开放的个性化电子教案及其素材库构建(.doc

开放的个性化电子教案及其素材库构建*裘建新 上海工程技术大学机械工程学院教授，副院长 本文为上海市普通高校课程建设资助项目裘建新 方绍恩 陆宁 沙玲（上海工程技术大学 机械工程学院 上海 200336）摘要 提出编制开放的个性化电子教案是进一步实现教育信息化的必由之路,而开发新一代CAI的基础在于构建高水平、大容量的教学素材库。以机械原理教学素材库为例，说明编制教学素材库的重点又在于构思建设高水平的教学素材。关键词 CAI 个性化 电子教案 教学素材库1. 开放的个性化电子教案的设计与制作 高等教育信息化环境下的教学设计、教育手段、教育方法以及教育资源的建设，是近年来教育研究的热点。针对第一代C A I课件的固定性、特定性、封闭性、局限性，作者在承担上海市普通高校机械原理课程建设项目研究中，提出新一代C A I必须具备如下特性：即开放性、灵活性、丰富性、生动性、集成性、针对性、辅助性、重组性、交流性、持续性。要达到上述要求，所编制的C A I必须是开放的、个性化的。其原因之一在于：对于同一门课乃至同一章节，各个教师讲课的重点、知识点虽然应该一致，但其切入点、材料的组织运用，授课风格则完全可以是不一样的。因此，即使讲授同一教学内容，不同的教师也需要各自不同的、个性化的电子教案。其原因之二：即使同一教师讲授同一章节时，针对不同的教学环境（如不同的班级、不同的年级、不同的教学次序），其教学内容、教学组织也同样有所差异，需要根据具体情况设计、实施教学。例如，有的班级（学生）需要首先归纳总结，有的班级需要新的例证，有的班级需要增加内容等。不同的教学环境也要求个性化的电子教案。个性化的电子教案决不是“千篇一律”、“千人一面”的，它可以各具特色，各具风情。在表现形式上，课件可以是严肃正规的，讲究构图、造型、色彩，也可以是轻松活泼的，甚至带点“动漫”风格；在选材内容上，同一门课的课件，在统一的大纲的要求下，鼓励发挥教师个人教学特长，体现自己的教育思想与教学方法，融入自己的教学理念、教学经验、教学风格，教学策略，反对新的“套路式教学”。 电子教案个性化的前提是它的开放性或柔性。课件至少对教师本人是开放的。课件是柔性的，应便于修改、编辑、重组。教师结合自己的教学经验和不同的教学情景，设计、制作、使用具有自己特色的、个性化的电子教案。所制作的课件可以是示教型的，作为教师授课的计算机辅助教学工具。也可以是学习型的，供学生课后复习使用。2. 开发新一代C A I的基础在于构建教学素材库根据我国国情和教育资源现状，我们认为，目前能够实现上述目标又较为实际的办法是开发教学素材库（而不是成品课件）。其主要功能是作为教师备课系统。教学素材库是教师根据教学需要可以自己组合运用的教学信息库、教学策略库与工作平台，具有素材丰富，能够科学地、快速地分类与检索的特点。教师运用教育理论，对具体的教学情景进行教学设计，组合使用教学素材和教学单元，为教育服务。教学素材库必须是开放式的，其中的素材可供教师自行调用、取舍、编辑、组合，制作完成具有一定特色的、个性化的电子教案。我们创建机械原理教学素材库的方法，是先利用多种工具和软件（如数码相机、摄像机、扫描仪、电脑等硬件设备以及VB、Photoshop、UG、AutoCAD、3Dmax、Flash等软件），完成有关教学信息的输入及素材的制作；经加工及后处理，用Microsoft SQL Server 2000 Evaluation Edition建库，通过Visual Basic建立素材库的接口与驱动，实现综合查询、图形显示、媒体播放以及数据维护等功能。教学素材库由电子挂图、二维动画、三维仿真动画、程序片、示范性教学课件组成，汇编成光盘。素材库具有很好的导航性、可操作性和可扩展性。教师可以采用常规商业软件如Powerpoint、Authoware，随时查询、调入、链接所需用的教学素材，编写多媒体教案与教学课件。基于文件系统的教学素材库实际是存放多媒体教学信息的文件，它有多层子文件，对应不同类型的教学素材。以机械原理素材库（03版）为例，共存储近 700 幅（件）素材或组件，包括电子挂图（bmp文件）、二维动画（swf文件）、二维动画（exe文件）、三维动画（mpeg文件）、影像（avi文件）、其他图象资料（jpg、doc、mov文件）、幻灯片（ppt文件），占内存约5G，汇总为光盘 11 张，覆盖了机械原理课程主要章节的知识点。图1是机械原理素材库（03版）的三维动画库界面的一部分。图1 机械原理素材库（03版）三维动画库界面由于教学素材库存储的信息量很大，为便于素材库的维护、增删、修改、查询、调用，需要开发基于二进制域的教学素材数据库及相应的信息查询系统。机械原理素材库（03版）信息查询系统的界面样式为MDI (Multiple DocumentsInterface)，允许用户同时打开多个文挡。可以播放swf格式文件、mpeg与avi格式文件、bmp格式文件、ppt格式文件。信息查询主要通过二维动画(swf文件)、三维动画(avi文件)、图表(bmp文件)、幻灯片(ppt文件)等表实现。查询结果以二维动画、三维动画、图表、幻灯片四种形式之一在预览框显示或MDI区域播放，同时给出该素材的路径信息。图2给出查询结果的一个实例。图2 查询结果示例3. 建设教学素材库的重点在于素材的制作素材是教学信息的最小单元，其基本特征是它的单一性。教学素材只表现一个知识点。惟有如此才能实现它的针对性、灵活性、可组装性。教学素材制作的难点往往不单是三维动画的模拟演示，而是如何设计素材以准确生动地表现教学内容，从而把一些抽象的概念转化为活泼的画面，看不见摸不着的内容变为直观，复杂的道理变为浅显易懂，逻辑思维变为形象思维。教学素材的设计制作应注意以下几点：(1) 用三维仿真表现复杂的形体与运动一般的做法是先将形体复杂的物体用CAD做成三维模型，再导入到3DMaX中做成立体动画，最后转化为avi文件播放。(2) 将知识重点或难点分解成若干连续变化图形表述深入研究知识的重点或难点，找到最合适的表现方法，将其分解成若干环节，每一环节用一幅画面表达，相邻环节的画面要求关系简单、清晰，整个过程用一系列画面的连续变化耒展现。这样，复杂的的过程转化为一系列简单环节，连续分解成间断，抽象变为现实，学生就很容易理解和掌握。 (3) 充分利用计算机的特殊图形功能利用计算机特殊的图形处理能力，可将微观过程进行宏观模拟，对瞬变过程作定格处理，便于在图形放大后深入观察细节部分或容易疏忽的地方。如用VB软件作了一个表现渐开线齿轮啮合全过程的动态课件，渐开线上的点经过计算、图形放大以及闪光亮丽的颜色显示，演示中能清楚地看到两齿廓接触点准确地沿这亮丽的啮合线移动。4. 结论（1）编制开放的个性化电子教案是第二代CAI的发展方向。作为新一代CAI，它既保持CAI有利于解决教学时数压缩、教学信息量扩大的矛盾的长处，又克服了第一代CAI课件形成的“套路式教学”的不足。能充分发挥教师个人的教学特长，提高教学效率，缓解教学资源紧缺的矛盾，使课堂教学更为形象、生动，有利提高学生的学习主动性及心智参与度，有利于提高教学质量。（2）建开放式教学素材库是开发新一代CAI的基础。教学素材库由素材、组件、课件组成。它的功能主要是作为教师备课系统。其中教学资源可供教师自行调用、取舍、编辑、组合，融入教师个人的教学经验，并进一步结合具体的教学要求，制作个性化电子教案及课件。（3）制作高质量的教学素材是构建高水平教学素材库的重点。教学素材制作的难点，往往不是高难的信息技术，而是如何构思素材