信息化教學模式的分類

1、閱讀材料1.7：信息化教學模式的分類一、信息化教學模式分類：信息化教學模式是根據(jù)現(xiàn)代化教學環(huán)境中信息的傳遞方式和學生對知識信息加工的心理過程，充分利用現(xiàn)代教育技術(shù)手段的支持，調(diào)動盡可能多的教學媒體、信息資源，構(gòu)建一個良好的學習環(huán)境，在教師的組織和指導下，充分發(fā)揮學生的主動性、積極性、創(chuàng)造性，使學生能夠真正成為知識信息的主動建構(gòu)者，達到良好的教學效果。信息化教學模式的特點是以學生為中心，學習者在教師創(chuàng)設的情境、協(xié)作與會話等學習環(huán)境中充分發(fā)揮自身的主動性和積極性，對當前所學的知識進行意義建構(gòu)并用所學解決實際問題。 如圖所示，傳統(tǒng)的計算機輔助教學（CAI）模式主要集中在I區(qū)，強調(diào)個別化教學，從傳統(tǒng)的

2、以教師為中心轉(zhuǎn)換為以教為中心（因為教師的直接教學任務被機器所替代）。到了20世紀80年代以后，由于建構(gòu)主義學習理論在教育技術(shù)中的應用和多媒體技術(shù)的發(fā)展，國際上信息化教學模式的研究興趣轉(zhuǎn)移到II區(qū)，強調(diào)以學為中心。90年代以后，由于網(wǎng)上教育的興起，出現(xiàn)了以合作學習為中心的多種虛擬學習環(huán)境（IV區(qū)）。位于III區(qū)的教學模式是從傳統(tǒng)的發(fā)展而來的，增加了多媒體教學，而虛擬教室的出現(xiàn)則大大擴展了其概念。位于中心的是綜合了許多不同信息化教學模式的集成化教育系統(tǒng)。 圖1.4.1 信息化教學模式我們還可以從另一角度來考察信息化教學模式，看看它們在學習過程中所起的作用。我們在下表中按教育形式對信息化教學模式作了

3、分類，并概括了各類模式的關(guān)鍵特征：表1-3 信息化教學模式的特征類型典型模式特點個別授導類個別授導與練習、教學測試、智能導師計算機作為教師，內(nèi)容特定，高度結(jié)構(gòu)化合作學習類計算機支持合作學習，協(xié)同實驗室，虛擬學伴，虛擬學社計算機與網(wǎng)絡作為虛擬社會，一定程度的情境、信息、學習工具的集成情景模擬類模擬與游戲，微型世界，虛擬實驗室計算機產(chǎn)生模擬的情境，可操縱，可建構(gòu)調(diào)查研究類案例研習，探究性學習，基于資源的學習計算機提供信息資源與檢索工具，低度結(jié)構(gòu)性資源的利用課堂授導類電子講稿，情景演示，課堂作業(yè)，小組討論，課堂信息處理計算機作為教具及助教，播送、收集與處理信息遠程授導類虛擬教室，包括實時授遞，異步學

4、習，作業(yè)傳送，小組討論等網(wǎng)絡作為傳播工具，一定程度的信息與學習工具集成學習工具類效能工具，認知工具，通訊工具，解題計算工具計算機作為學習輔助工具，多種用法集成系統(tǒng)類集成學習環(huán)境，電子績效支持系統(tǒng)，集成教育系統(tǒng)授遞、情景、信息資源、工具之綜合二、各種信息化教學模式簡介（一）個別授導個別授導（tutorial）是經(jīng)典的CAI模式之一，此模式試圖在一定程度上通過計算機來實現(xiàn)教師的指導性教學行為，對學生實施個別化教學，其基本教學過程為：計算機呈示與提問一學生應答一計算機判別應答并提供反饋。在多媒體方式下，個別授導型CAI的教學內(nèi)容呈示可變得圖文并茂、聲色俱全，并可使交互形式更為生動活潑。（二）操練與練

5、習操練與練習是發(fā)展歷史最長而且應用最廣的CAI模式，此類CAI并不向?qū)W生教授新的內(nèi)容，而是由計算機向?qū)W生逐個呈示問題，學生在機上作答，計算機給予適當?shù)募磿r反饋。運用多媒體，可將許多可視化動態(tài)情景作為提問的背景。應當注意，從嚴格意義上說，操練（drill）與練習（practice）之間是有一定概念區(qū)別的：操練基本上涉及記憶和聯(lián)想問題，主要采用選擇題和配伍題之類的形式；練習的目的重在幫助學生形成和鞏固問題求解技能，大多采用短答題和構(gòu)答題之類的形式。（三）教學測試此模式本質(zhì)上屬于CMI范疇，用于檢驗與調(diào)控學生的個別化學習進程，包括提供事前測試、分配學習任務。提供事后測試，以及進行測試分析和提供分析報

6、告。（四）教學模擬圖 模型與模擬教學模擬是利用計算機建模和仿真技術(shù)來表現(xiàn)某些系統(tǒng)（自然的、物理的、社會的）的結(jié)構(gòu)和動態(tài)，為學生提供一種可供他們體驗和觀測的環(huán)境。建立教學模擬的關(guān)鍵工作是建立被模擬對象（真實世界）的模型（數(shù)學的，邏輯的，過程的），然后用計算機程序描述此模型，通過運算產(chǎn)生輸出。這些輸出能夠在一定程度上反映真實世界的行為。計算機化模擬允許學生通過改變輸入數(shù)據(jù)的范圍來觀測系統(tǒng)的變化狀態(tài)。圖說明模型與模擬之關(guān)系。教學模擬是一種十分有價值的CAI模式，在教學中有廣泛的應用。例如，在物理課中可模擬電子運動、原子裂變、落體運動等；在生物課中可模擬遺傳過程和生態(tài)系統(tǒng)；在化學課中可以模擬化合過程和

7、各種實驗；在社會和人文科學中可以模擬歷史演變、政治外交等。教學模擬軟件在教學中可以有多種不同的用法，例如： 演示法。在課堂講授時，教師先向?qū)W生講述某一系統(tǒng)的基本原理，接著用模擬程序進行演示，幫助學生加深對原理的理解。 實驗法。讓學生通過操縱模擬的系統(tǒng)掌握實驗步驟，然后再進入真實實驗室，可以有效地減少實驗中的操作失誤。這時計算機模擬實驗起到了預備實驗的作用。另一種做法是利用計算機模擬實驗來替代真實實驗。例如，有一個名叫電子實驗臺的模擬軟件活像一個萬能的電路試驗室，允許學生構(gòu)建各種電路，并用仿真的儀表如電流表、電壓表、示波器等來測量各個結(jié)點上的信號。 探索法。讓學生像科學家一樣地工作，在模擬的情境

8、中進行探索，去發(fā)現(xiàn)隱藏在其中的規(guī)律，實際上就是讓他們自行找出該模擬的世界所依賴的模型。例如，有一個叫做“虛擬果蠅”的模擬實驗軟件，可以讓學生通過做果蠅交配實驗來發(fā)現(xiàn)孟德爾遺傳定律。如圖所示，學生首先選一只雄果蠅和一只雌果蠅作為親本，它們有不同顏色的眼睛和不同形狀的翅膀。過了幾秒鐘，這一對新婚果蠅就會繁殖出許多小果蠅，他們中有的像父親，有的像母親，有的是二者兼而有之。計算機提示學生仔細觀察這些后代果蠅，記錄不同形態(tài)果蠅的數(shù)目。然后，從這些果蠅中再選擇一對作交配，看看它們會產(chǎn)生什么樣的后代。就這樣，經(jīng)過幾代交配實驗后，學生最多花幾小時就能獨立地“發(fā)現(xiàn)”生物的遺傳定律，而如果用真實果蠅做實驗則需要幾

9、個星期。圖1.4.3 虛擬果蠅實驗室 體驗法。利用計算機模擬方法構(gòu)造一種微型世界，讓學生通過操縱其中的對象來形成操作技能和解決問題的能力。例如，有個名叫“模擬公園”的軟件可以讓學生設計一個公園，他可以選擇地形，自主決定栽什么樹、種什么花和草以及養(yǎng)什么動物，還有建什么娛樂設施，而這些是要花錢的。當然，如果他的公園設計合理，經(jīng)營得當，他可以很快得到“贏利”。這樣的模擬系統(tǒng)需要學生綜合運用動植物知識、生態(tài)知識和經(jīng)營管理知識。有的模擬軟件運用了虛擬現(xiàn)實技術(shù)。 游戲法。利用計算機模擬技術(shù)還可以構(gòu)造寓教于樂的環(huán)境，學生可以扮演某些角色，如作為探險家如何在蠻荒險地求生存，作為企業(yè)家如何在市場競爭中取勝，作為

10、見習教師如何博得校長和學生的歡迎。（五）教學游戲教學游戲與計算機模擬有密切關(guān)系，多數(shù)教學游戲本質(zhì)上也是一種模擬程序，只不過在其中刻意加入趣味性、競爭性、參與性的因素，做到“寓教于樂”。在教學游戲中利用多媒體技術(shù)，不但可使模擬的現(xiàn)象變得更加逼真，而且可創(chuàng)造在現(xiàn)實世界中難覓的“虛擬現(xiàn)實”情景。教學游戲往往還與一種稱為“案例研習”（case studies）的CAI模式相聯(lián)系，埃林頓（HEllington，1981）等人提出一個模擬、游戲、案例研習三者之間的關(guān)系模型（圖1.4.4），有助于我們澄清概念。羅密佐斯基（Romiszoski ，1984）則進一步刻畫了它們各自本質(zhì)的區(qū)別。 圖1.4.4 虛

11、擬果蠅實驗室（六）智能導師嚴格地講，智能導師也是個別授導的一種，因為它需要借助人工智能技術(shù)來實現(xiàn)，因此又稱為智能導師系統(tǒng)。智能導師系統(tǒng)（intelligent tutoring system ，簡稱 ITS）是利用人工智能技術(shù)來模擬“家教”的行為，允許學生與計算機進行雙向問答式對話。一個理想的智能導師系統(tǒng)不僅要具有學科領(lǐng)域知識，而且要知道它所教學生的學習風格，還能理解學生用自然語言表達的提問。然而，世界上迄今所建立的此類系統(tǒng)能達到實用水平的屈指可數(shù)。（七）問題解決問題解決（problemsolving）是一個十分廣泛的概念，但作為一種CAI模式，是專指利用計算機作為解題計算工具，讓學生利用計算

12、機的信息處理功能解決學科領(lǐng)域相關(guān)的問題。通常有兩種不同的做法：一是讓學生利用某種計算機語言來編制解決問題的程序，如Pascal、BASIC 等，LOGO 語言也可當作適合于兒童的問題求解語言；二是向?qū)W生提供問題求解軟件包，如力學計算程序、化合分析程序、社會科學統(tǒng)計軟件包（SPSS）、通用數(shù)學計算程序Mathematica、工程數(shù)學計算程序MatLab等。就CAI范疇而言，后一做法現(xiàn)已成為主流，因為它可使學生將精力集中于問題求解的方法而非編程細節(jié)。（八）微型世界微型世界（microworld）是利用計算機構(gòu)造一種可供學習者自由探索的學習環(huán)境，大多數(shù)微世界是借助計算機化建模技術(shù)構(gòu)造的，它和教學模擬

13、與教學游戲有密切的關(guān)系。微型世界的基本特點是學生可操縱模擬環(huán)境中的對象，可建構(gòu)自己的實驗系統(tǒng)，可測試實驗系統(tǒng)的行為。例如，有一個名叫“交互性物理”（Interactive Physics ，簡稱 IP）的軟件系統(tǒng)允許學習者構(gòu)造屬于經(jīng)典力學系統(tǒng)的大部分實驗。還有一種供兒童學習的LOGO語言，也被認為是一種微世界，因為它提供的“圖龜”世界允許學習者進行操縱并觀察其反應。有些微世界系統(tǒng)綜合了多種學習活動，例如，由美國科學探索網(wǎng)絡開發(fā)的學習化學酸堿度知識的“PH 酸堿度”就是一個很好的例子，它為學習者學習酸堿度知識提供了一個良好的網(wǎng)絡學習環(huán)境。在這個微世界中，學習分為7個步驟，即7E模式。所謂7E是指

14、趣味（Excite）、探索（Explore）、解釋（Explain）擴充（Expand）延伸（Extend）、交流（Exchange）以及測驗（Examine），這7個步驟的英文名詞都是以“E”開頭?？梢姡撐⑹澜缦到y(tǒng)的設計隱含著讓學生動腦、動手又動口的思想。（九）虛擬實驗室所謂虛擬實驗室，實際上是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)仿真或虛構(gòu)某些情境，供學生觀察與操縱其中的對象，使他們獲得體驗或有所發(fā)現(xiàn)。有一個名叫“虛擬青蛙”的解剖實驗室（圖），學生可以做非常逼真的青蛙解剖實驗，他可以剝?nèi)デ嗤艿钠つw和肌肉，于是骨骼清晰可見，他還可以解剖其眼睛和大腦。 圖1.4.5 虛擬青蛙解剖實驗室（十）情景化學習情景化學習（

15、situated learning）是當前盛行的建構(gòu)主義學習的主要研究內(nèi)容之一。它是利用多媒體計算機技術(shù)創(chuàng)設接近實際的情境進行學習，利用生動、直觀的形象有效地激發(fā)聯(lián)想，喚醒長期記憶中的有關(guān)知識、經(jīng)驗和表象，從而使學習者能利用自己原有認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識與經(jīng)驗去同化當前學習到的新知識，賦予新知識以某種意義。情景學習模式的主要方法有認知學徒、拋錨式學習等。認知學徒模式是從傳統(tǒng)的師徒傳技授藝模式中得到啟發(fā)，情景學習論者認為，就像一個手藝人不會用預先準備好的稿子教學徒一樣，教學環(huán)境和教師應該著重于用實際的方法解決真實世界的問題，而不是簡單地運用預先準備好的教學順序。教學者應該是一個指導者，是解決問題的

16、策略的分析者。教師的作用也可由智能代理實現(xiàn)，或在網(wǎng)絡上由教師通過適當?shù)慕虒W通訊工具來提供示范、教練和幫助。拋錨式學習模式（anchored learning）的實質(zhì)是將教學“錨接”于（即安排在）有意義的問題求解環(huán)境中，這些有意義的問題求解環(huán)境被稱作是“大環(huán)境”（macro context），因為它包括復雜的環(huán)境要素，要求學生系統(tǒng)地解決一系列相關(guān)的問題。每個環(huán)境能夠支持學生進行持續(xù)的探索，學生能夠在幾個星期甚至幾個月時間內(nèi)從多種角度對其中的問題進行持續(xù)的求解，而且各個“錨點”（及其伴隨的教學事件）都能夠提供多課程的延伸。拋錨式學習環(huán)境“杰斯帕探險”系列就是一個典型的情景化學習環(huán)境的例子。它的故事

17、主線是主人公及其朋友的一系列探險活動。探險活動覆蓋復雜的旅行計劃、統(tǒng)計和商務計劃、地理和幾何等領(lǐng)域。每個探險活動都提供非常豐富的環(huán)境，產(chǎn)生“解決問題、推理、交流的多種可能，并且產(chǎn)生與其他知識領(lǐng)域如自然科學。社會科學、文學和歷史等學科的鏈接”。這個學習環(huán)境將電視與計算機兩種媒體結(jié)合起來，由視頻媒體敘述杰斯相及其朋友的探險活動，從而提供故事情景，在此基礎(chǔ)上，學生能夠利用計算機介入并參與其中的探險，對其中產(chǎn)生的問題提出自己的解決方案，進行發(fā)現(xiàn)式學習和積極的問題求解。更可貴的是，故事的發(fā)展是由學生對問題的解決所決定的，不同的解決方法將產(chǎn)生不同的故事結(jié)果。（十一）案例研習案例研習（case studie

18、s）系統(tǒng)為學生提供一種豐富的信息環(huán)境，系統(tǒng)中包含從實際案例中抽取的資料，讓學生以調(diào)查員的角色去調(diào)查案情（犯罪案件、醫(yī)療事故、道德倫理問題等），通過資料收集、分析和決策，得出問題的結(jié)論。（十二）基于資源的學習基于資源的學習（resources based learning）由來已久，不是信息化教育特有的。正如在第3講所介紹的，學習資源的概念非常廣泛，基于資源的學習就是要求學生利用各類資源進行自學。在信息化教育的范圍內(nèi)，基于資源的學習從量與質(zhì)兩方面來說都不可同日而語?，F(xiàn)代信息、技術(shù)，特別是多媒體與計算機網(wǎng)絡技術(shù)的應用，為學習者提供了極為豐富的電子化學習資源，包括數(shù)字化圖書館、電子閱覽室、網(wǎng)上報刊和

19、數(shù)據(jù)庫、多媒體電子書等。Internet上蘊藏著無窮無盡的信息海洋。學習者只要掌握了一定的網(wǎng)絡通訊操作技能，就可以通過各種網(wǎng)上檢索機制，方便快捷地獲取自己所需要的知識進行高效的學習。除了信息資源外，人力資源也是極有價值的學習資源。這兒所謂的人力資源，就是指可能有助于學生學習和使學生感興趣的人。通過計算機網(wǎng)絡，學習者可以不受時間與空問限制，接觸到世界各地的人才，他們在不施加任何壓力的情況下給學習者以幫助，向?qū)W習者介紹自己所擁有的知識、經(jīng)驗、特定的技能和能力。（十三）探究性學習探究性學習（inquiry learning）本質(zhì)上是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和情報檢索技術(shù)的教學應用，能按照學生的提問從學科數(shù)據(jù)庫中檢

20、索出有關(guān)信息，諸如歷史、地理、生物等涉及大量數(shù)據(jù)的領(lǐng)域。學生利用系統(tǒng)的信息服務功能，通過信息收集和推理之類的智力活動，得出對預設（通常由教師所給）問題的解答。探究性學習與案例研習、基于資源的學習的相似之處是都涉及信息檢索技術(shù)的應用，但它們的數(shù)據(jù)組織與范圍是不同的。探究性學習的數(shù)據(jù)庫通常按學科范圍組織而成，案例研習的數(shù)據(jù)庫是圍繞有一定實際背景的事例來組織的，而基于資源學習的資源通常無預定范圍。（十四）計算機支持合作學習計算機支持合作學習（computersupported cooperative learning 或 computer supported collaborative learni

21、ng ，簡稱 CSCL）是與傳統(tǒng)的個別化CAI截然不同的概念。個別化 CAI 注重于人機交互活動對學習的影響，CSCL。強調(diào)利用計算機支持學生同伴之間的交互活動。在計算機網(wǎng)絡通訊工具的支持下，學生們可突破地域和時間上的限制，進行同伴互教、小組討論、小組練習、小組課題等合作性學習活動。（十五）虛擬學伴虛擬學伴系統(tǒng)（virtual learning companion system，簡稱VLCS）是利用人工智能技術(shù)，讓計算機來模擬教師和同級學生的行為。關(guān)于人工智能在CAI中作用，存在著一個認識不斷發(fā)展的過程。20世紀80年代初提出智能導師系統(tǒng)的概念，即企圖用計算機模擬教師的行為；80年代中期提出讓

22、計算機扮演學習者的角色，而不是當教師；80年代末期更進一步提出了讓計算機同時模擬教師和學生（多個或至少一個）的行為，從而形成一個虛擬的社會學習系統(tǒng)（參見圖1.4.6）。臺灣學者陳德懷是目前研究虛擬學伴系統(tǒng)方面的代表人物。 圖1.4.6 虛擬社會學習模式（十六）虛擬學社虛擬學社的名稱是我們創(chuàng)造的，指利用網(wǎng)上群體虛擬現(xiàn)實工具MUDMOO支持異步式學習交流的形式。MUDMOO是20世紀90年代中期才開始在Internet上流行起來的多用戶異步通訊系統(tǒng)，MUD代表虛擬的多用戶空間（multi user dimension）。MOO（multi user dimension object oriente

23、d）是由 MUD 發(fā)展而來的，是一種面向?qū)ο蟮腗UD，它通過對由各種MOO對象構(gòu)成的核心數(shù)據(jù)庫的共享來向用戶提供虛擬社會環(huán)境。每一個用戶通過自己的客戶機程序進入MOO。MOO提供實時的在線通訊，它引入房屋空間隱喻的概念，使得在實際地理位置上處于分離狀態(tài)的用戶能夠在一個共同機制中進行交互和協(xié)作。MUDMOO本來是為支持網(wǎng)上虛擬社會中的交際活動而設計的，但近年來，MUDMOO越來越多地被應用于教育和研究工作中，它給網(wǎng)上合作學習提供了新穎而有效的手段。一個教育MOO有一個學術(shù)主題，它利用MOO提供的各種通訊工具，如email、電子報紙、文檔、電子白板、虛擬教室等，來支持各種學習活動和校園文化。（十七）協(xié)同實驗室網(wǎng)上協(xié)同實驗室（collaboratory 或簡稱collab）是對真實實驗環(huán)境和虛擬實驗平臺的集成，它實現(xiàn)了基于網(wǎng)絡的問題求解過程。在協(xié)同實驗室中，學生可以同學習伙伴一起設計實驗，并通過模擬軟件觀