（教育技术学专业论文）信息技术在高等工科院校《数控技术》课程中的应用研究.pdf

一。独剑性声明 0 攀炎声明所星交韵论文悬裁个人程导师臻导鬻避每懿研究正饩及取 j i 稼的辩究成果。尽我所知，j 豫了文中特矛f 力r i 以标注和致谢的地秀鲐，论文 审不包括其他炎已经发表或撰写过的研究成椠，也甭龟禽为璇褥西北唧| i 范 大学或其他教育机构鼢学攮或证书两使用过的材辩。与我一周2 1 , 2 怍舫同意 对露硗究所做的任褥贡献均已在论必中作了明确冉訇浇明并表示了谢意。 签名：一墨兰至一一。 巨瓤 关荸论文使用授权的说霸 本火完登了锯西北f 币藕交学雨1 关保留- 使用学位论文的规定，即：学 校有权保留送交论文的复印件，允许论文被蛮阔和俄阅；学校可阻公布论 文的全部或部分围容，哥以采用影印、缩印线其也复制手段探存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：墨二鋈兰一导f 币签名：二童嵫缝二谶楚叠鎏逝 摘要 本文从高校应用信息技术进行学科教学的特征与内涵入手，进而分析了高等 工科院校应用信息技术进行学科教学的现状的特点，并就信息技术在高等工科院 校主干课程- 数控技术中的应用作了理论层面与实践层面的深入研究和探 索。 信息技术是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存 储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。高校在应用信息技术进 行学科教学，是指以现代智能化信息技术为动力，全面推进高等教育系统的变革 和发展，使这成为与知识经济相适应的新型教育形态的过程。信息技术应用于教 学可为高校创建理想的教学环境：有利于激发学生的学习兴趣，突出学生的主体 作用；有利于知识的获取与保持；可实现对教学信息最有效的组织与管理；有利 于实现培养合作精神并促进高级认知能力发展的协作式学习；有利于实现培养创 新精神和促进信息能力发展的探究性学习。信息技术可作为学习对象、学习工具、 教学工具这三种方式在高校学科教学中的应用。 高等工科院校作为培养在工业、工程领域的生产、建设、管理、服务等第一 线岗位，直接从事解决实际问题，维持工作在正常运行的高等技术应用型人才的 高校，加强信息技术的应用，尤为主要。本文在调查研究，查询资料的基础上， 发现目前信息技术在高等工科院校应用的现实情况不容乐观。本文就此展开论述， 认为高等工科院校应用信息技术进行学科教学，具有信息基础设施的基础性和雄 厚性以及教师和学生信息素养的普遍性和潜质性两人特点，进而阐述了高等工科 院校应用信息技术进行学科教学的目标。 作为机电工程类各专业学生必修的一门专业基础课数控技术课程与信息 技术有效地整合，采用多媒体技术开发该课程的教学软件，培养学生的能力和素 质，这对于高等工科院校其它课程运用信息技术教学具有普遍推广意义。本文在 详细论述认知主义学习理论与建构主义学习理论的基础上，紧密结合教学实践， 从教学目标与教学内容、课程特点、教学对象、教学软件、媒体信息的选择、教 学软件知识结构的设计，教学软件的系统构成等方面阐述了数控技术教学软 件的设计思路，介绍了数控技术教学软件的开发技术并运用精确的图表方式 列举了数控技术教学软件的设计案例，在理论与实践相结合论述的基础上， 又探讨了数控技术教学软件设计的发展方向。并做出结论：加快信息技术在 高等工科院校中的应用，探索信息技术与学科教学相整合的有效途径，对于优化 学科教学资源，培养学生的主动性、创造性具有重要的意义。 关键词：信息技术、高等工科院校、数控技术 a b s t r a c t ： t h i sa r t i c l ep r o c e e d sf r o mt h ea p p l i e di n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei nh i g hs c h o o lt h e c h a r a c t e r i s t i co ft h ec o u r s et e a c h i n gc o m m e n c e sw i t hc o n t e n t ，t h e na n a l y z i n gt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ep r e s e n tc o n d i t i o no ft h e t e a c h i n gb yt h ea p p l i c a t i o n t h e i n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei nh i 曲e rt h ee n g i n e e r i n gc o l l e g e s ，a n dm a k i n gd e e ps t u d ya n d e x p l o r a t i o ni nt h e o r ya n dp r a c t i c eo fa p p l y i n gt h ci n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei nn u m e r i c a l c o n t r o l st e c h n i q u ei nh i g h e re n g i n e e r i n gc o l l e g e s ， t h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei sar e l a t e dt e c h n i q u et ou s ec o m p u t e r sa n dm o d e m m e a n st oo b t a i nt h ei n f o r m a t i o n ，d e l i v e rt h ei n f o r m a t i o n ，s a v et h ei n f o r m a t i o na n d h a n d l e si n f o r m a t i o n ，m a n i f e s t a t i o no ft h ei n f o n u a t i o n ，d i s t r i b u t i n gt h ei n f o r m a t i o n t h eh i g hs c h o o l su s et h ea p p l i e di n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei nt h ec o u r s et e a c h i n g ，w h i c h i st h ep r o c e s so ft h en e we d u c a t i o nt ou s cm o d e mi n t e l l i g e n c et or u mt h ei n f o r m a t i o n t e c h n i q u ef o rm o t i v e ，p u s hf o r w a r dc o m p l e t e l yh i g h e re d u c a t i o ns y s t e mt or e p l a c ew i t h d e v e l o p m e n t ，m a k i n g t h i sb e c o m ek n o w l e d g e - b a s e de c o n o l i l y t h ei n f o r m a t i o n t e c h n i q u ea p p l i e di nt e a c h i n gc a l lh e l pt os e tu pt h ei d e a lt e a c h i n ge n v i r o n m e n tf o rt h e h i g hs c h o o l ：w h i c hh e l p st om o t i v a t et h es t u d e n t st os t u d ym o r ei n t e r e s t e d l y , s t r e s s i n g t h ec o r p u sf u n c t i o no fs t u d e n ta s l e a r n i n gp e o p l e ，g o o d t oo b t a i na n dk e e pt h e k n o w l e d g e ，h e l p i n gt or e a l i z eb u i l d u pa n dm a n a g e m e n to ft h et e a c h i n gi n f o r m a t i o n m o s te f f e c t i v e l y , g o o dt or e a l i z et h e s p i r i t o fc o o p e r a t i o na n dt op r o m o t et h e d e v e l o p m e n to ft h ea d v a n c e dp e r c e p t i o na b i l i t yo fc o o p e r a t i v es t u d y , t of o r mt h e f r o n t i e r s p i r i to fi n n o v a t i o na n dp r o m o t et h er e s e a r c hs t u d yo fd e v e l o p i n gt h e i n f o r m a t i o n a b i l i t y a ss t u d ys u b j e c t s ，s t u d yt o o l sa n dt e a c h i n gm e a s u r e m e n t ， i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e na p p l i e di nc o l l e g e s a saf o r e f r o n tp o s tt oe d u c a t es t u d e n t st ol e a r np r o d u c t i o n ，d e v e l o p m e n t s ， m a n a g e m e n t ，s e r v i c ee t c i ni n d u s t r y , e n g i n e e r i n gr e a l m ，e n g a g e di nt h es o l u t i o no f d i r e c t l ya c t u a lp r o b l e m s ，a d v a n c e de n g i n e e r i n gc o l l e g e sm a i n t a i nt h ew o r kt oc u l t i v a t e s t u d e n t sw i t ha d v a n c e dt e c h n i q u ea p p l i c a t i o n i t sp a r t i c u l a r l yi m p o r t a n tt oe 1 3 h a r l c et h e t e c h n i c a la p p l i c a t i o ni ni n f o r m a t i o n b a s e do ni n v e s t i g a t i o na n dr e s e a r c ha n dr e f e r e n c e 2 m a t e r i a l s ，t h i s t e x ti sd i s c o v e r i n gt h ec u r r e n ti n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea l l o w so fn o o p t i m i s mi nt h ea p p l i e dr e a l i s t i cc i r c u m s t a n c ei ne n g i n e e r i n gc o l l e g e s t h i st e x tb e g i n s t h et r e a t i s en o w , t h i n k i n ga d v a n c e de n g i n e e r i n gc o l l e g e sp r o c e e dt h ec o u r s et e a c h i n g b ya p p l y i n gt h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u e ，w h i c hh a st w og r e a t e s tc h a r a c t e r i s t i c so ft h e i n f o r m a t i o nf o u n d a t i o nf a c i l i t i e sa n di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya m o n gt e a c h e r sa n d s t u d e n t s ，t h e ne x p a t i a t e st h eg o a lo f t h ec o u r s et e a c h i n gb ya p p l i c a t i o nt h ei n f o r m a t i o n t e c h n i q u ei na d v a n c e de n g i n e e r i n gc o l l e g e s a sa s p e c i a l i z e ds a b j e c tw h i c hs t u d e n t sm a j o r i n g i nm a c h i n e r y - e l e c t r i c a l e n g i n e e r i n ga r er e q u i r e d t ol e a r n ，n u m e r i c a lc o n t r o l st e c h n i q u ei n t e g r a t e sw i t h i n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea v a i l a b l y , a d o p t i n gt h ec u r r i c u l a rt e a c h i n gi nd e v e l o p i n g t e c h n i q u e si nm u l t i m e d i as o f t w a r e ，i m p r o v i n gt h es t u d e n t sa b i l i t ya n dc h a r a c t e r , w h i c hi so fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o rm a k i n gp u b l i c i t yo fa p p l y i n gi n f o r m a t i o nt e c h n i q u e i nt e a c h i n gt h eo t h e rc o u r s e si ne n g i n e e r i n gc o l l e g e s b a s e do nd i s c u s s i n gt h es t u d y t h e o r i e so fp e r c e p t i o nd o c t r i n ea n dc o n s t r u c t i n gt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o ni nd e t a i l ，t h i s t e x ti sc l o s e l yc o n n e c t e dt ot e a c h i n gp r a c t i c e s ，f r o mt h et e a c h i n gt a r g e t sa n dc o n t e n to f c o a l - s o ，c o u r s ec h a r a c t e r i s t i c s ，t e a c h i n go b j e c t s ，t h et e a c h i n gs o f t w a r e ，t h es e l e c t i o no f m e d i u mi n f o r m a t i o n ，t h et e a c h i n go fs t r u c t u r a ld e s i g na n dt h es y s t e mo ft e a c h i n g s o f t w a r et h ed e s i g n t h o u g h t so fn u m e r i c a lc o n t r o l st e c h n i q u ea b o u tt h et e a c h i n g s o f t w a r e ，i n t r o d u c i n gt h ed e v e l o p m e n to ft e a c h i n gs o f t w a r ei nn u m e r i c a lc o n t r o l s t e c h n i q u ea n dm a k eu s eo ft h ea c c u r a t ec h a r t st od i s p l a ys o m ec a s e sa b o u tt h et e a c h i n g s o f t w a r ei nn u m e r i c a lc o n t r o l st e c h n i q u e b a s e do nd i s c u s s i n gt h et h e o r i e sc o m b i n i n g w i t hp r a c t i c e ，i ta l s oe x p l o r e dt e n d e n c yo ft h ed e s i g no ft h et e a c h i n gs o f t w a r ei n n u m e r i c a lc o n t r o l st e c h n i q u e ac o n c l u s i o ni sm a d e ：w es h o u l dq u i c k e nt h ea p p l i c a t i o n o fi n f o r m a t i o nt e c h n i q u ei ne n g i n e e r i n gc o l l e g e s ，e x p l o r ee f f e c t i v ew a y st oi n t e g r a t e t h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u ew i t hc o u i s ct e a c h i n g ，w h i c hh a st h ei m p o r t a n tm e a n i n gt o o p t i m i z et h et e a c h i n gr e s o u r c e s ，f o s t e rt h es t u d e n t sa c t i v i t y , c r e a t i v i t y k e yw o r d s ： t h ei n f o r m a t i o nt e c h n i q u ea d v a n c e de n g i n e e r i n gc o l l e g e sn u m e d c a c o n t r o l s t e c h n i q u e 3 前言 信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，以多媒体和网络技术为核心的 信息技术已成为拓展人类能力的创造性工具。信息技术的发展，使人们的学习和 交流打破了过去的时空界限，为人类能力的提高和发挥作用带来了新的空间，同 时，由于知识总量在以爆炸式的速度急剧增长，知识更新很快，据联合国教科文 组织的统计，人类近3 0 年来所积累的科学知识占有史以来积累的科学知识总量的 9 0 ，而在此之前的几千年中所积累的科学知识只占1 0 。有人预计到2 0 5 0 年左 右，人类现在所掌握的知识，届时将仅为知识总量的1 ，这就是说，走向信息 化后的人类社会，将创新出9 9 以上的新知识。可见，信息和知识就像产品一样 频繁更新换代。这种知识的极度膨胀和快速更新，使终身学习成为必须，也成为 可能。显然采用低效率的传统教育体制与教学模式难以适应信息社会中知识爆炸 式增长并且迅速更新换代的教育需求。因此信息技术的飞速发展，必将深刻地改 变传统的教学模式、教学内容、教学手段、教学方法，最终导致整个教育思想、 教学理论甚至教育体制的根本变革。为了适应这个发展趋势，我国已经明确在中 小学普及信息技术教育，同时强调要加强信息技术与其他课程的整合。目前，这 方面的研究和实践在基础教育领域正如火如荼地开展。相比之f ，高校在信息技 术与课程整合理论和实践方面的研究发展滞后，亟待实现跨越式发展。 高等工科院校的培养目标是：面向现代社会的高新技术产业，培养在工业、 工程领域的q | 产、建设、管理、服务等第一线岗位，直接从事解决实际问题、维 持工作l f 常运行的高等技术应用型人才。因此高等工科院校革新传统教育教学、 探索信息化教学规律，构建信息化教学结构、创建信息化教学环境、培养创新人 才是个亟待解决的新课题。尤其做好信息技术与课程整合工作，是高等工科 院校实现教育信息化的重要途径。由此，笔者就信息技术应用于数控技术课 程进行了探索与尝试，数控技术作为高等工科院校机械类各专业的一门主要 专业基础课，它以数控机床为研究对象，研究数字控制系统的工作原理、组成及 其在数控机床上的应用为目的。在探索实践中以先进的教育理论为指导，将信息 技术作为与数控技术课程有效整合的切入点，积累了一定的经验，本文就 此展开理论层面与实践层面的阐述。希望能对高等工科院校其他课程的信息技 术的应用有一定的借鉴作用与参考价值。 一、高校应用信息技术进行学科教学的特征与内涵 ( 一) 、信息技术的定义凡是能扩展人的信息功能的技术，都是信息技术。 4 可以说，这就是信息技术的基本定义。它主要是指利用电子计算机和现代通信手 段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等相关 技术。 具体来讲，信息技术主要包括以下几方面技术： 1 感测与识别技术：它包括信息识别、信息提取、信息检测等技术。这类技 术的总称是“传感技术”。它们是人类所有感觉器官功能的延氏，使人们可以更好地 从外部世界获得各种有用的信息。传感技术、测量技术与通信技术相结合而产生 的遥感技术，更使人感知信息的能力得到进一步的加强。 2 通信技术：它的主要功能是实现信息快速、可靠、安全的转移。各种通信 技术都属于这个范畴。它是人的传导补i 经网络功能的延长。 3 智能技术：智能技术包括计算机硬件技术、软件技术、人工智能技术和人 工神经网络等等。它们是人的思维器官功能的延长，使人类能够更好地加工和再 生信息。 4 控制技术：控制技术的功能是根据输入的指令信息( 决策信息) 对外部事物 的运动状态和方式实施干预，是人的效应器官功能的扩展和延长。【1 】 f 如麦克卢汉在理解媒体一论人体的延伸中阐释的观念，人类信息技术 革命发生与发展的实践证明，信息技术延伸了人类各种感觉器官所能，使人固化 的功能弹性地拓展。同时现代信息技术也使人们的求知欲在任何时候都得到满足， 创造激情得到充分发挥。信息丰富的网络成为知识的海洋、创造的舞台、友谊的 桥梁，人们的学习、工作和生活变得丰富多彩，似乎搠有整个地球。因此信息技 术的飞速发展也必将对教育产生了巨大的影响，并给教育带来深刻的变革，从而 使人类的教育和学习产生革命。 ( 二) 、高校应用信息技术进行学科教学的内涵 应用信息技术进行学科教学，就是要把各种技术手段完美地融合到课程中 就像在教学中使用黑板和粉笔一样自然、流畅。 高等教育与科技进步、经济和社会发展的关系密切，高校应用信息技术进行 学科教学，是指以现代智能化信息技术为动力，全面推进高等教育系统的变革和 发展，使之成为与知识经济相适应的新型教育形态的过程。 高校应用信息技术进行学科教学是以现代智能化教育技术为推动力的。马克 思主义认为，使用生产工具的水平是社会生产力发展水平的重要标志。教育发展 的历史也是如此。每一次教育手段和工具的重要更新，总会引发教育的巨大进步 和深刻变革。信息技术广泛应用于高等教育，将使高等教育教学手段和工具进入 智能化时代。信息技术不仅会极大地延伸学生口、耳、手、脑等感官功能，使学 生的学习朝着多样化、综合性、趣味性、个性化等更高的层次发展，并将极大地 拓展高等教育的时间和空间，大幅度地提高教育质量和公民接受高等教育的水平， 促使高等教育体制、结构、思想观念、内容、形式和方法等发生一系列重大变革， 使高等教育的规模、结构、质量、效益得到全面的提升。 高校应用信息技术进行学科教学以全面提升学生的信息素养和综合素质，创 建与信息社会和知识经济相适应的新型教育形态为目的。高校作为2 l 世纪培养高 层次人才的重要基地，高校的教学内容和课程体系，是决定人才素质和质量的基 础工程。所以现在许多国家在制订人才培养规划时，都在研究和探索面向2 1 世纪 的教学内容和课程体系，把基础化、专业化、个性化、国际化紧密结合起来，重 视培养“国际社会通用”的人才。我国要培养和造就大批高层次人才，高校的教与 学必须进行改革，培养具有信息素养及创新能力的人才，以适应信息化社会的需 要。 信息素养是个体能够认识到何时需要信息、何处检索信息、如何评估和有效 地利用信息的综合能力。实践证明，信息素养是终身学习的基础，加强学生的信 息素养教育和培养，对于更好地实现终身教育具有重大意义。综合素质主要是指 知识、能力和素质的有机结合。特别是创新意识和能力，是综合素质的灵魂。学 生综合素质的高低是衡量高等教育质量的主要标准。高校应用信息技术进行学科 教学，将为全面提高学生的综合素质奠定基础，使高等教育打破传统的时空限制， 突破高校的围墙，超越国界、区域的樊篱，为自主性学习终身学习奠定坚实的基 础。 高校应用信息技术进行学科教学，它既依赖于高校的信息化教学环境，又必 须依靠教师具有先进的教育思想观念、信息技术能力及教学设计的能力，是物质 与精神的统一。 1 、高校的信息化教学环境 以计算机技术、通讯技术为核心的现代信息技术，当它们与各学科的教学进 程密切结合时，它们至少可以体现出以下五种对于教育、教学过程来说是极为宝 贵的特性，从而为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境。 1 ) 、多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和充分体现学习主体 作用 人机交互是计算机的显著特点，是任何其他媒体所没有的。多媒体计算机进 一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一 6 种新的图文并茂的、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交 互方式对于教学过程具有重要意义，它能有效地激发学生的学习兴趣，使学生产 生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。 此外，这种交互性还有利于发挥学生的主体作用。在传统的教学过程中一切 都是由教师主宰：从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤甚至学生做的练 习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程。而在多媒体计算机这 样的交互式学习环境中学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择所要学 习的内容和适合自己水平的练习；在优秀的多媒体课件中，连教学策略也可以选 择，比如说，可以用个别化教学策略，也可以用协商讨论的策略。这就是说，学 生在这样的交互式教学环境中有了主动参与的可能，而不是一。切都听从教师摆布， 学生只能被动接受。按照认知学习理论的观点，人的认识不是外部刺激直接给予 的，而是外部刺激与人的内部心理过程相互作用的产物。为了有效的认知，外部 刺激是需要的，但起决定作用的还是入的内部心理过程。在教学过程中学生刊。是 学习的主体，必须发挥学生的主动性、积极性、才能获得有效的认知，多媒体计 算机的交互性所提供多种的主动参与活动就为学生的主动性、积极眭的发挥创造 了良好条件，从而使学生能真正体现出学习主体作用。 2 ) 、多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持 多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激，而是多种感官的综合刺激。 这对于知识的获取和保持，都是非常重要的。实验心理学家赤瑞特拉作过两个著 名的心理实验。一个是关于人类获取信息的来源，即人类获取信息主要通过哪些 途径。他通过大量的实验证实：人类获取的信息8 3 来自视觉，1 1 来自听觉， 这两个加起来就有9 4 。还有3 5 来自嗅觉，1 5 来自触觉1 来自昧觉。多 媒体技术既能看得见，又能听得见，还能用手操作。这样通过多种感官的刺激所 获取的信息量，比单一地听老师讲课强得多。信息和知识是密切相关的，获取大 量的信息就可以掌握更多的知识。他还作了另个实验，是关于知识保持即记忆 持久性的实验。结果是这样的：人们一般能记住自己阅读内容的1 0 ，自己听到 内容的2 0 ，自己看到内容的3 0 ，自己听到和看到内容的5 0 ，在交流过程中 自己所说内容的7 0 。这就是说，如果既能听到又能看到，再通过讨论、交流用 自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传统教学的效果。这说明多媒体计 算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获取，而且非常有利于知识的保持。 3 ) 、多媒体系统的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理 超文本( h y p e r t e x t ) 是按照人脑的联想思维方式，用网状结构非线性地组织管 7 理信息的一种先进技术。如果所管理的信息不仅是文字，而且还包含图形、动画、 图像、声音、视频等其他媒体信息，那就成为一个超媒体系统，换句话说，超媒 体就是多媒体加超文本。事实上目前的几乎所有多媒体系统都是采用超文本方式 对信息进行组织与管理。因此通常也可以对超媒体系统与多媒体系统不加区分， 即把超文本看作是多媒体系统的一种固有特性。 如果按超文本方式组织一本书，就和传统的文件或印刷的书籍完全不同，这 时的正文( 文章、段落、或一句话、一个词) 都按相互间的联系被组织成正文网。 这本书无所谓第一页和最后一页，从哪段正文开始阅读，以及接下来读什么都由 读者的意愿来决定。选择下一段正文的依据不是顺序，也不是索引，而是j 下文之 间的语义联系。认知心理学的研究表明，人类思维具有联想特征。人在阅读或思 考问题过程中经常由于联想从一个概念或毛题转移到另一个相关的概念或主题。 所以按超文本的非线性、网状结构组织管理信息和按传统文本的线性、顺序结构 组织管理信息相比较，前者更符合人类的思维特点和阅读习惯。 超文本之所以具有上述优越性是由其结构特征决定的，超文本的基本结构由 节点( n o d e ) 和链( 1 i n k ) 组成。节点用于存储各种信息，节点内容可以是文本、语音、 图形、动画、图像或一段活动影像，节点大小可以是一个窗口也可以是一帧或若 干帧所包含的数据；链则用来表示各节点f 即各种信息) 之间的关联。节点和链均 有多种不同的类型因而形成各种不同的多媒体系统。 利用多媒体的超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理。例如：可 按教学目标的要求，把包含不同媒体信息的各种教学内容组成一个有机的整体。 例如，外语教学目标通常有“昕、说、凄、写”等四方面要求，相应的教学内容应 包含文字、语音和视频等不同媒体的信息，但是在传统的印刷教材中，有关语音 和活动影像的内容无法与文字内容组成一体化的教材，只能以教科书、录音带、 录像带三者各自独立的形式，分别出版既不便于教师的教，也不便于学生的学。 与超文本方式组织的图、文、音、像并茂的丰富多彩的r 一体化电子教材不可同口 而语。 可按教学内容的要求，把包含不同教学特征的各种教学资料组成一个有机的 整体。教学内容的每个单元均包含课文、练习、习题、测验、对测验的解答及相 应的演示或实验等，把这些教学内容相关而教学特征不同的教学资料有机地组织 在一起，无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的，利用超文本方式可 以很自然而方便地实现这一点。但是若按传统的线性、顺序方式把这些不同特征 的教学内容组合在一起则将成为杂乱无章的、让人无法阅读的大杂烩。 8 可按学生的知识基础与水平把相关学科的预备知识及开阔视野所需要的扩展 知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一，但由于学生个 体之问差异很大，要在传统印刷教材中同时满足基础较差学生、一般学生和优秀 学生对教学内容的不同需求是作不到的，而在多媒体电子教科书中这却是轻而易 举的事情，只需利用超文本特性设置和预备知识有关的热键以及和扩展知识有关 的热键即可。 4 ) 、 计算机网络特性有利于实现能培养合作精神并促进高级认知能力发展 的协作式学习 协作学习是学生以小组形式参与、为达到共同的学习目标、在一定的激励机 制下最大化个人和他人的成果，而合作互助的一切相关行为。它以建构主义学习 理论和人本主义学习理论作为理论基础。在涉及高级认知能力学习的场合( 例如对 疑难问题求解或是要求对复杂问题进行分析、综合与评价的场合) ，采用协作式学 习策略往往能取得事半功倍的效果。 协作式学习，要求为多个学习者提供对同一问题用多种不同观点进行观察比 较和分析综合的机会，以便集思。益。这不仅甜问题的深化理解和对知识与技能 的掌握大有裨益，而且对高级认知能力的发展、合作精神的培养和良好人际关系 的形成也有明显的促进作用。因而，基于计算机网络的协作学习正同益受到国际 上愈来愈多教育工作者的关注与研究。目前在基于i n t e m e t 的教育网络中，常用 的协作式学习有讨论、竞争、协同、伙伴和角色扮演等多种不同模式。协作学习 则是促进学生的多方面素质的成长，如社交技能、自尊、责任心、心理健康等。 可以说，协作式学习是最能体现网络特性，也最有利于2 1 世纪新型人材能力素质 培养的教学模式之一。 5 ) 、超文本特性与网络特性的结合有利于实现能培养创新精神和促进信息 能力发展的探究性学习 创新能力和信息技能( 包括对信息进行获取、分析、加工、利用与评价的能力) 是信息社会所需新型人材必需具备的两种重要的能力素质。这两种能力素质的培 养需要特定的、有较高要求的教学环境的支持，多媒体的超文本特性与网络特性 的结合，正好可以为这两种能力素质的培养营造最理想的环境。众所周知，因特 网是世界上最大的知识库、资源库，它拥有最丰富的信息资源，而且这些知识库 和资源库都是按照符合人类联想思维特点的超文本结构组织起来的，因而特别适 合于学生进行基于自主发现、自主探索的探究性学习。这种探究性学习是最能体 现网络特性和晟有利于2 l 世纪新型人材能力素质培养的另一种重要教学模式。 9 与此同时，由于学生从小就有机会在i n t e r n e t 这样的信息海洋中自由地遨游、 探索，并对所获取的大量信息进行分析、评价、优选和进一步的加工，然后再根 据自身的需要加以充分的利用，显然，在这个过程中学生必将得到关于信息技能 方面的最好的学习与锻炼，从而能较快地成长为既有高度创新精神、又有良好信 息素养的符合2 1 世纪需求的新型人材。 综合以e 五个方面的分析可知，以计算机为基础的信息技术能在高校各学科 的课程中广泛应用，将具有优化教育、教学过程的多种宝贵特性，这些特性的集 中体现就可以充分发挥学生的主动性与创造性，从而为学生创新能力和信息技能 的培养营造最理想的教学环境，而这样的环境正是创建新型的教学结构所必不可 少的。 2 、信息技术在高校学科教学中应用的方式 随着信息技术和学习理论、课程理论的发展，信息技术在高校学科教学中应 用的方式，可以概括为三类：即信息技术作为学习对象( l e a r na b o u t i t ) ；信息技 术作为学习工具( l e a r nw i t hi t ) 以及信息技术作为教学工具( l e a r nf r o mi t ) 高校应用信息技术的最普遍的形式是将信息技术作为学习的对象( l e a r n a b o u ti t ) ，信息技术课程作为独立的课程开设并以其为中心向其他学科扩散，这 种模式下的信息课程应该包括以下i 部分内容：一是信息技术基础知识和基本技 能的培养，强调学生通过学习获得信息技术、基本技能；二是信息素养的培养， 要通过对f 信息社会的各种实力的分析，使学生意识到信息以及信息技术的重要 性，形成信息伦理道德，培养他们的创造能力和批判精神；三是学科活动，在信 息技术教育中，学科活动要以信息技术的培养目标为基础，同时还要有利于培养 学生的信息素养，最终实现信息课程的教学目标。 信息技术作为教学工具( l e a r nw i t hi t ) 。教师在教学过程中使用信息技术， 信息技术完全为其他学科的教学服务。信息技术作为教师的教学工具，主要表现 在两个方面：一是使用多媒体计算机进行教学。教师利用多媒体技术可以模拟真 实世界，为学生刨设体验真实情境的学习环境。多媒体技术可以用来演示一些动 态图形，或者把抽象内容形象化，利用图形、图像的变化，从形象思维与抽象思 维和谐发展的角度出发，为学生提出具体的、直观的材料，从而有效地突破教学 的难点和重点。二是利用网络技术创设新型的学习环境。计算机网络技术使学生 打破班级地区界限，将学习延伸到广阔的世界里。学生可以通过网络搜索引擎， 搜集信息，还可以通过网络和其他人进行交流，形成学习共同体，共同搜集、分享 信息资源，参加合作性项目研究。 1 0 在具体教学实践中，教师要首先根据教学目标对教材进行分析和处理，决定 用什么样的教学内容，并以课件或网页的形式呈现给学生。学生接受了学习任务 以后，利用教师提供的材料( 或自己查找信息) 进行个别化和协作式相结合的自 主学习，并利用信息技术完成任务。最后，师生一起进行学习评价、反馈。 在这种模式下的学习中，教师始终处于主导地位来控制整个学习过程，使教 学过程具有系统性，其弊端在于不利于学生形成自主性学习，不利于学生探索精神 和创新能力的培养 信息技术作为学习工具( l e a r nf r o mi t ) 。 信息技术作为学生学习的认知工具是指学生利用信息技术作为提高学习效能 的工具；学生学习过程中进行交流的工具：是学生进行研究的丁具；是问题决策 与问题解决的工具。总之，信息技术作为课程学习内容和学习资源的获取工具； 作为情境探究和发现学习的工具；作为协商学习和交流讨论的通讯工具：作为知 识构建和创作实践的工具；作为自我评测和学习反馈的工具。是学生自己主动选 择利用信息技术工具，去完成学习的各个环节，达到学习的目标。如利用多媒体 课件、网上教学资源学习；利用netmee ie tg 或b 3s 等发表意见和进行 思想交流；利用文字处理工具、电子文稿编辑工具和网页制作工具等进行知识重 构；利用数据库建立的形成性练习题库和反应信息分析系统及方法进行自我评价。 一方面，新知识的学习要从其他学科或者现实生活问题引入，使学生借助这些有 实际背景的问题，激发学习信息技术的兴趣，加深对所学的信息技术的认识和理 解；另一一方面，还应该安排一些联系实际、具有时代背景特征的综合性任务和实 践作业，使学生通过网络和其他各种途径获取信息，使用信息技术来处理、分析 信息，在活动中学会与人交流、协作完成任务，以增强学生解决问题的能力，加 强学生使用信息技术的意识。这里的任务，一般不是教材中的内容，而是课后知 识的延伸，甚至是社会规定性课题，如环境保护、能源危机等问题。 在这种模式下的整个学习过程，学习任务是由学生自主完成的，而教师仅对 学生搜集、处理和分析信息资料的方法等进行一般性指导。因此更加有利于学生 形成自主性学习，突出学生的主体性与参与性，便于学生探索精神和创新能力的 培养。 二、高等工科院校应用信息技术进行学科教学的特点 ( 一) 、高等工科院校应用信息技术进行学科教学的现状 随着我国高等教育体制改革的不断发展和深入，我国高校在信息化建设方面 也获得了长足的进步。自2 0 世纪9 0 年代c e r n t 建成之后，迄今已有近千所高等 1 1 学校建成了校园网络，6 7 所高校已经建立了网络教育学院。 我国高校虽然在信息基础设施方面发展较快，但信息技术在高等院校的应用 与研究方面相对中、小学来说比较薄弱，据我国高等师范院校教育技术应用现状 调查分析表明：在教师对现有学习资源的利用情况调查；被调查的教师中，使用 过多媒体计算机的占5 8 。他们当中，利用多媒体计算机备课的占4 6 8 & ，用于 课堂演示教学的占2 2 1 ，用于教学之外的其他事情的占3 1 2 。据有关调查，会 使用计算机的教师中，有半数左右尝试在教学中应用计算机。在有上网条件的学 校，教师使用网络的调查情况是，教师一般是自己利用网络检索资料，将网络用 于教学过程中的很少。但是确实已有部分教师做出了尝试。他们尝试利用新的学 习资源，说明他们对新信息技术在教学中的应用是持积极态度的。 在c a i 应用情况的调查中发现，在教学中应用过c a i 软件的教师只占3 0 左右。而使用的c a i 软件来源，3 9 的软件是借用的，3 9 是购买的，2 8 8 是自 制的，5l 是租赁的。这些数据表明，有部分教师是有能力自己开发c a i 软件的， 但是教师自己开发的c a i 软件只能限于个别的教学知识点，使用的范围也仅限f 小范围、小规模，使用的开发工具一般也是简单、易学、易用的。大部分教师由 于时间、精力及操作水平的限制，只能借用、购买、租赁或从其他渠道借用。软 件的类型，帮助备课型的占) 1 2 ，课堂演示型的占7 2 4 ，个别化学习型的r 哼 2 4 1 ，协作学习型的占1 7 2 。从软件的应用效果来看，只有2 3 7 的教师认为 软件的应用效果很好，6 78 的教师认为效果一股，8 5 的教师认为效果不好。这 浼明了目前的许多c a i 软件不能满足学4 i 和教师的要求。从调查教师使用多媒体 计算机、网络、c a i 软件这些资源的情况，可以看出，这些媒体作