计算机辅助教学及CAI理论基础

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,补充:计算机辅助教学及CAI理论基础,第一章 计算机辅助教育概论,第二章 计算机辅助教学,第三章 有关CAI课件的基本理论,第四章 CAI课件的开发,第一章 计算机辅助教育概论,第一节计算机辅助教育的发展概况,第二节CBE研究的综合性、应用方式及技术发展,第三节CBE的结构,第一章计算机辅助教育概论,第一节计算机辅助教育的发展概况,计算机辅助教育（Computer-Based Education），简称CBE,一,.传统教育的弊端,传统教育是指以“传授知识”为指导思想的”三中心“论（教师中心、课堂中心、书本中心

2、）的学校教育。它在信息社会的弊端：首先是学校教育的有效性。其二是学校教育的经济性问题。其三是传统的学校教育对信息社会的适应性问题。,二.计算机辅助教育的发展,计算机辅助教育兴起于20世纪50年代末期，是在斯金纳的程序教育机器的基础上发展起来的。,1958年，美国IBM公司的沃斯顿研究中心设计了第一个计算机教学系统。,1960年，伊里诺斯大学乌班那分校开始筹划一个叫PLATO的教学系统。,1963年，美国斯坦福大学开始研究计算机辅助教学（CAI）。,第一章计算机辅助教育概论,第二节CBE研究的综合性、应用方式及技术发展,一,.CBE研究的综合性,CBE研究涉及教育学、心理学理论及信息论、控制论、

3、系统论、人工智能化问题、哲学问题、计算机技术。,二.CBE的应用方式,计算机在教育中的应用主要有三个方面：科学研究、教育行政管理和计算机辅助教学。,计算机辅助教育主要有两种方式：计算机辅助教学（Computer-Assisted Instruction，简称CAI）。,1.CAI,CAI的辅助对象是学生，是由机器向学生提供教学资料和各种问题，帮助学生学习，以改进教学方法，改善学习效果，提高学习质量。,2.CMI,CMI的辅助对象是教师，它用来帮助教师控制和管理教学环境，指导教学过程。,第一章计算机辅助教育概论,第二节CBE研究的综合性、应用方式及技术发展,CBE,CBE,CMI,CAI,CBE

4、与CMI、CAI的关系图,第一章计算机辅助教育概论,第二节CBE研究的综合性、应用方式及技术发展,三,.CBE的技术发展,1.CBE课件将由”程序式”或“帧面式”向“生成式”发展,2.CBE的硬件将以多媒体为主,3.以网络为中心的远程多媒体CAI是CBE发展的主流,计算机教育网络包括下列部分：,（1）现代计算机通信网络,（2）计算机辅助教学网络,（3）学习资料库网络,（4）教育家与教师网络,（5）学习伙伴网络,第一章计算机辅助教育概论,第三节CBE的结构,CBE包括硬件、软件和课件三部分。,一,.CBE系统的硬件,1.多媒体网络教室的硬件组成,2.多媒体综合教室的硬件组成,二.CBE系统的软件

5、和课件,CBE系统的软件由四部分组成：系统软件（包括操作系统软件、网络管理程序、数据库管理系统、程序设计语言等）、课件写作系统、学习管理程序、课程软件（即课件）。,第二章计算机辅助教学,第一节计算机辅助教学及其构成,一,.计算机辅助教学的实质,计算机辅助教学的实质是以计算机的各种特征和功能对教育信息进行传递和处理，从而达到辅助教师教学和学生学习的目的。,二.CAI的基本过程,1.选择题目,2.计算机呈现资料,3.学生接受教学信息,4.计算机提问,5.学生作出反应,6.计算机评价与反馈,7.学生接受反馈信息,8.计算机作出教学决策,第二章计算机辅助教学,第一节计算机辅助教学及其构成,CAI中学生

6、与计算机之间的交互活动,呈现序言,呈现教材资料,提问,评价与反馈,教学决策,选择科目,接受教学信息,作出反应,接受反馈信息,结束,计算机,学生,第二章计算机辅助教学,第一节计算机辅助教学及其构成,三,.CAI的特点,1.集成性,2.交互性,3.个别性,4.直观性,5.非线性,三,.CAI系统的组成,CAI系统是一个由计算机、学生、课件作者和教师（有时教师兼课件作者）构成的人机系统，由硬件、软件两部分组成。,（一）CAI系统的硬件,主要包括主机、视频输入设备、音频输入设备、视音频输出设备、功能卡、数据存储系统、交互界面设备。,（二）CAI系统的软件,CAI系统中的软件主要包括监控程序、CAI语言

7、和课件三大类，此外还有一些CAI支持程序和实用程序。,第二章计算机辅助教学,第二节CAI的学习理论及其发展,一,.早期的CAI理论行为主义理论,1.行为主义理论的基本观点,2.行为主义理论在教学上的应用,（1）基本过程,（2）教学设计的指导原则：接近性原则、重复性原则、反馈和强化原则,（3）程序教学,第二章计算机辅助教学,第二节CAI的学习理论及其发展,二.认知心理学理论和其他理论在CAI中的应用,（一）基本理论观点,（二）有关概念,1.认知结构,2.学习的划分,（1）根据学习的内容，可把学习分为机械学习和有意义学习。,（2）根据学生进行学习的方式，可把学习分为接受学习和发现学习。,3.同化、

8、顺应,4.有意义学习的条件,（三）认知心理学理论在教学中的应用,1.教学目的,2.过程,（四）教学原则,第二章计算机辅助教学,第三节CAI的功能模式,一.训练与练习,1.基本模式,训练与练习模式的基本做法是：计算机提问，学生问答。,2.训练与练习模式设计的基本要求,（1）目标、意图明确,（2）应用适当的教育学与学习心理学理论,（3）内容具有科学性,（4）良好的系统结构,（5）适当地使用图形、声响和色彩,第二章计算机辅助教学,第三节CAI的功能模式,二.个别指导,1.基本过程,2.设计要求（交互性和适应性）,3.应注意的问题,（1）确定个别指导型课件的范围。,（2）把握个别指导的作用。,（3）课

9、件的选用与课堂教学的协调。,三.对话,四.模拟,五.游戏,六.问题求解,七.测验,第三章有关CAI课件的基本理论,第一节CAI课件的定义,一.CAI课件的定义,CAI课件是一种根据教学目标设计的，表现特定教学内容，反映一定教学策略，具备一定教学功能的计算机辅助教学的教学软件。,二.CAI课件的组成内容,1.向学习者提供的各种教学信息；,2.用于对学习过程进行诊断、评价、处置和学习引导的各种信息和信息处理方式；,3.为了提高学习积极性、制造学习动机、用于强化学习刺激的学习评价信息；,4.用于更新学习数据、实现学习过程控制的教学策略和学习过程的控制方法。,第三章有关CAI课件的基本理论,第三节CA

10、I课件的分类,按照CAI课件的制作水平和教育信息的产生、储存方式的不同，课件可分为框面型、自动生成型、数据库型、人工智能型等四种不同的类型。,一.框面型课件,特点：反映了CAI学习过程的基本特点，课件的制作比较简单，学习的自由度受到一定的限制，课件设计比较繁琐。,二.自动生成型课件,特点：教学程序的构成比较简练，课件内存占用量大大缩小，给课件的设计、制作和使用带来了很大的方便。缺点是课件学习后在多大程度上达到了教学目标的要求不易判断。,三.数据库型课件,主要优点是具有丰富的教学信息，主要问题是要建立内容丰富的教材库。,四.人工智能型课件,第四章CAI课件的开发,第一节CAI课件开发的一般过程,

11、课件系统设计过程可分为课题定义、教学设计、课件设计和测试评价等几个步骤。,一.课题定义,通常包括以下内容：课题名称、制作目的、使用对象、主要内容、组成部分。,二.教学设计,主要包括以下内容和环节：教学需求分析、教学逻辑设计、文字脚本的编辑。,三.课件设计,主要包括以下内容和环节：制作脚本的设计、程序设计及软件编辑。,四.测试评论,主要包括以下环节和内容：试运行、修改、评价、形成课件,第四章CAI课件的开发,第二节教学设计过程分析,一.教学需求分析,1.确定课件的目标,2.教学内容的选择,3.使用课件的对象,4.课件运行的环境,二.教学逻辑设计,教学逻辑设计主要解决教学目标与教学流程或学习流程的

12、问题。,1.教学目标的逻辑分析方法,（1）教学目标的形成关系,一定的目标行为往往由若干种直接的基础行为的形成作为前提条件，它们之间所具有的关系为形成关系。（如下图所示）,第四章CAI课件的开发,设目标B和目标C是目标A的直接基础行为，在目标B和目标C形成前，目标A是不可能实现的，因此称目标B和目标C为目标A的低级目标，目标A是目标B和目标C的高级目标，目标B和目标C与目标A间所具有的关系为形成关系。,A,B,C,目标的形成关系,第四章CAI课件的开发,第二节教学设计过程分析,将实现某一目标的各级目标及其形成关系确定后，可以将这种关系以下图所示的形成关系图予以表示。,G,G4,G3,G2,G1,

13、2,4,5,1,6,3,R,R：前提行为,G：目标,高,低,形成关系图,第四章CAI课件的开发,第二节教学设计过程分析,（2）逻辑分析法,以逻辑分析的方法决定实现给定目标的形成关系，并以形成关系图的形式给出各级目标的层次结构，这种方法称为目标逻辑分析法。,逻辑分析方法的实质是通过对目标行为或教材的分析，寻找各种要素、项目或内容间的逻辑层次关系，并根据这种关系对教学内容实现序列化。,其主要缺点是在逻辑分析中往往忽略了教学对象学习者的心理活动过程。,（3）决定教学序列,目标分析的最终目的在于决定达到给定目标的教学序列。教学序列是教学项目在时间轴上展开的一维序列。,第四章CAI课件的开发,第二节教学

14、设计过程分析,2.教学目标分析,目标分析要求以分析的方法求出实现给定目标的各种不同水平的低级目标，并在此基础上作出相应的目标形成关系图。,（1）制定教学目标,教学目标应按目标分类的方法制定，包含两种不同水平的目标高级目标和低级目标。制定从高级向低级方向进行。制定时应注意：,目标的妥当性。,目标的明了性。,（2）目标细分化,目标分析的基本工作是目标的细分化、系列化。通过寻求与各级目标有形成关系的低级目标，求得指定课题的目标层次结构。,从给定的教学目标求得相应低级目标的基本方法是课题分析法和教材分析法。,第四章CAI课件的开发,第二节教学设计过程分析,3.目标层次关系的确定目标矩阵,目标矩阵可以给

15、出各低级目标按水平的分类和指定课题的目标层次关系和形成关系。,（1）制定教学目标,（2）直接低级目标,直接低级目标是一种为实现某种目标的具有直接意义的低级目标。,（3）目标矩阵,（4）按目标水平分类,（5）形成关系图,第四章CAI课件的开发,第二节教学设计过程分析,三.文字脚本的编辑,文字脚本是关于教学软件“教什么”、“如何教”和“学什么”、“如何学”的文字描述，包括教学目标的分析、教学内容和知识点的确定与分类、学习者特征的分析、学习模式选择、学习环境与情景创设、教学策略的制定以及媒体的选择与设计等。,第四章CAI课件的开发,第三节课件设计,脚本是计算机辅助教学或辅助学习软件设计与实现的依据，

16、包括文字脚本和制作脚本两部分。,制作脚本是在文字脚本的基础上，依据先进的教育科学理论和教学设计思想，将文字脚本改编成适于计算机表现的形式，完成交互界面的设计和媒体表现方式的设计。,一.制作脚本的内容,1.注明计算机飞屏幕上要显示的内容，包括文字、图形、动画、图像和影像等。,2.音响系统中所发出的声音，包括声音文件的文件名、声音文件的内容、文件输出顺序及其控制方式等。,3.计算机屏幕上所有信息的输出顺序、在屏幕上的位置以及输出和转换的控制等。,二.制作脚本的一般格式,三.制作脚本实例,第四章CAI课件的开发,第四节课件的测试及评价,一.课件的评价,课件的评价主要是对其进行教学评价。教学评价是对CAI课件在教与学过程中对学生学习成绩、素质的提高方面的作用，以及CAI课件对教学本身的有效性方面进行评价。,评价标准：美国教学教师协会提出的NCTM软件评价标准、美国西北地区教育实验室的交流机构MicroSIFT评价标准、美国软件行业协会的评价标准等。,二.课件开发的规范,重点介绍国家教育部（原国家教委）在1997年颁布的多媒体课件的制作规范。,