计算机辅助教学概论

计算机辅助教学

Instructor:杨进Telontact:yangjinlz@163.com2013.09•

计算机辅助教学(CAI)

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MicrosoftPowerPoint(PPT)•ChemOfficeCourseOutline学习目标理解计算机辅助教学、多媒体技术、课件及其相关概念。了解计算机辅助教学的基本模式及其特点。熟悉多媒体课件的开发步骤，能够开发多媒体课件。了解常用化学多媒体素材获取、编辑以及集成的基本方法与常用工具。计算机辅助教学(CAI)概述第一章大家一起讨论几个问题你在学习的过程中用到了哪些教学媒体？你在学习的过程中用到了哪些计算机软件？它对你的学习过程起了什么作用？你认为与教师相比，计算机的优势和不足之处是什么？教师的优势和不足是什么？课本、黑板、粉笔、报刊、幻灯片、投影仪、计算机Word、excel、powerpoint、photoshop、authorwarePolytoxin(海葵毒素)工艺流程图计算机辅助教学技术是一种新的教育技术，被认为是人类教育史上继文字出现、学校创立、活字印刷之后的第四次革命。它代表着一种新的教学思想与教学方式，反映了一所学校教学手段现代化的程度。引言CAI——一种新型的教学形式，是现代教育技术的重要组成部分。它的产生和发展必将对21世纪教育的改革与发展产生巨大的推动作用。CAI的产生与发展CAI的基本概念CAI的教学模式CAI教学系统组成CAI的理论基础主要内容计算机辅助教学(CAI)

1．计算机辅助教育

（ComputerBasedEducation,简称CBE

）是计算机技术在教育领域中的重要应用，也是当今教育现代化的一个重要标志。它涉及教学、科研和管理等教育领域的方方面面。定义：它是为了提高教育质量和效率，利用计算机技术（包括硬件技术和软件技术），按照科学的方法解决教育过程中的问题，而形成的一种新的教育技术。

计算机辅助教学的基本概念

计算机辅助教学是一种先进的教学技术，是现代信息技术和现代教学理论在教学中的应用。这种教学技术强调以运行在计算机平台之上的课件为核心，而课件的设计、制作和运用则是教学理论、教学设计、程序设计和多媒体技术等多种技术的综合运用。课件计算机教学理论教学设计程序设计多媒体技术2．计算机辅助教学（CAI：ComputerAssistedInstruction）把计算机作为一种新型教学媒体，将计算机技术运用于课堂教学、实验课教学、学生个别化教学（人－机对话式）及教学管理等各教学环节，以提高教学质量和教学效率的教学模式。3.计算机管理教学（CMI：ComputerManagedInstruction）是利用计算机来管理、指导和研究教学的自动化教学管理技术。计算机辅助教学的基本概念3.计算机管理教学目前，人们对CMI的理解有两种：从狭义上看，认为CMI就是利用计算机指导整个教学过程的教学管理系统，它的功能包括管理教学计划和教学资源，以及帮助教师构造测验和评分等；广义上看，则认为CMI就是计算机在学校管理中的各项应用，包括教学管理、学校行政管理、学校其它资源管理等等。计算机辅助教学的基本概念CBECAICMICBE的两个主要子域计算机辅助教学的基本概念4、几个名词计算机辅助学习CAL（Computer-AssistedLearning）计算机管理学习CML（Computer-ManagedLearning）导师、工具、学生

TUTORTOOLTUTEE

定义：把计算机作为一种新型教学媒体，将计算机技术运用于课堂教学、实验课教学、学生个别化教学（人－机对话式）及教学管理等各教学环节，以提高教学质量和教学效率的教学模式。

CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。ComputerAssistedInstruction-CAI计算机辅助教学(CAI)

投影计算机教师学生软件与课件计算机辅助教学

计算机辅助教学虽然在形式上是以计算机为教学工具的一种教学形态，与传统的教学形态和以一般的电化教学设备为工具的教学形态相并列。但是，计算机辅助教学在本质上是一种新的教学技术，它以运行在计算机上的课件来呈现教学内容，以灵活多样的交互手段和方式来控制教学的进程，更好地实现教学的目的，提高教学的效率、质量和水平。

计算机在教学中的作用计算机首先表现为一种辅助教学的工具计算机辅助教学既辅助“教”，也辅助“学”。计算机的作用需要运行在其上的教学软件来体现。

1．计算机辅助教学的产生

（1）物质基础

（2）社会基础

（3）理论基础

2．计算机辅助教学的发展概况

（1）1958年到1970年

（2）1970年到1980年代（3）1980年到1990年代（3）1990年以后

3．我国计算机辅助教学的发展概况CAI的产生与发展1、物质基础:是计算机的诞生、发展和广泛应用

计算机数目的增多，尤其是个人拥有计算机人数的增加

1946年，第一台电子数字计算机诞生

1950年，10台1970年，10万台

1984年，4000万台

1993年，1.48亿台，其中1.35亿台为个人智能计算机和网络的发展CAI的产生CAI的产生2、社会基础:信息时代知识的大爆炸和知识更新加快，以及相应地社会对人们不断学习的要求

信息社会对教育提出的要求

（1）解决人们学习时间、接受能力和理解能力有限与知识激增之间的矛盾科学知识=（数万年）10%+（近三十年）90%

联合国教科文组织

詹姆斯·马丁19世纪50年增加一倍20世纪10年增加一倍20世纪70年代5年增加一倍

目前3年增加一倍（2）解决如何培养学生善于学习、善于思维、提高创造力与传统以“传授知识”为目标的矛盾CAI的产生教育做出的相应的改革

（1）从以学校教育为中心向终身教育转变，从培养记忆力向培养创造力转变（2）学习使用新的科学技术（如计算机）来提高教育、学习与工作的效率CAI的产生3、理论基础:教育心理学的影响，特别是学习理论、教学机器和程序教学等概念20世纪20年代，普莱西的“机器教学”

20世纪50年代，斯金纳的“程序教学”

模式：直线式（斯金纳）、分支式（克劳德）斯金纳的程序教学法斯金纳（1904-1990） 刺激—反应—强化斯金纳箱斯金纳的程序教学法

斯金纳通过实验发现，动物的学习行为是随着一个起强化作用的刺激而发生的。斯金纳把动物的学习行为推而广之到人类的学习行为上，他认为虽然人类学习行为的性质比动物复杂得多，但也要通过操作性条件反射。操作性条件反射的特点是：强化刺激既不与反应同时发生，也不先于反应，而是随着反应发生。有机体必须先作出所希望的反应，然后得到“报酬”，即强化刺激，使这种反应得到强化。学习的本质不是刺激的替代，而是反应的改变。斯金纳认为，人的一切行为几乎都是操作性强化的结果，人们有可能通过强化作用的影响去改变别人的反应。在教学方面教师充当学生行为的设计师和建筑师，把学习目标分解成很多小任务并且一个一个地予以强化，学生通过操作性条件反射逐步完成学习任务。

斯金纳的程序教学的基本过程与原则（反应）（刺激）下一步解释提问回答确认强化错答上一步图：程序教学的基本过程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CAI的产生1324直线式程序教学以“电流”教学内容为例，可以设计成如下小步子：①电灯泡发亮的原因是灯丝（）；②电灯灯丝发热的原因是灯丝通过（）；③电灯变亮的原因是电流强度（）；④电灯变暗的原因是电流强度（）；⑤当电压增大时，电流强度就（）；发热电流增大减小增大CAI的产生8132n分支式程序教学91112CAI的发展1、美国CAI发展概况

1958-1970初步研究计算机技术：大型计算机、小型计算机

人机交互方式：文本理论基础：行为主义

CAI软件类型：个别指导型、操练型

1958--1965年

CAI发展的初期阶段。在这个时期，主要是以大学和计算机公司为中心开展的软件硬件开发研究工作,并出现了一些有代表性的系统。如：PLATO系统。1965--1970年

这一时期的特点是研究规模扩大，并且将以前的研究成果投入应用。斯坦福大学在1966年研制了IBM1500教学系统。

1960年，美国伊利诺大学的唐•贝泽和查莫斯•谢文合作研制出第一代柏拉图系统（PLATOI）(全称“用于自动教学操作的编程逻辑”)。该系统被公认为第一个专门的计算机辅助教学系统；1961年的PLATOII是第一个分时教育系统；1963-1966年开发的PLATOIII则是第一个基于计算机的在线教育社群，可以同时处理20个电脑终端，配有一个被称为“辅导者”（Tutor）的课程编辑系统；20世纪70年代，在因特网出现之前，柏拉图系统就添加了在线聊天、新闻组合公告板功能.1968年，第一台专门用于教学的计算机系统“IBM1500辅助教学系统”在斯坦福大学研制成功，使用“课程开发器”编制课程，这些课程被称为课件（courseware）或教学软件（instructionalsoftware），课件和教学软件的概念即起源于此。

美国CAI的发展（1958年至1970年）1.IBM公司的研究工作1958年设计了第一个计算机教学系统。利用一台IBM650计算机连接一台电传打字机，教小学生二进制数。1961年，研制了心理学，统计学和德语阅读CAI系统。IBM公司开发了COURSEWRITER程序语言，以方便地开发交互式学习课件。IBM公司还制作System1500教学系统。这个系统支持32个学生工作站，每个工作站安装一个显示终端、一个图像投影仪和一个声音装置。2.大学的研究工作

①斯坦福大学是开展计算机辅助教育最早的大学之一；

②伊里诺斯大学的PLATO。PLAT0I1960，1962PLAT0Ⅱ（两台教学终端）,1964PLAT0Ⅲ（多用户系统，教学模式多样化，模拟和游戏）；

③加利福尼亚大学建立了教育技术中心，该中心开发了大量的物理及自然科学中的计算机辅助教学课件。美国CAI的发展（1958年至1970年）3．运用的学习理论

在这一时期开发的计算机辅助教学软件基本上体现了行为主义学习理论，即斯金纳的刺激-反应理论。使用的模式主要是个别指导型和操练型。美国CAI的发展（1958年至1970年）4.使用的计算机技术在这一时期，主要使用的是大型计算机或小型计算机，人-机交互基本上是通过文本方式实现。美国CAI的发展（1958年至1970年）CAI的发展1970-1980初步发展计算机技术：微型计算机

人机交互方式：文本、图形及其他媒体理论基础：行为主义

CAI软件类型：智能CAI（ICAI）

1970--1975年这一时期，CAI的应用范围不断扩大，并进一步趋向实用化。开发的科目除了数学，物理之外，在医学、语言学、经济学、音乐等多种学科领域均开展了CAI的应用。1975--80年代后期

微型计算机进入教育领域之后，形成了极大的冲击，使之成为多种教育环境中的理想工具。

1971年，MITRE公司与德克萨斯大学、杨伯翰大学合作，开发了TICCIT（分时、交互、计算机控制的信息电视）教学系统，它将小型计算机与有线电视技术结合起来，带有75兆字节的磁盘存储器和128个终端。

美国CAI的发展（1970年至1980年）美国CAI的发展（1970年至1980年）1975年以后，大型的计算机辅助教学系统进一步完善。经过20年的不断扩充和完善，PLATO已经发展成为PLATO—IV系统。

1979年发展成为PLATO—V系统。由于微型机的出现，CAI的发展有了突破性变化。(1978APPLE2,1981IBMPC,1984鼠标出现)60年代末开始设计PLAT0Ⅳ，两台大型机带1100个终端，提供150个专业7000课时的教程，提供1000万人学时的教授能力，相当于24000名学生的大学教学能力。智能CAI的出现在70年代，对CAI发展有重大意义的一个事件是ICAI的出现。当时有一批人工智能专家投入了CAI的研究，在了解知识表示、学生模型、自然语言理解、教学策略等问题的基础上，创造出称职的“计算机导师”，即利用人工智能的原理和技术开发CAI软件，这就是通常所说的ICAI。美国CAI的发展（1970年至1980年）第一个有影响的ICAI系统是卡玻尔在1970年研制成功的教南美洲地理的Scholar系统；后来有SOPHIE、WEST、GVIDON等计算机技术的迅速发展，为ICAI的发展提供了良好的条件，已发展成为CAI的一个重要方向智能型CAI的出现是这一时期CAI发展的一个重要特点，但其数量和应用范围十分有限。而体现行为主义学习理论的传统的CAI仍占居统治地位美国CAI的发展（1970年至1980年）

3.微型计算机的应用微型机低廉的价格，可靠的性能和相对容易操作的使用方法，使之成为在多种教育环境中的理想工具由于微型机所具有的特点和销售部门的大量出售及良好的服务，使教育部门拥有的计算机数量迅速增加，应用也日益广泛。

在这一时期，人-机的交互除了文本方式外，还增加了图形方式。美国CAI的发展（1970年至1980年）CAI的发展1980-1990飞速发展计算机技术：多媒体计算机

人机交互：图、文、声、视频图像理论基础：认知主义学习理论

CAI软件类型:多种

80年代末以后

80年代末和90年代初，多媒体计算机的出现，被称为计算机的一场革命，它具有能够综合处理文字、图像、声音、图形的能力，显示了计算机在教育方面的非凡才能，很快成为CAI发展的重要方向。

1.学校拥有的计算机数量大幅度提高2.多媒体计算机的应用20世纪80年代末和90年代初，多媒体技术的出现和应用，使CAI产生了巨大变化。在人-机交互方式上更加多样化，通过图、文、声、视频图象等多种形式表达教学信息；在信息组织方式上采用了超文本技术，形成超媒体系统，能较好地适应学习者的思维过程。美国CAI的发展（1980年至1990年）3.学习理论的应用

认知理论已经占了统治地位，成为指导CAI发展的重要的理论基础。1981年加涅等人研究认为：学习的过程包括接受、期待、提取信息到短时记忆、选择性知觉、语义编码、反应、强化、激发信息的保持、形成概念等九个阶段，CAI提供的教学事件如果与学习的内部过程一致，会明显地增加CAI的有效性。美国CAI的发展（1980年至1990年）CAI的发展1990-广泛应用计算机技术：多媒体技术、虚拟现实技术、网络技术

人机交互：多媒体理论基础：建构主义学习理论

CAI软件类型:多种

1.虚拟现实技术的应用2.互联网技术在教育中广泛应用美国CAI的发展（1990年以后）

3.建构主义学习理论的应用建构主义认为学习者得到的知识是在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的，而不是通过教师传授得到的。建构主义学习理论把“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”看作是学习环境的四大要素。它强调学习环境必须有利于学生对所学内容意义的建构，意义建构是整个学习过程的最终目标。美国CAI的发展（1990年以后）CAI的发展2、中国CAI发展概况

1980年代，起步

1986年，成立“全国中学计算机教育研究中心”，负责中小学CAI的应用与研究1999年，成立“全国高等学校教育技术委员会”，开展教师的教育技术培训21世纪，普及信息技术教育

1．1传统的教学模式1．教学过程教学过程是教师根据教学目的、任务和学生身心发展的特点，通过指导学生有目的、有计划地掌握系统的文化科学基础知识和基本技能，发展学生智力和体力，形成科学世界观及培养道德品质、发展个性的过程。

2．传统的教学系统在整个教学过程中，传统上是教师面对学生进行的教学活动。在这一活动中，教师和学生构成一个教学系统，教师和学生对教学信息进行处理和传递，以完成教与学的任务。计算机辅助教学的基本模式传统的教学系统及过程教学目标教学内容判断评价信息处理反应反馈接受呈现信息处理教师学生传统的教学系统传统教学系统的特点

整个教学系统中学生处于一种被动的地位。学生的反馈处于一种迟滞、不及时的状态。对学生的评价不能反映学生的能力。教学内容传播的途径相对较少。1.CAI的一般过程CAI教学的过程，是由教师通过计算机辅导和学生通过计算机独立地学习所组成的互动式双边活动过程。多数形式的CAI教学可大致分为以下五个阶段：（1）计算机呈现信息，提出问题。 （2）学生接受信息，做出反应，回答问题。（3）计算机判断答案，提供反馈。（4）学生接受反馈，得到强化。（5）计算机针对学生的学习情况，做出教学决策，提出下一步教学的建议。

计算机辅助教学的基本模式1、CAI教学的基本教学过程

CAI教学过程实际上是通过一系列的人—机交互活动来进行的。学生选择课目CAI呈现序量呈现教材注意教学信息提问（刺激）反馈回答（反应）判别与评价注意前馈信息教学决策呈现序量2、CAI教学的基本教学过程启动呈现教学信息提问问题判断、反馈进一步决策结束补习选择学习内容接受教学信息反应接受反馈、强化学习新课程或原来内容计算机

学生

教学目标组织教材信息处理呈现教材辨别、评价编制软件提供条件呈现教材作出提问教学决策问题回答辨别、评价接收信息信息处理接收信息信息处理反馈教师学生信源通道信宿传统教学计辅教学各类媒体计算机图1“传统教学”与“计辅教学”模式比较计算机辅助教学的基本原理和基本过程计算机在程序的控制下可以通过输出设备向人们呈现各种信息，通过输入设备接收使用者输入的各种信息，并对输入信息进行判断，根据判断结果进行转移和提供有针对性的提示信息。因此，把具有教学功能的课件配置到计算机之后，计算机就能像教师那样，与学生构成教学系统，完成一定的教学任务。

的信息教学中教学功能课件教师计算机学生图6-1计算机辅助教学的基本原理

计算机辅助教学的基本原理在计算机辅助教学中，教师居于教学活动的主导地位。教师的这种主导地位表现在教师通过教学软件的设计和制作来体现教学大纲、教学计划、教学内容和教学目的的要求，教师根据学生的个体差异设计和制作不同的教学软件来指导学生的学习，教师根据学生的学习情况及时调整学教学内容和教学方法，教师对学生在教学过程中遇到的问题及时给予解答和指导等。教师在计算机辅助教学中的地位和作用

CAI应遵循的原则首先，CAI课件的编制应注意最大限度地发挥学生的学习主动性和积极性。其次，CAI应特别注重个别化教学功能的发挥。第三、要充分发挥CAI的人机交互功能。第四、CAI应充分发挥计算机的模拟与推理功能，使它能够呈现仿真环境，重演自然现象的模拟人工智能等。计算机辅助教学的原理CAI的特点：

1.大容量的非顺序式信息呈现；学生可以控制学习内容和学习进度；2.CAI系统可通过提问、判断、转移等交互活动，分析学生的能力和学习状况，调节学习过程，实现因人施教的原则和及时反馈原则。

3.学习者在整个CAI过程中处于主动、积极的状态，利于好的学习效果的获得。

4.可以实现群体的学习，解决个别化学习与群体学习的矛盾。计算机辅助教学的原理计算机辅助教学的优势1、提供丰富、直观的感性材料，减低教学的难度，提供教学决策支持2、创建教学情景，激发学习兴趣，寓教于乐，调动学生的学习积极性3、多媒体的有机结合，有助于知识的记忆4、变抽象为形象，帮助认识事物运动和变化的规律5、通过人机交互，获得教学反馈（交互的实时性）6、因材施教，让每个学生都得到发展（实现个别化教学学生可以控制学习内容和学习进度）7、利用计算机和网络进行探索性学习，实现非顺序式信息呈现，有利于创新能力的培养。所谓交互，广义上的概念指信息的发送者与信息的接受者之间的信息交流，而狭义上的交互是指系统接收来自终端的输入，进行处理，并把结果返回到终端的过程。交互性是计算机辅助教学的本质特征AB

教学过程是教学信息的传播过程，这种信息传播过程以信息的接受者正确地接收、理解和应用信息为目标。信息的接受者是否正确地接收、理解和有效地应用信息需要通过一定的反馈机制反馈给信息的传播者，以修正信息的传播方式和进程。信息反馈越及时，接受系统越敏感，目标的偏差就越小。要实现既定的教学目标，教学过程中教师和学生之间的信息反馈不可缺少。交互性是计算机辅助教学的本质特征

教学信息的流动有两个明显的特征：一是信息量严重不对称，即从信息的发送者（信源）流向信息的接受者（信宿）的信息量远大于反向流动的信息量。二是信息流向复杂，在信息的发送者和信息的接受者之间，具有双向的信息反馈，即除了信息的接受者有流向信息的发送者的反馈信息外，还有一个信息的发送者流向信息接首者的再反馈信息。交互性是计算机辅助教学的本质特征学习的一个重要内容，就是学生必须知道学习的结果。因而对学习者来说，教师再反馈的信息就显得特别重要，学生要根据教师再反馈信息来确认自己的学习结果，从而导致自身认知结构的变化，建立起新的认知意义。所以再反馈信息的流动，就成了教学传播过程区别于一般传播过程的最明显的特征，对计算机辅助教学有着直接的决定意义。交互性是计算机辅助教学的本质特征在计算机辅助教学活动中，交互的作用主要有：①通过交互保证教学活动得以顺利进行。②交互可以集中学生的注意力，诱导学生积极思维，调动学生参与教学的主动性，从而促进教学目标的实现。③通过交互学生可以及时了解自己的学习结果，对下一步的学习做出必要的调整。④交互使教师能够及时掌握学生的学习情况，从而对教学过程进行必要的调控。⑤交互可以强化教师的教学行为，促进教学相长。交互性是计算机辅助教学的本质特征计算机辅助教学的不足1、教学的硬件设备、设施和软件投入大。2、计算机的操作使用较为复杂，需要经过一定的学习和培训。3、进行计算机辅助教学，准备的时间较长，投入的时间、精力较多。4、学生与计算机的交互水平不能达到学生与教师的交互水平。5、教师对学生通过计算机的自主学习容易失去有效的监管。6、计算机个别化的教学减少了人际交流和集体感。7、学生与计算机之间缺乏情感的交流。计算机辅助教学模式5.2.1分类框架

教学模式是在一定的教育思想指导下建立的比较典型、稳定的教学程序或构型。从不同角度可以对教学模式作不同的分类。

例如，教学论学者根据教学过程的重心偏向教和学的不同方面，将教学模式分为：问答模式、授课模式、自学模式、合作模式、研究模式等五种。这5种模式自上向下模式构成一个顺序发展的序列，在该序列中学生的学习主动性逐渐增强，而教师的主导性则逐渐减弱。计算机辅助教学模式模式名称

主要特点

教学过程问答模式师生问答，启发教学提问→思考→答疑→练习→评价授课模式教师中心，系统授课授课→理解→巩固→运用→检查自学模式学生中心，自学辅导自学→解疑→练习→自评→反馈合作模式互教互学，合作教育诱导→学习→讨论→练习→评价研究模式问题中心，论文答辩问题→探索→报告→答辩→评价基于教学论的教学模式计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。我国学者从认识论和价值观两个维度来考察教学模式，提出了信息化教学模式的一个分类框架（祝智庭，1996）。

计算机辅助教学模式该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：Ⅰ：客观主义-个体主义（教师为中心-个别化）；Ⅱ：建构主义-个体主义（学生为中心-个别化）；Ⅲ：建构主义-集体主义（学生为中心-集体化）；Ⅳ：客观主义-集体主义（教师为中心-集体化）。第Ⅰ类是最为基本的教学模式，下面对它进行讨论。计算机辅助教学模式5.2.2主要模式1．基本模式（1）操练与练习主要用于实现教学过程中学生练习阶段的功能，这是多媒体教学最常用的模式。该模式并不向学生传授新知识和新技能，只是用来巩固和熟练某些知识和技能，这些知识和技能是学生已经通过其它途径学会了的。优点：①可以及时反馈相关的信息；②能够以多媒体方式有效地激励学生；③可以将学生的成绩及时加以保存。

操练和练习(DrillandPractice)是逐个或一批批地向学生提出问题，当学生送入回答后，计算机判断其正确情况，并根据学生回答情况给予相应反馈，以促进学生掌握某种知识与技能技巧。

提问学生输入判断反馈够否退出

操练与练习型课件结构（2）个别指导也称指导型，它是由计算机扮演讲课教师的角色，目的在于向学生传授新的知识或技能。通常将教学内容划分成一些较小的教学单元，每个单元只讲授一个概念或知识点。在每个教学单元的教学中，计算机先在屏幕上讲解概念、知识或技能，然后向学生提问并检查他们的掌握情况。每隔若干个教学单元或学习结束时，计算机就针对所学过的内容来提问，这相当于平时的单元复习或总复习检查。优点：(1)学生参与程度高；(2)有利于个别化教学的开展；(3)教学效率高。计算机辅助教学模式个别指导是通过仔细安排的人机对话，使学生处于一种个别指导方式的教学环境下进行学习，以达到预定的教学目标。个别辅导型课件的应用方式主要是个别学习方式

未找到个别辅导型课件结构找到未预期错误错误正确提问学生输入准备好的反馈内容显示鼓励性反馈诊断提问决断反馈找原因计算机辅助教学模式（3）教学测验计算机辅助测验(ComputerBasedTesting，简称CBT)是CAI或多媒体教学的一个重要组成部分。CBT的主要内容包括自动出试卷、联机测验或自动阅卷、测验数据分析。测验分成主观性测验和客观性测验两类。主观性测验包括口试、写作、翻译、回答问题等。客观性测试又称标准化测试(考试)，通常采用是非题、多项选择题、匹配题等形式。计算机辅助教学模式分析、测验信度与效度计算，以及因素分析等计算机联机测验也称在线测验，指的是由计算机在屏幕上逐道显示题目，由学生通过键盘输入答案，计算机当场判断并予以评分。计算机联机测验系统的优势之一，在于它能够进行“适应性”测验。计算机自动阅卷处理，目前较多采用光学标记阅读仪(OpticalMarkReader,简称OMR)。计算机辅助测验分析主要包括测验项目。5.2计算机辅助教学模式(4)教学模拟用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面：(4)教学模拟实验模拟：教学模拟：电磁感应

(4)教学模拟

管理模拟。计算机模拟在管理领域的应用非常有助于学生在管理决策方面的能力和素质的培养。

训练模拟。由计算机控制的模拟训练器能够产生逼真的训练、操作环境，可以在节约很多训练时间和经费的前提下达到同样的训练目的。

计算机模拟的优点：

①高效、安全；②低成本；③形象逼真，容易引起学生的兴趣。教学模拟模拟型课件是利用计算机来模拟某种真实的实验现象、自然现象或社会现象，学生通过观察、操作与思考，自己总结出结论，或通过操作熟练某种操作技巧。呈现场景学生动作修改场景：对学生动作的响应退出？退出NY模拟型课件结构计算机辅助教学模式(5)问题解决指在教学中运用计算机作为工具，让学生自己去解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决实际问题的能力。问题求解给学生提供创造性解决问题的机会，通过解决问题的过程来应用、检验和精炼已经掌握了的概念和知识。问题求解模式的两种实施方法：

特定的问题求解。

工具性问题求解。问题解决问题解决，它是指在教学中运用计算机作为工具，让学生自己去解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决实际问题的能力。问题求解给学生提供创造性解决问题的机会，通过解决问题的过程来应用、检验和精炼已经掌握了的概念和知识。用工具软件求解分析问题确定要解决问题退出？退出NY问题解决型课件结构

(5)问题解决

问题求解工具：

Mathematica

计算机辅助教学模式(6)教学游戏以游戏的形式呈现教学内容，产生一种带有竞争性的潜在的学习环境，从而激发学生积极参与，起到“寓教于乐”的作用。与一般的电子游戏类似，教学游戏通常都有一套明确的规则，具有竞争性，最后一定有赢家和输家。游戏型课件游戏（Gaming）型课件是指通过熟练地使用一套规则而成功达到目标的过程。可分为娱乐性游戏和教学性游戏开始游戏呈现场景学生动作对手反应修改场景结束游戏NY游戏型课件结构CAI一般可分为:1)计算机硬件2)系统软件3)课程软件计算机辅助教学--构成CAI系统硬件系统软件系统

课件计算机辅助教学系统的组成

CAI系统的组成方式

随着计算机辅助教学的不断发展和完善，其组成方式已由原来的单机CAI系统，发展成为网络CAI系统。下图是利用Internet和校园网建立的CAI教学系统。Internet和校园网建立的CAI教学系统Internet主干网ISP电话网/宽带网校园网单位局域网CERNET用户终端用户终端用户终端CAI网络教学系统计算机硬件计算机硬件组成

计算机辅助教学系统中所有的设备装置称为硬件（hardware）。硬件是CAI系统的基础，在CAI活动中它们呈现具体的教学内容、接受学生的反应，并执行各种具体的教学信息的处理、分析，进行决策判断和控制等等。除了常规的硬件如主机、内存、硬盘、显示器、网卡之外，还有音频信息处理硬件、视频信息处理硬件及光盘驱动器等部分。计算机：做什么?怎么做?系统软件是计算机硬件的灵魂，没有系统软件的计算机对于普通用户来说是无法使用的。一般来说,系统软件主要包括操作系统、各种语言和编译程序、数据库管理系统等。一.操作系统、语言处理系统二.工具软件三.写作系统

系统软件操作系统、语言处理系统操作系统软件：

Windowsxp、Windows7等。2)素材制作软件：如绘图软件、图像处理软件、声音编辑软件、视频编辑软件以及动画制作软件等。3)多媒体创作软件：是处理和统一管理文本、图形、声音、静态图像、视频图像和动画等多种媒体信息的创作工具，用来编制与生成各种多媒体课件。

是指为了帮助和支持CAI课件的开发，提高CAI课件的质量，完成某种特定功能的专用软件，如文字处理工具、表格处理工具、图形处理工具和动画制作工具等。

工具软件课件写作系统是一种为了免除教师学习程序设计语言而设计的应用软件。教师只要根据屏幕提示输入相应的教学内容、各个单元之间的连接关系、问题与答案等，系统就能自动生成课件。这种课件写作系统大大减轻了教师编程的负担，有利于CAI的推广。

CAI课件的制作由课件设计者根据教学要求用CAI写作工具或计算机语言编制而成。

CAI系统工程核心

在用于辅助教学的计算机系统中，课件是整个系统的计划和控制部分。计算机系统所提供的教学信息，都是由课件给出的或是在课件的控制下给出的。

CAI应用环境

进行多媒体计算机辅助教学，重要的是要构建与之相适应的教学环境。（一）计算机辅助教学的制作环境

1.硬件

2.软件（二）多媒体计算机辅助教学的实施环境

1.多媒体教室系统

2.交互式多媒体教室系统

主要功能：利用教室内配备的多媒体计算机和大屏幕投影等设备向学生呈现多媒体课件，辅助教师进行课堂教学。如果接入校园网，还可以登录到各种教学网站和各种教学资源库，点播所需要的多媒体课件或者下载所需的多媒体课件并在本地进行呈现。

多媒体教室的硬件设备主要包括一台由主讲教师控制的多媒体计算机和相应的投影设备，以及教师所利用的各种教学资源。

CAI的实施环境

--多媒体教室系统CAI的实施环境

--交互式多媒体教室系统

多媒体课件的点播功能教师和学生之间通过多媒体计算机进行交流在交互式多媒体教室中，教师通过自己控制多媒体计算机播放所需的多媒体教学课件，学生用机能同时显示教师用主控机上所播放的教学内容，主讲教师还可以通过主控计算机的控制平台监视每一台学生用机的具体情况。更重要的是每个学生可以通过学生机根据自己实际的学习情况与教师进行必要的交流。设备主要包括教师主控的多媒体计算机、学生用的多媒体计算机、多媒体教学控制设备等。CAI应用环境

进行多媒体计算机辅助教学，重要的是要构建与之相适应的教学环境。（一）计算机辅助教学的制作环境

1.硬件

2.软件（常用软件和化学软件）

（二）多媒体计算机辅助教学的实施环境

1.多媒体教室系统

2.交互式多媒体教室系统

向网络化方向发展向标准化方向发展向虚拟化方向发展向合作化方向发展计算机辅助教学发展趋势

向网络化方向发展

网络化是计算机辅助教学的重要发展趋势。“无机不联”正是当今计算机使用情况的真实写照。因为计算机联网，才大大提高了计算机信息的共享和利用率，在教育领域，网络也已大显身手，并继续大有作为。网络不但拥有从幼儿教育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，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。四通八达、覆盖全球的网络和瞬间千里的传输速度缩短了教育之间的距离，中国学生通过网络可以获得麻省理工学院教师的指导。同时，网络也将在促进边远地区教育发展中扮演重要角色，中小学的各种计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。

计算机辅助教学是一项复杂的系统工程，在设计开发过程中，必须制订和遵守统一标准，保证系统的可扩展性。建立国家标准计算机辅助教学的数据编码标准或规范，制订教学应用软件开发和建设规范，规范教学应用软件系统的开发建设，保证应用的有机集成。向标准化方向发展

虚拟化是计算机辅助教学发展的另一主要趋向。随着计算机的运行速度的快速提高，大容量、高速度的数据存储工具的发明以及各种人机界面技术和虚拟现实技术的发展，计算机处理大批量的声音、图像信息将变得随心所欲。在计算机辅助教学中，虚拟现实技术将得到广泛应用，学生不仅仅听到或看到各种信息，而且可以进入到学习内容中去。总之，教学中的感性知识和理性知识隔裂，直接经验与间接经验脱节的情况随着虚拟技术在计算机辅助教学中的推广运用一去不复返。向虚拟化方向发展

计算机网络为合作学习提供了广阔空间和多种可能，教室与教室、实验室与实验室、学校与学校、国家与国家最终将形成一个巨大的计算机网络，将把各国的学校和师生联结一起，计算机网络环境下的合作学习充分开发和利用了教学中的人力资源，它把教学建立在了更加广阔的交流背景之上，教师与学生可以足不出户进行教学、交流和讨论，学生可以自主、自助进行各种学习活动，根据自身情况安排学习内容，通过交流、商议、集体参与等实现合作学习，提高了学生学习的参与度，并在合作中提高学习兴趣和学习效率，通过贡献智慧、分享成果，进而学会合作。向合作化方向发展计算机辅助教学的理论基础第二章行为主义学习理论认知主义学习理论第一部分行为主义学习理论

学习理论是对学习规律和学习条件的系统阐述，是心理学的一门分支学科，它主要研究人类与动物的行为特征和认知心理过程。由于学习过程的复杂性，到目前为止还没有一种学习理论能与所有的学习情况相吻合，人们从不同的角度对其进行研究，产生了各种不同的学习理论流派，这些不同的理论各有特点并相互补充，适用于各种不同的情形，为我们提供了探讨学习中基本问题的不同视角，使之有可能较为全面地理解学习的性质、条件和规律，从而为教学实践的开展提供科学的基础。学习理论

教学理论以学习理论为基础，依据人的学习过程来研究如何教的问题。学习理论为教学的一般原理提供了最切实的起点，如何才能有效地控制教学情境中的关键因素，其可靠的答案大多来自学习理论的研究。虽然一种合适的学习理论并不是改进教学的充分条件，但是一种有效的教学理论必须建立在有关的学习理论的基础上。教学理论行为主义认为:学习是刺激与反应的联结，有机体接受外界的刺激，然后做出与此相关的反应，这种刺激与反应之间的联结(S—R)就是所谓的学习。早期的行为主义忽视内部心理活动的作用，认为心理活动是无法进行研究的，因此被称为“暗箱”。行为主义理论1．4．1行为主义学习理论

20世纪20年代在美国产生，60年代以前一直占主导地位。代表人物：桑代克、巴甫洛夫、华生和斯金纳。

斯金纳巴甫洛夫

主要观点：学习是一个刺激―反应（S-R）过程。它把环境视为是“刺激”，把刺激后产生的具体行为看成“反应”。主张将人的外显行为作为研究对象，反对内省，认为行为是多次的愉快的或痛苦的后果，改变了学习者个体的行为，使学习者模仿他人的行为。因此，他们重视环境在个体学习中的重要性，强调对刺激和反应的联结。强调刺激--反应，把学习者看作是对外部刺激作出被动反应、即作为知识灌输对象行为主义理论行为主义理论的基本观点（1）学习是刺激---反应的联结

巴甫洛夫(PavlovI．P．)在1890年首先发现条件反射机理，从而开辟了高级神经活动的研究领域。对于他的经典实验人们都很熟悉，当狗嘴里放入食物后将产生唾液分泌：食物是无条件刺激，唾液分泌是无条件反射。用任意刺激如铃声与食物的呈现相结合，经多次重复后铃声在没有食物情况下也能引起唾液分泌。这时铃声已经成为条件刺激，对铃声的反应则称为条件反射。

条件反射概念揭示了学习现象最基本的生理机制，对学习理论的发展产生了深远的影响。巴甫洛夫最早提出经典性条件反射理论行为主义理论巴甫洛夫最早提出经典性条件反射理论行为主义理论巴甫洛夫最早提出经典性条件反射理论行为主义理论华生(JohnB．Watson)：用巴甫洛夫的经典性条件反射理论来解释人类的学习。华生在巴甫洛夫条件反射的基础上，提出人的学习是塑造行为的过程，这种学习可以通过上述替代的“刺激---反应(S—R)”的联结来实现，并提出：“知道了反应就可以推测刺激，知道了刺激就可以预测反应”。从而形成了刺激一反应学习理论。他认为，学习就是以一种刺激代替另一种刺激来建立相应的条件反射的过程。行为主义理论（2）学习是尝试错误的过程行为主义理论的基本观点

桑代克迷笼

在近半个世纪里，有一种学习理论，虽然受到了许多攻击，树立了许多敌对的理论，但是它却支配着美国的心理学界，这就是桑代克的学习理论。

引自：《学习论：学习活动的规律探索》美国著名的心理学家桑代克(EdwardL．Thorndike)通过动物实验来研究学习，提出了联结主义的刺激一反应学习理论。他所设计的最为成功的实验之一就是“猫开门”的实验，把饿得发慌的猫关进被称为迷笼的笼子，笼外放着食物，笼门用活动的门闩关着。被放进笼里的猫在笼子里躁动不安地乱碰乱抓过程中，偶然碰到那个活动的门闩，门被打开了，猫吃到了食物。如此反复，猫从笼中出来吃到食物的时间会越来越短。实验表明，所有猫的操作水平都是相对缓慢地、逐渐地和连续不断地改进的。由此，桑代克得出了一个非常重要的结论：猫的学习是经过多次的试误，是由刺激情境与正确反应之间形成的联结所构成的。关于学习实质的基本观点他认为学习的实质是经过试误在刺激与反应之间形成联结，即S-R之间的联结。1.鼓励学生的主动学习探索行为桑代克的实验和学习规律至少能给我们这样一些启示：

学习就是不断地探索，在不断地尝试错误中，排除错误，获得正确的认识。所以，不要怕学生犯这样或那样的错误而不敢放手去让他们尝试，尝试错误是认识自我的必经之路，关键是要在学生不断地尝试错误中引导他们修正错误，走向正途。另外，由于探索不是一次性的成功，要寻找到正确的方向可能要做许多次的探索，因此，在探索中不能因为一两次的失败就灰心丧气，不懈的努力才会有好的结果。学生在学习探索中建立的联结只有予以奖励强化才有效，要及时给予表扬和各种形式的奖励，让学生在学习中体验到满足感、成功感，让愉悦感成为强化其良好行为的强化剂。

2.及时奖励学生探索过程中的成功

饿猫之所以那样急切地要冲出迷笼是因为门外有鱼的诱惑，一只吃饱的猫还会这么迫切吗？当一个人有强烈的学习动机的时候他才会有学习探索的动力，才会坚持不懈地去做各种尝试，这是取得成功的开始。3.增强学生的学习动机

桑代克最初认为大量的练习可以强化已学会的联结，而后来发现只有通过奖励的练习才能增强联结，所以，并非练习越多越好，而是那些有意义的练习才有效。4.学习中要多做有意义的练习

从学习的准备律看，关注学生学习的准备状态非常有必要。调动学生的情绪和思维，使学生唤起学习的欲望，此项活动应具有一切准备，包括原有知识储备、相应的能力、情绪、态度、激活的思维等，为学习活动的顺利进行做好心理的准备，从而愉快地开始学习。5.关注学生学习的准备状态（3）学习成功的关键依靠强化行为主义理论的基本观点斯金纳箱

斯金纳(B．F．Skinne)用“操作性反应(operant)”来解释笼子里动物的行为，以区别巴甫洛夫和华生等人的观点。他认为，巴甫洛夫等人的实验对象的行为是由刺激所引起的反应，称为“应答性反应(respondents)”；而他的实验对象的行为是有机体自主发出(emitted)的，称为“操作性反应(operant)”。前者往往是种不随意的行为，后者则大多是随意的或有目的的行为。在大多数情况下，被动引出的反应在重要性程度上比主动发出的反应要逊色得多。

因为，在应答性行为中，有机体是被动地对环境做出反应；而在操作性行为中，有机体是主动地作用于环境。经典条件作用只能用来解释基于应答性行为的学习，斯金纳把这类学习称为“S（刺激）类条件作用”。另一种学习模式，即操作性（或工具性）条件作用的模式，则可用来解释基于操作性行为的学习，他称为“R（强化）类条件作用”。

斯金纳认为，人类从事的绝大多数有意义的行为都是操作性的。例如，步行上学、读书写字、回答问题等，都是操作性行为的例子。当然，也许有人会说，事实上存在着许多引发这些反应的刺激。对此，斯金纳坚持认为，即便存在引出这些反应的刺激，它们在学习中也并不占主要地位。

操作性条件作用模式认为，不管有没有刺激存在，如果一种反应之后伴随一种强化，那么在类似环境里发生这种反应的概率就增加。而且，强化与实施强化的环境一起，都是一种刺激，我们可以以此来控制反应。这样，任何作为强化的结果而习得的行为，都可以被看作是操作条件作用的例子。人们由此把斯金纳的理论称为强化理论。在斯金纳看来，重要的刺激是跟随反应之后的刺激（强化），而不是反应之前的刺激，因此反应之后要给予及时强化。

斯金纳用条件作用的原理来解释学习，是基于这样一种观点：人们通常都是以一种增加愉快、减少痛苦的方式来行事的。但是，“愉快”和“痛苦”都是一种主观性的东西。斯金纳认为，强化是指“使反应发生概率增加或维持某种反应水平的任何刺激”。也就是说，凡是提高反应概率的任何事件都可以起强化作用。这样，强化并不一定是一种令人愉快的刺激。而且，在一种情境中起强化作用的刺激，在另一种情境中并不一定起强化作用。同样，对某一个人起强化作用的刺激，对另一个人并不一定起强化作用。贡献：对人类的学习研究确实起过重要作用，尤其是关于创设合适环境和强化刺激对学习的重要作用。局限性：忽略人的主观能动性。指导作用：运用多种教学媒体，为学生提供引起必要反应和形成强化刺激的材料及条件，引起学生的多种反应，为学生建立起刺激与反应间的牢固联结，并培养学生的多向思维和发散思维。行为主义理论比利时罗汶大学校园雕塑行为主义的教育理念----知识灌输行为主义理论对CAI的影响行为主义理论认为,学习起因于对刺激的反应，而所有的反应都由刺激引发的。约翰·化生的名言“知道了反应就可以推测刺激，知道了刺激就可以预测反应。”形象地描述了行为主义的学习理论基础。

由于行为主义主要通过可观察的行为来描述普遍的行为规律，因而行为主义理论理解起来相对较为简单。其正强化和负强化技巧在实践中往往十分有效，比如：在教学过程中，教师（或课件）常常运用行为主义原理来奖励或惩罚学生的行为。行为主义学派曾经在心理学领域长期占据统治地位，并在教育方面有过极大影响。行为主义理论虽然也受到各方面的指责，但行为主义方法所包含的许多合理部分如强化规律等，在教学中特别是语言教学中仍然在发挥着重要作用。在教育技术领域，斯金纳仍然是最受推崇的学习理论先驱之一。斯金纳的程序教学法一.程序教学对计算机辅助教学的影响斯金纳认为，只有通过机械装置才能提供必要的大量的强化系列。这就是斯金纳设计教学机器、提倡程序教学的主要出发点。程序教学是一种个别化的自动教学的方式，由于经常用机器来进行，也称为机器教学。斯金纳正是由于对程序教学理论所做出的杰出贡献而被称之为“程序教学之父”。下面以简单除法为例说明行为主义的教学设计模式应用。教师或课件先呈现一个问题8÷4=?如果学生回答是2，教师或课件及时呈现一个类似“你真聪明”的反馈信息，给予正强化，并给出另一个类似的题目12÷6=?加以巩固；如果学生回答不是2，教师或课件及时呈现一个类似“请想一想，再算一遍”的反馈信息，给予负强化。在这样的交互之后，再出现这样的刺激条件，学生回答是“2”的可能性就要大得多。拓展学习

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斯金纳的程序教学法程序教学原则：

程序教学不主张完全由教师授课的方式进行教学，而是以问题的形式，通过教学机器或教材给学生呈现知识，使学生对一个个问题做出积极的反应。即要求学生通过程序教材和教学机器，能自己动脑，自己动手去学习。这一观点为信息技术环境下设计开发自主学习课件提供了理论支持。①积极反应原则将教学内容按内在的联系分成若干小的步子编成程序。材料一步一步地呈现，步子由易到难排列，每步之间的难度通常是很小的。学生每次只走一步，做对了才可走下一步，每完成一步就给予一次强化，这就使强化的次数提高到最大限度，从而能促使学生主动、积极地学习。②小步子原则斯金纳的操作性条件反射的规律认为，一个操作发生后，紧接着呈现一个强化刺激，那么这个操作力量就会得到增强。遵循这一规律，在课件中做到及时强化，也就成为程序教学中的一个原则。这一原则要求在每个学生做出反应后，必须使学生立即知道其反应是否正确。告知学生结果，也就是给予学生反应的及时强化，这也是CAI中最常用的强化方式。③及时强化原则以学生为中心，不强求统一进度，鼓励每一个学生以他自己最适宜的速度进行学习。这样，学生可按各自不同的思维方式、速率来处理问题而不受其他人的影响。同时，通过一次次的强化，能够激发学生的学习兴趣，使他们能够稳步前进。当然这一原则是以个别化教学方式为基本前提的。④自定步调原则要求在教学过程中尽量避免学生出现错误的反应，错误的反应会得到令人反感的刺激，过多的错误会影响学生的情绪和学习的速度。少错误或无错误的学习可以增强学生学习的积极性，提高学习效率。⑤低错误率原则

斯金纳的教学原则引领和推动了20世纪50～60年代风行美国乃至其他许多国家的程序教学运动，不仅促进了学习理论的科学化，加速了心理学和教育学的有机结合，而且也推动了教学手段的科学化和现代化。同时，也重新激起了人们对个别化教学研究的兴趣，使个别化教学在中断多年后又重新活跃起来。

为了实现程序教学的思想，人们设计了各种各样的教学机器。但是到了20世纪60年代末，由于技术水平一时跟不上，且由于教学内容的复杂而难以实施，程序教学落入低潮。到了20世纪70年代，随着高性能计算机的普及应用，程序教学方法开始广泛应用于计算机辅助教学(CAI)。计算机能够对大量信息进行存储、加工、输入和呈现，并能在程序的控制下自动工作，是实现程序教学思想和功能的最合适的程序教学机。因此，在美国这个计算机技术先进的国家首先出现计算机辅助教学这一新的教学技术是历史的必然。

CAI的产生与应用，不仅仅是教学手段和方法上的变化，更重要的是教学观念上的革命。计算机辅助教学系统通过课件的优化设计来实现个别化学习，从而提高教学效率和质量。因此，计算机辅助教学的初期实际上是程序教学的延续，同时程序教学也为计算机辅助教学的发展打下了良好的基础。现在计算机辅助教学的内容和方法虽然有了很大的扩展，但基于程序教学的个别指导模式仍然是计算机辅助教学的重要模式之一。

教育技术以视听教学为开端，系统思想和程序教学的融入促使了教育技术的更新和发晨。教学过程的系统化设计——教学设计是教育技术的重要组成部分，虽然系统化设计教学过程的思想很早就有，但真正推动系统化设计，并且取得良好效果的是程序教学思想。程序教学以其精确组织的个别化、自定步骤的学习，确立了许多有益的指导原则。它建立的一系列学习原则和开发程序教材的系统方法，直接影响了教学设计理论与实践的发展。二.程序教学对教学设计的影响第二部分认知主义学习理论

认知主义学习理论认为，学习在于内部认知的变化，这是一个远比“刺激一反应”联结要复杂得多的过程。他们注重解释学习行为的中间过程，即目的、意义等，认为这些过程才是控制学习的可变因素。认知主义学习理论的主要特点是：重视人在学习活动中的主体价值，充分肯定学生的自觉能动性；强调认知、意义理解、独立思考等意识活动在学习中的重要地位和作用；重视人在学习活动中的准备状态，即一个人学习的效果，不仅取决于外部刺激和个体的主观努力，还取决于一个人已有的知识水平、认知结构、非认知因素。认知主义学习理论

认知学习理论是通过研究人的认知过程来探索学习规律的学习理论。主要观点包括：

1、人是学习的主体，主动学习。

2、人类获取信息的过程是感知、注意、记忆、理解、问题解决的信息交换过程。

3、人们对外界信息的感知、注意、理解是有选择性的。

4、学习的质量取决于效果。

认知主义学习理论综述

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“获得”。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。

认知主义学习理论

1．用直观的形式向学习者显示学科内容结构，让学生了解教学内容中涉及的各类知识之间的相互关系。2．学习材料的呈示适合学习者认知发展水平，按照由简到繁的原则来组织教学内容。这里所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体。3．学习与理解才能有助于知识的持久和可迁移。4．向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。5．学习者自定目标是学习的重要促动因素。6．学习材料既要以归纳序列提供，又要以演绎序列提供。7．学习材料应体现辩证冲突，适当的矛盾有助于引发学习者的高水平思维。根据认知学习理论，CAI设计的原则：苛勒(W.Kohler)以黑猩猩为对象进行了历时7年的18个实验，在此基础上于1917年撰写《猩猩的智慧》一文提出了顿悟说。苛勒的顿悟说堆箱接竿跳竿

(1)学习是组织一种完形，而不是刺激与反应的简单联结苛勒认为．学习并非是简单的刺激一反应联结，也不是侥幸的试误，而是通过对学习情境中事物关系的理解构成一种完形而实现的，是通过有目的的主动的了解和顿悟而组织起来的一种完形。（2）学习是顿悟，而不是通过尝试错误来实现的苛勒的顿悟说

布鲁纳的认知发现说

布鲁纳(J．S．Bruner)认为学习的实质是学生主动地通过感知、领会、推理促进类目及编码系统的形成，是学习者主动地形成认知结构的过程。其基本观点主要包括三个方面：（1）学习是主动地形成认知结构的过程

认知结构是指一种反映事物之间稳定联系或关系的内部认识系统，或者说是某一学生的观念的全部内容与组织。人的认识活动按照一定的顺序形成，发展成对事物结构的认识后，就形成了认知结构，这个认知结构就是类目及其编码系统。布鲁纳认为，学习包括三种几乎同时发生的过程：新知识的获得，知识的转化，知识的评价。上述过程实际上就是学生主动地建构新认知结构的过程。（2）强调对学科的基本结构的学习布鲁纳认为，无论教师教什么学科，务必要使学生理解学科的基本结构，即概括化了的基本原理或思想，也就是要求学生以有意义地联系起来的方式去理解事物的结构。布鲁纳之所以重视学科的基本结构的学习，是受其本人的认知观和知识观影响的。他认为，所有的知识都具有一种层次的结构。人脑的认知结构与教材的基本结构相结合会产生强大的学习效益。如果把一门学科的基本原理弄通了，有关这门学科的特殊课题也就不难理解了。（3）通过主动发现形成认知结构

布鲁纳认为，教学一方面要考虑人的已有知识结构、教材的结构，另一方面要重视人的主动性和学习的内在动机。学习的最好动机是对所学材料的兴趣，而不是奖励竞争之类的外在刺激。因此，他提倡发现法学习，以便使学生更有兴趣、更有自信地主动学习。布鲁纳认为发现学习的作用有以下几点：

(1)提高智慧的潜力；使外来动因变成内在动机.

(2)学会发现；有助于对所学材料保持记忆。发现法的特点是关心学习过程胜于关心学习结果。具体知识、原理、规律等让学生自己去探索、去发现，这样学生便能积极主动地参加到学习过程中去，通过独立思考，改组教材。“学习中的发现确实影响着学生，使之成为一个‘构造主义者’。”学习是认知结构的组织与重新组织。他既强调已有知识经验的作用，也强调学习材料本身的内在逻辑结构。三、布鲁纳认知结构学习理论的的不足（一）过于强调学科的基本结构，这对于自然科学可能是有效的，却不太适合于人文学科的学习。（二）过分偏重抽象理论，强调培养学生的独立思考、直觉思维和创造能力，而忽视应用知识和技能的训练。（三）布鲁纳的发现学习法混于科学家的发现学习，没有认识到二者的本质区别。加涅的信息加工学习论

加涅是美国当代著名的教育心理学家，他吸取了行为主义和认知主义两大学派的精华，发展了一种研究学习心理学的行为主义的折衷主义的方法。他主张既要揭示外部刺激（条件）的作用与外在的反应（行为），又要揭示内部过程的内在条件的作用。人的发展是不断学习累积的过程，不同的学习结果需要不同的学习内部条件和外部条件。

20世纪50年代后，计算机科学技术的兴起与发展，为心理学家分析和推断心理过程提供了一个重要的工具，信息加工应运而生。该理论认为，学习实质上是由获得信息和使用信息构成的，而人的行为是由有机体内部的信息流程决定的。因而，他们关注两个问题：人类记忆系统的性质；记忆系统中知识表征和储存的方式。信息加工模式加涅(R．M.Cagne)根据信息加工理论提出了学习过程的基本模式，认为学习过程就是一个信息加工的过程，即学生对来自环境刺激的信息进行内在的认知加工的过程。加涅的信息加工模型①信息流是认知行为的基础

信息加工理论的实质，是要探讨有机体内部的信息流。根据这种观点，信息加工论者把人看作是一架非常复杂的机器，并试图发现这个“暗箱”内部所发生的情况。因此，他们常常把人类认知系统表述为代表信息加工和储存的一系列方框（或称箱子），是它们在来回传送信息。每一个方框都代表一种人头脑中发生的信息转换。信息加工的基本原理第六节加涅的信息加工论②人类加工信息的容量是有限的信息加工论者认为人的信息加工的容量也是有限的。这种观点对注意力与记忆领域的研究影响极大。例如，人们在某一时刻只能把注意力集中在某些刺激上，因而必然会摒弃其他刺激。而短时记忆与长时记忆之间的区分，主要是基于容量的差异。一般认为，长时记忆储存信息的容量是无限的，而大量实验表明，短时记忆一次只能记住7±2个组块。所谓组块，就是在记忆中把许多小单位组合成较大单位的信息加工过程。

记忆信息加工有点类似档案分类系统，即首先要对外来信息的轻重缓急加以分类整理，而且所使用的分类方法和程序必须始终一致。编码是一个涉及觉察信息、从信息中抽取一种或多种分类特征，并对此形成相应的记忆痕迹的过程。信息编码的方式对以后提取信息的能力有很大影响。对信息编码的方式往往取决于学习任务的性质。如果学生知道某门学科的要求，他们会以最能满足这一要求的方式来编码。例如，教师如果告诉学生这门课的考试形式是选择题，学生就会以便于再认的方式来编码，而不是以有助于问题解决的方式来编码。大量研究表明，编码过程常常涉及信息的积极转换或改变。编码不仅仅是一种消极的过程，不只是消极地把环境事件机械地记录在某种记忆痕迹上。③记忆取决于信息编码用适当的编码进行信息储存，这仅仅是问题的一半，如果没有适当的提取信息的线索作为补充，一个人是难以回想起某一事件的。例如，可能常常有这样的体验：试图想回忆某件事情，但开始时就是想不起来，就把它搁在一边；后来再试，似乎当时也没有什么新信息，但成功地回想起来了。很显然，这方面信息是储存在记忆申的，最初回忆失败是由于提取的失败，因为在第二次回忆时成功了。研究这类简单事件（例如，回忆一系列图片或单词）的心理学家已观察到同样的现象。当给被试对象就同样信息进行重复测验时，常常可以看到，被试对象当时不能马上回想起来的信息最终被回忆起来了。④回忆部分取决于提取线索加涅的信息加工理论在以下几方面