教育信息化及其关键技术(PPT63页)26828.ppt

教育信息化及其关键技术XXX 博士副教授XXXX大学XXX学院内容n 教育信息化？n 教育信息化系统框架n 教育信息化的应用回顾与展望n 教育信息化的关键技术问题n 网络教学系统的研究与开发一、教育信息化&信息化教育n XXX：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。n XXX：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。n 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n 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n“信息化”(informatization)是东方语言思维的产物。E-education,IT in education,Network-based education,Online Education,CyberEducation,Virtual Education,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n 从技术层面上n 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。n 多媒化，信息表征多元化、真实现象虚拟化。n 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。n 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。n 从教育层面上看n 教材多媒化：教学内容的结构化、动态化、形象化表示。n 资源全球化n 教学个性化n 学习自主化n 任务合作化n 环境虚拟化n 管理自动化1.3 如何面向信息化教育n 要全面认识信息技术在教育中的作用n 拟人n 扮演老师：程序教学、智能导师系统n 扮演学员：让计算机做事情，LOGO语言n 扮演伙伴：虚拟学伴n 充当学生、教师的助手n 拟物n 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。n 利用网上资源丰富的特点，开展基于资源的学习n 使用各种信息工具：效能工具、认知工具、通信工具n 要懂得如何利用信息技术支持教育改革n 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：n趋向于民主的教育模式n教育者本身也得利用信息来强化自己n 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n 要学会信息化教学设计n 课件制作n 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 信息化教育系统的类型n 信息化教育系统的文化分类（哲学取向）集成化教育系统客观主义建构主义个人主义集体主义14 32教学测试、智能辅导、个别授导、操作与练习、问题解决、模拟与游戏、虚拟实验室微世界、案例研习、探究性学习、认知工具、基于资源的学习、虚拟实验室、情景化学习电子讲演、课堂作业、情景演示、课程信息处理、小组讨论、虚拟教室虚拟学伴、协同实验室、虚拟学社、计算机支持合作学习、虚拟教室、情景化学习1.5 信息化教学模式及其特点n 个别授导类n 典型模式：个别指导、操作与练习、教学测试、智能授导n 特点：计算机作为教师，内容特定，高度结构化n 情景模拟类n 典型模式：教学模拟、游戏、微型世界、虚拟实验室n 特点：计算机产生模拟的情景，可操纵，可建构n 调查研究类n 典型模式：案例学习、探究性学习、基于资源的学习n 特点：计算机提供信息资源与检索工具，低度结构性资源的利用n 课堂授导类n 典型模式：电子讲稿、情景演示、课堂作业、小组讨论、课堂信息处理n 特点：计算机作为教具及助教，信息播送、收集与处理n 远程授导类n 典型模式：虚拟教室，包括实时授递、异步学习、作业传送、小组讨论等n 特点：网络作为传播工具，一定程度的信息与学习工具集成。n 合作学习类n 典型模式：计算机支持合作学习、协同实验室、虚拟学伴、虚拟学社n 特点：计算机与网络作为虚拟社会，一定程度的情景、信息、学习工具的集成n 学习工具类n 典型模式：效能工具、认知工具、通信工具、解题计算工具n 特点：计算机作为学习辅助工具，多种用法n 集成系统类n 典型模式：集成学习环境、电子绩效支持系统、集成教育系统n 授递、情景、信息资源、工具之综合。二、教育信息化系统框架n 以教育信息化推动整体教育改革与发展是我国当前教育发展的重要方向，教育信息化绝对不简单只是技术问题，而是一个包含诸多侧面与环节的系统工程。n 英国教育传播与技术管理局(BECTA)认为，为了推进ICT的教育应用，需要集中抓好三个方面的问题：基础设施、内容资源和培训。n 我国在发展网络教育的过程中总结出了“路（基础设施）、车（教学平台）、货（课程资源）、司机（教师和学生等）、交通规则（标准与规范）”全面发展的经验。n 张建伟博士提出的教育信息化系统框架n在整体框架中包含两个层n内层是教育信息化的执行层n轴心环节是教育实践，即教师、学生及管理者等将ICT整合运用在教育系统中，从而实现更高效、更高质量的教育活动，这是教育信息化的最终目的。n硬件基础设施、软件资源和人件（人力资源）等三方面的建设，这是推动信息化教育实践的三个基本的发力点。n在整体框架中包含两个层n外层是教育信息化的动力层（制约层）：包括思想观念、教育投资、体制以及一个国家和民族特有的更广义的文化。n这些因素会在很大程度上通过作用于对教育信息化的规划管理而影响制约教育信息化的整体进程n反过来说，观念创新、体制创新、文化创新和教育投资的增加与合理分配将为教育信息化提供强大动力。2.1教育信息化的执行层n 教育实践n 信息技术作为一门课程n 信息技术与课程的整合n 信息技术在其它工作中的作用n 教育实践发展的趋势n 整合（Integration）n 普及（Generalization）n 硬件基础设施n 基本目标是建立能使教育者和学习者广泛受益的计算机及网络硬件环境，并持续地运行维护和更新 n 硬件基础设施建设的行为主体主要是各级政府和各级教育机构n 2000年，美国在新的国家教育技术目标中强调，要让所有学生和教师能在教室、学校、社区或家里使用ICTn 英国从1998年开始以16亿英镑的巨资着手建立国家学习网（National Grid for Learning），作为英国通往信息高速公路的主要的教育门户n 对于我国来说，据2000年底29个省市的不完全统计，我国各级中小学拥有各类计算机共204.9万台，其中有4,600所学校建立了校园网，相对于630,890所中小学的2亿多的中小学在校生而言，计算机的普及率实在很低，远远低于国际水平，而且存在巨大的地区差异和学校差异。2000年，教育部启动了“校校通”工程，基本目标是用510年时间，使全国90左右的独立建制的中小学校能够上网，使中小学师生都能共享网上教育资源，提高中小学的教育教学质量。n 软件资源与服务n 基本目的是为学习者、教师及教育机构提供高质量的软件工具、内容资源和相关服务。n 各种备课系统、学习管理系统（LMS）、多媒体网络课件、学科资源库素材库、计算机辅助测验系统、框架型学习工具软件（如建模软件、几何画板等）、教育门户网站、教育数据库及管理系统以及其他各种工具系统等n 图书馆、博物馆、科技馆、美术馆等公共服务机构可以借助多媒体网络技术为教育提供丰富的、高质量的资源和更便捷的服务，这也是非常宝贵的教育资源 n 软件资源建设的行为主体应该多元化n 自己建设或购买、资源中心、各类部门等n 但迄今为止，适用教育软件的缺乏仍然是妨碍教师广泛利用ICT的一个重要原因。而且，现有教育软件多以传统教学模式为基础，未能充分发挥ICT的优势促进新型学习模式的实现，教学模式明显落后n 人件n 技术是教育中的工具性要素，技术只有为人所使用才能转化为现实的教育“生产力”。n 人件建设的基本目的是使学科教师、学生、技术统筹人员、管理者等都对ICT形成积极的态度，具备基本的ICT知识技能，掌握ICT在学习、教学和管理中的应用方式，能够充分利用技术提高自己的工作成效，促进教学改革。n 人件建设需要各级教育行政部门、学校、教师培训机构和社会力量的共同努力n 教师培训已经成了一个瓶颈性问题，1999年，教育部启动了“中小学教师继续教育工程”，目标之一是提高全体教师的ICT水平，使全体教师都能在教学中应用ICT。n 规划管理n 宏观规划管理，主要是结合国家或地区的教育整体发展的需要，考虑有关制约条件，制定硬件、软件、人件和教育实践发展的总体目标和实施方案，监控实施过程中出现的问题 n 学校层次上的微观规划管理，主要是根据国家和地方政府的整体规划以及本学校的发展目标和具体条件，制定本学校的教育信息化目标和实施方案，并对教育信息化的进程进行管理监控。2.2教育信息化的动力层（制约层）n 思想观念n 教育决策者以及实际工作者对教育信息化所持有的思想观念和眼光是制约教育信息化的进程和发展方向的一个重要因素。n 投资n 投资往往存在“重硬轻软”、“重建设轻运行轻发展”的偏向 n 体制n 一个国家或地区的教育信息化会在很大程度上受到其教育体制和社会政治经济体制的影响n 文化n 文化是一个含义广泛的概念，概括地说，文化是人类生产实践和社会实践活动中所采用的方式和创造的物质和精神成果的总和。三、教育信息化的回顾与展望n 自我国2001年发布教育信息化十五发展纲要以及全面实施“校校通”工程以来，全国上下掀起了一轮波澜壮阔的教育信息化建设浪潮，在经费投入、建设规模、软硬件平台、应用推进等各个方面，都取得了实质性的进步，出现了一大批具有启示性的教育信息化应用模式，昭示了未来教育信息化的发展趋势。3.1、城域教育网络n 城域教育网是通过宽带骨干网连接教育局内部网和校园网的城市内数据传输网络，它以宽带数据通讯网络为依托，以教育软件和资源为基础，以实现现代化教育和管理为目的，为区域教育提供全方位应用服务的信息化环境，它是整体推进区域性教育现代化的最佳途径。n 四个方面的服务n 为教育管理人员服务 n 为教学人员服务 n 为广义范围内的学生服务 n 为家长服务 n 主要建设内容 n 建设区域性的教育信息网络中心 n 部署地区性教育局/教育局和其直属学校的基础教育管理数据库n 部署基于校园网络的教学支撑平台 n 建设中小学各学科的教学资源及相应的资源管理系统 n 多种不同层次的培训 n 管理制度与运营机制的建设3.2、分布式资源建设n 资源分布存储n 资源网目录集中n 异构数据互换n 高速资源缓存n 资源的动态采集3.3、信息技术技能自动测评系统得到应用n 信息技术课程中一般有两类题型n 一类是考察基本知识与基本技能的试题，大多数以客观题的方式呈献，这类试题利用计算机判卷十分方便，也比较简单。n 另外一类是考察基本技能的操作题，这类试题均需要上机实际操作：要综合运用ActiveX、操作环境和模拟、Windows消息截获3.4、学科网站建设n 学科群网站旨在使资源的使用更符合教师和学生的思维和使用习惯，以学科资源为核心，建设一个集资源共建共享、在线课件开发、联机备课、学科信息发布、交互交流等功能于一体的各学科，多层次的学科网站群3.5、教育信息化技术标准n 2000年11月，组织国内8所重点高校的有关专家开展教育信息化技术标准研制工作，并成立了教育部教育信息化技术标准委员会，简称CELTSC(Chinese e-Learning Technology Standardization Committee)。n 该委员会同时也是国家信息技术标准化技术委员会的专业委员会以及国际标准组织ISO JTC1/SC36和IEEE LTCS的团体会员。该委员会以研究、制订、推广与教育信息化相关的技术标准为使命。n 我国的教育信息化技术标准研制工作以国际国内现代远程教育以及教育信息技术的大发展与大竞争为背景，以促进我国教育信息化的发展为出发点，以实现资源共享、系统互操作性、保障远程教育服务质量为目标n 通过跟踪国际标准研究工作和引进相关国际标准，根据我国教育实际情况修订与创建各项标准，最终形成一个具有中国特色的教育信息化技术标准体系。3.6、应用服务指导填补产业空白n 教育信息化不是一个单纯的技术问题，而更多的是应用模式、应用方法的问题。n 随着教育信息化的深层次展开，应用推进的问题已经引起了广泛的关注，在一些教育信息化处于领先位置的地区，比如广州市东山区、荔湾区、深圳市南山区、广东省佛山市等，都专门立项，聘请专门的研究与服务机构来推进教育信息化的应用，从而保证投资效益的真正落实以及教育信息化的可持续发展。3.7、课堂互动n 教育信息化的落足点是课堂教学信息化n 课堂教学信息化的初级形式是内容展示的信息化，也就是建设课室的投影系统，通过多媒体展示设备来辅助教师教。n 课堂教学信息化发展的高级阶段应该是通过信息技术手段来改善和提高课堂教学的交互与互动，包括师生交互、生生交互。n典型的高互动性课堂教学系统包括；多媒体网络教室、即时信息反馈系统以及校园网络教学系统。3.8、在线教育游戏n 在线教育游戏集知识性、趣味性、竞争性、合作性、虚拟现实性等多种功能于一体，非常适合用于低年龄段学习者解决实际问题能力以及协作意识与能力的培养，也非常适合激发学习者学习兴趣、维持学习者学习动机，因而过去的一年中受到广泛的关注，可以预测，它将是未来几年教育信息化应用的热点。3.9、移动应用n 随着3G通讯协议的发展，面向浏览器的移动终端应用平台的推广，移动设备、标记语言、通讯网络等之间通用标准的制定以及语音技术、定位技术、数据安全技术等关键技术的解决，基于互联网络的移动教育应用将有极大的发展空间。3.10、从信息管理到知识管理n 根据知识的特性，在知识管理过程中需要把握积累、共享和交流三个原则。n 知识积累是知识管理的基础，只有一定数量和质量的知识资源才谈得上管理；n 知识共享是使学习组织的每个成员都能接触和使用知识库中的知识；n 知识交流则是要求每个知识的使用者都积极的贡献自己的知识，以建构更大规模的知识库，知识交流是使知识体现其价值的关键环节。3.11、应用发展趋势n 无论从硬件系统、从软件系统、还是从教育资源方面来看，都要从重视教，重视管理到重视学生学。n 要从IT（信息技术）向教育回归。教育信息化的产业价值链还要逐步的上移，而不应该只停留在倒金字塔的形式，我们要从IT向教育回归，逐步登上金字塔的顶尖，金字塔的顶尖要越来越宽，越来越大。n 要以硬件建设为主向以应用建设为主方面发展。n 教育信息系统，教育软件智能化程度要逐步提升。n 教育信息化标准将进一步普及教育信息化标准委员会今年将会有一系列的活动，这些活动我想对推广标准观念的普及是有非常大的帮助。四、教育信息化的关键技术n 教育信息化的关键技术n 网络支撑平台及其相关技术n 教学应用系统开发核心技术n 基于Web的教学应用系统模型与开发技术*n 相关软件工具的使用与制作技术网络支撑平台及其相关技术n 网络通信子网技术n 无线：广域（卫星通信、微波通信）、无线局域、移动通信网n 有线：ATM、FDDI、千兆（百兆）以太网n 网络通信协议n TCP/IPn 网络操作系统n Windows,UNIX,Linux,SUN OS,n 网络组网与接入技术教学应用系统开发核心技术n 从软件工程角度n 面向过程，面向对象，面向Agentn 数据存储与管理n 多媒体数据库、分布式数据库、数据仓库、n 多媒体技术n 数据存储与压缩、虚拟现实n 人工智能技术n 符号主义、联结主义、计算智能n 机器学习、知识工程与数据挖掘n 信息组织和交换n XML,Ontology(本体论）n 教学应用系统模型与开发技术n 教学应用系统模型n 单机版n 网络版n C/S模式n B/S模式B/S 模式简介n B：浏览器n S:Web服务器Web的基本工作模式 客户服务器模式相关概念URLHtmln Hypertext Markup Languagen 超文本标记语言，n Html文档，是一个文本文件。n Html版本，V4.0具有交互功能的web应用系统模式CGIn Common gateway interface,公共网关接口，定义了一个界面，通过这个界面服务器可以把信息传送给可执行程序（cgi程序），同时可执行程序也能返回信息给服务器n 开发工具：各种程序设计语言（包括脚本语言），c/c+,tcl,perl,basic,n 演变与发展：改进cgi程序的效率n 与web服务器捆绑或作为服务器的模块n IIS,Apache,Netscape Communicator.n 开发工具：ISAPI,NSAPI,ASP,perl,PHP构成复杂系统的模式1利用java是web可以成为一个应用程序的发布中心利用web实现发布的复杂应用系统模式2浏览器方功能的增强n Html版本的提高，其描述能力/控制能力增强n 在html文档中嵌入java script,vb script语言，增强页面的表现能力和交互能力n 产生动画，渲染效果n 无需服务器的参与，实现与用户的简单交互n 利用插件来增强浏览器对其他文件格式的支持能力n Flash动画n 流媒体的播放，real player/media player 播放视频/音频开发平台n 常见的两种配置：n 其一：n 操作系统：linuxn Web服务器：apachen 数据库：msql/my sqln Cgi工具：perl/phpn 特点：免费，开放性好n 其二：n 操作系统：windows NT/windows 2000n Web服务器：IISn 数据库：MS SQL Servern Cgi工具：ASPn 特点：win平台，总结n 前台技术：n Html页面设计：结合层概念，java script产生动态效果：鼠标滑过效果（rollover),图片置换（swap image),动画等效果；或与用户的简单交互n 工具：图形图象工具，页面创作工具，动画工具等。n 后台技术：主要指写CGI程序的相关技术n 数据库n 开发技术：asp,php,perl n Javan 各种Web的应用程序教学应用系统的开发n 教学应用系统本质上是一个基于计算机的软件系统n 软件项目的开发过程是一个建模的过程（B.Bruegge，2002），它一般经历需求的提出、分析、设计、实现等几个阶段。n 需求的提出 分析 设计 实现问题域模型 求解域模型 可执行软件计算机能做什么？不能做什么？n 关于计算的本质n CC2001指出，计算的本质是研究什么能够自动化？n 如何研究？n抽象化，建立起系统的模型n形式化，以精确的形式表达n自动化，实现其自动化n 教育能自动化吗？n 学习能自动化吗？n 教学能自动化吗？教学系统的开发过程n 分析教学活动的过程n 界定系统实现的范围，建立起教学系统模型n 遵循软件工程的开发过程n 分析、设计、开发（编码）、调试n 教学实践教育信息化的道路任重而道远无论是一大步，还是一小步，总是推动世界的脚步。-IBM公司广告词谢谢！