[优秀毕业设计精品]初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究.doc

单位代码 学号 分类号 硕 士 学 位 论 文 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 专业 方向 学科教学 化学 申请学位类别 教育硕士 申请人 指导教师 二 六年三月 摘 要 多媒体积件是由教师和学生根据教学需要自己组合运用多媒体教学信息资源的教 学软件系统 随着社会的进步和计算机科学技术的不断提高 计算机辅助教学作为一 种现代化的教学手段 正在从 多媒体课件 向 多媒体积件 的方向发展 以适应 不同教师和不同教学情景的需要 本文在系统评述计算机辅助教学的产生 发展过程和多媒体课件在中学教学中应 用现状的基础上 对多媒体积件兴起的理论 思想和技术基础 特别是多媒体积件的 特征及结构进行了全面的介绍 并通过课件与积件的实例对比 指出了课件的局限性 和积件的优势 按照多媒体积件 五库一平台 即教学资源素材库 微教学单元库 教学策略库 资料呈现方式库 网上资源库 组合平台 的结构 首次建立了初三化 学多媒体积件库 提出了该积件库的管理和使用方法 并将其应用于教学实践中 取 得了满意的教学效果 本研究对多媒体积件在中学化学教学中的应用进行了有益的探 索 不但为多媒体积件的推广应用提供了依据 也可为中学其他学科开展多媒体积件 的应用研究提供借鉴 关键词 计算机辅助教学 多媒体课件 多媒体积件 中学化学 应用 abstract computer assisted instruction cai is an education software system teachers or students can use the system according to their needing with the society developing and the technology of computer improving as a new and developing and modernized technology of education the way of cai should be shifted to a cleverer direction from the multimedia courseware to the multimedia integrableware the shift will adopted to teachers and to the different situation of teaching based on the discuss about the arising of computer assisted instruction the developing process and the application in middle grade teaching this article include such instruction the theory of the arising of the cai the foundation of idea and technology particularly the thorough instruction about the property and structure of multimedia integrableware by the contrast about some samples between the multimedia integrableware and multimedia courseware pointing out the advantages of integrableware and its limitation depend on this idea i have built one about grade 3 of junior and explain five store one platform in detail it is a source material of teaching micro store of teaching unit teaching strategy show pattern source material on line and so on throwing light on its structure of integrableware libraries explaining its plan of construction and its management and usage etc and give some suggestions on the building of the integrableware libraries and now the integrableware libraries have been used in teaching and made satisfied effect by our communion now in our school more and more teachers can understand cai step by step and use cai in teaching my article aims is to make more teachers understand the idea of integrableware and take an active part in the construction and usage keywords computer assisted instruction cai multimedia courseware multimedia integrableware middle grade chemistry application 目 录 摘 要 i abstract iii 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 1 1 1 计算机辅助教学的产生基础 1 1 1 1 cai 产生的物质基础 1 1 1 2 cai 产生的社会基础 1 1 1 3 cai 产生的理论基础 2 1 1 4 计算机辅助教学的发展过程 4 1 2 计算机辅助教学在中学化学中的应用 6 1 2 1 三大理论对课件原则的影响 7 1 2 2 多媒体课件在化学教学中的作用 9 1 2 3 多媒体课件的使用现状 11 2 多媒体积件的产生与研究现状 15 2 1 积件思想的理论基础 15 2 2 积件思想的技术基础 16 2 3 多媒体积件技术的发展现状 17 2 3 1 多种多媒体设备的普及使积件素材的原始积累得以迅速形成 17 2 3 2 成熟的多媒体软件为积件的制作和使用提供了便利 17 2 3 3 互联网的迅速发展使积件的积累 传播 丰富成为可能 18 2 3 4 各教育出版社也在积极倡导积件的使用 18 2 3 5 积件的收集和管理还有待于教育部门的大力参与和支持 19 3 多媒体积件特征和结构的设想 21 3 1 多媒体积件的特征 21 3 2 多媒体积件的结构 五库一平台 22 3 2 1 教学资源素材库 22 3 2 2 微教学单元库 22 3 2 3 资料呈现方式库 23 3 2 4 教学策略库 23 vi 3 2 5 网上资源库 23 3 2 6 组合平台 24 3 3 积件与课件的对比 24 3 3 1 课件与积件的实例 25 3 3 2 课件的局限性 27 3 3 3 积件的优势 28 4 多媒体积件库的构建与管理 33 4 1 多媒体积件库 五库一平台 的建立 33 4 1 1 素材资源库的建立 33 4 1 2 微教学单元库的建立 36 4 1 3 资料呈现方式库的建立 37 4 1 4 教与学策略库的建立 38 4 1 5 网上资源库的建立 38 4 1 6 教师使用积件组合的平台 39 4 2 多媒体积件库的管理方法 40 4 2 1 目录式管理 40 4 2 2 自定义文件格式 41 4 2 3 数据库方式 41 4 3 多媒体积件库在中学化学教学中的应用 41 4 3 1 多媒体积件库应用实例 42 4 3 2 多媒体积件库应用结果分析 44 5 结论与建议 47 5 1 结论 47 5 2 建议 47 参考文献 49 附 录 53 致 谢 55 独 创 性 声 明 57 关于论文使用授权的说明 57 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 1 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 1 1 计算机辅助教学的产生基础 1 1 1 cai 产生的物质基础 1946 年 世界上第一台电子数字计算机 通常简称为计算机 的研制成功 是 20 世纪人类科学发展史上的一个伟大事件 计算机的出现 发展和广泛应用 对人类社 会 当然也包括教育和教学 的发展和变化起到了极大的推动作用 自第一台计算机问世以来 其发展速度是惊人的 主要表现在数量增加的快 性 能提高的快 而价格却不断降低 操作越来越简单 计算机的生产 销售和服务成为 国民经济的重要产业 这为计算机的广泛应用提供了有利条件 也为计算机辅助教学 的产生和发展提供了坚实的物质基础 1 1 2 cai 产生的社会基础 信息时代的到来为 cai 这一新兴的教育技术的产生提出了社会要求 在信息社会 信息已经成为促进经济发展 提高生产力 增强国家实力的重要资源 信息产业成为 重要的支柱产业 在一个国家从事信息产业的人数超过了从事其它产业的人数 新的 科技成果层出不穷 知识呈加速增长 出现了所谓的 知识爆炸 教育作为社会发展 的产物 面临信息社会的严峻挑战 必然做出种种改革 以适应社会发展的需要 拓 宽教育理念 建立终身教育体制 在学校教育中 不再把知识的传授作为教学的唯一 目标 而着重在于培养学生的智力 同时 世界各国政府对信息技术教育都给予了高 度地重视 纷纷制定有效措施 在学校中开展计算机教育 其目的正像奥地利教育部 长莫里斯 1985 年 指出的那样 在普通中学进行信息技术教育不是为了培养一代 专家 而是为了使青年人了解这门将席卷几乎所有生活领域的新的科学技术 2 今天 学生们在学校所学的 将是他们就业时所不可缺少的 在学校中 教师除了对学生进 行计算机教育 使学生了解和掌握计算机的应用之外 还利用计算机进行其它学科的 教学 于是就出现了计算机辅助教学这一新型的教育技术 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 2 1 1 3 cai 产生的理论基础 教学思想是教学方式的灵魂 cai 的开发离不开学习理论的指导 目前 国际上 较为流行的学习理论有三种 1 行为主义理论 behaviorism 3 4 6 计算机辅助教学发展的初级阶段是以行为主义学习理论 又称刺激 stimulus 反 应 response 理论 简称 s r 理论 为指导 时间是从 60 年代初至 70 年代末 其 创始人是行为主义心理学家斯金纳 代表人物主要还有桑代克 e lthomdike 1874 一 1949 华生 j bwatson 1878 1958 他们在研究方法上强调动物与人的行为类比的客 观研究 着重于客观的观察和实验 行为主义心理学认为 学习是由经验的反复练习 而引起的行为的比较持久的变化 该理论应用到教学上 教学就被看作是知识的传递 教师是信息的呈现者 学生是信息的被动的接受者 教师的任务是 首先 选择终点 行为 即教学目标 越具体越好 其次 了解学生的起点行为 即目前能做什么 已 经知道什么 第三 步调划分 即将知识划分成一系列小单元 然后呈现给学生 对 学生在每一小步上的反应予以反馈和强化 直到学生达到教学目标 行为主义理论在 程序教学中得到了集中体现 并在大量实践的基础上形成了一系列设计原则 这些原 则成为早期 cai 的理论依据 直到今天 教学中的小步骤的分支教学设计 还一直沿 用至今 但是行为主义学习理论忽视了学习过程中学生的理解及心理过程 将学生看作外 部刺激的被动接受者和知识的灌输对象 行为主义只能反应人类表层的低层次学习 在行为主义理论的影响下 传统的学校教学强调练习 强化 以教师为中心的讲授 以及程序设计式的教学 这些方法对教学有一定的效果 但也带来一些弊端 尤其是 行为主义用刺激 反应解释学习进程 不可避免地遇到许多无法逾越的困难 为了克 服这些困难 人们不得不重视刺激 反应之间的终结 重视内部的心理结构 从而产 生认知主义理论 计算机辅助教学的理论基础也随之改变 2 认知主义理论 cognitive 5 6 计算机辅助教学的发展阶段是以认知主义学习理论作为理论基础 时间是从 70 年 代末至 80 年代末 知性学习为主要研究对象 研究学生获得保持和运用知识的过程 该学派的主要代表人物有苛勒 w kohier 1887 1967 托尔曼 e c tolman 1866 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 3 1959 皮亚杰 j piage 1896 1980 布鲁纳 j s bruner 1915 和奥苏伯尔等 和行为主义学习理论不同 强调 人脑中已有的知识和知识结构对人的行为和当前 的认知活动的决定作用 认知机构和历程的整体性 一方面要揭示各种认知活动之 间的相互作用 另一方面要揭示认知历程中各种情境的影响 产生式系统 一个 条件系列产生一个活动系列 产生式系统既对应于问题解决的程序 又实现了认知历 程的形式化 表征的标志性 一个外部客体在心理活动中可以具体形象 或者以词 语和概念的形式表现出来 认知历程的内部心理机制 等特点 5 研究并强调学习 者的心理特征与认知规律 不再把学习看作是对外部刺激被动地做出的适应性反应 而是把学习看作是学习者根据自己的态度 需要 兴趣 爱好 利用自己的原有认知 结构 对当前外部刺激所提供的信息主动做出的 有选择的信息加工 6 把它们转 换为知识 进而完善发展其原有认知结构的过程 认知学习理论把学习过程看作是一 个主动的 有目的的和有策略的信息加工过程 强调知识的获得不是对外界信息的简 单接收 而是对信息的主动选择和理解 人并不是对所有作用于感官的信息兼收并蓄 而是在认知结构的控制 影响下 只对某些信息给予注意 受到注意的信息被选择接 收并加工 在认知理论看来 教学不是知识的 传递 而是学生积极主动的 获取 教师要为学生创造良好的学习条件和环境 激发学生的学习动机 提供合理的学习策 略 从而促进学生的学习 教师不再是知识的传递者 而是学习的促进者 认知主义 理论促进了 cai 向智能教学系统的转化 这一时期将认知学习理论应用于 cai 的著名学者是安德逊 anderson 他于 80 年 代初期根据认知学习理论提出一种思维适应控制方法 adaptive control of thought 简 称 act 该方法强调高级思维的控制过程 试图揭示思维定向与思维转移的控制机制 和控制原则 安德逊将这种方法应用于建造认知型学习模型 以实现对学生求解几何 问题思维过程的自动跟踪与控制 并取得很大的成功 他所研制的 高中几何智能辅 助教学系统 也就成为这一时期运用认知学习理论指导 icai 的杰出代表作 3 建构主义学习理论 constructivism 6 前述两种理论都是以客观认识论为基础的 进入 90 年代以后 客观主义认识论遭到 来自建构主义认识论的挑战 建构主义 constructivism 叫也译作结构主义 7 其最早提出 者可追溯至瑞士的让 皮亚杰 j piaget 它的代表人物还有维果茨基 布鲁纳等 建构 主义是认知主义理论的一个重要分支 它认为 学习者的知识应该是他们在与环境的 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 4 交互作用中自行建构的 而不是灌输的 由此观点出发 得出了一系列教学原则 这 些原则特别关心学习环境的设计 以此为指导 创造了情境化教学 随机访问教学 支架性教学等教学方法 建构主义学习理论的基本观点认为 知识不是通过教师传授 得到 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下 借助其他人 包括教师和学习伙伴 的 帮助 利用必要的学习资料 通过人际间的协作活动而实现的主动建构知识意义的过 程 因此建构主义学习理论强调以学生为中心 认为 情境 协作 会话 和 意义建构 是学习环境中的四大要素 8 情景 建构主义认为 学习总是与一定的社会文化背景即 情景 相联系的 在实 际情景下进行学习 可以使学习者能利用自己原有认知结构中的有关经验 去同化和 索引当前学习到的新知识 从而赋予新知识以某种意义 协作 协作发生在学习过程的始终 协作对学习资料的搜集与分析 假设的提出 与验证 学习成果的评价直至意义的最终建构均有重要作用 会话 会话是协作过程中不可缺少的环节 学习小组成员之间必须通过会话商讨 如何完成规定的学习任务的计划 此外 协作学习过程也是会话过程 在此过程中 每个学习者的思维成果 智慧 为整个学习群体所共享 因此会话是达到意义建构的重要 手段之一 意义建构 建构主义学习理论认为 意义建构是学习的目的 他要靠学生自觉 主动完成 教师和外界环境的作用都是为了帮助和促进学生的意义建构 如上所述 建构主义学习理论强调以学生为中心 它不仅要求学生由外部刺激的 被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体 知识意义的主动建构者 而且 要求教师要由知识的灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者 促进者 多媒体 cai 所具有的特点 能很好地体现建构主义的学习理论 所以现在多媒体 cai 教学正在建 构主义理论的指导下不断发展 1 1 4 计算机辅助教学的发展过程 电化教育萌芽始于 19 世纪 90 年代 幻灯介入教育领域 揭开了电化教育的序幕 二十世纪 20 年代 美国心理学家锡德尼 普莱西 sidneypressey 提出了利用机器进 行教学的概念 他曾设计了一台自动教学机器 虽然这台教学机器因设计上的一些问 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 5 题以及当时的条件还不够成熟 没有引起人们的重视 但它却是机器辅助教学思想的 萌芽 30 年代到 40 年代是电化教育初期发展阶段 在这一时期幻灯 电影 广播 录音 教育都得到一定的发展特别是电影教育得到了较大的发展 并显示了它对教学效果的 作用 40 年代末 美国视听教育家戴尔 edgar dale 提出了 经验之塔 cone of experience 的理论 对视听媒体在教学中的作用进行了分析和论证 50 年代 美国教育心理学家斯金纳 b f skinner 在教学机器的基础上提出了学习材 料程序化的想法 后来发展成为 程序教学 从 70 年代起 电化教育进入系统的发展阶段 进入教育领域的媒体有闭路电视系 统 计算机教学系统 卫星电视教学系统等 系统论 信息论 控制论的观点和方法 被广泛用于研究电化教育活动 正是在这些理论的指导下使计算机成了教学的重要工 具 从而产生了计算机辅助教学 cai computer aided instruction cai 在课堂教学 中的广泛应用 使传统的教学模式 教学思想 教学内容 以及教学结构均产生了巨大的 变化 已被人们誉为继文字出现 学校创立 活字印刷之后的第四次教育革命 90 年代后 电化教育进入网络发展阶段 建构主义学习理论被引进电教领域 对 其理论建设与实践产生了重要影响 使电教学科建设更加科学化 严密化 理论化 计算机辅助教学开始成熟起来 这一时期计算机辅助教学的显著特点是 多媒体化 网络化 智能化 基于 internet 的教育应用迅速发展 新颖的网上教学形式应运而生 人们在网上建立了在线教育教学系统 出现了虚拟教室 虚拟实验室 虚拟图书馆 虚拟校园 虚拟大学等新的概念 美国在教育信息化方面一直走在世界前列 克林顿 总统自 1992 年上任后 一直十分重视发展信息技术的教育应用 他说 为了将信息 时代的威力带进我们的全部学校 要求到 2000 年使每间教室和图书馆连通国际互联网 internet 确保每一儿童能够用上现代多媒体计算机 给所有教师以培训 要求他们 能够像使用黑板那样自如地使用计算机 并且增加高质量教育内容的享用 在 1996 年 1 月所作的国情咨文中 他又把发展以计算机为中心的现代教育技术作为迎接信息 社会对于教育挑战的重要措施之一 美国政府组织了几项规模较大的中小学教育信息 化工程 例如由教育部发起的 明星学校 计划 1988 1997 年 使 6000 多所学校连 通信息高速公路 并开发了 30 多门完整的信息化课程 由美国科学基金会资助的 全 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 6 国学校网络试点项目 nsnt 涉及 153 所学校和 95 个其它组织 联合进行多方面的 教育改革试验 据资料 到 1996 年 美国中学已达到平均九人一台微机 而期望的标 准是五人一机 在全部中小学中约有 65 的学校实现了联网 加拿大的学校网工程 school net 从 1993 开始 原计划连通 300 所学校 由于进展格外顺利 继而决定 在近年内使加拿大 17000 所学校全部联网 欧洲各国的教育信息化程度各不相同 据 1996 年资料 欧盟国家中学拥有微机达到平均十二人一机 程度最高的是苏格兰 中 学达到六人一机 在亚洲 一些经济比较发达的国家和地区在教育信息化方面显示出 赶超美欧的强劲势头 日本于 1996 年推出全国教育信息计划 拟投资 20 亿美元使每 间教室连通 internet 做到每二位学生一台微机 每位教师一台笔记本电脑 9 我国的 教育信息化计划也已开始启动 国家教委于 1996 年拟订了一个关于 1000 所学校教育 手段现代化试点项目的五年计划 至此已有其中近半数学校建成了校园网 每校平均 装备微机百余台 大多包括多媒体教室 电脑教学机房 电子阅览室等建设内容 在 经济发达地区 还有许多学校从多种不同渠道获得资助 自发地提前进入教育信息化 行列 校校通 工程的目标是 10 用 5 10 年时间 使全国 90 左右的独立建制的中小 学校能够上网 使中小学师生都能共享网上教育资源 提高中小学的教育教学质量 具体目标是 2005 年前 争取东部地区县以上和中西部地区中等以上城市的中小学都 能上网 西部地区及中部边远贫困地区的县和县以下的中学及乡镇中心小学与中国教 育卫星宽带网联通 2010 年前 争取使全国 90 以上独立建制的中小学校都能上网 不具备条件的少数中小学校也可配备多媒体教学设备和教育教学资源 随着教育信息化的不断深入 信息化技术在教学中的应用越来越多 我国党和政 府对教育技术促进教育现代化的作用越来越重视 在第三次全国教育工作会议上 做 出了 关于深化教育改革 全面推进素质教育的决定 其中对教育技术和教育信息化 作了专门阐述 同时教育部也决定从 2001 年开始 用 5 10 年的时间 在中小学普及 信息技术教育 以教育信息化带动教育现代化 努力实现我国基础教育跨越式发展 10 1 2 计算机辅助教学在中学化学中的应用 我国计算机教育应用的第一次转折 从程序设计教学转向计算机辅助教学 11 1981 年 在瑞士召开了第三次世界计算机教育大会 前苏联学者伊尔肖夫提出了 计算 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 7 机程序设计是第二文化 的观点 在会上得到广泛流传 由于受伊尔肖夫观点的影响 原教育部在我国五所大学附中和华夏基金会支持的实验学校在高中以选修课的形式教 basic 语言 开始了我国中小学教育应用计算机的序幕 学习 basic 的热潮很快席卷 全国大中小学 中央电视台也举办 basic 语言教学讲座 我国出现了历史上从未有的 百万人学习 basic 的壮观景象 当时 一些学校的教师开始用 basic 编制教学软件 并尝试用到课堂教学中 但起点还比较低 影响不大 1985 年 在美国召开了第四次 世界计算机教育大会 西方国家已认识到中小学教育不宜以程序设计教学为主 转向 了应用工具软件的学习和计算机辅助教学 受这次大会的影响 我国学校计算机教育 应用发生第一次重要转折 这次历史性转折的重要标志是 1986 年 国家教委基教司 成立 全国中小学计算机教育研究中心 专门负责中小学 cai 的应用与研究 1 随后 中小学也积极的发展起自己的各种各样的多媒体辅助教学模式 同年 在上海华东师 范大学成立了 全国计算机辅助教育学会 团结全国教育界推动学校 cai 的理论研究 和成果推广 90 年代后整个社会开始重视计算机辅助教育 教育界 学术界 出版界 计算机公司等纷纷参与到 cai 软件的开发中 1993 年后 国家教委高教司分别成立了全 国高等院校工科和理科 cai 协作组 组织和指导高校 cai 的推广工作 现在多媒体对 中学教学的辅助主要体现在课堂多媒体课件的使用上 1 2 1 三大理论对课件原则的影响 作为第一代的教学软件 课件 courseware 它是在一定的学习理论指导下 由编制者按某一思路设计制成的前后连贯的有系统的软件 12 它的使用和设计仍然受 到三大理论的直接影响 1 行为主义的重要人物 美国心理学家斯金纳 b f skinner 的强化学说 reinforcement 和程序教学理论 programmed instruction pi 对课件设计产生了重 要影响 受此影响而设计的课件 力图在人机之间形成刺激 反应 强化的学习 机制 即计算机向学习者提供刺激 并根据学习者反应的正确与否进行巩固强化或消退 强化 13 设计者应将教学内容进行 明确的分割 组成小的单元 unit 或框面 frame 并 按其内在的逻辑关系把它们组合起来 引导学习者循序渐进地掌握知识 同时采用提 问 反馈和评价等手段不断进行强化 直至学习者达到学习目标 程序教学是指一种 能让学生自学特定材料的个别化教学方法 学生以自己的速度和水平学习以特定的顺 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 8 序和步调安排的特定材料 程序教学就像一个自我教学的包 package 它以精心设计 的顺序呈现主题 要求学习者通过填空 选择答案或解决问题 对问题或表述做出反应 14 让 学生能以自己的速度进行学习 从课件的结构上看 程序教学又分为直线 式和分支式两种经典模式 直线式程序教学直线式程序教学由斯金纳首先提出 这种模式下学习单元 或框面 以 同种方式按直线排列所有的学习者都以同样的步骤和顺序进行学习 为了避免任何错 误 程序的每一个框面或小段都包括一小片知识 直线式程序中的框面很少超过 1 2 个 句子 如图 1 1 2 3 4 5 图 1 线性教学序列 5 分支式程序教学 基于学生可能出现多种学习反应的事实 在斯金纳直线式程序 教学的基础上 美国心理学家克劳德 n a crowder 发展出分支式程序教学 学习的内 容放在程序的不同分支中 学生对当前问题的反应决定了后面的学习路径 分支 的建 立是基于对学生在学习中可能出现的问题的预测 回答问题不正确的学生将进入特定 的分支 被告知错在哪里 然后必须返回并复习有关概念 而反应正确的学生将永远 不会进入这些分支 而是直接进入下一个框面学习 如图 2 图 2 分支教学序列 5 2 在课件设计中 认知理论对教学内容的组织结构提出了如下两种形式 螺旋式结构 有两层含义 一是加强基本概念和原则在教材中的地位 二是无 论多么复杂的概念和原理均可采用不同的形式 如实物 表演 图像和符号等 呈现给 学生 针对不同学生的特点 以不同的抽象水平来呈现教材中的同一个概念和原理就 称为螺旋结构 如图 3 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 9 图 3 螺旋式结构 5 层级式结构 加涅 r gagne 认为学习者的活动应依照 简单 复杂 低层次 高层次 的顺序进行 高一级层次的学习必须以较低层次的学习为基础 由此在课件 设计时要分析学习内容中的 基础层 和 较高层 采用层级式的结构 如图 4 图 4 层级式结构 5 3 关于学习的基本观点建构主义源于瑞士心理学家皮亚杰 j pi aget 的儿童认知 发展的理论 被认为是认知心理学体系的一个分支学派 但它以其独特的理论视角 日益受到人们的关注 并深刻地影响着当前 cai 课件的新发展 建构主义认为 世界 是客观存在的 但其意义却是由个体根据自己的经验来 建构 和 解释 的 知识 也并非通过教师传授得到 而是学习者在一定的情境即社会文化背景下 借助他人 包 括教师和学习伙伴 的帮助 利用必要的学习资料 通过意义建构的方式而获得 建构 主义对课件的影响主要是以下三个方面 开放性原则 亦称随机性原则 是指设计的课件应有多个学习起点和多条学习的 路径 从而达到异曲同工的效果 自上而下原则 课件要给学习者提供与其现实生活相类似的或真实的情境 以利 于学习者在这种环境中去探索或发现问题 解决问题 从而促进学习的质量 情境性原则 课件内容最好是由整体向具体展开 即首先给学习者呈现整体性的 任务 将他们带入一个较完整的问题情景之中 然后 让学习者根据自己的经验 尝试 对问题的解决 最后使学习者在尝试解决问题的过程中找出掌握相关的 具体的知识 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 10 和方法 1 2 2 多媒体课件在化学教学中的作用 实践表明 当一个人长时间接受单一的刺激时 就会变得反应迟钝 心理学上称 之为 孤独反应 16 传统的教学方式主要是通过黑板 教科书等媒体进行 这些媒 体在承载信息的种类和能力 使用的方便程度上都有较大的局限性 学生长时间接受 单一形式的刺激 就容易形成 孤独反应 多媒体技术的应用 能够把文字 图形 声音 影像 动画等传播媒体集于一体 对于学生而言 可以形成多角度 多层次的 信息剌激 强化学生对知识的记忆和理解 缩短学生对知识的掌握时间 合理使用电脑多媒体 能有效地弥补传统教学的不足 化抽象为具体 把难以理 解的内容或不容易观察到的事物用媒体充分显示出来 调动学生的视觉直观功能 为 突破难点创造出良好的氛围 在化学课上 有些知识都比较抽象 往往使学生感到枯 燥乏味 而计算机则能将静态的抽象的知识动态化 激发学生的学习兴趣 加深对知 识的理解 如 1 微观粒子的变化 运动 分子 原子 离子 电子的运动变化是用肉眼甚至 显微镜所看不到的 通常用挂图和模型 而微粒运动变化的过程却无法充分展示 利 用多媒体课件能使学生很快地理解而和接受 比如化学反应的实质 溶解平衡 质量 守恒定律 气体摩尔体积 原电池 电解 有机分子结构及其相互反应的机理等等 很难用语言描述清楚 如果用动画课件模拟出来 这样使静态的知识动态化 而动态 的画面与学生的思维活动紧密相联 学生的学习主动性得到发挥 思维能力和空间想 象力得到发展 2 元素化合物的实际用途或现代化科研设备与化工生产设备及工艺流程的演示 一种新的单质或化合物 其用途可能只有课文中简单的描述 学生难记易忘 石油化 工 接触法制硫酸 氨的催化氧化法制硝酸 干冰的升华 某些矿物等等甚至老师都 没有见过 学生只能凭借有限的想象 如果利用多媒体课件 实物照片投影 视频资 料等将极大的改善学生的学习效果 3 错误性实验操作后果的危害 如吹灭酒精灯 排水法收集氧气先撤酒精灯再 抽导管 氢气还原氧化铜时先加热后通氢气 点燃可燃性气体前不检验气体纯度等实 验操作后果 由于有些有危险 一般老师只讲不应该这么做 把这些危害后果制成多 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 11 媒体课件 学生将直观得到感受 在以后的实验中避免错误操作 4 对于一些较复杂 有危险 要求高 时间长的实验 不适合课堂演示 则拍 成录像 于课堂播放 这样 既保证了实验的真实性和直观性 又便于观察实验现象 同时也提高了课堂密度 如一氧化碳 硫化氢等毒性实验 铁的生锈 煤和石油的形 成等 常规教学只能教师口述 而多媒体课件将发挥无可替代的作用 5 总结复习 使用电脑多媒体的另一大好处就是可大大的丰富课堂容量 不仅 课堂教学中可以给学生提供更多资料更多信息 习题课上也能更好的帮助教师解除过 去反复念题 整版的抄题 遇到有实验图的习题还要即时画图等等诸多麻烦 利用课 件展示题目 相关提示 解题过程 可以成倍增加习题量 对于概念理论 反应系列 方程式 对比总结等尤其有效 1 2 3 多媒体课件的使用现状 近几年中教育星 科利华 翰林汇 k12 清华同方 洪恩等公司都推出了一系列 优秀的教学软件 老师在教学过程中也制作了大量的教学课件 许多课件在网上广为 传播 这些都大大地推动了多媒体教学的发展进程 但是 虽然 cai 有着许多突出的 特点 并在教育实践中证明是有效的 但是作为新生事物必然存在不足和缺陷 如 1 商业团体 软件公司以盈利为目的 研制和开发的软件虽然花俏 但绝大部 分与教学实际或教育改革宗旨不一致 而且这些软件大多适合学生的课前预习或课后 复习 不适合教师在课堂辅助教学 教育管理部门 教育研究部门统一组织下研制 开发的软件 虽然比较符合课堂教学实际 但开发周期比较长 由于计算机软硬件 教学用书 教学观念更新快 再加上教师的教学方法是千差万别的 这种统一规划 统一开发的软件未必实用 cai 教学系统一次性投入大 费用高 而且 cai 技术要求 高 限制了许多有经验的学科教师亲自编制课件等 使得 cai 课件的制作远没能达到 传统教学过程中备课这么方便自由 这也是目前计算机辅助教学开展中碰到的最主要 的一个原因 2 在一线教学的老师也很难把过多的精力投入到开发软件上 如果老师把大量 的时间和精力都投入到软件开发上 就不能将主要精力放在如何利用计算机技术组织 教学上来 甚至不能将主要精力放在教学研究上来 从而出现了计算机辅助教学只在 这种公开课 观摩课来进行教学 装点一下门面的这类情况 而且虽然市场上已经有 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 12 相当数量的教学软件 但是适用于教学的软件并不多 因此大多数情况下是教师自制 课件 但是在制作课件的过程需要先确定教学目标 分析教法学法 决定课件的结构 和内容 再制作大量课件素材 才能用一定的软件编制课件稿本 最后才能在课堂上 使用和检测 如下图 5 确定教学目标 分析教法学法 决定课件的结构和内容 制作课件素材 编制课件稿本 检测 调试 修改 课堂使用 图 5 课件制作的一般过程 由于制作过程的复杂性使得在很多学校普遍存在着这样的情况 由学科老师编写 稿本 由计算机技术人员编程实现 开发成小型的教学软件 经常出现计算机技术人 员不懂学科知识 造成知识点错误 或是学科老师由于计算机操作技能的生疏 使得 课件的最佳优势不能发挥出来 且在实际应用中常常因操作失误而失败 这也抑制了 教师自制课件的积极性 其实 教师最主要的任务不应在于开发软件 而是如何应用 现有的软件把计算机的优势发挥出来 使多媒体课件成为课堂教学点睛之笔 3 无论多么优秀的教育专家和特级教师根据科学的学习理论和丰富的教学经验 设计开发的课件 也只能适用于某一特定的教学情境 无法适应干变万化的教学情况 众所周知 教学有法 教无定法 在教学中 每个教师都有自己的教案 世界上没有 1 计算机辅助教学 简称 cai 的进展及研究现状 13 千人一面的教案 也应该没有千人一面的课件 就我国学校教学的实际情况看 由于 地区 学校 社会环境 师资素质与个性 学生对象等因素各不相同 因而同一课件 很难被不同教师应用于各自不同的教学情境中 即使是参与课件开发的教师本人 随 着时过境迁 面对不同的教学对象 也需要调整课件以适应新的情况 4 教学是一种特殊的认识活动 师生都是活动的主体 也是认识的主体 课堂 教学的精髓是师生的相互交流 相互影响 由于课件固化了教学的内容和策略 甚至 固化了知识表达呈现的方式和顺序 代替 了教师对该内容的教 模式化 了学生 对该内容的学 这正是设计者的初衷 因而排斥了师生的相互作用和课堂教学的丰富生 动性 自然会受到教师的排斥 有时 教师看中了课件的某个片断 如介绍某段知识 的动画 插图 史料 但因为课件是不可重组的整体 必须从头到尾运行 结果是得 不偿失 这是教师不能接受的 教育学和心理学原理的运用 教学策略与教学内容的 选择组合 临堂应变与师生交流等 本应是教师在教学活动中的主观能动的创造天地 却被课件在事先的教学设计中 确定 了 显然 这是课件编制者与教师在角色上的 错位 即课件设计者取代了教师的地位 教师变成了计算机软件的 用户 5 另外一个比较重要的现象就是一些老师把计算机辅助教学的作用看的过高 没有根据教学要求来进行课件设计 制作出来的课件有原来的 满堂灌 变成了现在 的 电子灌 大大的影响了人们对多媒体课件的热情 从学校课堂教学的实践证明 课件这种第一代教学软件不利于教师和学生的个性 与创造性的发挥 不适应千变万化的现实课堂教学 学校课堂计算机辅助教学急待从 课件思想 向一种更灵活的 适应不同教师 不同教学情境的 积件思想 的方向 发展 2 多媒体积件的产生与研究现状 15 2 多媒体积件的产生与研究现状 我国计算机教育应用的第二次转折 从课件思想转向积件思想 如果说中国学校 课堂教学计算机应用的起步和第一次转折受到西方发达国家 先行经验 的影响和导 向 那么 当前正在发生的第二次转折则是建立在中国自己文化教育传统与发展学校 课堂教学 cai 经验之上的一次飞跃 因为当前我国学校课堂计算机辅助教学所面临的 问题和困难 不能从西方国家的理论模式中找到现成的答案 也无法照搬西方的教学 理论和做法 必须寻求适合中国教育特色的 cai 发展道路 反映了 90 年代后我们对中 国学校计算机辅助教育规律的进一步成熟的认识 新一代的教学软件 积件 integrableware 是由教师和学生根据教学需要自己组合运用多媒体教学信息资源的教学 软件系统 10 1 2 1 积件思想的理论基础 中国古代辩证哲学是积件思想诞生的原始底蕴 我国教育理论工作者在对光辉灿 烂 博大精深的中华传统文化和思想宝库进行开掘 领悟 提炼的基础上 参照周易 阴阳生八卦 八卦变万象的理念提出以基元 知识点 的无穷组合来适应千变万化的 课堂 这是对课件思想的重大突破 它实现了有限与无限的统一 基本规则与无穷变 幻的统一 静与动的统一 同时 积件系统结构模型图中蕴涵的阴阳五行思想 从一 个朴素的层面揭示了积件系统衍变的动因和生克乘侮 胜复制化的动态联系 马克思主义哲学是积件思想的理论基石 15 16 积件思想以发展 联系 全面的观 点看问题 克服了课件的机械性 简单化 积件思想是实践不断深入的产物 它反映 的不仅仅是多媒体计算机辅助教学的表象 而是在感性认识基础上进行深层次的理性 加工和抽象概括的结果 它揭示了 cai 内在的本质和规律性 对 cai 实践具有更大的 指导作用 甚至对音像教材和文字教材建设也有一定的启迪作用 系统科学理论的新发展为积件思想提供了新的原理和方法 系统科学理论包括 三 论 信息论 系统论 控制论 和 新三论 耗散结构论 协同论 突变论 17 这些理论 对 cai 积件系统的规则 设计 组建 使用 评估 控制具有重要的指导作用 系统 观 系统分析方法 系统工程技术能为积件思想提供有力的支持 积件思想和 教学技术 的内涵一脉相承 教学技术 instructional technology 是 初中化学多媒体积件系统的构建及应用研究 16 对学习过程和学习资源进行设计 开发 使用 管理和评价的理论与实践 18 可见 积件思想与教学技术的内涵有三大相通之处 一是研究对象相近 积件思想的研究对 象是 多媒体教学信息资源和教学过程 教学技术的研究对象是 整个学习过程和学习 资源 二是两者都有 理论和实践 两大任务 三是研究领域和基本观点相近 教学技 术的研究领域是 设计 开发 使用 管理和评价 突出系统过程的整体观 积件思 想的研究领域是 准备 检索 设计 组合 使用 管理和评价 突出系统结构的可 重组性 此外 积件思想还有其传播学 心理学 教育学 社会学基础 在此不一一赘述 2 2 积件思想的技术基础 计算机技术的高速发展 为实现积件思想提供了强有力的技术保障 首先 硬件 基础已走上成熟 大容量的存储设备可用来存储积件库中众多的教学资源 如每片 cd rom 光盘的容量达 650m 字节 相当于可存 30 本厚度 1000 页书的内容 网络化 信 息化的环境为教学资源的共享和交流铺垫了基础 越来越快的计算机处理器速度为教 学信息的输入 存储 处理 输出提供了保障 其次 软件技术也日益成熟 以面向 对象可视化的程序设计思想为基础的开发工具 如 authorware powerpoint 洪图 方 正奥思等 越来越多 提供给师生易学易用的软件开发环境 其中 对象链接与嵌入 ole object linking and embeding 技术是实现积件思想的 核心技术 19 运用 ole 技术设计出的应用程序 ole 服务器 能够控制其它多媒体超文 本应用程序 如可将文本 图形 图像 声音 动画 影视等多媒体积件单元数据嵌 入或链接到当前的教学演示中 从而实现积件库资源的交互与共享 在一些可借用的 积件开发平台工具如 authorware powerpoint 中 实现多媒体交互的界面方式就有多 种 如剪贴板 热区 图标 向导 模板 搜索器 助手 打包等 人工智能技术的日益成熟 为积件思想的进一步发展展示了诱人的前景 如积件 组合平台的自学习性 它可在师生使用组合平台的过程中 自动识别 理解 记忆师 生的知识特性 操作方式 能力水平 目标取向 能不断自我调整其内部结构 使界 面具有更好的人性化的交互性 同时 可自动控制积件库中 基元 的增 删 调 自 动根据教育心理学记忆规律和教育经验选择适当难度的内容和适当方式 帮助学生复 2 多媒体积件的产生与研究现状 17 习旧知学习新知 随着计算机技术 人工智能技术的进一步发展 未来具有视听模式 识别能力和图文声像表达能力的机器人式的智能教学机也可望投入使用 2 3 多媒体积件技术的发展现状 2 3 1 多种多媒体设备的普及使积件素材的原始积累得以迅速形成 1 利用录像实验辅助教学真实可信 对于一些较复杂 有危险 要求高 时间长的实验 不适合课堂演示 可以拍成 录像 在课堂播放 这样 既保证了实验的真实性和直观性 又便于观察实验现象 同时也提高了课堂密度 如讲 co 的性质 时 我把家中的煤炉燃烧情况拍成录像 用于上课 又如讲 晶体的析出 时 硫酸铜溶液中析出五水硫酸铜晶体 很多同学 很难想象这个反应实验该怎样做 我经过多次试验之后 利用恒温缓慢蒸发硫酸铜的 饱和溶液 然后把实验拍成录像 并快速播放 这样把一个复杂 反应时间长的实验 带到课堂 起到了良好的效果 2 扫描仪帮助解决文字输入和图片采集的问题 以往 大家都是利用打字的方法 在电脑上逐字输入所需文本 这种工作既容易 出错 效率又低 在制作课件时占去了大量的时间 有了扫描仪就可以把书本上或资 料上的文字 通过扫描 识别迅速转录到电脑上任意编辑 也可以图像 照片扫描成 图片使用 既方便又快捷 给积件中文字 图片素材的积累 整理带来了极大的方便 3 数码相机可以迅速采集图片 数码相机可以很方便地拍摄出事