計算機(jī)輔助教育研究進(jìn)展

曲惠勤, 秦建興

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

計算機(jī)輔助教育研究進(jìn)展

曲惠勤1, 秦建興2

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

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

計算機(jī)輔助教育;計算機(jī)輔助教學(xué);計算機(jī)管理教學(xué)

1 引言

在過去的半個世紀(jì),人們經(jīng)歷了計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的巨大進(jìn)展,計算機(jī)在全世界范圍內(nèi),以其迅速強(qiáng)大的計算能力和強(qiáng)大的滲透力,迅速改變著人類生存、生活、工作、學(xué)習(xí)的方方面面。教育作為一種藝術(shù),是培養(yǎng)人才的主要手段。為適應(yīng)信息時代的社會發(fā)展和滿足終身教育的社會需求,全社會應(yīng)大力發(fā)展研究以計算機(jī)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展及其在教育中的廣泛應(yīng)用,教育技術(shù)中逐漸形成了一個十分活躍而且非常重要的新領(lǐng)域,即計算機(jī)輔助教育。計算機(jī)輔助教育集計算機(jī)科學(xué)、教育心理學(xué)、工程技術(shù)于一身,具有重要的發(fā)展前景,對現(xiàn)代教育改革具有重要意義。

2 計算機(jī)輔助教育

計算機(jī)輔助教育(CBE)是信息時代教育的一個重要形式,是多種學(xué)科的交叉與融合。它興起于20世紀(jì)50年代末,是在美國斯金納教授的程序教學(xué)理論基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展起來的。CBE的目標(biāo)是在教育中運(yùn)用現(xiàn)代科技、提供最優(yōu)的手段和方法,以達(dá)到既定的教育目標(biāo)。在教育過程中,CBE可以起到教師的作用,學(xué)習(xí)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(chǎn)力的革命,它所引起的是整個教育觀念、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)組織形式、教學(xué)手段、教育中人與人的關(guān)系、教與學(xué)中各種行為等的變化。

3 計算機(jī)輔助教育的研究內(nèi)容

從早期的程序教學(xué)開始,隨著時間的推移和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,CBE的研究對象和研究內(nèi)容不斷地發(fā)展。CBE研究計算機(jī)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用,主要包括了三個方面:計算機(jī)輔助教學(xué)CAI、計算機(jī)管理教學(xué)CMI和計算機(jī)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)資源CSLR。

3.1 計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)

CAI是以計算機(jī)替代或幫助教師完成全部或部分教學(xué)任務(wù),模擬教師的教學(xué)行為,向?qū)W生傳授知識、訓(xùn)練其技能,達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性,增強(qiáng)教學(xué)效果的目的。其研究的內(nèi)容包括:①CAI的核心技術(shù),包括課件開發(fā)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)等;②教學(xué)模式和策略,如教授型教學(xué)模式、探究型教學(xué)模式、問題型教學(xué)模式、協(xié)作型教學(xué)模式等;③教學(xué)法,包括兩方面:一是從教師的角度考慮人機(jī)教學(xué)的有效性,如活動法、發(fā)現(xiàn)法等,二是從教學(xué)軟件制作人員的角度考慮的教學(xué)有效性,包括人機(jī)界面的設(shè)計、人機(jī)交互的設(shè)計、教學(xué)信息的有效挖掘等。

(1)CAI的特點(diǎn)

作為一種教學(xué)媒體,計算機(jī)可以與其它傳播媒體一樣的呈現(xiàn)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(diǎn):①大容量的非順序式信息呈現(xiàn);②學(xué)生可以控制學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)進(jìn)度;③網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使CAI可獲得群體的支持;④實現(xiàn)因人施教的教學(xué)原則和及時反饋原則;⑤CAI活動的效果受教師態(tài)度的影響;⑥學(xué)生在CAI活動中處于一種積極、主動的精神狀態(tài);⑦對教師或軟件開發(fā)者提供了教學(xué)決策支持。

(2)CAI系統(tǒng)的構(gòu)成

用于進(jìn)行各種各樣教學(xué)活動的CAI系統(tǒng)是一個復(fù)雜的計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng),它由硬件、系統(tǒng)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(xiàn)CAI活動。①硬件,計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中所有的物理設(shè)備稱為硬件。它是CAI系統(tǒng)的基礎(chǔ),在CAI活動中它們具體地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、接受學(xué)生的反應(yīng),并具體地執(zhí)行各種教學(xué)信息的處理。②系統(tǒng)軟件,為了提高硬件的工作效率,并且方便用戶的使用和擴(kuò)充計算機(jī)系統(tǒng)的功能,CAI系統(tǒng)中必須配有各種各樣的系統(tǒng)軟件,通常包括操作系統(tǒng)、計算機(jī)語言及編譯程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及工具軟件和一些實用程序等。③課件,在CAI活動中,呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,接受學(xué)生的要求和回答,指導(dǎo)和控制教學(xué)活動的程序及有關(guān)的教學(xué)資料稱之為課件。它包括用于控制和進(jìn)行教學(xué)活動的程序,以及幫助開發(fā)、維護(hù)和使用這些程序的有關(guān)文檔資料,幫助教師、學(xué)生使用課件的課本、練習(xí)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(xué)策略,它體現(xiàn)了利用計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)的交互方式,教學(xué)目的不同,采用的教學(xué)方式也就不同。CAI一般有個別指導(dǎo)、操練和練習(xí)、模擬、游戲、測試、問題解答、發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)七種基本模式。①個別指導(dǎo)模式,它通常用于進(jìn)行教學(xué)模型的前兩個階段,它能起到教師呈現(xiàn)和指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí),使學(xué)生獲得知識的作用。它模擬和代替教師(特別是家庭教師)向?qū)W生進(jìn)行講授、指導(dǎo)和幫助。②操練和練習(xí)模式,操練與練習(xí)型課件所提供的教學(xué)方式是逐個或一批批地向?qū)W生提出問題,當(dāng)學(xué)生送入回答后,計算機(jī)判斷其正確情況,并根據(jù)學(xué)生回答的情況給予相應(yīng)反饋,以促進(jìn)學(xué)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(tài)下對真實世界的再現(xiàn)。它利用計算機(jī)模擬自然科學(xué)或社會科學(xué)的某些規(guī)律,產(chǎn)生各種與現(xiàn)實世界相類似的現(xiàn)象,供學(xué)生觀察,幫助學(xué)生認(rèn)識和理解這些規(guī)律與現(xiàn)象的本質(zhì)。④游戲模式,游戲是指通過熟練地運(yùn)用一套規(guī)則而成功地達(dá)到目標(biāo)的過程。⑤測試模式,利用計算機(jī)測試通常用于教學(xué)的第四階段。它主要通過在計算機(jī)上生成并保存試題庫,為學(xué)生提供不同的測試試卷,讓學(xué)生在計算機(jī)上回答問題。⑥問題解答模式,問題解答型課件是提供學(xué)生某種解決學(xué)科中一類問題的工具,可簡化學(xué)生解題過程中的計算和事務(wù)處理工作,使學(xué)生能把注意點(diǎn)放在該學(xué)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(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)模式,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)是教師將學(xué)生置于可以提供探索、分析和綜合知識的環(huán)境中,并給他們提供探索、分析、推導(dǎo)、計算等工具,使學(xué)生在探索過程中發(fā)現(xiàn)并掌握新概念和原理。

盡管可以按教學(xué)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(lián)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(jī)管理教學(xué)(CMI)

CMI也可稱為教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng),是一種對學(xué)生學(xué)習(xí)活動進(jìn)行檢測、控制與管理、引導(dǎo)以及評價,同時為教師提供各種報告和服務(wù)的系統(tǒng)。主要包括計算機(jī)輔助測驗(CAT)、教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)和課堂教學(xué)信息處理系統(tǒng)(CIIPS)以及數(shù)據(jù)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(tǒng)的功能

CMI系統(tǒng)主要滿足兩方面的需要:一是為CAI的實現(xiàn)提供必要的管理環(huán)境;二是完成教師在短時間無法完成的工作或傳統(tǒng)教學(xué)中教師難以完成的工作。基于這些應(yīng)用目的,一個CMI系統(tǒng)應(yīng)該具有下述的功能:

①能對學(xué)生的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行系統(tǒng)的控制與管理,這包括能檢測學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,并根據(jù)學(xué)生的能力和需要引導(dǎo)選擇合適的學(xué)習(xí)內(nèi)容;

②能跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)行為并記錄相應(yīng)的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù),例如,學(xué)生開始學(xué)習(xí)課程的日期、時間,學(xué)生學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容、還有哪些內(nèi)容沒學(xué),學(xué)習(xí)一課所用的時間、學(xué)生停止學(xué)習(xí)的時間,學(xué)生開始學(xué)習(xí)一新課程時預(yù)測試情況和完成學(xué)習(xí)時的測驗情況等;

③能根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄診斷學(xué)生的錯誤根源和評價學(xué)生是否達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo),決定學(xué)生是否開始后繼內(nèi)容的學(xué)習(xí)和提供有關(guān)教學(xué)方法的建議等;

④功能較完備的監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)能為教師提供報告和各種服務(wù),在一定程度上發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。如查看和修改學(xué)生的學(xué)習(xí)記錄,查看學(xué)生的執(zhí)行情況、提供學(xué)生學(xué)習(xí)課程報表等。

(2)CMI系統(tǒng)的信息收集和處理

CMI系統(tǒng)的主要功能就是收集、記錄、處理在教與學(xué)的過程中產(chǎn)生出來的教學(xué)管理信息,然后以其處理的信息結(jié)果作為控制學(xué)習(xí)進(jìn)程發(fā)展的依據(jù),作為教師進(jìn)行教學(xué)調(diào)整和指導(dǎo)的決策依據(jù),保證教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。

各種教學(xué)監(jiān)控系統(tǒng)所收集和處理的信息,可以分為如下3個方面:①問題應(yīng)答;②教學(xué)內(nèi)容;③教學(xué)目標(biāo)及實現(xiàn)。上述各類信息將以某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式存在于系統(tǒng)中,絕大部分不為學(xué)生所看到。當(dāng)學(xué)生停止學(xué)習(xí)時,這些有關(guān)學(xué)生的各類信息將被轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)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(lián)系,CMI多存在于CAI各種模式之中,如操練與練習(xí)、游戲、模擬等,CMI也可獨(dú)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(xué)、診斷/處方、教學(xué)資源管理調(diào)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(jù)學(xué)生測驗成績,對其學(xué)習(xí)過程進(jìn)行分析,然后“對癥下藥”,給學(xué)生分配相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)

②組織教學(xué)在診斷/處方、教學(xué)資源調(diào)度、測驗/試題生成等基本功能的支持下,控制、組織教學(xué)活動。

③教學(xué)資源管理與調(diào)度通常指根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和診斷處方合理分配資源,以滿足對學(xué)生個別化教學(xué)的需要。

④測驗/試題生成針對學(xué)生學(xué)習(xí)情況生成試卷或針對既定目標(biāo)生成測驗試卷,同時還可進(jìn)行測試與評價、數(shù)據(jù)輸入與輸出、通訊、咨詢服務(wù)等。

隨著知識化學(xué)習(xí)時代的到來,21世紀(jì)學(xué)校教育的根本任務(wù)逐漸轉(zhuǎn)向了培養(yǎng)學(xué)習(xí)者如何學(xué)習(xí)、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(diǎn)也逐漸轉(zhuǎn)向塑造學(xué)習(xí)者新型的自由人格。因此,計算機(jī)輔助教學(xué)管理將在教育科學(xué)理論和管理科學(xué)理論的指導(dǎo)下,結(jié)合信息技術(shù)形成教育管理信息系統(tǒng),構(gòu)建以人為本的CBE環(huán)境。

3.3 計算機(jī)技術(shù)支持的學(xué)習(xí)資源(CSLR)

CSLR主要指計算機(jī)支持的學(xué)習(xí)資源,如計算機(jī)化圖書館、網(wǎng)絡(luò)教育資源等等。因特網(wǎng)成為學(xué)習(xí)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(jié)與展望

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

[1] 余雪麗,陳俊杰,等.多媒體技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[2] 謝幼如,穆肅.多媒體教學(xué)軟件設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)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(xué)院學(xué)報編輯部副編審。