信息技術教學應用課件

第1章信息技術教學應用概述

本章將系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代信息技術教學應用的基本概念、信息技術教學應用的發(fā)展概況、信息技術在教學的優(yōu)勢以及應用的基本類型.具體包括四節(jié):1.1信息技術與信息技術教學應用（ITAI，InformationTechnologyApplicationinInstruction）1.2ITAI的發(fā)展概況1.3信息技術在教學中的作用1.4信息技術教學應用的基本類型

1.1信息技術與信息技術教學應用這一節(jié)主要論述什么是信息技術,信息技術教學應用包括哪些基本內容.

具體分兩小節(jié):1.1.1信息技術1.1.2信息技術教學應用1.1.1信息技術

1.信息2.數(shù)據(jù)、信息、知識和智慧3.信息科學4.信息技術1.信息(Information)

歸納起來有兩種說法:(1)從社會交流活動看，信息是消息、報道、事實、數(shù)據(jù)、新聞、知識。我國《辭?！罚骸靶畔⑹菍ο⒔邮苷邅碚f預先不知道的報道?！泵绹摹俄f伯字典》把信息解釋為“用來通信的事實，在觀察中得到的數(shù)據(jù)、新聞和知識?！庇摹杜＝蜃值洹分幸灿蓄愃频恼f明，認為“信息就是談論的事情、新聞和知識。”對于使用者、接收者來說，消息、報道、事實、數(shù)據(jù)、新聞、知識，所有這些都是人們經(jīng)常遇到的信息,都可以把它們稱之為信息。

信息(Information)(2)從物質的普遍屬性看，信息是事物運動的狀態(tài)與方式，是物質的一種屬性,是事物自身顯示其存在方式和運動狀態(tài)的屬性，是客觀存在的事物現(xiàn)象。信息與認知主體又有著密切的關系，它必須通過認知主體的主觀認知才能被反映和揭示出來。本體論信息和認識論信息

本體論信息是從純客觀的立場來定義信息，就是事物的運動狀態(tài)及其變化方式。認識論信息是從認知主體的立場來定義信息,是認知主體對事物運動的狀態(tài)及其變化方式所能感受到的內容，包括這種狀態(tài)和方式的形式、內容和效用.本體論信息本體論信息定義中的運動狀態(tài)和方式是指事物內部結構和外部聯(lián)系運動的狀態(tài)與方式。在這里，“事物”泛指一切可能的研究對象，包括外部世界的物質客體，也包括主觀世界的精神現(xiàn)象；“運動”泛指一切意義上的變化，包括機械運動、物理運動、化學運動、生物運動，思維運動和社會運動等；“運動方式”是指事物運動在時間上所呈現(xiàn)的過程和規(guī)律；“運動狀態(tài)”則是事物運動在空間上所展示的形狀與態(tài)勢。由于宇宙間一切事物都在運動，都有一定的運動狀態(tài)和狀態(tài)改變的方式，因而一切事物都在產生信息，這反映了信息的絕對性和普遍性。同時，由于一切不同的事物都具有不同的運動狀態(tài)與方式，信息又具有相對性和特殊性.2.數(shù)據(jù)、信息、知識和智慧從信息處理角度來看,信息與數(shù)據(jù)、知識和智慧有著密切的聯(lián)系.(1)數(shù)據(jù)（Data）是指可以由人工或自動化手段加以處理的那些事實、概念和指示的表示形式，包括數(shù)字、符號、字母和各種文字的集合。數(shù)據(jù)又指科學實驗、檢驗、統(tǒng)計等所獲得的和用于科學研究、技術設計、查證、決策等的數(shù)值。它們是從宇宙的自然變化與人類的活動中被收集到的，這些被收集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過適當?shù)奶幚恚缃?jīng)過分類、排序、計算、統(tǒng)計、分析、比較后，得出適用的結果，即是信息。信息可以用來對特定事物進行解釋和研究、判斷，而它的原始材料則是數(shù)據(jù)。(2)信息（Information）。信息是人們對數(shù)據(jù)進行有計劃的、系統(tǒng)的處理活動后得到的對某一特定目的或事件有意義的事實，這些結果可以用作決策或參考的依據(jù)，對計算機來說它是一類輸出的總稱。數(shù)據(jù)是原材料，它只是描述發(fā)生了什么事情，它不提供判斷或解釋以及行動的可靠基礎。人們對數(shù)據(jù)進行分析找出其中關系，賦予數(shù)據(jù)以某種意義和關聯(lián)，這就形成所謂信息(3)知識（knowledge）人類所擁有的一切知識，都是以信息為原材料通過科學加工而形成的。信息不同于知識，知識是認知主體所表述的信息，是經(jīng)過加工的、有序和結構化了的信息，而并非所有的信息都是知識。因此可以把知識定義為“事物運動的狀態(tài)以及狀態(tài)變化的規(guī)律?！?/p>

(4)智慧（wisdom）智慧是為達到特定目標而運用知識的能力。

人類的各項活動都是基于人類的智慧和知識，即對外部世界的觀察和了解，正確的判斷和決策以及采取正確的行動.而數(shù)據(jù)僅僅是人們用各種工具和手段觀察外部世界所得到的原始材料，它本身沒有任何意義。從數(shù)據(jù)到智慧，要經(jīng)過不斷的分析、加工處理和精煉的過程。對數(shù)據(jù)的加工處理形成信息，對信息進行再加工，進行深入洞察，才能獲得更有用的、可資利用的信息，即知識，在大量知識積累的基礎上，總結成原理和法則，就形成所謂智慧。3.信息科學

信息科學（IS,InformationScience）是以信息為主要研究對象，以信息的運動規(guī)律和應用方法為主要研究內容，以計算機等技術為主要研究工具，以擴展人類的信息功能為主要目標的一門新興的綜合性學科。

信息科學是一門新興的跨學科的科學,它是由信息論、控制論、計算機科學、仿生學、系統(tǒng)工程與人工智能等學科互相滲透、互相結合而形成的。

20世紀40年代末，美國數(shù)學家香農發(fā)表了《通信的數(shù)學理論》和《在噪聲中的通信》兩篇著名論文，提出信息熵的數(shù)學公式，從量的方面描述了信息的傳輸和提取問題，創(chuàng)立了信息論。于是信息論首先在通信工程中得到廣泛應用，為信息科學的研究奠定了初步的基礎。4.信息技術（IT,InformationTechnology）

(1)人類擴大自身的信息功能的強烈愿望.“順風耳和千里眼”.(2)為了擴充人類的信息功能而發(fā)展起來的信息技術①古代的信息技術:指南針、烽火臺、風標、號角、語言、文字、紙張、印刷術等作為傳載信息的手段；②近代的信息技術:望遠鏡、放大鏡、顯微鏡、手搖機械計算機等，是現(xiàn)代信息技術的早期形式；③現(xiàn)代信息技術:利用信息科學的原理和方法來實現(xiàn)信息的采集、傳輸、處理、使用等功能的一類技術。它主要包括用于信息采集的感測技術、用于信息傳遞的通信技術、用于信息處理的計算機融合技術和用于信息使用的控制技術。1.1.2信息技術教學應用

1.教育與信息技術教育與信息技術有著密不可分的關系.2.信息技術在教學中的應用在學校中，信息技術在教學中有著廣泛的應用，歸納起來主要表現(xiàn)兩個方面：用于具體的教學和用于管理。在具體的教學中，信息技術扮演兩種角色，一是作為學習目標，二是提供資源和學習工具。遠古時期，語言的出現(xiàn)和應用出現(xiàn)文字的產生和應用出現(xiàn)學校造紙和印刷術的成功信息的記錄、儲存、傳遞和使用范圍擴大出現(xiàn)了班級教學視聽媒體的出現(xiàn)，幻燈片、電影、錄像帶的教學應用能夠直接記錄圖像和聲音視聽教育現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，電視廣播、計算機多媒體及計算機網(wǎng)絡在教育中的應用使教育發(fā)展到全新的階段網(wǎng)絡教育數(shù)字教育E-Learning口語教育教育與信息技術有著密不可分的關系2.信息技術在教學中的應用(1)具體教學中的應用①信息技術作為教學目標:信息科學技術專業(yè)教育:系統(tǒng)地學習和研究信息技術的基本理論、專業(yè)技術原理。大眾化的信息技術教育：即以提高人們信息素養(yǎng)為基本目的的信息技術教育，稱為信息技術文化（素養(yǎng)）教育。兩者之間有聯(lián)系，又有區(qū)別。前者追求的是信息技術的系統(tǒng)性、科學性和專業(yè)性；而后者強調的是信息技術的應用性，是以提高學習者的信息技術素養(yǎng)為基本目的。②信息技術為教和學提供資源和工具(2)教學管理中的應用信息技術為教和學提供資源和工具信息技術為教和學提供資源和工具不僅會改變傳統(tǒng)教學的教學方法和手段，而且對傳統(tǒng)的教學思想、教學體制、教學管理和教學評價都產生巨大的沖擊。主要表現(xiàn)在:①提高教學效率和效果，增進學生的學習，有效地促進學習者對所學知識的深刻理解；②提高學生在真實世界中，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和不斷探究的能力；③促進學生的合作精神、處理人際關系和共同完成任務的能力的形成和發(fā)展；④培養(yǎng)學生獲取信息、傳輸信息、加工處理信息和發(fā)布信息的能力。這些是傳統(tǒng)教學無法或很難達到的，而又是當今社會對教育教學提出的迫切要求和應達到的目標。因此，在信息社會到來的今天，世界各國在改革教育中，無不把信息技術在教學的應用作為關鍵問題之一加以研究和解決。1.2ITAI的發(fā)展概況

學習本節(jié)的目的,一方面要了解ITAI的發(fā)展的脈絡和概況;另一方面,要認識促進ITAI產生和發(fā)展的各種因素的作用,從而為我們在教學中應用信息技術和開發(fā)應用于教學的軟件提供重要的啟發(fā).同時,也為今后在這個領域的研究打下認知方面的基礎.1.2.1ITAI的興起

1.2.2ITAI的發(fā)展

1.2.1ITAI的興起

在ITAI發(fā)展的過程中，特別是在它的初期階段，主要是以計算機輔助教學的形式出現(xiàn)，因此在分析和說明促進ITAI產生和發(fā)展的基本因素時，主要是圍繞著計算機輔助教學展開的。計算機輔助教學(ComputerAssistedInstruction簡稱CAI)的研究與應用始于1958年，至今已發(fā)展成為信息技術在教學中的廣泛應用.CAI的產生和發(fā)展具有廣泛的基礎，歸納起來主要有三方面，即計算機輔助教學產生和發(fā)展的物質基礎、社會基礎和理論基礎.1.CAI產生和發(fā)展的物質基礎計算機是20世紀人類歷史上最偉大的科技成果之一，它的出現(xiàn)對人類社會的發(fā)展產生了巨大的影響。從它誕生以來，其發(fā)展具有明顯的特點。

首先是發(fā)展得快，表現(xiàn)在數(shù)量增加得快和性能提高得快。

另一個特點是對社會的發(fā)展影響深刻。在人類社會發(fā)展的過程中，許多重大的科學技術成果都產生過重要的推動作用，計算機的出現(xiàn)和發(fā)展，標志著人類步人了信息時代，通過計算機使人類的腦力得以擴大和延伸。為教育的改革和發(fā)展提供了新的方法和技術手段，為計算機輔助教學的興起和發(fā)展提供了必不可少的物質基礎。

2.CAI產生和發(fā)展的社會基礎教育和教學是社會發(fā)展的產物，而它本身又要不斷地變革，以適應社會發(fā)展的需要。同樣CAI的產生也是社會發(fā)展的產物.(1)信息社會的基本特點;

(2)信息社會對教育提出的要求;

(3)教育作出的相應的改革.

(1)信息社會的基本特點隨著科學技術和信息產業(yè)的迅速發(fā)展，信息將成為科學技術進步和社會經(jīng)濟發(fā)展的重要智力資源。傳統(tǒng)工業(yè)將為知識密集型的“高技術工業(yè)”所代替，從事信息產業(yè)的人口比例越來越大。社會價值的增加主要靠知識，勞動技能主要不是靠體力，而是以智力和知識為基礎。不斷地提高人們的智力，已成為決定生產和經(jīng)濟增長的關鍵因素。(2)信息社會對教育提出的要求信息社會對教育提出的要求，主要表現(xiàn)在：①“知識更新”加速，“知識激增”，形成所謂的“知識爆炸”。這就向教育提出了這樣的要求：如何解決人們的學習時間、接受能力和理解能力有限與知識激增的矛盾。②職業(yè)更新頻繁“知識更新”的加快，必然會影響到職業(yè)的更換,終生學習成為社會需求。③高度發(fā)展智力.信息時代不僅要求人們具有豐富的知識，更要求有高度時發(fā)展的智力。信息時代的教學活動不應以發(fā)展人的記憶為主要目標，而應以發(fā)展人的智力、創(chuàng)造力和提高學生的信息素養(yǎng)為主要目標。

(3)教育作出的相應的改革為了適應信息社會的需要，教育作出了相應的改革，包括：①從以學校教育為中心向終身教育轉變，從培養(yǎng)記憶力向培養(yǎng)創(chuàng)造力轉變②學習新技術，使用新技術.1981年由國際信息處理協(xié)會主持召開的第三屆世界計算機教育會議正式提出，人類具備對文字的閱讀和寫作能力稱為“第一文化”，而將閱讀和編寫計算機程序的能力稱為“第二文化”.這一方面向人們提出了要不斷學習新技術的要求，另一方面也向人們提供了發(fā)展教育的新的手段。計算機輔助教育就是人們利用計算機這一現(xiàn)代技術解決教學中的許多問題的成功試驗。

3.CAI產生和發(fā)展的理論基礎計算機輔助教育的產生和發(fā)展，受到多方面理論的影響，其中最重要的是教育心理學的影響。CAI思想的形成受到兩個概念的影響：教學機器和程序教學。為了加深程序教學對CAI產生作用的認識，我們觀察一個程序教材的樣例。程序教學樣例圖A分數(shù)分布Xf123430992981N=161.本圖給出了一系列原始分數(shù)。

頻率分布2.圖A中的X列表示每一個可能的分數(shù)值，而每一個分數(shù)出現(xiàn)的頻率列在列。

f3.圖A中用記號表示分數(shù)值。

X4.99分這一分數(shù)值出現(xiàn)的頻率是。

25.通過圖A，你知道用記號f表示頻率分布中每一個分數(shù)值出現(xiàn)的。

頻率程序教學的兩種模式：直線式和分支式

3n2118921112n直線式分支式從這個樣例中可以看出，程序教學的基本特點

①學生的“學”與教師的“教”可以在不同的時間和空間進行,在教學觀念和形式上都是一個大的變化.

②具有小的步子、積極反應、及時反饋、自定步調等。由于計算機具有存儲信息和加工信息的功能，用它去實現(xiàn)程序教學是再合適不過了，因此，在20世紀50年代，計算機的應用受到廣泛重視，程序教學得到普遍應用的美國，計算機輔助教學能夠產生并得到發(fā)展是歷史的必然。結論通過上面的分析可以看出： （1）計算機的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，數(shù)量的增加和性能的提高，為教學中應用計算機提供了不可缺少的物質基礎； （2）信息社會的到來，對人才培養(yǎng)提出了新的要求，改革教學和教育成為教育發(fā)展的必然趨勢，為計算機輔助教學的產生和發(fā)展提供了必要的社會基礎； （3）新的學習理論的出現(xiàn)和應用，為計算機輔助教學的產生和發(fā)展提供了有指導意義的理論基礎。這三方面始終是促進和制約計算機輔助教學發(fā)展的重要因素，這三種因素的應用程度也直接反映出CAI的性能和水平。對當前信息技術教學應用的思考革新性:CAI是在促進教學改革中產生和發(fā)展的;實效性:CAI的產生和發(fā)展需要有一定的信息技術設備，并充分地發(fā)揮它們的潛在優(yōu)勢，保證設備的使用效率，即CAI具有明顯的；科學性:CAI的應用應有學習理論的指導，使其能夠有效地促進學生的學習；適應性:CAI的產生和發(fā)展是順應社會對人才培養(yǎng)的需要，不斷地提高自身水平，完善其在教學中的應用方式。注意發(fā)揮CAI的這些特性，對推動信息技術在教學中的應用，具有重要的指導意義。1.2.2ITAI的發(fā)展1．計算機輔助教學階段:（1）幾個術語（2）計算機輔助教學的發(fā)展概況⒉信息技術教學應用階段:(1)基本情況（2）建構主義學習理論的應用3．我國ITAI的發(fā)展概況:⑴高等學校的教育信息化⑵中小學的教育信息化4.ITAI的發(fā)展方向:

在應用上將會呈現(xiàn)出多態(tài)性研究方向的基于網(wǎng)絡技術的應用

1．計算機輔助教學階段:（1）幾個術語（2）計算機輔助教學的發(fā)展概況（1）幾個術語①計算機教學②計算機輔助教學③計算機管理教學④計算機輔助教育

計算機教學在教學中，計算機有兩種作用：一是用作教學目標；二是用作教學過程中的工具。前者稱為計算機教學。后者稱為計算機輔助教學。計算機教學分為兩個層次：計算機科學(ComputerScience)和計算機文化(ComputerLiteracy)。計算機科學（CS），主要是教給學生有關計算機的專業(yè)知識，對計算機系統(tǒng)要有深入、系統(tǒng)的了解，強調的是計算機的科學性和學術性。計算機文化(CL)，其含意是利用計算機進行信息處理的意識、知識和能力。此外，還要熟悉計算機的價值，了解計算機的使用對日常生活和工作的影響以及計算機應用中應遵守規(guī)則和道德規(guī)范。計算機輔助教學計算機輔助教學是為實現(xiàn)一定的教學目標，在教學過程中把計算機用作媒體(或工具),幫助教師教或幫助學生學的教學活動，簡稱CAI(ComputerAssistedInstruction)。與CAI類似的一種說法是計算機輔助學習（CAL，Computer—AssistedLearning），在一些地區(qū)，特別是在歐洲用的比較多，而術語CBI(Computer—BasedInstruction)也時常出現(xiàn)。實際上，在許多國家CAI、CAL和CBI這三個術語之間沒有太大的差別。計算機管理教學計算機在教學中的另一種應用是計算機管理教學(ComputerManagedInstruction簡稱CMI)，通常對CMI有兩種說法，一種是廣義的說法，認為計算機在學校管理中的應用，包括教學管理、學校事務管理、圖書情報資料管理等，都是計算機管理教學；另一種說法認為CMI是利用計算機指導整個教學過程的教學管理系統(tǒng)，包括組織課程和學生數(shù)據(jù)，監(jiān)督學生的學習進程，診斷和補救，評價學習結果和為教師提供計劃信息等。有的作者又把計算機在學校中的事務管理（如人事檔案管理，財務管理，設備管理等）、圖書資料管理和具體的教學管理統(tǒng)稱為計算機輔助管理。計算機輔助教育計算機輔助教育是教育者為了提高教育質量和效率，利用計算機技術(包括硬件技術和軟件技術)，按照科學的方法解決教育過程中的（如解決教學、管理中的）問題，所形成的計算機應用領域，通常簡稱為CBE(Computer-BasedEducation)

CBE

CAI

CMI（2）計算機輔助教學的發(fā)展概況美國是開展CAI研究與應用最早的國家，也是應用得比較普遍的國家，在美國的發(fā)展概況基本上代表了CAI的發(fā)展特點。在觀察CAI的發(fā)展時，用不同的視角會得出不同的結論。根據(jù)促進CAI發(fā)展的基本因素在CAI中的應用情況，CAI的發(fā)展大體上經(jīng)歷了以下幾個階段。①1958年至1970年②1970年至1980年

③1980年至1990年1958年至1970年基本情況,這是CAI發(fā)展的初期階段，在這一時期，主要是以大學和計算機公司為主開展的計算機教學應用軟件、硬件開發(fā)研究工作，并出現(xiàn)了一些有代表性的系統(tǒng)。在學習理論的運用方面，在這一時期開發(fā)的計算機輔助教學軟件基本上體現(xiàn)了行為主義學習理論，即斯金納的刺激-反應理論。使用的模式主要是個別指導型和操練型。使用的計算機技術，主要考察人—機交互和教學信息的呈現(xiàn)技術。在這一時期，主要使用的是大型計算機或小型計算機，人-機交互和信息呈現(xiàn)基本上是通過文本方式實現(xiàn)。1970年至1980年基本情況.這一時期，CAI的應用范圍不斷擴大，并進一步趨向實用化。開發(fā)的科目除了數(shù)學、物理之外，在醫(yī)學、語言學、經(jīng)濟學、音樂以及弱智兒童教育、情報處理教育等多種學科領域均開展了CAI的應用。智能CAI的出現(xiàn).微型計算機的應用微型機進入教育之后，形成了比以往在課堂上使用過的任何機器都大得多的沖擊。低廉的價格，可靠的性能和相對容易操作的使用方法，使之成為在多種教育環(huán)境中的理想工具。1980年至1990年基本情況.80年代美國擁有微型計算機的中小學校明顯增加，而且每個學校擁有的計算機數(shù)量也大幅度提高。特別是微型計算機的廣泛應用，使得CAI迅速發(fā)展，在這期間無論是發(fā)展規(guī)模，還是應用水平都有顯著地提高，并成為各類教育的重要組成部分。多媒體計算機的應用是這一時期CAI發(fā)展的重要特點。在人-機交互方式上更加多樣化，多種形式表達教學信息；在信息組織方式上采用了超文本技術，形成超媒體系統(tǒng)，使CAI發(fā)展到一個新的階段。在學習理論的應用方面，認知理論成為指導CAI發(fā)展的重要的理論基礎。這為開發(fā)高質量的CAI軟件提供了重要的理論依據(jù)。 ⒉信息技術教學應用階段:進入20世紀90年代后，以計算機和通信技術為核心的信息技術在教學中得到了廣泛的應用,ITAI的發(fā)展發(fā)生了新的飛躍，進入到了一個新的發(fā)展階段。(1)基本情況（2）建構主義學習理論的應用(1)基本情況(仍以美國為例)①高等學校教學管理網(wǎng)絡化學習資源數(shù)字化大學校園虛擬化②中小學校信息技術設備充足數(shù)字化學習資源豐富重視教師的培訓基于網(wǎng)絡的學習迅速發(fā)展虛擬現(xiàn)實在多科學習中的應用

(2)建構主義學習理論的應用建構主義是認知主義的進一步發(fā)展，該理論認為學習者得到的知識是在一定的情境即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式獲得的，而不是通過教師傳授得到的。因此，建構主義學習理論把“情境”、“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”看作是學習環(huán)境的四大要素。它強調學習環(huán)境必須有利于學生對所學內容意義的建構，意義建構是整個學習過程的最終目標。所要建構的意義是指：事物的性質、規(guī)律以及事物之間的內在聯(lián)系。建構主義者根據(jù)他們對學習的理解，提出了多種教學方法，例如：①隨機通達教學；②拋錨式教學；③支架式教學等。這些教學方法的提出，為開發(fā)CAI軟件提了供重要的理論依據(jù)。雖然在90年代以前建構主義學習理論就已提出并形成了它的理論體系，但真正在計算機輔助教學中得到比較廣泛的應用還是90年代以后的事。多媒體和計算機網(wǎng)絡，特別是Internet網(wǎng)絡的普及，為開發(fā)能夠體現(xiàn)建構主義理論的學習環(huán)境提供了良好的條件。知識經(jīng)濟的出現(xiàn)，對人材的培養(yǎng)提出了更高的要求，要求學生不僅要有豐富的知識，更重要的是要有自我學習的能力，要有創(chuàng)造精神，這為在ITAI中應用建構主義學習理論提出了社會要求。3．我國ITAI的發(fā)展概況:

⑴高等學校的教育信息化

⑵中小學的教育信息化⑴高等學校的教育信息化①基礎設施建設初具規(guī)模②教育軟件建設碩果累累③現(xiàn)代遠程教育工程建設取得重大進展④信息技術教學應用不斷深入⑤教育信息產業(yè)得到較大發(fā)展⑵中小學的教育信息化

①普遍開展信息技術教育②實施“校校通”工程③強調信息技術在教學中的應用4.ITAI的發(fā)展方向

回顧ITAI的發(fā)展，可以看出學習理論、信息技術對它產生的巨大作用，同時也可以看出社會的發(fā)展現(xiàn)狀對它的期望和約束，這種期望集中地表現(xiàn)在社會對人才培養(yǎng)的要求上。在我國開展的素質教育的形勢下，若要使ITAI在教育中起到應有的作用，就必然在它的開發(fā)和應用中，十分注意采用有利于培養(yǎng)學生創(chuàng)造能力的理論和技術。因此，在ITAI的未來發(fā)展中，認知理論和建構主義學習理論，會更多地成為ITAI軟件開發(fā)和應用的指導理論。

(1)應用的發(fā)展方向

(2)研究方向(1)應用的發(fā)展方向①應用方式的多樣化②多種學習資源的集成化③信息技術與學科教學的整合(2)研究方向①基于Web的學習研究，例如基于網(wǎng)上資源的情境探究學習，基于網(wǎng)上資源的主題研究性學習和基于網(wǎng)絡的協(xié)作學習。②基于網(wǎng)絡的適應性學習研究。③計算機支持的協(xié)同學習研究。④教育知識管理方法與應用研究。⑤智能代理技術教育應用研究。1.3信息技術在教學中的作用

本節(jié)將深入地討論信息技術在教學中具有哪些潛力和優(yōu)勢？信息技術的教學應用會給教育教學帶來哪些影響？如何在教學中發(fā)揮信息技術的優(yōu)勢而又避免可能產生的負面影響？為在教學中正確使用信息技術提供一些指導原則.1.3.1傳統(tǒng)教學的基本過程1.3.2信息技術在教學中具有的潛在優(yōu)勢1.3.1傳統(tǒng)教學的基本過程

為了正確理解和發(fā)揮信息技術在教學中的作用，有必要回顧一下傳統(tǒng)教學的基本過程。

社會/教育目的總的課程目標內容選擇內容分析確定目標教學設計教學信息發(fā)送和傳遞評價

從宏觀看，傳統(tǒng)教學是一個循環(huán)過程，它由確定教育目的和總的課程目標開始，最后以評價結束。分析過去一段時期信息技術在教學中的應用情況，主要是在發(fā)送、傳遞教學信息和評價這樣一些環(huán)節(jié)上發(fā)揮作用。同時，還必須看到即使信息技術發(fā)揮作用的部分也是與教師的精心設計分不開的。無論是教師根據(jù)教學需要開發(fā)教學用軟件或是選用現(xiàn)成的軟件，無論是為學生提供學習環(huán)境或是提供學習工具和資源，以及如何使用信息技術和評價使用效果，這些活動都是教師根據(jù)具體的教學內容、教學目標和已有的教學條件，包括信息技術條件，進行教學設計來完成的。因此，信息技術不能代替教師，它在教學中的應用只是代替教師完成那些重復的或是教師無法完成的工作，以提高學生的學習效果。許多工作，特別是指導和解答學生學習中隨時產生的問題以及師生面對面的感情交流，無論如何是信息技術無法完成的。1.3.2信息技術在教學中具有的潛在優(yōu)勢

1.與傳統(tǒng)教學媒體的比較(1)傳統(tǒng)媒體(2)現(xiàn)代信息技術在教學中的優(yōu)勢2.與人類教師的比較(1)教師的優(yōu)勢(2)信息技術的優(yōu)勢1.與傳統(tǒng)教學媒體的比較

(1)傳統(tǒng)媒體印刷教材，這類媒體的優(yōu)點是：學習者控制著信息呈現(xiàn)速度，即學習者能夠按照自己的速度去閱讀文字材料；學習者能夠根據(jù)自己的需要隨時復習學習過的內容；這種媒體對環(huán)境條件的要求非常低，因此成了人類通常獲取信息最常用的一類媒體。但是，這類媒體存在著一定的不足，突出表現(xiàn)在它所展示的圖形是靜止的，缺乏趣味性。電視和錄像.這類媒體呈現(xiàn)的圖象信息真實有趣，圖形和聲音能吸引學習者的注意力，學習者能夠同時用視覺和聽覺接受信息，有利于學習和記憶。但這種媒體的最大缺陷是學習者不能控制信息的呈現(xiàn)，不便于學習者復習。與傳統(tǒng)教學媒體的比較(2)現(xiàn)代信息技術在教學中的優(yōu)勢①信息處理的自動化和高速,有利于提高教學活動的效果和效率。②信息表征方式的多媒體化和非線性。③信息利用的動態(tài)交互性。④信息共享與交流的靈活性和跨時空性。⑤提供極為豐富的學習資源。⑥對學生的學習和思維的發(fā)展等方面產生積極的影響.促進學生的學習行為;提高學生的高水平思維技能;激發(fā)學生的學習動機和興趣;幫助學生成為未來的勞動者;對學習有障礙的學生的有效幫助.不足:價格較高，對使用者的要求較高

2.與人類教師的比較

(1)教師的優(yōu)勢①有能力根據(jù)課程標準和具體的教學目標作出計劃，并能根據(jù)具體要求開發(fā)相應的輔助材料；②有能力將學生熟悉的生活經(jīng)歷或事物綜合到課程的學習中去，以加深學生對相關知識的理解；③有能力適應變化著的要求，隨時回答學生的詢問；④教師有能力督促學生的學習，并能引導學生發(fā)展高水平思維；⑤建立與學生的聯(lián)系，有能力交流感情，在學生遇到困難時，能以自己經(jīng)歷和感受激勵學生克服面臨的困難；⑥有能力在行為和價值觀方面做出成熟的樣板。與人類教師的比較(2)教師的不足

①花在個別學生身上的時間不夠充分。

②沒有足夠多的時間去計劃和開發(fā)教學。

③有效地評定和追蹤學生的成績方面的困難。

④不能客觀地評價學生的成績。與人類教師的比較

(2)信息技術的優(yōu)勢信息技術在信息處理上的高速度和自動化；在信息表征方式的多媒體化和非線性；在信息利用上的動態(tài)交互性；在信息共享與交流上的靈活性和跨時空性等方面，為學習者提供了豐富的學習資源和良好的多媒體學習環(huán)境，同時，重復執(zhí)行某項任務不會厭煩。特別是信息技術與學科教學的整合應用，對促進學生全面發(fā)展方面所產生的積極效果，體現(xiàn)和順應了未來社會對人才培養(yǎng)的要求。與人類教師的比較信息技術的不足:（1）不能產生自發(fā)的回答。（2）不能示范一定類型的行為。（3）在適應學習過程的變化，有針對性地引導學生深入思考新的問題等方面，遠不如有經(jīng)驗的教師計算機與人類教師的比較（二）與人類教師比計算機的優(yōu)勢和不足

2.計算機的局限性（1）不能產生自發(fā)的回答。（2）不能有效地與眾多的學生同時工作。（3）不能示范一定類型的行為。另外，雖然計算機在為學生構造學習環(huán)境方面具有其它媒體無法比擬的潛力，但是，在適應學習過程的變化，有針對性地引導學生深入思考新的問題等方面，遠不如有經(jīng)驗的教師。

從上面的討論中可以看到，教師和信息技術在解決教育中的問題時都顯示了他們的優(yōu)勢，兩者既不能互相完全代替，也不能互相排斥，而是應該用一種新的方法把他們結合起來，盡量減少各自的不足，使兩者的優(yōu)勢變得更加有效。這樣就會成一個高效的教學系統(tǒng)。讓信息技術幫助教師完成那些善于發(fā)揮其優(yōu)勢的工作，使教師有更多的時間去處理更重要的教學工作，去作那些只有教師才能作好的那些事情。1.4信息技術教學應用的基本類型從信息技術在教學中所起的作用以及產生作用時的基本形態(tài)，可分為備課型，演示型，個別化學習型和工具型等，這些類型既可以是在單機多媒體上實現(xiàn)，又可以是在網(wǎng)絡上實現(xiàn)。

類型名稱下屬類型及適用教/學活動備課型為教師提供豐富的備課資源演示型演示其他媒體難以表現(xiàn)的現(xiàn)象或過程個別化學習型基于結構化程序的個別化學習學習新知識、新技能鞏固已學習過的知識和技能測試和評價集成型學習系統(tǒng)和智能導師系統(tǒng)基于資源的個別化學習工具型整合學習中的工具探究學習中的工具協(xié)作學習中的工具發(fā)現(xiàn)學習中的工具信息技術教學應用的基本類型1.4.1備課型1.4.2演示型1.4.3個別化學習型1.4.4工具型1.4.5各種應用類型的分析和比較1.4.1備課型備課型應用軟件具有的功能(特點):（1）為教師提供教學用的各種參考資料；(2)為教師提供用于考試的試題及相應的答案；（3）為教師提供優(yōu)秀教師的教學方法案例；（4）為教師提供制作教學軟件的工具，使教師能夠制作課堂（或局域網(wǎng)）上使用的多媒體教學軟件。備課型例:1.4.2演示型適用的內容:1.其它手段難以表現(xiàn)的宏觀或微觀現(xiàn)象。2．真實實驗需要大的消費或實驗中有危險的現(xiàn)象。3．真實實驗中要很長或極短時間才能看到的現(xiàn)象。4．過去發(fā)生的過程或事件。5．需要反復觀察的動態(tài)現(xiàn)象。激發(fā)學生的想象力。產生的效果:深化學生對所學知識和規(guī)律的認識和理解.演示型例1:表現(xiàn)宏觀現(xiàn)象—

觀察星空

觀察星空演示型例2:表現(xiàn)微觀現(xiàn)象—原子結構演示型例3:真實實驗中要很長或極短時間才能看到的現(xiàn)象—果蠅的遺傳規(guī)律

演示型例4:過去發(fā)生的過程或事件—恐龍演示型例5:需要反復觀察的動態(tài)現(xiàn)象—變化中的幾何圖形演示型例6:激發(fā)學生的想象力—如云、如霧、如雨的瀑布1.4.3個別化學習型

個別化學習是指根據(jù)學習者的特點和需要，過學生的自我管理和自主活動來進行學習。個別化學習是在教學中追求學習和教學應適應不同學生的特，促進學生的個性化而發(fā)展起來的。信息技術的發(fā)展為實現(xiàn)學生的個別化學習提供了有力的技術支持。按照個別化學習環(huán)境的開放程度，可以將信息技在個別化學習中的應用分為以下兩大類：1.基于結構化程序的個別化學習.2.基于資源的個別化學習。1.基于結構化程序的個別化學習它是指將某類學習任務及其學習程序和相應的指導反饋信息嵌入到預先設計的教學軟件中，讓學習者通過與這種教學軟件的交互來完成特定學習任務。其特點是人—機之間有良好的交互性.按照信息技術在學習中的作用分為：(1)學習新知識、新技能。如個別指導型、模擬型、游戲型等。(2)鞏固已學習過的知識和技能。如操練-練習型、游戲型等。(3)測試和評價。如計算機輔助測驗系統(tǒng)。(4)集成性學習系統(tǒng)和智能導師系統(tǒng)。(1)學習新知識、新技能例1:個別指導

—英語學習

(1)學習新知識、新技能例2:模擬—森林中的夏天和冬天模擬模擬是在控制狀態(tài)下對真實世界的再現(xiàn)。 根據(jù)模擬實現(xiàn)的目的，可將模擬分為兩大類：傳授知識的模擬和傳授技能的模擬傳授知識的模擬包括物理模擬和過程模擬；傳授技能的模擬包括程序模擬和環(huán)境模擬。物理模擬過程模擬程序模擬環(huán)境模擬采取模擬的方法，會比現(xiàn)實更安全，而且能修改時間范圍，提供在現(xiàn)實中不能即時獲得的經(jīng)驗；模擬能讓學生控制不利于學習的因素，從而提供比真實環(huán)境更有利于學習的環(huán)境。利用模擬的方法能夠增強學生的學習動機；有利于學習的遷移和提高學習效率。游戲游戲是通過熟練地使用一套規(guī)則而追求成功的實現(xiàn)目標的過程。游戲軟件經(jīng)常給作游戲的人構成一種拼搏和解決問題的環(huán)境，使他(她)受到刺激，激起對最后的結果獲得勝利的期望，從而進行激烈的拼搏。游戲和模擬都是給學生提供一種環(huán)境，使得學習和技巧的獲得變得容易。但是，模擬不一定具有娛樂性，而娛樂性卻是游戲的基本特征；另外，游戲可能模擬真實現(xiàn)實，也可能不不是這樣。教學游戲的基本特征是：有明確的目標;規(guī)則性;競爭性;挑戰(zhàn)性;幻想性;安全性。(2)鞏固已學習過的知識和技能例3:操練和練習—語文練習

操練和練習操練和練習的主要目的不是為了教，而是在學生熟悉了課程內容之后，讓學生通過反復地練習而獲得知識和技能.

特點:絕大多數(shù)通用的操練和練習型軟件都是設計成“配對結合”的教材，以產生刺激／應答(Stimulus／response)狀態(tài)。

適用于操練和練習的內容:主要是對學生的學習極為重要，但教師在課堂上又沒有那么多時間以問答形式幫助學生進行復習；同時教材應是量化的，即學習任務能用數(shù)學的方法進行描述或者教材的內容具有配對的形式。(3)測試和評價在測試和評價中，信息技術有著廣泛的應用，計算機輔助測驗是其中的典型范例。信息技術在測試中的主要途徑有：

①測試的構成利用信息技術保存試題庫自動編制試題型題庫與計算機網(wǎng)絡結合，形成網(wǎng)絡型題庫

②測試管理。學生在線回答問題，利用信息技術對學生的回答進行管理。（4）集成型學習系統(tǒng)和智能導師系統(tǒng)20世紀90年代，在美國出現(xiàn)了一種稱為集成學習系統(tǒng)（ILS）的基于網(wǎng)絡的學習環(huán)境，系統(tǒng)一般由同一供應商提供的一體化的計算和網(wǎng)絡通信硬件、系統(tǒng)軟件、教材和學生成績記錄程序組成。在指導學生學習新知識、新技能，并為學生提供練習和測試等方面起的了很好的作用。智能導師系統(tǒng)是人工智能在教學中的重要應用。智能導師系統(tǒng)（IntelligentTutorSystem,ITS)是ICAI中具有良好應用前景的研究和應用領域。智能導師系統(tǒng)允許學生與計算機進行雙向問答式對話。一個理想的智能導師系統(tǒng)不僅要具有學科領域知識，而且要知道它所教學生的學習風格，還能理解學生用自然語言表達的提問。2.基于資源的個別化學習

基于資源的學習（Resources-BasedLearning）由來已久，其基本特征是要求學生利用各類資源進行自學。在基于資源的學習中，教師首先給學生明確一個主題，然后學生根據(jù)這一主題在大范圍的可利用資源中展開調查，搜集與問題相關的信息，并對這些材料進行分析處理，最終解決問題。對于要解決的問題，沒有具體的現(xiàn)成的答案，學生只能通過在廣泛的學習資源中，特別是利用Internet網(wǎng)絡教育信息資源中，調查研究之后，經(jīng)過深思熟慮和相互探討，才能解決問題。這有利于培養(yǎng)自己創(chuàng)造性解決問題的能力.

基于資源的個別化學習例:對有關鳥類問題收集資源利用多媒體光盤利用網(wǎng)站收集有關鳥類的資料1.4.4工具型1．整合學習中的工具2．探究學習中的工具3．協(xié)作學習中的工具4．發(fā)現(xiàn)學習中的工具1．整合學習中的工具(1)什么是整合型學習?(2)一個整合型學習的例子.(3)由例子得到的整合學習的基本思路整合型學習

所謂整合型學習，是指導學生為解決與他們的學科學習有密切關系的學習活動中的問題，選擇和利用信息技術工具來及時的獲取信息、分析整合信息，并精彩地呈現(xiàn)他們的學習結果，信息技術成為學習活動中不可分割的一部分——像其他課堂工具（如文字教材、參考書、筆和筆記本、計算器、粉筆、黑板等）一樣易于得到，達到了信息技術與教/學的有機結合。整合中，信息技術的應用是重要的，但更重要的是如何應用這些信息技術，應用信息技術的教學理念。整合的實現(xiàn)，既有學科內容之間的整合，又有信息技術的應用與學習方法的整合。整合型學習例設計你的臥室(6～8年級的數(shù)學)1．目標

通過學習，使6－8年級的學生將：在一個應用活動中使用公制（包括面積和容積單位），在應用性的活動中對小數(shù)和百分數(shù)進行操作；用電子表格和繪畫軟件來呈現(xiàn)數(shù)學問題。2．活動梗概（1）設計他們的臥室。學生感興趣且熟悉的問題（2）限制學生設計的尺寸（特定的體積）和價錢（特定的錢數(shù)）。（3）他們必須用繪畫、計算機輔助設計或者房間設計軟件來設計地板及家具擺設。（4）要求他們選擇：地板鋪設、天花板和墻的粉刷、適合房間大小的空調和供熱系統(tǒng)。（5）學生使用互聯(lián)網(wǎng)來尋找他們要購買的物品，將物品的價錢輸?shù)揭粋€電子表格里，隨時計算總的花費。（6）他們用多媒體寫作軟件向全班演示他們設計的臥室。3．活動

（1）通過動手操作形成對面積和體積的概念。比如，制作一些一平方米的紙，平鋪在教室的地板上。測量尺寸然后計算面積，比較結果。以同樣方法再測量教室的墻。

（2）向學生布置研究計劃：讓學生確定他們家里的房間的尺寸，如面積和體積（對墻、天花板、地板進行測量）。

課程擴展：將數(shù)據(jù)輸入到電子表格里，計算房間的體積、平均數(shù)和中數(shù)。 （3）使用電子表格來考察房間的三維和體積之間的關系。提出下面的問題：給出一個房間三維的總和，怎樣讓房間的體積最大？（如：長＋寬＋高＝75米？）

（4）向學生提出研究計劃的要求和限制（如：房間體積的限制；地板、粉刷、供暖系統(tǒng)，空調的價錢限制；整個地板被物體所覆蓋的面積的百分數(shù)）。 （5）讓學生使用繪圖或者計算機輔助設計軟件或者房間設計軟件來設計房間的平面圖。當學生工作的時候，讓他們把房間里所有物體的尺寸和占地面積，還有房間的三維一起都考慮進去。

（6)確定學生計算他們粉刷墻壁和天花板的時候需要多少涂料（假設需要粉刷三層），學生從報紙或者互聯(lián)網(wǎng)上找到涂料的價格并輸入到電子表格里。

（7）學生計算他們房間地板的面積，在互聯(lián)網(wǎng)上調查地板裝修的方法和相應的價格。將數(shù)據(jù)輸入到電子表格里。

（8）鼓勵學生在互聯(lián)網(wǎng)上購買他們的供暖系統(tǒng)和空調（根據(jù)房間的體積），要考慮到功能、功率和價格。將數(shù)據(jù)輸入到電子表格里。

（9）讓學生用文字處理軟件寫出對他們臥室的描述，主要注意用于對他們所選擇的物品的描述語和基本原理的使用。

（10）學生一個人或以小組的形式，使用Powerpoint或者HyperStudio來制作一個多媒體展示，向全班描述他們所設計房間的特點和采用這種設計的道理。4．工具和資源

(1)軟件電子表格、演示軟件或者多媒體寫作軟件（如Powerpoint，HyperStudio），繪圖和計算機輔助設計軟件、房間設計軟件、文字處理軟件。

(2)網(wǎng)站www.ies.co.jp/math/java/rationAB/ratioAB.html

供貨商和零售商：/等。

另外，在Yahoo！上的家及庭院部分搜索其他的室內裝修、家具供應、娛樂等方面的網(wǎng)站。

(3)其他用于發(fā)展面積和體積概念的操作工具，米尺。5．評價

應該讓學生參與制定一個適當?shù)脑u價尺度，另外，以下評價建議可供參考：

(1)用公制測量長度的能力（用米表示，如5.25米）；

(2)用平方米和立方米計算面積和體積的能力；

(3)計算百分數(shù)的能力；

(4)精確進行乘法計算和小數(shù)加法的能力；

(5)創(chuàng)建平面圖的能力；

(6)用多媒體軟件來交流計劃的能力；

(7)用文字處理軟件來交流計劃的能力；

(8)根據(jù)房間的體積選擇合適的空調的能力。

由例子得到的整合學習的基本思路（1）勾畫活動主題。活動主題應具有以下特性：

真實性。對學生來說，活動主題的內容是他們真實生活或學習中所熟悉的；挑戰(zhàn)性。活動主題的內容是學生感興趣的，具有強烈的挑戰(zhàn)性，能激起他們深入學習和探究的動機；

承載性?；顒又黝}的展開和完成，能夠包含和拓展學科學習，達到學科和提升學生素質的目標要求。（2）明確活動目標?；顒又黝}的完成，所要達到的目標不僅包括知識、技能方面，更多的是能力方面的。而且知識方面的目標是通過學生主動建構來實現(xiàn)。能力方面的要求是多方面的，包括信息技術的應用能力，分析問題、解決問題的能力，創(chuàng)新能力，表達和交流的能力，與他人合作的能力等。。（3）設計活動程序。學習活動程序的設計及其結果，體現(xiàn)了為達到活動目標，在的教學理論指導下，參照一種或多種教學方法和模式，依托活動主題的展開，對活動的具體構思和描述。對學習活動程序或步驟的設計，從宏觀上看是列出如何完成活動的步驟，但從微觀上看，既從活動的每一步的細節(jié)看，都應體現(xiàn)和滲透一種新的教學理念。同時還應具有：

可操作性；

可移植性，對其他教師或其他學科的教學也有重要的參考價值；

可評價性，按照設計結果的教學活動應是可評價的.（4）評價。在整合型應用中，評價是多方面的，包括對學生的評價，對教師的評價等，這里主要是講對學生的評價，評價學生在學習活動中所發(fā)生的變化。學生在學習活動中的變化是多方面的，而評價的方法和方式也有所不同。

(5)資源說明。資源說明除了聲明活動中使用過的工具軟件、網(wǎng)站及信息來源外，對使用過的光盤、圖書、報刊雜志、訪談過的專家學者以及必備的硬件設備也應一一注明。2．探究學習中的工具

探究（Inquiry）是學習中的一項重要活動,探究學習的基本特征是:（1）學習者圍繞科學性問題展開探究活動.（2）學習者獲取可以幫助他們解釋和評價科學性問題的證據(jù).

(3)學習者根據(jù)事實證據(jù)形成解釋，對科學性問題做出回答.（4）學習者通過比較其他可能的解釋，特別是那些體現(xiàn)出科學性理解的解釋，來評價他們自己的解釋.（5）學習者交流和論證他們所提出的解釋.探究的程度可以不同基本特征探究的不同程度1．問題學習者探究科學性問題學習者自己提出一個問題學習者從所提供的問題中選擇，據(jù)此提出新的問題學習者探究的問題來自教師、學習材料或其他途徑，但問題不那么直接，需要有所改變或自己體會其含義學習者探究直接來自教師、學習材料或其他途徑的問題2．證據(jù)學習者針對問題收集事實證據(jù)學習者自己確定什么可作為證據(jù)并進行收集學習者在他人的指導下則某些數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)直接給出，學習者進行分析數(shù)據(jù)和分析方法都給了學習者3．解釋學習者從證據(jù)出發(fā)形成解釋學習者總結事實證據(jù)之后做出解釋學習者在得到指導的情況下收集證據(jù)形成解釋使用證據(jù)形成解釋的可能途徑已知證據(jù)已知4．評價學習者使解釋與科學知識相聯(lián)系學習者獨立地考察其他事實來源，建立事實與已有解釋的聯(lián)系學習者被引導到科學知識的領域和來源可能的聯(lián)系被給出

5．發(fā)表學習者闡述和論證自己的解釋學習者用合理的、合乎邏輯的論據(jù)表達自己的解釋學習者闡述自己解釋的過程得到他人指導學習者闡述自己解釋的過程得到了廣泛的指導表達的步驟和程序都已給出

多←學習者自主探究的程度→少少←教師和學習材料指導的程度→多信息技術在探究學習中的作用教學過程使用的信息技術工具提出問題形成學習者探究的問題利用多媒體、計算機模擬、三維動畫、超媒體等信息技術工具呈現(xiàn)問題情境搜集數(shù)據(jù)資料學習者針對問題搜集證據(jù)性數(shù)據(jù)資料通過課程資源庫、數(shù)字圖書館、互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)上合作研討、虛擬實驗和探究、模擬與建模等搜集針對問題的數(shù)據(jù)資料處理分析與解釋學習者從證據(jù)性數(shù)據(jù)出發(fā)，經(jīng)過處理分析，形成符合科學性的解釋使用數(shù)據(jù)庫、電子表格、統(tǒng)計軟件、文字處理軟件等對收集到的數(shù)據(jù)進行處理評價解釋學習者使解釋與科學知識相聯(lián)系學習者利用文字處理軟件記錄對解釋的評價，記錄其他事實來源、學科知識與已有解釋的聯(lián)系，形成電子檔案袋發(fā)表解釋學習者闡述和論證自己的解釋通過文字處理軟件、PowerPoint、多媒體著作工具、網(wǎng)頁制作工具闡述和論證結果3．協(xié)作學習中的工具

協(xié)作學習(Co11aborativeLearning)是一種通過小組或團隊的形式組織學生進行學習的一種策略。(1)協(xié)作學習的基本模式協(xié)作學習的模式有多種，主要有競爭、辯論、合作、問題解決、伙伴、設計和角色扮演等7種。

①競爭模式.是指在小組內（也可以在小組之間），“單獨”完成對內容分解后的任務，教師對學習者的任務完成情況進行評論，其他學習者也可以對其發(fā)表意見。這模式有利于激發(fā)學生的學習積極性與主動性，但也易造成因競爭而導致協(xié)作難以進行的結果。

②辯論模式是協(xié)作者之間圍繞給定主題，首先確定自己的觀點。在一定的時間內借助虛擬圖書館或互聯(lián)網(wǎng)查詢資料，以支持自己的觀點。教師(或中立組)對他們的觀點進行甄別，選出正方與反方，然后雙方圍繞主題展開辯論。最后由教師和中立組對雙方的觀點進行裁決，觀點論證充分的一方獲勝。也可以是由不同小組或成員敘述自己的觀點，然后相互之間展開辯論，最終能說服其他小組或成員的獲勝。辯論模式有利于培養(yǎng)學生的批判性思維。③合作模式是多個協(xié)作者共同完成一個學習任務，在任務完成過程中，協(xié)作者之間互相配合、相互幫助、相互促進，或者根據(jù)學習任務的性質進行分工協(xié)作。不同協(xié)作者對任務的理解及其視點不完全一樣，各種觀點之間可以互相補充，從而圓滿完成學習任務。

④問題解決模式中，一般要首先根據(jù)學生所學學科與其興趣確定問題。問題解決過程中可以采取多種方式，如競爭、合作、辯論等。問題解決過程中，協(xié)作者借助信息技術，如虛擬圖書館或互聯(lián)網(wǎng)查閱資料，為問題解決提供資料與依據(jù)。問題解決的最終成果可以是報告或論文。問題解決是協(xié)作學習的一種綜合性學習模式，它對于培養(yǎng)學生的各種高級認知活動和問題解決與處理能力具有明顯的作用。

⑤伙伴模式指協(xié)作者之間為了完成某項學習任務而結成伙伴關系?；锇橹g可以對共同關心的問題展開討論與協(xié)商，并從對方那里獲得問題解決的思路與靈感。也可以對某個問題的解決產生爭論，并在爭論中達成共識，進而促進問題解決。協(xié)作學習伙伴可以是學生，但也可以由計算機充當。由計算機充當?shù)膶W習伙伴需要人工智能的支持，即根據(jù)一定的策略，由計算機模擬的學習伙伴對學習者的學習狀態(tài)進行判斷，對學習者提出問題或為問題提供答案。智能化程度高的協(xié)作學習系統(tǒng)可以具有多種不同類型的虛擬學習伙伴，學習者可以自由選擇或由計算機根據(jù)學習者的特征動態(tài)確定學習伙伴.

⑥設計模式是基于學習者綜合能力培養(yǎng)和面向過程的協(xié)作學習模式。由教師給定能調動學習者對相關知識的運用能力的設計主題，如問題解決過程的設計、科學實驗設計、基于知識的創(chuàng)新設計等。在設計主題的解決過程中，學習者充分運用已掌握的知識，相互之間進行分工、協(xié)作，共同完成設計主題。教師及時發(fā)現(xiàn)、總結和評價學習者的新思想和新思路，以促進全體學生對知識的綜合運用能力的提高。

⑦角色扮演模式。該種模式是讓不同學生分別扮演指導者和學習者的角色，由學習者解答問題，指導者對學習者的解答進行判別和分析。如果學習者在解答問題過程中遇到困難，則由指導者幫助學習者解決。在學習過程中，他們所扮演的角色可以互相轉換。通過角色扮演，學習者對問題的理解將會有新的體會。角色扮演的成功將會增加學習者的成就感和責任感，并可以激發(fā)學習者掌握知識的興趣與積極性。(2)協(xié)作學習的基本框架提出問題或課題分組活動組1合作活動組n合作活動測驗和組間討論教師講評優(yōu)勝組獎勵(3)信息技術在協(xié)作學習中的作用（1）查詢信息，尋找解答問題素材。小組成員明確討論內容后，除可以利用周圍各種資源，如可利用的圖書館、教師外，還可以利用Internet上強大的信息服務功能一WWW，進行相關資料的查詢，搜集各種信息資源，包括圖書索引及龐大的資源庫信息，這些資源含蓋了教育、科研、電子報刊等廣泛領域。（2）發(fā)布信息，展開討論。通過E-mail可以發(fā)布討論通知，通知小組成員討論內容、討論時間、討論方式等信息。也可通過BBS張貼討論公告，感興趣的小組成員可以在指定時間、以指定方式參加討論；還可用BBS或E-mail的多對多通信方式，進行小組的討論，網(wǎng)上成員可以就相關問題進行網(wǎng)上聊天，交流。當有教師參與討論時，可以對討論情況作總結。（3）為教師提供指導和答疑的工具。在協(xié)作學習中，教師需對小組的學習進行必要的指導，解答學生的疑難，并在適當?shù)臅r機提供幫助，還可以提出一些有針對性的問題以檢查學習情況。人類教師的這些作用，可以如通過網(wǎng)絡機房中的“教師機”來實現(xiàn)，這種控制方式靈活、方便而且應變性強。也可以通過計算機“導師”來實現(xiàn)，這要求“導師”具有智能，需要在整個學習系統(tǒng)中建立學生模型以記錄學生的知識水平、學習能力和認知特點；建造教師模型用于作出智能化的教學決策；構建能理解自然語言的智能接口。4．發(fā)現(xiàn)學習中的工具

教師將學生置于一個環(huán)境中，并給他們提供探索、分析和掌握新概念和原理的工具，這種教學策略和思想構成了發(fā)現(xiàn)學習的基本原則。研究者認為:把學生的學習過程也程序化，會僵化學生的思維方式，將會造成巨大的危害。認為計算機所提供的學習環(huán)境，對學生應該是相當自由的，當學生在其中學習時，能像數(shù)學家一樣思考數(shù)學、像物理學家一樣研究物理,這樣才能夠培養(yǎng)學生的學習和研究能力。即是說，可以利用計算機開發(fā)成一種極好的學習環(huán)境，一種提供給學生聯(lián)系各門學科的規(guī)律和知識的微型現(xiàn)實環(huán)境—微型世界（Microworld）。兩個例子:(1)LOGO應用(2)酸堿度研究

LOGO應用劃邊長為50個單位的正方形的LOGO程序。

TOSQUARETOSQUAREFORWARD50REPEAT4RIGHT90FORWARD50FORWARD50RIGHT90RIGHT90ENDFORWARD50RIGHT90FORWARD50END海龜?shù)漠媹D過程開始位置FORWARD50RIGHT90FORWARD50RIGHT90FORWARD50RIGHT90FORWARD50在學生使用Logo語言學習時，他們根據(jù)一定的繪圖任務（可以由教師指定分配，也可以由學生自己擬定）進行設計，驅動海龜在屏幕上繪圖。如果所作圖形正確，就說明所進行的設計和自己的認識理解是正確的;如果所作圖形不正確，就說明所進行的設計是錯誤的，應該進行查錯并糾正。這種嘗試－觀察－查錯－再試的過程成為學生學習的主要方式。佩柏特教授及其支持者們認為通過這種方式，不僅可以學到幾何的知識，還能發(fā)展兒童認知技能，例如猜測、觀察、嘗試與測試、查錯等(2)酸堿度研究隨著網(wǎng)絡和通訊技術的發(fā)展，網(wǎng)絡支持的微型世界也應運而生。例如：由美國科學探索網(wǎng)絡開發(fā)的學習化學酸堿度知識的“PH酸堿度”就是一個很好的例子。它為學習者學習酸堿度知識提供了一個良好的網(wǎng)絡學習環(huán)境。

1.4.5各種應用類型的分析和比較接受式學習建構性學習信息技術應用程度學習方法真實學習環(huán)境虛擬學習環(huán)境個別指導游戲模擬操練和練習集成型學習環(huán)境及教學專家系統(tǒng)基于資源的個別化學習探究式學習協(xié)作學習整合型學習

學習環(huán)境真實程度利用計算機網(wǎng)絡、多媒體進行的課堂教學。支持教師備課分析和比較備課和演示型:幫助教師備課、演示甚至是基于局域網(wǎng)的課堂型教學，為教師的教學提供了強有力的技術支持.同時，在班級教學中，教師能夠使用多媒體和網(wǎng)絡教室，使教學手段產生了較大的變化，提高了信息技術應用的程度，一般說會產生較好的教學效果。但是，如果教學思想和方法不進行改變，仍保持著教師傳授、學生被動接受知識的基本特征，甚至是由于信息技術的應用強化了這種特征，其效果將會大打折扣，顯然這是應該避免的。分析和比較

個別化學習型:

支持個別化學習的信息技術應用，使個別化教學發(fā)生了巨大的變化。這樣的學習環(huán)境，使學生的個性得到重視，有助于激發(fā)學生的學習動機和學習積極性；能夠促進知識和技能的學習；在一定程度上也有促進提高學生的探索精神和解決問題能力的作用。但是，除了基于資源的個別化學習外，其他幾種學習環(huán)境都是虛擬的，對培養(yǎng)學生的合作精神、處理人際關系和共同完成任務的能力，存在著明顯的不足；對學生在真實世界中，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力的培養(yǎng)，也存在著嚴重的缺陷；在培養(yǎng)學生的獲取信息、加工處理信息和利用信息的能力方面，遠不如工具型應用。分析和比較

工具型:

信息技術作為學習的工具，在學習者具體操作之前并不顯示教學功能，在學生根據(jù)自己的思想進行操作時，會產生意想不到的結果。在這種應用中，信息技術的支持上并不全面，它要么為學習者提供可檢索的學習資源；要么為學習者提供討論問題的通信工具，或者為學習者提供加工信息、展示成果的工具；或者為學習者提供探究的工具。

從學習的內容上看，主要是結合現(xiàn)實社會中學生數(shù)學的、與學科學習有密切關系的問題；學習環(huán)境或學習空間，基本上是真實的；從學習活動上看，以小組形式，或分工合作，共同完一項任務，或進行討論，相互幫助完成學習任務，每一個學習者都扮演一定的角色，每一個人的工作都直接影響著小組任務的完成。因此，在這樣的學習環(huán)境中，有助于培養(yǎng)學生的合作精神、處理人際關系和共同完成任務的能力；有助于培養(yǎng)學生在真實世界中，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力；有助于促進學生創(chuàng)造性思維的發(fā)展；有助于培養(yǎng)學生獲取信息、傳輸信息、加工處理信息和發(fā)布信息的能力。所以，信息技術在教學中的這種應用方式，在促進教學改革，以適應社會發(fā)展的需要起著重要的作用，也理所當然地受到教育界的高度重視。

教學應用軟件設計原則2.1.1行為主義學習理論與信息技術教學應用軟件設計1.行為主義學習理論2.為教學軟件設計提供的原則

(1)接近原則，即反應必須在刺激之后立即出現(xiàn)。

(2)重復原則，重復練習能加強學習和促進記憶。

(3)反饋與強化原則，與反應正確性有關的信息可以促進學習。

(4)提示及其衰減原則，在減少提示的條件下，朝著期望的反應引導學生，從而完成學習。提示及其衰減原則例計算機的存儲器包括內存儲器和外存儲器。計算機的存儲器包括

和

。內存儲器外存儲器計算機的存儲器包括

和

。

2.1.2認知學習理論與信息技術教學應用軟件設計

1.認知學習理論，例如信息加工的理論，基本上還是采取客觀主義的傳統(tǒng)，認為世界是由客觀實體、其特征以及客觀事物之間的關系所構成。與行為主義學習理論所不同的是它強調學習者內部的認知過程。教學的目標在于幫助學習者習得這些事物及其特性，使外界客觀事物(知識及其結構)內化為其內部的認知結構。

根據(jù)認知學習理論對學習的解釋，認為學習的各個內部過程分別是接受、期待、提取信息到短時記憶、選擇性知覺、語義編碼、反應、強化、激發(fā)信息的保持、形成概念。2.認知學習理論為教學軟件提供的設計原則

1981年加涅、維格和羅杰斯等人指出，學習的內部過程與學習周期的幾個階段是一致的。若能將教學軟件提供的學習活動（人-機交互過程）與學習的內部過程相一致，會明顯地增加軟件的有效性。為此，人們建立了與學習內部過程相一致的相應的CAI活動序列。

學習過程的不同階段

教學軟件提供的相應環(huán)境

接受引起注意

期待告訴學生目標

提取信息到短時記憶刺激學生對先前學習的回憶

選擇感覺信息呈現(xiàn)刺激材料

語義編碼提供學習指導

反應誘發(fā)期待的行為

強化提供反饋

激發(fā)信息的保持評定行為

形成概念增強記憶和學習遷移認知學習理論為教學軟件設計提供的原則

(1)引起注意

這是用以喚起和控制學生注意的活動。其基本方法是，在教學軟件的開始。利用能體現(xiàn)軟件內容且具有強烈感染力的圖形序列(或圖像)，或者利用智能性的詢問，如詢問學習者的名字，當學習者回答他們的名字后，計算機顯示：“×××同學，我很高興和你一起學習××××課程!”，以此來激發(fā)學習者的學習興趣，博得學習者的注意。

(2)告訴學生目標

學習開始時，應當讓學生了解學習目標，知道他們學習之后將會做什么，從而激起學生對學習的期望。當學生意識到課程的期望時，他們會以更高的熱情去學習那些所期望的內容。學生的期望又會影響到獲取知識時所使用的將要回憶到短時記憶的知識、技能和策略。描述目標時應使用學生容易理解的語言，而不要使用那些為滿足教學的需要，教學設計人員使用的技術術語。期待是可以選擇的，引導學生的期待，使他們把注意力集中到關鍵部分，為此可以對那些重要的內容加以明顯的標記，例如采用彩色、反顯或劃底線等方法來吸引學生的注意。

(3)刺激學生對先前學習的回憶

由于學習要求把已有的與新的知識結合起來，因此在學習新的知識之前，應指出學生應具備的先決知識和技能。例如,通過測試，刺激學生回憶以前的學習，如果缺少這些預先要求的知識和技能，就在新課開始之前進行補救。同時這也使學生意識到自己已掌握的知識和技能與學習目標的關系，使他們有可能充分利用他(她)的認知結構中已有的合適的概念來同化新知識。(4)呈現(xiàn)刺激材料

向學生呈現(xiàn)刺激材料，是教學活動的重要組成部分。呈現(xiàn)的刺激材料應具有鮮明的特征，以促進選