现代教育技术第七章学科教学软件及新技术的应用

第七章学科教学软件及新技术的应用目录1第一节学科教学软件概述2第二节新技术的教学应用

你了解的学科教学软件有哪些？学习目标了解学科教学软件的概念和特点；掌握学科工具MicrosoftMathematic的常用方法；能够利用工具软件制作概念图并将其应用于教学中；了解将虚拟现实技术、人工智能技术应用于教学中的特点与优势。第一节学科教学软件概述一、学科教学软件的概念及特征（1）学科专业性和专门性。不同的学科有不同的教学软件，各自解决某些学科的专门问题。（3）教育性。学科教学软件的教育性包括软件开发设计的教育目的性和软件所能够实现的教育功能。（2）工具性（功能性）。它可以帮助用户解决某些学科专业领域的问题。二、学科教学软件的分类（1）按学科和专业不同，学科教学软件可分为语文教学软件、数学教学软件和英语教学软件等。学科教学软件按照不同的标准可分为不同的类别（2）按功能不同，学科教学软件可分为单一型教学软件和综合型教学软件。（3）按对网络的支持程度不同，学科教学软件可分为单机版教学软件和网络版教学软件。二、学科教学软件的分类（4）按是否收费，学科教学软件可分为下载付费软件、服务付费软件和免费软件。（5）按软件的内码和所支持的语言不同，学科教学软件可分为中文版、汉化版、英文版和其他外文版教学软件。（6）按其他属性不同，学科教学软件可分为演示版、测试版和正式版教学软件，迷你版和标准版教学软件，增强版和专业版教学软件。三、学科教学软件在教育教学中的应用辅助学科教学，通过知识传授、动态演示等方式培养学生利用软件分析和解决问题的能力；辅助课件及其素材制作，层出不穷、功能强大的学科工具软件使得课件及素材的制作更为简单，能培养学生的创新思维和创造实践能力。李克东教授提出，利用各种工具、平台，让学生利用平台创造作品，培养学生的艺术创作能力，培养学生的信息组织能力，培养学生的信息素养，在使用教学软件的同时，潜移默化地引导学生正确地使用信息技术促进和帮助学习。三、学科教学软件在教育教学中的应用（一）MicrosoftMathematics数学工具MicrosoftMathematics在“主页”选项卡的“工具”选项组中，显示了4种特定的计算工具按钮——方程求解器、公式和方程、三角求解器、单位转换器，如图7-1所示。如何使用MicrosoftMathematics辅助数学教学？三、学科教学软件在教育教学中的应用方程求解器利用方程求解器可以求解一个方程或同时求解多个方程。可以在方程求解器中输入单个方程或方程组，MicrosoftMathematics工作表中会显示方程的解。三、学科教学软件在教育教学中的应用2.公式和方程公式和方程就是常用的公式库和方程库，其中包括数学和科学学科的常用公式、常量和方程。用户可以方便地单击某个方程来对某特定变量绘图和求解。如图7-2、图7-3所示，可以方便地输入一个含有4个参数的椭圆方程。三、学科教学软件在教育教学中的应用3.三角求解器三角求解器就是一个解三角形的工具，如图7-4所示。输入足可解三角形的边角的数据、条件，即使有两个解，其结果也会瞬间“显示”出来。同时还可以在“计算法则”下显示根据输入的已知边和角的度量，计算未知边和角的度量的定理和公理。边与角六个元素中，三个阴影部分表示求出来的结果。三、学科教学软件在教育教学中的应用4.单位转换器单位转换器如图7-5所示，可以帮助用户将度量从一个度量单位转换为另一个度量单位，包括长度、面积、体积、质量、温度、压强、重量、能量、功率、速度、时间、力等方面的单位转换。三、学科教学软件在教育教学中的应用（二）概念图工具在教学实践中，概念图可以采用徒手方式绘制（如采用粉笔、黑板、纸和笔等），也可以使用常见的办公软件（如Word、WPS等）绘制，还可以使用专用的工具软件方便地绘制。目前，有多个专用的概念图制作软件可供选用，其中包括Inspiration、MindManager等。以Inspiration软件为例，介绍概念图工具的使用。1.在Windows中启动Inspiration打开“开始”菜单，选择“所有程序”，单击“Inspiration7”，即可打开一个新窗口，默认为无标题的图表形式。三、学科教学软件在教育教学中的应用2.Inspiration的图表界面打开Inspiration，即进入图表界面（图7-6），在这里可以处理、组织和排列可视化的各种信息。其主要功能都列在顶部的图表工具条、底部的格式工具条和左侧的符号控制面板中。三、学科教学软件在教育教学中的应用3.输入主题内容打开Inspiration时，在工作区中央会显示出一个符号框图，默认状态下里面写着“MainIdea”字样，这就是开始主题。单击符号框图，选择符号控制面板中的符号，输入有关主题内容为“事业”。三、学科教学软件在教育教学中的应用4.利用创建工具增加已经互相连接的符号框图在图表界面有多种增加符号框图的方法，其中利用Create增加互相连接的符号框图是一种简单的方法，利用这种方法可以直接进行选择。（1）在符号控制面板中选择一种符号框图，图表工具条上的Create按钮处于可操作状态，当鼠标移到按钮上面时，每指向一点，该点改变颜色，即可直接增加相应方向的新符号框图。（2）在Create按钮的右上角的点上单击，即可在对应的位置增加一个符号框图，这个符号框图已经被连接好了，只需要输入相关内容即可。（3）在新的符号框图中输入“我喜欢的工作”。（4）单击Create按钮的左下角的点，再直接建立一个已经连接的符号框图。在新的符号框图中输入“我喜欢做的事情”。三、学科教学软件在教育教学中的应用（5）按“Shift+Enter”组合键，结束输入状态，并同时选择该符号框图，如图7-7所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用5.利用闪电工具按钮捕捉转瞬即逝的念头在讨论自己感兴趣的事情时，可以利用RapidFire（闪电工具）增加同一层概念中的符号框图，较同时创建多个符号框图，这样更容易把注意力集中在有关思想内容上。利用闪电工具可以自由放置符号框图，不用进行组织、排列，只管迅速记录下闪光的思维，然后即可“观察”自己所想。三、学科教学软件在教育教学中的应用（3）输入“修汽车”，按Enter键。（1）选择“我喜欢做的事情”符号框图，在图表工具条中单击RapidFire按钮，“我喜欢做的事情”后面出现红色的闪电图标，显示闪电工具已经启动。（2）输入“修理东西”，按Enter键。（4）输入“整理花园”。三、学科教学软件在教育教学中的应用（5）再次单击RapidFire按钮，取消该项操作。结果如图7-8所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用（1）打开前文中的图表界面，在标有“事业”的符号框图右侧单击。（3）在其他空白地方单击，取消对当前符号框图的操作。（2）用键盘输入“没在办公室”，Inspiration能够直接创建输入文本的符号框图，这个符号框图没有和任何其他符号框图连接。6.通过选择、输入的方式增加独立的符号框图。三、学科教学软件在教育教学中的应用（1）选择“修汽车”符号框图。（2）在符号控制面板中打开符号图库，选择其中的“日常类”（每天的）中“运输1”（传送1）项。7.改变符号框图的图形利用符号控制面板中的符号框图可以很容易替代图表界面的符号图形。Inspiration在符号框图中提供了1300个常用符号图形，其中包括几百个图像品质高的动画符号图形，这些符号图形被分门别类放置在符号图库中。三、学科教学软件在教育教学中的应用（3）单击灰色的小汽车，“修汽车”的符号框图就自动变换为汽车图形了，结果如图7-9所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用8.利用拖曳方式增加特殊的符号框图可以直接将符号控制面板中的符号框图拖曳到工作区，这时的符号框图没有与任何其他符号框图相连。（1）在符号控制面板中，打开“地理类”（地理学）图库，选择“地形”（地形）项。（2）单击“山”的符号框图，并将其拖动到工作区，然后释放鼠标，结果如图7-10所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用（2）在图表工具条中单击Link（连接工具）按钮，使它处于激活状态。9.连接符号框图（1）选择“事业”符号框图，这是连接的起点。（3）选择“没在办公室”符号框图，将它作为连接的末端，此时就出现了一条有箭头的线指向这个符号框图。（4）单击“事业”符号框图，然后单击“山”的符号框图，又一条有向直线指向这个符号框图。三、学科教学软件在教育教学中的应用（5）单击Link按钮，关闭连接工具。结果如图7-11所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用10.加入连接说明当选中两个符号框图之间的连接时，就会显示出一个文本框，在文本框中可以输入对两个符号框图关系的详细说明。（1）选择“事业”和“山”两个符号框图之间的连接，会看到与此连接相关联的一个文本框。（2）在文本框中输入“离开城市”，再单击取消输入状态，结果如图7-12所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用11.加入符号框图的注释在图表界面，为每个符号框图加入注释是非常有用的。这些注释有助于用户拓展自己的思想，并且当能够坚持用这种可视化方式思考时，事实上加入注释就是写作过程的开始。（1）选择“山”符号框图，在图表工具条中单击Note（注释或注意）按钮，弹出注释对话框。三、学科教学软件在教育教学中的应用（2）在注释对话框中输入“我喜欢住在这里”，如图7-13所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用12.移动符号框图将符号框图移到图表界面的其他位置。（1）选择“整理花园”符号框图。（2）拖动这个符号框图到“我喜欢做的事情”符号框图的下面、“修汽车”和“修理东西”两个框图的中间，再释放鼠标。当重新排列符号框图位置时，原来的连接仍然会保留。移动后的视图如图7-14所示。三、学科教学软件在教育教学中的应用13.改变符号框图的背景颜色颜色对于符号框图是很重要的，它有利于区别图表界面的不同项目，也常用来标识同一类的相关思想。（1）选择“整理花园”“我喜欢做的事情”和“修理东西”三个符号框图。当选择多个符号框图时，可以按下Shift键，然后依次单击各个项目，或者用鼠标拖动画出一个选择框，框住要选择的符号框图。三、学科教学软件在教育教学中的应用（2）在格式工具条中单击填充颜色按钮，并在弹出的调色板中选择一种颜色，如图7-15所示。（3）选择一种颜色后，符号框图的背景颜色就会变化。（4）单击取消当前对符号框图的操作。

除本书介绍的之外，学科教学软件在教育教学中还有哪些应用？什么是概念图？如何操作Inspiration软件制作概念图？第二节新技术的教学应用一、虚拟现实技术和增强现实技术及其应用（1）沉浸性。用户可以感到自己作为虚拟环境中的一员存在于虚拟环境之中，即身临其境。（一）虚拟现实技术和增强现实技术概述1.虚拟现实技术（2）交互性。交互性即用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境中得到反馈的自然程度。（3）想象性。VR技术可以用视觉形式反映设计者的思想。一、虚拟现实技术和增强现实技术及其应用2.增强现实技术增强现实技术是VR技术的一个分支，也是一种新型的人机交互技术。将VR技术和AR技术应用于教育领域，可以有效强化学习者对真实场景的体验，引导并促使学习者对客观事物的正确认识。目前，AR技术的研究与应用正在迅速发展中。一、虚拟现实技术和增强现实技术及其应用（二）虚拟现实技术的教学应用1.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，或称基于图像处理的panorama技术，就是把相机环绕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因特网上显示。全景环视技术的应用领域主要涉及商品广告与推销、远程教学、旅游与娱乐业、新闻业、建筑业等。一、虚拟现实技术和增强现实技术及其应用VRML文档是用VRML组织起来的一个扩展名为.wrl的文本文件或扩展名为.wrz的二进制文件，它可以通过万维网浏览器向用户展示VR情景。2.虚拟现实建模语言技术及其应用由于VRML文档是一个普通的文本文件，即纯文本文件，因此Word、写字板等都可以用来编辑VRML文档。VRML文档可以在因特网上传输，并通过万维网浏览器进行演示。虚拟现实建模语言是一种应用于因特网网页的建模语言，也是在因特网上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VR和AI在教育中的应用有哪些？二、人工智能及其应用对AI的研究始于1956年。（一）人工智能概述AI的典型应用包括咨询、诊断、预测、规划等。对AI的研究与应用曾因计算机的计算能力的限制而无法模仿人类的思考。人工智能是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。二、人工智能及其应用（二）人工智能的教育应