計算機輔助教學及CAI理論基礎(chǔ)

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,補充:計算機輔助教學及CAI理論基礎(chǔ),第一章 計算機輔助教育概論,第二章 計算機輔助教學,第三章 有關(guān)CAI課件的基本理論,第四章 CAI課件的開發(fā),第一章 計算機輔助教育概論,第一節(jié)計算機輔助教育的發(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),第一章計算機輔助教育概論,第一節(jié)計算機輔助教育的發(fā)展概況,計算機輔助教育（Computer-Based Education），簡稱CBE,一,.傳統(tǒng)教育的弊端,傳統(tǒng)教育是指以“傳授知識”為指導思想的”三中心“論（教師中心、課堂中心、書本中心）的學校教育它在信息社會的弊端：首先是學校教育的有效性其二是學校教育的經(jīng)濟性問題其三是傳統(tǒng)的學校教育對信息社會的適應(yīng)性問題二.計算機輔助教育的發(fā)展,計算機輔助教育興起于20世紀50年代末期，是在斯金納的程序教育機器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的1958年，美國IBM公司的沃斯頓研究中心設(shè)計了第一個計算機教學系統(tǒng)1960年，伊里諾斯大學烏班那分校開始籌劃一個叫PLATO的教學系統(tǒng)1963年，美國斯坦福大學開始研究計算機輔助教學（CAI）。

第一章計算機輔助教育概論,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、心理學理論及信息論、控制論、系統(tǒng)論、人工智能化問題、哲學問題、計算機技術(shù)二.CBE的應(yīng)用方式,計算機在教育中的應(yīng)用主要有三個方面：科學研究、教育行政管理和計算機輔助教學計算機輔助教育主要有兩種方式：計算機輔助教學（Computer-Assisted Instruction，簡稱CAI）1.CAI,CAI的輔助對象是學生，是由機器向?qū)W生提供教學資料和各種問題，幫助學生學習，以改進教學方法，改善學習效果，提高學習質(zhì)量2.CMI,CMI的輔助對象是教師，它用來幫助教師控制和管理教學環(huán)境，指導教學過程第一章計算機輔助教育概論,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,第一章計算機輔助教育概論,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)為中心的遠程多媒體CAI是CBE發(fā)展的主流,計算機教育網(wǎng)絡(luò)包括下列部分：,（1）現(xiàn)代計算機通信網(wǎng)絡(luò),（2）計算機輔助教學網(wǎng)絡(luò),（3）學習資料庫網(wǎng)絡(luò),（4）教育家與教師網(wǎng)絡(luò),（5）學習伙伴網(wǎng)絡(luò),第一章計算機輔助教育概論,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)庫管理系統(tǒng)、程序設(shè)計語言等）、課件寫作系統(tǒng)、學習管理程序、課程軟件（即課件）第二章計算機輔助教學,第一節(jié)計算機輔助教學及其構(gòu)成,一,.計算機輔助教學的實質(zhì),計算機輔助教學的實質(zhì)是以計算機的各種特征和功能對教育信息進行傳遞和處理，從而達到輔助教師教學和學生學習的目的二.CAI的基本過程,1.選擇題目,2.計算機呈現(xiàn)資料,3.學生接受教學信息,4.計算機提問,5.學生作出反應(yīng),6.計算機評價與反饋,7.學生接受反饋信息,8.計算機作出教學決策,第二章計算機輔助教學,第一節(jié)計算機輔助教學及其構(gòu)成,CAI中學生與計算機之間的交互活動,呈現(xiàn)序言,呈現(xiàn)教材資料,提問,評價與反饋,教學決策,選擇科目,接受教學信息,作出反應(yīng),接受反饋信息,結(jié)束,計算機,學生,第二章計算機輔助教學,第一節(jié)計算機輔助教學及其構(gòu)成,三,.CAI的特點,1.集成性,2.交互性,3.個別性,4.直觀性,5.非線性,三,.CAI系統(tǒng)的組成,CAI系統(tǒng)是一個由計算機、學生、課件作者和教師（有時教師兼課件作者）構(gòu)成的人機系統(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、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語言和課件三大類，此外還有一些CAI支持程序和實用程序第二章計算機輔助教學,第二節(jié)CAI的學習理論及其發(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點,2.行為主義理論在教學上的應(yīng)用,（1）基本過程,（2）教學設(shè)計的指導原則：接近性原則、重復性原則、反饋和強化原則,（3）程序教學,第二章計算機輔助教學,第二節(jié)CAI的學習理論及其發(fā)展,二.認知心理學理論和其他理論在CAI中的應(yīng)用,（一）基本理論觀點,（二）有關(guān)概念,1.認知結(jié)構(gòu),2.學習的劃分,（1）根據(jù)學習的內(nèi)容，可把學習分為機械學習和有意義學習2）根據(jù)學生進行學習的方式，可把學習分為接受學習和發(fā)現(xiàn)學習3.同化、順應(yīng),4.有意義學習的條件,（三）認知心理學理論在教學中的應(yīng)用,1.教學目的,2.過程,（四）教學原則,第二章計算機輔助教學,第三節(jié)CAI的功能模式,一.訓練與練習,1.基本模式,訓練與練習模式的基本做法是：計算機提問，學生問答2.訓練與練習模式設(shè)計的基本要求,（1）目標、意圖明確,（2）應(yīng)用適當?shù)慕逃龑W與學習心理學理論,（3）內(nèi)容具有科學性,（4）良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),（5）適當?shù)厥褂脠D形、聲響和色彩,第二章計算機輔助教學,第三節(jié)CAI的功能模式,二.個別指導,1.基本過程,2.設(shè)計要求（交互性和適應(yīng)性）,3.應(yīng)注意的問題,（1）確定個別指導型課件的范圍。

2）把握個別指導的作用3）課件的選用與課堂教學的協(xié)調(diào)三.對話,四.模擬,五.游戲,六.問題求解,七.測驗,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)教學目標設(shè)計的，表現(xiàn)特定教學內(nèi)容，反映一定教學策略，具備一定教學功能的計算機輔助教學的教學軟件二.CAI課件的組成內(nèi)容,1.向?qū)W習者提供的各種教學信息；,2.用于對學習過程進行診斷、評價、處置和學習引導的各種信息和信息處理方式；,3.為了提高學習積極性、制造學習動機、用于強化學習刺激的學習評價信息；,4.用于更新學習數(shù)據(jù)、實現(xiàn)學習過程控制的教學策略和學習過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,按照CAI課件的制作水平和教育信息的產(chǎn)生、儲存方式的不同，課件可分為框面型、自動生成型、數(shù)據(jù)庫型、人工智能型等四種不同的類型一.框面型課件,特點：反映了CAI學習過程的基本特點，課件的制作比較簡單，學習的自由度受到一定的限制，課件設(shè)計比較繁瑣二.自動生成型課件,特點：教學程序的構(gòu)成比較簡練，課件內(nèi)存占用量大大縮小，給課件的設(shè)計、制作和使用帶來了很大的方便缺點是課件學習后在多大程度上達到了教學目標的要求不易判斷。

三.數(shù)據(jù)庫型課件,主要優(yōu)點是具有豐富的教學信息，主要問題是要建立內(nèi)容豐富的教材庫四.人工智能型課件,第四章CAI課件的開發(fā),第一節(jié)CAI課件開發(fā)的一般過程,課件系統(tǒng)設(shè)計過程可分為課題定義、教學設(shè)計、課件設(shè)計和測試評價等幾個步驟一.課題定義,通常包括以下內(nèi)容：課題名稱、制作目的、使用對象、主要內(nèi)容、組成部分二.教學設(shè)計,主要包括以下內(nèi)容和環(huán)節(jié)：教學需求分析、教學邏輯設(shè)計、文字腳本的編輯三.課件設(shè)計,主要包括以下內(nèi)容和環(huán)節(jié)：制作腳本的設(shè)計、程序設(shè)計及軟件編輯四.測試評論,主要包括以下環(huán)節(jié)和內(nèi)容：試運行、修改、評價、形成課件,第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,一.教學需求分析,1.確定課件的目標,2.教學內(nèi)容的選擇,3.使用課件的對象,4.課件運行的環(huán)境,二.教學邏輯設(shè)計,教學邏輯設(shè)計主要解決教學目標與教學流程或?qū)W習流程的問題1.教學目標的邏輯分析方法,（1）教學目標的形成關(guān)系,一定的目標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課件的開發(fā),設(shè)目標B和目標C是目標A的直接基礎(chǔ)行為，在目標B和目標C形成前，目標A是不可能實現(xiàn)的，因此稱目標B和目標C為目標A的低級目標，目標A是目標B和目標C的高級目標，目標B和目標C與目標A間所具有的關(guān)系為形成關(guān)系。

A,B,C,目標的形成關(guān)系,第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,將實現(xiàn)某一目標的各級目標及其形成關(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,高,低,形成關(guān)系圖,第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,（2）邏輯分析法,以邏輯分析的方法決定實現(xiàn)給定目標的形成關(guān)系，并以形成關(guān)系圖的形式給出各級目標的層次結(jié)構(gòu)，這種方法稱為目標邏輯分析法邏輯分析方法的實質(zhì)是通過對目標行為或教材的分析，尋找各種要素、項目或內(nèi)容間的邏輯層次關(guān)系，并根據(jù)這種關(guān)系對教學內(nèi)容實現(xiàn)序列化其主要缺點是在邏輯分析中往往忽略了教學對象學習者的心理活動過程3）決定教學序列,目標分析的最終目的在于決定達到給定目標的教學序列教學序列是教學項目在時間軸上展開的一維序列第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,2.教學目標分析,目標分析要求以分析的方法求出實現(xiàn)給定目標的各種不同水平的低級目標，并在此基礎(chǔ)上作出相應(yīng)的目標形成關(guān)系圖1）制定教學目標,教學目標應(yīng)按目標分類的方法制定，包含兩種不同水平的目標高級目標和低級目標制定從高級向低級方向進行。

制定時應(yīng)注意：,目標的妥當性目標的明了性2）目標細分化,目標分析的基本工作是目標的細分化、系列化通過尋求與各級目標有形成關(guān)系的低級目標，求得指定課題的目標層次結(jié)構(gòu)從給定的教學目標求得相應(yīng)低級目標的基本方法是課題分析法和教材分析法第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,3.目標層次關(guān)系的確定目標矩陣,目標矩陣可以給出各低級目標按水平的分類和指定課題的目標層次關(guān)系和形成關(guān)系1）制定教學目標,（2）直接低級目標,直接低級目標是一種為實現(xiàn)某種目標的具有直接意義的低級目標3）目標矩陣,（4）按目標水平分類,（5）形成關(guān)系圖,第四章CAI課件的開發(fā),第二節(jié)教學設(shè)計過程分析,三.文字腳本的編輯,文字腳本是關(guān)于教學軟件“教什么”、“如何教”和“學什么”、“如何學”的文字描述，包括教學目標的分析、教學內(nèi)容和知識點的確定與分類、學習者特征的分析、學習模式選擇、學習環(huán)境與情景創(chuàng)設(shè)、教學策略的制定以及媒體的選擇與設(shè)計等第四章CAI課件的開發(fā),第三節(jié)課件設(shè)計,腳本是計算機輔助教學或輔助學習軟件設(shè)計與實現(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)先進的教育科學理論和教學設(shè)計思想，將文字腳本改編成適于計算機表現(xiàn)的形式，完成交互界面的設(shè)計和媒體表現(xiàn)方式的設(shè)計。

一.制作腳本的內(nèi)容,1.注明計算機飛屏幕上要顯示的內(nèi)容，包括文字、圖形、動畫、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.計算機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.制作腳本實例,第四章CAI課件的開發(fā),第四節(jié)課件的測試及評價,一.課件的評價,課件的評價主要是對其進行教學評價教學評價是對CAI課件在教與學過程中對學生學習成績、素質(zhì)的提高方面的作用，以及CAI課件對教學本身的有效性方面進行評價評價標準：美國教學教師協(xié)會提出的NCTM軟件評價標準、美國西北地區(qū)教育實驗室的交流機構(gòu)MicroSIFT評價標準、美國軟件行業(yè)協(xié)會的評價標準等二.課件開發(fā)的規(guī)范,重點介紹國家教育部（原國家教委）在1997年頒布的多媒體課件的制作規(guī)范。