计算机辅助教育研究进展

曲惠勤, 秦建兴

(1.合肥师范学院学报编辑部,安徽合肥230061;2.淮北师范大学物理系,安徽淮北235000)

计算机辅助教育研究进展

曲惠勤1, 秦建兴2

(1.合肥师范学院学报编辑部,安徽合肥230061;2.淮北师范大学物理系,安徽淮北235000)

本文首先介绍了计算机辅助教育(CBE)的发展及其对现代教育改革的重要意义。其次,论述了计算机辅助教学(CAI)的基本模式、计算机管理教学(CMI)的基本功能等。最后,对计算机辅助教育的发展前景进行了展望。

计算机辅助教育;计算机辅助教学;计算机管理教学

1 引言

在过去的半个世纪,人们经历了计算机技术、通信技术、网络技术的巨大进展,计算机在全世界范围内,以其迅速强大的计算能力和强大的渗透力,迅速改变着人类生存、生活、工作、学习的方方面面。教育作为一种艺术,是培养人才的主要手段。为适应信息时代的社会发展和满足终身教育的社会需求,全社会应大力发展研究以计算机为核心的现代教育技术。随着计算机技术的迅速发展及其在教育中的广泛应用,教育技术中逐渐形成了一个十分活跃而且非常重要的新领域,即计算机辅助教育。计算机辅助教育集计算机科学、教育心理学、工程技术于一身,具有重要的发展前景,对现代教育改革具有重要意义。

2 计算机辅助教育

计算机辅助教育(CBE)是信息时代教育的一个重要形式,是多种学科的交叉与融合。它兴起于20世纪50年代末,是在美国斯金纳教授的程序教学理论基础上逐渐发展起来的。CBE的目标是在教育中运用现代科技、提供最优的手段和方法,以达到既定的教育目标。在教育过程中,CBE可以起到教师的作用,学习伙伴作用以及助手与工具作用。CBE给教育带来的是一场教育生产力的革命,它所引起的是整个教育观念、教学环境、教学方法、教学组织形式、教学手段、教育中人与人的关系、教与学中各种行为等的变化。

3 计算机辅助教育的研究内容

从早期的程序教学开始,随着时间的推移和相关技术的发展,CBE的研究对象和研究内容不断地发展。CBE研究计算机在教育领域中的应用,主要包括了三个方面:计算机辅助教学CAI、计算机管理教学CMI和计算机技术支持的学习资源CSLR。

3.1 计算机辅助教学(CAI)

CAI是以计算机替代或帮助教师完成全部或部分教学任务,模拟教师的教学行为,向学生传授知识、训练其技能,达到激发学生的学习积极性和主动性,增强教学效果的目的。其研究的内容包括:①CAI的核心技术,包括课件开发技术、网络技术、多媒体技术、人工智能技术等;②教学模式和策略,如教授型教学模式、探究型教学模式、问题型教学模式、协作型教学模式等;③教学法,包括两方面:一是从教师的角度考虑人机教学的有效性,如活动法、发现法等,二是从教学软件制作人员的角度考虑的教学有效性,包括人机界面的设计、人机交互的设计、教学信息的有效挖掘等。

(1)CAI的特点

作为一种教学媒体,计算机可以与其它传播媒体一样的呈现知识、给予反馈,同时由于其有着存贮、处理信息、工作自动化等功能,因此CAI具有如下特点:①大容量的非顺序式信息呈现;②学生可以控制学习内容和学习进度;③网络技术使CAI可获得群体的支持;④实现因人施教的教学原则和及时反馈原则;⑤CAI活动的效果受教师态度的影响;⑥学生在CAI活动中处于一种积极、主动的精神状态;⑦对教师或软件开发者提供了教学决策支持。

(2)CAI系统的构成

用于进行各种各样教学活动的CAI系统是一个复杂的计算机应用系统,它由硬件、系统软件以及课件3个部分组成,各组成部分相互作用和支持,共同实现CAI活动。①硬件,计算机辅助教学系统中所有的物理设备称为硬件。它是CAI系统的基础,在CAI活动中它们具体地呈现教学内容、接受学生的反应,并具体地执行各种教学信息的处理。②系统软件,为了提高硬件的工作效率,并且方便用户的使用和扩充计算机系统的功能,CAI系统中必须配有各种各样的系统软件,通常包括操作系统、计算机语言及编译程序、数据库管理系统以及工具软件和一些实用程序等。③课件,在CAI活动中,呈现教学内容,接受学生的要求和回答,指导和控制教学活动的程序及有关的教学资料称之为课件。它包括用于控制和进行教学活动的程序,以及帮助开发、维护和使用这些程序的有关文档资料,帮助教师、学生使用课件的课本、练习册(纸)等。

(3)CAI的基本模式

CAI的模式也就是CAI实施过程中的教学策略,它体现了利用计算机进行教学的交互方式,教学目的不同,采用的教学方式也就不同。CAI一般有个别指导、操练和练习、模拟、游戏、测试、问题解答、发现学习七种基本模式。①个别指导模式,它通常用于进行教学模型的前两个阶段,它能起到教师呈现和指导学生学习,使学生获得知识的作用。它模拟和代替教师(特别是家庭教师)向学生进行讲授、指导和帮助。②操练和练习模式,操练与练习型课件所提供的教学方式是逐个或一批批地向学生提出问题,当学生送入回答后,计算机判断其正确情况,并根据学生回答的情况给予相应反馈,以促进学生掌握某种知识与技能技巧。③模拟模式,模拟是在控制状态下对真实世界的再现。它利用计算机模拟自然科学或社会科学的某些规律,产生各种与现实世界相类似的现象,供学生观察,帮助学生认识和理解这些规律与现象的本质。④游戏模式,游戏是指通过熟练地运用一套规则而成功地达到目标的过程。⑤测试模式,利用计算机测试通常用于教学的第四阶段。它主要通过在计算机上生成并保存试题库,为学生提供不同的测试试卷,让学生在计算机上回答问题。⑥问题解答模式,问题解答型课件是提供学生某种解决学科中一类问题的工具,可简化学生解题过程中的计算和事务处理工作,使学生能把注意点放在该学科问题解答的步骤和途径上,从而掌握解决问题的基本方法。⑦发现学习模式,发现学习是教师将学生置于可以提供探索、分析和综合知识的环境中,并给他们提供探索、分析、推导、计算等工具,使学生在探索过程中发现并掌握新概念和原理。

尽管可以按教学活动的方式将CAI的类型作如上的划分,但实际上各种类型之间是相互交叉、相互联系的。许多好的CAI课件大多是七种模式中多种模式的集合体。

3.2 计算机管理教学(CMI)

CMI也可称为教学监控系统,是一种对学生学习活动进行检测、控制与管理、引导以及评价,同时为教师提供各种报告和服务的系统。主要包括计算机辅助测验(CAT)、教学监控系统和课堂教学信息处理系统(CIIPS)以及数据库及其管理,包括试题库及其管理、多媒体资源库及其管理、知识库及其管理等。

(1)CMI系统的功能

CMI系统主要满足两方面的需要:一是为CAI的实现提供必要的管理环境;二是完成教师在短时间无法完成的工作或传统教学中教师难以完成的工作。基于这些应用目的,一个CMI系统应该具有下述的功能:

①能对学生的学习活动进行系统的控制与管理,这包括能检测学生的学习能力,并根据学生的能力和需要引导选择合适的学习内容;

②能跟踪学生的学习行为并记录相应的学习数据,例如,学生开始学习课程的日期、时间,学生学习了哪些内容、还有哪些内容没学,学习一课所用的时间、学生停止学习的时间,学生开始学习一新课程时预测试情况和完成学习时的测验情况等;

③能根据学生的学习记录诊断学生的错误根源和评价学生是否达到学习目标,决定学生是否开始后继内容的学习和提供有关教学方法的建议等;

④功能较完备的监控系统还应能为教师提供报告和各种服务,在一定程度上发挥教师的主导作用。如查看和修改学生的学习记录,查看学生的执行情况、提供学生学习课程报表等。

(2)CMI系统的信息收集和处理

CMI系统的主要功能就是收集、记录、处理在教与学的过程中产生出来的教学管理信息,然后以其处理的信息结果作为控制学习进程发展的依据,作为教师进行教学调整和指导的决策依据,保证教学目标的实现。

各种教学监控系统所收集和处理的信息,可以分为如下3个方面:①问题应答;②教学内容;③教学目标及实现。上述各类信息将以某种数据结构形式存在于系统中,绝大部分不为学生所看到。当学生停止学习时,这些有关学生的各类信息将被转换成数据文件存储起来,教师可以随时查看。

(3)CMI的模式

CMI与CAI有着密不可分的联系,CMI多存在于CAI各种模式之中,如操练与练习、游戏、模拟等,CMI也可独立存在。一般情况下,CMI因管理对象不同可分为四种模式:组织教学、诊断/处方、教学资源管理调度和测验/试题生成。它们之间是相互渗透的。

①诊断/处方根据学生测验成绩,对其学习过程进行分析,然后“对症下药”,给学生分配相应的学习任务

②组织教学在诊断/处方、教学资源调度、测验/试题生成等基本功能的支持下,控制、组织教学活动。

③教学资源管理与调度通常指根据教学目标和诊断处方合理分配资源,以满足对学生个别化教学的需要。

④测验/试题生成针对学生学习情况生成试卷或针对既定目标生成测验试卷,同时还可进行测试与评价、数据输入与输出、通讯、咨询服务等。

随着知识化学习时代的到来,21世纪学校教育的根本任务逐渐转向了培养学习者如何学习、如何劳作、如何与他人共同生活以及如何生存,其工作的重点也逐渐转向塑造学习者新型的自由人格。因此,计算机辅助教学管理将在教育科学理论和管理科学理论的指导下,结合信息技术形成教育管理信息系统,构建以人为本的CBE环境。

3.3 计算机技术支持的学习资源(CSLR)

CSLR主要指计算机支持的学习资源,如计算机化图书馆、网络教育资源等等。因特网成为学习者取之不尽的信息资源宝库,可以支持自由式的CAI。因而CSLR也成为了CBE的重要组成部分。

4 小结与展望

CBE体现了一种新的教育思想,代表了一种新的教育方式,具有很强的个别化教学功能。它可同时对一批学生因材施教,也最能适应当今以学生为中心的开放式教学。随着科技的进步和CBE实践的发展,它的效果会越来越明显。CBE又是教育技术的重要组成部分,它集计算机科学、教育心理学、工程技术于一身,发展前景十分广阔。但在如何发挥CBE在教育中的作用,如何开发更好的CBE系统特别是软件系统等方面,还有大量的工作需要去做。我们应该本着学以致用的原则,积极探索研究适合我国教育情况的CBE系统,为促进教育改革的进程做出贡献。

[1] 余雪丽,陈俊杰,等.多媒体技术与应用[M].北京:科学出版社,2002.

[2] 谢幼如,穆肃.多媒体教学软件设计[M].北京:电子工业出版社,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,合肥师范学院学报编辑部副编审。