信息化教学模式与教学方法
2016-07-10来源:
一、信息化教学模式简介 （一）个别授导 个别授导（Tutorial）是经典的CAI模式之一，此模式企图在一定程度上通过计算机来实现教师的指导性教学行为，对学生实施个别化教学，其基本教学过程为：计算机呈示与提问——学生应答——计算机判别应答并提供反馈。在多媒体方式下，个别授导型CAI的教学内容呈示可变得图文并茂、声色俱全，并可使交互形式更为生动活泼。 （二）操练与练习 操练与练习是发展历史最长而且应用最广的CAI模式，此类CAI并不向学生教授新的内容，而是由计算机向学生逐个呈示问题，学生在机上作答，计算机给予适当的即时反馈。运用多媒体，可将许多可视化动态情景作为提问的背景。应当注意，从严格意义上说，操练（Drill）与练习（Practice）之间是有一定概念区别的：操练基本上涉及记忆和联想问题，主要采用选择题和配伍题之类的形式；练习的目的重在帮助学生形成和巩固问题求解技能，大多采用短答题和构答题之类的形式。 （三）教学测试 此模式本质上属于CMI（计算机管理教学）范畴，用于检验与调控学生的个别化学习进程，包括提供事前测试、分配学习任务、提供事后测试，以及进行测试分析和提供分析报告。 （四）教学模拟 教学模拟是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统（自然的、物理的、社会的）的结构和动态，为学生提供一种可供他们体验和观测的环境。教学模拟是一种十分有价值的CAI模式，在教学上有广泛的应用。例如，可以模拟电子运动、原子裂变、落体运动等，帮助学生加深对原理的理解；可以模拟果蝇的遗传过程，让学生在短时间内“发现”生物的遗传定律；可以模拟构造一个微型公园，让学生通过合理设计和妥善经营形成相关的操作技能和解决问题的能力，等等。 （五）教学游戏 教学游戏与计算机模拟有密切关系，多数教学游戏本质上也是一种模拟程序，只不过在其中刻意加入趣味性、竞争性、参与性的因素，做到“寓教于乐”。例如，在教学游戏中，学生可以扮演某些角色，如作为探险家在蛮荒险地求生存，作为企业家在市场竞争中求发展等等，从而使学生在娱乐中形成相关的能力。 （六）智能辅导 严格地讲，智能导师也是个别授导的一种，因为它需要借助人工智能技术来实现，因此又称为智能辅导系统。智能辅导系统（Intelligent Tutoring Sys－tem，简称ITS）是利用人工智能技术来模拟“家教”的行为，允许学生与计算机进行双向问答式对话。一个理想的智能导师系统不仅要具有学科领域知识，而且要知道它所教学生的学习风格，还能理解学生用自然语言表达的提问。然而，世界上迄今所建立的此类系统能达到实用水平的屈指可数。 （七）问题解决 问题解决（Problem－Solving）是一个十分广泛的概念，但作为一种CAI模式，是专指利用计算机作为解题计算工具，让学生利用计算机的信息处理功能解决学科领域相关的问题。通常有两种不同的做法：一是让学生利用某种计算机语言来编制解决问题的程序，如 Pascal、 BASIC等，LOGO语言也可当作适合于儿童的问题求解语言；二是向学生提供问题求解软件包，如力学计算程序、化学分析程序、社会科学统计软件包（SPSS）、通用数学计算程序Mathematica、工程数学计算程序MatLeb等。就CAI范畴而言，后一做法现已成为主流，因为它可使学生将精力集中于问题求解的方法而非编程细节。 （八）微型世界 微型世界（Microworld）是利用计算机构造一种可供学习者自由探索的学习环境，大多数微世界是借助计算机化建模技术构造的，它和教学模拟与教学游戏有密切的关系。微型世界的基本特点是学生可操纵模拟环境中的对象，可建构自己的实验系统，可测试实验系统的行为。例如，有一个名叫“电子工作台”（Electronic Workbench；EWB）的软件系统允许学习者利用它提供的元件构造各种模拟电路和数字电路，并能动态测试电路的性能；还有一个名叫“交互性物理”（Interactive Physics；IP）的软件系统允许学习者构造属于经典力学系统的大部分实验。还有一种供儿童学习的LOGO语言，也被认为是一种微世界，因为它提供的“图龟”世界允许学习者进行操纵并观察其反应。随着网络和通讯技术的发展，网络支持的微世界也应运而生，由美国科学探索网络开发的学习化学酸碱度知识的“PH酸碱度”就是一个很好的例子，有兴趣的学习者可以在www. sci-ctr. Edu. sg＼ sin＼ phfactor＼ph0．html访问到这个网上微世界。 （九）虚拟实验室所谓虚拟实验室，实际上是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情境，供学生观察与操纵其中的对象，使他们获得体验或有所发现。有一个名叫“虚拟青蛙”的解剖实验室（图7－5），学生可以做非常逼真的青蛙解剖实验，他可以剥去青蛙的皮肤和肌肉，于是骨骼清晰可见，他还可以解剖其眼睛和大脑。图7－5虚拟青蛙解剖实验室（十）情景化学习情景化学习（Situated Learning）是当前盛行的建构主义学习的主要研究内容之一。它是利用多媒体计算机技术创设接近实际的情境进行学习，利用生动、直观的形象有效地激发联想，唤醒长期记忆中的有关知识、经验和表象，从而使学习者能利用自己原有认知结构中的有关知识与经验去同化当前学习到的新知识，赋予新知识以某种意义。情景学习模式的主要方法有认知学徒、抛锚式学习等。 认知学徒模式是从传统的师徒传技授艺模式中得到启发，情景学习论者认为，就像一个手艺人不会用预先准备好的稿子教学徒一样，教学环境和教师应该着重于用实际的方法解决真实世界的问题，而不是简单地运用预先准备好的教学顺序。教学者应该是一个指导者，是解决问题策略的分析者。教师的作用也可由智能代理实现，或在网络上由教师通过适当的教学通讯工具来提供示范、教练和帮助。 抛锚式学习模式（Anchored Learning）的实质是将教学“锚接”于（即安排在）有意义的问题求解环境中，这些有意义的问题求解环境被称作是“大环境”（Macro Context），因为它包括复杂的环境要素，要求学生系统地解决一系列相关的问题。每个环境能够支持学生进行持续的探索，学生能够在几个星期甚至几个月时间内从多种角度对其中的问题进行持续的求解，而且各个“锚点”（及其伴随的教学事件）都能够提供多课程的延伸。 抛锚式学习环境“杰斯用探险”系列就是一个典型的情景化学习环境的例子。它的故事主线是主人公及其朋友的一系列探险活动。探险活动覆盖复杂的旅行计划、统计和商务计划、地理和几何等领域。每个探险活动都提供非常丰富的环境，产生“解决问题、推理、交流的多种可能，并且产生与其他知识领域如自然科学、社会科学。文学和历史等学科的链接”。这个学习环境将电视与计算机两种媒体结合起来，由视频媒体叙述杰斯用及其朋友的探险活动，从而提供故事情景，在此基础上，学生能够利用计算机介入并参与其中的探险，对其中产生的问题提出自己的解决方案，进行发现式学习和积极的问题求解。更可贵的是，故事的发展是由学生对问题的解决所决定的，不同的解决方法将产生不同的故事结果。 （十一）案例研习 案例研习（Case Studies）系统为学生提供一种丰富的信息环境，系统中包含从实际案例中抽取的资料，让学生以调查员的角色去调查案情（犯罪案件、医疗事故、道德伦理问题等），通过资料收集、分析和决策，得出问题的结论。 （十二）基于资源的学习 基于资源的学习（Resources－Based Learning）由来已久，不是信息化教育特有的。正如我们在第三章所介绍的，学习资源的概念非常广泛，基于资源的学习就是要求学生利用各类资源进行自学。在信息化教育的范围内，基于资源的学习从量与质两方面来说都不可同日而语。现代信息技术，特别是多媒体与计算机网络技术的应用，为学习者提供了极为丰富的电子化学习资源，包括数字化图书馆、电子阅览室、网上报刊和数据库、多媒体电子书等。Internet上蕴藏着无穷无尽的信息海洋。学习者只要掌握了一定的网络通讯操作技能，就可以通过各种网上检索机制，方便快捷地获取自己所需要的知识进行高效的学习。 除了信息资源外，人力资源也是极有价值的学习资源。这儿所谓的人力资源，就是指可能有助于学生学习和使学生感兴趣的人。通过计算机网络，学习者可以不受时间与空间限制，接触到世界各地的人才，他们在不施加任何压力的情况下给学习者以帮助，向学习者介绍自己所拥有的知识、经验、特定的技能和能力。 （十三）探究性学习 探究性学习（Inquiry Learning）本质上是数据库系统和情报检索技术的教学应用，能按照学生的提问从学科数据库中检索出有关信息，诸如历史、地理、生物等涉及大量数据的领域。学生利用系统的信息服务功能，通过信息收集和推理之类的智力活动，得出对预设（通常由教师所给）问题的解答。 探究性学习与案例研习、基于资源的学习的相似之处是都涉及信息检索技术的应用，但它们的数据组织与范围是不同的。探究性学习的数据库通常按学科范围组织而成，案例研习的数据库是围绕有一定实际背景的事例来组织的，而基于资源学习的资源通常无预定范围。 （十四）计算机支持合作学习 计算机支持合作学习（Computer－Supported Cooperative Learning或Computer－Supported Collaborative Learning；CSCL）是与传统的个别化CAI截然不同的概念。个别化CAI注重于人机交互活动对学习的影响，CSCL强调利用计算机支持学生同伴之间的交互活动。在计算机网络通讯工具的支持下，学生们可突破地域和时间上的限制，进行同伴互教、小组讨论、小组练习、小组课题等合作性学习活动。 （十五）虚拟学伴虚拟学伴系统（Virtual Learning Companion System；简称 VLCS）是利用人工智能技术，让计算机来模拟教师和同级学生的行为。关于人工智能在CAI中的作用，存在着一个认识不断发展的过程。20世纪80年代初提出智能导师系统的概念，即企图用计算机模拟教师的行为；20世纪80年代中期提出让计算机扮演学习者的角色，而不是当教师；20世纪80年代末期更进一步提出了让计算机同时模拟教师和学生（多个或至少一个）的行为，从而形成一个虚拟的社会学习系统（参见图7－6）。台湾学者陈德怀是目前研究虚拟学伴系统方面的代表人物。图7－6 虚拟社会学习模式 （十六）虚拟学社 虚拟学社的名称是我们创造的，指利用网上群体虚拟现实工具MUD／MOO支持异步式学习交流的形式。MUD／MOO是20世纪90年代中期才开始在Internet上流行起来的多用户异步通讯系统，MUD代表虚拟的多用户空间（Multi User Dimension）。 MOO（Multi user dimension Object－Oriented）是由MUD发展而来的，是一种面向对象的MUD，它通过对由各种MOO对象构成的核心数据库的共享来向用户提供虚拟社会环境。每一个用户通过自己的客户机程序进人MOO。MOO提供实时的在线通讯，它引人房屋空间隐喻的概念，使得在实际地理位置上处于分离状态的用户能够在一个共同机制中进行交互和协作。 MUD／MOO本来是为支持网上虚拟社会中的交际活动而设计的，但近年来，MUD／MOO越来越多地被应用于教育和研究工作中，它给网上合作学习提供了新颖而有效的手段。一个教育MOO有一个学术主题，它利用MOO提供的各种通讯工具，如电子邮件、电子报纸、文档、电子白板、虚拟教室等，来支持各种学习活动和校园文化。 （十七）协同实验室 网上协同实验室（Collaboratory或简称Collab）是对真实实验环境和虚拟实验平台的集成，它实现了基于网络的问题求解过程。在协同实验室中，学生可以同学习伙伴一起设计实验，并通过模拟软件观看到实验结果。直到他们认为方案成熟，就可以转移到真实的实验环境中完成实验，以验证真实的情形。学生的所有行为都会被系统记录，以供进一步研究找出最佳学习路径或分析实验中的交互行为。 网上协同实验室中的学生组成一个个学习小组，所有学习小组构成一个学习型社会。在实验过程中，只有组长能够控制实验器材，获取实验数据。其他成员只是向组长提供想法和观察实验结果。当然，组内的每一名成员都进行了明确的分工，他们各司其职。教师在整个实验过程中监控每一个成员的表现和实验结果。 （十八）计算机支持讲授 计算机支持讲授（Computer－Sopported tecturing）包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用，例如：电子讲稿制作与演示；用网络化多媒体教室支持课堂演示、示范性练习、师生对话、小组讨论等。计算机在课堂教学中的应用使传统的教学形式得到新生，并且有助于教师在信息化时代的教学过程中继续发挥其应有的作用。 （十九）虚拟教室 虚拟教室（Virtual Classroom，简称VC）是指在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的学习环境，允许身处异地的教师和学生互相听得着看得见，不但可以利用实时通讯功能实现传统物理教室中所能进行的大多数教学活动，还能利用异步通讯功能实现前所未有的教学活动，如异步辅导、异步讨论等。 （二十）认知工具关于认知工具的概念与主要类型已在3．2节中作过介绍。值得一提的是有一种所谓概念映象（Concept Mapping）工具，是专门用来建立“概念地图”。概念地图实际上是语义网络的可视化表示方法，图中有许多节点，节点与节点之间的关系用加语义标记的连线来表示。例如，有一个名叫“灵感”的概念映象软件很受教师欢迎，可以让学生把课程中的所学知识元素按语义建立关联（图7－7），有助于知识的系统化。 （二十一）电子绩效主持系统（EPSS） 集成信息化教育系统是综合了不同信息化教学模式的系统。随着信息技术的发展，特别是网络通讯、多媒体、人工智能以及人机界面技术的发展，今后的信息化教育系统将会朝着集成化方向发展，把信息资源、工具、情境、教学、管理等功能都综合在一个系统中。这样的系统将成为名副其实的信息化教育系统。集成学习环境，电子绩效支持系统以及集成教育系统就是这样的系统，在这里我们以电子绩效支持系统为例进行介绍。 进入20世纪90年代以来，国外出现了电子绩效支持系统（EPSS—Electronic Performance Support System）研究热潮，主要研究目标是如何利用计算机化的电子工具帮助人们解决日常工作中碰到问题时，达到提高工作效率和效果的目的。EPSS融合了计算机辅助教学／训练、专家系统、多媒体、数据库技术于一体，给使用者以全方位的支持。如图7－8所示，一个比较完善的EPSS通常由超媒体信息库（InfoBase）、专家系统、交互性训练系统、在线帮助／参考系统、效能工具、应用软件、监测系统等部分构成，集成在一个统一的用户界面中。 这些子系统为用户提供不同的支持。 ·信息库包含业务领域相关的数据资料。 ·专家系统可随时为用户提供咨询。 ·交互性训练系统帮助用户获得为完成工作任务所必备的知识和技能。 ·帮助系统为用户提供针对任务的提示和参考信息。 ·效能工具作为用户日常的快捷作业工具，如电子报表和文字处理。 ·应用软件帮助用户完成业务特定的工作任务，如银行计息、商品定价、海关报税等。 ·监测系统跟踪用户作业表现，评价用户工作绩效。 EPSS可望成为21世纪的新型训练技术。与传统的CBT（计算机辅助训练）系统不同，EPSS将训练任务置于工作过程之中，训练任务大约占总任务的20％；而传统的CBT则将训练任务置与工作过程之前。由于EPSS将训练与业务工作密切结合，用户边工作边训练，符合工业界近年来倡导的“适时训练”（just－in－time training）潮流，因此将成为 CBT技术或广义上CAI技术的发展方向。教育工作者们也认识到EPSS在教育中的应用价值，国外已经推出了这方面的系统，如基于知识的计算机辅助教学设计系统CEDID，教学设计专家系统ID Expert，计算机辅助课程开发系统ECC COCOS，以及计算机支持的课程分析、设计与评价系统 CASCADE等。
[ 编辑： 高凉网编辑 ]
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