第二章 计算机辅助教学

教学软件与课件
课件：是针对具体的课程设计的教学软件。 学习资源：是指课程论题以外内容相关的 教学软件的内容。
学习工具：是指支持学习活动内容无关的 教学软件的软件。
课件
课件是指为了进行教学活动，采用计 算机语言、写作系统或其他工具所产生的 计算机软件及有关文档。 课件是计算计辅助教学系统中重要的应 用软件。
综合阶段(对信息进行鉴别，加工整理，提出实际方案， 解决问题)
抽象提炼阶段(归纳，总结，抽象概括，建立同类问题的 解决方法) 反思阶段(反思问题的求解过程，思考在问题过程中运用 的方法和遇到的困难)
原则：
主要 缺点
CAI课件的七种基本模式 （特点以及基本结果）
根据教学活动的特点通常分为：操练 与练习，指导，咨询，模拟，游戏，问题 求解和发现学习。
CAI课件的七种基本模式
* 操练与练习型模式(Drill and Practice)
* 指导型模式(Tutorial)
* 咨询型模式(Inquiring) * 模拟型模式(Simulation) * 游戏型模式(Gaming) * 问题求解型模式(Problem Solving)
1 探究型教学模式的研究
Web-Based Query Learning,WBQ，是指让学生 根据学习任务和学习需要，自定学习步调，自主选 择学习媒体内容和学习方式，独立地进行探索性学 习的活动。 学习者的整个探究学习活动是自我驱动，自我 引导的，具有明确的认知需要和学习方向，是一种 内在的学习行为。
* 微型世界(Microworld)
操练与练习型
教学目标不是向学生传授新知识，而 是让学生通过做大量的习题以达到巩固所 学的知识和形成熟练技能的目的。 提问是核心，问题的内容、形式、出 现的顺序等都会影响课件的教学效果。 提问与回答过程反复进行，直至到达 学习目标。
操练与练习型
操练是一种联想性的学习活动，目的在 于促进快速记忆和反应，如单词拼写、见词 生义、乘法九九表和珠算口诀等操作。
回顾：
如果要进行新知识的学习，会选择哪种 类型的CAI课件模式？为什么？ 如果是培养学生的综合能力，又会选择 哪些模式？为什么？ 如果是做《计算机基础》课程的CAI课 件，你又会进行怎样的设计？
五种网络教学模式（特点以及步骤）
网络教学模式是计算机辅助教学模式发 展的新阶段，这些模式不是非常成熟，它们 将随着网络教学的发展而被不断地加以改进、 完善。
外部设备包括外存、输入设备和输出 设备。网卡、通信网络设备。
显示器
硬盘、软盘、光 盘驱动
音响 耳机
显示卡
主 机
声卡
话筒
键盘、鼠标、 打印机、扫描 仪……
调制解调器 外部网络 硬件系统结构
学生机
……
学生机
集线器/交换机 服 务 器
大 屏 幕 投 影 仪 教师机 实物投影
调制解调器
广域网
硬件系统结构（2）
பைடு நூலகம்
头部动作 跟踪设备
头部动作跟踪器
眼球跟踪器 立体声合成器 耳机 视景生成器
眼球动作 跟踪设备
头盔显示器
声音识别 设备
话筒
数据手套
手部动作 跟踪设备
触感发生器
6自由度运动机构
主计算机
总结
各种模式之间是相互交叉相互联系的。一个 优秀的CAI课件，往往是课件开发者综合利 用各种模式的长处，组成一个理想的课件结 构。 如：把咨询模式和指导模式相结合，形成一 种称作对话型模式的课件，即在指导型模式 的CAI课件中，允许学生提问和查询。
CAI的三大特点
指导CAI的理论的多样性表明，CAI学 科日趋成熟。新理论的出现并不意味着旧理 论的失效，恰恰相反，它们在很大程度上是 互相补充的，我们应该全面了解、合理地综 合利用各种学习理论的应用价值。
CAI与传统的课堂教学相比的特点
CAI与传统的课堂教学相比的特点是：
交互性
个别化 合作学习
微型世界是 在60年代后期，美国教育心 理学家佩珀特提出一种新的计算机教育应用 观点。他认为儿童是自己认知结构的构造者， 儿童的认识不应靠教师灌输而成，而是在与 生活和现实环境的接触过程中，经历从具体 认识到抽象认识，形成知识结构的发展中得 到的。
虚拟现实是采用计算机技术生成一个逼 真的，具有视、听、触、味及嗅等多种感知的 虚拟环境，虚拟现实技术是仿真技术的高级发 展和突破，其基本特征是“沉浸” （immersion)和“交互”（interaction)。学生 （受训者）可以从这种虚拟空间的内部向外观 察，而不是只能作为一个旁观者由外部向内观 察。而且，学生可以沉浸其中，这里的所谓 “沉浸”指的是虚拟场景可以随着人的视点作 全方位的运动。
练习则属于一种掌握理论和方法的思维 性的学习活动，其目的在于培养和训练学生 解决问题的技能和速度，显示运用已学到的 知识来解决问题的全过程。
开始
提问
学生回答 正确回答 判断回答 给予鼓励
错误回答
诊断原因 正确答案 适当提示 显示规律 教授
再试
满意 是 继续？ 否 结束
不满意
操练和练习的基本结构
指导型
特点：
学习者的学习过程是自我识别，自我选择， 自我培养，自我控制的活动过程。 教师的主要职责是设计教学过程，组织学 习资源，解答学习者学习中的疑难问题，帮 助、指导学习者进行自主学习。
步骤：
问题分析阶段(提出解决问题的设想，形成一个行动方案) 信息收集阶段(利用网络展开行动,搜集有关信息资料)
课件的三种类型
课件按结构组织来分，可分为固定 型、生成型和智能型三种结构类型。
CAI系统的软件构成
著作系统 CMI软件
著作语言
开发语言
课件
运行系统
学习工具
通用语言
学习资料
CAI系统的软件构成
三、计算机辅助教育的教学模式



计算机辅助教学的教学模式 20世纪以来计算机辅助教学的发展 过程 CAI课件的七种基本模式（特点以及 基本结果） 五种网络教学模式（特点以及步骤）
计算计辅助教学中的教学模式
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。
时间 学习 理论 核心 技术 教学 类型
20世纪50－70年代 20世纪70－90年代 行为主义学习理论 认知主义学习理论 问－答式教学程序 分支式课件编制技 编制技术 术，智能CAI技术 程序化教学 单机课件化教学
反馈 教学内容 信息 处理 接受
信息 处理
呈现
教师 传统的教学系统
学生
关键：及时反馈
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。
计算机
Start
呈现教学信息 提出问题
学生 选择学习内容 接受教学信息 反应
补习
以学生个人为中心，模拟教师对学生个别 化教学的情景，适合传授新概念、新公式、 新规律等新知识为教学目标的教学活动。 教学内容系列显示，根据不同学生的特点 采取相应的教学策略进行自适应。
指导型课件的结构
咨询型
学生提出问题和要求，计算机回答并讲解 有关的教学内容。 控制权掌握在学生手中。 适合学生随意发现和探索知识，作为一种 扩大学生知识面的补充学习模式。
判断与反馈
进一步决策
End CAI的基本过程
接受反馈 强化
关键：课件的设计，教学方法的体现
不同流派的学习理论

以美国心理学家斯金纳为代表的行为派 学习理论。 以瑞士心理学家皮亚杰为代表的认知派 学习理论。 建构主义学习理论。


行为派学习理论
桑代克
时间：20世纪20年代——60年代 创始人：美国心理学家华生 主要人物：华生、桑代克、斯金纳
二、计算机辅助教学的系统构成

CAI系统构成的三部分 教学软件与课件
课件的三种类型
CAI系统的软件构成
CAI系统的构成
由硬件、系统软件和课件三部分组成。
1 硬件
硬件是CAI系统的物质基础，包括主机 和外部设备。 主机包括CPU和内存，CPU主要进行信 息处理和数据计算，内存是计算机工作时 存放数据的地方。
20世纪90年代至今 建构主义、人本主义、社 会化学习理论 网络技术、多媒体技术、 人工智能技术 网络化教学
适用 范围
知识呈现和简单技 个别学习与课堂演 能训练 示
远程自主式学习与基于资 源的学习、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 模拟部分课堂教学， 学习资源全球一体化，能 习中不会迷航 可编制多分支系列 进行在线多向讨论与发现 课件，适应性教学 学习，能自主建构有效的 课件 学习环境，便于因材施教 教学结构呆板，学 课件可修改性差， 习效率低 难以适应教学变化 学习中易于迷航，信息传 输受带宽限制
咨询型课件的常见结构
模拟型
对教学内容建立相应的模型进行模拟。 课件主要成分是“场景”的变化，这种变 化不能简单说对错。
学生的学习不仅是记忆，而且还包括分析、 综合、运用与评价，全面培养了学生的能力。
模拟型课件的基本结构
游戏型
寓教学于游戏之中。
游戏组织强调教学性，有明确的教学目标 和具体的教学内容，并包含教学策略。 要有竞争目标与游戏规则。
作用：监控和管理计算机系统的各硬件部 分使其协同操作，调节各程序正确运行、 管理用户文件的软件系统等。
例如MS—DOS系统、WINDOWS系统等都属于 操作系统。
程序设计语言
指通用的程序设计语言如Basic、Pascal 和C语言等，90年代开始流行面向对象的 可视化程序设计语言，如Visual Basic、 Visual C++、Delphi等。还有专门用于开 发CAI软件的著作语言和著作系统。
建构主义的学习理论
90年代兴起建构主义的学习理论， 认为学习者的知识应该是他们与环境的 交互作用中自行建构的，而不是灌输的。
对比
行为主义学习理论注重于外部刺激的 设计。 （强化） 认知主义学习理论着眼于知识结构的 建立。 （兴趣的培养） 建构主义学习理论特别关心学习环境 的设计。 （与环境的交互）
操练和练习方式的游戏型课件的常见结构
模拟方式的游戏型课件的常见结构
问题求解型
提供问题解答的环境，通常有计算问题 求解软件包和模型问题求解软件包。 由计算机完成复杂或繁琐的计算任务， 学生把主要精力放在提高分析问题和解决 问题的能力上。
发现学习
创设一种让学生“摆弄”的极好的学习环境。
人机会话能力
CAI的一个重要特点是交互性即通过人 机会话完成教学和教学管理。 硬件的人机会话能力大小，体现在硬 件提供的输入设备和输出设备，使交互方 式多样性，传播信息更为丰富。
2 系统软件
包括操作系统、程序设计语言、数据 库管理系统以及开发计算机辅助教学系统 所需的各种实用的工具软件等等。
操作系统
硬件能力
通常我们说硬件能力是指数据处理 能力、存储能力和人机会话能力。
数据处理能力
包括计算机CPU的字长、处理速度和指 令系统。字长反映计算的精度和速度（尤 其在复杂运算时），字长由8位发展到32位。 普通微机处理速度达每秒百万条指令，指 令系统是计算机处理信息的组织方式。
存储能力
内存越大，计算机处理信息的能力越 强，速度越快。 外存储器用于存放各种教学材料、教 学过程中所采集的信息及处理情况等大量 的信息，当需要使用时即可把信息从外存 储器调入内存。

以美国心理学家斯金纳为代表。 认为学习的起因在于对外部刺激的反应， 不关心刺激引起的内部心理过程，认为 与此无关。人类学习过程被解释为被动 接受外界刺激过程，教师向学生灌输知 识，学生的任务是接受和消化知识。
认知派学习理论
布鲁纳
皮亚杰
认知派学习理论
以瑞士心理学家皮亚杰为代表。 认为人的知识不是由外部刺激直接给予的， 而是由外部刺激和认知主体内部心理过程相 互作用的结果。学习过程被解释为每个人根 据自己的态度、需要和兴趣爱好，并利用过 去的知识与经验，对当前的外界刺激作出主 动的有选择的信息加工过程。
第二章 计算机辅助教学
一、计算机辅助教学的基本原理
二、计算机辅助教学的系统构成
三、计算机辅助教学的教学模式
四、计算机辅助教学的教学策略
一、计算机辅助教学的基本原理

传统的教学系统 计算机辅助教学的基本原理 不同流派的学习指导理论 CAI的三大特点
传统的教学系统
教学目标 诊断 评价 反应