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论坛│ 远教沙龙群 英 会案例分析名家评论人物专访专家专栏2006 历届大会:05' 04' 03' 02'│ 网友投稿
姓名:何克抗
单位:北京师范大学
职位:北京师范大学现代教育技术研究所所长,教授
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发表论文
当代教育技术的研究内容与发展趋势
E-Learning与高校教学的深化改革
信息技术与课程整合——深化学科教学改革的根本途径(上)
信息技术与课程整合
破解基础教育信息化应用难题
   

 

 

 专家专栏 名家评论


 
当代教育技术的研究内容与发展趋势

    内容摘要

    一.当代教育技术的研究内容

  1. 94'教育技术新定义与教育技术学的研究内容

  2. 77'教育技术老定义与新定义的比较

  3. 94'教育技术新定义给我们的启示

    二.当代教育技术的发展趋势

  1.网络化

  2.多媒体化

  3.愈来愈重视教育技术理论基础的研究

  4.愈来愈重视人工智能在教育中应用的研究

  5.愈来愈强调教育技术应用模式的多样化

 

  一.当代教育技术的研究内容

    1. 94'教育技术新定义与教育技术学的研究内容

  1994年美国教育传播与技术协会(AECT)发表了西尔斯(Seels)与里奇(Richey)合写的专著:“教育技术的定义和研究范围”。该书是在AECT主持下,通过美国众多教育技术专家的积极参与,并举行一系列专题学术会议进行研究讨论,历时5年时间,最后由西尔斯和里奇总结成文。所以该书实际是美国电教界的集体研究成果。书中对教育技术学给出了一个全新的定义,该定义反映了美国电教界,在很大程度上也反映了当前国际电教界对教育技术的新看法。根据这个定义,作者对教育技术学的研究内容作出了新的界定。1994年的“美国教育媒体与教育技术年鉴”对该书给予了较高的评价,认为该书对教育技术学所作的新定义有广泛的基础,指出该定义不仅通过了AECT专业协会的审核,而且得到这一领域绝大多数专家学者和实际工作者的认可。因此,我们认为按照这一新定义来认识当代教育技术学的特点及其研究内容,是比较符合当前的世界潮流,也是比较适应信息社会发展的需要的。

  这一新定义是这样的:“教育技术是关于学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价的理论与实践”。

  从这一定义可以看到,教育技术学的研究领域应当包括学习过程与学习资源的设计、开发、利用、管理和评价等五个方面的理论与实践。

  关于学习过程与学习资源的设计是指,为达到给定的教学目标,首先要进行学习者的特征分析和教学策略的制定(教学策略中又包含教学活动程序和教学方法等两个方面),在此基础上进行优化的教学系统与教学信息的设计(其中包括教学内容和相应知识点排列顺序的确定、教学媒体的选择、教学信息与反馈信息的呈现内容与呈现方式设计以及人机交互作用的考虑等等)。

  关于学习过程与学习资源的开发包括,将音像技术、电子出版技术应用于教育与教学过程的开发研究,基于计算机的辅助教学技术(CAI和ICAI)的开发研究以及将多种技术加以综合与集成并应用于教育、教学过程的开发研究。

  关于学习过程与学习资源的利用,应强调对新兴技术(包括新型媒体和各种最新的信息技术手段)的利用与传播,并要设法加以制度化和法规化,以保证教育技术手段的不断革新。

  关于学习过程与学习资源的管理,包括教学系统、教育信息、教育资源和教育研究计划与项目的管理。

  关于学习过程与学习资源的评价,既要注重对教育、教学系统的总结性评价,更要注重形成性评价并以此作为质量监控的主要措施。为此应及时对教育、教学过程中存在的问题进行分析,并参照规范要求(标准)进行定量的测量与比较。

  2. 77'教育技术老定义与新定义的比较在确认并发表94年的教育技术新定义之前,AECT曾于1977年正式公布过一个有关教育技术的定义,那个定义是这样的:“教育技术是一个复杂的、综合的过程,这一过程包含各种人、各种方法、各种思想、各种设备和组织机构,而这些人、方法、思想、设备和机构是在分析人类学习中的所有各方面问题以及为解决这些问题而进行的设计、实施、评价和管理的过程中所涉及到的”。

  长期以来,这个定义一直被认为是对教育技术的最权威的概括,没有人提出过怀疑,直至80年代末,美国教育技术界才有人指出,该定义已经过时,需要进行修改。仔细分析77年的老定义,不难发现它与94年的新定义之间有以下几点明显的区别:

  (1)老定义认为教育技术只是一个“过程”,该过程包括与人类学习有关的各种因素(例如人和设备,思想和方法等);而新定义则认为教育技术是从设计、开发、利用、管理和评价等五个方面全面研究学习过程与学习资源的“理论与实践”。

  (2)老定义所说的“过程”是指人们将先进的技术设备、思想方法应用于教育、教学并使之优化的过程,这里强调的是先进技术手段与方法的应用过程,换句话说,老定义只是把教育技术看作是先进技术手段与方法的应用,而没有把它看作是一门独立的有自身理论体系的学科;新定义则把教育技术看作是指导设计、开发、利用、管理和评价学习过程与学习资源的各种实践活动的理论基础,即认为教育技术已形成了一套用于指导优化学习过程的各种实践活动的理论基础与方法论体系,因而是一门独立的学科。

  (3)老定义认为教育技术是先进技术手段与方法应用于教育的过程,其着眼点只是实际应用;新定义认为教育技术是研究如何优化学习过程的理论与实践,因此其着眼点是既重实际应用又重理论研究。

  (4)老定义认为教育技术是包含与人类学习诸因素有关的过程,这里所说的“人类学习”(human learning)概念是比较笼统、比较抽象的,既不能为教学设计提供明确的指导思想也不能为教育技术学的发展指明方向。而新定义认为教育技术是关于学习过程与学习资源的设计、开发、......的理论与实践,这里的“学习过程和学习资源”(process and resources for learning)概念则是很明确、很具体的。学习过程是学习者学习新知识和掌握新技能的认知过程;学习资源是学习过程中所要利用的环境和条件。它有人类资源和非人类资源之分。人类资源包括教师、辅导员和学习小组;非人类的学习资源包括教学媒体和教学环境。所有教学媒体都是物化的硬设备,而教学环境则不仅有硬设备(如教室和实验),还包括通过师生之间或学生之间的某种交互作用而体现的教学模式(如个别化教学模式或协作型教学模式)。在新定义中用比较明确、具体的学习过程与学习资源概念取代比较笼统、抽象的人类学习概念,对于教学设计具有重要的指导意义。它表明教学设计不仅要考虑学生的学习过程即认知过程;同时也要考虑学习资源。为了优化教学过程以取得最佳的学习效果,在学习资源的设计中不仅要注意教学媒体的选择与设计,也要注意教学模式的设计。忽视教学模式的教学设计是不完整的、不可取的,是不符合现代教育技术学的要求的。这样,就不仅为教学设计提供了全面的、正确的指导思想,也为教育技术学的深入发展指明了方向。从以上四个方面的对比可以看出,94'新定义与77'老定义相比,不仅在表述上更为简洁、明确,而且更能抓住问题的关键与实质,因而更全面、更深刻。这表明人们对教育技术的认识已逐渐由表及里、由感性上升到理性,教育技术本身也已由一般的应用技术逐渐发展成为一门独立的有自身的理论体系与研究方法的学科。这种情况反映了信息社会的客观需要,也是教育技术学科发展的历史必然。

    3. 94'教育技术新定义给我们的启示结合我国当前电教事业和教育技术学科发展的现状,认真学习94'教育技术新定义可以从中获得不少有用的启迪与教益,从而对推动我国电教事业和教育技术学科的进一步发展具有重要的意义。

  (1) 94'新定义从学习过程和学习资源这两个方面考察了教育技术学的性质和研究内容,如上所述,学习过程是学习者学习新知识与新技能的认知过程,因此主要涉及的是“人”(学习者);学习资源是学习过程中所要利用的环境和条件,因此主要涉及的是“物”。多年以来,我国有些电教工作者由于受77'老定义的影响往往只见物不见人,只关心学校电教设备的配置,而不关心学生的学习过程,认为学校的教学改革和学生的学习是校长和老师们的事,和电教工作者无关。少数地方的教育领导部门也持有类似的看法,致使个别地方的电教馆等同于仪器设备供应站,未能在教学改革中发挥积极的作用。学习94'教育技术新定义,首先就要从学习过程和学习资源这两个方面来正确认识教育技术的性质与作用,结合我国的现实情况,尤其要强调学习过程这一方面。这样,才能使广大电教工作者从传统的只管物不管人的思想束缚中解放出来,大胆投身到学校教学改革中去,全面关心学生的学习过程,努力帮助各科老师运用好电化教育手段。这样,我们电教工作者的路子就会愈走愈宽,并在各级各类学校中发挥越来越重要的作用。

    (2)就学习资源(即主要涉及“物”的)设计而言,由于人类学习资源(如教师、辅导员等)是事先确定无法选择的,所以学习资源设计一般是指非人类学习资源,即教学媒体和教学环境的设计。多年以来,由于受77'教育技术老定义的影响,我国电教界往往只注意到教学媒体的选择与设计这一个方面,而忽略了教学环境设计这一方面。不少同志误认为“电教”或者“教育技术”只是研究“媒体的理论与应用”,有少数同志干脆认为“电教”就是“媒体的应用”,更有甚者,把媒体作更加狭隘的理解,到80年代后期还认为媒体就是(或者主要是)“视听媒体”,把计算机及其它新型媒体均排除在电化教育之外,从而造成有一段时间“电化教育”等同于“视听技术”的观念在我国甚为流行,在一定程度上影响了我国电教事业的发展。所幸的是,近年来这种认识从领导到群众均有了较大的转变,从而使我国电教事业逐步走上更加健康发展的轨道。

  (3)就教学环境的设计而言,由于和硬设备有关的环境(如教室和实验室等)要受经济条件的制约往往难以选择,所以教学环境的设计一般是指与师生之间或学生之间的交互作用有关的教学模式的设计。多年以来,由于受77'教育技术老定义的影响,在我国电教界乃至整个教育界不少人对教学环境设计都存在片面的甚至错误的认识,以为教学环境设计只是盖校舍建机房,而对教学模式的设计则从不考虑。这样就造成一种很奇特的现象:一方面由于教育经费短缺,机房建设和设备添置非常困难;另一方面由于不重视学习过程和教学模式的设计,致使不少花费大量投资建设的机房和用重金添置的设备长期积压,除了供人参观,炫耀一番以外,在教学上几乎不起多大作用,甚至完全不起作用。令人遗憾的是,这种认识至今在不少基层领导中仍相当根深蒂固;只重视硬件投资,不重视软件建设;购买设备不看现实的条件和需要,只是互相攀比,盲目追求高档次。令人痛心的是,这种现象至今还没有得到纠正,且有愈演愈烈之势。事实上,从教学环境的设计要求来看,其重点应放在教学模式的设计,而不在硬设备的建构。当然,硬设备条件的改善是必要的,但设备是死的,而教学模式中的交互作用过程和学生学习新知识的认知过程却是活的,重视教学模式和学习过程的设计与开发就可以在一定的硬设备条件下,通过人的主观能动性发挥出最大的效益,取得最佳的学习效果。对于我们这个还比较穷的发展中国家来说,尤其应当这样做。

  总之,对于我国电教工作者来说,既要注意研究媒体的理论与应用,更要注意研究学生的学习过程以及与学习过程密切相关的教学模式,这就是我们通过学习94'教育技术新定义所获得的最重要的启示。

  二.当代教育技术的发展趋势

    八十年代后期北大西洋公约组织(NATO)科学委员会考虑到微型计算机的日益普及对教育技术的研究内容和发展方向有深刻的影响,于是计划对该领域作一次全面的调查与研究,由此导致“高级教育技术”(Advanced Educational Technology,简称AET)专门研究项目的确立。AET项目得到NATO科学委员会的支持与资助,并于1988年开始实施。该项目持续6年,曾先后组织过多达50次的高级研讨会和专题学术讨论会,北大西洋公约组织所有成员国的几百名一流教育技术专家多次参予了这些会议,对教育技术的发展趋势,主要的前沿课题以及这些新发展对教育、教学领域产生的影响等重大问题进行了认真、深入的研讨,在不少问题上达成了共识。

  分析北大西洋公约组织AET项目的研究结论,并综合近年来有关教育技术的国际性学术会议(例如美国的AECT年会以及UNESCO召开的亚太地区教育技术专家研讨会)的主要观点,可以看出当今教育技术的发展有以下趋势:

  1.网络化(1) Internet的由来与发展

  教育技术网络化的最明显标志是交互网(Internet)应用的急剧发展。Internet实际上是遍布全球的网络的集合。它的前身是由美国国防部开发的ARPA(Advanced Research Projects Agency,高级研究项目机构)网,该网络在60年代和70年代为军队提供可经受住核袭击的可靠通信,当时网络中只包括上千台大中小型计算机。后来非军事系统的研究人员和科学家对联网服务的需求日益增长,为了满足这方面的需要,美国国家科学基金会(NSF)于1986年实施了一项功能更为强大的新的骨干网计划,该网就被称作NSFNET。与此同时还采取较为开放的政策,使非军事系统的大学和企业部门的研究人员都可以入网。

  到80年代后期,美国国会担心在超级计算机和网络技术方面会在激烈的国际竞争中落在后面,就通过了一项“高性能计算法令”,这项立法是由当时的参议员阿尔伯特.戈尔(Albert.Gore)提议,其目的是将原有NSFNET的性能升级,并大大扩展其使用范围,使包括中小学教师,农村医生和图书管理员在内的人群都能入网。这项新的高速骨干网的试验项目被称作NREN(National Research And Educational Network,即国家研究与教育网),它就是目前Internet的主要骨干与基础。

  1993年美国国家科学基金会,为了解决资金不足问题,通过允许像IBM,AT&T和Sprint这类公司承担网络管理的责任,逐步使网络实现私有化。从那以后,这些公司就陆续宣布了对国家信息基础设施进行大量投资的计划(例如Sprint公司和它的伙伴已保证今后十年要在这方面投资200亿美元)。

  就传输速率而言,Internet网已从早期ARPA网时代的56Kbps(bits-per-second)提高到1992年基于NSFNET的45Mbps(提高近1000倍),这是一个很大的跃进。事实上,这样的网络传输率相当于每秒传送500页的文本,或是每分钟传送两套大百科全书。而下一步基于NREN的Internet将要把传输速率再提高1000倍,即达到几十Gbps(每秒几百亿位)以上。这样的传输速率是极为惊人的,因为这相当于在一分钟之内传送整个美国国会图书馆全部图书所包含的信息量。这就是大众媒体广为宣传的未来的“信息高速公路”。

  据最近的报道,目前已在Internet上联接的各种计算机已达400万台,网上的用户已达3000万以上,而且还在以每月递增用户10%的速率急剧增长。专家们认为,这种增长势头估计会持续到下个世纪初,直至所有使用计算机的人都成为网上的用户为止。

  体现在Internet上的这种远程、宽带、广域通迅网络技术的重大革命,肯定会对未来的高等教育产生深远的影响,这种影响不仅表现在教学手段、教学方法的改变上,而且将引起教学模式和教育体制的根本变革。(2)基于Internet网络环境的教育体制与教学模式

  加拿大开放大学研究与发展规划中心的贝兹(A.W.Bates)博士,于1994年6月,在他为“教育多媒体与超媒体”国际会议所作的特邀报告中,对基于未来的Internet网络环境下的教育体制与教学模式提出了具体的设想,并通过一个实例对这种教育体制与教学模式下的教学过程作了生动的描绘。在贝兹的实例中,学习者是苏珊小姐,她是一名为电视台制作动画的美工人员。她正在设计某种动画,为了达到最佳的视觉效果,她需要学习和咨询,并希望通过这种学习掌握一种制作动画的最新技术。根据她原来的了解和同事们的帮助,她打听到国内该领域著名专家的名字(假定是维纳),但距离较远,于是苏珊通过多媒体教育网络给维纳打可视电话,向他请教有关问题。维纳便把关于该同题的软件从自己的文件中调出,和苏珊在网络上共同讨论(通过可视电话,这种网络上的讨论就象面对面的讨论一样)。苏珊提出几个问题请教维纳,并在维纳指导下做几个用新技术制作动画的作业,然后苏珊把具有新技术特点的软件从维纳的文件上拷贝下来。当然,苏珊和维纳都应该是事先在这种教育网络中注册登记过的。这样,当苏珊拷贝软件后,在苏珊的工作站上将会自动显示出将该软件拷贝下来所需支付的版权使用费,以及每分钟向维纳请教或咨询所需付出的费用。在刚才的教学过程中,维纳也可能向苏珊请教或咨询某些他所关心的问题或信息,若有这种情况出现,则苏珊的身份将由学生变为教师并且反过来要向维纳收费。当苏珊把所需的软件拷贝下来后,她就不仅得到了这种新技术而且可以随时向维纳请教和该软件有关的问题。通过上述例子,我们可以看到一种全新的教育体制与教学模式。这种教育体制不受时间、空间和地域的限制,通过计算机网络可扩展至全社会的每一个角落,甚至是全世界,这是真正意义上的开放大学;在这种教育体制下,每个人既是学生又是教师,不仅在不同的教学过程中可以一身二任,就是在同一教学过程中也可以既是学生又是教师,这是真正意义上的师生平等;在这种教育体制下,工作与学习完全溶为一体,上班工作,下班学习的界线被打破,每个人可以在任意时间、任意地点通过网络自由地学习、工作或娱乐(在你工作或学习感到疲劳时,可以从电影资料库中随时调出你所喜欢的任一部电影或从音乐资料库中调出你所喜爱的任一首交响乐来欣赏),这是真正意义上的个性自由;在这种教育体制下,每一个人,不管贫富贵贱都可以得到每个学科第一流老师的指导,都可以向世界上最权威的专家“当面”请教,都可以借阅世界上最著名图书馆(例如美国国会图书馆或英国剑桥大学图书馆)的藏书甚至拷贝下来,都可以从世界上的任何角落获取到最新的信息和资料……。由于是基于信息高速公路的多媒体教育网络,所有这些都可以在瞬息之间完成,你所需要的老师、专家、资料和信息,都是远在天边,但又近在眼前。世界上的每一个公民,不管其家庭出身、地位、财富如何,都可以享受到这种最高质量的教育,这是真正意义上的全民教育。

  在上述教育网络环境下,既可以进行个别化教学,又可以进行协作型教学(即可以开展集体讨沦或辩论),还可以将“个别化”与“协作型”二者结合起来,所以是一种全新的网络教学模式。这种教学模式是完全按照个人的需要进行的,不论是教学内容、教学时间、教学方式甚至指导教师都可以按照学习者自己的意愿或需要进行选择。学习者可以在家里或是在办公室学习(通过工作站),也可以在旅途中学习(通过便携式多功能微机)。

  纽约大学校长赫伯特·兰道1990年曾预言,要在校园中度过4年的传统大学将要消亡,这个预言是否会实现?何时实现?目前还难以判断。但是,到了二十一世纪,这种基于Internet的、不受时空限制的、真正的开放大学将会变得愈来愈普遍则是确定无疑的。

  (3)澳大利亚和日本的教育网络计划

  由于Internet的前景如此广阔,目前世界各国对Internet的应用都极为重视,Internet不仅深入到社会生活的各个领域,而且开始进入中小学和家庭。

  例如,澳大利亚的国家公共资源管理局已于1995年4月决定建立“澳大利亚教育网”,计划于1996年初开通,并通过Internet加入国际网络。该教育网不仅包括全部高等院校而且还要覆盖全澳大利亚的所有中小学。其主要目标有四项:

  ①鼓励所有各类学校(包括小学、初中、高中、各类技术学校及大学)的学生、教师加入和使用Internet;

  ②鼓励开发可通过网络得到的各种教育服务(包括信息查询检索、信息发现、辅助学习、单科专业培训、系统学习与学位授与等等);

  ③通过网络为各地的教育与培训部门提供一个全国性的信息交流与协作服务中心;

  ④激发更多的信息技术发展机会。

  日本政府也通过文部省与通产省合作于今年开始实施一个在基础教育领域有重大影响的“100所中小学联网”试验研究项目。共有遍布全日本各地的111所中小学(包括小学、初中、高中和中专)参加试验,所有试验学校均要求利用联机系统加入Internet。该项目的目标是要在传统教育体制和教学方法的框架之外,探索一种全新的教学模式,并通过网络使更为理想的交互式学习成为可能。他们试验的基本出发点是确信:让学生在全日本范围乃至全世界范围进行广泛的信息交流,将大大增强他们获取信息、分析信息和处理信息的能力,从而培养出有高度创造性的、能适应21世纪激烈的国际竞争的全新人才。我们认为日本政府的这种决策是有远见的。日本战败后,经济之所以能迅速振兴和日本政府一贯重视教育尤其是基础教育是分不开的。事实上,目前在日本的一般大学中Internet的应用也不过一两年,只是教授们较普遍加入了Internet网络,一般的大学生还没用上。可是就在这种刚起步不久的条件下,日本政府就敢于在100所中小学进行这种有相当规模的试验,这种气魄既让人钦佩也让人吃惊。但是更令人震惊的还在后头。让我们看看他们在这个项目中所作的试验吧!这个项目绝不只是像其他国家那样只是让学生了解和学会使用Internet,而是要作一系列的科学研究与试验。目前在初始阶段要作的试验就有以下三个:

  ①南瓜生长模式研究:此项目要求全国范围的试验学校都要同时参与种南瓜,要求学生仔细观察当地南瓜种子的生长条件与形态,并通过Internet与其他地区试验校所观察的结果随时进行比较,以便了解超出正常气候与地理条件下南瓜的生长情况,激励学生去寻找解决这类问题的办法,从而大大扩展了学生的视野,打破了书本的局限,为学生发散性思维的培养和创造性的发挥提供了广阔的天地。

  ②酸雨研究:此项目让学生了解环境污染的严重性,从小培养起热爱自然环境、保护自然环境的意识。参加试验研究的学生要在老师指导下了解酸雨产生的原因、危害并寻找解决的办法。通过Internet学生们可以获取有关酸雨研究的最新的国内外情况及有关资料,从而使学生们从中学开始就能直接进入科学研究的前沿课题,破除对科研的神秘感,培养起敢于创新的意识。

  ③热点新闻论坛:计算机网络为试验校的所有学生(从小学、初中到高中)提供国内外最新消息报道,与此同时还为学生提供交流观点、发表评论的公开论坛。目的是要培养学生敏锐的观察分析问题的能力和严密的逻辑思维表达能力。

  从日本教科书修改事件中表现出的一再否认侵略行为和粉饰美化军国主义的倾向,再看看他们对培养年轻一代能力素质方面所表现出的不可动摇的决心与咄咄逼人的气势,我们该作何种感想?!我们能不感到震惊、能不感到担忧吗?我们能不想一想:如何才能使我们的下一代适应21世纪的激烈的国际竞争?同志们,千万不能让我们的下一代落在日本人的后头,更不能败在他们的手里啊。

  2.多媒体化

    (1)多媒体的概念

  “多媒体”不是多种媒体的简单集合,而是以计算机为中心把处理多种媒体信息的技术集成在一起,它是用来扩展人与计算机交互方式的多种技术的综合。直至90年代初期,人机交互方式仍主要是通过基于文字或简单图形的界面来实现,枯燥而单调。多媒体技术则为人机之间的信息交流提供了全新的手段,这包括:高保真度的声音、达到照片质量的图像、二维和三维动画,甚至是活动影像。近年来,在关于教育技术的国际性刊物或国际学术会议上所发表的论文中有70%-80%都与多媒体有关,多媒体教育应用正在迅速成为教育技术中的主流技术,换句话说,目前国际上的教育技术正在迅速走向多媒化。

  (2)多媒体教学系统

  与应用其它媒体的教学系统相比,多媒体教学系统具有以下优点:

  ①多重感观刺激。根据心理学研究,多重感官同时感知的学习效果要优于单一感官感知的学习效果。例如,视觉与听觉同时感知的信息要比单用视觉或单用听觉更全面、更深刻,也更有利于保持。

  ②传输信息量大、速度快。利用多媒体系统的声音与图像压缩技术可以在极短时间内传输、存储、提取或呈现大量的语音、图形、图像乃至活动画面信息,这是一般的微机系统所难以达到的。

  ③信息传输质量高、应用范围广。由于多媒体系统各种媒体信息的存储与处理过程都是数字化的,这就使得多媒体教学系统可以高质量地实现原始图像与声音的再现、编辑和特技处理,使真实图像、原始声音、三维动画以及特技的一体化达到实用而完美的程度,从而使多媒体技术和产品可以应用于社会的各个领域,尤其是教学、培训和娱乐等方面。

  ④使用方便、易于操作。这是广大用户乐于使用多媒体教学系统的一个重要原因。同传统的键盘输入操作相比,多媒体教学系统以鼠标、触摸屏、声音选择输入为主,辅以键盘输入,并有直观的操作提示,这就使不熟悉计算机的人也可以轻松自如地进行操作。

  ⑤交互性强。多媒体教学系统提供丰富的图形界面反馈信息,与一般的CAI系统相比,用户拥有更大的操作自由度,用户可以完全按自己的意愿去控制计算机的信息处理过程,从而能实现更为理想的人机交互作用。利用多媒体所具有的全新的交互方式,人们已开发出大量的、传统教学系统所无法比拟的完美的多媒体教学系统。例如Voyager公司利用立体声与高质量画面的结合创造了一个令人耳目一新的“贝多芬第九交响乐”。这种交响乐使用户既可通过听乐曲来欣赏作品,又可看到该乐谱的详细结构,还可让用户读到贝多芬如何通过该作品直接反映社会生活的评论文章。这样,通过多种媒体(声音、图形、画面、文字)的综合表现,就可以使用户在较短的时间内获得对贝多芬第九交响乐的比较深刻的认识和理解。

  (3)多媒体电子出版物

  多媒体技术除了可直接应用于教学过程之外,在教育领域还有另一方面的重要应用,这就是电子出版物---以CD_ROM光盘作存储介质的出版物,例如,电子百科全书、电子词典、电子刊物等。在电子大百科全书中,它的每个条目不仅有文字说明,还有声音、图形、甚至活动画面的配合。当你查询到动物的“老虎”这个条目时,不仅能读到关于老虎的动物学特性的描述,还能听到老虎的吼声,看到老虎的威猛形象;在读到有关老虎分类的内容时,你还可以看到一个个形象各异的东北虎,华南虎,美洲虎,苏门答腊虎……。当你查询到人物“毛泽东”时,你不仅可以看到毛泽东的传记,还可以听到他在开国大典上向全世界庄严宣告“中国人民从此站起来了”的伟大声音,可以看到他在文化大革命中穿着绿军装检阅红卫兵的具体形象。

  目前,在美国除了电子百科全书以外,还有电子新闻报纸、电子刊物,甚至教科书出版商也开始涉足电子出版领域。例如,Addison-Wesley,John Wiley & Sons等出版公司都已出版了基于CD-ROM光盘的面向中小学生的“学习软件包”,这些学习软件包不仅涵盖了原有文字教材的全部内容,而且图文、音像并茂,比原有文字课本丰富、生动得多。此外,还具有辅助教学功能,可以对学生进行辅导、答疑、布置作业。

  电子出版物与传统的印刷出版物相比至少有以下几方面的优越性:

  ①信息量大、存取速度快:每片CD-ROM上具有650MB的存储容量,因此在一片光盘上可以容纳上千幅照片,可存储3亿多个汉字(相当于10年的人民日报合订本),而且可以实现快速的查询和检索。

  ②信息表现形式多种多样:由于存储容量大,使得声音和活动影像的存储也成为可能,因而可具有声音、图像、文字和活动映像等多种信息表现形式,使电子出版物同时具有报刊、杂志、无线电广播和彩色电视的全部效果。

  ③有形象直观的演示功能:在传统的印刷出版物中,涉及具体操作或抽象思想概念的说明,往往显得枯燥无味并难以理解;而这些内容在电子出版物中则可通过现场操作表演和具体形象的实例并配合声音加以说明,使读者获得第一手的感性认识,因而使有关内容变得易于理解。

  ④不易损坏,可长期保存:由于纸张容易霉烂、变质、虫蛀,所以印刷出版物不仅占用较大空间,而且难以长期保存;电子出版物由于用CD-ROM光盘作存储媒体,不仅存储容量大,占用空间小(10年的人民日报合订本存放在资料室有一人多高,要占较大空间,若用光盘存储,只用很薄的一张就够了),而且寿命长,不会变质,不易损坏,因此,可以长久保存。

  (4)日本和澳大利亚发展多媒体教育应用的政策

  自进入90年代以来,多媒体技术与应用迅猛发展,尤其是在教育领域的多媒体应用,其势头更是锐不可挡。为了适应这种形势,各国政府都在调整或制订新的政策。

  以日本政府为例,与多媒体教育应用有关的政策调整有以下几个方面:

  ① 从1992年开始,文部省实施“多媒体教育软件研究与发展计划”。最初有七所中小学和三个研究机构参与试点;1993年试点单位增加到30所中小学和8个研究机构;94和95年又分别再增加30所学校和两个机构,因此目前共有90所中小学和12个机构参与这项多媒体教育软件的研究与发展计划。

  ② 日本文部省下属的“终身教育局”(该局不仅负责终身教育的规划与实施,还致力于促进新教育媒体在中小学和其它教育领域的应用)于1992年发表了一个文件:“关于利用新型教育媒体促进视听教育的报告”。在该文件中明确地把多媒体计算机和高分辨率电视看作是新型教育媒体,建议中小学和其它教育部门逐步采用。用政府文件形式来促进硬设备及有关软件在中小学的推广,这在日本是不多见的。

  ③ 文部省于1994年建立了一个“制订多媒体时代教育政策”的工作组,该工作组于1995年1月提交一份政策研究报告,题目是“面向多媒体社会的教育政策”,并于1995年开始实施。该项政策中的一个最重大的举措就是上面介绍过的100所中小学校联入Internet网的实验研究项目。

  ④ 从1993年开始文部省每年举办关于多媒体软件开发的培训项目,例如“多媒体教材制作培训课程”(由文部省下属机构“计算机教育中心”负责实施),除此之外,文部省和各地的教育部门每年还要组织若干次关于多媒体教育软件开发的研讨会与学习班,大力普及多媒体知识,以此促进中小学教学环境的(包括教学内容和教学方法)的改变。

  ⑤ 鼓励各大公司、各大学以及民间学术团体积极参与多媒体教育软件的研究与开发。经过短短几年努力,目前日本已形成一支以三大研究组为核心的多媒体教育软件研制与开发队伍,这三大研究组是Osaka大学的研究组、国际基督教大学的研究组和NHK(日本广播公司)研究组。在NHK研究组成员中有不少也是来自大学,尤其是教育技术领域的专家。在民间学术团体中以“日本视听教育协会”在多媒体领域影响最大。该协会过去一贯通过幻灯、投影、电视等视听媒体来促进教育,从1992年开始注意研究多媒体教育软件。到1995年它已成功地开发出“趣味阅读”、“天气变化”、“语言学习”和“Bunkyo博物馆”(文京博物馆)等七个优秀多媒体软件,(其中有些已压成光盘)连同普及、介绍多媒体知识与应用的录相带一起发行到全日本,获得了较大的社会效益与经济效益。与此同时该协会还积极与IBM、APPLE、富士通等计算机厂商合作,组织每年一次,每次三天的多媒体学术研讨会,邀请国内外专家作特约报告,让著名厂商介绍和展示最新多媒体产品。自93年以来每年一次,而且规模年年扩大。日本视听教育协会通过组织多媒体教育软件开发和开展多种学术活动,把协会办得有声有色,影响也越来越大,他们这些作法很值得我国电教协会借鉴。

  澳大利亚在多媒体方面的政策也很值得关注:1994年澳大利亚政府通过国家公共资源局发表了一项新的文化政策,该政策的突出特点是把交互式多媒体看作是信息时代起文化产品先导作用的“旗帜”,而给予高度重视,并置于优发展的地位。该项政策预测多媒体产品的发展将在今后10-15年经历三个阶段:头3至5年将是基于CD-ROM的产品为主,随后是联机的PC服务,最后是基于信息高速公路的宽带交互式服务。为了能适应这三个阶段的发展,澳大利亚政府决定在今后4年内采取以下几项措施以保证新文化政策的落实:

  ① 创建澳大利亚的有影响的多媒体企业;

  ② 建立技术上达到国际一流水准的多媒体教育应用与协作中心;

  ③ 委托主要的文化教育机构研制具有澳大利亚文化特色、适用于澳大利亚中小学的CD-ROM光盘;

  ④ 举办一系列全国性和地方性的多媒体教育应用研讨会与培训班。

  相信通过这些措施将会对高质量多媒体教育软件的开发起有力的促进作用。

  3.愈来愈重视教育技术理论基础的研究

  没有理论的实践是盲目的实践,没有理论指导的应用只能停留在一个较低的水平上不会有突破性的进展,因此近年来,国际教育技术界在大力推广应用教育技术的同时都日益重视并加强对教育技术理论基础的研究,这表现在以下两个方面:

  一方面是重视教育技术自身理论基础的研究。最明显的例子就是美国AECT学会针对微机的普及对教育技术带来的冲击和影响,从1989年开始整整花费5年的时间,组织国内上百名教育技术领域的著名专家参予调研,并先后召开过12次PIDT会议(是指完全由教育技术特别是教学设计领域的教授们参加的高级学术会议)对教育技术的定义及研究领域,研究内容进行深入的专门研讨。在此基础上由西尔斯和里奇将讨论中达成的共识加以总结、整理、提高并写成专著“教育技术的定义和研究范围”,最后该书经AECT审定通过以后,以AECT学会的名义发表。如上所述,该书对教育技术学给出了全新的、科学的定义,与此同时对教育技术的研究领域和研究内容也从五个方面作了明确的界定。该书不仅是美国电教界的重要理论研究成果,也是当今国际电教界的重要理论研究成果,它将对整个90年代乃至21世纪初教育技术学的发展起有力的推进作用,对我国电教事业的发展也将产生深刻的影响。我们应对此给予足够的重视。

  另一方面是加强将认知学习理论应用于教育技术实际的研究。对于认知心理学来说,这类研究本属应用范畴;但是对于教育技术学来说,由于认知心理学是其理论基础之一,所以,上述研究属于教育技术学本身的理论方法研究。1993年美国AECT协会前主席罗伯特·海涅克在回顾近十年教育技术的发展时,指出这期间发生了六大变化,其中第一大变化就是认知学习理论开始占主导地位。这一变化主要涉及教育技术学的下列领域:

  (1)关于学习环境和教学模式的设计

  传统的教学设计很重视教学目标分析和学习者特征的分析。这无疑是正确的,但是对于学习环境的设计以及体现师生之间、学生之间交互作用方式的教学模式的设计却重视不够。近年来,随着认知学习理论的普及,人们认识到学生是信息加工的主体,是意义的主动建构者,教师不可能向学生直接灌输知识,必须创建良好的学习环境和理想的交互作用方式以利于学生主动性、创造性的发挥。因此在教学设计中对于学习环境和教学模式的设计愈来愈引起人们的重视(例如“微世界”学习环境和“反应式”学习环境就是目前公认的比较符合认知心理的两种学习环境,并已广泛应用于CAI和ICAI的课件设计之中)。在教学模式的设计中,长期统治CAI领域的“个别化”模式也已被打破,因为根据认知学习理论的研究发现,个别化模式确实有利于发挥认知主体的主动性,但是就其学习效果来说,往往只对涉及较低级认知能力(如识记、理解、简单应用)的学习目标比较有效,而对涉及较高级认知能力(如分析、综合、评价和复杂应用)的学习目标则不如“协作型”教学模式。换句话说,教学中应采用何种模式应由学习目标和内容来决定,不能千篇一律。

  (2)关于教学媒体的设计

  教学媒体的设计包括教学媒体的选择与媒体内容呈现方式的设计。在利用多种传统媒体实现组合教学时需要考虑这方面的设计,在基于多媒体计算机实现的辅助教学中更要考虑这方面的设计。为了使媒体的利用能在教学中发挥最佳的效果,教学媒体的设计除了要考虑教学目标控制原则、教学内容符合原则和教学对象适应原则以外还必须有认知心理学的理论依据。根据加涅的研究,学习者的内部心理过程包含九个阶段,这九个阶段所涉及的主要心理活动有注意、知觉、记忆和概念形成等四种。换句话说,这四种心理活动与教学过程密切相关,当然也就与教学媒体的设计密切相关。仔细分析这四种心理活动所具有的各种特性以及这些特性与媒体呈现之间的关系,可以得出一批很有价值的结论,这些结论对于教学媒体的设计有直接的指导作用,从而使教学媒体的设计可以建立在坚实的认知心理学的理论基础之上。

  (3)关于学生模型的设计

  学生模型是用于记录学生情况的一种数据结构,是为了使CAI或ICAI在进行教学时能了解所教对象,做到比较有针对性而建立的。传统的学生模型绝大多数都是“知识型”,即只能记录学生的原有知识水平。随着认知学习理论的发展,目前的学生模型已逐渐转向“认知型”,即着重记录学生关于当前所学概念的认知结构与认知能力特点。实现认知型的学生模型建造,其关键是要解决认知结构的形式化表示与认知能力的表征及定量测量问题,目前这些问题仍处于研究、探索阶段,也是当今教育技术的前沿课题之一。北大西洋公约组织(NATO)科学委员会的AET项目所列八大研究课题第三项便是“学生模型建造与学生错误诊断”。

  4.愈来愈重视人工智能在教育中应用的研究

  智能辅助教学系统由于具有“教学决策”模块(相当于推理机)、“学生模型”模块(用于记录学生的认知结构和认知能力)和“自然语言接口”,因而具有能与人类优秀教师相媲美的下述功能:

  了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平;

  能根据学生的不同特点选择最适当的教学内容和教学方法,并可对学生进行有针对性的个别指导;

  允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话。

  因为基于知识工程和专家系统的人工智能(AI)技术具有上述功能,因此,目前在高级教育技术领域都倾向于引入AI技术。在NATO科学委员会的AET项目所列入的八大研究课题中有四项都要直接应用到AI,如第一项是“任务分析与专家系统”第四项是“个别指导策略与对学习者的控制”,第三项是“学生模型建造与学生错误诊断”,第六项是“微世界与问题求解”。其中第一,四项完全应用AI技术,第三,六项则后半部分(“学生错误诊断”和“问题求解”)要用到AI技术。目前在教育技术中涉及到AI的主要有以下领域:

  (1)知识的表示与访问:知识库是实现知识推理与专家系统的基础,而建造知识库的前提则是要解决知识的形式化表示以及知识的访问与调用问题,因此,知识的表示与访问是人工智能的核心技术之一,也是将AI引入教育领域必须首先解决的一个难题。在NATO的AET项目所组织的多达50次的高级研讨会和专题学术讨论会中,最后一次会议即“最终高级研讨会”是最重要的,因为在这次会议上发表了三篇由特约的著名专家撰写的关于教育技术发展趋势的、带有总结性的论文,由于这三篇论文意义重大,因而被作为AET最终研究报告的组成部分之一,提交给了NATO的科学委员会。这三篇论文中第一篇的题目就是“高级教育技术:重新访问知识”,该文的基本思想是强调要按照教育技术观点和教学设计理论对知识进行重新建构,重新表示和重新访问。

  (2)对学生错误的自动诊断:不仅要能发现学生的错误,而且要能指出学生错误的根源,以便作出有针对性的辅导或学习建议。为了能正确作出诊断,通常要跟踪学生的思维过程。因此错误自动诊断问题既与AI技术有关也与学生的认知规律、认知特点即与学生模型的建造有关。

  (3)实现智能超媒体教学系统:如上所述,超媒体系统有理想的教学环境,容易激发学生的学习兴趣和学习主动性,但不能保证达到预期的学习目标,而且由于不了解所要教的对象,所以不能作到有针对性的指导,不能因材施教学。智能辅助教学系统正好与此相反。将二者结合起来,就可实现性能互补,从而研制出新一代高性能的智能超媒体教学系统,但是要实现二者的结合也不是简单的事情,这是因为超媒体系统中的信息组织与管理方式是基于Hypertext技术,而AI中知识与信息的组织与管理则由知识表示方法来决定。二者是有矛盾的,如何解决这个矛盾,从而实现AI与超媒体的理想结合是当今教育技术领域的另一个前沿课题。

  5.愈来愈强调教育技术应用模式的多样化

    即使是象美国以及北大西洋公约组织所属的这类发达国家,对教育技术的应用也不是同一模式、同一要求,而是根据社会需求和具体条件的不同划分不同的应用层次,采用不同的应用模式。目前在发达国家,教育技术的应用大体上有以下四种模式:基于传统教学媒体(如幻灯、投影、视听设备、语言实验室等)的“常规模式”;基于多媒体计算机的“多媒体模式”;基于Internet的“网络模式”;基于计算机仿真技术的“虚拟现实模式”;其中常规模式即使是在发达国家目前也仍然是主要的、大量的,尤其是在广大中小学更是如此。多媒体模式和网络模式在发达国家特别是在美国发展异常迅速,包括中小学在内已有相当数量的一批学校配置了多媒体计算机并且联入了Internet。但是,直到1994年在向NATO科学委员会提交的AET最终研究报告中仍承认,在北大西洋公约组织的成员国内,“PC机尽管已引入了中小学,但是在教育上的普遍应用还没有成为事实”,“复印机、录像机、投影仪或许还有电话它们对教育的影响迄今为止要比PC机和工作站要更大些”。报告中还强调,“新交互作用技术的应用一定要真正适合于学习的目的;新的教学手段的引入,原则上要在同样成本条件下有较优越的性能或是在同样性能条件下有更低的成本才予以考虑”。这就表明,常规模式不仅在我国而且在发达国家,在今后一段时期内仍然是教育技术应用的主要模式,因此必须继续给予足够的重视,尤其是在中小学更应如此。那种不看实际需要,不看现实条件,盲目追求高档次,一窝蜂地买高级设备,而不管它是否真正适合于学习的目的,更不管它性能价格比优劣的作法是不可取的,既不符合我国的国情,也不符合世界的发展潮流。

  当然在重视常规模式的同时,对于当前正在迅猛发展的“多媒体模式”和基于Internet的“网络模式”,我们也应给予充分的注意。因为这些新模式代表教育技术的发展方向,也代表教育技术的未来,所以尽管这类应用模式目前还是少数,但是在不久的将来会变成多数,甚至取代常规模式的统治地位。所以对少数有条件的地区(例如沿海和京、津、沪地区)逐步试验和推广多媒体模式和网络模式,我们应予以支持。但是这样作一定要适合于学习的目的,一定要争取以最低的成本换取最佳的教学效果。

  至于“虚拟现实”模式,由于设备昂贵,目前还只是应用于少数高难度的军事和医疗模拟训练以及一些研究领域。这是一种最新的教育技术应用模式,尽管今天还很不普遍,但它有非常令人鼓舞的美好前景,因此有必要对它作一个扼要的介绍。

  虚拟现实(Virtual reality,简称VR)是由计算机生成的交互式人工世界。在这个人工世界中可以创造一种身临其境的完全真实的感觉。要进入虚拟现实的环境需要戴上一个特殊的头盔(head_mounted display),他可以使你看到并感觉到计算机所生成的整个人工世界。为了和虚拟环境进行交互,需要戴上一副数据手套----它使穿戴者不仅能感知而且能操作虚拟世界中的各种对象。\par多媒体计算机和仿真技术加上特殊头盔和数据手套可以产生一种强烈的幻觉,使得置身其中的人全身心的投入到当前的虚拟现实世界中,并对其真实性丝毫不产生怀疑。例如,达特茅斯医学院所开发的一种“交互式多媒体虚拟现实系统”,可以使医务工作者体验到并学习到如何对各种战地医疗的实际情况做出反应。利用该系统的实习者可以感受到由计算机仿真所产生的各种伤病员的危险情况,实习者可以从系统中选择某种操作规程对当前的伤病情况进行处理并可立即看到这种处理方式所产生的后果。

  为了使实习者获得更深刻的体验,系统还可仿真各种外科手术,其内容包括一般的开刀直至复杂的人体器官替换。这种虚拟环境使医学院的大学生不必冒任何医疗事故的风险就可以反复实习病房中的各种实际操作,并可尝试选择不同的技术处理方案以检验自己的判断是否正确,和进行某种技能的训练。\par VR技术在教育中应用的另一个例子是创建一种虚拟的物理实验室。物理学按其本身的性质提出了许多“如果...将会怎样”的问题,这些问题最好通过直接观察物理作用力对各种客体的作用效果来进行探索。休斯顿大学和NASA(美国国家航空和宇航局)约翰逊空间中心的研究人员建造了一种称之为“虚拟物理实验室”的系统,利用该系统可以直观地研究重力、惯性这类物理现象。使用该系统的学生可以做包括万有引力定律在内的各种实验,可以控制、观察由于改变重力的大小、方向所产生的种种现象,以及对加速度的影响。这样,学生就可以获得第一手的感性材料(直接经验),从而达到对物理概念和物理定律的较深刻理解。

  VR技术在化学教学中也取得了显著效果。北卡罗莱纳大学的科学家们已经研制了一种可以让用户用手操纵分子运动的VR系统。用户戴上头盔并通过数据手套进行反馈控制,可以使分子按某种方式结合在一起。不难看出,这种VR系统不仅在教学上有重要意义(例如可直接观察到蛋白质的分子结构),而且在科学研究上也有重大的价值按某种新方式结合在一起的分子结构很有可能是治疗某种疾病的新药,或者是工业上所需要的某种特殊材料。

  除此以外,VR技术还可应用于历史学的学习与研究,使学生和研究人员可以重新回到历史中去亲身体验当时的事件;还可通过仿真热带雨林来了解和研究生态学。总之,VR技术可以应用于大中小学各门课程的研究与学习。

 
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