论计算机对教育手段创新的基础作用

　　信息时代主要特点是计算机和通信技术迅猛发展和广泛应用。教育领域在信息时代正经历一场深刻变革，计算机存储容量越来越大，速度越来越快，数据处理准确可靠，通信技术把远距离教学环境送到学生面前，信息技术为教育提供新的学习环境，为教育改革提供物质基础，使教育不断开拓新教学方法和手段。

　　一、计算机辅助教学日趋成熟

　　计算机辅助教学(CAI)是计算机在教育领域应用的基础。CAI利用计算机为媒介，通过计算机程序运行来实现课堂教学、辅助答疑、试验仿真以及测验考试等教学活动的技术，是当下教育技术领域中最重要、最活跃组成部分。

　　自1958年IBM公司开发世界上第一个计算机教学系统以来，计算机辅助教学（CAI）迅速发展。CAI之所以能在20世纪50年代产生并迅速发展，有其深厚的物质基础、社会基础和理论基础。自1946年第一台计算机问世，其发展速度惊人，计算机数量增加快，性能提高快，价格不断降低。计算机生产、销售和服务成为重要产业。这为计算机辅助教学产生和发展提供了坚实物质基础。信息时代为CAI的产生提出社会要求，信息社会的信息已成为促进经济发展、提高生产力、增强国家实力的重要资源，信息产业成为支柱产业，从事信息产业人数大大增加，新科技成果层出不穷，知识出现所谓"知识爆炸"。作为社会发展产物，教育面临信息社会挑战，必然作出改革，以适应社会需要。世界各国对信息技术教育都给予高度重视，纷纷制定措施，在学校开展计算机教育，利用计算机进行其它学科教学，出现计算机辅助教学这一新型教育技术。计算机辅助教学兴起，在理论上直接受教学机器和程序教学影响。程序教学20世纪50年代发展起来，美国著名教育心理学家斯金纳根据从实验室对动物实验引出操作条件反射和积极强化理论，设计了教学机器和程序教学，后来发展成为用"程序教材"的程序教学。[1]

　　计算机辅助教学的发展大体可分为三个阶段。第一阶段从20世纪50年代到70年代。在学习理论应用上，多数CAI软件采用行为主义学习理论。加涅和布里格思根据行为主义学习理论提出对CAI设计有重要指导作用的教学设计原则，即：接近原则，反应必须在刺激立即出现；重复原则，重复练习能加强学习促进记忆反馈；与强化原则，与反应正确性有关信息可促进学习；提示及其衰减原则，在逐步减少提示情况下，朝期望的反应引导学生，完成学习。这一时期突出表现在人-机交互方式上，通过文字和简单图形，大多数CAI软件缺乏吸引力。第二阶段20世纪80年代，无论是CAI发展规模，还是应用水平都显著提高。认知理论成为指导CAI发展重要理论基础。根据认知学习理论，学习的内部过程分别是接受、期待、提取信息到短时记忆、选择性知觉、语义编码、反应、强化、激发信息的保持、形成概念。加涅、维格和罗杰斯指出，学习内部过程与学习阶段是一致的，若将CAI提供的人-机交互过程与学习内部过程相一致，会明显增加CAI有效性。人们设计和开发CAI软件，利用能体现课件内容且具有强烈感染力的图形序列（或图象），以唤起学生注意，激起学生学习期望，刺激学生回忆，提供足够练习，评定学生行为。这一时期，计算机技术迅速发展，多媒体技术的出现和应用，使CAI产生巨大变化，通过图、文、声、视频图象等表达教学信息，采用超文本技术，适应学习者联想性思维等。第三阶段进入90年代后，表现在建构主义学习理论应用和计算机网络使用。建构主义学习理论突出学习者主体作用，教师是意义建构促进者和帮助者，而非知识传授者和灌输者。计算机网络的普及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件。

　　二、教学课件开发提档加速

　　一般而言，教学软件整体设计、编译模式和发行策略的发展历程有五种:一是全部教学内容做成一个课件，该课件集成所有多媒体素材，不能被修改和再编辑;二是课件整体编辑时，不在课件内部集成多媒体素材，而是与建立外部链接，课件打包不能再编辑，教师可参照示范课件，用多媒体素材进行重新开发;三是课件与多媒体素材建立外部链接，课件打包后允许教师再编辑，课件发行时不仅提供所有多媒体素材，并且提供可编辑平台;五是积件，发行时主要提供积件组合平台与积件库，使用者使用时自由重组以达要求。近年来出现的"积件"设计模式尤为引人关注。广义的积件是一种设计教学软件的策略和思路，是对多媒体教学信息资源和教学过程进行准备、检索、设计、组合、使用、管理、评价的理论与实践。[2]狭义指针对课件而言，可由教师和学生根据教学需要自己组合运用多媒体教学信息资源的教学系统，包括积件库与积件组合平台。积件代表计算机辅助教学新思路，使辅助教学技术从固定、封闭、单一模式向灵活、开放、集成方向跨越。

　　课件是专门为教学活动设计，课件(Courseware)是在一定的学习理论指导下，根据教学目标设计的、反映某种教学策略和教学内容的计算机软件[3]:它包括教学各种信息及其相关处理。课件具有以下特点[4]:课件与教学目标、教学策略、学习理论密切相关，是编制者教育思想与教学方法的具体体现；适用于事先确定、特定的教学目标与具体教学情境；有的课件与教科书配套;具有整体性、固定性、特定性和封闭性。课件基本模式有练习型、对话型、模拟型、指导型、游戏型、问题解答型、发现学习型等。世界上没有千人一面的教案，也应该没有千人一面的课件。

　　积件发展是课堂计算机辅助教学新思路，是针对课件局限性而发展的新教学软件设计模式，对解决计算机辅助教学领域内存在的弊病具有更佳适应性。积件具有以下特点：一是注重人的主体性。积件将教学信息资源与教学思想、教法、学习理论相结合的主动权交给师生，将过去课件设计者从事的教学设计回归到教师学生手中，成为教师和学生主动活动的形式，适应不同类型教师与学生教与学的需要。二是积件与教材版本无关。积件以知识点为分类线索，无论教材课程体系如何变化，教材版本如何变化，积件都可被师生应用于当前教学活动。三是基元性与可积性。教学资源素材愈基本，附加边界约束条件愈少，其重组可能性就愈大。积件思想从过去的"素材"、"片断"、"插片"的具体局部的经验上升为带指导性的CAI思想和人一机关系。四是开放性与自衍性。积件素材资源和教学策略资源都是以基元方式入库供教师重组使用，在任何时候，任何地方，任何教师(学生)都可将最新信息和自己作品添加入库，只要确立积件信息标准，入库规范，积件在教学活动中就自然具有开放性与自衍性。五是继承与发展性。积件包涵了课件特殊性，适用于任何变化的教学情境，更适宜教师学生相互交流为主的课堂教学。课件经适当加工，可纳入积件微教学单元库，当积件库的载体从磁盘、CD光盘发展到网络时，积件的思想和着眼点就发展到全球化、虚拟化、社会化。六是技术标准规范性。为实现积件在校、地区、全国、全球可重组性，积件各类信息资源须遵从当今世界主流标准和规范，例如，文本格式、图形格式、声音格式、动画格式、Intemet网络接口格式等都必须与世界主流应用软件一致，否则无法实现素材资料组合。

　　积件设计的指导思想主要来源于系统理论，系统科学理论对CAI积件规则、设计、组建、使用、评估、控制具有重要指导作用。教育技术系统工程学三个基本原理"系统结构功能优化原理""系统与环境融合原理""系统发展过程协调原理"对积件系统的"结构"、"功能"、"过程"、"环境"等各个方面研究具有直接指导作用。认知学习理论对积件设计模式作直接指导。教学软件功能与特性受到两个因素影响，即：开发设计目标与设计时所依据认知学习理论。积件有两个组成部分:积件库和积件组合平台，共分为五个层次:核心层、平台层、实库层、虚库层、环境层。核心层由教师和学生组成，学生是主体，教师起主导作用。考虑到"教"与"学"互动性，以"教"与"学"最优化配合为运作设计出发点和最终归宿。平台层是连接两个实库(多媒体教学资源库、微教学单元库)与两个虚库(资料呈现方式库、教学策略库)、一个环境资源库(网上环境积件资源库)重要纽带，是教师和学生选取、加工教学资源信息，进行教学活动的操作平台。实库层由多媒体教学资料库和微教学单元库组成，均为教师和学生可视听交互的，并为其所支配的计算机软件材料。虚库层由资料呈现方式库与教学策略组成，二库共同特征是将许多好思想、方法、方式、策略、技巧积聚成库，供师生灵活选用与借鉴。资料呈现方式库主要是注重素材资料表达、连接、呈现等微观层次，与具体软件技巧相联系。教学策略库则重在计算机辅助教学整体构思上，与教法、学法和教学风格联系，可供选用策略有讲授模式、演示模式、讨论模式、操练模式、发现模式等。环境层由校园网、地区网、国家网、国际网等多层次远距离网上积件资源库组成，决定积件系统开放性、多层次性和自组织性。

　　三、网络远程教学与虚拟课堂全新登场

　　计算机网络迅速发展很快运用于教育领域，网络教学应运而生，为学生学习创建了广阔环境，拓延了教学时空。相对于传统教学形式而言，网络教学具有明显优势[5]:教师和学生可根据实际选择不同时间段、不同地点进行课程设计和学习；综合利用文本、图形、视频、音频等多种媒体，可开发出丰富课件，有利于情境创建和认知改变；信息容量大、开放、共享，学习者可通过网络导航轻松利用网络学习，海量信息资源、开放网络环境对教育个性化形成、学生创造性思维培养将产生巨大影响；非线性网状结构网络形式，使学习者能够将新知识顺利整合到原有知识结构中，获得从多种渠道学习知识的机会；为学生和教师提供了协作式虚拟学习社区，可利用各种交流工具保持同步或异步交流，加强思想的交流和信息的反馈；减轻教师工作负担，还可设定系统自动进行问题创建、结果评判等教学活动；为学生提供个性化服务，可根据需求定制界面和定制内容等。基于诸多优势，高校为适应教学改革，创造自己独特办学风格，大多采用网络通用教学辅助平台，以此提高教学质量和水平。

　　发达国家运用网络技术作为教学平台，许多国家以立法形式对信息技术教育给予相当地位。高校计算机课程教学平台建设，发达国家已领先3-5年。美国等发达国家的很多学校都利用网络来辅助教学，一些开设了虚拟大学。采用网络课程方式进行辅助教学大学却越来越多、发展势头越来越好。发达国家许多网络教学平台软件提供商中，大部分网络教学平台提供商由于所开发的Web应用程序不稳定、难维护、与其他应用程序不兼容等各种各样的问题被淘汰。微软开发的技术以其先进性和较高稳定性成为开发辅助教学平台的佼佼者。我国支持许多网络教育试点，清华大学、中央广播电视大学等高校建立了网络教育学院，招收网上学生。试点学校探索网上办学模式，建立网上教学课程和教学资源，开展网上教学、网上自学、网上作业、网上考试等教学活动，实现教学资源共享和有效管理。