计算机辅助教学

1、2020/11/261本节学习目标理解计算机辅助教学、多媒体技术、课件及其相关概念。1了解计算机辅助教学的基本模式及其特点。2熟悉多媒体课件的开发步骤，能够开发多媒体课件。3了解多媒体素材获取、编辑以及集成的基本方法与常用工具。4知道虚拟现实技术的特征，了解其常见技术的基本原理。5理解智能计算机辅助教学的基本概念。61 1 概述概述1从应用功能看计算机的教育应用从应用功能看计算机的教育应用（1）计算机辅助教学）计算机辅助教学 计算机辅助教学(Computer Assisted Instruction,简称CAI)指的是用计算机帮助或代替教师执行部分或全部教学任务，传递教学信息，对学生传授知识和

2、训练技能，直接为学生服务。（2）计算机管理教学）计算机管理教学计算机管理教学(Computer Managed Instruction,简称CMI)是计算机在教育领域的另一项重要功能。2从应用对象看计算机的教育应用从应用对象看计算机的教育应用（1）学习计算机）学习计算机(Learn about computer)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）用计算机学习）用计算机学习(Learn with computer)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）从计算机学习(Le

3、arn from computer)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。3. . 多媒体课件多媒体课件一般认为，多媒体技术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。在多媒体教学中，通常将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件多媒体课件（Multimedia Courseware），简称课件。 随着网络应用的普及，人们在网上使用视频点播视频点播（VOD）方式播放多媒体课件或电影时，会涉及到流媒体的概念。流媒体指的是一类采用流式传输方式在网络上播放的媒体格式。与传统的下载方式相比，这种边下载边播

4、放的流式传输方式可以极大地减少用户等待的时间。2 计算机辅助教学模式计算机辅助教学模式1. 1. 分类框架分类框架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。 模式名称模式名称 主要特点主要特点 教学过程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 表表1 1 基

5、于教学论的教学模式基于教学论的教学模式计算机辅助教学的模式计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。信息资源网络通信教学游戏教学测试问题解决模拟个别指导操练与练习智能授导微型世界计算机支持的协作学习情景化学习虚拟教室认知工具案例学习计算机支持讲授探究性学习基于资源的学习（）个体主义（个别化）客观主义（以教师为中心）集体主义（集体化）建构主义（以学生为中心）（）（）（）该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：客观主义：客观主义- -个体主义（教师为中心个体主义（教师为中心- -个别化）；个别化）；：建构主义：建构主义- -个体主义（学生为中心个体主义（学生为中心- -个别化）；个别化）；：建构主

6、义：建构主义- -集体主义（学生为中心集体主义（学生为中心- -集体化）；集体化）；：客观主义：客观主义- -集体主义（教师为中心集体主义（教师为中心- -集体化）。集体化）。2. 主要模式（1）操练与练习）操练与练习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。 （2）个别指导）个别指导也称指导型，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。通常将教学内容划分成一些较小的教学单元，每个单元只讲授一个概念或知识点。在每个教学单元的教学

7、中，计算机先在屏幕上讲解概念、知识或技能，然后向学生提问并检查他们的掌握情况。每隔若干个教学单元或学习结束时，计算机就针对所学过的内容来提问，这相当于平时的单元复习或总复习检查。（3）教学测验）教学测验计算机辅助测验(Computer Based Testing，简称CBT)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。(4)教学模拟教学模拟用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面：实验模拟图图2 教学模拟：电磁感应教学模拟：电磁感应 管理模拟管理模拟计算机模拟在管理领域的应用非常有助于学生在管理决

8、策方面的能力和素质的培养。训练模拟训练模拟由计算机控制的模拟训练器能够产生逼真的训练、操作环境，可以在节约很多训练时间和经费的前提下达到同样的训练目的。(5)问题解决问题解决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。(6)教学游戏教学游戏以游戏的形式呈现教学内容，产生一种带有竞争性的潜在的学习环境，从而激发学生积极参与，起到“寓教于乐”的作用。与一般的电子游戏类似，教学游戏通常都有一套明确的规则，具有竞争性，最后一定有赢家和

9、输家。 3.3.其他模式其他模式(1)(1)微型世界微型世界微型世界（Microworld）是指利用计算机系统构造一种可供学习者自由探索的学习环境。其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、测试实验系统的行为。 (2)案例学习案例学习 为学生提供来自实际案例的资料，在丰富的信息环境中让学生以调查员的角色去搜集资料、调查案情，进行分析和决策。 (3)智能授导智能授导 旨在通过学生与计算机进行双向问答式对话，利用人工智能技术来模拟“家庭教师”的行为。 (4)基于资源的学习基于资源的学习 要求学生利用各类资源进行自学。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

10、了极为丰富的电子化、数字化学习资源。 (5)探究性学习探究性学习 要求学生利用计算机或网络系统的信息服务功能，从学科数据库中检索出所需的信息，通过信息收集和推理之类的活动，得出对预设（通常由教师所给）问题的解答。 (6)认知工具认知工具 以计算机为学习工具，按照它们对学习者支持作用的不同，可以分为效能工具和认知工具两大类。 (7)计算机支持的协作学习计算机支持的协作学习 简称CSCL，强调利用计算机网络支持学生同伴之间的交互活动。 (8)计算机支持讲授计算机支持讲授 包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。(9)虚拟教室虚拟教室 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

11、师和学生进行大多数教学活动。3 多媒体课件的开发多媒体课件的开发环境分析教学设计脚本设计软件编写评价与修改使用、发行 1. 1. 课件开发步骤课件开发步骤(1) 环境分析环境分析 主要包括课件目标分析、课件使用对象分析和开发成本估算等任务。 在这里，教学目标不仅包括该学科领域以及教学内容的范围，而且应对教学提出具体要求。比如，学习新概念；巩固已经学过的知识；训练求解某种问题的能力；要求掌握的程度及检查方法等等。(2) 教学设计教学设计主要任务包括详细分析教学内容、划分教学单元、选择适当的教学模式等。一个教学单元的功能，就是进行一小段相对独立的教学活动。一般说来，在一个教学单元中主要进行一个新概

12、念或一个知识点的教学，然后从学生那里取得回答信息，并对回答作出反馈。(3)脚本设计脚本设计 脚本是在教学设计基础上所作出的计算机与学生交互过程方案设计的详细报告，是下一阶段进行软件编写的直接蓝本，是课件设计与实现的重要依据。多媒体课件的脚本可分为文字脚本和制作脚本两种。前者是由教师按照教学要求对课件所要表达的内容进行的文字描述；后者则犹如影视制作中的分镜头脚本，是在文字脚本基础上改写而成的能体现软件结构和教学功能，并作为软件编制的直接依据的一种具体描述。标题区课文区图示区提示与应答区反馈区杂录区操作提示区图图4 课件界面设计实例课件界面设计实例 (4)软件编写软件编写将教学设计阶段所确定的教学

13、策略，以及脚本设计阶段所得出的制作脚本用某种计算机语言或多媒体软件工具加以实现。应该尽量收集、利用现有的多媒体素材，根据课件内容需要进行编辑加工。在多媒体素材采集、编辑完成后，就可以用多媒体创作（编辑）工具进行集成。2. 素材的采集与加工(1)多媒体素材多媒体素材 多媒体素材是指多媒体课件中所用到的各种听觉、视觉材料。根据素材的文件格式，可为文本(Text)、声音(Sound)、图像(Image)、动画(Movie)、视频(Video)等种类。媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明文字txt纯文本文件rtfRich Text Format 格式wri写字板文件docWord文件wpsWPS文

14、件声音wav标准的Windows声音文件mid乐器数字接口的音乐文件mp3MPEG Laver3声音文件cdaCD Audio文件vqf最新的NTT开发的声音文件,比mp3的压缩比还高表表2 常用媒体的文件扩展名常用媒体的文件扩展名 媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明图形图像bmpWindows位图文件jpgJPEG压缩的位图格式gif图形交换格式tif标记图像格式epsPost Scrip图像文件动画Gif图形交换格式flc（fli）AutoDesk的Animator文件aviWindows视频文件swfFlash文件movQuickTime的动画文件表表2 常用媒体的文件扩展名常用媒

15、体的文件扩展名 媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明视频aviWindows视频文件movQuickTime的动画文件mpgMPEG视频文件datVCD中的视频文件其他exe可执行文件ram（ra、rm）Real Audio和Real Video的流媒体文件表表2 常用媒体的文件扩展名常用媒体的文件扩展名 多媒体创作软件多媒体创作软件Powerpoint(1)(1)基于页面的工具基于页面的工具图图 多媒体创作软件多媒体创作软件FrontPage 4 新技术及其教学应用新技术及其教学应用1. 1. 虚拟现实技术虚拟现实技术(1)(1)虚拟现实技术概述虚拟现实技术概述虚拟现实（虚拟现实（Vir

16、tual RealityVirtual Reality，简称，简称VRVR）技术是多媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的计算机用）技术是多媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的计算机用户接口技术，它利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户户接口技术，它利用计算机生成一种模拟环境，通过多种传感设备使用户“融入融入”到该环境中，实到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然的交互。现用户与该环境直接进行自然的交互。VR系统的关键特性ImmersionImmersion沉浸沉浸ImaginationImagination想象想象InteractionInteraction交互交互沉浸：使参与者有沉浸

17、：使参与者有“真实真实”的体验；的体验；交互：提供方便的、丰富的人机交互手段；交互：提供方便的、丰富的人机交互手段；想象：想象：VR是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关键。是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关键。根据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现实技术分为以下两大类。使用专用硬件实现的虚拟现实技术譬如：在视觉方面有头盔式立体显示器等；在听觉方面有三维音响输出装置；在力觉、触觉、运动感等方面有数据手套、数据衣，以及语音识别、眼球运动检测等装置。1.由于硬件设施的价格昂贵、操作复杂，因此使用专用硬件的技术近期不可能普及。(2)(2)虚拟现实技术的教学应用虚

18、拟现实技术的教学应用 1 1）全景环视技术及其应用）全景环视技术及其应用全景环视技术也称360全景环视技术，或基于图像处理的Panorama（全景摄影）技术。它是把相机环绕360拍摄的一组照片拼接成一个全景图像，用一个专用的播放软件在Internet上显示。观看者可以通过鼠标控制环视的方向，好像在一个窗口前浏览一个现实的场景。参见网站： 例：PixMaker全景环视图片制作软件 例：网上故宫全景环视技术全景环视作品：故宫博物院全景环视作品：故宫博物院2 2）VRMLVRML技术及其应用技术及其应用VRML（The Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言）是一种虚拟现实建模语言，也是在Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML常用于