計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)

多媒體輔助教學(xué)的大體模式正如人類教師與學(xué)生組成的教學(xué)系統(tǒng)可采用不同的教學(xué)模式一樣，多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)也可按照具體的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容，采用各類教學(xué)模式。一、講解演示講解演示模式仿照了人類教師課堂教學(xué)與演示的教學(xué)方式。利用多媒體計(jì)算機(jī)所具有的圖像、動(dòng)畫、語言和音樂的功能，發(fā)揮計(jì)算機(jī)所特有的交互性，將教材內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生。特別是一些用語言難以清楚表述的、轉(zhuǎn)變進(jìn)程復(fù)雜的、或肉眼直接觀察不到的教學(xué)內(nèi)容，如物理學(xué)中分子運(yùn)動(dòng)、電磁場(chǎng)、波的傳播、相對(duì)論等概念，都可以通過計(jì)算機(jī)顯示動(dòng)態(tài)圖形，改變參數(shù)觀察相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，超級(jí)有助于理解研究對(duì)象內(nèi)在的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。該方式可以集中優(yōu)秀教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以多媒體的表現(xiàn)形式，有選擇地控制思考和理解的時(shí)間，能夠直接在教學(xué)上課時(shí)利用。既減輕了教師擦寫黑板的勞累，又可節(jié)省出時(shí)間用于教授新內(nèi)容，大大提高了教學(xué)效率及質(zhì)量。該模式也可供學(xué)生作為個(gè)別教學(xué)的形式利用，通過選擇學(xué)習(xí)時(shí)間的長(zhǎng)短起到必然的因材施教作用。二、操作與練習(xí)操作練習(xí)也是許多教師常常采用的一種教學(xué)方式。它是通過反復(fù)地練習(xí)使學(xué)生鞏固和熟練某些知識(shí)和技術(shù)。在多媒體輔助教學(xué)中充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)自動(dòng)執(zhí)行程序的功能，節(jié)省了教師們工作量和時(shí)間，對(duì)于提高學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的速度和準(zhǔn)確性超級(jí)有利。該模式的特色是計(jì)算機(jī)的即時(shí)反饋功能取得了適當(dāng)?shù)膽?yīng)用。這種教學(xué)模式首先由計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)問題，學(xué)生輸入回答信息后，計(jì)算機(jī)判斷回答得是不是正確。如正確，則予以肯定和贊美，使學(xué)生取得正向鼓勵(lì)，然后進(jìn)入下一問題。如不正確，則給予提示幫忙，并給予再一次的回答機(jī)緣，或直接顯示正確答案；若是學(xué)生不會(huì)，可以請(qǐng)求系統(tǒng)呈現(xiàn)幫忙的信息，或是呈現(xiàn)講解進(jìn)程。按這樣的方式，通過讓學(xué)生回答一組難度漸增的問題，達(dá)到學(xué)習(xí)目的。這種模式涉及題目的編排，學(xué)生回答信息的輸入，判斷回答和反饋信息的組織，記錄學(xué)生成績(jī)等。比較完善的系統(tǒng)應(yīng)有題庫，能按學(xué)生情況組卷，能按照學(xué)生回答錯(cuò)誤的情況提可能的犯錯(cuò)原因，并呈現(xiàn)有針對(duì)性的提示幫忙。為了掌握學(xué)習(xí)的進(jìn)程及效果，還應(yīng)能記錄統(tǒng)計(jì)分析學(xué)生的回答問題情況。通常這種模式的多媒體輔助教學(xué)軟件在設(shè)計(jì)時(shí)都與教材配套，主要的操作練習(xí)內(nèi)容包括以下幾方面：對(duì)學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)和掌握技術(shù)是極為重要的，但教師在課堂上又沒有足夠時(shí)間以回答的作業(yè)形式幫忙學(xué)生溫習(xí)；與教材的內(nèi)容相匹配的練習(xí)形式。例如，數(shù)學(xué)中的習(xí)題對(duì)掌握大體知識(shí)和解題技能是極為重要的，因此教師老是布置大量的習(xí)題給學(xué)生，但隨之而來的是出題和評(píng)判作業(yè)的繁重負(fù)擔(dān)，對(duì)于及時(shí)地反饋學(xué)生作業(yè)中的對(duì)錯(cuò)信息較難做到；另外像物理學(xué)中的應(yīng)用問題，當(dāng)某些參數(shù)改變時(shí)，結(jié)果也會(huì)隨之改變，它們之間的關(guān)系對(duì)學(xué)生熟悉相關(guān)的物理現(xiàn)象或規(guī)律是超級(jí)重要的，僅靠教師自身難于動(dòng)態(tài)分析這些問題。上述內(nèi)容的問題均適于用操作與練習(xí)的多媒體輔助教學(xué)模式解決。三、個(gè)別輔導(dǎo)這種模式是讓計(jì)算機(jī)充當(dāng)教師，使學(xué)生通過計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)新的知識(shí)技術(shù)，個(gè)別輔導(dǎo)模式適合學(xué)生自學(xué)。在個(gè)別輔導(dǎo)模式的軟件程序中，其工作流程一般是將教學(xué)內(nèi)容分解成許多小塊的教學(xué)單元，將知識(shí)分解成許多相關(guān)的知識(shí)片，每次呈現(xiàn)只是一個(gè)概念或知識(shí)點(diǎn)，然后通過提問檢查學(xué)生的掌握情況，每隔幾個(gè)小塊教學(xué)單元或在結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)就針對(duì)所有學(xué)過的內(nèi)容來提問，相當(dāng)于平時(shí)的單元溫習(xí)或總溫習(xí)檢查。在學(xué)習(xí)進(jìn)程中，系統(tǒng)將時(shí)刻監(jiān)視學(xué)生的進(jìn)程，并按照學(xué)習(xí)者的反映，決定讓學(xué)習(xí)者是進(jìn)入新內(nèi)容學(xué)習(xí)仍是退回學(xué)習(xí)舊內(nèi)容。在任何一個(gè)環(huán)節(jié)，若是學(xué)習(xí)者不能達(dá)到系統(tǒng)所規(guī)定的成績(jī)標(biāo)準(zhǔn)，就得退回從頭矯正，直抵達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，才進(jìn)入下一主題。例如，國內(nèi)科利華公司的“CSC電腦家庭教師”就是一個(gè)覆蓋了小學(xué)、初中及高中各學(xué)科的以個(gè)別輔導(dǎo)為主的教學(xué)軟件。計(jì)算機(jī)本身的許多系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，如Windows或Word等，都備有在線的個(gè)別輔導(dǎo)（熱鍵幫忙），一旦激活幫忙功能就可以夠按照提示信息方便地學(xué)習(xí)軟件利用方式，對(duì)于初學(xué)軟件利用者來講，比閱讀印刷形式的利用手冊(cè)還要方便。將F1鍵概念為進(jìn)入幫忙系統(tǒng)的熱鍵，幾乎是所有軟件的缺省規(guī)定。四、模擬模擬亦稱仿真，是指用計(jì)算機(jī)仿照真實(shí)現(xiàn)象或?qū)崿F(xiàn)理論上的“理想模型”，該理想模型是突出了所研究問題的大體要素并將與問題無關(guān)的因素簡(jiǎn)化了的模型。它一般被設(shè)計(jì)成由利用者控制事件中的某些進(jìn)程，從而發(fā)展到不同的事件結(jié)果。這種模式超級(jí)有利于培育學(xué)生解決問題的能力，而且克服了許多真實(shí)實(shí)驗(yàn)的困難，在許多場(chǎng)合下具有不可替代的作用。以下稍作深切的討論。1．適于模擬的內(nèi)容（1）用真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法實(shí)現(xiàn)或表現(xiàn)不清楚的內(nèi)容。如物理學(xué)中的原子裂變、太陽系中行星的運(yùn)動(dòng)等，再有像歷史事件的描述等。（2）真實(shí)實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備、材料太昂貴，即便采取計(jì)算機(jī)媒體之外的其它手腕，也難于在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。（3）包括有危險(xiǎn)因素的內(nèi)容?；瘜W(xué)中有很多實(shí)驗(yàn)具有很大的危險(xiǎn)性，如可能產(chǎn)生爆炸，或帶有巨毒、污染等，另外像訓(xùn)練宇航員、飛行員這樣的內(nèi)容。（4）實(shí)驗(yàn)的周期太長(zhǎng)。在生物學(xué)中，遺傳實(shí)驗(yàn)是比較重要的內(nèi)容，但可能需要的時(shí)間很長(zhǎng)，例如幾年，因此教學(xué)上難以實(shí)現(xiàn)。2．模擬的大體類型（1）模擬實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)來構(gòu)造（模擬）實(shí)驗(yàn)的環(huán)境以增強(qiáng)和代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗(yàn)手腕，用計(jì)算機(jī)顯示器屏幕演示實(shí)驗(yàn)，并給予學(xué)生操作手腕和利用方式的提示，容易引發(fā)學(xué)生的興趣，并達(dá)到加深理解的效果。從電子儀器到物理實(shí)驗(yàn)都適合這種模擬。如電學(xué)測(cè)量中的信號(hào)發(fā)生器、示波器等許多儀器，都可集計(jì)算機(jī)于一身，按照不同需要通進(jìn)程序控制使得計(jì)算機(jī)顯示器出現(xiàn)不同的儀器面板，利用者利用計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)來操縱顯示器上面板中的按鈕，控制“儀器”進(jìn)行各類操作。（2）模擬經(jīng)歷和遭遇有人也稱此類型為情景模擬。按照“發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”的原則，讓學(xué)生在所呈現(xiàn)的情節(jié)中扮演一個(gè)角色，讓學(xué)習(xí)者在情景中試探各類反映，可以幫忙學(xué)生取得未經(jīng)歷過的經(jīng)驗(yàn)。例如，模擬醫(yī)療經(jīng)驗(yàn)對(duì)醫(yī)療效果十分有效。伊利諾斯大學(xué)醫(yī)療中心研究的CASE模擬程序，可用于訓(xùn)練內(nèi)科醫(yī)生的臨床診斷能力。首先計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一個(gè)模擬病歷，讓實(shí)習(xí)醫(yī)生（計(jì)算機(jī)操作者）診斷病因并開出處方，計(jì)算機(jī)按照這一處方，可模擬“病人”在接受醫(yī)治后的病情轉(zhuǎn)變，系統(tǒng)模擬十分傳神。美國的“俄勒岡小道”（OregonTrail）軟件，模擬一次學(xué)習(xí)者必需克服許多困難的旅行，對(duì)于中小學(xué)生就極具吸引力。（3）模擬訓(xùn)練這種類型的模擬可以幫忙學(xué)生熟練操作技能。例如模擬飛機(jī)、汽車及輪船的駕駛、武器的操縱或其它一些大型復(fù)雜系統(tǒng)的控制訓(xùn)練。例如日本國際電訊公司KDDCAI培訓(xùn)中心，專門用于培訓(xùn)國際電訊系統(tǒng)的操作員，由于衛(wèi)星通信系統(tǒng)設(shè)備昂貴且24小時(shí)持續(xù)運(yùn)行，不可能讓學(xué)員實(shí)際訓(xùn)練操作，CAI模擬訓(xùn)練不僅價(jià)廉，達(dá)到訓(xùn)練檢查、排除故障的能力，而且可以模擬一些破壞性的故障。該系統(tǒng)用于“衛(wèi)星通信工作講座”等60多門課程的培訓(xùn)。（4）進(jìn)程模擬進(jìn)程模擬中學(xué)習(xí)者并非扮演某一角色，只是一個(gè)外部實(shí)驗(yàn)者。學(xué)習(xí)者先決定好每一輪或每一次實(shí)驗(yàn)的參數(shù)，爾后無需學(xué)習(xí)者干與，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)給出一個(gè)相應(yīng)的結(jié)論。人們最感興趣的是模擬進(jìn)程的結(jié)果。其中可改變的參數(shù)包括有某一進(jìn)程發(fā)生的速度，經(jīng)濟(jì)問題預(yù)測(cè)或遺傳實(shí)驗(yàn)中的時(shí)間等。為清楚觀察某一現(xiàn)象，也可控制延長(zhǎng)時(shí)間。（5）系統(tǒng)模擬系統(tǒng)模擬可以幫忙學(xué)生取得大量信息，達(dá)到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的深切理解。例如模擬經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)現(xiàn)象、世界人口發(fā)展動(dòng)態(tài)、太陽系和傳播系統(tǒng)等等。五、教學(xué)游戲教學(xué)游戲常常被用來產(chǎn)生一種較強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境，而其內(nèi)容和環(huán)境都與教學(xué)目的相聯(lián)系。例如猜字游戲、算術(shù)競(jìng)賽、知識(shí)競(jìng)賽，適合于提高少年兒童的學(xué)習(xí)興趣。一些競(jìng)爭(zhēng)很強(qiáng)的教學(xué)游戲能強(qiáng)烈激發(fā)利用者的興趣，沒有疲勞感。計(jì)算機(jī)模擬期貨市場(chǎng)，供游戲者做期貨生意，最后以取得“高利潤(rùn)”一方為勝。促使學(xué)生應(yīng)用學(xué)習(xí)的經(jīng)濟(jì)學(xué)知識(shí)。而“模擬北京”的游戲中，通過利用者“當(dāng)市長(zhǎng)”，必需針對(duì)市政建設(shè)、財(cái)經(jīng)、治安、交通、天災(zāi)方面，乃至外星人的干擾問題做出抉擇，使利用者在“玩”中獲取社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及管理方面的知識(shí)。教學(xué)游戲在設(shè)計(jì)上，要注意把科學(xué)性、趣味性和教學(xué)性融為一體。六、計(jì)算機(jī)輔助考試計(jì)算機(jī)輔助考試（ComputerAssistedTesting）也稱CAT，是多媒體輔助教學(xué)的重要組成部份，也屬于計(jì)算機(jī)管理教學(xué)CMI的重要內(nèi)容。在題庫、組卷系統(tǒng)和學(xué)生成績(jī)分析系統(tǒng)的配合下，可以實(shí)現(xiàn)單元測(cè)試、階段考試、以至于國家考試。由利用者指定范圍、難度等指標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)組卷，并可人工編輯修改。學(xué)生答卷則可按照情況打印出試卷后筆答，再將回答情況錄入計(jì)算機(jī)處置，或是直接在計(jì)算機(jī)上回答問題。最近也有采用異地通過網(wǎng)絡(luò)上的終端考試或是將答題存儲(chǔ)于軟磁盤上郵寄的方式。七、問題解答問題解答試圖給學(xué)生呈現(xiàn)一個(gè)或幾個(gè)問題情景，讓學(xué)生加以解決。該情景常以其神秘性、迷惑性給學(xué)生以挑戰(zhàn)，從而引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。問題解答一般不教新概念，可是通過解答問題，能應(yīng)用、查驗(yàn)和熟練已經(jīng)學(xué)習(xí)了的知識(shí)。問題解答能給學(xué)生提供創(chuàng)造性解決問題的機(jī)緣。鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)展高水平的思維技術(shù)和解決問題的策略。例如利用數(shù)值計(jì)算類軟件作為問題解答的工具，使學(xué)生可將注意力集中在問題的建模和求解方式上，至于繁瑣的運(yùn)算則交給工具軟件完成。固然對(duì)計(jì)算中的例如積分限、步長(zhǎng)值的大小可由利用者加以控制。游戲軟件“倉庫世家”中就是通過利用者“推箱子”來取得解決一般問題的技術(shù)。八、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)是屬于認(rèn)知建構(gòu)主義理論中的一種學(xué)習(xí)方式。在多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)中通過計(jì)算機(jī)，使學(xué)生置于構(gòu)造好的環(huán)境中，并提供給利用者進(jìn)行探索、分析、推導(dǎo)、計(jì)算等工具，使學(xué)生在探索進(jìn)程中發(fā)現(xiàn)并掌握新概念和原理。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)應(yīng)富有趣味性，并具有很強(qiáng)的邏輯性，以便學(xué)習(xí)者分析和推理，通過學(xué)習(xí)者的盡力最終獲取新知識(shí)。這種模式的用途，不單單讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律，而且讓學(xué)生學(xué)到科學(xué)探索的方式。在發(fā)現(xiàn)式教學(xué)進(jìn)程中，老師給學(xué)生的引導(dǎo)起著超級(jí)關(guān)鍵的作用。因?yàn)閷W(xué)生的“發(fā)現(xiàn)”是在教師的指導(dǎo)下完成的，這就要求教師對(duì)教學(xué)進(jìn)行精心的設(shè)計(jì)，使得能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行踴躍的思維，并及時(shí)地給予解決問題的思路，對(duì)不同的學(xué)生，按照情況給予適合的幫忙信息。可提供豐碩的材料庫，學(xué)習(xí)者通過對(duì)庫中的各類資料的檢索進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而達(dá)到教學(xué)目標(biāo)的要求。在多媒體輔助教學(xué)軟件中，模擬、問題解答軟件都可用作發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)。另外，計(jì)算機(jī)一些應(yīng)用軟件也可以作為發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的工具。例如學(xué)生可以利用數(shù)據(jù)庫軟件統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，從而推導(dǎo)出某一規(guī)律。目前，國外還出現(xiàn)了一些計(jì)算機(jī)控制的實(shí)驗(yàn)用的工具軟件。例如在這樣的教學(xué)軟件中，不僅有單擺的進(jìn)程模擬，還有搜集和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的工具和許多制圖工具。學(xué)生利用它們分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和制作各類統(tǒng)計(jì)圖，從中討論各類變量之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。九、虛擬現(xiàn)實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR）是一種由數(shù)據(jù)產(chǎn)生的情境，在這個(gè)情景里用戶能直接操縱其屬性、物體及其關(guān)系，而感覺不到計(jì)算機(jī)界面。若是不考慮“計(jì)算機(jī)界面”的因素，則與“模擬”有類似的地方。虛擬現(xiàn)實(shí)具有多媒體的許多特點(diǎn)，例如集成了多種媒體，信息表征具有多樣性、靈活性，要求學(xué)習(xí)者的踴躍參與。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)是多媒體技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，其在教學(xué)上的應(yīng)用尚處在探索階段。虛擬現(xiàn)實(shí)能創(chuàng)造出良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠以自然的方式，如抓、指、拉等動(dòng)作，和對(duì)象發(fā)生作用，乃至?xí)杏X到與實(shí)物一樣的重量及碰撞效果，通度日動(dòng)和探索虛擬世界學(xué)到知識(shí)。虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)界面的隱匿性增進(jìn)了操縱，使得學(xué)生在完成任務(wù)時(shí)更易，不會(huì)受到計(jì)算機(jī)界面的干擾，從而把更多的精力放在學(xué)習(xí)內(nèi)容上。虛擬現(xiàn)實(shí)也有助于激發(fā)踴躍的情緒和動(dòng)機(jī)。在虛擬環(huán)境下，學(xué)生更易擺脫枯燥的講義說教和計(jì)算機(jī)屏幕冷冰冰的界面，活生生地處在一個(gè)可由自己控制的環(huán)境里。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生取得的反饋更多的是來自于對(duì)知識(shí)和技術(shù)的掌握，是對(duì)內(nèi)部需要和動(dòng)機(jī)的知足?？梢约傧雽W(xué)生利用虛擬現(xiàn)實(shí)在太陽系或人體細(xì)胞中自由遨游、在計(jì)算機(jī)屏幕上飄流長(zhǎng)江，或重見舊日萬里長(zhǎng)城的輝煌。Microsoft公司的“MagicSchoolBusExploresTheSolarSystem”(乘坐奇妙的學(xué)校班車探索太陽系）是其“Explore（探索）”系列的代表作，也是表現(xiàn)教育與娛樂完美結(jié)合的生動(dòng)實(shí)例。雖然它只是一個(gè)普通的教育軟件，但已頗具虛擬現(xiàn)實(shí)的特點(diǎn)。在軟件中，你從一個(gè)設(shè)施齊全的科技教室動(dòng)身，與形象生動(dòng)有趣的老師和同窗一道乘坐學(xué)校特有的MagicBus開始星際探險(xiǎn)，登上月球或觀賞七星的光環(huán)，生動(dòng)美好的視頻動(dòng)畫會(huì)點(diǎn)綴著這個(gè)充滿奇趣的旅程。由清華大學(xué)光盤國家工程研究中心力作，屬于“中國的世界自然文化遺產(chǎn)”的“布達(dá)拉宮”中英文版光盤軟件，第一次在國內(nèi)CD-Title的制作中采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，用戶可以通過鼠標(biāo)自由地在布達(dá)拉宮漫游，為利用者創(chuàng)造了一種身臨其境的氣氛，該軟件同時(shí)利用了Intel公司的MMX技術(shù)，使得全屏幕視頻播放清楚流暢，可以說是科學(xué)技術(shù)與文化藝術(shù)緊密結(jié)合的范例。十、遠(yuǎn)程輔導(dǎo)與在線討論遠(yuǎn)程輔導(dǎo)與在線討論的模式主如果指處于異地的學(xué)習(xí)者及教師，利用Internet網(wǎng)絡(luò)通技術(shù)所進(jìn)行的一種學(xué)習(xí)方式。《未來之路》的作者比爾·蓋茨在書中為人們描述了一幅極為動(dòng)人的未來教育情景。信息高速公路將使教學(xué)活動(dòng)發(fā)展成為全世界性、全方位的信息提供/查詢活動(dòng)，就某個(gè)具體的問題，只要感興趣，不同地址的任