计算机辅助教学

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  算机辅助教学汉语拼音jì suàn jī fǔ zhù jiào xué),(computer aided instruction),以计算机为媒介,通过学生与计算机之间的交互活动,实现对学生的教学。简称CAI。CAI可以用于代替教师进行整门课程教学,或作为常规课堂教学的补充手段。CAI有利于因材施教,根据学生个人特点,变被动学习为主动学习,教学形象直观,并能缩短学习时间和节省大批教师,也有助于社会成员接受新知识,获得可观的经济效益和社会效益。

  基本组成 CAI是借助计算机实现各种教学活动的,其核心部分是计算机系统,包括硬件、系统软件和应用软件。①硬件组成。除计算机主机以及磁盘机、打印机等基本外部设备外,主要是功能较强的教学终端,它是学生与计算机之间进行直接通信的媒介。教学终端常用的输入设备有字符键盘、光笔、触摸屏、鼠标和图形输入板,常用的输出设备有显示终端、影像设备、语音设备和绘图仪等硬拷贝装置。组合终端把多种输入输出设备组合在一起,构成多媒体的教学终端,能进行文字、图形、声音、动画等多种形式的信息传递。②系统软件。除计算机自身提供的基本系统软件外,主要有CAI课程软件的控制管理程序和课程软件的编写工具。支持CAI的操作系统一般有:支持个人CAI的单台微型计算机操作系统,支持分时CAI的分时操作系统,以及支持分布在异地的多用户使用的网络操作系统。CAI控制程序用于管理、调度CAI课程软件的运行,主要功能是整个CAI教学流程的控制,学生中断和恢复学习的信息处理,课程软件的调度,以及统计、鉴定学生的学习情况等。课程软件编写工具用于编写CAI课程软件,可以采用某种计算机程序语言,如交互式BASIC,或CAI课程软件的专用语言。一些能自动生成课程软件的交互式计算机写作系统,作者只要根据屏幕上提示要求输入相应的教材内容以及各个教学单元间的衔接关系、问题与答案等信息,写作系统就能自动生成课程软件,从而减轻了教师编写课程软件的负担。要开展高级形式的CAI,计算机还应提供许多功能较强的软件支持工具,如图形开发工具、表格处理工具、文字处理工具、纠错程序等,它们通常以软件包或集成软件包的形式提供给用户。为进行大批量数据的检索和处理,数据库系统也常常是CAI的重要支持环境之一。③CAI课件。即课程软件,是教师或程序设计人员根据教学要求用CAI写作工具编制的应用软件。课件要求把教学内容安排和计算机教学活动描述出来,编成程序存入计算机,然后,在上课时由学生启动计算机执行这些程序,进行会话式教学。课件反映了教师的教学意图和教学经验,是CAI系统运行的主要软件。高质量的课件将使计算机成为一名“优秀教师”。

  在指导CAI课件设计的教学理论中,刺激椃从强化的程序教学理论最为成熟。它针对不同的教学对象和教学目的,把教材内容以合乎逻辑的顺序,由浅入深、循序渐进地排列起来,做到程序化的安排,并以此指导学生的学习过程。在程序教学基础上发展了分支程序教,许多用于训练或练习的CAI教学程序就是基于分支程序教学原理设计的。

  课件的主要类型有:帧面型,以帧面为教学单元组织程序教学;生成型,根据教学需要,利用教学信息组成的数据库,从中自动选取适当信息生成教学单元以组织教学过程;智能型,引入按教学原则组成的知识网络,用以生成问题,生成与学生的对话;认识型,由计算机产生理想化的环境,让学生实验性地发现与学习现实世界的某些规律,学习一些概念,练习某些技能与技巧;实验型,利用计算机模拟某些自然现象和实验过程,进行实验模拟教学;测试型,即计算机辅助学生测试,测试的方式可以由计算机试题库系统生成试卷对学生进行测试,也可以利用计算机测试课件由学生与计算机对话进行联机测试;管理型,利用计算机收集、分析、诊断学生的学习情况,生成并批阅学生的作业等。

  教学方式 为了达到不同的教学目的,可以采取以下不同的教学方式:①启发式教学方式。计算机充当指导教师的角色,在向学生描述新知识的同时,计算机不断地向学生提问,对学生的答案进行评判,并向学生提供恰当的学习指导。②训练与练习方式。学生并不学习新知识,而是回答一系列问题。这种方式用于帮助学生复习已学过的知识,以提高运用所学知识的技能。③游戏方式。以玩游戏的方式来教给学生某种知识,或者让学生复习所学过的内容。这种教学方式往往利用一些迷人的计算机动画来激发学生的学习兴趣。④模拟方式。由计算机模拟一个现实生活的景物或系统,让学生在这个系统中充当一个角色,使其按照预定方式或步骤操纵这个系统,从中获得有关的经验。⑤模拟分析方式。学生操纵由计算机给出的一个原始模型系统。学生可以改变系统的参数,甚至改变系统的结构,然后观察系统会产生什么结果,从而总结出系统中各个元素相互作用的关系。⑥问题分析方式。主要用于培养学生分析问题的能力。计算机先向学生描述一个问题,问题中包含一批相互关联的因子,然后由学生自己进行推理,提出可能的假设,直至总结出因子间的关系。在学生推理过程中,计算机要给予恰当的指导。