现代教育技术第五章.ppt

学习目标：了解计算机辅助教学的基本概念、教学模式及其特点。了解多媒体素材获取、编辑与集成的方法与工具。掌握多媒体课件的开发步骤，能够开发多媒体课件。能够用计算机制作概念并将其应用与教学。理解虚拟现实、人工智能等新技术应用于教育的特点与优势。第五章 计算机辅助教学多媒体课件的开发多媒体课件的开发多媒体课件的开发多媒体课件的开发计算机辅助教学模式计算机辅助教学模式计算机辅助教学模式计算机辅助教学模式概念图及其应用概念图及其应用概念图及其应用概念图及其应用 概概概概 述述述述5.15.15.25.25.35.35.45.4新技术的教育应用新技术的教育应用新技术的教育应用新技术的教育应用5.55.5 对于对于计算机在教育中的应用方式，可以从不同角度进行计算机在教育中的应用方式，可以从不同角度进行分类：分类：1、从应用功能的角度看计算机的教育应用、从应用功能的角度看计算机的教育应用：计算机辅助教学 计算机辅助教学(computer assisted instruction,简称CAI)指的是 用计算机帮助或代替教师执行部分或全部教学任务，传递教学信息，对学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。计算机管理教学 计算机管理教学(computer managed instruction,简称CMI)。狭义狭义：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；广义广义：计算机正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。计算机的教育应用 计算机的教育应用2、从认知工具的角度看计算机的教育应用（、从认知工具的角度看计算机的教育应用（Jonassen 1996）：）：学习计算机（learn about computer）把计算机作为学习对象，其内容包括计算机的基础知识、基本技能及其对社会的影响等三部分。从计算机学习（learn from computer）教师把计算机做为一种辅助的教学工具来辅助教学、辅助测试、管理教学与辅助备课等工作。用计算机学习（learn with computer)学生可以把计算机作为学习工具，主要包括用计算机来完成获取和保存信息、处理和交流处理等任务。多 媒 体 课 件 文本、声音、图形、图像和动画等是信息的载体，其中两个或多于两个的组合构成了多媒体多媒体。运用计算机综合处理多媒体信息（文本、声音、图形、图像和动画等）的技术，包括将多种信息建立逻辑连接，进而集成一个具有交互性的系统等等，叫做多媒体技术多媒体技术。多媒体的特性：多媒体的特性：多媒体技术特点：多媒体技术特点：集成性 集成性 实时性（同步性）交互性（多媒体技术与电视、电影等单向信息提供手段的主要别）交互性 数字化（减少磨损）多样性多 媒 体 课 件 在多媒体教学中，通常将用于执行教学任务的多媒体软件称为多媒体课件（Multimedia Courseware），简称课件课件。超文本超文本和超媒体超媒体是多媒体课a件中两个十分重要的概念。所谓超文本（超文本（Hypertext），就是一种用计算机 来实现连接课件中相关页面的结构。在超文本结构中，除了文字链接以外，还可以对图像、视频、声音等多媒体信息进行链接，从而出现了超媒体超媒体(Hypermedia)的概念。超文本(Hypertext)+多媒体（Multimedia）超媒体超媒体。多媒体课件 流媒体 流媒体流媒体指的是一类采用流式传输方式在网络上播放的媒体格式。流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分的数据存入用户计算机，在内存中对数据进行缓存并输出。流媒体的数据流随时传送随时播放。与传统的下载方式相比，这种边下载边播放的流式传输方式可以极大地减少用户等待的时间。5.2 计算机辅助教学模式5.2.1 分类框架分类框架 教学模式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：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。如图所示，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。分类框架表表5 51 1 基于教学论的教学模式基于教学论的教学模式分类框架计算机辅助教学的模式计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。信息化教学模式的一个分类框架（祝智庭，1996）:分类框架 该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：客观主义-个体主义（教师为中心-个别化）；：建构主义-个体主义（学生为中心-个别化）；：建构主义-集体主义（学生为中心-集体化）；：客观主义-集体主义（教师为中心-集体化）。主要模式1基本模式基本模式（1）操练与练习）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。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：可以及时反馈相关的信息；能够以多媒体方式有效地激励学生；可以将学生的成绩及时加以保存。主要模式图图5一一2 操练与练习：小学加法运算操练与练习：小学加法运算 主要模式（2）个别指导）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。主要模式（3）教学测验）教学测验 计算机辅助测验(Computer Based Testing，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。主要模式 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(Optical Mark Reader,简称OMR)。计算机辅助测验分析主要包括测验项目分析、测验信度与效度计算，以及因素分析等。主要模式(4)教学模拟教学模拟 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：实验模拟。实验模拟。在自然科学的教学中，计算模拟课件可 用来构造模拟的实验环境，以便代替、补充或加 强传统的实验手段。图5-3就是物理课程中电磁感应实验模拟的一个例子。主要模式图图 5|3 教教学学模模拟拟 ：电电磁磁感感应应 主要模式 管理模拟管理模拟。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：计算机模拟的优点：高效、安全；低成本；形象逼真，容易引起学生的兴趣。主要模式(5)问题解决问题解决 定义：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：特定的问题求解特定的问题求解。工具性问题求解工具性问题求解。主要模式(6)教学游戏教学游戏 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。多数教学游戏是为了锻炼学生的决策能力而设计的。主要模式2.其他模式其他模式 (1)微型世界微型世界 微型世界（Microworld）是指利用计算机系统构造一种可供学习者自由探索的学习环境。其基本特点是学生可操纵模拟环境中的对象，可建构自己的实验系统、测试实验系统的行为。一般来说，微型世界和教学模拟、教学游戏有密切的关系。主要模式(2)案例学习案例学习(3)智能授导智能授导 旨在通过学生与计算机进行双向问答式对话，利用人工智能技术来模拟“家庭教师”的行为。(4)基于资源的学习基于资源的学习(5)探究性学习探究性学习 要求学生利用计算机或网络系统的信息服务功能，从学科数据库中检索出所需的信息，通过信息收集和推理之类的活动，得出对预设问题的解答。主要模式(6)认知工具认知工具 以计算机为学习工具，按照它们对学习者支持作用的不同，可以分为效能工具和认知工具两大类。(7)计算机支持的协作学习计算机支持的协作学习(8)计算机支持讲授计算机支持讲授 包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。(9)虚拟教室虚拟教室 在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的学习环境，允许身处异地的教师和学生进行大多数教学活动。5.3 多媒体课件的开发这是最为基本的这是最为基本的5.3.1 课件开发步骤课件开发步骤 多媒体课件的开发步骤：多媒体课件的开发步骤：课件开发步骤1环境分析环境分析 主要包括课件目标分析、课件使用对象分析和开发成本估算等任务。课件使用对象分析通常涉及以下三个方面：学习者的一般特点；学习者对学习内容的态度以及已经具备相 关的基础知识与技能；学习者使用计算机的技能。（成本估算通常也是不可缺少的。）课件开发步骤2.教学设计 主要任务包括详细分析教学内容、划分教学单元、选择适当的教学模式等。教学内容分析教学内容分析指的是根据前述确定的教学目标，具体划分出教学内容的范围，揭示教学内容各组成部分之间的联系。教学单元划分教学单元划分的依据是教学大纲。课件开发步骤3脚本设计脚本设计 脚本脚本是在教学设计基础上所作出的计算机与学生交互过程方案设计的详细报告，是下一阶段进行软件编写的直接蓝本，是课件设计与实现的重要依据。多媒体课件的脚本可分为文字脚本文字脚本和制作脚本制作脚本两种。文字脚本包括教学目标的分析、教学内容和知识点的确定、学习者特征的分析、学习模式选择、教学策略的制定、媒体的选择等任务。开发步骤4.软件编写软件编写 将教学设计阶段所确定的教学策略，以及脚本设计阶段所得出的制作脚本用某种计算机语言或多媒体软件工具加以实现。在课件程序编写和调试结束后，还必须编写相应的文档。5.评价与修改评价与修改 课件评价与修改是课件开发过程中的一个重要内容，该项工作实际上存在于课件开发过程的每一个阶段之中。素材采集与加工1.多媒体素材多媒体素材 多媒体素材是指多媒体课件中所用到的各种听觉、视觉材料。根据素材的文件格式，可为文本(Text)、声音(Sound)、图像(Image)、动画(Movie)、视频(Video)等种类。下表中列举了一些场有媒体的文件扩展名。下表中列举了一些场有媒体的文件扩展名。媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明文字txt纯文本文件rtfRich Text Format 格式wri写字板文件docWord文件wpsWPS文件声音wav标准的Windows声音文件mid乐器数字接口的音乐文件mp3MPEG Laver3声音文件cdaCD Audio文件vqf最新的NTT开发的声音文件,比mp3的压缩比还高表表5 52 2 常用媒体的文件扩展名常用媒体的文件扩展名 媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明图形图像bmpWindows位图文件jpgJPEG压缩的位图格式gif图形交换格式tif标记图像格式epsPost Scrip图像文件动画Gif图形交换格式flc（fli）AutoDesk的Animator文件aviWindows视频文件swfFlash文件movQuickTime的动画文件媒体类型媒体类型 扩展名扩展名 说明说明视频aviWindows视频文件movQuickTime的动画文件mpgMPEG视频文件datVCD中的视频文件其他exe可执行文件ram（ra、rm）Real Audio和Real Video的流媒体文件素材采集与加工多媒体素材的主要特点和文件格式多媒体素材的主要特点和文件格式（1）声音素材）声音素材 波形声音文件。对实际声音的采样,可以重现各种类型的声音，包括噪声、乐声，以及立体声、单声等。该文件的扩展名为WAV。主要缺点缺点是文件的容量较大。例如，以16位量化级44.1K采样率进行采样的一分钟单声道声音文件大约可达5MB。由于原始声音数据量太大，解决方法：1.利用硬件或软件方法进行压缩；2.适当降低音质。素材采集与加工 MIDI文件。即乐器指令数字接口文件，文件扩展名为MID。MIDI文件中的数据是一系列指令。与波形文件相比，MIDI文件的容量要小得多。主要缺陷:表达能力有限，无法重现自然声音；其次，是MIDI文件只能记录有限的几种乐器的组合，比如许多中国民族乐器的乐声就不能记录。MPEG Layer 3文件。是目前流行的声音文件格式之一，其压缩率大，但音质与CD唱片相比要差一些。该文件的扩展名为MP3。素材采集与加工 CD Audio文件。即音乐CD唱片所采用的文件格式，其扩展名为CDA。优点：该格式文件所记录的是声音的波形流，音质纯正。缺点:无法编辑且文件长度大。（2）图像（图形）素材）图像（图形）素材 图像格式的主要指标：分辨率、色彩数、灰度。格式：位图（Bitmap）类：以二维点阵形式来描述图像；素材采集与加工 矢量图(Vector graphic)类：实际上是存储了表示许多单个对象的一系列指令。一般说来，矢量类图像的表达细致、真实，缩放后的分辨率不变，同时，它所需的存储空间也比较小。常用文件类型：常用文件类型：BMP格式：是一种位图格式文件，用一组数据(8位至24位)来表示一个像素的色彩。BMP格式文件的规模比较大。素材采集与加工 GIF格式 是目前Internet上使用的最重要的图像文件格式之一。主要用于在不同平台上进行图像交流传输。压缩比较高，文件规模较小，但仅表达256色图像。目前，GIF格式还支持图像内的小型动画。JPG格式 也称JPEG格式，是一种十分流行的图像格式，它的文件可以非常小。JPG格式是一种有损压缩，因此不适宜于存储珍贵的图像资料或原始素材。素材采集与加工（3）动画素材）动画素材 动画是由一系列的图像画面组成的队列，画面中的内容通常是逐渐演变的。动画制作软件流行的有Animator（二维）和3D Studio max（三维动画）。Flash是目前最为流行的动画格式：1.Flash文件的扩展名为SFW。2.Flash动画由矢量图组成，放大、缩小后 仍十分清晰。3.Flash动画的文件很小，且采用流技术，能边播放边传输数据。4.Flash的迷人还在于它的交互性，可以通 过点击按钮、选择菜单来控制动画播放。素材采集与加工（4）视频素材）视频素材 视频素材的常用文件类型包括：AVI视频文件 它将视频和音频信号交错在一起存储，兼容好、调用方便、图象质量好。缺点是文件体积过于庞大。视频文件的扩展名为AVI。MPG视频文件 包括了 MPEG-1,MPEG-2 和 MPEG-4等多种视频格式。通过MPEG方法进行压缩，具有极佳的视听效果。相同内容的视频数据，MPG文件要比AVI文件规模要小得多。素材采集与加工 DAT视频文件 是VCD或卡拉OK-CD数据文件的扩展名。虽然DAT视频的分辨率只有352240，然而由于它的帧率比AVI格式要高得多，而且伴音质量接近CD音质，因此整体效果不错。播放器：XingMPEG、超级解霸等。RM和ASF视频文件 网络课件中常见的视频格式，又称流式文件格式。采用流媒体技术进行特殊的压缩编码，使其能在网络上边下载边流畅地播放。播放器：RealPlayer和Windows Media Player等。素材采集与加工 2素材的采集与编辑素材的采集与编辑 （1）声音的录制）声音的录制 多媒体计算机的数字音频系统如图5-7所示。在声卡中，模数转换器把从麦克风和其他音频信号源来的音频模拟信号转换成数字信号，数模转换器把存储在计算机中的数字信号变回模拟信号，通过放大器放大惑直接输出该信号进行声音播放。素材采集与加工图图5 57 7 多媒体计算机的数字音频系统多媒体计算机的数字音频系统素材采集与加工图图5-8 Windows5-8 Windows的的“录音机录音机”程序程序 在制作多媒体课件时，通常都是利用上述声卡及专用软件来完成声音的录制、编辑和播放。Windows自带的“录音机”程序的界面如图所示。素材采集与加工 在声音录制或采集时，声卡和麦克风的质量将直接影响到所录制的声音文件的质量。采样位数与采样频率也十分关键。采样频率越高、采样位数越大，声音质量就越好，但相应的声音文件也越大。（2）声音文件的编辑）声音文件的编辑 应用Windows自带的“录音机”程序，还可以进行多种形式的编辑：声音文件的插入 前景音和背景音的合成素材采集与加工（3）图像的获取）图像的获取 除了绘制图像外，还可用屏幕捕捉软件、扫描仪等工具来获取。对于从书本、杂志、照片等非数码资源中获取图像，扫描仪是一类最常用的工具。扫描图像的答题步骤如下：预扫描 设定扫描区域 保存图像 扫描 素材采集与加工（a a）PhotoshopPhotoshop软软件件 （b b）“画画图图”软软件件（4）图像的编辑）图像的编辑 图像编辑工具十分丰富，从功能十分强大的Photoshop软件到Windows自带的简易“画图”软件都可选用。采用图像编辑软件对图像进行编辑的一个实例：素材采集与加工（5）视频信息的采集与编辑）视频信息的采集与编辑 多媒体计算机的视频采集（捕捉）系统如图511所示。素材采集与加工 视频采集卡提供了连续采集、单帧采集和视频图像的数字化播放等功能。视频编辑软件可以对数字化视频信息进行编辑加工，可以采用专门的视频编辑软件。例如，Adobe公司的Premiere软件，Ulead公司的Video Studio软件。Premiere是一个基于非线性编辑的视频编辑软件，是PC平台上应用最为广泛的视频编辑软件，用户界面如图512所示。素材采集与加工图图5 512 12 视频编辑软件视频编辑软件PremierePremiere 素材集成及其工具 也称多媒体创作软件，这是一种能够把文本、声音、图像、动画、视频等素材集成为一个交互式的多媒体作品（或课件）的工具软件。多媒体创作软件通常提供一个“所见即所得”的编辑环境，所有的素材均可以直接引入该环境中并根据需要设置其属性，因而可大大提高多媒体软件的制作效率。多媒体创作软件按其对多媒体素材的安排与组织方式的不同，大致可以划分为基于页面的工具基于页面的工具、基于图标的工具基于图标的工具、基于时间的工具基于时间的工具等三种类型。素材集成及其工具1 1、基于页面的工具、基于页面的工具 基于页面（Page-Based）的工具也称卡片式创作软件。这类多媒体创作软件，对于各种多媒体信息的管理，采用的是类似于书本的一“页”或一叠“卡片”的形式来组织信息。在这里，“页”是“书”的基本单位，一个数“业”就是显示于屏幕上的一个窗口，它可以是以前将和一个背景的组合，页中可以包括文本、按钮、视频等对象。常用的多媒体创作软件：PowerPoint（图5-13）、FrontPage（图5-14）、Dreamweaver。图图5|13 多多媒媒体体创创作作软软件件POWERPOINt素材集成及其工具素材集成及其工具图图 5|14多多媒媒体体创创作作软软件件 F R O N T P A G E 素材集成及其工具 2 2、基于图标的工具、基于图标的工具 基于图标的工具也成图标式（Icon-Based）创作软件。它通过流程图将各种图、文、声、像、动画和视频信息用形象的图标方式依次连接在流程图中，从而完成一个完整的多媒体课件。基于图标创作软件的一个典型例子就是AuthorWare，如图5-15。素材集成及其工具图图 5|15多多媒媒体体创创作作软软件件AuthorWare 素材集成及其工具 3 3、基于时间的工具、基于时间的工具 在基于时间（time-based）的多媒体创作软件中，对于各种多媒体信息的管理是以时间顺序来决定的。典型代表：Flash（图5-16）。Flash是一个动画创作软件，其中一帧就是一幅静态画面，舞台是为各个帧编辑内容的地方，制作完成后的各个帧可以按时间轴上设定的顺序进行播放。FLASH图5-16 多媒体创作软件Flash 5.4 概念图及其应用一、概念图的由来一、概念图的由来 概念图概念图也成思维图、思维工具，它是用来组织和表征知识结构的工具。概念图的由来：概念图的由来：20世纪70年代初由美国康奈尔大学的诺瓦（Novak）及其同事 提出；1984年Novak出版著作学习如何学习(Learning How to Learn)；美国的科学教育研究杂志（Journal of Research in Science Teaching）在1990年第四季度以专刊的形式出版了一期概念图展望（Perspectives on concept mapping）；一、概念图的由来Joseph D.Novak 2004年9月14日至17日在西班牙召开了第一届概念图国际会议，并邀请Novak做了专场报告。概念图的应用领域第一届概念图国际会议主题概念图评价概念图在人文学科的应用概念图在商业领域的应用概念构图在外语教学中的应用概念图作为研究工具知识保存概念构图在科学学科中的应用小组构图概念图在任务分析中的应用l概念图在远程教育中的应用l概念图在数学教育中的应用l概念图在K-12教育中的应用l概念图促进协作l知识工程l技术支撑下的概念构图l选择构图结构l概念构图促进学习l教师教育和专业发展概念图的应用领域 从这些主题可以看出，概念图在国外得到了较广泛的运用，其功能从评价扩展到了教学策略、学习策略；其应用领域也从科学学科扩展到了人文学科、商业领域。由于概念图的巨大应用前景，国外市场上开发的制作概念图的软件已多达十几种，如Inspiration、MindManager、MindDraw、FreeMind等 基基 本本 概概 念念 光合作用太阳能植物水CO2叶子根土壤中空气叶绿素维管束需要来自需要需要需要利用 利用 利用 生长在生长在来自发生在激发吸收运输有有有有有1.概念图的特征与结构概念图的特征与结构 概念图（Concept Map）将有关概念置于方框或圆圈中,再 以连线将相关的概念和命题连接,连线上标明两个概念间的 关系。图5-17 概念实例：光合作用 基基 本本 概概 念念Novak：一些加圈的概念用线相互连接，并且在连接线上用短语加以命名以表达两个概念间的关系。理想的概念图是分层次的，概念从上往下排列，并且只有连接线水平或者向上的时候用箭头表示。Jonassen强调教学中概念间的关系并非都是分层次的，还有因果、循环等其他形式。乔纳森等学者认为概念图是“结构化知识”的图解。Grasha则从概念图作用的角度加以阐释；Maxwell将概念图作为质的研究工具；Watters and Zhou更注重概念图在交流方面的作用。5.4.1 基本概念（1）概念图的特征）概念图的特征 概念 命题 交叉连接 层级结构（2）概念图的结构）概念图的结构 节点 连线 连接词基基 本本 概概 念念2.概念图的理论基础概念图的理论基础（有意义学习理论）奥苏贝尔指出，有意义的学习是将新知识和个体本身的知识结构中已有的相关知识相联结的过程。概念与概念间的关系、学习者的先备知识这两者在有意义学习上扮演了重要的角色。个体在学习新知识时，会将新知识与已有的先备知识产生联结，进而形成新的认知结构。新经验的学习必须建立在旧经验的基础上，学习者必须将新知识和原有的知识相联结，加以统整组合，即有意义的将新概念与已知的概念相联结，才能达到有意义的学习。5.4.2 概念图的制作 概念图的制作步骤：围绕主题列出概念。围绕主题列出概念。挑选并阅读课本中关于某个主题的章节，标出重要概 念和重要理论观点。确定关键概念。确定关键概念。确认理解主题所必要的关键概念，并将其列成清单。把含 义最广、最有包容性、最抽象的概念作为关键概念，放在顶端。将各级概念排序。将各级概念排序。从关键概念开始，把所有列出的概念从大到小，从一般 到具体进行分类排序。在这过程中，可继续增加更多的概念，将最具体的 概念放在最底层。概念图可以采用徒手方式绘制（例如采用粉笔、黑板、纸和笔等），也可使用通常的办公软件绘制（Word、WPS等）。5.4.2 概念图的制作 进行连接。进行连接。寻找概念图不同部分概念之间交叉连线的 联结，并标明 连接线。将概念连接起来是画概念图最 重要的一部分，常用于描述关系的连接词有“由组 成”、“包括”、“取决于”、“受 影响”、“引起”“由 造成”等等。确定各级连接的指向。确定各级连接的指向。当把概念连接起来后，就要 用箭头表示概念 间的关系。并非所有的连接都是单向 的，还有相互依赖的双向连接。有时，有的连接可能 是间接的，即通过另一概念相连，这种关系最好用交 叉连接表示。反思与完善。反思与完善。从整体上对画好的概念图进行反思，并 不断修正、充实。5.4.2 概念图的制作概念图中的连结语概念图中的连结语 Novak和Gowin(1984)，Holley,Dansereau,McDonald,Garland和Collins等学者提出过的连结语，归纳如下：1.部分与隶属：部分、包含、构成、要素等。2.特征与性质：特征、特色、性质等。3.原因与结果：导致、因为所以、造成、产生、能够等。4.功能：用途、功用、用处等。5.解释与定义：称为、表示、解释等。6.位置、方向、路径：过程、程序、步骤、输入、输出等。7.例证：实例、例如、譬如等。8.类型：分类、分成、种类有、分为等5.4.2 概念图的制作 概念图制作工具概念图制作工具 MindManager 该工具软件运用形象思维方法，使信息同时刺激大脑两个半球，其编辑界面使得用户可以通过“形象速记法”创建并相互交流各种想法和信息。它设计了一个与人的思考方式一致的自然、直接的工作环境，因此能够减少所花费的时间、精力，减轻压力，从而提高工作效率。（严格说来，MindManager是一个思维导图工具）5.4.2 概念图的制作例：例：用用MindManagerMindManager制作的概念图制作的概念图5.4.2 概念图的制作Inspiration 这是Inspiration公司开发的一个工具软件，现已发展到8.0版本。在不断的升级和完善过程中，形成了自己的特色：1.构图方便，很容易掌握基本的操作。2.界面友好，并提供大纲和图形两种视图。3.软件自带有许多图标库。4.提供多种类型的概念图模板。5.具有文件格式转换功能，可将图形文件存为JPG、GIF、HTML 格式，将大纲文件存为HTML格式 地址：http:/ 概念图的制作例：用例：用InspirationInspiration制作的概念图制作的概念图5.4.2 概念图的制作例：用例：用KidspirationKidspiration制作的概念图制作的概念图5.4.2 概念图的制作 StarTree StarTree是Inxight公司开发的一个产品，其最初的目的是用于网站文件的管理，但由于其动态可视化的特点，非常适合于演讲展示以及师生间的交流。StarTree提供网页输出功能，并且能动态拖动。公司网址：http:/ 5.4.2 概念图的制作其它的概念图制作软件TheBrainhttp:/IHMC CMap Toolshttp:/cmap.ihmc.usLifeMaphttp:/ http:/ 概念图的教学意义1.概念图是一种教学工具概念图是一种教学工具2.概念图是一种教学策略概念图是一种教学策略3.概念图是一种评价工具概念图是一种评价工具5.4.3 概念图的教学意义概念图的教育应用：概念图的教育应用：诺瓦克的学生理查德（Richard Iuli）根据相关的研究结果，在参加第一届概念图国际会议的会议论文中对概念图的作用进行了总结：呈现个体现有的知识结构；鉴别迷思概念（misconception）揭示学生理解中的差距；提升反思思维；设计课程和教学材料；评价学生学习；评测项目的有效性；便于小组成员间的交流及共享见解。5.4.3 概念图的教学意义概念图在教学中的应用（教师角度）复习 教学设计 教学评价：过程性评价工具 总结性评价工具 组织小组讨论 概念图在学习中的应用（学生角度）作为信息组织工具 作为知识表征工具 作为交流工具 作为反思工具 作为计划工具 作为自我评价工具5.4.3 概念图的教学意义概念图在教学评价中的运用概念图在教学评价中的运用 1.作为形成性评价（过程性评价）工具，概念图制作可以使学习者个体思维可视化、外化 2.作为总结性评价工具，概念图为教师和学生提供的关于学生学习成绩的反映不是一个抽象的分数或等第，而是学生知识结构的具体再现 3.对于学生而言，概念图也是一种学习的自我评价工具 5.5 新技术及其教学应用5.5.1 虚拟现实技术虚拟现实技术 1虚拟现实技术概述虚拟现实技术概述 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技 术是多媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的 计算机用户接口技术，它利用计算机生成一种 模拟环境，通过多种传感设备使用户“融入”到 该环境中，实现用户与该环境直接进行自然的 交互。5.5 新技术及其教学应用ImmersionImmersion沉浸沉浸ImaginationImagination想象想象InteractionInteraction交互交互VRVRVR系统的关键特性系统的关键特性沉浸：使参与者有沉浸：使参与者有“真实真实”的体验；的体验；交互：提供方便的、丰富的人机交互手段；交互：提供方便的、丰富的人机交互手段；想象：想象：VR是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关 键。键。5.5 新技术及其教学应用 根据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现根据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现实技术分为以下两大类。实技术分为以下两大类。使用专用硬件实现的虚拟现实技术 譬如：1.在视觉方面有头盔式立体显示器等；2.在听觉方面有三维音响输出装置；3.在力觉、触觉、运动感等方面有数据手套、数据衣，以及语音识别、眼球运动检测等装置。4.由于硬件设施的价格昂贵、操作复杂，因此使用专用硬件的技术近期不可能普及。5.5 新技术及其教学应用在个人计算机上实现的虚拟现实技术在个人计算机上实现的虚拟现实技术 可以应用VRML语言、全景环视技术、Java语言等等技术来实现虚拟现实，可以通过Internet传输相关信息，这时一般称其为网上虚拟现实技术。优点：使用简单，便于推广。随着Internet技术和虚拟现实技术的发展，通过Internet开展虚拟实验或虚拟教学正越来越被人们所重视。5.5 新技术及其教学应用2虚拟现实技术的教学应用虚拟现实技术的教学应用（1）全景环视技术及其应用）全景环视技术及其应用 全景环视技术也称360全景环视技术，或基于图像处理的Panorama（全景摄影）技术。它是把相机环绕360拍摄的一组照片拼接成一个全景图像，用一个专用的播放软件在Internet上显示。观看者可以通过鼠标控制环视的方向，好像在一个窗口前浏览一个现实的场景。参见网站：http:/ 5.5 新技术及其教学应用图5-19 全景环视制作工具实例例：PixMaker全景环视图片制作软件 http:/5.5 新技术及其教学应用例：网上故宫全景环视技术http:/ 5-18 全景环视作品：故宫博物院全景环视作品：故宫博物院5.5 新技术及其教学应用（2）VRML技术及其应用技术及其应用 VRML（The Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言）是一种虚拟现实建模语言，也是在Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML常用于描述三维物体及三维场景，它能够在WWW上构建动态的、具有丰富的传感效应的虚拟环境。5.5 新技术及其教学应用VRML文档及其显示文档及其显示 VRML文档是一个扩展名为WRL的文本文件或扩展名为WRZ的二进制文件（压缩格式）。为了方便进行VRML文档的编辑编辑，一般采用可视化的VRML文档编辑软件，例如Internet Space Builder、Canoma等。编辑过的VRML文档可以在Internet上传输并由Web览器进行显示显示。在Web浏览器中显示VRML文档时需要预装一个简单的VRML插件。5.5 新技术及其教学应用 VRML文档一般包含如下部分：文件头：给浏览器提供文件的版本信 息 注释：以号开始的说明文字 节点：场景信息的单位。用来描述场 景中的造型、灯光等 属性值：描述及改变节点属性的大小 VRML应用实例：网上虚拟美术馆应用实例：网上虚拟美术馆 VRML应用实例：EireNET（爱尔兰美术馆）是一个采用VRML技术建立的网上虚拟美术馆（www.dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm）。5.5 新技术及其教学应用图图5-20 网上虚拟美术馆网上虚拟美术馆 5.5 新技术及其教学应用5.5.2 人工智能技术人工智能技术 1.人工智能概述人工智能概述 人工智能的研究始于1996年。是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综合性学科。人工智能也是一门涉及数学、计算机科学、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的交叉和边缘学科。与一般的信息处理技术相比，人工智能技术在求解策略和处理手段上都有其独特的风格。目前，人工智能的研究热点是：只能接口、数据挖掘、Agents及多Agents系统。5.5 新技术及其教学应用2人工智能的教育应用人工智能的教育应用（1）智能计算机辅助教学）智能计算机辅助教学 智能计算机辅助教学（ICAI）是以认知科学和 思维科学为理论基础，综合人工智能技术、教育心 理学等多门学科的知识对学生实施有效教育的一门 新的教育技术。ICAI系统由三个基本模块组成：知识库知识库：包含学科知识和教学知识；“学生模型学生模型”模块模块：指明学生知道什么和不知道什么，代 表了学生的智能活动；5.5 新技术及其教学应用ICAC的基本结构的基本结构“教师模型教师模型”模块模块：提供教学策略，负责指导系统如何向学生呈现教材，代表了教师的智能活动。另外：智能人机接口智能人机接口：一个具有自然语言处理功能的人机界面。5.5 新技术及其教学应用 在传统的CAI中，教学信息是按预置的教学流程提供给学生的，不利于学生主观能动性的发挥。ICAI系统的优点：系统的优点：因材施教因材施教 通过智能系统的搜索与推理，动态生成适合于个别化教学的内容与策略；通过智能诊断机制判断学生的学习水平，分析学生产生错误的原因，并向学生提出学习建议；通过对学生资料库中全体学生出现错误分布的统计，智能诊断机制向教师提供教学重点与方式、测试重点与方式，以及题型的建议；为教师提供友好的教学内容、测试内容维护界面，无需改变软件的结构即可调整教学策略；通过对学生模型、教学内容、测试结果的智能分析，向教学督导人员提供对任课教师教学业绩评价的参考意见。5.5 新技术及其教学应用 ICAI系统实例:ADELE 一个用于临床医学诊断的一个典型ICAI系统。由模拟角色、解释引擎、会话管理器三部分组成。在基于病例的临床诊断应用中，ADELE系统向学生提供某一特殊的医学条件和病例，让学生通过练习和ADELE系统适当的引导来学习临床医学知识。图图522 ICAI系统实例：系统实例：AD