高中信息技术课程课标解读

信息技术课程的实施,2,信息技术课程的实施,教学理论及其启示信息技术课程与问题解决基于问题的学习模式IT与其他学科课程的整合问题解决实例：专家系统（讨论时间）,3,教学理论及其启示,信息技术课程的实施,4,桑代克的试误说,学习是刺激反应的联结学习过程是试误的过程学习律：准备律学习的成效与准备情况、与学习动机相关。效果律如果反应的结果是令人愉快的，那么学习就会发生。练习律反应重复的次数越多，刺激反应之间的联结便越牢固。,桑代克实验迷笼,5,斯金纳的程序教学理论,积极反应原则小步子原则及时强化原则自定步调原则低错误率原则在CAI课件设计中，基于框面的、小步骤的分支式程序设计，一直成为多媒体课件开发的主要模式。,解释,（刺激）,（反应）,（强化）,错误,正确,下一步,上一步,图：程序教学法的基本过程,回答,提问,确认,6,行为主义理论的特点与启示,认为学习是刺激反应的联结，学习是尝试错误的过程，学习的成功要靠强化。它在一些特定内容的教学中是有价值的例如：基础知识与基本技能的训练注重有机体的外在反应，而忽视了有机体的内部心理过程。忽视师生之间的互动、忽视学生理解与情感发展例如：“软件说明书”、“微软培训班”式的教学,7,认知主义理论（70年代末至80年代末）,基本观点：学习并非是机械的、被动的刺激反应的联结，学习要通过主体的主观作用来实现。学习是学习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动作出的、有选择的信息加工过程,8,认知发现说,布鲁纳：发现学习的特征及其教学策略1)强调学习过程2)强调直觉思维3)强调内在动机4)强调信息提取,9,信息加工理论,加涅：学习是把通过感觉器官获得的信息存储在短时记忆中，短时记忆中的信息再通过各种方式把它存储到长时记忆中去，最后通过一定的线索提取出来，作用于环境。,10,信息加工的基本原理,信息流是行为的基础人类加工信息的容量是有限的记忆取决于信息编码回忆部分取决于提取线索在信息技术的教学中，通过设置认知冲突引发学生不断提出问题解决问题的教学思想，一直被广大教师所运用,11,信息加工理论的教学应用,加涅：将信息转化进入学生长时记忆的九个教学阶段引起注意变化刺激、吸引兴趣改变体态、语调、音量告知目标激起期望刺激回忆明确同化新知识的经验范围呈示材料注意考虑年龄、基础、学习类型等因素，安排顺序和份量提供指导注意掌握指导的程度诱引行为促使学生主动参与，积极作出反应及时强化给学生行为及时反馈检查评价独立测试、单元测试等方法促进迁移系统复习、及时布置新任务。,12,信息加工理论的特点与启示,刺激选择不是一种随机的过程不能仅仅考虑到刺激的特征，而且还要关注学习者已有的信息或认知图式。人类记忆加工信息的能量是有限的不能一味要求在短时间内掌握大量的信息，而不给学生留有加工或思考的时间。“组块”理论为了尽可能在短时间内学习较多知识，必须把知识组织成有意义的块状，减少机械学习。包括信息加工理论在内的认知主义理论，基本上还是将学习看作是个体活动，忽视了学习者的主动建构,13,建构主义理论（90年代初至今）,基本观点：知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过建构意义的方式而获得。,14,建构主义的学习观,1.学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程，它不仅包括结构性的知识，而且包括大量的非结构性的经验背景2.学习过程同时包含上述两个方面的建构3.学习者以自己的方式建构对于事物的理解，从而不同人看到的是事物的不同方面，不存在唯一的标准的理解。即：知识的理解依赖于个人经验,15,对建构主义的理解,建构主义在教育上的贡献在教育思想上进一步强调了认知主体的主动性，在科学教育上指出了科学知识学习的困难性建构主义的局限性强调主动建构所带来的不确定性强调情景的具体、真实而淡化了抽象与概括不同的教学理论都有其特有的价值，应当根据实际情况选用“教有法但无定法”,IT课程与“问题解决”,发表观点、交流思想、开展合作并解决学习和生活中实际问题的能力；高中IT课标三、课程目标7.,17,从“问题解决”视角看新课程,当一个人接受一项任务，但又不知道如何去完成它时，他面临的就是一个问题。美国心理学家和计算机专家西蒙（Sinmon,1978）问题解决就是所面对的问题得到解决的认知活动过程。为了寻求用信息技术求解问题的有效策略，人们从不同角度对问题的类型进行划分与研究。,何谓问题解决,18,问题的分类,从问题解决方法或过程的结构化程度看（课标P20）结构化（structured）问题能够通过形式化（或称公式化）方法描述和求解的问题也称：定义完善的问题、良构问题算法与程序设计课程要解决的问题非结构化（unstructured）问题难以用确定的形式来描述，主要根据经验求解也称：定义不完善的问题、劣构问题人工智能初步课程要解决的问题半结构化（semi-structured）问题,19,问题解决的策略之一：算法,算法是保证解决某一特定问题的一种方法或程序，是一种规则系统。中小学数、理、化各科教学中面临的大多数问题都是定义完善问题（或结构化问题、常规性问题），它们大都可以通过简单的分析，根据现成的算法编程来解决。“算法与程序设计”是为了培养学生运用算法分析和高级语言设计程序来解决问题的能力。例如，算法与程序设计内容标准：结合实例，经历分析问题、确定算法、编程求解等用计算机解决问题的基本过程，认识算法和程序设计在其中的地位和作用。,20,问题解决的策略之二：启发式,启发式是一种通用的、适应面较广的问题解决策略，较多地用于非结构化问题的求解。问题的解决过程实质上就是对问题空间（即搜索空间）的搜索过程。对于非结构化问题来说，需要采用非传统的、直觉的、推测性的启发性策略进行求解。“人工智能”主要培养学生运用启发式策略来解决问题的初步能力。例如，人工智能初步内容标准：通过简单博弈问题的分析，了解用盲目搜索技术进行状态空间搜索的基本过程，知道启发式搜索的基本思想及其优点。,21,问题解决策略的相对性,就问题的解决策略而言，主要包括算法、启发式求解策略两大类。问题解决的具体策略多种多样，求解策略的选择也是相对的。以网络应用技术中的网站设计为例网页制作工具的使用结构化网站设计非结构化,22,从问题解决看IT课程模块,23,从“问题求解”看计算机程序,求解结构化问题的传统程序程序算法数据结构例：排序程序求解非结构化、半结构化问题的程序（人工智能）程序知识推理例：专家系统程序（d:疾病诊断）,课标解读P87,24,基于问题的学习模式（PBL）,把学习置于有意义的问题情境中，将学生置于问题解决者角度，直接面对反映真实世界情境的劣构问题，通过解决实际问题培养学生的问题求解能力，同时发展学科知识和技能。基本过程：,25,问题主导的创新教育,基于问题解决的教学模式问题主导的创新教育模式,26,问题的确定与解决,要善于以生活中的实际问题作为教学实例,要结合高中学生的生活和学习来设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法。开展IT课程的教与学活动的理念之一,27,“问题”要与学生的生活、学习紧密联系,以学生熟悉的实际问题作为课程教学的例子，对于引起学生的兴趣、调动学习新知识的积极性有着积极的作用例如：网络技术应用中的IP电话；多媒体技术应用中的虚拟现实技术；人工智能初步中的符号运算；,28,例：网络技术应用中的IP电话,内容标准:(二)(3)能列举并解释网络通信中常用的信息交换技术及其用途。例:IP电话采用的是分组交换技术，传统电话采用的是电路交换技术。,29,例：多媒体技术应用中的虚拟现实技术,内容标准:(三)(5)能使用一种常用的工具制作简单的虚拟现实作品，并能描述其基本特点。例、使用全景环视工具制作一个简单的作品。,30,虚拟现实技术之一：VRML技术,VirtualRealityModelingLanguage：一个描述三维造型与交互环境的文本语言例：魔方,31,虚拟现实技术之一：全景环视技术,也称360全景环视技术，或基于图像处理的全景摄影技术。工具实例：PixMaker,别克车模特,32,例：人工智能初步中的符号运算,内容标准:(一)(2)列举人工智能的主要应用领域；通过演示或实际操作，体验人工智能的若干典型应用，知道其发展现状。例1符号运算：通过网站,33,Mathematica网站,问题解决的基本过程,能熟练运用信息技术，通过有计划的、合理的信息加工进行创造性探索或解决实际问题，如辅助其他学科学习、完成信息作品等。四、课程目标（二）过程与方法7.,35,用信息技术问题解决的基本过程解读P304,发现或归纳需要利用信息和IT解决的问题，分析确定信息需求。确定所需信息的类型和来源，评价信息的真实性、准确性和相关性。选择合适的信息技术进行有效的信息采集、存储和管理。采用适当的工具和方式呈现信息、发表观点、交流思想、开展合作。运用信息技术，通过有计划的、合理的信息加工进行创造性探索或解决实际问题，如辅助其他学科学习、完成信息作品等。对自己和他人的信息活动过程和结果进行评价，能归纳利用信息技术解决问题的基本思想方法。,36,IT与学科课程的整合,要求广大教师在其他学科的教学中广泛应用信息技术手段，把信息技术教育融合在其他学科的学习中。努力培养学生的创新精神和实践能力，促进中小学教学方式的根本性变革.从根本上改变传统教和学的观念以及相应的学习目标、方法和评价手段。,教育部“关于在中小学普及信息技术教育的通知”教基200033号,整合的内涵：,37,IT与课程整合的基本原则,要在以多媒体和网络为基础的信息化环境中实施课程教学活动课程教学内容要资源化课程教学模式要任务化、探讨化、发现化、研究化、创作化,38,IT的教育应用之基本模式,信息技术作为学习对象（LearnaboutIT）作为一门课程开设学习IT的基本技能和IT工具的使用。与其他学科的整合（LearnfromIT）作为教的工具学生在教师的组织下利用IT进行各个学科的学习研究性学习（LearnwithIT）IT作为学的工具学生以类似科学研究的方式，在IT的帮助下，获取、交流信息，并以电脑作品的形式完成研究任务。,39,技术与教育融合的演化过程,创新（Innovation）技术改变教与学内化（Appropriation）技术成为强有利的学习工具整合（Adaptation）技术被使用在传统的教学方式之中采用（Adoption）技术看起来好象有一点东西，但优势有限了解（Entry）技术是一个问题，非常不方便,“明日苹果教室”,40,WebQuest一个基于因特网的研究性学习模式,简介,过程,任务,结论,各种资源,评价,教学指南,实施过程：,41,信息技术与课程整合多媒体期刊,42,专家系统(ES)以专家水平来完成复杂专业任务的软件ES的主要用途：诊断、咨询、教学,问题解决实例：专家系统的建造,43,专家系统的基本结构,44,实例：“常见病诊断专家系统”知识库/*-头部病诊断-*/if病位=头部and流鼻涕and头晕then病=感冒刚起.Cf0.8if病位=头部and鼻塞and浑身无力then病=一般感冒.if病位=头部and发烧and头晕and扁桃体肿then病=严重感冒./*-cf1感冒处方-*/if病位=头部and病=感冒刚起then处方=服用新速效伤风胶囊,日服三次,每次一颗.if病位=头部and病=一般感冒then处方=服用感冒通,日服三次,每次三颗.,45,ES的正向推理,推理机,人机界面,头部、鼻塞、浑身无力,一般感冒,事实数据库,知识库,if头部and鼻塞and浑身无力then一般感冒.,if头部and一般感冒then服用感冒通,日服三次,每次三颗.,服用感冒通,日服三次,每次三颗,服用感冒通,日服三次,每次三颗,头部、鼻塞、浑身无力,46,ES的解释机制,人机界面,头部、鼻塞、浑身无力、一般感冒,事实数据库,知识库,A.if头部and鼻塞and浑身无力then一般感冒.,B.if头部and一般感冒“then服用感冒通,日服三次,每次三颗.,服用感冒通,日服三次,每次三颗,解释模块,您说“头部”、“鼻塞”、“浑身无力”，由规则A,您是“一般感冒”；又由规则B，您需“服用感冒通”。,47,专家系统外壳及应用,例.InterModeller知识库的例子：1、动物识别2、疾病诊断例.综合实践：用Intermodeller调用“疾病诊断专家系统”。分析该专家系统知识库的内容，你认为这些规则在哪些地方还可以做进一步的修改，并说出你的理由；试运行修改之后的专家系统。,48,课标案例：“植物分类顾问”专家系统的设计,涉及标准：模块“人工智能初步”；建议学时：6学习目标：（1）调查校园或所在社区的常见植物，总结、归纳它们的分类特征信息。（2）用产生式规则来表示植物分类知识。（3）利用给定的专家系统外壳，构建一个简单的植物分类专家系统。（4）演示所完成的专家系统。过程设计：教师介绍“动物分类”专家系统的规则，指导学生自己提出植物分类的基本特征、分类规则案例评析：本案例能够使学生体验到利用产生式规则的专家系统解决实际问题的全过程。本案例还说明，该模块目的是使学生更好地理解人工智能技术思想与方法的特征，而不是要求学生掌握过多过难的技术。,49,花卉植物的分类与特征（部分）,50,花卉植物的分类规则（部分）,IF花萼5片AND下部连合AND花瓣通常5片THEN该花卉植物属蔷薇科.IF花序