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第六讲 教育媒体与资源
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教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
教育技术学的技术基础
教育技术学作为一门学科,有其厚实且不断更新的技术基础.手工技术时代,教育中的主导技术是印刷材料、黑板、粉笔等;20世纪初,视听技术诞生,能够传递图像和声音的视听技术成为了教育中的主导技术,如幻灯、广播、电视、电影等;如今,以计算机为核心的数字化技术成为教育中的主导技术,各种新的教学方法出现,如基于网络的探究性学习等;展望未来,随着人工智能技术在教育中的逐步应用,人类教育将会越来越智能化.
教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
技术观与教育技术
(一)技术观的流派技术决定论派技术否定论派全面技术观派
1. 技术决定论派(也称为技术万能论派)
观点:从自然科学、工程学和经济学的角度对技术加以认识,把技术看作人类改造自然的工具和物质手段,认为技术是万能的.认为技术能够不断创造出新产品,因而技术发展的前景是无限广阔的,他们将技术视为文化、知识、道德进步和人类"自我拯救的手段".结论:对技术在社会发展中的重要作用加以全盘肯定,并将掌握技术手段作为目的来追求.
2. 技术否定论派(也称为技术无用论派)
观点:从社会学和生态学角度,对技术发展所引起的弊端进行批判,进而对技术在社会发展中的促进作用持否定态度.认为技术的盲目发展造成了世界的生态危机、能源危机、水资源危机,以及众多的社会问题,如贫富不均、吸毒、暴力等,对技术的发展持悲观态度.
3. 全面技术观派
观点:从哲学、人类学角度对技术的本质进行全面反思.在本体论上把技术看作人的本质力量的公开展示;在价值论上把技术看作是"双刃剑";在未来观上既反对盲目乐观又反对一味悲观;主张用辩证思维指导下的认识论、实践论和历史观来把握人与技术的内在矛盾,以及人类与自然和谐相处和征服自然的外在矛盾.技术包括了物化形态和智能形态两个方面.
(二) 技术观对教育技术的启示对于技术价值的不同看法,直接运用技术去解决教育问题的方式和方法. "技术决定论":认为工具和物质手段是解决教育问题的全部,认为只要有了先进的设备和技术,就可以解决教育教学过程中存在的问题. "技术无用论":上述恶性循环的结果导致的."全面技术观":既要看到技术对教育发展的重大促进作用,也要看到技术的负面作用.全面地看待技术,让物化形态和智能形态共同发挥作用.
在哲学上,技术要素还可以分为以下三种:实体形态的技术要素,主要是指以生产工具为主要标志的客观性技术要素;经验形态的技术要素,主要是指经验、技能这些主观性的技术要素;知识形态的技术要素,主要是指以技术知识为象征的主体化技术要素.
物化形态的技术,主要是以实体形态出现的, 与具体的物质(工具、设备、材料)有关,即我们一般狭义上理解的技术.在教育中所看到的实体形态的技术,包括教学工具、教学机器等.智能形态的技术可以经验形态和知识形态两种形态出现,与人的智力相关.经验形态的技术:教师在长期的教学活动中总结出来的教学技巧等.知识形态的技术:通过教学实验证明了的适应特定环境、内容、学习者与教师特点的教学策略、教学模式、教学方法等.
教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
人们感知世界、认识世界的主要感觉器官是视觉和听觉.视听技术的引入使得现代教学过程变得更为形象、具体、直观、生动且富有情趣,从而有效地激发了学生的思维,加速了教育信息传递进程,改善了学习效果.视听技术是指通过机械或电子设备来制作、发送材料以呈现视觉和听觉信息的方法.从传播学视角看,视听技术是借助视听媒体实现的.视听媒体按照其作用于人的感官不同,可以分为视觉型媒体(技术)、听觉型媒体(技术)和视听觉型媒体(技术)三类.
(一)视觉型媒体视觉型媒体采用光学原理在光线较暗的场合下将视觉材料展示在亮度较高的屏幕上,这种视觉媒体需要靠投影器材实现信息的传递,包括幻灯、投影、实物投影等.
幻灯
投影
利用视觉型媒体的方法:图示讲授法.利用投影片讲授教学内容,是最基本的一种教学形式,它可以代替黑板和挂图的部分作用. 上课时,教师可以利用课前制作的投影片,边讲解边放映,即可节约板书时间,又容易把问题讲清楚,便于学生接受.同时,在讲授过程中,还可以采用遮盖住投影片部分幅面的方法,根据教学需要逐步现实文字和图像,引导学生由局部到整体理解教材内容,掌握知识.实物实验演示法.把实物、投影教具或实验演示器件等投影到银幕上,可以提高演示物的可见度,便于教师演示讲解和学生观察.
(二)听觉型媒体听觉型媒体是指承载声音信息的媒体,包括广播、录音、有声卡、听力实验室、唱片、激光音碟等.
录音笔
光盘
听觉型媒体的教育功能:可以扩大教育规模和范围,广播、录音等设备的使用,打破了教育时空的限制,人们足不出门,就能听取优秀教师的演讲、优美的音乐、准确的外语朗读等声音资料,扩大了教育信息的传播范围和教学规模.既适宜集体大范围的教学,也适宜个别学习.它可以为个别学习提供自学材料,比如学生可以在课后通过听录音带自学来提高外语听、说水平等.另外,听觉媒体特别适合于视觉残疾或知识经验很少的人的学习.能提供标准典型的声音示范,利用录音教材不失原始声音的特征,可多次反复播放标准录音,最大限度地发挥学生的模仿能力,常用于听力训练、语音训练、示范朗读、教唱欣赏、模拟音响等.
听觉型媒体在教育中的主要应用:在课堂教学中的应用.主要辅助那些与声音有关内容的教学,如外语教学中的语音、语调、听力训练;语文教学中的朗读与演讲能力的培养;音乐课中的听音、名曲介绍及欣赏等教学内容;用声画同步形式进行的各种教学活动.在第二课堂活动中的应用.有利于发展学生的智力、培养学生的能力.例如,用录音机进行课外活动的现场录音,既活跃了学生的课余生活,又使学生从中学会了节目的编制、播出等知识,还可保留具有纪念意义的历史资料.在思想品德教育中的应用.各种思想政治报告的录音作为生动具体的品德教育教材,广大师生听起来既有亲切感,又能受到深刻的教育.在社会及家庭教育中的应用.听觉媒体在我国已日趋普及,利用它既可开展健康的文化娱乐活动,使人们从中受到潜移默化的教育;又可进行社会及家庭教育,在开阔人的视野和开发幼儿智力上发挥作用;还可提高业余函授学习的质量.
(三)视听觉型媒体视听觉型媒体同时作用于人的视觉、听觉两种器官,将直观、鲜明的图像与生动的语言、语音、语调有机结合,包括电影、电视、录像等.对记忆率的研究表明,学习相同的内容
75%
90%
视听觉并用
40%
70%
视觉
15%
60%
听觉
3天后
3小时后
接收类型
视听觉并用将获得更多的教学信息量、更高的记忆保持率和最佳的学习效率.视听技术将直观、鲜明的图像与生动的语言、语音、语调有机结合,这种配合的默契创生出一种新的环境氛围,不仅充分表达所需传递的教学信息,而且有利于学习者处于积极的学习状态,促进对信息的理解和接受.
视听媒体,如广播、电视、通讯卫星等技术的发展和应用,不仅能够突破时空、师资、校舍等条件的限制,扩大办学规模,缓解办学规模与方式不能满足社会发展对人才需求的现实,而且为远程教育提供了先进的视听传播媒体,同时,也推动了广播电视大学的诞生和快速发展.广播电视大学诞生于20世纪70年代末,是我国高等教育体系中的一种新的办学形式,以广播、电视等现代化视听媒体作为教学的主要手段.要保证质量,重要的一条是有最好的教师和教材,并将它及时送到全国各地,以做到教育资源的优化和共享,而完成这一任务的"使者"就是视听媒体.
视听媒体在电大教学中的作用:通过广播、电视或声、像信息载体等,可以将电大授课内容及时传送到全国各地.可以培训、提高辅导教师的辅导能力.因为辅导教师是主讲教师和学员之间沟通的中间环节,学员在学习中遇到的各种疑难问题,必须由辅导教师及时给予解答,才能使学员随时理解并消化所学的各种知识.可以随时制作或改进音像信息载体的内容,以更好地适应教育教学需要.电大之所以能做到选用最好的教师和教材,做到教育资源的优化和共享,赋予自身强大的优势和广阔的前景,就是因为视听媒体可以将优秀教师的授课内容制作到音像磁带上,并可根据需要随时增、减或改进部分章节内容,使办学部门可随时取用这些磁带来开办所需的各种专业.
教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
(一)概述控制论创始人诺伯特·维纳(Norbert Winer)认为:计算机本质上是一种记录数字、运算数字,并给出数字结果的机器.今天的电子计算机不仅能记录数字和运算数字,而且能处理数字以外的信息.多媒体计算机具有能同时呈现图、文、声、动画、活动影像等多种媒体信息以及具有交互性的特点,能提供理想的教学环境,必然会对教育、教学过程产生深刻的影响.
多媒体计算机技术是指计算机不仅能处理文字、数值之类的信息,而且能处理声音、图形、图像等各种不同形式的信息.多媒体计算机系统是指把视频、音频等媒体与计算机系统融合起来,并由计算机系统对各种媒体进行数字化处理的一个复杂的硬件、软件有机结合的综合系统.多媒体计算机是一种把文本、图形、图像、动画和声音等形式的信息结合在一起,通过计算机进行综合处理和控制,支持完成一系列交互式操作的信息技术.多媒体计算机的发展改变了计算机的使用方式,使计算机由办公室、实验室中的专有品变成信息社会的普通工具,广泛应用于工业生产管理、教育、公共信息咨询、商业广告、军事训练和家庭生活娱乐等领域.
(二)多媒体计算机技术在教育中的应用计算机辅助教育计算机辅助教学(computer-assisted instruction,简称CAI),是指利用计算机为媒体帮助教师执行教学功能的活动.它代表一个广阔的计算机应用领域,与此有关的还有CAL(computer-assisted learning)和CAT(computer-assisted teaching).CAI课件有很多种类型,如操练与练习型、个别辅导型、模拟型、教学游戏型、问题求解型、对话型、交互式教育光盘型、电脑游戏型等.
计算机管理教学(CMI)是利用计算机来帮助教师完成教学管理的任务,也就是利用计算机来辅助教师对学生的学习过程进行记录和对教学效果进行测量和评估等.计算机辅助测验是指用计算机编制的或在计算机上进行的客观性测验.计算机辅助测验包括测验生成、实施以及评卷分析等环节.计算机辅助测验的实施既可以是联机的也可以是脱机的.计算机进行的自动计分特别适合包括选择题、正误判断题、匹配题等题型的标准化测验.在计算机辅助测验中,计算机还能对学生成绩进行统计分析,有的还能对测验题目进行分析
2. 虚拟现实技术的应用传统的人—机界面将用户和计算机视为两个独立的实体,而将界面视为信息交换的媒介,由用户把要求或指令输入计算机,计算机对信息或受控对象做出动作反馈.虚拟显示系统则将用户和计算机视为一个整体,通过各种直观的工具将信息可视化,形成一个逼真的环境,用户直接置身于这种三维信息空间中自由地使用各种信息,并由此控制计算机.
虚拟现实系统有5个关键成分:虚拟世界:可交互的虚拟环境,可以从任意角度连续地观看和考察,一般是一个包含三维模型或环境定义的数据库;虚拟现实软件:提供实时观察和参与虚拟世界的能力;计算机输入设备:用于观察和构造虚拟世界,包括鼠标、游戏杆和定位跟踪器等;输出设备:显示当前虚拟世界视图,包括显示器等.
虚拟现实技术的教育应用
虚拟实验室虚拟学习社区(虚拟学社)虚拟教室(virtual classroom,简称VC)虚拟图书馆虚拟校园
教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
(一)概述通信就是把信息从一个地方传送到另一个地方,完成信息的传递和交流.基本的通信系统包括:信源:产生消息的实体信宿:接收消息的实体 信道:两者之间是传输消息的信道信息从信源产生经过信道传送到信宿就实现了一次完整的通信.
卫星通信是通信技术发展史上的一次伟大变革,是20世纪的一项重大成果,它的发现把地球"缩小"了.只要有三颗等间隔分布在大西洋、太平洋和印度洋上空的通信卫星,其电波几乎能将整个地球覆盖起来,实现全球通信.近年来,世界电信网络正朝信息网络转变,以因特网为基础的信息高速公路正在使传统的电信网络基础平台转变为一个提供综合信息服务的宽带信息平台.光纤通信、移动通信、卫星通信以及数据通信等技术正在快速发展,已经成为本世纪通信技术的热点和支柱.
网络技术就是用通讯设备和线路,将处在不同地方和空间位置、操作相对独立的多个计算机连接起来,再配制一定的系统和应用软件,在原本独立的计算机之间实现软硬件资源共享和信息传递的技术.网络技术的发展十分迅速,从10Mb/s以太网到1000Mb/s以太网,从同轴到光纤网,从有线到无线网,从局域到广域网,从窄带网到宽带网,从数据网到综合业务网,从TCP/IP到ATM网,网络技术正在日新月异地发展着.网络和通信技术的不断发展为人们的沟通提供了便利.比如视频会议系统就是集通信、计算机技术、微电子技术于一体的远程异地通信方式.它指两个或两个以上不同地方的个人或群体,通过传输线路及多媒体设备,将声音、影像及文件资料互传,达到即时且互动的沟通,以完成会议目的的系统设备.
在召开视频会议时,处于两地或多个不同地点的与会代表,既可以听到对方的声音,又能看到对方的形象,同时还能看到对方会议室的场景,以及会议中展示的实物、图片、表格、文件等,与真实的会议无异,使每个与会者有身临其境之感.
视频会议系统
(二)网络系统计算机网络是由两个或多个计算机通过特定通信模式连接起来的一组计算机.完整的计算机网络系统是由网络硬件系统和网络软件系统组成的.
组成一般计算机网络的硬件一般包括:网络服务器:用于网络管理、运行应用程序、处理各网站工作站成员的信息请示等,并连接一些外部设备,如打印机、CD-ROM、调制解调器等,根据其作用可以分为文件服务器、应用程序服务器和数据库服务器等;网络工作站:也称客户机,由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站,其性能一般低于服务器,需要运行网路操作系统的客户端软件;网络适配器:又称为网络接口卡或网卡.在局域网中用于将用户计算机与网络相连.主要用来读入由其他网络设备(路由器、交换机、集线器或其他网卡)传输过来的数据包,将PC设备发送的数据,打包后输送到其他网络设备中;连接线:又名"传输介质"或"传输媒体",主要是电缆或双绞线,还有光纤.如果要扩展局域网的规模,就需要增加通信连接设备,如调制解调器、集线器、网桥和路由器等.专门用来支持网络运行的软件,包括系统软件和应用软件
(三)网络与通信技术在教育中的应用在远程教育中的应用通信技术是远程教育系统正常运作的基本保证,没有通信媒体,远程教育活动便很难组织.因此,远程通信技术是远程教育发展的主要技术基础,从远程通信技术发展历史中我们可以看到远程教育逐渐演变和发展的轨迹.网络技术的发展更是让远程教育实现了双向通信与实时交互.从以信函传递为主的第一代远程教育,经过以广播电视远程通信为主的第二代远程教育,进入以网络通信为主的实时交互双向通信的第三代远程教育,为学习者营造了一个开放化的学习环境,造就了终身化、个别化、全球化的学习化社会.
当卫星通信和光纤通信将世界上每一个角落(包括每一个人)都以功能强大的通信网络联系起来时,任何人在任何地方、任何时候都能自由地在有近乎无限知识的数据库中摄取知识,从超级媒体库中获得教材和教学课程,不但是文字的还包括相应的声音和活动(或静止)的图像、图形.他们可以随时与教师或同学交流.未来的教育不会再有明显的校园界限.学习者拥有的是一个开放化的学习环境.他们可以做到机动、灵活地安排自己的学习时间、学习方式和学习地点,主动地学习.无论何时何地他们都可以学到想学的东西.远程教育在当代通信技术的日趋成熟下将由个别地区逐渐形成世界性的社会性的学习园地.所以,是通信和计算机网络技术的飞跃造就了终身化、个别化、全球化——第三代远程教育的重要特征.当真正"天涯若比邻",真正实现沟通无限时,学习和教育将变得时空无限,社会就是学习化的社会.
2. 在传统校园中的应用多媒体网络教室多媒体网络教室是先进的计算机技术、网络技术、多媒体技术和现代教学方法相结合的产物.几乎所有的学校在建设校园网时,首先考虑到的就是通过网络可以实现多媒体教学.多媒体网络教室具有多媒体教学、因特网浏览、安全恢复和电子考场等功能.其中多媒体教学功能是每一个多媒体网络教室最基础的功能.一个多媒体网络教室应该能够充分发挥计算机的交互性和网络的及时性,使教师和学生能够自主地交流和沟通,充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用.
视频点播(video on demand, VOD)视频点播,也称交互式多媒体视频点播业务,即通过高速上网技术与各种宽带多媒体服务器相连,进行网上电影、电视、网络音乐、网上教学、视频会议、医疗等各种交互式活动.VOD是集动态影视图像、静态图片、声音、文字等信息为一体的,为用户提供实时、高质量、按需点播服务的多媒体通信业务.校园中的VOD视频,是将各种载有图像和声音的信息如Word和PowerPoint文件、直播课程、多媒体课件等利用压缩技术制成可选择、可操作控制的VCD或DVD格式.将VOD教学课件放在数字化教学资源库中,应用VOD视频进行教学时,视频点播服务从资源库中下载课件,学生利用与视频点播服务器网络相连的计算机,可在任何时间从点播服务器中调用感兴趣的内容进行学习.
校园网校园网是一种为学校学习活动、教学活动、科研活动和管理活动服务的校园内局域网络环境,它是建构在多媒体技术和现代网络技术之上并与因特网链接的.校园网可以为学校的教学过程、管理、日常办公、内外交流等各方面提供全面、切实的支持.它的主要功能包括:教师备课教学功能;学生学习功能;教务管理功能;对外交流功能等.
校园网拓扑图
教育技术学的技术基础
技术观与教育技术视听技术多媒体计算机技术网络与通信技术人工智能技术
人工智能
(一)概述广义:人工智能是关于人造物的智能行为.人类的自然智能一直伴随着人类活动,如解算题、猜谜语、进行讨论、编制计划和编写计算机程序,甚至驾驶汽车和骑自行车等.抽象:人造物的智能行为至少应包括知觉、推理、学习、交流和在复杂环境中的行为.人工智能的一个长期目标是发明出可以像人类一样或能更好地完成以上行为的机器.另一个目标是理解这种智能行为是否存在于机器、人类或其他动物中.
1. 问题解决(Problem Solving)主要研究计算机的知识表达和推理技术.在教育领域中,研究问题解决的实际意义在于把人类解决问题的基本过程赋予计算机,使其能够按照人类的思维规律进行问题解决,帮助学生有效学习,其基本原理可以通过机器人移动盒子的问题得以直观理解.例如在一间房子里,C处有一个机器人,A和B处都各有一张桌子,分别称为A桌和B桌,A桌上有一个盒子,要机器人从C处把盒子从A桌上拿到B桌上,然后再回到C处.如果用人工智能技术实现机器人的行动过程,就必须注意这样几个问题:(1)起始状态和目标状态;(2)达到目标状态的所有路径;(3)赋予系统相应知识库;(4)到达每一个路径的条件和规则;(5)寻找最佳路径.
2. 模式识别(Pattern Recognition)人工智能最早的研究领域之一.在日常生活中,可以把那些客观存在的事物形式称为模式,例如,一幅画、一个景物、一段音乐等.模式识别就是使计算机能够对给定的事物进行鉴别,并把它归入与其相同或相似的模式中.如指纹辨认、人脸辨认、学习者特征判断等.应用于教育时则成为教育模式识别和学习模式识别.
3. 自然语言理解宏观上讲,是指计算机能够执行人类所期望的某些语言功能,例如,回答有关提问、提取材料摘要、不同语言翻译等.基本经过语音分析、词法分析、句法分析、语义分析和语用分析五个层次.主要功能包括:回答问题,计算机能正确地回答用自然语言输入的有关问题;文摘生成,机器能产生输入文本的摘要;释义,机器能用不同的词语和句型来复述输入的自然语言信息;翻译,机器能把一种语言翻译成另外一种语言.
4. 专家系统一种具有大量专门知识与经验的智能程序系统,它能运用领域专家多年积累的经验和专门知识,模拟领域专家的思维过程,解决该领域中需要专家才能解决的复杂问题.如医疗诊断系统(知识库、推理机)、智能教学系统等.
(二)智能教学系统人工智能的出现让计算机辅助教育进入了智能化阶段.智能教学系统(Intelligence Tutorial System)是指以学生为中心、计算机为交互媒介,利用计算机模拟教学专家的思维过程,形成开放式的人机交互系统.它的主要特点在于能对学生进行因材施教的个别指导.为了做到这一点,计算机必须做到四个W,即知道教什么(What),教给谁(Whom),什么时候教(When)以及怎么教(How).
智能教学系统主要由以下三个基本模块组成:领域知识模块(又称专家模块),即问题解决专家系统,它包含了系统企图传授给学生的知识,代表了专家的智能活动;学生模型模块,它指明学生知道什么和不知道什么,代表了学生的智能活动;教师模型模块(又称辅导模块),主要是一些辅导策略,它负责指明系统如何向学生呈现教材,代表了教师的智能活动.此外,还包括一个自然语言的智能人机接口模块,它是教学对话的自然语言处理环境,即智能教学系统的用户界面.
智能教学系统的组成基本结构
SCHOLAT系统是由Jaime Carbonell和Allan Collins共同研制的辅导学生了解南美地理简单事实的智能教学系统.主要使用以下几种辅导策略:组合相关问题提供;确定学生的回答是否正确;由学生回答问题.另外,该系统还研究了辅导对话与人类推理的实质.SCHOLAT系统研究的重点是辅导对话的实质,特别是辅导的苏格拉底风格.这种辅导首先企图诊断学生的错误概念,然后提供能帮助学生看清自己错误的材料.SCHOLAT系统研究的另一个重点是分析人类辅导者的辅导方案,努力将其装入到系统中.
计算机:"阿根廷使用什么语言?"学生:"可能是西班牙语."计算机:"很好.阿根廷的面积大约是多少?"学生:"告诉我一些秘鲁的事情?"(学生改变论题)计算机:"秘鲁是一个国家.它的位置在南美洲.秘鲁的首都是利马.现在回答前面没有回答的问题."(计算机终止回答问题)学生:"阿根廷的面积是1 100 000平方公里."计算机:"更确切地说是1 200 000平方公里.秘鲁东边是什么国家?"学生:"天主教教义."(学生答错)计算机:"错了,教义不是国家,而是一种信仰.正确答案是巴西."(计算机纠正学生的错误)"秘鲁在哪里?"学生:"阿桑西昂热吗?"(学生再次改变论题)计算机:"由于阿桑西昂是巴拉圭的一部分,因此那里的确很热."学生:"秘鲁与巴拉圭最重要的差别是什么?"计算机:"主要的差别是秘鲁的人口是巴拉圭的7.8倍."
这段对话显示:SCHOLAT系统能理解英语句子;当学生中断系统提出的问题后,它能首先对学生的提问做出回答,然后再继续前面的提问.这充分说明SCHOLAT具有一套完整的推理系统,因而它能够回答学生的问题并及时纠正他的错误.
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