人机交互技术和智能信息处理实验室

1、戴国忠 人机交互技术和智能信息处理实验室回归自然，回归大众，回归汉字文明新信息技术和教学创新新信息技术和教学创新 中国最大的问题是教育问题。中国最大的问题是教育问题。 - 邓少平邓少平 一个能触及到从最富裕到最贫穷的公民的各个层次的一个能触及到从最富裕到最贫穷的公民的各个层次的大众教学系统大众教学系统，在我放任自己去关心的所有公共事物，在我放任自己去关心的所有公共事物中，最早关心的是它，最后关心的还是它。中，最早关心的是它，最后关心的还是它。 - 托马斯托马斯.杰斐逊杰斐逊 1818教育创新与创新人才培养教育创新与创新人才培养教育创新与创新人才培养教育创新与创新人才培养 中国科协第七期新观点新

2、学说学术沙龙中国科协第七期新观点新学说学术沙龙 2007.5.26-27 九华山庄，北京九华山庄，北京可以看见的未来可以看见的未来 信息技术的发展与教学创新信息技术的发展与教学创新信息技术与教学创新信息技术与教学创新信息技术对教学创新的作用信息技术对教学创新的作用 替代论替代论/工具论工具论信息技术和汉字教学信息技术和汉字教学发展以人为中心的信息技术，促进教学创新发展以人为中心的信息技术，促进教学创新新信息技术和教育创新新信息技术和教育创新 教学信息化教学信息化(电子教学电子教学)之之 “痛痛” 教育信息化之思考教育信息化之思考以人为本的以人为本的新信息技术新信息技术 教学技术的学习教学技术的

3、学习 新信息技术和教育信息化新信息技术和教育信息化交互白板交互白板 - 教室的最伟大的技术革命教室的最伟大的技术革命 笔式交互笔式交互 - 人机交互的技术革命人机交互的技术革命和谐教学软件和谐教学软件 - 促进教育创新促进教育创新教育信息化之教育信息化之”痛痛” 网吧、网络游戏网吧、网络游戏-明珠还是毒瘤明珠还是毒瘤?“无纸办公无纸办公”神话神话? 信息化如何走出信息化如何走出“黑洞黑洞”? 软件软件产业还是泡沫产业还是泡沫?科技投入会不会科技投入会不会”打水漂打水漂” ? 太平盛世振兴太平盛世振兴汉字文化教育汉字文化教育!. 教育信息化：谁对几佰亿工程一个交待教育信息化：谁对几佰亿工程一个交

4、待?教室中的计算机：过多销售和没有充分利用教室中的计算机：过多销售和没有充分利用OVERSOLD & UNDERUSEDComputers in the ClassroomLarry CubanProfessor of educationStanford University教师和学生如何在学校真正使用计算机教师和学生如何在学校真正使用计算机?教育信息化教育信息化之之”痛痛” 20世纪强大教育技术的令人沮丧世纪强大教育技术的令人沮丧的历史的历史 电影电影 Films(1910s-1940s)广播广播 radio(1920s-1940s)电视电视 television(1950s-1980s)

5、信息技术信息技术(1970- )很高的期望很高的期望 - 大范围的应用大范围的应用 - 令人令人失望的结果失望的结果教育信息化教育信息化之之”痛痛” 多媒体教室的现状和思考多媒体教室的现状和思考!场景场景: 闭路电视、音像系统、投影、背投、闭路电视、音像系统、投影、背投、历史：历史：计算机辅助教学、计算机辅助教学、多媒体教室、多媒体教室、多媒体多媒体教学、教学、校校通、校校通、远程教学、移动教学远程教学、移动教学使用与满意理论使用与满意理论-uses and gratification theory 提高教学效率提高教学效率? 符合知识传播规律符合知识传播规律? 减少学生认知负担减少学生认知负

6、担? 减轻老师工作强度减轻老师工作强度?教育信息化教育信息化之之”痛痛”20世纪后期多数诺贝尔奖得主巴黎宣言第一句话：世纪后期多数诺贝尔奖得主巴黎宣言第一句话： 如果人类要在如果人类要在21世纪生存下去，世纪生存下去， 必须回首必须回首2500年去吸取孔子的智慧年去吸取孔子的智慧十年前，冰心、启功等十年前，冰心、启功等9位德高望重的全国政协委员呼吁：位德高望重的全国政协委员呼吁：“我国文化之悠久及其在世界文化史上罕有其匹的连续性，形我国文化之悠久及其在世界文化史上罕有其匹的连续性，形成一条从未枯竭、从未中断的长河。但时至今日，这条长河却成一条从未枯竭、从未中断的长河。但时至今日，这条长河却在某

7、些方面面临中断的危险。在某些方面面临中断的危险。” 2005.10 ”呼唤汉字文化教育呼唤汉字文化教育”为主题的高层论坛：为主题的高层论坛： “但十年过去了但十年过去了“如今却像个乞丐一样，向西方讨文化的饭吃如今却像个乞丐一样，向西方讨文化的饭吃”的倾向愈演愈烈。中华文化传统的延续受到了前所未有的挑战，的倾向愈演愈烈。中华文化传统的延续受到了前所未有的挑战，中华文化的教育面临迫切需要拯救的冲击。中华文化的教育面临迫切需要拯救的冲击。 ”太平盛世与汉字文化教育的危机太平盛世与汉字文化教育的危机教育信息化教育信息化之之”痛痛”键盘输入法和汉字文化的嬗变键盘输入法和汉字文化的嬗变太平盛世与汉字文化教

8、育的危机太平盛世与汉字文化教育的危机教育信息化教育信息化之之”痛痛” 容易输入错误（汉语的同音字太多）容易输入错误（汉语的同音字太多） “提笔忘字提笔忘字” （“失写症失写症”） 编码问题编码问题-认知负荷认知负荷 记忆力减退记忆力减退键盘输入法和汉字文化的嬗变键盘输入法和汉字文化的嬗变湖北一大学毕业生手写简历湖北一大学毕业生手写简历200字错字错12字字扬州某高校有博士学位的老师，新学期第一堂课，扬州某高校有博士学位的老师，新学期第一堂课， 读读/写错汉字十余字写错汉字十余字上海一读者挑出上海一读者挑出4000多处错误多处错误太平盛世与汉字文化教育的危太平盛世与汉字文化教育的危机机教育信息化

9、教育信息化之之”痛痛”计算机诞生于西方，计算机诞生于西方，计算机应用大多是基于西方文化的，计算机应用大多是基于西方文化的， (Office软件和软件和ERP软件等主流应用软件等主流应用)占全世界人口五分之一的汉语人群占全世界人口五分之一的汉语人群 人在使用计算机方面存在很大的鸿沟。人在使用计算机方面存在很大的鸿沟。基于西方文化计算机的普及同时，基于西方文化计算机的普及同时， 也引起了汉字文化的嬗变，也引起了汉字文化的嬗变， 中华文化受到了前所未有的挑战。中华文化受到了前所未有的挑战。 全球出现了持续不断的全球出现了持续不断的“汉语热汉语热”， 缺乏有效的学习工具和方法缺乏有效的学习工具和方法。

10、太平盛世与汉字文化教育的危机太平盛世与汉字文化教育的危机教育信息化教育信息化之之”痛痛”1.人才问题人才问题 人适应计算机人适应计算机/计算适应人计算适应人2.教学资源问题教学资源问题 依靠厂商依靠厂商/依靠教师依靠教师3.教学软件问题教学软件问题 依靠厂商依靠厂商/依靠教师依靠教师教育信息化之思考(面临的面临的问题)硬件易得，软件难求硬件易得，软件难求信息化和教学两张皮信息化和教学两张皮* 教师是专业化的职业，教师是专业化的职业，* 具有不可替代的独立特性：具有不可替代的独立特性： 知识的传递者，知识的传递者， 道德的引导者，道德的引导者， 思想的启迪者，思想的启迪者， 心灵世界的开拓者，心

11、灵世界的开拓者， 情感、意志、信念的塑造者。情感、意志、信念的塑造者。* “对于应用信息技术，最关健的问题并不在于技术对于应用信息技术，最关健的问题并不在于技术和产品，而在于人。和产品，而在于人。.如何帮助在教学过程中如何帮助在教学过程中有效和充分地使用这些设备。有效和充分地使用这些设备。” 凯尼斯凯尼斯.格林格林教育信息化之思考(职业职业特点)结论：结论：不能照搬其它行业的经验不能照搬其它行业的经验 不能照搬外国的模式不能照搬外国的模式 教育信息化的主体是教师教育信息化的主体是教师。原因：以技术为中心的设计取向原因：以技术为中心的设计取向出路：以学习者为中心的设计取向出路：以学习者为中心的设

12、计取向以人为本的计算以人为本的计算Human-Centered Computing新信息技术新信息技术未完成未完成的革命的革命达达.芬奇芬奇的的电脑电脑多媒体多媒体学习学习信息时代信息时代的的儿童发展儿童发展教育信息化之思考(出路) 以人为本的计算时代以人为本的计算时代工具论工具论 / 替化论替化论科学技术和人文的结合科学技术和人文的结合发展发展CHI技术，实现以人为本技术，实现以人为本发展平民技术，服务小康社会发展平民技术，服务小康社会发展基于汉字文化的信息技术发展基于汉字文化的信息技术认识论认识论方法论方法论回归自然，回归大众，回归汉字文明回归自然，回归大众，回归汉字文明教育信息化之思考(

13、出路)未完成的革命未完成的革命 - 以人为本的计算机时代以人为本的计算机时代 迈克尔迈克尔.德图佐斯德图佐斯 著著 2001以人为本的基本因素：以人为本的基本因素：实现与电脑对话实现与电脑对话 - 自然交互自然交互自动化的信息处理自动化的信息处理 - 自动处理自动处理 个人化的信息访问个人化的信息访问 - 智能搜索智能搜索帮助我们共同工作帮助我们共同工作 - 协同工作协同工作个性化的软件服务个性化的软件服务 - 量身定制量身定制以人为本的新计算技术以人为本的新计算技术现在计算现在计算13大问题：大问题： 非集成、超负荷、死机、非集成、超负荷、死机、 过渡学习过渡学习以人为本的计算和新计算技术以

14、人为本的计算和新计算技术达。芬奇：文艺复兴时期的代表，达。芬奇：文艺复兴时期的代表， 他用艺术家的他用艺术家的 视角审视科学，视角审视科学， 用科学家的思维想象艺术。用科学家的思维想象艺术。达。芬奇最奇特的爱好是笔记本，达。芬奇最奇特的爱好是笔记本， 一生草绘了近一生草绘了近2万张笔记，万张笔记， 保存保存7千张。千张。新信息技术至少忠实两条原则：新信息技术至少忠实两条原则： 技术必须与用户的需求协调一致。技术必须与用户的需求协调一致。 艺术和科学的结合适合于每一个人。艺术和科学的结合适合于每一个人。“替代论替代论”和工具论和工具论”?激发新计算技术的灵感：激发新计算技术的灵感：达达.芬奇的便

15、携式电脑芬奇的便携式电脑(2)旧计算技术：旧计算技术：旧的计算技术关注计算机做什么；旧的计算技术关注计算机做什么；令人烦恼的网页令人烦恼的网页：奇异的色彩给人误导，分散注意力的奇异的色彩给人误导，分散注意力的 动画，动画， 令人迷惑不解，闪动的广告使人难以全神贯。令人迷惑不解，闪动的广告使人难以全神贯。令人的失望界面令人的失望界面：这样的出错报告：这样的出错报告： “该程序执行了一个非法操作，将被终止。该程序执行了一个非法操作，将被终止。 如仍有问题，请与软件提供商联系。如仍有问题，请与软件提供商联系。.” 令人挫折的操作令人挫折的操作：加州：加州SBT协会对协会对6000计算机用户的调计算机

16、用户的调 查查 ，平均每周要浪费，平均每周要浪费5.1小时小时以人为本的计算和新计算技术以人为本的计算和新计算技术新的信息技术：新的信息技术：新的计算技术则关注用户能做什么！新的计算技术则关注用户能做什么！至少忠实两条原则：至少忠实两条原则： 技术上的桌越必须与用户的需求协调一致。技术上的桌越必须与用户的需求协调一致。 艺术和科学的结合适合于每一个人。艺术和科学的结合适合于每一个人。旧计算技术到新计算技术的转变旧计算技术到新计算技术的转变 用户价值观的转变，功能到可用性用户价值观的转变，功能到可用性 以机器为中心的自动化到以用户为中心的服务和工具以机器为中心的自动化到以用户为中心的服务和工具。

17、达。芬奇最奇特的爱好是笔记本，一生草绘了近达。芬奇最奇特的爱好是笔记本，一生草绘了近2万张笔记，万张笔记， 保存保存7千张。千张。达达.芬奇对轻便的笔记本的偏爱和他的壁画作品的启发芬奇对轻便的笔记本的偏爱和他的壁画作品的启发以人为本的计算和新计算技术以人为本的计算和新计算技术人类的需要与新的计算技术。人类的需要与新的计算技术。旧的计算技术关注计算机做什么；旧的计算技术关注计算机做什么； 新的计算技术则关注用户能做什么。新的计算技术则关注用户能做什么。用户体验到安全感、控制感与成就感。用户体验到安全感、控制感与成就感。以人为本的计算和新计算技术以人为本的计算和新计算技术走向新计算技术走向新计算技

18、术改变任何带宽下的不可用性改变任何带宽下的不可用性 (高尔韦：紫红色手机高尔韦：紫红色手机)寻找普遍可用性寻找普遍可用性 (杰斐逊：延伸到乞丐和国王杰斐逊：延伸到乞丐和国王)以用户为中心的设计方法以用户为中心的设计方法 (从从AI到到UI)支持认知思维活动支持认知思维活动 (五层人类需要：从生理需要到自我实现五层人类需要：从生理需要到自我实现)以人为本的计算和新计算技术以人为本的计算和新计算技术普遍人类需要：普遍人类需要：四个关系圈四个关系圈个人个人社会社会亲朋亲朋同事同事活动四阶段活动四阶段创造创造收集收集交流交流贡献贡献教育技术的学习(本质)教学技术：学习资源和学习过程的 设计、开发、利用

19、、管理、和评价 的理论和实践本质： 开发、使用学习资源 系统设计和组织教育过程 实现教育最优化教教-学过程学过程 特定的特定的 非特定的非特定的预定的预定的 教学活动教学活动 教益活动教益活动非预定的非预定的 实践活动实践活动 随意学习随意学习教学事件教学事件引起注意、引起注意、 告知目标、告知目标、 激起回忆激起回忆呈现刺激、呈现刺激、 引导学习、引导学习、 诱发行为诱发行为提供反馈、提供反馈、 评估行为、评估行为、 促进保持促进保持教育技术的学习(本质)口耳相传口耳相传(口述、耳闻口述、耳闻) 语言语言书写和阅读书写和阅读 文字和印刷术文字和印刷术直观教育直观教育 16世纪世纪 视觉教具视

20、觉教具(平面平面/立体立体) 1809 黑板黑板媒体教育媒体教育 留声机留声机 录音机录音机 收音机收音机 幻灯机幻灯机 电影电影 有声电影有声电影 电视电视 卫星电视卫星电视信息化教育信息化教育 计算机计算机 网络网络 数字化设备数字化设备教育技术的学习(历史)优点： 知识型信息交流 最有效的形式 声、像、神、形 板书(过程、结果) 教学互动黑板/白板教学缺点： 单一媒体 板书效率 板书环境 视觉效果 不可重复教育技术的学习(历史)课件课件教学软件教学软件教育软件教育软件内容特定内容特定内容有关内容有关内容自由内容自由课件：课程软件课件：课程软件教教/学辅助软件学辅助软件教教/学工具软件学工

21、具软件教学技术的学习(教学软件教学软件)IT技术在教学中的作用技术在教学中的作用：IT技术技术拟物拟物拟人拟人拟社会拟社会资源资源 教具教具 学具学具学生学生教师教师学伴学伴助手助手信信息息社社会会多媒体课堂教学多媒体课堂教学多媒体辅助教学多媒体辅助教学网络化教学网络化教学个性化教学个性化教学教学技术的学习(IT作用作用)浏览型讲授：预制课件浏览型讲授：预制课件+讲介讲介 (翻页、图片连接、遮挡翻页、图片连接、遮挡)实物型讲授：实物型讲授：动画型讲授：动画型讲授：Flash+讲介讲介介释型讲授：仿真板书介释型讲授：仿真板书/现埸板书现埸板书 + 注介注介分折型讲授：智能白板分折型讲授：智能白板

22、(几何、算术、物理、化学几何、算术、物理、化学)练习型讲授：出题练习型讲授：出题-答题答题-答案答案讲讲-听、问听、问-答、板书答、板书-看看教学技术的学习(IT作用作用) 屏和黑板并存：位置、大小、颜色，信息布局屏和黑板并存：位置、大小、颜色，信息布局屏和黑板和学生的最佳距离屏和黑板和学生的最佳距离手写屏的安装手写屏的安装UI设计指南：底色、字色、大小、字体、布局、多媒体设计指南：底色、字色、大小、字体、布局、多媒体多形式的教学技术的融合多形式的教学技术的融合(PPT、flash、实物展台、板书实物展台、板书)一体化操作，自然交互一体化操作，自然交互(无意识无意识)网上课件和独立课件的比例网

23、上课件和独立课件的比例教学技术的学习(IT作用作用-问题问题)教师的效率教师的效率(单位时间备课和授课的内容单位时间备课和授课的内容)教师的负荷教师的负荷学生的接收率学生的接收率学生的负荷学生的负荷(视、听、记、兴趣视、听、记、兴趣)环境、成本环境、成本(经济、学习、维护经济、学习、维护) 解决方案解决方案?教学技术的学习(IT作用作用-原则原则)交互白板交互白板 - 教室的最伟大的技术革命教室的最伟大的技术革命 交互式电子白板是教学领域交互式电子白板是教学领域( (教室教室) )中中 最大的技术革命最大的技术革命 20062006年末交互式电子白板的市场预测年末交互式电子白板的市场预测 达到

24、了达到了38.738.7万台，价值为万台，价值为6.356.35亿美金亿美金 “20072007年是交互式电子白板之年年是交互式电子白板之年”交互白板交互白板 - 教室的最伟大的技术革命教室的最伟大的技术革命超过超过60个国家的教育部部长参观了个国家的教育部部长参观了2006年年BETT展对电展对电子白板给予了高度关注子白板给予了高度关注政府项目：全世界个国家进行的项目政府项目：全世界个国家进行的项目 “国际学生评估项目国际学生评估项目”（Program for International Student Assessment）英国政府项目拨款万，英国政府项目拨款万， 至年底已安装量将占至年底

25、已安装量将占50% 成功案例成功案例; ; 效果印证效果印证, , 提高教师工作效率的方式提高教师工作效率的方式交互白板交互白板 - 教室的最伟大的技术革命教室的最伟大的技术革命BSFBSF“未来学校建设计划未来学校建设计划”英国教育与技能部英国教育与技能部 20032003年发起，年发起，5050年来最大的专项学校建设投资项目。年来最大的专项学校建设投资项目。 项目总投资项目总投资450450亿英镑，计划在未来的亿英镑，计划在未来的1515年中年中 全面改善和更新全英国全面改善和更新全英国35003500所高中的教学条件。所高中的教学条件。“校际联盟组织校际联盟组织” ” （PfS Part

26、nership for Schools) 是英国政府为是英国政府为BSFBSF项目所设立的专门机构，项目所设立的专门机构， 旨在协助地方当局推行旨在协助地方当局推行一一计划。计划。 交互白板交互白板 - 教室的最伟大的技术革命教室的最伟大的技术革命启示：发挥正确方向下的政府主导作用启示：发挥正确方向下的政府主导作用Main framedesktopmobilespacePost desktopkeyboardmouse?Textual commandGUI command / WIMPPost WIMPNon WIMP?Non WIMP?User-computerenvironmentVirt

27、ual realityUbiquitous computing Office worksScientific computing用户界面用户界面发展历史发展历史笔式交互笔式交互 - 交互手段的技术革命交互手段的技术革命一只眼睛一只眼睛 + 一个指头一个指头笔式用户界面：实现自然交互笔式用户界面：实现自然交互笔式交互笔式交互 - 交互手段的技术革命交互手段的技术革命（a）交互墙DynaWallRoomwareXerox的的Liveboard 笔式交互笔式交互 - 交互手段的技术革命交互手段的技术革命（a） 富士公司的Tablet PC（b）微软Tablet PC的设计原型Tablet PC和智能

28、笔笔式交互笔式交互 - 交互手段的技术革命交互手段的技术革命笔式用户界面和笔式交互技术笔式用户界面和笔式交互技术自然自然: 笔输入代替键盘输入法，笔输入代替键盘输入法，不需培训不需培训 纸纸/笔工作方式，笔工作方式，苻合人的习惯和认知方式苻合人的习惯和认知方式 自然实物界面自然实物界面(替代替代WIMP界面界面)，易学、易用易学、易用 笔迹笔迹(ink)方式，方式，便于交流便于交流 高效高效: 数字化数字化 格式化格式化 电子化电子化 智能化智能化 笔式交互笔式交互 - 交互手段的技术革命交互手段的技术革命1.突出教师空间，有助于教师进入佳境突出教师空间，有助于教师进入佳境2.增强师生信息交流

29、的通道，实现互动增强师生信息交流的通道，实现互动3.不需二次学习、和教师备课融合不需二次学习、和教师备课融合4.投资小、投资保护投资小、投资保护重要标准：重要标准：不能中断教师不能中断教师/学生的连续思考学生的连续思考 不能中断教师不能中断教师/学生的情感交流学生的情感交流和谐教学软件(思路)教育是个体脑力工作，不能替代、只能辅助教育是个体脑力工作，不能替代、只能辅助教学信息化最基础建设：教师、学生会用计算机教学信息化最基础建设：教师、学生会用计算机教学信息化核心是教学应用软件教学信息化核心是教学应用软件不同教学体系、不同的信息化方法不同教学体系、不同的信息化方法教学信息化主体应是教学工作者教学信息化主体应是教学工作者和谐教学软件(思路)目标：目标： 推出适合推出适合中国国情中国国情的教育信息化的教育信息化使能化使能化解决解决 方案，切实推进我国教学信息化的进程，方案，切实推进我国教学信息化的进程，