計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及CAI理論基礎(chǔ)

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),補(bǔ)充:計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及CAI理論基礎(chǔ),第一章 計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第二章 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第三章 有關(guān)CAI課件的基本理論,第四章 CAI課件的開(kāi)發(fā),第一章 計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助教育的發(fā)展概況,第二節(jié)CBE研究的綜合性、應(yīng)用方式及技術(shù)發(fā)展,第三節(jié)CBE的結(jié)構(gòu),第一章計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助教育的發(fā)展概況,計(jì)算機(jī)輔助教育（Computer-Based Education），簡(jiǎn)稱(chēng)CBE,一,.傳統(tǒng)教育的弊端,傳統(tǒng)教育是指以“傳授知識(shí)”為指導(dǎo)思想的”三中心“論（教師中心、課堂中心、書(shū)本中心）的學(xué)校教育。它在信息社會(huì)的弊端：首先是學(xué)校教育的有效性。其二是學(xué)校教育的經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。其三是傳統(tǒng)的學(xué)校教育對(duì)信息社會(huì)的適應(yīng)性問(wèn)題。,二.計(jì)算機(jī)輔助教育的發(fā)展,計(jì)算機(jī)輔助教育興起于20世紀(jì)50年代末期，是在斯金納的程序教育機(jī)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。,1958年，美國(guó)IBM公司的沃斯頓研究中心設(shè)計(jì)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)。,1960年，伊里諾斯大學(xué)烏班那分校開(kāi)始籌劃一個(gè)叫PLATO的教學(xué)系統(tǒng)。,1963年，美國(guó)斯坦福大學(xué)開(kāi)始研究計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）。,第一章計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第二節(jié)CBE研究的綜合性、應(yīng)用方式及技術(shù)發(fā)展,一,.CBE研究的綜合性,CBE研究涉及教育學(xué)、心理學(xué)理論及信息論、控制論、系統(tǒng)論、人工智能化問(wèn)題、哲學(xué)問(wèn)題、計(jì)算機(jī)技術(shù)。,二.CBE的應(yīng)用方式,計(jì)算機(jī)在教育中的應(yīng)用主要有三個(gè)方面：科學(xué)研究、教育行政管理和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。,計(jì)算機(jī)輔助教育主要有兩種方式：計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer-Assisted Instruction，簡(jiǎn)稱(chēng)CAI）。,1.CAI,CAI的輔助對(duì)象是學(xué)生，是由機(jī)器向?qū)W生提供教學(xué)資料和各種問(wèn)題，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，以改進(jìn)教學(xué)方法，改善學(xué)習(xí)效果，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。,2.CMI,CMI的輔助對(duì)象是教師，它用來(lái)幫助教師控制和管理教學(xué)環(huán)境，指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程。,第一章計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第二節(jié)CBE研究的綜合性、應(yīng)用方式及技術(shù)發(fā)展,CBE,CBE,CMI,CAI,CBE與CMI、CAI的關(guān)系圖,第一章計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第二節(jié)CBE研究的綜合性、應(yīng)用方式及技術(shù)發(fā)展,三,.CBE的技術(shù)發(fā)展,1.CBE課件將由”程序式”或“幀面式”向“生成式”發(fā)展,2.CBE的硬件將以多媒體為主,3.以網(wǎng)絡(luò)為中心的遠(yuǎn)程多媒體CAI是CBE發(fā)展的主流,計(jì)算機(jī)教育網(wǎng)絡(luò)包括下列部分：,（1）現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò),（2）計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)網(wǎng)絡(luò),（3）學(xué)習(xí)資料庫(kù)網(wǎng)絡(luò),（4）教育家與教師網(wǎng)絡(luò),（5）學(xué)習(xí)伙伴網(wǎng)絡(luò),第一章計(jì)算機(jī)輔助教育概論,第三節(jié)CBE的結(jié)構(gòu),CBE包括硬件、軟件和課件三部分。,一,.CBE系統(tǒng)的硬件,1.多媒體網(wǎng)絡(luò)教室的硬件組成,2.多媒體綜合教室的硬件組成,二.CBE系統(tǒng)的軟件和課件,CBE系統(tǒng)的軟件由四部分組成：系統(tǒng)軟件（包括操作系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)管理程序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言等）、課件寫(xiě)作系統(tǒng)、學(xué)習(xí)管理程序、課程軟件（即課件）。,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及其構(gòu)成,一,.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的實(shí)質(zhì),計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的實(shí)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)的各種特征和功能對(duì)教育信息進(jìn)行傳遞和處理，從而達(dá)到輔助教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的目的。,二.CAI的基本過(guò)程,1.選擇題目,2.計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)資料,3.學(xué)生接受教學(xué)信息,4.計(jì)算機(jī)提問(wèn),5.學(xué)生作出反應(yīng),6.計(jì)算機(jī)評(píng)價(jià)與反饋,7.學(xué)生接受反饋信息,8.計(jì)算機(jī)作出教學(xué)決策,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及其構(gòu)成,CAI中學(xué)生與計(jì)算機(jī)之間的交互活動(dòng),呈現(xiàn)序言,呈現(xiàn)教材資料,提問(wèn),評(píng)價(jià)與反饋,教學(xué)決策,選擇科目,接受教學(xué)信息,作出反應(yīng),接受反饋信息,結(jié)束,計(jì)算機(jī),學(xué)生,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第一節(jié)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及其構(gòu)成,三,.CAI的特點(diǎn),1.集成性,2.交互性,3.個(gè)別性,4.直觀(guān)性,5.非線(xiàn)性,三,.CAI系統(tǒng)的組成,CAI系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)、學(xué)生、課件作者和教師（有時(shí)教師兼課件作者）構(gòu)成的人機(jī)系統(tǒng)，由硬件、軟件兩部分組成。,（一）CAI系統(tǒng)的硬件,主要包括主機(jī)、視頻輸入設(shè)備、音頻輸入設(shè)備、視音頻輸出設(shè)備、功能卡、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)、交互界面設(shè)備。,（二）CAI系統(tǒng)的軟件,CAI系統(tǒng)中的軟件主要包括監(jiān)控程序、CAI語(yǔ)言和課件三大類(lèi)，此外還有一些CAI支持程序和實(shí)用程序。,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第二節(jié)CAI的學(xué)習(xí)理論及其發(fā)展,一,.早期的CAI理論行為主義理論,1.行為主義理論的基本觀(guān)點(diǎn),2.行為主義理論在教學(xué)上的應(yīng)用,（1）基本過(guò)程,（2）教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則：接近性原則、重復(fù)性原則、反饋和強(qiáng)化原則,（3）程序教學(xué),第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第二節(jié)CAI的學(xué)習(xí)理論及其發(fā)展,二.認(rèn)知心理學(xué)理論和其他理論在CAI中的應(yīng)用,（一）基本理論觀(guān)點(diǎn),（二）有關(guān)概念,1.認(rèn)知結(jié)構(gòu),2.學(xué)習(xí)的劃分,（1）根據(jù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可把學(xué)習(xí)分為機(jī)械學(xué)習(xí)和有意義學(xué)習(xí)。,（2）根據(jù)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的方式，可把學(xué)習(xí)分為接受學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)。,3.同化、順應(yīng),4.有意義學(xué)習(xí)的條件,（三）認(rèn)知心理學(xué)理論在教學(xué)中的應(yīng)用,1.教學(xué)目的,2.過(guò)程,（四）教學(xué)原則,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第三節(jié)CAI的功能模式,一.訓(xùn)練與練習(xí),1.基本模式,訓(xùn)練與練習(xí)模式的基本做法是：計(jì)算機(jī)提問(wèn)，學(xué)生問(wèn)答。,2.訓(xùn)練與練習(xí)模式設(shè)計(jì)的基本要求,（1）目標(biāo)、意圖明確,（2）應(yīng)用適當(dāng)?shù)慕逃龑W(xué)與學(xué)習(xí)心理學(xué)理論,（3）內(nèi)容具有科學(xué)性,（4）良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),（5）適當(dāng)?shù)厥褂脠D形、聲響和色彩,第二章計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),第三節(jié)CAI的功能模式,二.個(gè)別指導(dǎo),1.基本過(guò)程,2.設(shè)計(jì)要求（交互性和適應(yīng)性）,3.應(yīng)注意的問(wèn)題,（1）確定個(gè)別指導(dǎo)型課件的范圍。,（2）把握個(gè)別指導(dǎo)的作用。,（3）課件的選用與課堂教學(xué)的協(xié)調(diào)。,三.對(duì)話(huà),四.模擬,五.游戲,六.問(wèn)題求解,七.測(cè)驗(yàn),第三章有關(guān)CAI課件的基本理論,第一節(jié)CAI課件的定義,一.CAI課件的定義,CAI課件是一種根據(jù)教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)的，表現(xiàn)特定教學(xué)內(nèi)容，反映一定教學(xué)策略，具備一定教學(xué)功能的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的教學(xué)軟件。,二.CAI課件的組成內(nèi)容,1.向?qū)W習(xí)者提供的各種教學(xué)信息；,2.用于對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)行診斷、評(píng)價(jià)、處置和學(xué)習(xí)引導(dǎo)的各種信息和信息處理方式；,3.為了提高學(xué)習(xí)積極性、制造學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、用于強(qiáng)化學(xué)習(xí)刺激的學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)信息；,4.用于更新學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過(guò)程控制的教學(xué)策略和學(xué)習(xí)過(guò)程的控制方法。,第三章有關(guān)CAI課件的基本理論,第三節(jié)CAI課件的分類(lèi),按照CAI課件的制作水平和教育信息的產(chǎn)生、儲(chǔ)存方式的不同，課件可分為框面型、自動(dòng)生成型、數(shù)據(jù)庫(kù)型、人工智能型等四種不同的類(lèi)型。,一.框面型課件,特點(diǎn)：反映了CAI學(xué)習(xí)過(guò)程的基本特點(diǎn)，課件的制作比較簡(jiǎn)單，學(xué)習(xí)的自由度受到一定的限制，課件設(shè)計(jì)比較繁瑣。,二.自動(dòng)生成型課件,特點(diǎn)：教學(xué)程序的構(gòu)成比較簡(jiǎn)練，課件內(nèi)存占用量大大縮小，給課件的設(shè)計(jì)、制作和使用帶來(lái)了很大的方便。缺點(diǎn)是課件學(xué)習(xí)后在多大程度上達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)的要求不易判斷。,三.數(shù)據(jù)庫(kù)型課件,主要優(yōu)點(diǎn)是具有豐富的教學(xué)信息，主要問(wèn)題是要建立內(nèi)容豐富的教材庫(kù)。,四.人工智能型課件,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第一節(jié)CAI課件開(kāi)發(fā)的一般過(guò)程,課件系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程可分為課題定義、教學(xué)設(shè)計(jì)、課件設(shè)計(jì)和測(cè)試評(píng)價(jià)等幾個(gè)步驟。,一.課題定義,通常包括以下內(nèi)容：課題名稱(chēng)、制作目的、使用對(duì)象、主要內(nèi)容、組成部分。,二.教學(xué)設(shè)計(jì),主要包括以下內(nèi)容和環(huán)節(jié)：教學(xué)需求分析、教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)、文字腳本的編輯。,三.課件設(shè)計(jì),主要包括以下內(nèi)容和環(huán)節(jié)：制作腳本的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)及軟件編輯。,四.測(cè)試評(píng)論,主要包括以下環(huán)節(jié)和內(nèi)容：試運(yùn)行、修改、評(píng)價(jià)、形成課件,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,一.教學(xué)需求分析,1.確定課件的目標(biāo),2.教學(xué)內(nèi)容的選擇,3.使用課件的對(duì)象,4.課件運(yùn)行的環(huán)境,二.教學(xué)邏輯設(shè)計(jì),教學(xué)邏輯設(shè)計(jì)主要解決教學(xué)目標(biāo)與教學(xué)流程或?qū)W習(xí)流程的問(wèn)題。,1.教學(xué)目標(biāo)的邏輯分析方法,（1）教學(xué)目標(biāo)的形成關(guān)系,一定的目標(biāo)行為往往由若干種直接的基礎(chǔ)行為的形成作為前提條件，它們之間所具有的關(guān)系為形成關(guān)系。（如下圖所示）,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),設(shè)目標(biāo)B和目標(biāo)C是目標(biāo)A的直接基礎(chǔ)行為，在目標(biāo)B和目標(biāo)C形成前，目標(biāo)A是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此稱(chēng)目標(biāo)B和目標(biāo)C為目標(biāo)A的低級(jí)目標(biāo)，目標(biāo)A是目標(biāo)B和目標(biāo)C的高級(jí)目標(biāo)，目標(biāo)B和目標(biāo)C與目標(biāo)A間所具有的關(guān)系為形成關(guān)系。,A,B,C,目標(biāo)的形成關(guān)系,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,將實(shí)現(xiàn)某一目標(biāo)的各級(jí)目標(biāo)及其形成關(guān)系確定后，可以將這種關(guān)系以下圖所示的形成關(guān)系圖予以表示。,G,G4,G3,G2,G1,2,4,5,1,6,3,R,R：前提行為,G：目標(biāo),高,低,形成關(guān)系圖,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,（2）邏輯分析法,以邏輯分析的方法決定實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)的形成關(guān)系，并以形成關(guān)系圖的形式給出各級(jí)目標(biāo)的層次結(jié)構(gòu)，這種方法稱(chēng)為目標(biāo)邏輯分析法。,邏輯分析方法的實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)目標(biāo)行為或教材的分析，尋找各種要素、項(xiàng)目或內(nèi)容間的邏輯層次關(guān)系，并根據(jù)這種關(guān)系對(duì)教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)序列化。,其主要缺點(diǎn)是在邏輯分析中往往忽略了教學(xué)對(duì)象學(xué)習(xí)者的心理活動(dòng)過(guò)程。,（3）決定教學(xué)序列,目標(biāo)分析的最終目的在于決定達(dá)到給定目標(biāo)的教學(xué)序列。教學(xué)序列是教學(xué)項(xiàng)目在時(shí)間軸上展開(kāi)的一維序列。,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,2.教學(xué)目標(biāo)分析,目標(biāo)分析要求以分析的方法求出實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)的各種不同水平的低級(jí)目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上作出相應(yīng)的目標(biāo)形成關(guān)系圖。,（1）制定教學(xué)目標(biāo),教學(xué)目標(biāo)應(yīng)按目標(biāo)分類(lèi)的方法制定，包含兩種不同水平的目標(biāo)高級(jí)目標(biāo)和低級(jí)目標(biāo)。制定從高級(jí)向低級(jí)方向進(jìn)行。制定時(shí)應(yīng)注意：,目標(biāo)的妥當(dāng)性。,目標(biāo)的明了性。,（2）目標(biāo)細(xì)分化,目標(biāo)分析的基本工作是目標(biāo)的細(xì)分化、系列化。通過(guò)尋求與各級(jí)目標(biāo)有形成關(guān)系的低級(jí)目標(biāo)，求得指定課題的目標(biāo)層次結(jié)構(gòu)。,從給定的教學(xué)目標(biāo)求得相應(yīng)低級(jí)目標(biāo)的基本方法是課題分析法和教材分析法。,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,3.目標(biāo)層次關(guān)系的確定目標(biāo)矩陣,目標(biāo)矩陣可以給出各低級(jí)目標(biāo)按水平的分類(lèi)和指定課題的目標(biāo)層次關(guān)系和形成關(guān)系。,（1）制定教學(xué)目標(biāo),（2）直接低級(jí)目標(biāo),直接低級(jí)目標(biāo)是一種為實(shí)現(xiàn)某種目標(biāo)的具有直接意義的低級(jí)目標(biāo)。,（3）目標(biāo)矩陣,（4）按目標(biāo)水平分類(lèi),（5）形成關(guān)系圖,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第二節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程分析,三.文字腳本的編輯,文字腳本是關(guān)于教學(xué)軟件“教什么”、“如何教”和“學(xué)什么”、“如何學(xué)”的文字描述，包括教學(xué)目標(biāo)的分析、教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)的確定與分類(lèi)、學(xué)習(xí)者特征的分析、學(xué)習(xí)模式選擇、學(xué)習(xí)環(huán)境與情景創(chuàng)設(shè)、教學(xué)策略的制定以及媒體的選擇與設(shè)計(jì)等。,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第三節(jié)課件設(shè)計(jì),腳本是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)或輔助學(xué)習(xí)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的依據(jù)，包括文字腳本和制作腳本兩部分。,制作腳本是在文字腳本的基礎(chǔ)上，依據(jù)先進(jìn)的教育科學(xué)理論和教學(xué)設(shè)計(jì)思想，將文字腳本改編成適于計(jì)算機(jī)表現(xiàn)的形式，完成交互界面的設(shè)計(jì)和媒體表現(xiàn)方式的設(shè)計(jì)。,一.制作腳本的內(nèi)容,1.注明計(jì)算機(jī)飛屏幕上要顯示的內(nèi)容，包括文字、圖形、動(dòng)畫(huà)、圖像和影像等。,2.音響系統(tǒng)中所發(fā)出的聲音，包括聲音文件的文件名、聲音文件的內(nèi)容、文件輸出順序及其控制方式等。,3.計(jì)算機(jī)屏幕上所有信息的輸出順序、在屏幕上的位置以及輸出和轉(zhuǎn)換的控制等。,二.制作腳本的一般格式,三.制作腳本實(shí)例,第四章CAI課件的開(kāi)發(fā),第四節(jié)課件的測(cè)試及評(píng)價(jià),一.課件的評(píng)價(jià),課件的評(píng)價(jià)主要是對(duì)其進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。教學(xué)評(píng)價(jià)是對(duì)CAI課件在教與學(xué)過(guò)程中對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)、素質(zhì)的提高方面的作用，以及CAI課件對(duì)教學(xué)本身的有效性方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。,評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：美國(guó)教學(xué)教師協(xié)會(huì)提出的NCTM軟件評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)西北地區(qū)教育實(shí)驗(yàn)室的交流機(jī)構(gòu)MicroSIFT評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)軟件行業(yè)協(xié)會(huì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。,二.課件開(kāi)發(fā)的規(guī)范,重點(diǎn)介紹國(guó)家教育部（原國(guó)家教委）在1997年頒布的多媒體課件的制作規(guī)范。,