计算机辅助教学.pdf

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1、 第一章 计算机辅助教学概论 1.1958 年美国 IBM 公司沃斯顿实验室设计出世界上第一个计算机教学系统。2.CAI 的产生与发展具有的三大基础：（1）物质基础：计算机的出现，标志着人类进入信息时代，在教育上的应用，改变了传统的教学方式，实现个别化教学，扩大教学范围，提高教学效率，打下物质基础；（2）理论基础：教育学、教育技术学、“机器教学和程序教学”的影响；（3）社会基础：信息已经成为促进经济发展、提高生产力、增强国家实力的重要资源。新的科技成果日新月异、知识爆炸、传统教学无法适应以及世界各国政府对信息技术的高度重视。3.CAI 的发展历程：（1）从 1958 年到 1975 年初级阶段

2、 1958 年；1960 年，美国伊利诺伊大学开发出 PLATO I 系统；1962 年 PLATO II 系统世界上第一个多终端计算机辅助教学系统；1964 年 PLATO III 系统多用户系统，教学方式多样化，包括模拟和游戏。20 世纪 60 年代末到 70 年代上半期，两大教学系统：PLATO IV 系统和 TICCIT（学中）。20 世纪 70 年代末期，ICAI智能型的 CAI、1970 年研制了 SCHOLAR（学生可以向系统提问并给出答案）。（2）1976 年到 20 世纪 80 年代末期CAI 的普及应用阶段 （3）1990 年以后新技术应用到 CAI，主要体现在：多媒体技术

3、、网络技术、人工智能技术、虚拟现实技术。4.计算机辅助教育（CBE）: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。5计算机辅助教学（CAI）:计算机辅助教育中的重要组成部分，是教师为了提高教学效果和效率，利用以计算机为中心的丰富的教学资源，改进传统教学，或为学生提供一个学习环境，使学生通过与计算机的交互对话进行学习的一种教学形式。6.计算机管理教学（CMI）: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。7.计算机辅助教学的特点：（

4、1）自定步调（2）难度适宜（3）人机交流（4）适时反馈 （5）诊断补救（6）追踪效果（7）保存资料（8）推广经验（9）效果独特（10）事先规划 8.计算机辅助教学的一般过程：（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。9.常见的计算机辅助教学模式：（1）操作练习（2）个别辅导（3）咨询方式 （4）模拟演示（5）问题求解（6）教学游戏 10.CAI 发展的特点：（1）基础理论研究的趋势：a.计算机辅助教学的功能特点及教学模式；b.学习理论和

5、相关的视听心理学、传播理论；c.计算机辅助教学的系统构成；d.计算机辅助教学与传统教学的整合。(2)技术发展趋势：a.使用多媒体技术、虚拟现实技术等，为学生创设更接近真实的学习情景;b.应用计算机网络技术，实现分布式教学和远程教学。Internet 网络的普 及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件；c.应用人工智能技术，使教学系统更加智能化。第二章 课件开发概述 1.课件：一种用于教学的计算机软件，在它的开发过程中，涉及到教育学、心理学、传播学、美学、计算机科学等不同学科的知识。1.软件工程是从管理和技术两方面研究如何更好地开发和维护计算机软件的一门学科。2.课件开发过程的

6、8 个阶段：（1）问题定义阶段（2）可行性研究阶段（3）需求分析阶段 (4)总体设计阶段（5）详细设计阶段（6）编码和单元测试阶段（7）综合测试阶段(8）软件维护阶段 4.多媒体课件开发过程：（1）项目分析阶段（2）总体设计阶段（3）单元设计阶段 （4）程序编码阶段（5）评价与修改阶段（6）发行使用阶段 （2）第三章 常见课件类型 1.课件的结构类型：（1）框面型课件（2）生成型课件 （3）数据库型课件（4）智能型课件 2.按教学类型分类:（1）个别辅导型课件 （2）操练与练习型课件 （3）模拟型课件 （4）游戏型课件 （5）咨询型课件 3.个别辅导型课件：（右图）（1）定义：个别辅导型课件以

7、向学生传授新知识为目标。其教学过程与一个家庭教师一对一地辅导学生学习类似。4.模拟型课件：（1）定义：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 （3）作与思考，自己总结出结论，或通过操作 熟练某种操作技巧。（2）分类：演示模拟、操作模拟、实验模拟、管理模拟。5.游戏型课件：（1）定义：一种以游戏的形式呈现教学内容的教学软件。（2）特点：a.明确的教学性 b.有游戏的特征（3）教学特点：a.能极大激发学生的学习兴趣 b.可用于教学过程的多个阶段 C.特别适合以学生为主体的发现式学习（4）课件的结构：游戏开始、游戏体、游戏结束。a.游戏开始部分有游戏目标及规则的说明

8、部分、游戏的设置部分、供学生选择的选项；b.游戏体一般是一个循环体，结构上和模拟型课件的循环体差不多，只是其中的学生动 作部分变成了学生动作和对手适应两部分;c.游戏结束部分一般要做一些游戏结束前的处理工作，例如，显示游戏的结果，一般游戏结果有胜、负或平局，也可能，没有胜、负或平局，而以得分的形式给出结果，有时也给出以往的成绩记录及本次得分的相对排名。6.咨询型课件：（核心：数据库系统）7.积件：（1）概念：积件是继传统课件之后的第二代教学软件，它由积件库和积件组合平台组成。（2）特点：a.通用性和灵活性 b.基元性和可积性 c.开放性和自繁衍性（3）从结构上看，积件主要有积件库和积件组合平台

9、两大部分组成。a.积件库用于存储教学资源，主要有五个大的部分组成：多媒体教学资料库、微教学 单元库、虚拟积件资源库、资料呈现方式库和教学策略库;b.积件组合平台是使用者选取、加工、组合教学资源的操作平台。第四章 课件设计方法 1.项目分析可行性分析：（1）开发成本与效益估算（2）开发人员可行性（3）开发进度。2.课件设计的基本要求：（1）教育性a.教育目的明确 b.教学对象准确 c.体现教学规律 d.解决教学难点与重 e.达到其他教学手段所达不到的教学效果 （2）科学性a.教学内容的教学性（表述的科学性、规范性、通 俗简明、实用新颖）b.课件设计方法的科学性（3）技术性a.硬件环境 b.软件环

10、境 c.交互操作 d.帮助功能 e.安装与卸载（4）艺术性 3.总体设计又称为概要设计。4.文字脚本：课件文字脚本从结构上可分为两部分：讲解部分和多媒体演示描述部分。制作脚本：课件结构图及框面卡片两部分构成。5.交互设计的常用方法：菜单式、引导式、提示帮助式。6.媒体设计：通过对媒体素材的设计，将教学信息传递给教学对象，并达到最好的教学效果。主要包括心理策略设计、媒体素材关联策略设计。7.媒体关联的策略设计：指课件中若干媒体素材关联的方法和技巧，可分为可视媒体与可视媒体、声音与声音、可视媒体与声音 3 种方式。第五章 课件的编辑制作技术 1.计算机能够单独识别并处理的数字和文字可以统称为文本。

11、2.OCR 技术是在计算机上利用光学字符识别软件控制扫描仪，对所扫描到的图像内容进行分析，讲图像中的文字影像识别出来，并自动转换成 ASCII 字符。3.数字图像是以 0 或 1 的二进制数据表示的，其优点是便于修改、易于复制和保存。数字图像可以分为以下两种形式：位图和矢量图。4.位图是以点或像素的方式来记录图像的，因此图像是由许许多多小点组成的。位图图像的优点是色彩显示自然、柔和、逼真；其缺点是存储空间相对比较大，图像在放大或缩小的转换过程中会产生失真等。5.矢量图是以数学方式来记录图像信息的。矢量图的优点是信息存储量小，分辨率完全独立，在图像的尺寸放大或缩小过程中图像的质量不会受到丝毫影响

12、。矢量图的缺点是用数学方程式来描述图像，运算比较复杂，而且所制作出的图像色彩显示比较单调，图像看上去比较生硬，不够柔和逼真。6.捕捉图像是指利用软件或硬件的手段，将呈现在屏幕上的图像截获，并且以一定的格式存储下来，成为可以被计算机处理的图像资料。7.位图文件：（1）BMP 格式：一种在图像处理中最常见的形式，也是 Windows 使用的基本图像格式，其文件的扩展名为 bmp。特点：它用一组数据（8 位至 24 位）来表示一个像素的色彩等属性。BMP 格式文件的存放空间往往很大，但相对来说，存取图像的速度要快一些，图像的失真小。（2）GIF 格式：Internet 上使用的较多的图像文件格式之一

13、，GIF 图片的扩展名是 gif。优点：支持背景透明、支持动画、支持图形渐进、支持无损压缩；缺点：只有 256 种颜色，对于照片质量要求较高的图片是显然不够的。（3）JPG 格式：JPG 图片的扩展名为 jpg。优点：支持上百万种颜色；缺点：有损压缩。8.位图处理软件应具备的基本功能：图像文件处理、图像的编辑、图像的绘制以及从外部图像输入设备输入图像等基本功能。9.矢量图处理软件应具有的功能：文件处理、矢量图形编辑及矢量图与位图转换的功能。10.计算机中广泛应用的数字化声音文件有两类：（1）专门用于记录电子数字乐器声音的MIDI 文件；（2）采集各种声音的机械振动而得到的数字文件，也称为波形文

14、件。11.声音信息的存储：（1）WAV 格式：音源发出的声音（机械振动）通过麦克风转换为模拟信号，模拟的声音信号经过声卡的采样、量化、编码，得到数字化的结果并以文件形式保存到存储器上。特点：可以很好地表达原始声源的效果，但存储空间较大。（2）MIDI 格式：自己创造的。特点：存储容量小，但表达能力有限，无法重现自然声音。（3）RM 格式：流式媒体，其文件扩展名为 rm。流式媒体是 Internet 上流行的多媒体应用标准之一。流式文件可以一边下载一边听。流式媒体播放器在播放 RM 格式的声音文件时，首先下载几秒钟的内容临时存放到缓冲区内，并在继续下载的同时播放缓冲区中的内容。传统的音频文件（如

15、 WAV 格式），通常被叫作“离散文件”或“可下载的文件”。一般来说，这种音乐文件在计算机播放之前，需要完全下载它并保存在硬盘或其他的存储介质中。12.声音信息的加工处理：（1）波形声音处理；（2）MIDI 音乐制作。13.动画的基本原理：用一组彼此有差别的单个画面，通过一定速度的顺序播放来达到画中形象连续变化的效果。14.视频信息的存储：（1）AVI 格式：较为流行的 Windows 标准视频文件，其文件扩展名为avi。它将视频和音频信号交错存储在一起。其采用了一种视频有损压缩技术，一般在计算机上可实现每秒播放 15 个画面。（20）MPG 格式 MPG 格式是 PC 机上全屏幕活动视频的标

16、准文件，其文件扩展名为 mpg。使用 MPEG方法进行压缩，可在 1024*768 分辨率下以超过 25 帧/秒30 帧/秒的速率同步播放视频图像和 CD 音质的伴音，因此具有比较理想的视听效果。15.制作多媒体著作系统又叫多媒体开发环境，一般由一组实现各种功能的工具软件组组成，典型的多媒体著作系统由媒体编辑处理工具、多媒体集成工具、作品演播环境等几部分构成。16.多媒体集成工具应具有以下功能：（1）媒体引入与属性设置能力；（2）面向对象的设计环境；（3）具有外部接；（4）编辑与运行的环境；（5）打包与封装。17.常用的课件写作工具：(1)帧页型(2)图标型（3）时序型（4）网页制作型（5）程

17、序型 18.课件制作工具的基本要求：（1）制作出的课件适应性强，可在不同的软硬件环境下使用，以便在不同的教学环境下使用；（2）能很好地表述课件的逻辑结构和教学思想；（3）提供适合教学需要的交互方式、对话界面，以适应学生提问、练习及测验的操作；（4）具有数据储存与处理的能力，用于满足如学生分数统计、身份验证、随机出题等数据处理的要求；（5）能灵活控制和改变课件的执行顺序，按要求跳转到指定的教学内容中，以此实现因时、因地、因人施教的教学原则；（6）可以按需要使用不同的媒体进行教学，并有良好的媒体播放与控制能力及同步协调能力；（7）具有教师与课件同时表达教学内容的能力，如提供白版等；（8）具有链接其

18、它资源及课件的能力；（9）具有很好的容错能力，此功能可以很好的避免由于误操作而引起的教学故障；（10）易学、易用。19.评价及选用：（1）工具的基本特性 a.对开发支持环境及课件运行环境的要求;b.开发工具功能的评选。（2）开发者的需求（3）最终用户的需求 第 8 章 网络课件开发技术 1 网络：分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机系统，用通信设备和通信介质（如电话线、网线、光纤、微波、卫星等）连接起来，再配有相应的支撑软件，以实现计算机之间的相互通信、资源共享的系统，称为计算机网络。2.网络的分类：局域网、广域网、Internet.。3.工作站：连入网络的用户计算机，它可以进行人机

19、交互、输入、输出及通信工作，也可以接受服务器提供的各种服务，共享网络资源。客户机和工作站一样，也是连接到网上的一台个人计算机。4.文件传输可使用户在不同的计算机间进行文件传输。5.远程登录是一种基于 TCP/IP 的终端仿真协议。6.HTML：超文本标记语言。第 9 章 网络课件设计 1.网络课程：基于网络的硬件与软件环境，可激发学生的学习兴趣和提供丰富的学习资源，便于教师通过网络多媒体手段进行讲授和从事相关的教学活动。2.网络课程及其特点：(1)时空性(2)共享性(3)多媒体性(4)交互性(5)动态性（6）可控性 3.网络课程设计原则：（1）体现网络教学的特点（2）体现新的教学思想（3）符合

20、认知规律（4）注重课程的适应性（5）使用方便操作简单 4.网络课件开发设计方法：自顶向下的方法、自下而上的方法、增补更新的方法、参照仿效的方法。5.网络课件的设计阶段：需求分析阶段，设计阶段；制作阶段；测试评价阶段；发布与应用阶段。第 10 章 课件的评价与发行 1.课件评价的标准：教育性、科学性、可用性、技术性、艺术性。2.课件评价的分类：（1）形成性评价是指在课件的设计开发过程中，收集各方面的有效数据，做出分析判断，发现问题，向课件制作者提出改进意见，这些意见可以直接在课件的开发过程中被采纳，以帮助课件制作者改进和完善开发工作，保证最终的课件具有较高的质量。（2）总结性评价 是指在课件开发

21、结束之后，通过同类课件间的相互比较或者用某种标准对课件进行评测，对课件的教学价值和教学效果做出判断，并评定等级，以衡量课件的使用价值、适用范围和推广价值。并将评价结果告知课件开发者，为今后的开发工作积累经验。3.版权亦称著作权，是指作者对其创作的文学、艺术和科学技术作品所享有的专有权利，主要包括发表权、开发者身份权、使用权、修改权、保护作品完整权、获得报酬的权利及转让权等。4.课件开发中的版权问题：（1）侵权行为 （2）课件开发和使用中的合法行为 第 11 章 计算机辅助教学的发展方向 1.网络计算机辅助教学（NCAI）：通过计算机网络，教师和学生对教学内容进行讲授、学习、练习、评测和辅导答疑

22、的教学过程。2.个网络计算机辅助教学系统主要由三个组成部分：（1）网络多媒体课件系统；（2）网络多媒体教室系统；（3）网络远程教学系统。3.网络教学软件主要由以下三个界面：（1）学生界面（2）教师界面（3）管理员界面 4.网络计算机辅助教学具有如下特点：（1）技术平台的系统化、网络化、电子化；（2）教育环境的虚拟化；（3）教学时空的延伸性、教育规模的扩大性；（4）教育资源的开放性、整合性和教学模式的多样性；（5）教学的软硬件资源得到共享，提高 CAI 系统的使用效率；（6）教育者具有全新的教育观念和较高的信息素质；（7）可为教师及学生提供协同教学的工作和学习方式；（8）不受学生所在地域的限制，

23、也没有学习时间的限制；（9）充分地发挥计算机辅助教学以学生为主体，实现交互式个别化教学的优势；（10）降低了教学成本，满足了更多人学习的愿望，并可实施终身教育；（11）改善了教学环境，丰富了教学手段，为提高教学质量，增强社会效益提供了重要的条件。5.智能计算机辅助教学（ICAI）：以认知能力为理论基础，将人工智能技术应用于 CAI 中，以支持和实现教学过程。6.ICAI 的特点：（1）能自动生成各种问题与练习；（2）根据学生的学习水平与学习情况选择与调整学习内容和进度；（3）在了解教学内容的基础上自动解决问题，生成解答；（4）具有自然语言生成与理解能力，以便实现比较自由的教学问答系统，提高人机交互的主动性；（5）对教学内容有解释咨询能力；（6）能诊断学生错误，分析原因并采取纠正措施；（7）能评价学生的学习行为；（8）能评价教师的教学行为。7.ICAI 分为两类：（1）智能导师系统:一个具有教师的智能行为的计算机辅助教学系统；（2）人工智能化的学习环境:一个允许学生自由学习，并能帮助学生解决问题的 CAI 系统。