基于模式知識庫和EPSS的教學(xué)設(shè)計(jì)自動化系統(tǒng)教育技術(shù)通

基于模式知識庫和EPSS的教學(xué)設(shè)計(jì)

自動化系統(tǒng)馬

寧

計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用方向?qū)煟汉慰丝菇淌?/p>

基于模式知識庫和EPSS的教學(xué)設(shè)計(jì)

自動化系統(tǒng)一、問題的提出二、理論基礎(chǔ)三、研究內(nèi)容3.1功能分析3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)四、研究方法五、研究計(jì)劃及研究成果一、問題的提出1.1研究意義教學(xué)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)人員掌握多方面的專門知識；很多教師對教學(xué)設(shè)計(jì)的理解存在偏差，導(dǎo)致設(shè)計(jì)的教學(xué)方案的不合理；教學(xué)設(shè)計(jì)過程包含許多重復(fù)性工作，增加了教師和教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)人員的負(fù)擔(dān)；信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)設(shè)計(jì)需要專門的理論支持和實(shí)踐探索；目前已有的一些輔助教學(xué)開發(fā)工具（如Authorware等）僅僅支持開發(fā)和集成，不支持教學(xué)設(shè)計(jì)。

教學(xué)設(shè)計(jì)自動化國外研究現(xiàn)狀：（1）內(nèi)容分析

部分教學(xué)模式的綜合，不夠系統(tǒng)和綜合，也沒有針對特定的領(lǐng)域進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)，如：IDExpert。針對企業(yè)內(nèi)部培訓(xùn)而進(jìn)行的課件開發(fā)工具，與學(xué)校教學(xué)沒有太大的關(guān)系，如：為了空軍培訓(xùn)進(jìn)行的XAIDA項(xiàng)目。針對整個教學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，重點(diǎn)不突出，如：AGD系統(tǒng)。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）（2）功能分析

專家系統(tǒng)，如：IDExpert系統(tǒng)、XAIDA系統(tǒng)等；咨詢系統(tǒng)，如：IDAW-InstructionalDesignAdvancedWorkbench系統(tǒng)；信息管理系統(tǒng)，如：IDE（InstructionalDesignEnvironment）系統(tǒng)；EPSS系統(tǒng)，如：AGD、Designer’sEdge、InstructionalDesignWare等。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（2）教學(xué)模式工具包（TeachingModelsToolkit，TMT），由華東師范大學(xué)張際平博士開發(fā)（1996），主要進(jìn)行的是多媒體資源的可移植性研究；JBMT系統(tǒng)由北京大學(xué)汪瓊博士開發(fā)（1997），她提出了一種新的教學(xué)軟件開發(fā)模型－－課堂件寫作模型；鄭永柏博士總結(jié)了國內(nèi)外的100多種教學(xué)模式，提出了基于教學(xué)處方理論的ISD-EPSS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原型（1998年）

1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（3）1.3技術(shù)定位專家系統(tǒng)試圖控制教學(xué)設(shè)計(jì)過程，略去了大量的包含復(fù)雜聯(lián)系和變化元素的過程，抑制了教師創(chuàng)造性的發(fā)揮；咨詢系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)功能過于單一；EPSS目的在于用各種手段來提高設(shè)計(jì)者的績效，仍然強(qiáng)調(diào)把創(chuàng)造性的工作由設(shè)計(jì)者來完成；除了有指導(dǎo)或多種查詢、輸出功能外，還強(qiáng)調(diào)全方位地提高教學(xué)設(shè)計(jì)者的績效。1.4

現(xiàn)有教學(xué)設(shè)計(jì)EPSS系統(tǒng)的不足

生成的產(chǎn)品僅僅停留在課件層次，不支持多種產(chǎn)品的輸出；沒有對教學(xué)設(shè)計(jì)的評價環(huán)節(jié)給予足夠的重視大多數(shù)產(chǎn)品都沒有對產(chǎn)品的評價；大多只是提供模板，在復(fù)雜環(huán)節(jié)，如：教學(xué)模式的選擇，沒有提供類似專家的診斷和建議。二、理論基礎(chǔ)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論建立教學(xué)模式知識庫的主要指導(dǎo)思想

“主導(dǎo)——主體”教學(xué)設(shè)計(jì)理論

系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、知識庫建立的重要理論基礎(chǔ)

績效技術(shù)和EPSS

——通過必要的有限訓(xùn)練和最低程度的外部支持來提高績效

目標(biāo)和指導(dǎo)思想三、研究內(nèi)容3.1目標(biāo)建構(gòu)信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)模式知識庫,每種教學(xué)模式都從七個方面對其進(jìn)行標(biāo)識：指導(dǎo)思想、核心概念、應(yīng)用領(lǐng)域、教學(xué)案例、模式詳述、教學(xué)模板和學(xué)習(xí)工具。研發(fā)信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)設(shè)計(jì)EPSS知識系統(tǒng)（ID-EPSS系統(tǒng)）。3.2功能分析可行性分析功能提供建議和參考教學(xué)設(shè)計(jì)模板及其編輯功能有實(shí)施案例的在線幫助功能方便、豐富的寫作環(huán)境編輯、生成新的教學(xué)模式圖形界面成果輸出功能后期評價功能3.3

系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.1分析模塊（1）——需求分析

模塊對學(xué)校的硬件情況進(jìn)行分析，判斷在信息技術(shù)環(huán)境下開展教學(xué)的可行性，主要測試內(nèi)容有：計(jì)算機(jī)數(shù)量、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、維護(hù)人員情況、計(jì)算機(jī)配置、上機(jī)條件等如果合格，則允許教師進(jìn)入系統(tǒng)的后續(xù)環(huán)節(jié)；如果不合格則退出該系統(tǒng)。此外，對相應(yīng)的分析結(jié)果進(jìn)行保存。3.3.1分析模塊（2）——教師特征

分析模塊判斷教師是否具備在信息技術(shù)環(huán)境下開展教學(xué)的能力，測試內(nèi)容包括：教師的計(jì)算機(jī)使用水平、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的情況、是否開展過信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)、對信息技術(shù)環(huán)境下教學(xué)的看法和思想、對教師角色的認(rèn)識等。如果合格，則允許教師進(jìn)入系統(tǒng)的后續(xù)環(huán)節(jié)；如果不合格則退出該系統(tǒng)。將教師的特征分析結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫，在教師下次登錄時，可直接從數(shù)據(jù)庫中讀取結(jié)果。但每隔一個月，應(yīng)對教師進(jìn)行重新測試，并刷新數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)。

3.3.1分析模塊（3）——學(xué)習(xí)者特征分析模塊對學(xué)習(xí)者特征進(jìn)行測試，測試內(nèi)容包括：學(xué)生的計(jì)算機(jī)使用水平、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的情況、對計(jì)算機(jī)的感情和認(rèn)識、是否喜歡這樣的學(xué)習(xí)方式、是否在信息技術(shù)環(huán)境下學(xué)習(xí)過、學(xué)生的年齡、男女比例等，并分出等級：0級——不適合進(jìn)行相關(guān)學(xué)習(xí)，退出該系統(tǒng)；1級——可以展開教學(xué)，但要放慢速度，采取較簡單的計(jì)算機(jī)技術(shù)；2級——可以展開教學(xué)，采用所需的任何計(jì)算機(jī)技術(shù)。3.3.1分析模塊（4）——教學(xué)目標(biāo)分析模塊和教學(xué)內(nèi)容分析模塊一個文本編輯環(huán)境在試題輸入環(huán)節(jié)，還應(yīng)該提供填空題、單選題、多選題、判斷題、簡答題的生成環(huán)境，在生成每種類型的試題時，提供相關(guān)答案的生成環(huán)境

3.3.2決策模塊3.3.3模式生成與編輯模塊教學(xué)模式選擇模塊

學(xué)習(xí)工具選擇與設(shè)計(jì)模塊教學(xué)模式設(shè)計(jì)模塊填寫模板的方式對案例進(jìn)行修改的方式模板式寫作環(huán)境可增加或刪除模板的某個環(huán)節(jié)；能以網(wǎng)頁形式對相關(guān)結(jié)果進(jìn)行保存；可進(jìn)行文字的基本處理：增加、刪除、字體、段落編輯等；可進(jìn)行表格的相關(guān)編輯；可進(jìn)行超鏈接編輯；可插入圖形、視頻、音頻等多媒體信息可發(fā)布課件等

案例修改式寫作環(huán)境簡單的文本編輯環(huán)境將生成的教學(xué)設(shè)計(jì)方案入庫3.3.4整體優(yōu)化模塊

用戶人工操作完成，也可請有經(jīng)驗(yàn)的教師或教學(xué)設(shè)計(jì)專家。 主要內(nèi)容有：教學(xué)目標(biāo)的審定、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、媒體的選擇、教學(xué)模式的設(shè)計(jì)、測試題的設(shè)計(jì)等。3.3.5成果輸出模塊

3.3.6后期評價模塊

教學(xué)實(shí)施之后四個寫作空間優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)改進(jìn)之處心得3.4關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)（1）教學(xué)模式知識庫和分析決策知識庫的建立對國內(nèi)外成功的教學(xué)模式進(jìn)行收集、整理，確定其指導(dǎo)思想、核心概念。在中小學(xué)中開展教學(xué)實(shí)驗(yàn)，修訂、設(shè)計(jì)合理的教學(xué)模式，確定每種模式的應(yīng)用領(lǐng)域。主要通過實(shí)驗(yàn)、總結(jié)的方式獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)、制作、收集教學(xué)模式所對應(yīng)的成功的教學(xué)案例及學(xué)習(xí)工具等內(nèi)容。根據(jù)各種教學(xué)模式的思想和步驟，設(shè)計(jì)、開發(fā)教學(xué)模式模板。設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，在包容所有七類屬性的同時，方便對數(shù)據(jù)庫的查詢、修改和添加。

3.4關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)（2）教學(xué)模式的決策 一定范圍內(nèi)的模糊查詢教學(xué)模式編輯的寫作環(huán)境四、研究方法對國內(nèi)外現(xiàn)有此類技術(shù)進(jìn)行深入調(diào)研和分析；對教學(xué)模式的相關(guān)內(nèi)容采取實(shí)驗(yàn)研究法；關(guān)鍵技術(shù)的突破采用先建立理論模型，然后通過實(shí)驗(yàn)去證實(shí)、改進(jìn)與完善；對有些關(guān)鍵技術(shù)也可采用先引進(jìn)，然后消化、仿制、改進(jìn)，最后創(chuàng)新的路子；整個研發(fā)項(xiàng)目的管理，將嚴(yán)格按照軟件工程的要求進(jìn)行實(shí)施

五、研究計(jì)劃及研究成果

時間計(jì)劃2002年4月——2002年6月總體方案設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)技術(shù)方案設(shè)計(jì)階段2002年7月——2002年10月系統(tǒng)原型開發(fā)階段2002年7月——2002年11月收集30種屬性齊備的信息技術(shù)環(huán)境下開展教學(xué)的教學(xué)模式2002年12月——2003年2月寫作環(huán)境開發(fā)階段2003年3月——2003年4月系統(tǒng)的試運(yùn)行及測試階段、系統(tǒng)修訂階段、系統(tǒng)在實(shí)際教學(xué)運(yùn)行階段2003年5月相關(guān)技術(shù)手冊的編寫2003年6月項(xiàng)目驗(yàn)收階段項(xiàng)目的最終成果：（1）能夠在中小學(xué)教學(xué)中實(shí)際運(yùn)行的教學(xué)設(shè)計(jì)EPSS知識系統(tǒng)（ID-EPSS）；（2）結(jié)構(gòu)健全的信息技術(shù)環(huán)境下的教學(xué)模式知識