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多媒体网络教学的体系结构和技术 

WWW.ZHONGMAN.COM 2007-10-31 23:03:57 中国教育和科研网

多媒体网络教学的体系结构由低到高可分为五个层次:
    1.1物理实体层:体现为实现多媒体网络的各物理实体。就一个教室而言,包括服务器、教师用机、学生用机、网络设备;就编辑中心而言,还应包括视频采集卡、录像机、数码相机、扫描、多媒体编辑和图形、动画工作站等。

    1.2网络层:相当于OSI的数据链路层、网络层和传输层。它们为高层应用提供可靠的网络保证。

    1.3多媒体网络层:由于一般网络层较难支持对多媒体的实时传输,因此我们在此基础上再附一层,这是一个面向实时传输和QOS的层次,使上层能透明调用。

    1.4网络教学内容编辑环境,制作多媒体网络教学课件

    网络教学内容编辑器是一个基于网络的在线收集、分类、编辑软件系统,可以对课件的总体框架进行构思,同时应有提纲描述语言到课件语言的自动转换工具;课件应有自己的文件描述语言,同时课件的编辑器应是一个可视化的编辑环境,除了表现手段外,课件编辑系统还应能很方便地表示控制流,并能实现面向对象的课件编辑;教师很容易编辑出自己的多媒体课件;课件库用来存储组织建立的课件。

    网络课件设计不能简单套用传统课程设计的思路和方法,一是要充分发挥网络媒体的特长,二是要适当体现当代教育改革的精神。可以以如下几点作为网络课件设计的基本原则。

    (1)以教育改革为宗旨

    利用信息技术促进教育改革是当代教育发展的大方向,网上教育应该做到观念更新、教法革新、内容从新、评价创新。

    (2)以异步学习为基础

    网络既可以支持同步学习,又可以支持异步学习。但从网络媒体的特性来说,更适合于异步学习,因为异步学习可以利用网络的时间和空间两个自由度,而同步学习只利用了它的空间自由度,并且目前的网络线路还受到带宽的限制。就目前而言,在网络上实行同步教学既不经济又不实用。对于网上成人教育来说,异步学习更是应该大力倡导的。

    (3)以多元载体为环境

    网上教育不应该排斥其他媒体,特别是书本和光盘,可以作为离线学习资源。将离线资源与网络课程相结合,一是可以弥补目前网上中文教育资源不足的缺陷,二是可以减少网络信息传输的负担,三是通过减少在线学习时间而降低费用。因此,我们主张采用网络、书本、光盘三位一体的学习媒体配置。

    (4)以自主学习为中心

    网上教育应该坚持以学员为主体,营造一种有助于学员探究性学习的环境,促进一种自主学习的文化。学员自主学习活动包括自学知识、观摩演示、观察案例、寻找信息、探索问题解法、交流研讨、构建作品、自我评价等。

    (5)以案例学习为抓手

    在军事学、管理学、法学等学科领域,案例学习历来被作为至关重要的教学方法。在教育领域,特别是在军事教育培训中,更应应用案例学习方法,让学员通过大量的案例、战例观察与分析,提升自己的军事指挥水平。

    (6)以学习资源为支撑

    传统的课程是一个内容自足的封闭系统,而网上课程应该是一个以信息资源利用为特点的开放系统,课程资源库建设可以采取自建与引用相结合的办法。比较而言,传统课程开发是以学习内容设计为中心的,而网上课程应该是以学习过程设计为中心的,而且网上学习过程具有利用信息资源的有利条件。这种基于资源的学习模式尤其适用于成人学习者。

    (7)以合作学习为导向

    合作学习是备受国际教育界推崇的学习模式,因为它有助于培养学习者的合作精神和协同解决问题能力。在教学中,如果能够让学员们学会在网上运用电子手段进行学习交流,无疑会对他们今后的协同工作产生积极影响,因此是值得倡导的学习模式。

    (8)以电子作品为业绩

    网上教学应该让学员尽量利用电子手段完成作业,把他们的电子作品作为学习业绩。学员的电子作品可以传送给老师,也可以通过网页形式发布,以便接受多方评议。对于教师说,特别有价值的电子作品是信息化教案,教师通过设计信息化教案的练习就能逐渐形成信息化教学能力,为我国教育信息化的发展积蓄力量。

    (9)以结构化评价为特色

    传统的计算机辅助教学通常采取客观性评价办法,利用大量选择题型的测试方式。这种基于简单行为反应的测试方式证明带有很大的局限性。革新的测试理论主张采取面向绩效的评价,不但要知道学员做得怎么样,还要知道他是怎么做的。对于网上教育来说,比较易行的方法是依据学员的电子作品进行评价。课程设计者必须根据教学目标设计出一些结构化的定量评价标准,称之为量规。通常从作品的选题、内容、组织、技术、资源利用等方面确定评价的结构分量,并具体规定各分量的评分等级。有了这种量规,就能大大降低评价的主观随意性,不但可以教师评,而且可以让学员自评和同伴互评。如果事先公布量规,可以对学生作业起到导向作用。

   1.5  再上层是教学环境 

  教学环境是基于Client/Server或Browser/Server的分布式系统,能完成以下功能:能够异步地(当然也能同步)为每个学生提供相同或不同的课件学习服务;能保持对学生学习过程的记录;能够感知学生当前的学习状态与当前遇到的困难,并能对常见的问题进行分析、引导、提示。

  课件学习器作为一个客户方,要完成学习登录、课件的表现等功能,而课件服务器则为每个课件学习器派生一个线程,提供课件和维持对历史记录的追加,和对学生当前状态的感知。如一学生花了很长的时间,或通过过关测试时总通不过等。当达到某种界限时,触发教师代理,当教师代理还不能完成任务时,通知教师控制台,由教师自己完成。

设计教学环境时主要考虑如下几个方面:

(1)教学策略的设计

  教学策略的设计要以学生为主体。对于学习的方法和学习的路径仅指导和建议,具体实现由学习者控制。教学目标确定后,学习目标和学习进度可以由学习者依据自身的特点和学习水平进行控制,教学策略的设计在于提供咨询和帮助。

(2)支撑环境的设计

  支撑环境的设计包括信息资源的设计、帮助系统的设计、认知工具的设计等。信息资源的设计要确定与学习领域所需的信息资源的类别以及各种信息资源所能起的作用。同时对于资源的使用,获取资源的方法等也要进行必要的帮助设计。认知工具是一种支持支持、指引、扩充学习者思维过程的心智模式和设备。认知工具的设计是为学习者探索学习、协作学习等提供帮助,建立学习的桥梁。

(3)教学模式的设计

  教学模式是指一定的教育思想、教学理论和学习理论的指导下,在某种环境中展开的教学活动进程的稳定结构形式。教学模式的设计是教学设计的落脚点,同时是学习环境设计的重要内容。教学模式是教学内容、教师、学生和教学媒体的有机结合。在网络学习环境中,它是指导者、学习者、学习内容以及信息资源等构成的支撑环境的综合,并体现为稳定的教与学活动的程序。

(4)学习情境的设计

  网络学习环境中,学习情境要创设与当前的主题相关的、尽可能真实的情境。情境的设计要依据学习内容不同选择不同表现手段。对于有严谨结构的学科,可以创设有丰富资源的学习情境如包含不同环境下的应用实例和有关的信息资料;对于不具有严谨结构的学科,应创设接近真实情境的学习环境如反映真实场景的录像带、VCD等或利用虚拟现实技术仿真真实的情境,激发学习者参与交互的积极性。

2、多媒体网络教学实施过程中注重解决的主要问题

2.1 加强学生使用计算机的能力。

  现在网络教学中使用的个别化人机交互课件多是基于Windows平台,这就要求学生对Windows的使用比较熟练。比如:怎样使用鼠标?怎样在Windows中启动程序?怎样在Windows中使用汉字?这些虽然都是计算机基础知识,但如果学生未能掌握好,则必然在网络课时出现问题:在输入汉字时不知如何调出中文输入法,出现输入错误时不知如何删除和修改……如果学生在网络课时总是遇到这些问题,那么,他对学习的兴趣必然大打折扣,如果教师在网络课上总是要去帮学生解决这些问题,那么教师又怎能更好的解决学生对本节课内容的提问?所以,网络化教学对学生的最基本的要求就是对计算机的基本操作非常熟练。这样,上课时学生才能集中力量学习本节课内容。

2.2 学生在学习时,必须准确理解课程的教学目标。

  明确某门学科的总的目标及每一教学单元的目标,是促进学习取得最优效果的保证。教学目标必须同学生自己感受的需要相联系,只有学生认识到目标是合理的,能实现的,值得为之付出努力时,他们才会乐于学习;所以,学生对课程内容的掌握程度,取决于他对课程教学目标的理解程度。

  在传统教学中,教学目标是教师在讲解中传授给学生的;而在个别化教学中,学生使用课件自主学习,教师减少或不直接参于教学过程,所以教学目标必须由学生自己找到。在个别化学习课件中一般都有学习目标,上课时,教师必须提醒学生先弄清教学目标再进行学习。有些课的教学目标比较明显,学生马上就可以知道;但有些课的教学目标不是一开始就出现,或教学目标比较难懂,所以学生可能弄不清这节课究竟要干什么。当教师发现这种情况时,就必须对学生加以引导,及时提醒学生本节课的教学目标是什么,使学生的学习始终围绕教学目标进行,只有这样,网络教学才能达到即定的效果。

2.3  对学有余力的学生提出进一步的学习,对学力不足的学生提供必要的帮助。

  学习必须具有挑战性才能激励学生,如果任务太容易,学习过程一帆风顺,学生会感到索然无味,但如果任务太难,学生又会感到屡受挫折,当推动他们比他们意愿更快一些时激励的效果最佳。在同一个教学班的学生层次有高有低,对同一个知识点,有些学生很快就能掌握,而有的学生则需要花一定时间。对于不同学力的学生,在课件中也应该区别对待。对于学得快的同学,软件应提供给他进一步的学习,比如:出难度大些的题目,提高其运用知识的能力。而有的同学正相反,平时老师讲课他已听得很费力,进行个别化教学时虽然可以按自己的程度来学习,但有些内容还是不懂,比如一道题做错了三次还是不知错在哪儿,这时就需要发挥软件的辅导功能,在软件中应给出相应的帮助,指出学生错在哪里,学生再练习时才能避开错误。如果学生在学习中遇到困难,软件应提供获得成功的积极建议,在软件中应对学生多加鼓励,奖赏良好的业绩比责备效果更好。

2.4  在网络教学中,应提倡学生进行协作学习。

  在网络课堂中,在个别化教学同时,还应该开展协作学习。早在1920到1930年间,许多学者便提出协作学习的方式有助于学生之间的学习,近年来许多研究亦表明,以协作学习的方式学习更优于个别化学习和课堂讲授。协作学习的核心是让一群学习者“共同”去完成某项学习任务,它可以是问题解决,也可是专题研究,还可以是个案设计。由于大家共同完成学习任务,承担最后的结果,因此学习者对知识的建构就在与同伴间紧密的沟通、协调、合作下逐渐形成的。

  协作学习让学习者从其他同学那里得到不同的观点和意见,使他们分享的不仅是共享的软件,也是集体的智慧,所以在同学间进行协作学习显然要胜过个人的努力。通过协作学习,使学生们对教材产生深层的认识,获得最佳方法,逐步形成自己的学习方式。并且在协作学习中,当其中一个学生达到学习目标时,其他的学生也能够达到学习的目标。协作学习还能培养学生协作技巧和沟通能力,为学生以后走上社会打下良好的基础。 

2.5  网络教学中的人性化

  网络教学是以计算机技术、网络技术、多媒体技术和Internet通信技术为硬件基础,以多媒体课件为软件基础展开的,与传统课堂教育相比,网络教学营造了一种更加“物化”、“虚拟化”的学习环境:计算机代替了教师,Email、BBS等通信手段和通信方式代替了面对面的交流。面对“人化”到“物化”的转变,学习者难免会产生一系列的不适应,如精力无法集中,信息迷航,情绪低下,情感缺失等。这种状况引起了教育家、心理学家,尤其是教育技术专家的警惕,开始从人文的角度反思现代网络远程教育。但仅仅停留在思考的阶段是不够的,还必须落实到实践即网络教育的人性化设计上。

  网络教学的人性化设计要能满足学生的情感需求。随着现代社会的高度发展,情感已不仅仅是教育过程中主体认识活动持久、深入进行的内在基本条件,不仅仅作为动力因素而起作用,它已经越来越成为维持教育过程中主体内在平衡的因素。网络教学作为一个以高新技术为基本条件的教育形式,更应该关注学习者的情感需求。

  3、多媒体网络教学向智能化、全球化方向发展

 
  智能化是多媒体网络教学向深层次发展的客观要求。尽管多媒体网络教学迅速发展,大量多媒体课件和多样化的教学模式被开发使用并取得较好成果。但人们在开发使用中发现,这些系统始终存在这样一些缺陷:学生的学习仍然是被动的,学生无法回答深层次的问题,回答有错时不能准确确定原因,个别化指导的针对性不强等。因而需要未来系统能够做到:第一,实现友好和自然的人机对话,能够通过人类的自然语言来进行人机对话,更深入地了解学生的理解状态,学习环境更自然,能较方便地学习知识和规律,并表达自己的认识和要求。第二,能检测和判断学生犯错误的原因并给予适当的指导和纠正。第三,对未预期的提问和错误能给出合理的反馈,包括理解学生的反应、评价学生的猜测是否合理等。第四,不断积累教学经验,并能针对具体情况及时调整系统的教学策略等。这样的系统实际上就是智能化的辅助教学系统。早在70年代,国外就有人研究具有智能性的计算机辅助教学系统。90年代,有人提出了智能超媒体教学系统的要领。所谓智能超媒,就是将人工智能技术与超媒体的信息组织、管理方式结合在一起而形成的智能型信息处理技术。在智能超媒体教学系统中,ICAI模块可以利用超媒体提供的友好界面来激发学生的学习兴趣和学习动机,同时还可以利用超媒体向学生提供图文声像并茂的解释信息;而超媒体模块则可利用知识推理技术实现教学内容和教学策略的适应性控制,对学生进行有针对性地指导。基于网络的智能超媒体系统应以智能化大楼技术为基础,有人已提出智能化教育大厦、智能网络教室等新概念。当前,智能超媒体教学系统的研制和开发已成为多媒体网络教学应用领域中的一个重要的前沿课题。

  全球化是多媒体网络教学发展的必然趋势。在互联网已连通世界各地、Internet站点遍布全球的当今时代,无论是校园网、多媒体教室局域网,还是单台多媒体计算机,不与广域网连接、不利用Internet上无限丰富的信息资源,是不可思议的。基于Internet的新型教学,突破了局域网多媒体教学在资源、距离、规模上的限制,将多媒体网络教学推向全球,"开放大学"、"虚拟学校"、"全球教室"等一批新型的教育教学系统迅速发展。

(佚名/文)

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