計算機輔助教育研究進展

曲惠勤, 秦建興

(1.合肥師范學院學報編輯部,安徽合肥230061;2.淮北師范大學物理系,安徽淮北235000)

計算機輔助教育研究進展

曲惠勤1, 秦建興2

(1.合肥師范學院學報編輯部,安徽合肥230061;2.淮北師范大學物理系,安徽淮北235000)

本文首先介紹了計算機輔助教育(CBE)的發展及其對現代教育改革的重要意義。其次,論述了計算機輔助教學(CAI)的基本模式、計算機管理教學(CMI)的基本功能等。最后,對計算機輔助教育的發展前景進行了展望。

計算機輔助教育;計算機輔助教學;計算機管理教學

1 引言

在過去的半個世紀,人們經歷了計算機技術、通信技術、網絡技術的巨大進展,計算機在全世界范圍內,以其迅速強大的計算能力和強大的滲透力,迅速改變著人類生存、生活、工作、學習的方方面面。教育作為一種藝術,是培養人才的主要手段。為適應信息時代的社會發展和滿足終身教育的社會需求,全社會應大力發展研究以計算機為核心的現代教育技術。隨著計算機技術的迅速發展及其在教育中的廣泛應用,教育技術中逐漸形成了一個十分活躍而且非常重要的新領域,即計算機輔助教育。計算機輔助教育集計算機科學、教育心理學、工程技術于一身,具有重要的發展前景,對現代教育改革具有重要意義。

2 計算機輔助教育

計算機輔助教育(CBE)是信息時代教育的一個重要形式,是多種學科的交叉與融合。它興起于20世紀50年代末,是在美國斯金納教授的程序教學理論基礎上逐漸發展起來的。CBE的目標是在教育中運用現代科技、提供最優的手段和方法,以達到既定的教育目標。在教育過程中,CBE可以起到教師的作用,學習伙伴作用以及助手與工具作用。CBE給教育帶來的是一場教育生產力的革命,它所引起的是整個教育觀念、教學環境、教學方法、教學組織形式、教學手段、教育中人與人的關系、教與學中各種行為等的變化。

3 計算機輔助教育的研究內容

從早期的程序教學開始,隨著時間的推移和相關技術的發展,CBE的研究對象和研究內容不斷地發展。CBE研究計算機在教育領域中的應用,主要包括了三個方面:計算機輔助教學CAI、計算機管理教學CMI和計算機技術支持的學習資源CSLR。

3.1 計算機輔助教學(CAI)

CAI是以計算機替代或幫助教師完成全部或部分教學任務,模擬教師的教學行為,向學生傳授知識、訓練其技能,達到激發學生的學習積極性和主動性,增強教學效果的目的。其研究的內容包括:①CAI的核心技術,包括課件開發技術、網絡技術、多媒體技術、人工智能技術等;②教學模式和策略,如教授型教學模式、探究型教學模式、問題型教學模式、協作型教學模式等;③教學法,包括兩方面:一是從教師的角度考慮人機教學的有效性,如活動法、發現法等,二是從教學軟件制作人員的角度考慮的教學有效性,包括人機界面的設計、人機交互的設計、教學信息的有效挖掘等。

(1)CAI的特點

作為一種教學媒體,計算機可以與其它傳播媒體一樣的呈現知識、給予反饋,同時由于其有著存貯、處理信息、工作自動化等功能,因此CAI具有如下特點:①大容量的非順序式信息呈現;②學生可以控制學習內容和學習進度;③網絡技術使CAI可獲得群體的支持;④實現因人施教的教學原則和及時反饋原則;⑤CAI活動的效果受教師態度的影響;⑥學生在CAI活動中處于一種積極、主動的精神狀態;⑦對教師或軟件開發者提供了教學決策支持。

(2)CAI系統的構成

用于進行各種各樣教學活動的CAI系統是一個復雜的計算機應用系統,它由硬件、系統軟件以及課件3個部分組成,各組成部分相互作用和支持,共同實現CAI活動。①硬件,計算機輔助教學系統中所有的物理設備稱為硬件。它是CAI系統的基礎,在CAI活動中它們具體地呈現教學內容、接受學生的反應,并具體地執行各種教學信息的處理。②系統軟件,為了提高硬件的工作效率,并且方便用戶的使用和擴充計算機系統的功能,CAI系統中必須配有各種各樣的系統軟件,通常包括操作系統、計算機語言及編譯程序、數據庫管理系統以及工具軟件和一些實用程序等。③課件,在CAI活動中,呈現教學內容,接受學生的要求和回答,指導和控制教學活動的程序及有關的教學資料稱之為課件。它包括用于控制和進行教學活動的程序,以及幫助開發、維護和使用這些程序的有關文檔資料,幫助教師、學生使用課件的課本、練習冊(紙)等。

(3)CAI的基本模式

CAI的模式也就是CAI實施過程中的教學策略,它體現了利用計算機進行教學的交互方式,教學目的不同,采用的教學方式也就不同。CAI一般有個別指導、操練和練習、模擬、游戲、測試、問題解答、發現學習七種基本模式。①個別指導模式,它通常用于進行教學模型的前兩個階段,它能起到教師呈現和指導學生學習,使學生獲得知識的作用。它模擬和代替教師(特別是家庭教師)向學生進行講授、指導和幫助。②操練和練習模式,操練與練習型課件所提供的教學方式是逐個或一批批地向學生提出問題,當學生送入回答后,計算機判斷其正確情況,并根據學生回答的情況給予相應反饋,以促進學生掌握某種知識與技能技巧。③模擬模式,模擬是在控制狀態下對真實世界的再現。它利用計算機模擬自然科學或社會科學的某些規律,產生各種與現實世界相類似的現象,供學生觀察,幫助學生認識和理解這些規律與現象的本質。④游戲模式,游戲是指通過熟練地運用一套規則而成功地達到目標的過程。⑤測試模式,利用計算機測試通常用于教學的第四階段。它主要通過在計算機上生成并保存試題庫,為學生提供不同的測試試卷,讓學生在計算機上回答問題。⑥問題解答模式,問題解答型課件是提供學生某種解決學科中一類問題的工具,可簡化學生解題過程中的計算和事務處理工作,使學生能把注意點放在該學科問題解答的步驟和途徑上,從而掌握解決問題的基本方法。⑦發現學習模式,發現學習是教師將學生置于可以提供探索、分析和綜合知識的環境中,并給他們提供探索、分析、推導、計算等工具,使學生在探索過程中發現并掌握新概念和原理。

盡管可以按教學活動的方式將CAI的類型作如上的劃分,但實際上各種類型之間是相互交叉、相互聯系的。許多好的CAI課件大多是七種模式中多種模式的集合體。

3.2 計算機管理教學(CMI)

CMI也可稱為教學監控系統,是一種對學生學習活動進行檢測、控制與管理、引導以及評價,同時為教師提供各種報告和服務的系統。主要包括計算機輔助測驗(CAT)、教學監控系統和課堂教學信息處理系統(CIIPS)以及數據庫及其管理,包括試題庫及其管理、多媒體資源庫及其管理、知識庫及其管理等。

(1)CMI系統的功能

CMI系統主要滿足兩方面的需要:一是為CAI的實現提供必要的管理環境;二是完成教師在短時間無法完成的工作或傳統教學中教師難以完成的工作?；谶@些應用目的,一個CMI系統應該具有下述的功能:

①能對學生的學習活動進行系統的控制與管理,這包括能檢測學生的學習能力,并根據學生的能力和需要引導選擇合適的學習內容;

②能跟蹤學生的學習行為并記錄相應的學習數據,例如,學生開始學習課程的日期、時間,學生學習了哪些內容、還有哪些內容沒學,學習一課所用的時間、學生停止學習的時間,學生開始學習一新課程時預測試情況和完成學習時的測驗情況等;

③能根據學生的學習記錄診斷學生的錯誤根源和評價學生是否達到學習目標,決定學生是否開始后繼內容的學習和提供有關教學方法的建議等;

④功能較完備的監控系統還應能為教師提供報告和各種服務,在一定程度上發揮教師的主導作用。如查看和修改學生的學習記錄,查看學生的執行情況、提供學生學習課程報表等。

(2)CMI系統的信息收集和處理

CMI系統的主要功能就是收集、記錄、處理在教與學的過程中產生出來的教學管理信息,然后以其處理的信息結果作為控制學習進程發展的依據,作為教師進行教學調整和指導的決策依據,保證教學目標的實現。

各種教學監控系統所收集和處理的信息,可以分為如下3個方面:①問題應答;②教學內容;③教學目標及實現。上述各類信息將以某種數據結構形式存在于系統中,絕大部分不為學生所看到。當學生停止學習時,這些有關學生的各類信息將被轉換成數據文件存儲起來,教師可以隨時查看。

(3)CMI的模式

CMI與CAI有著密不可分的聯系,CMI多存在于CAI各種模式之中,如操練與練習、游戲、模擬等,CMI也可獨立存在。一般情況下,CMI因管理對象不同可分為四種模式:組織教學、診斷/處方、教學資源管理調度和測驗/試題生成。它們之間是相互滲透的。

①診斷/處方根據學生測驗成績,對其學習過程進行分析,然后“對癥下藥”,給學生分配相應的學習任務

②組織教學在診斷/處方、教學資源調度、測驗/試題生成等基本功能的支持下,控制、組織教學活動。

③教學資源管理與調度通常指根據教學目標和診斷處方合理分配資源,以滿足對學生個別化教學的需要。

④測驗/試題生成針對學生學習情況生成試卷或針對既定目標生成測驗試卷,同時還可進行測試與評價、數據輸入與輸出、通訊、咨詢服務等。

隨著知識化學習時代的到來,21世紀學校教育的根本任務逐漸轉向了培養學習者如何學習、如何勞作、如何與他人共同生活以及如何生存,其工作的重點也逐漸轉向塑造學習者新型的自由人格。因此,計算機輔助教學管理將在教育科學理論和管理科學理論的指導下,結合信息技術形成教育管理信息系統,構建以人為本的CBE環境。

3.3 計算機技術支持的學習資源(CSLR)

CSLR主要指計算機支持的學習資源,如計算機化圖書館、網絡教育資源等等。因特網成為學習者取之不盡的信息資源寶庫,可以支持自由式的CAI。因而CSLR也成為了CBE的重要組成部分。

4 小結與展望

CBE體現了一種新的教育思想,代表了一種新的教育方式,具有很強的個別化教學功能。它可同時對一批學生因材施教,也最能適應當今以學生為中心的開放式教學。隨著科技的進步和CBE實踐的發展,它的效果會越來越明顯。CBE又是教育技術的重要組成部分,它集計算機科學、教育心理學、工程技術于一身,發展前景十分廣闊。但在如何發揮CBE在教育中的作用,如何開發更好的CBE系統特別是軟件系統等方面,還有大量的工作需要去做。我們應該本著學以致用的原則,積極探索研究適合我國教育情況的CBE系統,為促進教育改革的進程做出貢獻。

[1] 余雪麗,陳俊杰,等.多媒體技術與應用[M].北京:科學出版社,2002.

[2] 謝幼如,穆肅.多媒體教學軟件設計[M].北京:電子工業出版社,1999.

A Study on Computer-Based Education

QU Hui-qin1, QINGJian-xing2

(1.Editorial Of f ice of J ournal ofHN U,Hef ei Normal University,Hef ei230061,China; 2.Department ofPhysics,Huaibei Normal University,Huaibei235000,China)

This paper first introduces the development of CBE and its significance for the reform of modern education,and the fundamental model of CAI and the function of CMI and so on.Finally,the future for the development of CBE is predicted.

computer-based education;computer-assisted instruction,computer-managed instruction

G434

B

1674-2273(2010)06-0071-03

2010-05-20

曲惠勤(1958-),女,合肥師范學院學報編輯部副編審。