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1、信息技术教育应用 现状与分析朴姬顺 2011.7主要内容n信息技术教学应用发展历程n网络教育网络教育应用的研究现状 对网络教育的几点分析n信息技术与课程整合信息技术n信息技术就是指应用信息科学的原理和方 法对信息进行获取、传输、处理和应用的 技术，它是覆盖了微电子技术、计算机技 术、通讯技术和传感技术和人工智能技术 的一门综合技术。n在现阶段的教育教学实践活动中，信息技 术一般指的是计算机多媒体技术和网络技 术的综合运用。一、计算机教学应用发展历程n程序教学计算机辅助教学 n生成型计算机辅助教学n智能教学系统 n适应性学习支持 行为主义学习理论 n代表人物桑代克（学习的联结说）、华生（学习的剌
2、激反应学说）、斯金纳 （操作性条件反射说）n基本观点学习是刺激与反应的联结，其基本公式为：SR（S代表刺激，R代 表反应）；有怎样的刺激就有怎样的反应学习过程是一种渐进的“尝试与错误”直至最后成功的过程；学习进程 的步子要小，认识事物要由部分到整体强化是学习成功的关键n主要解释学习是在既有行为之上学习新行为的历程，是关于由“行” 而学到习惯性行为的看法。其代表主要有桑代克的学习联结 试误说与斯金纳的操作性条件反射学习理论。n基本特点重视知识、技能的学习注重外部行为的研究（一）程序教学（Programmed Instruction ） n普莱西（Sydney L. Pressey）于1924年发
3、 明了第一台教学机器 n将教学内容按一定的逻辑顺序分解成若干 小的学习单元，编制成教学程序由学习者 自主学习线性程序（Linear Programs）分支程序（Branching Programs） 直线式程序 n斯金纳首创的一种教学程序，是经典的程 序教学模式。n教师把材料分成一系列连续的小步子，每 一步一个项目，内容很少。系列的安排由 浅入深，由简到繁。 分支式程序 n克劳德：一种可变程序模式n学习材料分成小的逻辑单元，但每一步比直线式 程序的步子要大，每个项目的内容也较多n测验：多重选择反应n根据测验结果决定下一步的学习n有助于消除不同能力的学生之间的学习差异莫菲尔德程序 （Kay程序）
4、n它是直线式和分枝式程序原则的结合n一个主序列只有一个支序列来补充主序列学生通过支序列的学习不再回到原点，而是可 以前进到主序列的下一个问题上程序教学基本思想n小的学习步骤n自定学习进度n积极反应n即时反馈 n个别化学习传统的计算机辅助教学 n由教师在计算机程序中提前建立好所有分支，按 照预先规定的流程逐步执行呈现学习资料呈现有待解决的问题测试学生学习效果提供恰当的反馈n选择和呈现新的问题n调用相应的补习程序，复习前面所学的内容，提出相对更为简 单的问题图1 传统计算机辅助教学过程启 动呈现教学信息选择学习内容提出问题判断，反馈进一步决策结 束接受教学信息反 应接受反馈，强化补习学习新课或原料
5、内容计算机学生教学内容的生成方式n固定结构 （Frame-Oriented CAI）按照教学设计人员规定的教学单元内容和教学 单元之间控制转移方式而形成的一种课件结构 。课件虽体现了自定步调、及时反馈和主动学习 等特点，但个别化的特点还不够突出；结构变 化不大，不能激起较大的学习兴趣。 （二）生成型（Generative CAI）n20世纪60年代后期到70年代早期，认知主 义学习理论开始流行，计算机辅助教学开 始关注学习者的内部认知过程 。n收集和分析学生在学习过程中的反馈信息 ，并尝试根据学生的反馈情况来呈现新的 学习内容。程序设计者必须尽可能地提前知道学生可能发 生什么反应，然后才能决定
6、应该提供什么信息 。 生成型（Generative CAI）n单元内容生成型单元路径生成型的结构中，教学单元内容的生成是利用某种数据 结构或预先安排的算法。其产生的内容多变和富有趣味性，所展 示的知识、问题和示例等能较好地与学生的原有知识相适应。n分支路径生成型最简单的是通过对行为目标的评价来选择下一个教学单元较复杂的路径算法是采用适应式生成方式，即不但根据学生的历 史情况来调节教学单元的顺序，一般需要建立教学单元的网状结 构。执行好的学生能顺利通过整个课程，而执行情况较差的学生则要 经过较多的教学单元，使其从各个方面更多地接受教学内容以弥 补原来的不足。因此这种结构能分清楚学生的学习情况，发
7、挥CAI 个别化的教学特点。智能教学系统 n卡内基梅隆大学卡波纳（Car bonell）尝试将人工 智能（Artificial Intelligence，AI）技术应用于CAI 系统n系统有一个包含教学主题材料和授导教学规律的 知识库，能够用自然语言与学生对话，能够以自 然的方式从它的通用知识库里面生成问题和反馈 。SCHOLAR（1978）WHY （亚伦柯林斯、艾伯特斯蒂芬） 智能教学系统n通过问题解决的方式学习，这些问题都是 经过恰当选择的，能够为学习者提供良好 的学习经验。 nICAI系统： 领域知识专家模型学习者知识学生模型教学策略知识教师模型 智能教学系统n主要特点：采用人工智能（A
8、I）的知识表示方式来表示领域知识；建立了能够动态更新的学生模型，有利于系统了解教 学对象；预先定义了知识和推理规则，而不是由程序控制固定 的教学序列；提供了详细的错误诊断，以及更为友善的人机交互。阿根廷使用什么语言？*可能是西班牙语。很好。阿根廷的面积大约是多少？学生改变论题*告诉我一些秘鲁的事情？秘鲁是一个国家，它的位置在南美洲。秘鲁的首都是利马。现在回答前面你没有回答的问题。终止回答问题*阿根廷的面积是1100000平方公里。更确切的说是1200000平方公里。秘鲁东边是什么国家？学生答错并改正 *天主教教义。 错了，教义不是国家，而是一种信仰。正确答案是巴西。秘鲁在哪里？学生再次改变论题
9、*阿桑西昂热吗？由于阿桑西昂视巴拉圭的一部分，热。*秘鲁与巴拉圭最重要的差别是什么？主要的差别是：秘鲁的人口是巴拉圭的 7.8倍。1：对特定情形进行预测您想一想亚马逊河丛林有暴雨或小雨吗？*暴雨。2：主要原因亚马逊河丛林为什么有暴雨？*因为它邻近赤道和大西洋。3：直接的原因在亚马逊河丛林还有什么影响降雨。*现在水是暖的。4：次要原因充满潮湿的空气到达陆地时会发生什么？*我不知道。5：提出一个因素，看它是否是一个原因你想想安第斯山脉对亚马逊河丛林降雨有何影响？*是的。3：直接原因*湿热的空气冲向安第斯山且空气变冷 。3：直接原因湿热的空气蜿蜒冲向安第斯山导致空气 变冷的实际情况如何？6：由不充分
10、的条件导出一般性规则 你想想暴雨发生在山的哪个位置？*是的。7：对不充分的条件举出反例，且2： 找出主要原因南加利福尼亚也有山，为什么南加利福 尼亚没有暴雨？智能教学系统存在难以解决的问题 n能够针对不同学生进行因材施教，但过于强调理想 化的“教”。n智能教学系统的开发需要领域专家、知识工程师、 教学专家的通力合作，开发难度大 等。如何让学生从被动地接受教学转为主动地建构式学习；如何根据学生的需求和教学目标，实现学习者和教学系 统之间有效的知识通讯；如何在网络环境下有效地支持个别化学习、协作学习和 探究学习。适应性学习n提高学生的学习适应性，让学习环境通过 自身的调整来适应学习者的个性特征和知
11、 识水平，满足学习者的个别需要的学习过 程。让学习者选择学习支持工具来定制自己喜欢的 学习环境提供灵活的学习方法来动态呈现学习内容（三）适应性学习支持系统（Adaptive Learning Support System，ALSS）n是针对个体学习过程中的差异性而提供的 适合个体特征的一类个别化的学习支持系 统，它能够提供一个适应用户个性化特征 的用户视图：个性化的资源个性化的学习过程和策略学生教师师教学内容教学媒体智能教学 系统统在系统统的监监控下 通过问题过问题 解决方 式学习习计计算机作为为教师师 ，监监控学生学习习 过过程，执执行错误错误 诊诊断和生成提示 信息采用知识识表示 技术术，
12、教学内 容由系统统自动动 安排多媒体，主要 由文本构成、 辅辅以图图片、动动 画、声音适应应性学 习习支持系 统统开放的网络络学习习 环环境下自主学习习 、协协作学习习、探 究学习习计计算机作为为学习习 伙伴，或作为认为认 知工具、协协作和 交流工具、情感 激励工具由多媒体、超 媒体构成，采 用适应应性超媒 体技术组织术组织超媒体 超文本表1 ITS、ALSS中的四要素比较图2 ALSS的体系结构示意图资料来源：张家华.适应性学习支持系统:现状、问题与趋势.现代教育技术，2009（2）教学管理人员课程开发人员学习策略模块学习管理策略信息加工策略 学习工具模块协作学习工具知识可视化工具远程学习过
13、程分析工具 学生代理教师代理学习者模型认知特征学习记录领域知识模型教学资源描述模型知识概念本体教学资源适应性学习支持系统学习者教师 / 辅导者学习者课程交互ALSS核心组件n学习者模型:是对学习者的若干特征信息的抽象描述，包括其在学习过程中呈 现出来的知识状态、目标、背景、认知风格和爱好等。n领域知识模型:其内容包括学习资源、课程结构、教学策略以及练习测试库等。n适应性引擎:包括学习策略和学习工具，能根据学习者的有关信息，对其认知 能力和知识水平进行诊断，动态地构建适合的学习内容及其呈现 方式，并能对教学进行监测和管理，不断修改和维护学习者模型 。ALSS的研究现状nALSS的研究历程孕育阶段
14、n1970年，美国自然科学基金资助研制TICCIT，利用 计算机辅助自适应测试技术作为主要手段，试图提 供适应性教学。n80年代期间，在ITS领域开始注重认知模型和模式 追踪的研究，力图实现教学的智能化和个别化。ALSS的研究历程n起步阶段：90年代初期，研究者开始利用适应性导航技术开发能适应不同学 习者的超媒体学习系统。90年后期，基于Web的AHS（适应性超媒体系统）成为研究热潮 ，并出现三大方向：n利用适应性超媒体组件创建基于Web的教育系统n探索AHS的新技术n开发AHS的框架和著作工具研究人员对AHS的体系结构、方法和技术进行了深入探索并开发 了一批适应性学习系统。n美国国家标准与技
15、术协会高技术研究项目（National Institute Standards and Technology Advanced Technology Program ）从1998年开始投入巨资资助研究适应性学习系统。 ALSS的研究历程n发展阶段：21世纪初以来许多来自ITS和AHS领域的学者 成为ALSS研究队伍的主要成员，ALSS的研究 呈现具体化和多元化趋势研究热点n适应性学习模式、适应性用户模型、适应性引擎技 术、适应性协作学习支持等ALSS的国内研究n王陆教授：个性化学习支持系统 n陈品德：A-Tutor适应性学习支持环境 研究现状n国外研究较多，国内研究偏少n国内较重理论，国外较重
16、应用n实用产品偏少，开发难度较高n理论支持不足，研究有待深入表2 典型ALSS及其关键技术资料来源：张家华.适应性学习支持系统:现状、问题与趋势.现代教育技术，2009（2 ）认知理论对计算机辅助教学发展的影响 n认知结构学习论布鲁纳的发现学习论：强调学生的主动探索n对人类认知表征的理论解释n结构概念奥苏伯尔的意义学习论n信息加工学习论认知理论的要义n从内部心理过程来解释人类的学习行为；n重视学习者主动建构认知结构；n重视学习者的经验；n主张进行有意义的学习；n强调结构性学习，发现法教学主要研究方向基本的认认知理论论对计对计 算机辅辅助教学的影响典型系统统第一代研究（ 20世纪纪初到80 年代中期）关于学习习者如何整 合并利用以言语语与 视觉视觉 形式呈现给现给 他 们们的信息方面的研 究格式塔理论论 双重编码编码 理论论强调调知识识的呈现现，关注知 识识呈现现
