人機交互技術和智能信息處理實驗室課件

1、戴國忠 人機交互技術和智能信息處理實驗室回歸自然，回歸大眾，回歸漢字文明新信息技術和教學創(chuàng)新2022/8/21 中國最大的問題是教育問題。 - 鄧少平 一個能觸及到從最富裕到最貧窮的公民的各個層次的大眾教學系統(tǒng)，在我放任自己去關心的所有公共事物中，最早關心的是它，最后關心的還是它。 - 托馬斯.杰斐遜 1818教育創(chuàng)新與創(chuàng)新人才培養(yǎng)2022/8/21教育創(chuàng)新與創(chuàng)新人才培養(yǎng) 中國科協(xié)第七期新觀點新學說學術沙龍 2007.5.26-27 九華山莊，北京可以看見的未來 信息技術的發(fā)展與教學創(chuàng)新信息技術與教學創(chuàng)新信息技術對教學創(chuàng)新的作用 替代論/工具論信息技術和漢字教學發(fā)展以人為中心的信息技術，促進教

2、學創(chuàng)新2022/8/21新信息技術和教育創(chuàng)新 教學信息化(電子教學)之 “痛” 教育信息化之思考以人為本的新信息技術 教學技術的學習 新信息技術和教育信息化交互白板 - 教室的最偉大的技術革命 筆式交互 - 人機交互的技術革命和諧教學軟件 - 促進教育創(chuàng)新2022/8/21教育信息化之”痛” 網(wǎng)吧、網(wǎng)絡游戲-明珠還是毒瘤?“無紙辦公”神話? 信息化如何走出“黑洞”? 軟件產(chǎn)業(yè)還是泡沫?科技投入會不會”打水漂” ? 太平盛世振興漢字文化教育!. 教育信息化：誰對幾佰億工程一個交待?2022/8/21教室中的計算機：過多銷售和沒有充分利用OVERSOLD & UNDERUSEDComputers

3、in the ClassroomLarry CubanProfessor of educationStanford University教師和學生如何在學校真正使用計算機?教育信息化之”痛”2022/8/2120世紀強大教育技術的令人沮喪的歷史電影 Films(1910s-1940s)廣播 radio(1920s-1940s)電視 television(1950s-1980s) 信息技術(1970- )很高的期望 - 大范圍的應用 - 令人失望的結果教育信息化之”痛”2022/8/21多媒體教室的現(xiàn)狀和思考!場景: 閉路電視、音像系統(tǒng)、投影、背投、歷史：計算機輔助教學、多媒體教室、多媒體教學、

4、校校通、遠程教學、移動教學使用與滿意理論-uses and gratification theory 提高教學效率? 符合知識傳播規(guī)律?減少學生認知負擔? 減輕老師工作強度?教育信息化之”痛”2022/8/2120世紀后期多數(shù)諾貝爾獎得主巴黎宣言第一句話： 如果人類要在21世紀生存下去， 必須回首2500年去吸取孔子的智慧十年前，冰心、啟功等9位德高望重的全國政協(xié)委員呼吁：“我國文化之悠久及其在世界文化史上罕有其匹的連續(xù)性，形成一條從未枯竭、從未中斷的長河。但時至今日，這條長河卻在某些方面面臨中斷的危險。” 2005.10 ”呼喚漢字文化教育”為主題的高層論壇： “但十年過去了“如今卻像個乞丐

5、一樣，向西方討文化的飯吃”的傾向愈演愈烈。中華文化傳統(tǒng)的延續(xù)受到了前所未有的挑戰(zhàn)，中華文化的教育面臨迫切需要拯救的沖擊。 ”太平盛世與漢字文化教育的危機教育信息化之”痛”2022/8/21鍵盤輸入法和漢字文化的嬗變太平盛世與漢字文化教育的危機教育信息化之”痛”2022/8/21容易輸入錯誤（漢語的同音字太多）“提筆忘字” （“失寫癥”）編碼問題-認知負荷記憶力減退鍵盤輸入法和漢字文化的嬗變湖北一大學畢業(yè)生手寫簡歷200字錯12字揚州某高校有博士學位的老師，新學期第一堂課， 讀/寫錯漢字十余字上海一讀者挑出4000多處錯誤太平盛世與漢字文化教育的危機教育信息化之”痛”2022/8/21計算機誕生

6、于西方，計算機應用大多是基于西方文化的， (Office軟件和ERP軟件等主流應用)占全世界人口五分之一的漢語人群 人在使用計算機方面存在很大的鴻溝?；谖鞣轿幕嬎銠C的普及同時， 也引起了漢字文化的嬗變， 中華文化受到了前所未有的挑戰(zhàn)。 全球出現(xiàn)了持續(xù)不斷的“漢語熱”， 缺乏有效的學習工具和方法。太平盛世與漢字文化教育的危機教育信息化之”痛”2022/8/211.人才問題 人適應計算機/計算適應人2.教學資源問題 依靠廠商/依靠教師3.教學軟件問題 依靠廠商/依靠教師教育信息化之思考(面臨的問題)硬件易得，軟件難求信息化和教學兩張皮2022/8/21* 教師是專業(yè)化的職業(yè)，* 具有不可替代的

7、獨立特性： 知識的傳遞者， 道德的引導者， 思想的啟迪者， 心靈世界的開拓者， 情感、意志、信念的塑造者。* “對于應用信息技術，最關健的問題并不在于技術和產(chǎn)品，而在于人。.如何幫助在教學過程中有效和充分地使用這些設備?！?凱尼斯.格林教育信息化之思考(職業(yè)特點)結論：不能照搬其它行業(yè)的經(jīng)驗 不能照搬外國的模式 教育信息化的主體是教師。2022/8/21原因：以技術為中心的設計取向出路：以學習者為中心的設計取向以人為本的計算Human-Centered Computing新信息技術未完成的革命達.芬奇的電腦多媒體學習信息時代的兒童發(fā)展教育信息化之思考(出路)2022/8/21 以人為本的計算時

8、代工具論 / 替化論科學技術和人文的結合發(fā)展CHI技術，實現(xiàn)以人為本發(fā)展平民技術，服務小康社會發(fā)展基于漢字文化的信息技術認識論方法論回歸自然，回歸大眾，回歸漢字文明教育信息化之思考(出路)2022/8/21未完成的革命 - 以人為本的計算機時代 邁克爾.德圖佐斯 著 2001以人為本的基本因素：實現(xiàn)與電腦對話 - 自然交互自動化的信息處理 - 自動處理 個人化的信息訪問 - 智能搜索幫助我們共同工作 - 協(xié)同工作個性化的軟件服務 - 量身定制以人為本的新計算技術現(xiàn)在計算13大問題： 非集成、超負荷、死機、 過渡學習 達.芬奇的便攜式電腦本。施奈德曼：美國馬利蘭大學人機交互中心主任 ACM SI

9、GCHI 終身成就獎獲得者以人為本的計算和新計算技術達。芬奇：文藝復興時期的代表， 他用藝術家的 視角審視科學， 用科學家的思維想象藝術。達。芬奇最奇特的愛好是筆記本， 一生草繪了近2萬張筆記， 保存7千張。新信息技術至少忠實兩條原則： 技術必須與用戶的需求協(xié)調一致。 藝術和科學的結合適合于每一個人?！疤娲摗焙凸ぞ哒摗?2022/8/21激發(fā)新計算技術的靈感：達.芬奇的便攜式電腦(2)舊計算技術：舊的計算技術關注計算機做什么；令人煩惱的網(wǎng)頁：奇異的色彩給人誤導，分散注意力的 動畫， 令人迷惑不解，閃動的廣告使人難以全神貫。令人的失望界面：這樣的出錯報告： “該程序執(zhí)行了一個非法操作，將被終止

10、。 如仍有問題，請與軟件提供商聯(lián)系。.” 令人挫折的操作：加州SBT協(xié)會對6000計算機用戶的調 查 ，平均每周要浪費5.1小時以人為本的計算和新計算技術2022/8/21新的信息技術：新的計算技術則關注用戶能做什么！至少忠實兩條原則： 技術上的桌越必須與用戶的需求協(xié)調一致。 藝術和科學的結合適合于每一個人。舊計算技術到新計算技術的轉變 用戶價值觀的轉變，功能到可用性 以機器為中心的自動化到以用戶為中心的服務和工具。達。芬奇最奇特的愛好是筆記本，一生草繪了近2萬張筆記， 保存7千張。達.芬奇對輕便的筆記本的偏愛和他的壁畫作品的啟發(fā)以人為本的計算和新計算技術2022/8/21人類的需要與新的計算

11、技術。舊的計算技術關注計算機做什么； 新的計算技術則關注用戶能做什么。用戶體驗到安全感、控制感與成就感。以人為本的計算和新計算技術走向新計算技術改變任何帶寬下的不可用性 (高爾韋：紫紅色手機)尋找普遍可用性 (杰斐遜：延伸到乞丐和國王)以用戶為中心的設計方法 (從AI到UI)支持認知思維活動 (五層人類需要：從生理需要到自我實現(xiàn))2022/8/21以人為本的計算和新計算技術普遍人類需要：四個關系圈個人社會親朋同事活動四階段創(chuàng)造收集交流貢獻2022/8/21教育技術的學習(本質)教學技術：學習資源和學習過程的 設計、開發(fā)、利用、管理、和評價 的理論和實踐本質： 開發(fā)、使用學習資源 系統(tǒng)設計和組織

12、教育過程 實現(xiàn)教育最優(yōu)化2022/8/21教-學過程 特定的 非特定的預定的 教學活動 教益活動非預定的 實踐活動 隨意學習教學事件引起注意、 告知目標、 激起回憶呈現(xiàn)刺激、 引導學習、 誘發(fā)行為提供反饋、 評估行為、 促進保持教育技術的學習(本質)2022/8/21口耳相傳(口述、耳聞) 語言書寫和閱讀 文字和印刷術直觀教育 16世紀 視覺教具(平面/立體) 1809 黑板媒體教育 留聲機 錄音機 收音機 幻燈機 電影 有聲電影 電視 衛(wèi)星電視信息化教育 計算機 網(wǎng)絡 數(shù)字化設備教育技術的學習(歷史)2022/8/21優(yōu)點： 知識型信息交流 最有效的形式 聲、像、神、形 板書(過程、結果)

13、教學互動黑板/白板教學缺點： 單一媒體 板書效率 板書環(huán)境 視覺效果 不可重復教育技術的學習(歷史)2022/8/21課件教學軟件教育軟件內容特定內容有關內容自由課件：課程軟件教/學輔助軟件教/學工具軟件教學技術的學習(教學軟件)2022/8/21IT技術在教學中的作用：IT技術擬物擬人擬社會資源 教具 學具學生教師學伴助手信息社會多媒體課堂教學多媒體輔助教學網(wǎng)絡化教學個性化教學教學技術的學習(IT作用)2022/8/21瀏覽型講授：預制課件+講介 (翻頁、圖片連接、遮擋)實物型講授：動畫型講授：Flash+講介介釋型講授：仿真板書/現(xiàn)埸板書 + 注介分折型講授：智能白板(幾何、算術、物理、化

14、學)練習型講授：出題-答題-答案講-聽、問-答、板書-看教學技術的學習(IT作用)2022/8/21 屏和黑板并存：位置、大小、顏色，信息布局屏和黑板和學生的最佳距離手寫屏的安裝UI設計指南：底色、字色、大小、字體、布局、多媒體多形式的教學技術的融合(PPT、flash、實物展臺、板書)一體化操作，自然交互(無意識)網(wǎng)上課件和獨立課件的比例教學技術的學習(IT作用-問題)2022/8/21教師的效率(單位時間備課和授課的內容)教師的負荷學生的接收率學生的負荷(視、聽、記、興趣)環(huán)境、成本(經(jīng)濟、學習、維護) 解決方案?教學技術的學習(IT作用-原則)2022/8/21交互白板 - 教室的最偉大

15、的技術革命 交互式電子白板是教學領域(教室)中 最大的技術革命 2006年末交互式電子白板的市場預測 達到了38.7萬臺，價值為6.35億美金 “2007年是交互式電子白板之年”2022/8/21交互白板 - 教室的最偉大的技術革命2022/8/21超過60個國家的教育部部長參觀了2006年BETT展對電子白板給予了高度關注政府項目：全世界個國家進行的項目 “國際學生評估項目”（Program for International Student Assessment）英國政府項目撥款萬， 至年底已安裝量將占50% 成功案例; 效果印證, 提高教師工作效率的方式交互白板 - 教室的最偉大的技術革

16、命2022/8/21BSF“未來學校建設計劃”英國教育與技能部 2003年發(fā)起，50年來最大的專項學校建設投資項目。 項目總投資450億英鎊，計劃在未來的15年中 全面改善和更新全英國3500所高中的教學條件。“校際聯(lián)盟組織” （PfS Partnership for Schools) 是英國政府為BSF項目所設立的專門機構， 旨在協(xié)助地方當局推行一計劃。 交互白板 - 教室的最偉大的技術革命啟示：發(fā)揮正確方向下的政府主導作用2022/8/21Main framedesktopmobilespacePost desktopkeyboardmouse?Textual commandGUI com

17、mand / WIMPPost WIMPNon WIMP?Non WIMP?User-computerenvironmentVirtual realityUbiquitous computing Office worksScientific computing用戶界面發(fā)展歷史筆式交互 - 交互手段的技術革命2022/8/21一只眼睛 + 一個指頭Integrate into human life脫離桌面筆式用戶界面：實現(xiàn)自然交互筆式交互 - 交互手段的技術革命（a）交互墻DynaWallRoomwareXerox的Liveboard 筆式交互 - 交互手段的技術革命2022/8/21（a）富士

18、公司的Tablet PC（b）微軟Tablet PC的設計原型Tablet PC和智能筆筆式交互 - 交互手段的技術革命2022/8/21筆式用戶界面和筆式交互技術自然: 筆輸入代替鍵盤輸入法，不需培訓 紙/筆工作方式，苻合人的習慣和認知方式 自然實物界面(替代WIMP界面)，易學、易用 筆跡(ink)方式，便于交流 高效: 數(shù)字化 格式化 電子化 智能化 筆式交互 - 交互手段的技術革命2022/8/211.突出教師空間，有助于教師進入佳境2.增強師生信息交流的通道，實現(xiàn)互動3.不需二次學習、和教師備課融合4.投資小、投資保護重要標準：不能中斷教師/學生的連續(xù)思考 不能中斷教師/學生的情感交流和諧教學軟件(思路)2022/8/21教育是個體腦力工作，不能替代、只能輔助教學信息化最基礎建設：教師、學生會用計算機教學信息化核心是教學應用軟件不同教學體系、不同的信息化方法教學信息化主體應是教學工作者和諧教學軟件(思路)2022/8/21目標： 推出適合中國國情的教育信息化使能化解決 方案，切實推進我國教學信息化的進程， 形成教學行業(yè)IT產(chǎn)業(yè)。中國國情： 控制成本、簡單易用、安全可靠 買得起、用