计算机辅助教学发展历史和趋势研究.pdf

内蒙古师范大学 硕士学位论文 计算机辅助教学发展历史和趋势研究 姓名 金涛 申请学位级别 硕士 专业 教育技术学 指导教师 韩猛 20090410 内盆直 监笾厶堂鲤 堂位泣竖 中文摘要 本论文通过对国内外计算机辅助教学发展历史的回顾和总结 分 析了计算机辅助教学的现状 总结了发展过程中的问题与经验 并提 出了解决策略 探讨了计算机辅助教学的发展趋势 指出了其发展方 向在于网络化 智能化和多媒体化 为更好的实施计算机辅助教学服 务提供了有益的借鉴 我围计算机辅助教学起步较晚 对我国的多数学校来说 计算机辅 助教学仍然处于起步阶段 本文通过对计算机辅助教学的理论和技术的 研究 提出了计算机辅助教学现存问题和今后工作应注意的问题 一是 要加强基础理论研究 立足国情 有选择的吸收并积极实践 二是要继 续加大中西部教育资金投入 改善地域发展不平衡 学生基础参差4 i 齐 问题 有效利用现有资源并因地制宜的开展分级教学 三是要加强对教 师队伍进行相关理论的培b l l 军n 实践 逐步提高教师的信息素养 四是要 改革传统的教学质量观 建立科学的外部教学评价体系 五是要以服务 学生为原则 提高软件开发水平 建立完善开发和应用体系 尽管我困 的计算机辅助教学还存在很多问题 但是计算机辅助教学的发展前景还 是非常好的 在经济全球化 科技飞速发展的今天 人才是一个国家和 民族的宝贵财富 而人才的竞争取决于教育 我国教育要跟上世界发展 的趋势 打破传统的以灌输教学为基本手段的教育模式 转变教育理念 为实现我国建设创新型国家的宏伟战略目标提供高素质人才 关键词 计算机辅助教学 发展历史 解决策略 发展趋势 a b s tr a c t b a s e do nt h er e f l e c t i o na n dr e t r o s p e c t i o no ft h eh i s t o r yo fc o m p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n c a i h o m ea n db r o a d t h i sp a p e ra n a l y z e st h ec u r r e n t s i t u a t i o n c o n c l u d e st h ep r o b l e m sa n de x p e r i e n c e si nt h ec o u r s e a n d a n t i c i p a t e st h et r e n do fc a i w h i c hp r o v i d eai n s t r u c t i v er e f e r e n c et ot h e i m p l e m e n t a t i o no fc a is e r v i c e c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o nh a sas h o r th i s t o r yi nc h i n a a tm o s t s c h o o l s c a is t i l lr e m a i n si nt h ee a r l yp h a s e b a s e do nt h et h e o r i e so fc a i a n dr e s e a r c ho nc o m p u t e rs c i e n c ea n dt e c h n o l o g y t h i sp a p e rb r i n g s f o r w a r dt h ef e a s i b l es o l u t i o nt ot h ec u r r e n tp r o b l e m s t ob e g i nw i t h d e p e n d i n go nn a t i o n a lc o n d i t i o n s b a s i ct h e o r i e ss h o u l db es t r e n g t h e n e d a d v a n c e dn o t i o n sa b s o r b e d m o v e m e n ta c t i v e l yc a r r i e df o r w a r d s e c o n d l y m o r ei n f r a s t r u c t u r a li n v e s t m e n ts h o u l db em a d ei nt h ee a s ta n dw e s t i m b a l a n c eo fd i s t r i c td e v e l o p m e n ti m p r o v e d d i f f e r e n c eb e t w e e ns t u d e n t s p o l i s h e d a n df a c i l i t i e sf u l l ye m p l o y e d t h i r d l y t r a i n i n ga n dp r a c t i c eo n r e l a t e dt h e o r i e ss h o u l db eb r o u g h tf o r w a r d a n dt e a c h e r s i n f o r m a t i o n l i t e r a c yb o o s t e d b e s i d e s t r a d i t i o n a lc o n c e p t o ft e a c h i n gs h o u l db e r e f o r m e d a n ds c i e n t i f i ce x t e r i o rt e a c h i n ge v a l u a t i o ns y s t e ms e tu p l a s tb u t n o tl e a s t b a s e do nt h ep r i n c i p l et os e r v et h es t u d e n t s s o f t w a r ee n g i n e e r i n g s h o u l db ep r o m o t e d a n dd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o ns y s t e mb u i l t i ns p i t e o ft h el i m i t a t i o n s c a ib o a s t sap r o m o t i v eo u t l o o k w i t ht h ee c o n o m i c g l o b a l i z a t i o n a n d d e v e l o p i n gt e c h n o l o g y h u m a n r e s o u r c e sa r e g r e a t t r e a s u r e so fan a t i o n w h i c hb u i l do ne d u c a t i o n t h ea p p l i c a t i o no fi n t e m e t a n do t h e rm a s sm e d i ai st h ec u r r e n tt r e n do fe d u c a t i o n t oc u l t i v a t em o r e t a l e n t sa n db o o s tt h e i r c r e a t i v i t y w e s h o u l d k e e p p a c e w i t ht h e d e v e l o p m e n to fe d u c a t i o no ft h em o d e m w o r l d k e yw o r d s c o m p u t e ra s s i s t e di n s t r u c t i o n c a i h i s t o r yo fd e v e l o p m e n t s o l u t i o n t h et r e n do fd e v e l o p m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果 尽我所知 除了文中特别加以标注和 致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果 也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料 与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢 签名 坌盗日期 矽 7 年j 月玎e l 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留 使用学 位论文的规定 内蒙古师范大学有权保留并向国家有关部门或机 构送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影 印 缩印或扫描等复制手段保存 汇编学位论文 并且本人电子 文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 1 鲐位吗导师鲐阢确勺 日期 矽口c 7 年 月 j e 1 计算机辅助教学概述 l 计算机辅助教学的定义 关于计算机辅助教学的定义众多 本文采用的计算机辅助教学 c o m p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n 简称c a i 定义是 用计算机帮助和代替教师执行部分教学 任务 传递教学信息 向学生传授知识和训练技能 直接为学生服务 本 论文采用的计算机辅助教学定义概括了目前计算机辅助教学的本质 所以笔者采 用此定义作为研究基础 但随着计算机网络技术 虚拟现实等技术的发展 计算 机辅助教学的深度和广度还在不断发展 2 计算机辅助教学模式的分类框架 计算机辅助教学模式也称信息化教学模式 我国学者从认识论和价值脱两 个维度来考察教学模式 提出了信息化教学模式的分类框架 从计算机辅助教学 新的定义来看 这个模式是一个合理的划分模式 2 1 借助 个二维坐标系 将 个体化 集体化 以教师为中心 以学生为中心分别作为描述不同教育文化差别的 维度 就得到了如图1 1 所示的关于计算机辅助教学模式的分类框架 个体化 以教师为中心 图1 1 计算机辅助教学系统分类 以学生为中心 囱筮直垃越厶主蚣i 主j 立监x 由图1 1 所示 传统的c a i 模式主要集中在i 区 强调个别化教学 从传统 的以教师为中心转换为以教为中心 到了2 0 世纪8 0 年代以后 由于建构主义学 习理论在教育技术中的应用和多媒体技术的发展 国际上计算机辅助教学模式的 研究兴趣转移到了i i 区 强调以学为中心 位于i i i 区的教学模式是从传统的电 化教室发展而来的 增加了多媒体教学 而虚拟教室的出现则大大扩展了其概念 9 0 年代以后 由于网上教育的兴起 出现了计算机支持的协作学习 i v 3 计算机辅助教学与传统教学相比的优势 在传统的教学模式中 教师通常使用文字 语言 动作等表达方式把知识 传授给学生 有时为了直观起见 教师会借助一些实物 模型 教学仪器和插图 等辅助教学工具来演示和阐述需要讲解的内容 这些教具在教学中当然足不可缺 少的 但它们也有其局限性 有些被描述的对象太大或太小 例如天体运行或分 子的热运动 无法用实物展示 有些运动过程发展变化非常迅速 例如波的传播 过程 电磁波动过程等 用模型 插图则不能胜任 甚至根本不能实现 还有一 些过程 例如生物成长过程 虽然录像电影手段能够反映运动变化过程 但它不 能随心所欲地受控于教师的调动 例如更改前后顺序或更改变化速度或更改显示 画面 而计算机辅助教学恰恰弥补了以上所述教具之不足 它利用其交互式功能 随意调出计算机中储存的多媒体信息 供教师选用 图文声并茂 使传统教学中 难以表达的内容十分生动有趣 形象直观地展现在学生面自订 使学生学爿的注意 力更加集中 对现象或过程的认识理解更加深刻 因而记忆也就更加牢固 计算 机辅助教学的优势可以概括为以下三个方面 计算机辅助教学有利于突出重点 突破难点 化抽象为直观 采用多媒 体 把一些抽象 微观 复杂的动态变化过程真实化 形象化 化抽象为直观 化难为易 突出重点 计算机辅助教学有利于增大课堂容量 提高课堂效率 计算机辅助教学 教给学生知识 训练学生技能 提高学生能力 有利于培养学生的科学方法 科 学态度 从而实现情感领域的教育目标 全面完成素质教育的任务 课常上如果 单纯讲解 很难吸引学生 我们可以把一些能用计算机演示的教学用计算机演示 给学生 即直观又可以加深学生对知识的理解 节省了时问 提高了课常效率 计算机辅助教学有利于优化课堂结构 加强指导教材中的一些重要内容 教师应在课日仃讲解 说明并通过演示引导学生观察现象 最后总结结论 4 计算机辅助教学引发教学理念变革 2 自从课常教学形成丌始 教学媒体经历了由语言 文字等传统教具到幻灯 电教 投影 以及今天的以多媒体计算机为核心的多媒体技术 其问新的教学媒 体在课掌教学中的应用是以不断丰富和完善的教学手段和方法 为创造更多样 化 丌放性的教学模式提供物质和技术保障 计算机辅助教学所带来的教学理念 的变革体现在以下几个方面 注重学生能力的培养 变 学会 为 会学 在 知识爆炸 的信息时代罩 要让更多的人获得信息 驾驭飞速增k 的知 识 只有 会学 才能 学会 首先 多媒体空间演示能培养学生的想象能力 其次 巧用多媒体动画能逐步发展学生的运动思维能力 再次 运用多媒的语声 能培养学生的语言 表达能力 这些能力的提高 f 是变 学会 为 会学 的重要 体现 重视知识的理解 变 知识重现 为 意义建构 传统教学中提倡以教师为中心 认为教学只是把知识从教师的头脑中再现到 学生的笔记本上 多年来的教学实践证明 这种重现型教学必将压抑学生主体作 用的发挥 不利于发展学生的独创性和对知识的综合利用 目前 强调以学生为 主体的建构主义理论认为 学习的目的就是意义 即在学习过程中帮助学生对当 前学习内容所反映的事物的性质 规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达 到深刻的理解 集各种媒体于一身的多媒体计算机辅助教学正是 意义建构 的 最佳使者 利用多媒体教学手段帮助学生建立新旧知识的联系 发现事物之 日j 的 内在联系及客观规律 同时运用多媒体教学手段引导学生学以致用 完成 意义 建构 的任务 5 计算机辅助教学在世界各国发展迅速 前景广阔 从上世纪七十年代起至今 计算机辅助教学经历了一个由尝试 兴起到 蓬勃发展的过程 这无疑是教育技术和教学手段的一个巨大进步和质的弋越 经 过近四十年的发展 c a i 取得了巨大进步 尤其在发达国家 在各种学校中 都 进行了程度 形式不同的计算机辅助教学 获得较好成效 并取得一定的实践经 验和一整套完整的c a i 的理论体系 由于全世界范围的高新技术的同新月异的 发展和教育现代步伐的加快 各国的c a i 都将跃上一个新的台阶 世界各国都非常重视计算机辅助教学的发展 无论是发达国家还是发展 中国家 各国政府都不遗余力地支持本国c a i 的发展 通过制定各种法令法规 以及各种措施来保护和支持c a i 的健康发展 同时 社会各界也纷纷 向应 或 3 向学校提供赞助 帮助发展 此外 各级学校和教师对计算机辅助教学也人都抱 着合作或支持的态度 有的学校组织力量 自己丌展c a i 的尝试和实践 鼓励 教师运用计算机进行辅助教学 大部分教师都积极配合各种c a i 实验 为实验 创造条件 同时在自己的教学实际中 积极丌展计算机辅助教学的探索 有些尝 试和实验还取得了很好的效果 并为今后的完善和发展提供了经验 6 计算机辅助教学目前存在的问题 虽然计算机辅助教学有了一定的发展 但也不可避免的存在一些问题 在计算机辅助教学的实际丌展中 由于信息利用率低和资源共享程度不 高 导致计算机使用效率的普遍比较低 此外 计算机在作为教学的辅助手段时 和其它教育手段 技术和设备的结合或联系不够 c a i 软件不够丰富 目前 一些较好的或形成系列的辅助教学软件都足 由专门的软件丌发部f j 铝u 作 这些软件与学校的实际教学情况联系不够紧密 难 以适应千差万别的实际教学过程 由学校或教师自行丌发的软件不多 质量上乘 者更寥寥无几 流行的c a i 软件内容多以理科或计算机教学为主 社会科学除 外语之外 几乎没有好的c a i 软件 c a i 软件形式不够多样 多以个别练习为 主 教师培训相对落后 大多数教师不具备计算机操作和开展c a i 所必须的 知识 这个情况在发展中国家尤为严重 虽然在师范院校丌设了一些计算机方面 的课程 但远水不解近渴 在职教师的计算机知识培训和c a i 技术指导依然不 尽人意 随着世界计算机技术发展的突飞猛进和教育思想 教育理论的进一步现代 化 教育领域中引入计算机技术并广泛运用于教育的各个方面己成必然趋势 发 达国家计算机辅助教学已同臻完善 发展中国家和不发达国家也丌始把计算机辅 助教学作为本国教育现代化的努力方向和奋斗目标 可以预见 传统教育的格局 很可能会因为计算机辅助教学的发展而发生根本性的变化 4 2 国外计算机辅助教学发展的历史 第一台电子计算机诞生于美国 首先将计算机成功应用于教育领域的也是美 国 1 9 5 8 年美国i b m 公司沃斯顿实验室设计出世界上第一个计算机教学系统 此后发展过程中 美国关于计算机辅助教学的研究和应用一直处于世界的日仃列 计算机辅助教学在美国的发展基本反映了世界计算机辅助教学的发展历程 本研 究以美国计算机辅助教学发展束研究世界计算机辅助教学的发展状况 2 1 计算机辅助教学的产生 2 1 1 计算机辅助教学产生的技术基础 自第一台计算机闷世以来 其发展速度是惊人的 主要表现在数量增加得快 性能提高得快 而价格却不断降低 越来越好用 计算机的生产 销售和服务成 为国民经济的重要产业 这为计算机的广泛应用提供了有利条件 也为计算机辅 助教学的产生和发展提供了坚实的物质基础 计算机在教育上的广泛应用 改变 了传统的教学方式 有效地实现了个别化教育 扩大了教学范围 提高了教学效 率 这为计算机辅助教学的产生和发展提供了坚实的物质基础 计算机技术把我们带入了一个崭新的 信息时代 2 1 世纪是人类走向信息 社会的世纪 是网络的时代 是超高速信息公路建设取得实质性进展并进入应用 的年代 快速发展的电子学和计算机科学为计算机辅助教学提供了强有力的技术 支持 促进了计算机辅助教学的飞速发展 2 1 2 计算机辅助教学产生的社会基础 信息时代是c a i 这一新兴的教育技术的产生的社会基础 信息社会的一个 重要特征是知识更新加快 知识总量剧增 根据联合国教科文组织的统计 人 类近百力 年积累的科学知识仅占1 0 而近十年积累的知识就占了9 0 人类 知识在1 9 世纪5 0 年代增加了1 倍 2 0 世纪每7 0 年代每5 年增加1 倍 2 0 世纪 9 0 年代每三年增加1 倍 1 3 1 传统课堂无法适应知识爆炸形式下的教育需求 教 育更新面临信息社会的严重挑战 因此 应该更新教育理念 建立终身教育体制 在学校教育中 不应该把知识的传授作为教学的唯一目标 而要着重培养学生的 智力 同时 世界各国政府对信息技术教育都给予了高度地重视 纷纷制定有效 措施 在学校中丌展计算机教育 其目的正像奥地利教育部长莫早斯指出的那样 在普通中学进行信息技术教育不是为了培养一代专家 而是为了使青年人了解这 门将席卷几乎所有生活领域的新的科学技术 今天学生们在学校所学的 将足他 们就业时所不可缺少的 在学校中 教师除了对学生进行计算机教育 使学生了 解和掌握计算机的应用之外 还利用计算机进行其它学科的教学 于是就出现了 计算机辅助教学这一新型的教育技术 2 1 3 计算机辅助教学产生的理论基础 计算机辅助教学为教学服务 应该与整个教学过程融为一体 从而提高教学 质量和学生的学习效率 这就决定了计算机辅助教学软件的设计必须服从现代教 育理论的指导 符合客观的教学规律 l 学习理论 行为主义理论 行为主义学习理论对学习的解释强调可观察的行为 认为多次的愉快或痛苦 的行为后果改变了个体的行为 学习就是形成刺激和反应的联结和联想 它倾向 于根据技能获得来表述学习 鼓励学生实现技能的熟练 行为主义的教学目标是 让学生对刺激做出正确的反应 在教学中把学习材料分解成能按顺序掌握的若干 小步骤 并再每一步给予反馈 帮助学生完成最终的学习目标 从桑代克到赫尔 斯金纳等人 早期的学习研究者和学习理论家大都认为 人的学习与动物的学 没有什么本质差异 追寻同样的规律 它们学习的东西是客观刺激 因而只需要 研究学习的性质与基本过程就可以了 认知主义理论 认知学习理论与行为主义学习理论的最大区别在于 认知理论家们主要关沌 人类的学习 认知学习理论强调学习者内部的心理过程 这与行为主义者只关注 外显行为 无视心理过程的观念有显著区别 在教学中 学习者获得知识的过程实质上是学习主体对知识进行认 矢n j h 工的 6 一个过程 认知学派认为 人的知识不是外部刺激直接给予的 而是外界刺激和 认知主体内部心理过程相互作用的结果 建构主义理论 建构主义是在认知主义的基础上发展起来的 在对学习含义的理解上 建构 主义认为学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程 它不仅包括结构性知 识 而且包括大量的非结构性的经验背景 建构既是对新知识意义的建构 又是 对原有经验的改造和重组 学习者以自己的方式建构 建构主义强调以学生为中心 给学生的主动发挥创造良好的条件 强调创设 真实的情境 并引导学习者进入情境 强调为学习者提供多种资源 让学生自主 学习和基于问题的学习 强调组织学习者之恻进行协商学习活动 强调学生进行 意义建构 行为主义 认知主义和建构主义学习理论 它们之间不是谁否定谁的i u j 题 而是从不同的角度 层面研究学习的问题 所以计算机辅助教学模式也不是一成 不变的 而是随着教育理论的发展而不断完善发展的 2 不断渗透融合的其他相关理论 计算机辅助教学的理论基础依赖于教育学 心理学 教育传播学等领域的多 个学科的理论 信息论为现代教育技术提供了指导思想和科学方法 控制论 系 统论 逻辑学 哲学和社会科学为计算机辅助教学提供了丰富的思维理论和方法 基础 指导着计算机辅助教学的理论和实践 同时 又与管理科学 行为科学乃 至生物科学等学科密切相关 这也决定了信息技术教育学的研究和发展 州这些 学科也是密不分的 此外 认知心理学 行为心理学 社会心理学等学科共同为现代教育学提供 了新鲜血液 促使了教育技术学体系的生长 2 2 国外计算机辅助教学的发展历史 计算机技术的迅速发展推动了c a i 向着更先进 更高水平的方向发展 从 而在教育领域最终实现人一机之间的交互 对教育事业产生了极其深远的影 响 计算机辅助教学的发展可以划分为四个阶段 每个阶段都有其各自的特点 7 2 2 1 计算机辅助教学兴起阶段 计算机技术和学习理论的发展是影响计算机辅助教学的两个最直接 己素 从 1 9 5 8 年到1 9 7 5 年 是计算机辅助教学萌芽期 这一阶段是计算机辅助教学理论 和技术发展的初级阶段 l 在这一时期 计算机技术的发展经历了电子管计算机 晶体管计算机 和集成电路 一些大学和计算机公司对计算机辅助教学做出了有益的研究和探 索 丌发出了一些有代表性的系统 操作系统进一步完善 高级语言 数量增多 出现了并行处理 多处理机 虚拟存储系统以及面向用户的应用软件 计算机的 运行速度也提高到每秒几十力 次到几百力 次 可靠性和存储容量进一步提高 外 部设备种类繁多 计算机和通信密切结合起来 广泛地应用到科学计算 数据处 理 事务管理 工业控制等领域 为处理复杂的教育信息提供了强有力的技术可 能 美国i b m 公司丌展计算机辅助教学研究最早 并于1 9 5 8 年研制出第一套计 算机辅助教学系统 陔系统利用一台i b m 6 5 0 计算机连接一台电传打字机 能教 二进制 也能根据学生要求产生练习题 这是计算机辅助教学的丌端 而在这方 面的第一个巨大成果是 p l a t o 这是伊利诺斯大学一群专业人员脑力劳动的 产物 这也是世界上第一套计算机辅助教学系统的最初版本 它带有与大型计算 机连接的触摸感应屏幕 p l a t o 是世界上第一台多终端的计算机辅助教学系统 教学方式基本是对计算机提出的问题进行回答 学生回答时触摸屏幕的适当部 位 或按下键盘上所需按钮便可 2 从学习理论的发展来看 1 9 5 8 年到1 9 7 5 年是学习理论发展的初期 占 主导地位的学习理论是行为主义 学习被看作是明显的行为改变结果 是能够由 选择性强化形成的 行为主义学习理论对计算机辅助教学的形成起到了不可言 喻的作用 行为主 义学习理论优点是能有效解释学生常规技能的获得 但是不足是无法解释知动 的 理解和学生高级思维技能的获得等问题 由于早期的计算机辅助教学是山程序教 学发展而来 因此在计算机辅助教学的发展初期 其理论基础也就不可避免的打 上行为主义学习理论的烙印 计算机辅助教学是在计算机技术发展和教育技术学 理论的发展基础上产生和发展的 但是按照这一理论基础设计的计算机辅助教学 课件 往往忽视了人们认识过程的主观能动作用 因此 仅仅靠行为主义学习理 8 美2 童围处i 煞 圭 箍墅熬堂蕉碰的逝尘 一 论框架设计的课件具有很大的局限性 这个时期使用的计算机技术主要是大型计算机和小型计算机 由于当时的计 算机非常昂贵 学习理论的发展也处于萌芽阶段 这一时期的计算机辅助教学并 没有全面普及 2 2 2 计算机辅助教学形成阶段 1 9 7 6 年到1 9 9 0 是计算机辅助教学发展期 在中小学计算机辅助教学发展中 特别值得一提的是 s c o t t f o r e s m a n c o 丌发的计算机辅助数学系统 这套软件 几乎囊括了中学阶段数学教育的所有内容 同时 软件还提供了丰富的面向学生 和面向教师的试题库 由于其全面的教学内容 丰富友好的教学界面和简便易行 的操作规则 在7 0 年代中期后广泛使用于从学校第八年级到第十二年级 虽然 它早期只在美国被使用 但在8 0 年代初期起 已被引入其他许多国家 此外 美国的各个中小学还根据本校的情况 由教师设计 制作了许多优秀的计算机辅 助教学软件 并在实际教学中取得了较好的效果 但由于这些辅助教学软件不是 由专门人员编制 缺乏通用性和扩展性 真 f 有推广价值的辅助教学软件并不多 进入8 0 年代中期 随着微型计算机进一步普及 美国高等院校内也掀起了 一场推广使用计算机的热潮 这次热潮被某些美国人炫耀为 高等教育的计算机 革命 最主要的形式是计算机辅助教学 并呈现了许多教学形式 首先 计算机辅助教学帮助学生掌握事实 规则 原理 是学习语言规则 课程原则 学科要素的理想途径 与传统教学方法相比有明显的优势 其次 高等院校的教师利用计算机来提高学生的思维水平 他们让计算机程 序扮演苏格拉底式的角色 在不断进行的对话中连续向学生提出新的问题 并且 几乎不向学生提供任何答案 从而提高学生思维能力 改进思维方法 被称 专 家系统 的计算机程序是提高学生思维能力和推理能力的另一途径 这种程序已 频繁使用于医学院的教学工作 学生不仅可以观察计算机是如何解决疑难杂症 的 而且可以随时打断计算机的诊断过程进行插话 要求它解释其推理步骡以及 说明得出结论的理由 这样 学生就获得了富有经验的 计算机医生 的指导 并 能深入探讨各种问题 另外 美国高等院校还在教学过程中充分发挥了计算机的模拟功能 在医学 院 可以让计算机模拟一个活生生的病员 学生向它提出各种问题 从中获取诊 9 断疾病的数据和信息 计算机还能模拟某些过分危险 过分遥远 过分昂贵或人 类无法直接感受的环境 例如 通过计算机可以模拟月球环绕地球的运行轨迹 从而了解引力运行轨迹的作用等等 这一时期计算机辅助教学在计算机技术和学习理论方面的发展有如下特点 1 计算机发展期 分布式客户 服务器信息处理时代 这一时期发展了数据库管理系统和通讯软件等 软件概念由过程式软件发展 到模块式软件 又发展到对象软件 由封装分稀式对象发展到客户 服务器处理 消息协议 计算机的发展进入了以计算机网络为特征的时代 计算机的运行速度 可达到每秒上千力 次到力 亿次 计算机的存储容量和可靠性又有了很大提高 功 能更加完备 这个时期计算机的类型除小型 中型 大型机外 开始向臣型机和 微型机两个方面发展 使计算机丌始进入了办公室 学校和家庭 2 学习理论的发展期 计算机辅助教学理论运用的理论也有进步和提高 认知学习理论在与行为主义学习理论的论战中获得越来越多的学者认同 称为指 导计算机辅助教学发展的重要理论基础 为丌发高质量的计算机辅助教学软件奠 定了理论基础 从认知理论来看 教学不是知识的 传递 而是学生积极主动的 捩得 教师要为学生创造良好的学习条件和环境 激发学生的学习动机 提供合理的学 习策略 从而促进学生的学习 教师不再是知识的传递者 而是学习的促进者 认知论者用这种理论指导计算机辅助教学设计 反对把学生完全置于计算机控制 之下的程序教学法 鼓励采用能使学生始终处于主动地位的各种方法 认知论者 特别欣赏用计算机模型 认为它非常有利于培养学生解决问题的能力 学生可以 通过模拟计算机辅助教学提供的信息在大脑中建立处理方式 还可以模拟程序获 得处理方式的思维过程 计算机辅助教学在高等教育中的运用 促进了教育思想和方法的现代化 更 适应了高等专业教育的个别化特点 2 2 3 计算机辅助教学普及阶段 1 9 9 0 年到2 0 0 0 年是计算机辅助教学普及阶段 计算机技术飞速发展 进入 了网络信息处理时代 计算机辅助教学的发展也进入了普及阶段 l 网络信息处理时代主要特点是因特网技术的广泛应用 实现了训 界的信 1 0 息资源共享 w w w 和j a v a 语言等新工具的出现 可以迅速写入和在本机i 二再 现多媒体数据 i p 电话 机顶盒 w a p 无线应用协议 和i h o m e 信息家庭 等技 术 将数据网 电话网 电视网和无线通信网有机结合在一起 大大丌拓了人们 传递 处理与使用信息的手段和渠道 并且将人们和整个世界紧密联系起束 人 类开始踏入信息时代 网络计算机辅助教学系统可以实时的 高效的采集 加工 及传播各种多媒体信息 使得教学信息资源和教学设备资源得到共享和统一管 理 人们可以从网络上选择自己喜欢的学校 根据自己的需要和爱好选择课程 从课程服务器中获得教学内容 并可以推行教师 学生和家长等多方之f j 的协作 式学习 从而为丌展终身教育提供了便利 2 学习理论发展成熟期 这一阶段教育理论有了新的突破 建构主义学习 理论广泛流行 建构主义学习理论是认知主义的进一步发展 在对学习含义的理 解上 该学习理论将学习看成是学习者主动地构建内部心罩表征的过程 它不仅 包括结构性知识 而且包括大量的非结构性的经验背景 学习者以自己的方式建 构 既是对新知识意义的建构 又是对原有经验的改造和重组 建构主义强调以学生为中心 给学生的主动发挥创造良好的条件 强调创设 真实的情境 并引导学习者进入情境 强调为学习者提供多种资源 让学生自主 学习和进行问题的学习 强调组织学习者之间进行协商学习活动 强调学生进行 意义建构 从建构主义认识论和学习观出发 教育专家得出了一系列的教学原则 可以 指导教学设计和教学环境的设计 所有的学习活动都应该抛锚在大的任务或问题中 支持学习者发掘问题作为活动的刺激物 使学习成为自愿的事 而不是 给它们强加学习目标和以通过测试为目的 设计的学习情景应具有与实际情景相近的复杂度 使学习者在学习结束 后能够适应实际的复杂环境 避免降低学习者的认知要求 让学习者拥有学习过程的主动权 教师应该为学习者提供思维挑战 激 发他们去自己解决问题 为学习者提供有援学习环境 教师的作用是在学习者遇到问题时 为他 们提供示范 教练和咨询 鼓励学习者体验多种情景和检验不同的观点 以上原则被许多计算机辅助教学工作者付诸实践 创造了支架式教学 抛锚 式教学 随机进入教学等新颖的教学模式 为计算机辅助教学软件设计提供了实 用的指导模型 2 2 4 深入与拓展阶段 2 1 世纪是计算机辅助教学蓬勃发展阶段 新一代计算机是把信息采集 存 储处理 通信和人工智能结合在一起的计算机系统 也就是说 新一代计算机由 处理数据信息为主 转向处理知识信息为主 如获取 表达 存储及应用知识等 并有推理 联想和学习 如理解能力 适应能力 思维能力等 等人工智能方面的 能力 能帮助人类丌拓未知的领域和获取新的知识 展望未来 2 1 世纪计算机 技术迅速发展和普及 为计算机辅助教学的发展提供了强大的技术支持 教育技术理论在实践的基础上进一步发展和完善 计算机辅助教学进入了全 新发展阶段 计算机辅助教学的产生与发展 是人类教育史上自发明使用教科书 以来最大的一次进步和变革 它促进了传统教育模式和教育方法 手段的变革 推动了教育现代化的进程 在实际运用中 它也显示了强大的生命力和优越性 可以坚信 在不远的将来 计算机将成为主要的教学工具 计算机辅助教学也将 成为主要的教学手段和方法 人类几千年的教育事业会因为计算机技术而重振并 飞速发展 取得更加辉煌的成绩 这一时期计算机辅助教学进入了一个全新的发 展阶段 主要体现在以下几个方面 1 多媒体技术的发展 多媒体技术的应用和发展使计算机辅助教学系统提供给学生的界面更加友 好 人机交互方式更加多样化 教学信息可以方便地通过图 文 声 动画 视 频和图像等多种形式表述 从而彻底改变了以自 j 主要通过文字表达教学信息的单 调局面 2 网络技术的发展及i n t e m e t 的应用 网络化是美国计算机辅助教学的一大优势和特色 无机不联 f 是当今美 国计算机使用情况的真实写照 由于有了计算机联网 计算机信息的共享和利用 率大大提高 全世界最大的计算机网络i n t e m e t 网创建于1 9 6 9 年 据1 9 9 4 年统 计 该网已覆盖全美9 0 的计算机用户 美国所有高校均己加入这一网络 和全 世界1 4 0 多个国家 共联结了大约一百力 台计算机服务器 不包括各种终端 二i 作站 和数千万用户 4 1 在教育领域 i n r e m e t 也已大显身手 并继续人柏 作 1 2 为 i n t e m e t 不但提供了从小学一年级到当前科学最前沿的所有知识资源 还提 供了在校学生和教师通过网络在计算机屏幕上进行公共讨论的场所 i n t e r n e t 还 用于远距离教学 通过其覆盖全球的网络和瞬问千旱的传输速度缩短了教育之间 的距离 比如 在纽约的教师可以同时为在洛杉矶和旧会山的学生讲课 同时 i n t e r n e t 也将在促进边远地区教育发展中扮演重要角色 在美国几乎每一所高等 院校都已建立了自己的为本校或本社区教育服务的专门化计算机网络 学生 教 师和其他研究人员在教学科研中可通过网络获取 交流更多的信息获得更完善的 服务 1 5j 在中小学 各种讨 算机网络也广泛建立起来了 每所中学都有其校内 的局域网或和其他学校相联的网络 通过网络 不同地区 不同学校学生和教师 可以进行教学交流或者跨地区 跨学校教学 时至今同 美国依然是在教育领域 利用计算机进行辅助教学最多的国家 3 人工智能技术取得了引人注目的效果 人工智能技术在计算机辅助教学中得到了进一步的发展和应用 软件二 程的 方法引入到计算机辅助教学系统的丌发中 促进了课程设计的工程化 例如利用 人工智能技术来模拟 家庭教师 的行为 在人工智能的帮助下 一些非计算机 专业的教育工作者也能自己动手方便地开发出计算机辅助教学软件 4 虚拟现实技术的应用 虚拟现实技术在教育中得到了应用 利用虚拟现实技术模拟虚拟环境 学生 可以与虚拟环境中各种信息进行交互 充分发挥了学生学习的主动性 创作性 许多国家都在学校中进行了虚拟现实应用的实验 并取得了很好的教学效果 例 如 在美国的体育课教学中 学生可以进入虚拟环境中去 亲身领略n b a 冠军 队员在篮球场的表演 在物理课上 学生可以在虚拟世界内去发现万有引力的变 化 比较地球大气层的磁场与月球磁场的强弱等 3 我国计算机辅助教学的发展和存在问题 3 1 我国计算机辅助教学的发展过程 3 1 1 开始阶段 7 0 年代后期到8 0 年代中期是计算机辅助教学的开始阶段 在对国外计算机 辅助教育有了初步了解之后 一些学者提出我国应加快发展计算机辅助教育 发 展就需要有物质基础作为前提 所以硬件配置成为首先需要解决的问题 丌始阶 段以介绍和引进国外经验 理论为主 我国计算机辅助教学起步较晚 加之硬件 设备和理论基础薄弱 因此可以晚在此之舀i f l t 算机在教育 教学中的应用几乎是 空白 而此时国外计算机辅助教学却发展极为迅速 成效极大 为加快我幽计算 机辅助教学的步伐 我国采取积极引进的态度 这个阶段的计算机辅助教学主要 是介绍 翻译国外尤其是美国和r 本的先进经验和成果 1 9 7 8 年北京师范大学 华东师范大学成立了教育技术研究所 丌始从事计 算机辅助教学方面的研究 华东师范大学在1 9 8 0 年丌始研制计算机辅助b a s i c 语言教学系统并且取得了成功 计算机辅助教学软件的编制是以学习理论为指导的 理论基础不同 决定了 计算机辅助教学的模式也大不相同 学习理论经历了从行为主义 认知主义到建 构主义的发展 理论基础的转变引起计算机辅助教学的改变 行为主义理论下的计算机辅助教学的模式 行为主义学习理论包含两个基本 观点 第一是学习过程是尝试与错误的过程 第二是学习过程是刺激 反应一 一强化的过程 在行为主义理论指导下 要求计算机辅助教学软件的编制要注重 即时反应 重复重现 及时反馈和强化 因此 这个期间 我国计算机辅助 教学模式主要有操练与练习 个别辅导 模拟和游戏等 3 1 2 应用阶段 第二阶段为8 0 年代后期到9 0 年代初期 1 9 8 6 年 国家教委基教司成立了 全国中学计算机教育研究中心 专门负责中 小学校c a i 的应用与研究 组织计算机辅助教学课件的评审和推广 对计算机辅助教学的发展起了巨大的推 动作用 当时计算机的价格下降很多 在一些有条件的地区和学校有条件配置了 一定数量的微机 我国计算机辅助教育进入了具体的实施阶段 在这期间 我国的计算机教学在软硬件环境 学习理论和教学模式方面都有 了很大发展 l 1 9 8 6 年成立了全国计算机辅助教学研究中心 丌展了一系列研究活动 推动了我国计算机辅助教学理论与实践的发展 同年的统计数据表明 我因t f l 小 学可用计算机总量达到6 力 台以上 2 国家对发展计算机辅助教学十分重视 1 9 8 7 年丌始 在国家 七五 攻 关项目中列了两项计算机辅助教学方面的课题 一项面对大专院校 另 项面对 中小学 到了2 0 世纪8 0 年代后期有上千种中小学教学软件被丌发出来 3 学习理论的发展促进了我国计算机辅助教学模式的转变 认知主义理论 下计算机辅助教学的模式 认知主义否定了 刺激与反应的联结 强调人的认 知过程是人的内部活动过程 是学习者在积极主动地建构对知识的理解 学习是 一种 调节 平衡的反复 的认知模式 学习的结果是认知结构的重新组合和 更新 在认知理论的影响下 问题解决型 计算机辅助教学成了8 0 年代未9 0 年代初我国最普遍的软件类型 计算机辅助教学的主要目的是培养学习者分析问 题 解决问题的能力 培养学习者探索知识的能力和创造性思维 认知主义理论 下计算机辅助教学的模式注重学习者已有的知识结构和认知能力 注重学习者与 学习环境的相互作用 通过创造特定的问题空l 日j 引导学习者进行问题的解决 与行为主义下的计算机辅助教学软件相比 无论从教学目标 软件类型还是程序 编制的水平都有了质的改变 4 教学模式的多元化发展 引起了我国计算机辅助教学发展的多元化 不 同的计算机辅助教学模式需要有不同类型的软件支持 但 课件本身具有教学目 标的特定性 教学内容的完整性 教学模式的固定性和教学结构的封闭性 等特 点 决定教学活动中使用范围有一定的局限性 不能适应灵活多样的教学模式 针对这一缺陷 积件 群件 思想应时而生 课件 群件 积件等多元化发 展必将成为计算机辅助教学发展的趋势 3 1 3 独立研制与开发阶段 19 9 0 年以后 由于计算机价格不断下降 捌有计算机的学校同益增多 在 全国掀起了一股学微机 用微机的高潮 为计算机辅助教学的发展提供了极好的 契机 中国电化教育 电化教育研究 都专门增设了 微机教学 计算机 辅助教育 等栏目 当硬件不再是问题的时候 人们对丰富的计算机课件的要求 越来越迫切 不仅重视课件的编制 也重视课件的评价与推广发行 课件 c a i 等词频繁地出现在各个栏目的文章中 为促进我国计算机辅助教学的发展 教育部 原国家教委 有关部门给予了 很大关注 国家教育部高教司在1 9 9 3 年和1 9 9 4 年1 月 分别组织高等工科院校 和理科学校成立计算机辅助教学协作组 组织和指导高等学校计算机辅助教学的 应用和研究工作 在总结了以前课件使用上的利弊之后 1 9 9 7 年我国教育工作者提出了积件 的思想 为我国的计算机辅助教学发展指明了方向 积件最大的特点是丌放性 和灵活性 它把教学内容以知识点为单位存于积件库中 同时提供一个简单易用 的组合平台 利用这个平台 即使不懂编程的教师也能够按照自己的思路 像组 装积木一样把从积件库中选出来的基元轻易组装成教学用的课件 1 6 j 这期间 多媒体计算机及局域网迅速普及 大中小学教师积极参与 丌发制作和使用计算机 辅助教学课件 使计算机辅助教学的发展进入到了一个全新的阶段 国内许多公 司纷纷加入教育软件丌发的行列 大批系列化 商品化的教育软件推向市场 进 一步推动了计算机辅助教学的发展 进入9 0 年代中期后 i n t e r n e t 在学校中的应用有了较大发展 进入2 0 世纪 9 0 年代后 我国计算机辅助教学的发展有了更大的进步 与国际水平的差距逐 渐缩小 计算机辅助教学的兴起作为教育领域中信息革命的最有代表性的产物 标志着教育领域适应信息社会的需要进行的又一次教育革命的开始 建构主义理论下 计算机辅助教学的模式有了进一步发展 建构主义是认知 主义的进一步发展 它强调 情境 协商 会话 和 意义建构 人最有 效的学习是在特定情境下通过相互协作 主动进行意义建构 在此丛础上 9 0 年代中后期计算机辅助教学的主要模式有 协作式 随机教学 等 这些模 式强调设置一定的学习情境 突出学习者的主体地位和合作学习对于意义建构的 1 6 关键性地位 因此 多媒体技术 网络技术和超文本链