问题的难度已达预期目标。模拟(Simulation)型课件的教学方式是利用计算机模拟自然科学或社会科学的某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生观察，帮助学生认识(发现)和理解这些规律与现象的本质。模拟型课件类型：(1)演示模拟(2)操作模拟(3)过程模拟(4)模拟训练器 主要成分是“场景”(Scenario)。场景是通过图形、数字、文字等向学生呈现各种蕴含着所要达到的教学目标(规律、原理、公式等)的现象游
48、戏型课件教学方式是寓教学于游戏之中。课件提供和控制一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动机，使学生在富有教学意义而且教学目标明确的游戏活动中得到训练或是有所发现，取得积极的教育效果。游戏型课件基本结构由操练与练习型课件的结构演化而成。如图所示：游戏型课件应具游戏型课件应具有如下一些要素有如下一些要素:(1)1)一个竞争目标一个竞争目标(2)(2)两方以上的游两方以上的游戏参与者，其中戏参与者，其中的一方可以由计的一方可以由计算机扮演算机扮演;(3)(3)游戏规则游戏规则(4)(4)结束时间结束时间 智能导师系统智能导师系统此类CAI系统试图利用人工智能技术来模拟教师的行为，允许学生
49、与计算机进行双向询问式对话。一个理想的智能导师系统不仅要具有学科领域知识，而且要知道它所教学生的学习风格，还能理解学生用自然语言表达的提问。教学咨询咨询型课件像一个正在为学生答疑的教师，学生提出问题和要求，计算机回答并解释相关的内容。咨询型课件的教学过程就是学生提问计算机回答的过程。使用咨询型课件的教学过程中，学习的主动权完全掌握在学生手里。学生可以自主地向计算机提出各种他们关心的问题，要求计算机给予回答。这为以学生为中心的自主学习创造了情境，提供了有力的资源支持。问题求解问题求解(Problem Solving)型模式的计算机辅助教学有着广泛的学习形态。最简单的一种是让学生利用计算机作为解题
50、工具，进行计算和方案的比较等，以发展学生解决问题的能力。例如，让学生使用(家庭设计软件包)(3DHome)把自己的房间装璜设计方案送入计算机内，在屏幕上从各个角度观察装璜设计的效果;而且还可以在计算机上修改方案，直到满意为止。这样，学生就学会了装璜设计的基本能力。认知学徒模式 认知学徒模式是从传统的师徒传技授艺模式中得到启发，认为可采取类似的方法，非常有助于培养学生的认知技能即解决问题能力，并提炼出几种基本的教学技法：示范法（Modeling）：教师演示典型问题的解法，学生认真观察。教练法（Coaching）：学生尝试解决问题，教师观察和发现问题，并随时给予指正。支架法（Scaffolding
