教育信息化及其关键技术指导

教育信息化及其关键技术博士副教授大学学院内容教育信息化？教育信息化系统框架教育信息化的应用回顾与展望教育信息化的关键技术问题网络教学系统的研究与开发一、教育信息化&信息化教育：教育信息化是一个过程，一个运用现代信息技术，不断改进教育教学，培养、提高学生的信息素养，促进教育现代化的过程，教育信息化是实现现代信息技术与教育整合的过程。信息化教育是现代信息技术与教育整合后的表现形态。：教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的过程，其结果必然是形成一种全新的教育形态-信息化教育。也就是说，通常把教育信息化看做是追求信息化教育的过程。信息化教育是指以现代化信息技术为基础的教育形态。1.1教育信息化概念的提出概念的提出：20世纪90年代伴随着信息高速公路的兴建而提出来的“信息化”()是东方语言思维的产物。,大都与网络化教育相关，代表着当今教育信息化实践的主流。1.2信息化教育的特征从技术层面上数字化，数字化使得教育技术系统的设备简单、性能可靠和标准统一。多媒化，信息表征多元化、真实现象虚拟化。网络化，“天网”（数字卫星通信系统、移动数字通信系统）和“地网”合一，网络化的优点是资源共享、时空不限和便于合作。智能化：人工智能将成为信息化教学系统的核心技术，智能化将使得系统能够做到教学行为人性化、人机通信自然化、繁杂任务代理化。从教育层面上看教材多媒化：教学内容的结构化、动态化、形象化表示。资源全球化教学个性化学习自主化任务合作化环境虚拟化管理自动化1.3如何面向信息化教育要全面认识信息技术在教育中的作用拟人扮演老师：程序教学、智能导师系统扮演学员：让计算机做事情，语言…扮演伙伴：虚拟学伴充当学生、教师的助手拟物构造探索性的学习情景：微型世界、虚拟实验、虚拟学社、虚拟教室。利用网上资源丰富的特点，开展基于资源的学习使用各种信息工具：效能工具、认知工具、通信工具要懂得如何利用信息技术支持教育改革顺应教育变革，信息的多源性、可选性和易得性，教育者的权威受到削弱，迫使教育者采取两种姿态：趋向于民主的教育模式教育者本身也得利用信息来强化自己谋求教育变革之路，现代化信息技术可以成为当代教育改革的强大支持力量要学会信息化教学设计课件制作功能强大的学习管理系统，利用多种信息工具和大量的信息资源作为教学支撑。1.4信息息化教育系系统的类型型信息化教育育系统的文文化分类（（哲学取向向）集成化教育育系统客观主义建构主义个人主义集体主义1432教学测试、、智能辅导导、个别授导、、操作与练练习、问题解决、、模拟与游游戏、虚拟实验室室微世界、案案例研习、、探究性学习习、认知工工具、基于资源的的学习、虚虚拟实验室室、情景化学习习电子讲演、、课堂作业业、情景演示、、课程信息息处理、小组讨论、、虚拟教室室虚拟学伴、、协同实验验室、虚拟学社、、计算机支支持合作学学习、虚拟教室、、情景化学学习1.5信息息化教学模模式及其特特点个别授导类类典型模式：：个别指导导、操作与与练习、教教学测试、、智能授导导特点：计算算机作为教教师，内容容特定，高高度结构化化情景模拟类类典型模式：：教学模拟拟、游戏、、微型世界界、虚拟实实验室特点：计算算机产生模模拟的情景景，可操纵纵，可建构构调查研究类类典型模式：：案例学习习、探究性性学习、基基于资源的的学习特点：计算算机提供信信息资源与与检索工具具，低度结结构性资源源的利用课堂授导类类典型模式：：电子讲稿稿、情景演演示、课堂堂作业、小小组讨论、、课堂信息息处理特点：计算算机作为教教具及助教教，信息播播送、收集集与处理远程授导类类典型模式：：虚拟教室室，包括实实时授递、、异步学习习、作业传传送、小组组讨论等特点：网络络作为传播播工具，一一定程度的的信息与学学习工具集集成。合作学习类类典型模式：：计算机支支持合作学学习、协同同实验室、、虚拟学伴伴、虚拟学学社特点：计算算机与网络络作为虚拟拟社会，一一定程度的的情景、信信息、学习习工具的集集成学习工具类类典型模式：：效能工具具、认知工工具、通信信工具、解解题计算工工具特点：计算算机作为学学习辅助工工具，多种种用法集成系统类类典型模式：：集成学习习环境、电电子绩效支支持系统、、集成教育育系统授递、情景景、信息资资源、工具具之综合。。二、教育信信息化系统统框架以教育信息息化推动整整体教育改改革与发展展是我国当当前教育发发展的重要要方向，教教育信息化化绝对不简简单只是技技术问题，，而是一个个包含诸多多侧面与环环节的系统统工程。英国教育传传播与技术术管理局()认为为，为了推推进的教育育应用，需需要集中抓抓好三个方方面的问题题：基础设设施、内容容资源和培培训。我国在发展展网络教育育的过程中中总结出了了“路（基基础设施））、车（教教学平台））、货（课课程资源））、司机（（教师和学学生等）、、交通规则则（标准与与规范）””全面发展展的经验。。张建伟博士士提出的教教育信息化化系统框架架在整体框架架中包含两两个层内层是教育育信息化的的执行层轴心环节节是教育育实践，，即教师师、学生生及管理理者等将将整合运运用在教教育系统统中，从从而实现现更高效效、更高高质量的的教育活活动，这这是教育育信息化化的最终终目的。。硬件基础础设施、、软件资资源和人人件（人人力资源源）等三三方面的的建设，，这是推推动信息息化教育育实践的的三个基基本的发发力点。。在整体框框架中包包含两个个层外层是教教育信息息化的动动力层（（制约层层）：包包括思想想观念、、教育投投资、体体制以及及一个国国家和民民族特有有的更广广义的文文化。这些因素素会在很很大程度度上通过过作用于于对教育育信息化化的规划划管理而而影响制制约教育育信息化化的整体体进程反过来说说，观念念创新、、体制创创新、文文化创新新和教育育投资的的增加与与合理分分配将为为教育信信息化提提供强大大动力。。2.1教教育信息息化的执执行层教育实践践信息技术术作为一一门课程程信息技术术与课程程的整合合信息技术术在其它它工作中中的作用用教育实践践发展的的趋势整合（））普及（））硬件基础础设施基本目标标是建立立能使教教育者和和学习者者广泛受受益的计计算机及及网络硬硬件环境境，并持持续地运运行维护护和更新新硬件基础础设施建建设的行行为主体体主要是是各级政政府和各各级教育育机构2000年，美美国在新新的国家家教育技技术目标标中强调调，要让让所有学学生和教教师能在在教室、、学校、、社区或或家里使使用英国从1998年开始始以16亿英镑镑的巨资资着手建建立国家家学习网网（）），，作为英英国通往往信息高高速公路路的主要要的教育育门户对于我国国来说，，据2000年年底29个省市市的不完完全统计计，我国国各级中中小学拥拥有各类类计算机机共204.9万台，，其中有有4,600所所学校建建立了校校园网，，相对于于630,890所中中小学的的2亿多多的中小小学在校校生而言言，计算算机的普普及率实实在很低低，远远远低于国国际水平平，而且且存在巨巨大的地地区差异异和学校校差异。。2000年，，教育部部启动了了“校校校通”工工程，基基本目标标是用5—10年时间间，使全全国90％左右右的独立立建制的的中小学学校能够够上网，，使中小小学师生生都能共共享网上上教育资资源，提提高中小小学的教教育教学学质量。。软件资源源与服务务基本目的的是为学学习者、、教师及及教育机机构提供供高质量量的软件件工具、、内容资资源和相相关服务务。各种备课课系统、、学习管管理系统统（）、、多媒体体网络课课件、学学科资源源库素材材库、计计算机辅辅助测验验系统、、框架型型学习工工具软件件（如建建模软件件、几何何画板等等）、教教育门户户网站、、教育数数据库及及管理系系统以及及其他各各种工具具系统等等图书馆、、博物馆馆、科技技馆、美美术馆等等公共服服务机构构可以借借助多媒媒体网络络技术为为教育提提供丰富富的、高高质量的的资源和和更便捷捷的服务务，这也也是非常常宝贵的的教育资资源软件资源源建设的的行为主主体应该该多元化化自己建设设或购买买、资源源中心、、各类部部门等但迄今为为止，适适用教育育软件的的缺乏仍仍然是妨妨碍教师师广泛利利用的一一个重要要原因。。而且，，现有教教育软件件多以传传统教学学模式为为基础，，未能充充分发挥挥的优势势促进新新型学习习模式的的实现，，教学模模式明显显落后人件技术是教教育中的的工具性性要素，，技术只只有为人人所使用用才能转转化为现现实的教教育“生生产力””。人件建设设的基本本目的是是使学科科教师、、学生、、技术统统筹人员员、管理理者等都都对形成成积极的的态度，，具备基基本的知知识技能能，掌握握在学习习、教学学和管理理中的应应用方式式，能够够充分利利用技术术提高自自己的工工作成效效，促进进教学改改革。人件建设设需要各各级教育育行政部部门、学学校、教教师培训训机构和和社会力力量的共共同努力力教师培训训已经成成了一个个瓶颈性性问题，，1999年年，教育育部启动动了“中中小学教教师继续续教育工工程”，，目标之之一是提提高全体体教师的的水平，，使全体体教师都都能在教教学中应应用。规划管理理宏观规划划管理，，主要是是结合国国家或地地区的教教育整体体发展的的需要，，考虑有有关制约约条件，，制定硬硬件、软软件、人人件和教教育实践践发展的的总体目目标和实实施方案案，监控控实施过过程中出出现的问问题学校层次次上的微微观规划划管理，，主要是是根据国国家和地地方政府府的整体体规划以以及本学学校的发发展目标标和具体体条件，，制定本本学校的的教育信信息化目目标和实实施方案案，并对对教育信信息化的的进程进进行管理理监控。。2.2教教育信息息化的动动力层（（制约层层）思想观念念教育决策策者以及及实际工工作者对对教育信信息化所所持有的的思想观观念和眼眼光是制制约教育育信息化化的进程程和发展展方向的的一个重重要因素素。投资投资往往往存在““重硬轻轻软”、、“重建建设轻运运行轻发发展”的的偏向体制一个国家家或地区区的教育育信息化化会在很很大程度度上受到到其教育育体制和和社会政政治经济济体制的的影响文化文化是一一个含义义广泛的的概念，，概括地地说，文文化是人人类生产产实践和和社会实实践活动动中所采采用的方方式和创创造的物物质和精精神成果果的总和和。三、教育育信息化化的回顾顾与展望望自我国2001年发布《《教育信息化化十五发展纲纲要》以及全全面实施“校校校通”工程程以来，全国国上下掀起了了一轮波澜壮壮阔的教育信信息化建设浪浪潮，在经费费投入、建设设规模、软硬硬件平台、应应用推进等各各个方面，都都取得了实质质性的进步，，出现了一大大批具有启示示性的教育信信息化应用模模式，昭示了了未来教育信信息化的发展展趋势。3.1、城域域教育网络城域教育网是是通过宽带骨骨干网连接教教育局内部网网和校园网的的城市内数据据传输网络，，它以宽带数数据通讯网络络为依托，以以教育软件和和资源为基础础，以实现现现代化教育和和管理为目的的，为区域教教育提供全方方位应用服务务的信息化环环境，它是整整体推进区域域性教育现代代化的最佳途途径。四个方面的服服务为教育管理人人员服务为教学人员服服务为广义范围内内的学生服务务为家长服务主要建设内容容建设区域性的的教育信息网网络中心部署地区性教教育局/教育育局和其直属属学校的基础础教育管理数数据库部署基于校园园网络的教学学支撑平台建设中小学各各学科的教学学资源及相应应的资源管理理系统多种不同层次次的培训管理制度与运运营机制的建建设3.2、分布布式资源建设设资源分布存储储资源网目录集集中异构数据互换换高速资源缓存存资源的动态采采集3.3、信息息技术技能自自动测评系统统得到应用信息技术课程程中一般有两两类题型一类是考察基基本知识与基基本技能的试试题，大多数数以客观题的的方式呈献，，这类试题利利用计算机判判卷十分方便便，也比较简简单。另外一类是考考察基本技能能的操作题，，这类试题均均需要上机实实际操作：：要综合运用用、操作环境境和模拟、消消息截获3.4、学科科网站建设学科群网站旨旨在使资源的的使用更符合合教师和学生生的思维和使使用习惯，以以学科资源为为核心，建设设一个集资源源共建共享、、在线课件开开发、联机备备课、学科信信息发布、交交互交流等功功能于一体的的各学科，多多层次的学科科网站群3.5、教育育信息化技术术标准2000年11月，组织织国内8所重重点高校的有有关专家开展展教育信息化化技术标准研研制工作，并并成立了教育育部教育信息息化技术标准准委员会，简简称()。该委员会同时时也是国家信信息技术标准准化技术委员员会的专业委委员会以及国国际标准组织织136和和的团体会会员。该委员员会以研究、、制订、推广广与教育信息息化相关的技技术标准为使使命。我国的教育信信息化技术标标准研制工作作以国际国内内现代远程教教育以及教育育信息技术的的大发展与大大竞争为背景景，以促进我我国教育信息息化的发展为为出发点，以以实现资源共共享、系统互互操作性、保保障远程教育育服务质量为为目标通过跟踪国际际标准研究工工作和引进相相关国际标准准，根据我国国教育实际情情况修订与创创建各项标准准，最终形成成一个具有中中国特色的教教育信息化技技术标准体系系。3.6、应用用服务指导填填补产业空白白教育信息化不不是一个单纯纯的技术问题题，而更多的的是应用模式式、应用方法法的问题。随着教育信息息化的深层次次展开，应用用推进的问题题已经引起了了广泛的关注注，在一些教教育信息化处处于领先位置置的地区，比比如广州市东东山区、荔湾湾区、深圳市市南山区、广广东省佛山市市等，都专门门立项，聘请请专门的研究究与服务机构构来推进教育育信息化的应应用，从而保保证投资效益益的真正落实实以及教育信信息化的可持持续发展。3.7、课堂堂互动教育信息化的的落足点是课课堂教学信息息化课堂教学信息息化的初级形形式是内容展展示的信息化化，也就是建建设课室的投投影系统，通通过多媒体展展示设备来辅辅助教师教。。课堂教学信息息化发展的高高级阶段应该该是通过信息息技术手段来来改善和提高高课堂教学的的交互与互动动，包括师生生交互、生生生交互。典型的高互动动性课堂教学学系统包括；；多媒体网络络教室、即时时信息反馈系系统以及校园园网络教学系系统。3.8、在线线教育游戏在线教育游戏戏集知识性、、趣味性、竞竞争性、合作作性、虚拟现现实性等多种种功能于一体体，非常适合合用于低年龄龄段学习者解解决实际问题题能力以及协协作意识与能能力的培养，，也非常适合合激发学习者者学习兴趣、、维持学习者者学习动机，，因而过去的的一年中受到到广泛的关注注，可以预测测，它将是未未来几年教育育信息化应用用的热点。3.9、移动动应用随着3G通讯讯协议的发展展，面向浏览览器的移动终终端应用平台台的推广，移移动设备、标标记语言、通通讯网络等之之间通用标准准的制定以及及语音技术、、定位技术、、数据安全技技术等关键技技术的解决，，基于互联网网络的移动教教育应用将有有极大的发展展空间。3.10、从从信息管理到到知识管理根据知识的特特性，在知识识管理过程中中需要把握积积累、共享和和交流三个原原则。知识积累是知知识管理的基基础，只有一一定数量和质质量的知识资资源才谈得上上管理；知识共享是使使学习组织的的每个成员都都能接触和使使用知识库中中的知识；知识交流则是是要求每个知知识的使用者者都积极的贡贡献自己的知知识，以建构构更大规模的的知识库，知知识交流是使使知识体现其其价值的关键键环节。3.11、应应用发展趋势势无论从硬件系系统、从软件件系统、还是是从教育资源源方面来看，，都要从重视视教，重视管管理到重视学学生学。要从（信息技技术）向教育育回归。教育育信息化的产产业价值链还还要逐步的上上移，而不应应该只停留在在倒金字塔的的形式，我们们要从向教育育回归，逐步步登上金字塔塔的顶尖，金金字塔的顶尖尖要越来越宽宽，越来越大大。要以硬件建设设为主向以应应用建设为主主方面发展。。教育信息系统统，教育软件件智能化程度度要逐步提升升。教育信息化标标准将进一步步普及教育信信息化标准委委员会今年将将会有一系列列的活动，这这些活动我想想对推广标准准观念的普及及是有非常大大的帮助。四、教育信息息化的关键技技术教育信息化的的关键技术网络支撑平台台及其相关技技术教学应用系统统开发核心技技术基于的教学应应用系统模型型与开发技术术*相关软件工具具的使用与制制作技术网络支撑平台台及其相关技技术网络通信子网网技术无线：广域（（卫星通信、、微波通信））、无线局域域、移动通信信网有线：、、千千兆（百兆））以太网网络通信协议议网络操作系统统,…网络组网与接接入技术教学应用系统统开发核心技技术从软件工程角角度面向过程，面面向对象，面面向…数据存储与管管理多媒体数据库库、分布式数数据库、数据据仓库、…多媒体技术数据存储与压压缩、虚拟现现实…人工智能技术术符号主义、联联结主义、计计算智能…机器学习、知知识工程与数数据挖掘…信息组组织和和交换换,(本本体论论）……教学应应用系系统模模型与与开发发技术术教学应应用系系统模模型单机版版网络版版模式模式模式简简介B：浏浏览器器服务器器的基本本工作作模式式客户——服务务器模模式相关概概念客户端端工具具：浏浏览器器，一一个集集成多多种功功能的的网络络应用用客户户方工工具，，其最最重要要的功功能之之一就就是支支持协协议，，能够够访问问文档档，并并负责责解释释和显显示即即网络络浏览览。其其他功功能如如：支支持文文件传传输，，电子子邮件件，网网络新新闻………服务器器：支支持协协议的的服务务方软软件一种标标准化化的命命名方方法，，用来来定位位网络络上的的资源源，经经由不不同的的协议议，对对上任任何地地方的的信息息都可可以用用定位位或取取回。。格式：：……协议是上用用于发发布信信息的的主要要协议议：简简单而而灵活活工作过过程：：特点：：客户/服务务器模模式，，简单单，灵灵活，，无连连接，，无状状态，，元信信息超文本本标记记语言言，文档，，是一一个文文本文文件。。版本，，V4.0具有交交互功功能的的应应用系系统模模式,公共共网关关接口口，定定义了了一个个界面面，通通过这这个界界面服服务器器可以以把信信息传传送给给可执执行程程序（（程序序），，同时时可执执行程程序也也能返返回信信息给给服务务器开发工工具：：各种种程序序设计计语言言（包包括脚脚本语语言）），,………演变与与发展展：改改进程程序的的效率率与服务务器捆捆绑或或作为为服务务器的的模块块….开发工工具：：,……,………构成复复杂系系统的的模式式1利用是可以以成为为一个个应用用程序序的发发布中中心利用实实现发发布的的复杂杂应用用系统统模式式2浏览器器方功功能的的增强强版本的的提高高，其其描述述能力力/控控制能能力增增强在文档档中嵌嵌入语语言，，增强强页面面的表表现能能力和和交互互能力力产生动动画，，渲染染效果果无需服服务器器的参参与，，实现现与用用户的的简单单交互互利用插插件来来增强强浏览览器对对其他他文件件格式式的支支持能能力动画流媒体体的播播放，，