多媒体计算机辅助教学(王).ppt

现代教育技术,王满华副教授3269801wmh,浙江师范大学教育学院,第5章多媒体计算机辅助教学,学习目标1.理解计算机辅助教学、多媒体技术、课件及其相关概念。2.了解计算机辅助教学的基本模式及其特点。3.熟悉课件开发的步骤，学会多媒体课件制作的基本方法。4.了解多媒体素材获取、编辑，以及素材集成的基本方法与常用工具。5.理解智能计算机辅助教学系统的基本结构。6.了解人工智能教育应用的应用领域与当前动向。,现代教育技术理论与应用第5章,5.1计算机的教育应用,ComputerBasedEducation缩写，是计算机技术在教育领域中应用的统称。从计算机应用的功能上分计算机辅助教学(CAI)：ComputerAssistedInstruction缩写，指用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务，传递教学信息，对学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。计算机管理教学(CMT)：ComputerManagementInstruction缩写，利用计算机进行教育、教学行政管理。计算机辅助测验(CBT)：ComputerBasedTest缩写，利用计算机辅助测验教学活动的效果。,5.1.1计算机辅助教育CBE,现代教育技术理论与应用第5章,CBE与各分支的关系,现代教育技术理论与应用第5章,学习计算机(Learnaboutcomputer)。即把计算机作为学习对象，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。用计算机学习(Learnwithcomputer)。即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。从计算机学习(Learnfromcomputer)。即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。,从应用对象上分,3L模式,现代教育技术理论与应用第5章,计算机作为辅导者(Tutor)，进行教学和管理工作。计算机作为被辅导者(Tutee)，学生通过编程使计算机完成一定的任务，以此实现并检验学生的解题思路并培养分析问题的能力。计算机作为工具(Tool)，学生使用工具软件如文字处理、电子表格或数据库等进行学习。,从计算机的作用上分,3T模式,现代教育技术理论与应用第5章,CBE始于1958年：IBM教小学生二进制的CAI系统（IBM650）第一阶段（5070年代末）研究实验阶段：典型系统伊里斯大学的PLATO系统；计算机教程公司CBE教程公司。第二阶段（70年代后期80年代末）开发应用阶段：70年代中期微机出现；Apple2机的应用。第三阶段（90年代）迅速发展阶段：被列为重要的现代教育资源；现代教育技术成为师范院校的必修课。,计算机辅助教育的产生和发展,现代教育技术理论与应用第5章,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。即通过计算机，用多种媒体手段来存储、传播和处理信息的技术。涉及到计算机硬件、软件和图像处理、信号处理、人工智能、网络和通信等等广泛的技术领域。多媒体技术的主要特点体现在它的集成性、交互性和多样性，其中交互性也是多媒体技术与电视、电影等单向信息提供手段的主要区别。,5.1.2多媒体课件,现代教育技术理论与应用第5章,课件、超文本和超媒体在多媒体教学中，我们将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件（MultimediaCourseware），简称课件。超文本（Hypertext），就是一种用计算机来实现连接课件中相关页面的结构，这里的文本指得是文字信息。随着多媒体技术的发展，在超文本结构中，除文字外还可以链接图像、视频、声音等多媒体信息，因此人们引出了超媒体概念。换言之，超媒体(Hypermedia)=超文本+多媒体。,现代教育技术理论与应用第5章,5.1.3CAI教学的过程,教学活动的本质：教师与学生之间的信息交流活动。CAI过程的阶段模型,现代教育技术理论与应用第5章,选择课件呈现教学内容学生接受教学信息计算机提问学生反应计算机判断和反馈学生接受反馈、强化计算机作出教学决策,CAI教学的过程:,现代教育技术理论与应用第5章,5.2计算机辅助教学模式,教学模式是在一定的教育思想指导下建立的比较典型、稳定的教学程序或构型。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。,5.2.1分类框架,现代教育技术理论与应用第5章,现代教育技术理论与应用第5章,5.2.2计算机辅助教学模式,CAI课件模式的不同划分方式：,根据课件的教学功能不同来划分：操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型根据课件辅助的对象不同，分为：助教型课件、助学型课件根据课件的作用不同来划分：演示型课件、自学型课件多媒体课件的教学模式课堂集中演示教学、课堂学生自主（协作）学习、专业技能训练、课外学生检索阅读,现代教育技术理论与应用第5章,模式1.操练与练习型DrillandPractice,功能：巩固和熟练某些知识和技能理论基础：斯金纳的“操作性条件反射”加涅的“亚技能自动化”,注意：适用范围；素材不能乱用及时使用,特点：反馈及时激励学生成绩保存,实例1：“小学进位加法”,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,操作和练习模式的工作流程,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,实例2：教学软件轻轻松松背单词,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,模式2.指导型Tutorials,功能：由计算机扮演讲课教师的角色，目的是向学生传授新知识和新技能（也称“个别指导”）理论基础：行为主义心理学的“程序教学法”特点：学生参与学习；个别化教学；高效率注意：确定适用范围把握课件的作用注意有机融合,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,“程序教学法”简介,以行为主义心理学为基础基本原则：小的步子及时确认积极反应自定步调分支1：斯金纳的“线性程序教学”分支2：克劳德的“分支程序教学”,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,指导型模式的一般流程,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,英语教学情景实例,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,图：畅通无阻画面,清华洪恩：开天辟地、万事无忧、畅通无阻三步曲,指导型模式的实例软件,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,模式3.辅助测验(CBT)ComputerBasedTesting,自动出卷题库与卷库联机测验或自动阅卷题型：客观题在线的适应性测试光学标记阅读仪(OMR)测验数据处理测试项目分析（难度、区分度.）信度与效度计算因素分析,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,模式4.模拟型（仿真）Simulation,功能：用计算机来模拟真实的自然现象或社会现象分类：实验模拟例：美国伊利诺斯大学PLATO系统的“遗传实验室”管理模拟例：“银行服务窗口排队模拟”训练模拟例：“飞机驾驶模拟”、“汽车驾驶模拟”虚拟现实（VR)当前的热门话题例：立体几何课件,3维人体百科探密优点：高效、安全；低成本；真实、有趣,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,模式5.问题求解型ProblemSolving,功能：以计算机为工具，让学生自己解决那些与实际较接近的问题基本形式：特定的问题求解例：“推箱子”工具性问题求解例1：“Mathematica符号计算”例2：“MathCAD”注意：跨课程（学科），综合考虑与分步实施教师要事先掌握软件或工具的使用尽量通过连机Help功能学习软件的使用,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,特定问题求解de实例：“推箱子”,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,工具性问题求解de实例：符号计算Mathematica”,功能：数值计算；符号计算；绘图例1：多项式通分In:=x=.;r=(1+x)2/(1-x)(2-x)+(1-x2)/(1-x)(2-x);Togetherr2+2xOut:=-(1-x)(2-x)例2：提取公因式In:=Factor%2(1+x)Out:=-(1-x)(2-x),操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,例3：求非线性方程x4-8x3+24x2-32x+15=0的根In:=x=.;Solvex4-8x3+24x2-32x+15=0,xOut:=x-3,x-1,x-2+I,x-2-I例4：求函数的极限In:=Limit(Sqrt1+x-Sqrt1-x)/x,x-0Out:=1例5：计算不定积分x2sin（x）dxIn:=x=.;Integratex2sinx,xOut:=2Cosx-x2cosx+2xsinx,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,模式6.教学游戏型InstructionalGames,功能：以游戏形式呈现内容，产生竞争性的潜在的学习环境，“寓教于乐”与普通电子游戏的区别:有明确的教学目标实例：PLATO的“Howthewestwaswon”3X4+2=14;4X(3+2)=20注意：围绕教学目标+激发学生的学习兴趣游戏形式多样化根据教学目标分级在公平竞争基础上，充分发挥想象力,操练与练习型指导型辅助测验模拟型问题解决型教学游戏型,现代教育技术理论与应用第5章,教育运用教学过程基本模式制作和规范评价和选择,5.3课件制作过程与规范,5.3.1多媒体课件的开发5.3.2课件制作规范5.3.3课件制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,5.3.1多媒体课件开发步骤,课件制作过程制作规范制作实例环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,Step1环境分析,课件目标分析确定教学内容、教学要求例如：学习新概念；巩固已学知识、训练能力等课件使用对象分析学习者的一般特点、已有的基础与能力、学习者的计算机能力开发成本估算开发劳务费、资料购买、消耗材料、维护费,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,Step2教学设计,分析教学内容、对象根据前述的教学目标，具体划分教学内容范围划分教学单元教学单元划分（每个单元进行一小段相对独立的教学活动，例如一个新概念或一个知识点的教学）,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,个别指导模式-呈现信息和引导学习阶段操练与练习模式-练习和评价阶段模拟模式-适用于上述四个阶段的任意组合教学游戏模式-用于练习阶段问题求解模式-适用于呈现信息、引导学习以及练习三个阶段,选择教学模式,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,Step3脚本（稿本）设计,脚本详细的课件实施方案是教学设计向计算机软件实现的过渡阶段文字脚本按照教学要求对课件所要表达的内容进行的文字描述。是多媒体课件“教什么”、“如何教”和“学什么”、“如何学”的文字描述制作脚本在文字脚本基础上改写成的，能体现软件结构和教学功能的一种具体描述，是软件编制的直接依据。,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,课件屏幕划分的例子,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,Step4程序编写,采用课件创作工具例如“方正奥思”、Authorware、Powerpoint等适宜于非计算机专业的教师自行开发课件采用计算机高级语言例如，VisualBasic语言、C语言或FoxPro语言等适用于结构复杂、或商品化和加密要求较高的课件编写软件文档软件技术手册、学生手册和教师手册等,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,Step5评价修改,该阶段存在于上述每一个阶段之中正式评价由有关部门、专家组成专门小组，经过严格程序进行全面而科学的评价，具有较高的权威性非正式评价由个别或若干开发人员、教师或学校所进行的一般性的评价形成性评价在开发过程中所进行的评价，旨在调试和修正软件制作，使之更加完善总结性评价在课件开发结束之后所进行的评价，旨在对课件质量作出最终的判定,环境分析教学设计稿本设计程序编写评价修改,现代教育技术理论与应用第5章,计算机辅助教学软件制作规范（意见稿）引言术语硬件运行环境软件运行环境网络运行环境出版要求CAI表现形式要求文档编写CAI软件开发规程,5.3.2课件制作规范国家教育部（原国家教委）在1997年颁布,课件制作过程制作规范制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,制作实例：多媒体课件的创作步骤,1、概念（Concept)确定目标、针对的对象2、设计（Design)详细确定所包含的内容3、准备素材(Collectingcontentmaterial)以恰当的数字方式收集和处理所需的文本、音频、视频和图象4、集成(Assembly)建构课件的整体框架、素材综合、加入交互特征5、测试(Testing)运行并检测，确信其能按作者意图运行，完成课件文档。,课件制作过程制作规范制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,脚本实例小学语文课件,北京基本结构,课件制作过程制作规范制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,脚本实例：小学语文课件北京,名称首都北京文字脚本金华市环城小学叶爱青制作人员金华市环城小学朱海峰适用对象小学三年级学生使用方式1操练与练习2个别指导3辅助测试4模拟5问题解决6课堂演示教学知识点划分知识单元知识点素材形式教学目标首都（词）文本、图象、音乐掌握北风貌视频、文本了解生字文本、动画、示范音、组词掌握、应用京广场四周物景图象、文本、解说了解物景方位图象、文本、解说、视频掌握、应用,课件制作过程制作规范制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,脚本实例：小学语文课件北京,课件制作过程制作规范制作实例,现代教育技术理论与应用第5章,5.3.3课件评价与选择,课件评价的基本方法课件的评价标准评价的基本内容课件选择,教育运用教学过程基本模式制作和规范评价和选择,现代教育技术理论与应用第5章,课件评价的基本方式,根据评价主体不同来分类：正式评价非正式评价根据评价的目的不同来分类：形式性评价总结性评价常用的评价：非正式的总结性评价“鉴定”：正式的总结性评价,评价方法评价标准评价内容CAI选择,现代教育技术理论与应用第5章,课件的评价标准,教育性标准科学性标准艺术性标准技术性标准,评价方法评价标准评价内容CAI选择,现代教育技术理论与应用第5章,CAI课件评选标准（专家用表）,我省2000年评奖用表,评价方法评价标准评价内容CAI选择,现代教育技术理论与应用第5章,1.信息呈现方面课件各个页面的内容、结构和呈现方式等是否恰当2.人机交互方面主要评价有关提问、反馈以及帮助信息和提示的呈现等环节的设计质量3.教学过程控制方面主要评价在教学内容、顺序、步调和策略方面的控制方式与程度是否恰当4.文档提供方面一个完整的课件必须提供相关的文档，例如学生手册、教师手册、技术手册等（这里主要对所提供文档的质量进行评价）5.其它方面主要包括课件在激发学生的学习动机，以及对学生学习数据的管理等方面的性能,课件评价的基本内容,评价方法评价标准评价内容CAI选择,现代教育技术理论与应用第5章,课件选择,选择CAI课件时，以下基本问题是必须考虑的：(1)课件的教学目标是否符合当前的教学需要?(2)学生是否满足课件所要求的课前能力?(3)课件的文档中是否提供了效果方面的数据(如现场测试的统计结果等)?(4)课件所要求的运行环境是否具备?(5)课件是否能引起学生兴趣，促使学生积极参与?,评价方法评价标准评价内容CAI选择,现代教育技术理论与应用第5章,5.4多媒体素材及其集成,5.4.1多媒体素材及采集与编辑5.4.2多媒体创作软件,现代教育技术理论与应用第5章,多媒体素材是指多媒体课件中所用到的各种听觉和视觉材料。多媒体素材种类有文本（Text)、声音(Sound)、图像(Image)、动画(Movie)、视频(Video)多媒体素材的“采集”、“编辑”是从现有的各种资料中提取有用信息、将其转换为多媒体创作工具可以引用的素材的过程。,5.4.1多媒体素材概念,现代教育技术理论与应用第5章,1、声音素材,波形声音文件(.wav文件)可以重现各种类型的声音，包括噪声、乐声以及立体声、单声等缺点：文件的容量较大，不适宜录制长时间高质量的声音。（16位/44.1KHz/1min/5MB)解决方法：适当降低音质例如采用8位量化级和11.025K采样率,常用声音文件的类型,现代教育技术理论与应用第5章,MIDI（乐器数字接口）文件是以数值形式存贮的命令,用数字代表音符声调、力度、长短，经过声卡将它们合成输出。优点：文件容量小，通常是波形文件的1/1500缺陷：表达能力有限，无法重现自然声音，回放质量受到声卡性能的限制。,现代教育技术理论与应用第5章,MPEGLayer3文件是目前最流行的声音文件格式之一，文件的扩展名为MP3。优点：压缩率大，目前在网上音乐、网络可视电话等方面应用十分广泛。缺陷：音质不如CD唱片。CDAudio文件即音乐CD唱片所采用的文件格式，其扩展名为CDA。该格式文件所记录的是声音的波形流，音质纯正。缺点：无法编辑，且文件长度太大。,现代教育技术理论与应用第5章,“录音机”软件Windows中的一个附件。用于录制、播放和编辑波形声音(*.WAV)，并进行简单的效果处理。“WaveStudio”工具这是Creative公司的一个值得推崇的工具软件声音文件大小字节数=采样频率x采样位数x通道数x秒数,B.声音文件的录入与加工：,现代教育技术理论与应用第5章,2、图像素材,BMP格式优点：Windows使用的基本图象格式，绝大多数图形软件都支持BMP格式。如Windows中的画笔支持BMP和TPCX格式。缺点：未经压缩的BMP文件大,A.常用图像文件的类型,位图文件：以二维点阵形式来描述图像,现代教育技术理论与应用第5章,GIF文件(*.GIF)是Internet上使用的最重要的图像格式之一，用于不同平台间图像的交流传输。优点：文件的压缩比比较高，文件长度较小，支持图像内的小型动画缺陷：仅能表达256色的图像,现代教育技术理论与应用第5章,JPG文件(*.JPG)优点：文件可以非常小，可通过降低压缩比来获得较高质量的图像，或反而行之缺点：是有损压缩，不适宜于存储珍贵或原始素材.DIB文件用于图像文件的跨平台交换TIF文件用于扫描仪和桌面出版系统。有非压缩、压缩两种格式。,现代教育技术理论与应用第5章,矢量图文件它在绘制线条、矩形、圆形等等的基础上去创建图像，矢量图像实际上是存储了表示许多单个对象的一系列指令。特点：矢量类图像的表达细致、真实，缩放后的分辨率不变，同时，它所需的存储空间也比较小类型：EPS、WMF格式。,现代教育技术理论与应用第5章,利用扫描仪：从已有的照片、图片、印刷品中快速获取数字图像的有效方法利用数字相机：将实际物景直接转化为数字图像利用工具软件：编辑已有的数字图像，或者直接制作简单图形,B.图像采集：,现代教育技术理论与应用第5章,画笔（Paintbrush)Windows下的一个小型绘图软件，可处理简单图形Photoshop是Adobe公司的最著名的图像处理软件。只要你想得到，Photoshop就能让你做得到。,C.图像制作：,现代教育技术理论与应用第5章,3、动画素材,是由一系列的图像画面组成的队列Flash文件(*.SFW)Flash是目前最为流行的动画格式，Flash文件的扩展名为SFW。Flash动画是由矢量图组成的，文件很小，便于在互联网上传输，而且它采用了流技术，能一边播放一边传输送数据。交互性更是Flash动画的迷人之处，可以通过点击按钮、选择菜单来控制动画的播放。,A.常用动画文件的类型,现代教育技术理论与应用第5章,FLC文件(*.FLC)可以由3DStudio和AnimatorPro软件生成可以由Aaplay软件和MCI驱动，或由Windows的媒体播放机播放。属非标准动画文件，但应用广泛,现代教育技术理论与应用第5章,MMM文件属标准动画文件可以由多媒体创作软件Director生成单独MMM文件比较少，一般都集成在完整的应用程序中它的播放程序的种类也比较少（需MCI驱动）,现代教育技术理论与应用第5章,二维动画制作软件AnimatorProAutodesk公司推出可以制作单个图像，也可以先创作多个单独的画面再组合成动画以GIF格式存贮图像以FLC格式存贮约4000个画面的动画,B.常用的动画制作软件：,现代教育技术理论与应用第5章,三维动画制作软件3DStudio,Autodesk公司产品，PC机上创作动画的超级软件基本功能：建立高分辨率3D模型、着色投影、材质编辑、动画处理、生成、后期剪接以GIF格式存贮图像五大模块二维造型模块(2DShaper)三维放样模块(3DLofter)三维编辑模块(3DEditor)材质编辑模块(MeterialEditor)关键帧编辑模块(Keyframer),现代教育技术理论与应用第5章,4、视频（影象）素材,AVI文件(*.AVI）是Windows使用的标准视频文件。它将视频和音频信号交错在一起存储，兼容好、调用方便、图象质量好。缺点是文件体积过于庞大。,A.常用视频文件的类型,现代教育技术理论与应用第5章,MOV文件Apple公司的QuickTime所软件使用的数字视频文件MPG文件全屏幕活动视频的标准文件通过MPEG方法进行压缩，文件小在1024768分辨率下可以以超过25帧/秒的速率同步播放视频和CD伴音,现代教育技术理论与应用第5章,DAT视频文件DAT是VCD(影碟)或卡拉OK-CD数据文件的扩展名。虽然DAT视频的分辨率只有352240，然而由于它的帧率比AVI格式要高得多，而且伴音质量接近CD音质。播放DAT视频文件的常用软件有XingMPEG、超级解霸等。,现代教育技术理论与应用第5章,RM和ASF视频文件RM（RealVideo/Audio文件的扩展名）和ASF（AdvancedStreamingFormat）是目前网络课件中常见的视频格式，又称流（Stream）式文件格式。采用流媒体技术进行特殊的压缩编码，使其能在网络上边下载边流畅地播放。上述格式视频文件的播放软件主要有RealPlayer和WindowsMediaPlayer等。,现代教育技术理论与应用第5章,在原始素材播放过程中捕捉任何视频画面并加以编辑在同一屏幕中把视频与文字、图形、动画进行连接在为视频图像配音时，具有提供多轨及其切换功能，可以用户选择立体音响或多重语言播放,B.视频图像信号处理的基本任务,现代教育技术理论与应用第5章,数字化摄象机视频采集卡例如：美国C-CubeCL550视频采集卡软件功能：连续捕捉、单帧捕捉、视频图像的数字化播放,C.视频图像的捕获：,现代教育技术理论与应用第5章,VideoForWindows微软公司提供主要功能：动态捕捉、压缩，可同时处理图像和声音带有多种视频卡的驱动程序VideoStudio台湾友利(Ulead)公司推出的视频影象设计工作室软件可以编辑AVI、MPG格式的视频文件可将AVI与MPG文件进行相互转换,D.常用视频图像处理软件：,现代教育技术理论与应用第5章,视频字节数=（帧高帧宽字节/象素）帧数/秒秒式中“字节/象数”的取值为1（8位）或2（16位）或3（24位）音频字节数=采样位数采样频率通道数秒式中“采样位数”取值为1（8位）或2（16位）；“采样频率”的取值为11.025kHz或22.050kHz或44.1kHz；“通道数”的取值为1（单声道）或2（立体声）,E.