现代教育技术

1. 现代教育技术 ——理论与应用

2. 第5章 多媒体计算机辅助教学 5．1计算机的教育应用 5．1．1 CAI与CBE • 计算机技术在教育领域的应用内容十分广泛。一般说来，我们可以从多个角度对它的应用方式进行分类。 • 从计算机应用的功能上来看，计算机在教育领域中的应用方式包括：

3. （1）计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，简称CAI） • CAI指的是用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务，传递教学信息，向学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。 （2）计算机管理教学（Computer Managed Instruction，简称CMI） • 目前人们对CMI的理解有两种：从狭义上看，认为CMI是利用计算机指导整个教学过程的教学管理系统，它的功能包括管理教学计划和教学资源，以及帮助教师构造测验和评分等；从广义上看，则认为是计算机在学校管理中的各项应用，包括教学管理、学校行政管理、学校其他资源管理等。

4. 从计算机应用的对象来看，计算机在教育中的应用又可以分成三个方面（3L）：从计算机应用的对象来看，计算机在教育中的应用又可以分成三个方面（3L）： ①学习计算机（Learn about computer）。即把计算机作为学习对象，其内容包括计算机的基础知识、基本技能及其对社会的影响等三部分。 ②用计算机学习（Learn with computer）。即学生可以把计算机作为学习工具，主要包括用计算机来完成信息的获取、保存、处理和交流等任务。 ③从计算机学习（Learn form computer）。即教师把计算机作为一种辅助的教学工具来辅助教学、辅助测试、管理教学与辅助备课等工作。

5. 计算机辅助教育（Computer Based Education，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各个方面。随着现代信息技术的发展，计算机在教育领域的应用引起了人们的充分重视并取得巨大的进展，它在国际信息处理协会（IFIP）20世纪80年代中期对53项计算机应用课题发展前途的评选中就名列第6位。 • 目前，计算机辅助教育的内容和深度还在不断发展。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。

6. 5．1．2 多媒体课件 • “多媒体”一词译自英文“Multimedia”，而该词又是由mutiple和media复合而成的。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。它涉及到计算机硬件、软件和图像处理、信号处理、人工智能、网络和通信等广泛的技术领域。

7. 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。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，我们将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件（Multimedia Courseware），简称课件。

8. 所谓超文本（Hypertext），就是一种用计算机来实现课件中相关页面连接的结构，这里的文本指的是文字信息，在一个课件页面中把这些文字链接向其他页面，该文本以醒目的形式显示，读者在浏览页面时可以通过该链接引用其他相关页面。在被链接的页面中又可以链接别的页面。所谓超文本（Hypertext），就是一种用计算机来实现课件中相关页面连接的结构，这里的文本指的是文字信息，在一个课件页面中把这些文字链接向其他页面，该文本以醒目的形式显示，读者在浏览页面时可以通过该链接引用其他相关页面。在被链接的页面中又可以链接别的页面。 • 随着多媒体技术的发展，在超文本结构中，除文字外还可以链接图像、视频、声音等多媒体信息，因此人们引出了超媒体概念。换言之，超媒体（Hypermedia）=超文本+多媒体。

9. 5．2计算机辅助教学的模式 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。这五种模式自上向下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。

10. 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。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：个体主义与集体主义。借助二维坐标系，将个体主义-集体主义、客观主义-建构主义分别作为描述不同教育文化差别的维度，就得到关于计算机辅助教学模式的分类框架。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。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：个体主义与集体主义。借助二维坐标系，将个体主义-集体主义、客观主义-建构主义分别作为描述不同教育文化差别的维度，就得到关于计算机辅助教学模式的分类框架。

11. 该分类框架将计算机辅助教学模式分为以下四类：该分类框架将计算机辅助教学模式分为以下四类： 第I类：客观主义个体主义（即教师为中心个别化）； 第II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。

12. 5．2．2 主要模式 操练与练习 • 操练与练习（Drill and practice）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他途径学会了的。

13. 与传统的教师布置的操练与练习相比，采用多媒体手段进行操练与练习的主要优点在于：与传统的教师布置的操练与练习相比，采用多媒体手段进行操练与练习的主要优点在于： （1）可以及时反馈相关的信息； （2）能够以多媒体方式有效地激励学生； （3）可以将学生的成绩及时加以保存。

14. 个别指导 • 个别指导型也称指导型（Tutorial），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。

15. 多媒体教学个别指导模式的优点主要表现在以下三个方面：多媒体教学个别指导模式的优点主要表现在以下三个方面： （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。

16. 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（Computer Based Testing，简称CBT）也是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、测验数据分析等三个方面。 • 按照评分方式的不同，可以把测验分成主观性测试和客观性测试两类。

17. 主观性测试包括口试、写作、翻译、回答问题等，其优点是有利于测定考生的综合认识能力，但评分标准不太好掌握，测验结果在较大程度上依赖于教师的主观判断。主观性测试包括口试、写作、翻译、回答问题等，其优点是有利于测定考生的综合认识能力，但评分标准不太好掌握，测验结果在较大程度上依赖于教师的主观判断。 • 客观性测试又称标准化测试（考试），它可以弥补主观性测验的上述缺点。该种测试通常采用是非题、多项选择题、匹配题等形式，每个题目一般十分简短，答案惟一，而且题量较大，内容的覆盖面较广，所以客观性测验题的评分简单、准确，测验结果的可信度高。事实上，用计算机来实现的测试正是这类客观性测验。

18. 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。 • 除了进行联机测验以外，计算机还能进行自动阅卷处理，即进行大量答题卷的自动录入。目前教多采用光学标记阅读仪（Optical Mark Reader，简称QMR）来实现该功能。

19. 所谓计算机辅助测验分析，就是由计算机根据测验的结果对各个测验题目进行分析计算，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。其中测验项目分析是为了考察一个测验中的各道试题是否设计合理、选用得当，它包括三个要素，即试题的难度、区分度、迷惑答案的效力。

20. 模拟 • 模拟（Simulation）也称为仿真，就是用计算机来模仿真实的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。 • （1）实验模拟。在自然科学课程的教学中，计算机模拟课件可用来构造模拟的实验环境，以便代替、补充或加强传统的实验手段。

21. （2）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方面的能力和素质的培养。“单队单服务台排队系统（M/M/I）”是管理模拟中较为典型的一个例子。（2）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方面的能力和素质的培养。“单队单服务台排队系统（M/M/I）”是管理模拟中较为典型的一个例子。 • （3）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，因此已在许多专门技能的训练中得到应用。在教学过程中采用计算机模拟手段，其优点主要表现在：①高效、安全；②低成本；③形象逼真，容易引起学生的兴趣。

22. 问题解决 • 问题解决也称问题求解（Problem Solving），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。

23. 问题求解模式通常有两种实施办法： （1）特定的问题求解。 （2）工具性问题求解。

24. 教学游戏 • 教学游戏（Instructional Game），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。

25. 智能授导 • 智能授导系统（Intelligent Tutoring System，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。一个理想的智能授导系统应能理解学生用自然语言表达的提问，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。

26. 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。

27. 情景化学习 • 情景化学习（Situated Learning）就是在多媒体技术创设的接近实际的情景下进行学习，利用生动、直观的形象有效地激发联想，使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识。情景化学习是建构主义学习的主要研究内容之一，它的主要方法包括抛锚式学习、认知学徒等。

28. 案例学习 • 案例学习（Case Study）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。而教学查询系统本质上是数据库系统和信息检索技术的教学应用。

29. 基于资源的学习 • 基于资源的学习（Resources—Based Learning）就是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，如数字化图书馆、电子阅览室、多媒体电子书等。此外，因特网上也蕴藏着无穷无尽的学习资源，学习者可以通过各种检索机制，方便快捷地获取自己所需要的知识进行高效的学习。

30. 探究性学习 • 探究性学习（Inquiry Learning）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。

31. 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。 • 效能工具（Productivity Tool），重在帮助人们提高工作效率，如文字处理系统、电子报表系统等。 • 认知工具（Cognitive Tool）也称为智力工具，乔纳森（Jonassen，1996）认为，认知工具是指可以帮助学习者发展批判性思维、创造性思维和综合思维能力的软件系统。

32. 乔纳森还提出了鉴别一个软件工具是否可作为认知工具的9项标准：计算机化、现成的应用软件、用户（在经济上）可承担、可用于表示知识、可泛化（可用于不同领域）、可支持批判性思维、学习可迁移、简单而功能强大的知识表示形式、易学易用。乔纳森还提出了鉴别一个软件工具是否可作为认知工具的9项标准：计算机化、现成的应用软件、用户（在经济上）可承担、可用于表示知识、可泛化（可用于不同领域）、可支持批判性思维、学习可迁移、简单而功能强大的知识表示形式、易学易用。

33. 计算机支持协作学习 • 计算机支持协作学习（Computer-Supported Cooperative Learning或Computer-Supported Collaborative Learning，CSCL）强调利用计算机网络支持学生同伴之间的交互活动，例如，在计算机网络的支持下，学生们可突破地域和时间上的限制，进行学伴互教、小组讨论与练习、小组课题等协作性学习活动。而个别化CAI则注重于人机交互活动对学习的影响。

34. 计算机支持讲授 • 计算机支持讲授（Computer-Supported Tutoring）包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。例如，电子讲稿制作与演示、用网络化多媒体教室支持课堂演示、示范性练习、师生对话、小组讨论等。计算机在课堂教学中的应用使传统的教学形式得到新生，并且有助于教师在信息化时代的教学过程中继续发挥其应有的作用。

35. 虚拟教室 • 虚拟教室（Virtual Classroom，简称VC）是指在计算机网络上利用多媒体通信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信功能实现传统物理教室中所能进行的大多数教学活动，还能利用异步通信功能实现前所未有的教学活动，如异步辅导、异步讨论等。

36. 5．3多媒体课件的开发 • 一个高质量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存在差异，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、评价与修改是最基本的，由此所构成的多媒体课件开发步骤。

37. 5．3．1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。

38. 该项分析通常涉及以下三个方面： （1）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； （2）学习者对学习内容的态度以及已经具备的相关基础知识与技能； （3）学习者使用计算机的技能。

39. 5．3．2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。 • 教学内容分析指的是根据前述确定的教学目标，具体划分出教学内容的范围，揭示教学内容各组成部分之间的联系。教学单元划分的依据是教学大纲，应当仔细分析教材和参考书，把教学目标逐步演化成一系列的教学单元。并根据教学内容的难易程度和知识体系情况，选择控制教学单元前进的策略，即确定课件的结构方式。

40. 一般来说，个别指导型模式主要适用于呈现信息和引导学习两个阶段；操练与练习型模式适用于练习和评价阶段；模拟型模式则适用于上述四个阶段的任意组合；教学游戏模式主要用于练习阶段；问题求解模式通常适用于呈现信息、引导学习以及练习这三个阶段。一般地，我们也可在一个教学单元中同时采用多种教学模式进行有机结合，从而适应不同的教学需要。一般来说，个别指导型模式主要适用于呈现信息和引导学习两个阶段；操练与练习型模式适用于练习和评价阶段；模拟型模式则适用于上述四个阶段的任意组合；教学游戏模式主要用于练习阶段；问题求解模式通常适用于呈现信息、引导学习以及练习这三个阶段。一般地，我们也可在一个教学单元中同时采用多种教学模式进行有机结合，从而适应不同的教学需要。

41. 5．3．3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。 • 从脚本所描述的内容来看，多媒体课件的脚本可分为文字脚本和制作脚本两种。前者是由教师按照教学要求对课件所要表达的内容进行的文字描述；后者则犹如影视制作中的分镜头脚本，是在文字脚本基础上改写而成的能体现软件结构和教学功能，并作为软件编制的直接依据的一种具体描述。

42. 脚本的描述并无规定格式，但所包含的内容是基本一致的，即在脚本中应注明计算机屏幕上要显示的内容（包括文字、动画、图像和影像等）、音响系统中所发出的声音，以及这些内容输出的具体顺序与方式。脚本的描述并无规定格式，但所包含的内容是基本一致的，即在脚本中应注明计算机屏幕上要显示的内容（包括文字、动画、图像和影像等）、音响系统中所发出的声音，以及这些内容输出的具体顺序与方式。 • 在多媒体课件的脚本设计中，计算机屏幕布局的合理与否，在一定程度上反映了课件的质量。在脚本设计中，通常都将屏幕划分为若干个功能区，使得同一个课件中各种类型的信息都有相对固定的位置，以避免学生每次都需要花时间在屏幕上寻找而无法集中精力学习教学内容。

43. 5．3．4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。

44. 若所制作课件的结构或处理流程十分复杂，或者准备作为商品化软件发行，则可采用计算机高级语言，如Visual Basic、C++语言等进行编程。 • 课件程序编写完成后应当进行仔细的调试，调试的目的是为了找出程序中隐含的各种可能错误并加以排除，其中包括教学内容上和计算机程序编写上的各种错误。

45. 一个完整的课件，除了在程序中包含联机帮助功能以外，还必须提供相关的文档，如学生手册、教师手册、技术手册等。因此，在课件程序编写和调试结束后，还必须编写相应的文档。一个完整的课件，除了在程序中包含联机帮助功能以外，还必须提供相关的文档，如学生手册、教师手册、技术手册等。因此，在课件程序编写和调试结束后，还必须编写相应的文档。 • 此外，课件评价与修改是课件开发过程中的一个重要内容，该项工作实际上存在于课件开发的环境分析、教学设计、脚本设计、软件编写的每一个阶段之中。

46. 5．4多媒体素材及其集成 5．4．1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。 • 由于计算机不能直接识别照片、录音带、录象带中的信息，为了将它们当中所包含的信息转换为计算机能够识别的课件素材，则需要专门做一些工作。通常将从现有的各种资料中提取信息，转换、加工为多媒体编辑工具可以引用的素材的过程，称为多媒体素材的“采集”与“编辑”。

47. 1、声音素材 • 在多媒体课件中，语言解说和背景音乐是课件的重要组成部分。按照声音的内容不同，可以将多媒体课件中的声音划分为解说、效果声与音乐声等类型。 • 声音素材的常用文件类型包括： （1）波形声音文件 （2）MIDI文件 （3）MPEG Layer 3文件 （4）CD Audio文件

48. 2、图像（图形）素材 • 一般来说，图像格式大致可以分为两大类： （1）位图（Bitmap）类：以二维点阵形式来描述图像。 （2）矢量图（Vector graphic）类：它在绘制线条、矩形、圆形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。一般来说，矢量类图像的表达细致、真实，缩放后的分辨率不变，同时，它所需的存储空间也比较小。

49. 在介绍图像格式前有必要先了解一下几个主要指标：分辨率、色彩数、灰度。图像的分辨率包括屏幕分辨率和输出分辨率，前者用每英寸行数表示，数值越大则质量越好；后者衡量输出设备的精度，以每英寸的像素点数表示。图像的色彩数和图像灰度用位（Bit）表示。当图像达到24位时，可表现1677万种颜色，即真彩。在介绍图像格式前有必要先了解一下几个主要指标：分辨率、色彩数、灰度。图像的分辨率包括屏幕分辨率和输出分辨率，前者用每英寸行数表示，数值越大则质量越好；后者衡量输出设备的精度，以每英寸的像素点数表示。图像的色彩数和图像灰度用位（Bit）表示。当图像达到24位时，可表现1677万种颜色，即真彩。 • 图像素材的常用文件类型包括： （1）BMP格式 （2）GIF格式 （3）JPG格式

50. 3、动画素材 • 动画是由一系列的图像画面组成的队列，画面中的内容通常是逐渐演变的，因此当动画播放时给人的感觉是画面中的对象在变化和运动。 • Flash是目前最为流行的动画格式，Flash文件的扩展名为SFW。与GIF和JPG格式的文件不同，Flash动画是由矢量图组成的，不管怎样放大、缩小，它还是清晰可见的。Flash动画的文件很小，便于在互联网上传输，而且它采用了流技术，能一边播放一边传输数据。交互性更是Flash动画的迷人之处，可以通过点击按钮、选择菜单来控制动画的播放。