多媒体计算机辅助的教学理论

1 多媒体计算机辅助教学理论 作者：佚名 信息教学文章来源：浙江师大网络课程 计算机辅助教学技术是一种新的教育技术，它被认为是人类教育史上继文字出现、学校创立、活字印刷之后的第四次革命。它代表着一种新的教学思想与教学方式，反映了一所学校教学手段现代化的程度。本章介绍计算机辅助教学的基本内容，其中包括计算机的教育应用方式、计算机辅助教学的基本模式、多媒体课件开发过程、人工智能的教育应用等。

5.1 计算机的教育应用 5.1.1 CAI与CBE 计算机技术在教育领域的应用内容十分广泛。一般说来，我们可以从多个角度对它的应用方式进行分类。

从计算机应用的功能上来看，计算机在教育领域中的应用方式包括： 1、计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,简称CAI) CAI指的是用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务，传递教学信息，对学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。

2、计算机管理教学(Computer Managed Instruction,简称CMI) 目前人们对CMI的理解有两种：从狭义上看，认为CMI是利用计算机指导整个教学过程的教学管理系统，它的功能包括管理教学计划和教学资源，以及帮助教师构造测验和评分等；从广义上看，则认为是计算机在学校管理中的各项应用，包括教学管理、学校行政管理、学校其它资源管理等等。

从计算机应用的对象来看，计算机在教育中的应用又可以分成三个方面（3L）： 1、学习计算机(Learn about computer)。即把计算机作为学习对象，其内容包括计算机的基础知识、基本技能及其对社会的影响等三部分。 2

2、用计算机学习(Learn with computer)。即学生可以把计算机作为学习工具，主要包括用计算机来完成获取和保存信息、处理和交流处理等任务。

3、从计算机学习(Learn from computer)。即教师把计算机作为一种辅助的教学工具来辅助教学、辅助测试、管理教学与辅助备课等工作。

计算机辅助教育(Computer Based Education,简称CBE)是计算机技术在教育领域中应用的统称，它涉及教学、科研和管理等教育领域的各个方面。随着现代信息技术的发展，计算机在教育领域的应用引起了人们的充分重视并取得巨大的进展，它在国际信息处理协会(IFIP)八十年代中期对53项计算机应用课题发展前途的评选中就名列第六位。

5．1．2多媒体课件 “多媒体”一词译自英文“Multimedia”，而该词又是由mutiple和media复合而成的。多媒体技术是指把文字、声音、图像、动画、视频等多种媒体的信息通过计算机进行交互式综合处理的技术。即通过计算机,用多种媒体手段来存储、传播和处理信息的技术。它涉及到计算机硬件、软件和图像处理、信号处理、人工智能、网络和通信等等广泛的技术领域。

多媒体技术的主要特点体现在它的集成性、交互性和多样性。其中交互性也是多媒体技术与电视、电影等单向信息提供手段的主要区别。

采用多媒体技术来辅助教学，能使学生的多种感官得到刺激，最大限度地汲取信息与知识。从教育心理学角度看，人们从听觉获得的知识能记忆大约15%，从视觉获得的知识能记忆大约25%，但如果同时使用这两种知识传递手段，就能够接受知识的65%。又据美国的一项调查表明，采用多媒体教学方法后，成功率比普通教学方法提高38%，而教学时间却节省了31%。

在多媒体教学中，我们将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件（Multimedia Courseware），简称课件。

超文本和超媒体是多媒体课件中两个十分重要的概念。 3

所谓超文本（Hypertext），就是一种用计算机来实现连接课件中相关页面的结构，这里的文本指得是文字信息，在一个课件页面中把某些文字用链接向其他页面，该文本以醒目的形式显示，读者在浏览页面时可以通过该链交叉引用其他相应页面。在被链接的页面中又可以链接别的页面。

随着多媒体技术的发展，在超文本结构中，除文字外还可以链接图像、视频、声音等多媒体信息，因此人们引出了超媒体概念。换言之，超媒体(Hypermedia) = 超文本+多媒体。

5．2 计算机辅助教学的模式 5．2．1 分类框架 教学模式是在一定的教育思想指导下建立的比较典型、稳定的教学程序或构型。从不同角度可以对教学模式作不同的分类。例如，教学论学者根据教学过程的重心偏向教和学的不同方面，将教学模式分为：问答模式、授课模式、自学模式、合作模式、研究模式等五种。如表4－6所示，这5种模式自上向下模式构成一个顺序发展的序列，在该序列中学生的学习主动性逐渐增强，而教师的主导性则逐渐减弱。

表5－1 基于教学论的教学模式 模式名称-主要特点-教学过程 问答模式-师生问答，启发教学-提问→思考→答疑→练习→评价 授课模式-教师中心，系统授课-授课→理解→巩固→运用→检查 自学模式-学生中心，自学辅导-自学→解疑→练习→自评→反馈 合作模式-互教互学，合作教育-诱导→学习→讨论→练习→评价 研究模式-问题中心，论文答辩-问题→探索→报告→答辩→评价 计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。我国学者从认识论和价值观两个维度来考察教学模式，提出了信息化教学模式的一个分类框架 （祝智庭，1996）。我们知道，就认识论角度看，存在着两种较为对立的观点：客观主义与建构主义，就价值观角度来看，也有两种较为对立的观点：个体主义与集体主义。借助二维坐标系，将个人主义—集体主义、客观主义—建构主义分别做为描述不同教育文化差别的维度， 4

就得到如图5－1所示的关于计算机辅助教学模式的分类框架。该分类框架将计算机辅助教学模式分为以下四类：

第Ⅰ类：客观主义?个体主义（即：教师为中心?个别化）； 第Ⅱ类：建构主义?个体主义（即：学生为中心?个别化）； 第Ⅲ类：建构主义?集体主义（即：学生为中心?集体化）； 第Ⅳ类：客观主义?集体主义（即：教师为中心?集体化）。 信息资源管理系统和网络通信系统是信息化条件下各类教学模式的共同基础。

图5－1 计算机辅助教学的主要模式及其分类 5．2．2主要模式 下面我们对图5－1分类框架中的主要模式进行介绍。需要指出的是，教学模式的划分是相对的，在具体的教学活动中，各种教学模式往往相互结合使用。 5

1）操练与练习 操练与练习(Drill and practice)模式主要用于实现教学过程中学生练习阶段的功能，这是多媒体教学最常用的模式。该模式并不向学生传授新知识和新技能，只是用来巩固和熟练某些知识和技能，这些知识和技能是学生已经通过其它途径学会了的。图5-2是小学生加法运算的操练与练习课件的一个实例界面。

与传统的教师布置的操练与练习相比，采用多媒体手段进行操练与练习的主要优点在于：(1) 可以及时反馈相关的信息；(2)能够以多媒体方式有效地激励学生；(3)可以将学生的成绩及时加以保存。

图5-2 小学加法的操练课件 2）个别指导 个别指导型也称指导型(Tutorials)，它是由计算机扮演讲课教师的角色，目的在于向学生传授新的知识或技能。这是能较好体现计算机个别化教学特点的一种模式，常常用于学生自学或者补习功课。

多媒体教学个别指导模式的优点主要表现在以下三方面：(1)学生参与程度高；(2)有利于个别化教学的开展；(3)教学效率高。

3）教学测验 测验(Test)是教学过程的重要一环。因此，计算机辅助测验(Computer Based Testing，简称CBT)也是CAI或多媒体教学的一个重要组成部分。CBT的主要内容包括自动出试卷、联机测验或自动阅卷、测验数据分析等三个方面。 6

按照评分方式的不同，可以把测验分成主观性测验和客观性测验两类。主观性测验包括口试、写作、翻译、回答问题等，其优点是有利于测定考生的综合认识能力，但评分标准不太好掌握，测验结果在较大程度上依赖于教师的主观判断。客观性测试又称标准化测试(考试)，它可以弥补主观性测验的上述缺点。该种测试通常采用是非题、多项选择题、匹配题等形式，每个题目一般十分简短，答案唯一，而且题量较大，内容的覆盖面较广，所以客观性测验题的评分简单、准确，测验结果的可信度高。事实上，用计算机来实现的测试正是这类客观性测验。

4）模拟 模拟(Simulation)也称为仿真，就是用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。模拟是科学家们常用的一种科学研究方法，而将模拟用于教学则是近十多年以来发展起来并越来越受到人们重视的新方法。

模拟在教学中的应用十分广泛，从自然科学、管理科学到工程技术的许多学科教学中都可以采用。随着多媒体计算机技术的发展，模拟的效果更是令人叹止。模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面：实验模拟 ，管理模拟,训练模拟。

在教学过程中采用计算机模拟手段，其优点主要表现在：(1)高效、安全；(2)低成本；(3)形象逼真，容易引起学生的兴趣。

图5－3 电磁感应实验模拟实例 5）问题解决 7

问题解决也称问题求解(Problem Solving)，它是指在教学中运用计算机作为工具，让学生自己去解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决实际问题的能力。

问题求解给学生提供创造性解决问题的机会，通过解决问题的过程来应用、检验和精炼已经掌握了的概念和知识。

问题求解模式通常有两种实施方法： 特定的问题求解。 工具性问题求解。 工具性问题求解所涉及的工具软件主要包括：文字处理软件、数据库软件、绘图软件、符号计算软件、计算机高级语言等。例如，“Mathematica”就是一个著名的符号运算软件，网站http://www.wolfram.com/中提供有该软件的在线运行版本，人们可以通过该软件解决多项式计算、因式分解、不定积分等各种各样的符号运算问题。事实上，在高校的理工科和中学的数、理、化等学科中，都可以利用该类符号运算软件来解决大量的问题。图5－4就是用Mathematica软件进行因式分解、不定积分、函数作图的运行实例。