運用cai技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)

運用cai技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)

cai是一種現(xiàn)代的教育技術(shù)手段，隨著科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展而形成。這是改革傳統(tǒng)教育模式、提高教育效率的重要方法。它還試圖進一步推進對教育概念的深刻改革，為教育發(fā)展提供新的方法和想法。自美國早在五十年代推出CAI系統(tǒng)至今,從國際總的發(fā)展趨勢看,CAI已完成了有用性測試階段,在高等教育和初等教育中已得到廣泛應(yīng)用,并且有了突破性進展,成為教育信息時代的核心技術(shù)。但與傳統(tǒng)的成熟的教育模式和手段相比仍有許多不完善之處,還處于輔助地位。而在另一領(lǐng)域――計算機輔助設(shè)計CAD已成為工程設(shè)計必不可少的手段,目前CAI的應(yīng)用水平還不能與CAD相比,事實上CAD能達到的應(yīng)用水平CAI也應(yīng)達到。如何突破CAI的局限性,切實提高其實際效用,是當(dāng)前亟待解決的問題。需要從教育理論、學(xué)習(xí)理論、教育技術(shù)、CAI方法等方面進行全方位的研究、探索和實踐,推動CAI技術(shù)向更深層次發(fā)展,以期在新的理論指導(dǎo)下,在新技術(shù)的支持下,創(chuàng)造出更有效的、更具挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)環(huán)境——教育信息技術(shù)支撐的電子化教室,實現(xiàn)數(shù)字化學(xué)習(xí)(e-Learning)。教育技術(shù)的信息化與電子化是將來發(fā)展的方向,但能否完全用電子化教室取代傳統(tǒng)的教學(xué)方式,仍是一個需要深入研究、有待于進一步實踐才能斷定的問題,然而用電子化教室部分取代傳統(tǒng)教室功能,答案應(yīng)是肯定的。為了實現(xiàn)這一功能,首先要做的基礎(chǔ)性工作是知識載體和媒體的信息化、電子化。提供磁媒體的教科書作為新的知識載體,是實現(xiàn)電子化教室的基本前提,是CAI的一項基本內(nèi)容。1992年12月11日,當(dāng)時主持國家教委工作的李鐵映同志在視察全國中小學(xué)計算機教育研究中心時曾說到:“計算機軟件和中小學(xué)課本相結(jié)合,紙張文化和磁帶文化相結(jié)合……爭取把九年制中小學(xué)教材都編進計算機?！倍撕蟛坏绞甑臅r間里,多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機性能、存儲技術(shù)等方面都有了巨大的發(fā)展,為磁(光)媒體的教科書等電子教材的建設(shè)提供了方便條件和新技術(shù)。電子教材建設(shè)依賴于計算機軟硬件平臺和CAI教學(xué)環(huán)境。單機版裝在個人機上,只供單用戶使用;網(wǎng)絡(luò)版通常采用客戶/服務(wù)器方式,在網(wǎng)絡(luò)方式下供多用戶使用?；鵚EB的電子教材使用超文本和超媒體形式,在校園網(wǎng)或INTRANET環(huán)境下,可采用分布計算與集中處理相結(jié)合的方式,動態(tài)表示和展示知識點及其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),為學(xué)生提供一個極好的學(xué)習(xí)環(huán)境,具有傳統(tǒng)教材無法比擬的優(yōu)勢。以電子教材為基礎(chǔ),綜合采用多種CAI技術(shù),可在局域網(wǎng)上或INTRANET上實現(xiàn)虛擬教室,完成傳統(tǒng)課堂的教學(xué)任務(wù)。以后本文所用術(shù)語“電子教材”若不加特殊說明,專指基于WEB的電子教材。1電子教材的功能電子教材不是簡單的電子化圖書,它具有以下一些基本特征。電子教材以超文本形式把課程內(nèi)容所有知識點按層次和網(wǎng)狀的邏輯結(jié)構(gòu)有機地聯(lián)系起來,能夠真實清晰地反映各知識點之間的聯(lián)系,而傳統(tǒng)教材則以一維線性方式展現(xiàn)各知識點。因為傳統(tǒng)教材的文本中知識與信息只能按線性順序結(jié)構(gòu)排列,這樣不僅制約了閱讀和檢索的速度,而且也給理解造成一定障礙,難于從整體上把握知識的全貌。電子教材是以超文本方式閱讀,大大提高了閱讀和檢索的效率。由于電子教材采用了超媒體技術(shù),其中的閱讀對象也從單一的文字形式擴展為聲音、圖形、三維動畫及視頻等多種媒體,徹底打破了傳統(tǒng)的知識表達方式,超媒體與超文本這種跨越時空限制直觀生動地再現(xiàn)知識方式十分有助于提高讀者的閱讀興趣,使其準(zhǔn)確完整地理解所學(xué)內(nèi)容。實時交互性是電子教材的又一顯著特性。由于電子教材表達的靈活性及WEB的動態(tài)和分布計算功能,使得一些在傳統(tǒng)教材中無法單純用文字來表達的內(nèi)容,也能展示出來,部分地實現(xiàn)了教師的講解職能,例如可以提問、答疑、解釋、說明等等,在這個意義上可以說電子教材是教師與教材的結(jié)合,是課堂現(xiàn)場的‘講義’。內(nèi)容的廣泛性與形式的多樣性使電子教材具有一定的智能性。例如對于思考題或習(xí)題可根據(jù)學(xué)生的反饋信息判定對錯,并能提供幫助,引導(dǎo)學(xué)生正確解題;還可以針對某些問題、重點與難點進行討論、對比、分析、總結(jié)和綜合。傳統(tǒng)教材主要以文本形式表示、展現(xiàn)知識,電子教材不僅可以用不同的媒體形式再現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容,甚至可直接鏈到其它WEB服務(wù)器及本地WEB服務(wù)器中的各種學(xué)習(xí)材料和相關(guān)的電子書籍。事實上電子教材是把教學(xué)大綱、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、習(xí)題與實驗操作、可視材料、參考資料等有機結(jié)合起來,構(gòu)成一個所有教學(xué)材料的集合。2建立電子教材的組織規(guī)范一門課程的電子教材應(yīng)包含以下基本內(nèi)容:以多種媒體形式表示的單元教學(xué)內(nèi)容和知識點。各知識點和教學(xué)單元的鏈接關(guān)系。一是WEB設(shè)計本身提供的自然順序關(guān)系和層次目錄;二是超鏈點實現(xiàn)的層次與網(wǎng)狀鏈接,這種鏈接可突破時空局限性而鏈接到其它WEB服務(wù)器甚至遠程的WEB站點。單元總結(jié)與練習(xí)、思考、提問。教學(xué)大綱,其中包括對課程教學(xué)的整體處理、教師手冊、教學(xué)管理、教學(xué)設(shè)備、實驗要求等。與其它教學(xué)材料與相關(guān)電子書籍的鏈接,包括參考資料、學(xué)習(xí)與習(xí)題指導(dǎo)、實驗操作模擬、綜合復(fù)習(xí)與測試,這部分是可選、可擴充的。電子教材是實現(xiàn)電子教室的基礎(chǔ),是最基本的CAI教學(xué)素材。它是由計算機軟件實現(xiàn)的,除遵循軟件工程一般原則外,還應(yīng)滿足教學(xué)理論、認識規(guī)律和教學(xué)方法的基本原則和要求。首先必須在教學(xué)理論指導(dǎo)下按照系統(tǒng)工程的觀點方法進行電子教材的建設(shè)。制定符合程序教學(xué)思想、電子教室特點的教學(xué)大綱,并根據(jù)教學(xué)大綱和傳統(tǒng)教學(xué)實踐、教學(xué)過程的組織原則,作為系統(tǒng)、規(guī)范的CAI軟件來研究和建設(shè),目標(biāo)是建立以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的多媒體教學(xué)環(huán)境——電子教室。其次是協(xié)作學(xué)習(xí)與個別化教學(xué)結(jié)合的原則。電子教材的編寫應(yīng)該宜于實現(xiàn)教學(xué)的個別化,允許學(xué)生根據(jù)個人的基礎(chǔ)條件和興趣自行選擇學(xué)習(xí)的形式和內(nèi)容,依據(jù)當(dāng)時的情況調(diào)整學(xué)習(xí)的步調(diào)與速度。以利于突破傳統(tǒng)的以教師為中心、以書本為中心、以課堂為中心的束縛,使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體和中心,充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性與自覺性。同時還應(yīng)該實現(xiàn)集體學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的功能,形成課堂的整體學(xué)習(xí)氛圍、團隊意識和共鳴效應(yīng)。強化素質(zhì)教育、突出創(chuàng)新的原則。電子教材使學(xué)習(xí)內(nèi)容數(shù)字化、信息化,再按聯(lián)想式思維方式組織教學(xué)內(nèi)容;另外還借助計算機獲得了教學(xué)判斷能力和解答能力、且具有交互性。系統(tǒng)本身能根據(jù)學(xué)習(xí)現(xiàn)場情況進行設(shè)問、歸納、判定,并能及時反饋信息,調(diào)整學(xué)習(xí)策略,提出指導(dǎo)性建議。從而提供了一個創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)環(huán)境,非常易于實現(xiàn)啟發(fā)式、研討式教學(xué),有利于創(chuàng)新人才的培養(yǎng)?？茖W(xué)性與趣味性兼顧原則。電子教材綜合運用各種媒體形式,使得知識的展現(xiàn)精彩有趣,具有引發(fā)學(xué)習(xí)興趣和動機的特征,但切忌過分花俏,片面最求新奇有趣。否則將使學(xué)生無法保持持久的學(xué)習(xí)注意力,并沖淡積極的思維活動。必須合理地編排,恰當(dāng)?shù)剡\用各種媒體手段,使學(xué)生的興趣和注意力指向課程所包含的知識與未來的學(xué)習(xí)。電子教材的建設(shè)必須根據(jù)教學(xué)大綱和學(xué)科特點,圍繞重點、難點構(gòu)建科學(xué)的課程內(nèi)容和知識體系,準(zhǔn)確反映課程所包含的科學(xué)基礎(chǔ)知識和現(xiàn)代發(fā)展水平。課程教師參與也是電子教材建設(shè)必須遵守的原則。不同的學(xué)校、不同的教師、不同的課程都有各自不同的特點,正是這些個體差異造成了不同的教學(xué)層次和教學(xué)風(fēng)格。電子教材雖有通用性,但是它明顯不同于傳統(tǒng)的統(tǒng)編教材。電子教材作為直接進入課堂的講授內(nèi)容,更具有個案性,是針對特定對象的‘教案’或‘講義’。另一方面,電子教材的有限‘智能性’,使其成為能履行部分教師職能的半獨立知識授體,必須加入教師的個人理解和教學(xué)藝術(shù)處理內(nèi)容。因此課程教師必須是電子教材的主要參與者,并以其個體經(jīng)驗融入其中形成特色,決不能只由軟件人員來建設(shè)某一課程的電子教材。另外還有一個電子化學(xué)習(xí)所帶來的情感淡化與學(xué)習(xí)失控的問題,在電子教材建設(shè)中也應(yīng)予以足夠的重視。3系統(tǒng)建設(shè)與實現(xiàn)電子教材是課程教學(xué)中所傳授或輸送的知識信息以磁(光)媒體為載體的物質(zhì)形式,在邏輯上可看成是由數(shù)據(jù)信息和程序兩部分組成的處于存儲狀態(tài)的教育信息,電子教材是在一定硬件上由計算機軟件生成并由計算機軟件重現(xiàn)的?；赪EB瀏覽器的電子教材是一種軟件系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)(Intranet)環(huán)境是實現(xiàn)本軟件的基本前提,在此前提具備的條件下,按以下步驟建設(shè)基于WEB瀏覽器的電子教材。(1)制定教學(xué)大綱,分解知識點,剖析重點、難點,完成知識點鏈接的邏輯關(guān)系圖(包括前導(dǎo)課程)設(shè)計。(2)在教育理論和程序教學(xué)思想指導(dǎo)下,結(jié)合行為主義和建構(gòu)主義兩種學(xué)習(xí)理論,根據(jù)‘二’中所述的原則與功能,編寫文字腳本,確定必要的參考材料,進行系統(tǒng)設(shè)計與功能設(shè)計。(3)設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、邏輯模塊、接口和超連點。(4)用動態(tài)網(wǎng)頁、分布處理和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫等技術(shù)實現(xiàn)本系統(tǒng)。(5)調(diào)試糾錯與發(fā)布。需要注意,電子教材的實現(xiàn)要充分考慮可擴充性、可維護性和人機接口這兩