時間：2023-08-21 17:24:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能在小學教學的應用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
[關鍵詞]人工智能；中學輔助教育；教育資源
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.36.197
1 中學教育現狀
教育乃立國之本，而中學教育乃是重中之重。一方面，中學生處于青春的成長期，各項綜合素質逐漸完善中，中學教育意義和責任重大；另一方面，中學教育仍然是應試教育為主，仍然需要面對千軍萬馬過獨木橋的“中考”“高考”，中學教育很大程度左右了學生的未來。
目前的中學教育資源，分為公共教育資源――公辦/民辦學校教育，和社會教育資源――私人家教、補習班等，有如下兩個特點。
1.1 學生得到的公共教育資源不足
學校班級結構的構成是：一名班主任教師，多名科任教師。在大多數學校中，無論是班主任教師，還是科任教師，均會承擔其他班級的教學任務。可以看出，教師資源是非常有限的，加上“中考”“高考”的上線壓力，教師往往會將有限的精力分散關注在所有的學生上，每個學生得到的公共教育資源并不多。
1.2 學生獲取的社會教育資源不公
學生若在學校無法獲取更多的教育資源，將不得不轉向社會教育資源去求助。據統計，學生參與社會教育資源的成本在200元/小時，學習費用成本過高，進一步造成普通學生的社會教育資源也無法獲取。
本文要探討的，正是通過人工智能這一現代信息化技術，構建智能輔助學習系統，使中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
2 智能輔助學習
2.1 人工智能簡介
人工智能（Artificial Intelligence）是計算機科學的一個分支，是一門研究運用計算機模擬和延伸人腦功能的綜合性學科，能夠對人的意識、思維等信息過程進行模擬。隨著計算機科學技術的發展，特別是近年來大數據技術的成功應用，人工智能在越來越多的行業展現出蓬勃的沖擊力。以谷歌圍棋機器人“阿爾法”、微軟助理機器人“小娜”等為代表的虛擬智能機器人，能像人那樣思考，也具備超過常人的智能。
在國內，人工智能在教育領域的理論研究和教學實踐表現得越來越活躍，盡管人工智能并不是為教育專門研發的，但是人工智能的不斷發展，使得其在教育中的應用也越來越廣泛，教育的智能化一直是教育界和教育技術領域的理想和目標。
2.2 智能輔助學習系統
智能輔助學習系統，其表現形式是能夠為每個學生，配備一個虛擬教師。學生能夠通過電子設備（如手機、計算機），與虛擬教師進行交流對話，咨詢虛擬教師各學科的問題，并得到有效的學習輔助。
該智能輔助學習系統，具備以下幾個特征。
2.2.1 虛擬教師跨學科能力
與傳統的教師專一某一學科不同，虛擬教師并沒有學科邊界劃分。只要學習系統研發出某一學科的學習算法，該虛擬教師就能夠獲取該門學科的能力。
2.2.2 虛擬教師深度自學習
虛擬教師的“智能”來源于三方面。一是學生基本信息檔案，該檔案涵蓋了從小學教育開始的學科成績、綜合能力、愛好特長等，虛擬教師得到學生的人物畫像。二是虛擬教師對學生的自學習，每一次雙方的溝通交流，虛擬教師都能夠不斷更新發展學生的畫像。三是虛擬教師對學校課堂內容的自學習，虛擬教師并不是獨立于學校教育存在的，而是作為學習教育資源的一個補充，虛擬教師能夠掌握課堂進展、作業部署、考試動態等信息。
2.2.3 接近自然語義的溝通
學生與虛擬教師之間，可以通過自然語義的語音和文字進行溝通，如 “今天數學作業第2題不會”“《荷塘月色》全文中心思想是什么”“Lets start a conversation”等。其他計算輔助手段為補充，如上傳某道數學題圖片，虛擬教師通過圖形識別匹配，給出該題的解題思路和講解。
2.3 優勢分析
智能輔助學習系統，有三大核心優勢。
一是“即學即問”，相比目前的學校教育和社會教育，學生在學習遇到困難時，只有有限的時間與教師交流，在智能輔助學習系統中學生將不受空間、時間限制，隨時隨地可以與虛擬教師互動，獲取充足的教育資源。
二是“定制教學”，相比目前的教育形式，課堂上教師與學生是一對多的關系，教師不可能專為某個學生定制教學方案，在智能輔助學習系統虛擬教師與學生是一對一的關系，虛擬教師能夠更了解學生，根據學生的具體情況制訂最佳學習方案。
三是“受眾廣闊”，相比目前的公共教育資源緊缺、社會教育資源費用昂貴，智能輔助學習系統一旦推廣，受眾學生可無限增加，邊際效應非常明顯。并且計算機系統設計特有的水平擴展能力，能夠隨著學生人數的增加而增加，支撐廣大的學生輔助學習。
2.4 前景預測
筆者比較看好人工智能在中學輔助教育中的落地前景，除了前文所述的人工智能技術發展，為中學教育帶來的價值外，當前國家政策和社會環境也非常有利。
第一，未來10年國家政府和教育部門會大幅增加在教育信息化產業上的投入，隨著《國家中長期教育改革和發展綱要（2010―2020年）》和《教育信息化十年發展規劃（2011―2020年）》等相關規劃相繼出臺，各級地方政府和教育部門都非常重視教育信息化產業的投入，人工智能+云計算是重中之重，人工智能技術的興起必將教育信息化推向一個新的高度。
第二，教育信息化逐漸成為風口，根據前瞻產業研究《中國在線教育市場前景與投資戰略規劃分析報告》統計，2015年在線教育市場規模大約為479億美元，而這一數字在2020年預計將增長到504億美元。這個持續迅猛增長的市場正在吸引越來越多的創意和資本，教育領域中的人工智能也很快會成為熱點，涉足其中的高科技公司也會越來越多。
3 結 論
本文通過智能輔助學習系統，探索了人工智能在中學輔助教育中的一個應用。雖然沒有介紹具體的技術實現、系統研發，但對現狀痛點、應用前景做了綜合性分析概述，相信隨著科學技術的持續發展、教育領域的融合開放，本文探索的這個應用將實現于市場，使廣大中學生能夠獲取到更多、更公平的教育資源。
參考文獻：
[1]何維貴.利用現代化教學手段打造高效課堂[J].廣西教育（中等教育），2013（6）.
[2]王斐.人工智能在中學教育教學中的應用現狀分析[J].中國醫學教育技術，2013（4）.
記 者：李主任，您好。很高興地看到，2016年初采訪您時，您提到的一些設想，現在正在一步步地走向現實。比如去年4月啟動的北京市中小學教師開放型教學實踐活動、11月啟動的雙師服務試點。北京市教委通過供給側結構性改革，讓優質的教育資源穿越了學校和區域的邊界。您能給我們介紹下這兩個項目實施的過程及取得的成效嗎？
李 奕：是的，當時計劃的“教師走網”，已經通過“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”在全市范圍的教師繼續教育領域里成功地“走”了起來。教師通過自主選課并在課堂中聽課研修，改變了傳統繼續教育“講大課”的方式，實現了教師選擇的自主性和實踐性。該項目自2016年4月啟動以來，已經在上半年和下半年各完成了一輪培訓活動。
第一輪培訓，我們將市級以上骨干教師的1482門課程名錄掛到網絡平臺上，聽課教師在線自助選擇自己喜歡的課，充分尊重了聽課教師的自主選擇權。只要教師自己喜歡，就可以跨年級，甚至跨學科選擇授課老師的課。線上選定聽課對象以后，聽課教師們就可以根據時間安排，到線下授課點聽課，并參與教研和備課。這一系列活動完成后，教師們將照片、任務單上傳到平臺，平臺就會給授課老師和聽課老師雙向計學分。由于這個平臺對接北京市教師MIS系統，所計學分與教師的繼續教育、晉級密切相關。
在開展第二輪培訓時，又實現新的突破――我們把上傳授課目錄的教師擴展到年輕的骨干教師。只要教師具備獨特的內容或擅長的方面，就可以上傳。由于上傳行為本身是沒有成本的，只有實際發生聽課行為了，才有成本，所以我們繼續擴大供給側的結構和數量，供給越多，教師們選擇的范圍就越大。此外，還有一個變化就是，民辦教育機構的教師也首次嘗試進來，量雖不大，但是一種類型，或許不輸給公辦學校的教師。“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”是典型的利用互聯網思維來運作的一個項目，它的特點是自選、開放、后付費。形式上，它與初一、初二的開放性科學實踐活動相似，不同的是，這次是教師“走網”，骨干教師、特級教師的優質資源屬性開始在網上流動了。
為了保障培訓質量，讓學員之間能夠有充分的討論和互動，我們要求每位授課教師每學期最多開放兩次課，并且每次課最多接納10個學員聽課。所以，有的授課教師大家搶得厲害，而有些授課老師的課型掛上網以后，沒有人選他的課，形成潛在的壓力。
記 者：在實際的操作過程中，真的會出現這種情況嗎？那不被選的教師豈不是很尷尬？
李 奕：當然有。第一輪1482門課程掛上去后，只有1375門課程選滿了，另外100多課程情況很復雜了。有的授課教師已經脫離教學一線，有的是對開放自己的課程壓力大等。中央提出，要更多地用市場的機制決定資源的配置。這就是由市場機制來決定，拿事實來說話。包括以后我們評價一位教師的影響力，就要看他的受眾到底有多少？通過互聯網的行為數據，能查出每年到底有多少個區縣、多少個教師選他。選的人多了，他自然就是骨干，因為他已經用實際的影響力證明他就是這個領域的“骨”和“干”了。假如還有另外一位教師，他一年教了200節課，發表了10篇論文，但只是面向自己教的這兩個班的學生。那他是一位優秀、敬業的好老師，可是他在骨干引領作用的發揮上，就不充分了。
這些都是在互聯網思維下的市場機制和優質資源屬性配置。這個項目運行后還有個“副產品”：來聽課的10位學員之前可能完全不認識，但在聽完課離開的時候互相加了微信，建了微信群，形成了一個備課交流圈子。有了這個圈子，教師們以后的討論會延伸下去。這就是運用互聯網思維建立起了教育系統內人與人之間“跨界”的連接。
在通州區啟動的雙師服務工程只是一個試點，將來有可能擴展到全市。一旦全面啟動，將會比“北京市中小學教師開放型教學實踐活動”的工程大，因為它屬于教育的基本公共服務范疇。
“智慧學伴”將讓學生的交往超越學校和學區邊界
記 者：您剛才提到教師參加開放型教學實踐活動后，會結成一個個社交的小圈子。這個圈子超越了地區和班級的界限。這種邊界的超越，會發生在孩子們身上嗎？
李 奕：實際上已經發生了。北京市初中開放性科學實踐活動計劃帶來的寶貴“財富”是：一個實踐活動班內30個來自不同學校的孩子聚在一起搞科學實踐活動，從互相不認識，到在一起做事，再到分手時合個影、留個聯系方式，后續還會有聯絡。這是任何一所學校靠自身力量，再怎么走班教學，也提供不了的教育服務。等這撥孩子2018年中考時，每個人的通訊錄里都有五個以上非本區、本校的同學，而且他們在一起合作學習：做過飛機、拆過鼠標或搗鼓過中醫藥、護手霜，到現在還有聯系。這就是在孩子們身上真實發生的實踐活動。這個項目給教育系統留下來的是他們選課的記錄，告訴我們為什么學生喜歡選這個，不選那個。所以，這個項目最大的價值就是讓孩子獨立選擇，而且班級的組合是開放的，是有意做到“無組織、有紀律”，不再需要“帶隊老師”，不再是和“本班的同學”一起做了。
北京市教委2017年從教育信息化角度重點推進的一個項目就是“智慧學伴”。互聯網給人帶來的是相互交往能力的躍升。這時候，人與人之間的交流就不僅是可以穿越邊界，還能實現跨越角色的交往。無論是成年人還是孩子，都可以通過互聯網參與到社會實踐中，找到與自己志同道合的學伴。就拿“雙師工程”來說，其實它背后更可能吸引孩子的，不是雙師，而是學伴。在參與活動的過程中，一個學生可能在這兒找到幾個跨區的、有相同興趣愛好的同學，建立起定向的聯系，分享自己的成果和成長的經歷。這是我們所樂見其成的，因為這實際是從底層，用互聯網思維來支持和幫助孩子。從這個意義上來說，它就是“學伴工程”。
我們現在給學生配雙師，目的是增加學生的實際獲得，但同時也要考慮未來，特別是伴隨著人工智能時代的到來，學生從教師那里直接獲得的知識比例會進一步降低，而且還會更精準，更符合每個孩子的個好和實際需求。通過互聯網也可以掌握大量的關聯知識。就像我們現在在工作過程中利用搜索引擎了解訊息、學習新知那樣，隨時隨地會有個資源庫、智能系統支持我們的工作與成長。
人工智能時代將會深刻影響學習行為，但不會顛覆學校
記 者：人工智能是2016年的熱詞。尤其是AlphaGo與李世石的“人機大戰”，讓人們見識到了人工智能的“過人”之處。相信對于人工智能在教育中的應用，您也有很多思考。我們想聽聽您對此的見解。
李 奕：基礎教育實踐中的人工智能，并不像理論界、科研領域那樣高深到非得有個機器學習或者專家系統等。“人工智能”就在我們身邊。人工智能是一種理念，在教育中的另一種拓展應用就是助力于學生學習方式的改變。它對我們中小學的教師和學生來說，都有重大的影響。如果善于駕馭人工智能，現在我們所倚重的教室、專業器材、教材等，都將不再是最核心的資源。
我們關注同學和老師、同學與同學之間的互動與交流，以及在此過程中產生的新學習資源，即智慧學伴工程。北京師范大學未來教育高精尖創新中心就是在打造這樣一個新平臺，讓學生與學生、學生與教師之間的活動豐富起來，對行為數據記錄和問題收集進行有效處理，形成對每個孩子的個性支持。
我們認為，一個人從中小學到走上社會，他都需要智慧學習和學伴。想想看，我們的微信群里有沒有圈子？其實，你的圈子就是你的智慧學伴，這是自然而然形成的。生活中為什么兩個人總是聯系，就是因為你發的東西我愛看，我發的東西你愛看，我的生活你關注，你的生活我關注，所以人之間的連接越來越豐富。處在這種豐富連接中的人，知識與信息的獲得是持續增長的。當然，這其中要有教師的正確引導和影響。
新的資源觀和環境觀下的數字校園
記 者：確實在現實生活中，基于微信、QQ等互聯網技術建立的圈子，就相當于給人重新劃分了學習的社群。
李 奕：在這種情形下，就涉及新的學習材料的提取和萃取，我們將不再僅僅依靠專家編選資源，讓學生去學，而是在原有基礎上嘗試由市場機制決定誰是優質教育資源。我們也期待學生和教師，在新的資源觀和環境觀下，開始進入一種新的學習狀態。現在，有不少學校已經開始用手持設備和移動互聯網進行日常的教育教學的活動，就是一個例子。
如北京市教委數字校園實驗校中，有的從上個學期9月份開始，就將校園網由PC版升級為移動端APP。升級后，學生每天都要回家完成四項作業：英語的口語、語文的朗讀、數學的速算、每天的日記。孩子每天花5分鐘做完作業以后，可以給同學點贊，看誰獲得的“點贊”多，學生們寫的日記可以互相評論和留言。
用手機的方式做四項作業，是一個進步――教師以前檢查不了英語的口語、聽力，現在通過這種方式能檢查了。但這是一個淺層次的提升，更為核心、深層次的提升是：學生學會欣賞了、學會傾聽了，與此同時，他的閱讀量隨著交流的增多也越來越大。這就實現了在一個班、一所學校這樣一個小環境里信息的流動和互動。
現在學校在三年級又開展了作業閱讀，鼓勵學生們自己上傳作業內容。小孩子都愛往上傳，因為對他來說很容易，就像聊天一樣。比如上傳一句名言“書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟”作為班級作業。只要他上傳了作業，教師就會組織全班50個孩子都念一遍，這個過程中就產生了大量數據，上傳作業的學生還有權利給其他學生做點評。
這樣一來，新的教學方式出現了。在這樣的作業過程中，學習是跨學科的，對象和學伴是互換的，學習的內容是不斷增長更新的。
數字校園真正升級在孩子的交往能力上
記 者：據我們了解，北京也有一些學校正在做這樣的嘗試，比如北京十一學校亦莊實驗小學，利用“一起作業網”的平臺，進行作業的提交、點贊和評價，在此過程中潛移默化地培養學生的社交能力。
李 奕：數字校園真正的升級換代，體現在對孩子們的交往能力的提升上。當然，這只是一所學校范圍的嘗試。如果一個學區有這個意識，像東城和海淀這類有條件的學區，要拓展到學區里去做，效果會更好。比如東城的某些學校在使用“作業盒子”以后，你會發現孩子們交往的朋友圈和視野，比傳統名校的孩子更棒。
這種棒是從教育的角度來看資源和環境，這是將來信息化發展的重要方向。什么是數字原住民？數字原住民不是只玩玩游戲，而是他對信息很敏銳，能提取、篩選信息，而且善于交流，有包容心，會給別人點贊，而不是很嫉妒、焦慮或者壓抑。從社會大背景來看，利用信息技術能不能實現這種升級和超越？我認為能。
所以，看待一件事，一定要發掘這件事背后的價值取向和給孩子帶來的變化。
記 者：我們也發現，教學中技術的使用門檻雖然降低了，但對教師的駕馭能力要求更高了。教師不能只做“教書匠”，而是既要想辦法將信息技術成為學生手里學習的工具，還要善于組織學生的交流、討論和活動。
李 奕：是這樣的，有了APP，教師要善于去用，不只是善于用它布置作業，而是善于捕捉行為記錄，以確定第二天在課堂上該關注誰、該如何因材施教等。將來理想的狀態是，教師未必有學生知道得多，但是會比學生更敏銳。
《普通高中技術課程標準（實驗）》指出：技術課程具有高度的綜合性，是對學科體系的超越。它強調各學科、各方面知識的聯系與綜合運用。學生的技術學習活動不僅是已有知識與技能的綜合運用，也是新的知識與能力的綜合學習。但是通過對高中技術領域課程的分析，我們發現，所謂的“綜合性”看起來很美，其實不容易操作。且不要說綜合運用其他學科的知識，連技術領域課程自身都被分割為兩個彼此沒有關聯的科目——通用技術和信息技術。其中，信息技術是目前發展迅速、應用廣泛、體現時展特征的技術。通用技術是指信息技術之外的、較為寬泛的、體現基礎性和通用性并與專業技術相區別的技術。以目前開設的模塊來看，通用技術關注硬件，信息技術則關注軟件，二者之間缺少有效的關聯。
近幾年，以iPhone為代表的智能手機的流行，讓各類傳感器的應用貼近了人們的生活。2010年的上海世博會，那些由互動媒體技術構建的光怪陸離的奇幻世界，激發了青少年的好奇心和求知欲。這讓我疑惑：傳感器編程和互動媒體技術，應該歸屬于信息技術還是通用技術？信息技術和通用技術為什么要分割？于是，我嘗試開發一門名為《互動媒體技術》的校本課程，橫跨軟件和硬件兩個領域，引導學生關注軟硬件技術的有機結合和綜合應用，成為連結通用技術和信息技術兩門課程之間的橋梁。
課程的內容及目標
1. 課程內容
“互動媒體”是“媒體”的一個數字化分支，是一種具有特殊信息傳播功能的媒介。互動媒體技術的核心內容是傳感器技術、單片機技術、編程技術和通訊技術，涵蓋了機械學、電子學、工程學、自動控制、計算機和人工智能等領域。《互動媒體技術》課程通過設計單片機控制電路，結合編程語言，參照科技展廳中的互動媒體作品，通過一系列的互動媒體實驗，指導學生把新奇創意變為現實，從而培養學生的技術素養。
2. 課程目標
（1）了解常見的傳感器和數字電路的基礎知識，能正確連接傳感器、LED和電機等模塊；了解計算機串口、并口編程的原理及方法。
（2）通過完整地經歷提出設想、規劃設計、制作與實施、調試與反饋等規范化設計過程，初步掌握綜合設計的方法和技術。
（3）感受新技術對人類社會的重要性，激發對技術的學習興趣；培養問題意識和設計思想，從而全面并富有個性地發展。
3.教學資源
正如景山學校吳俊杰老師所說：“編程技術和以傳感器為核心的控制技術門檻過高，難以在中學開展。”互動媒體技術正是因為其涉及多個領域，所以在中小學中很少有人開設相關的課程。為此，在編程語言方面，我選擇了圖形化編程平臺Scratch和S4A，只要拖曳積木圖標，就可以制作出各種互動的作品，降低了編程技術門檻。而硬件平臺方面，我選擇了Arduino。由于Arduino源碼開放和價格低廉，通過淘寶網等途徑即可購買，因此降低硬件技術門檻和成本，讓中學生能在短時間內理解互動媒體技術的原理，設計并完成一項互動媒體作品成為可能。
課程的實施
2011年開始，我實施了三輪《互動媒體技術》課程教學，共有60多名學生修習了這一課程。在三輪的課程實施過程中，課程方案幾經修改，課程體系逐步完善，同時也積累了大量教學資源，課程日益成熟。目前，課程不僅擁有了一系列配套的支持軟件，還設計并購買了教學套件。該教學套件由Scratch傳感器板、Arduino Uno控制板、系列傳感器、LED燈和舵機等組成。
1. 教學案例
《互動媒體技術》課程是一門實踐性很強的課程，教學中要精講多練。我采用兩節課連上的方式，確保學生有足夠的、連續的動手實踐時間。教師不僅要加強學生對基本原理的學習，還要注意提高學生知識的廣度，注重對學生學習興趣的激發，突出綜合設計能力和動手實踐能力的培養。以《外界信息的獲取》一課為例，其教學流程如下：
教學環節一：復習導入
教師演示一個簡單的互動作品，學生討論其不足之處和解決方案，得出Scratch傳感器板支持的傳感器類型太少的結論，從而引出S4A和Arduino。
教學環節二：教學新課
認識S4A和Arduino，介紹S4A和Arduino的安裝以及常見傳感器類型和接口。教師演示傳感器和Arduino的連接，以及在S4A中顯示傳感器的數值。
教學環節三：技術試驗
學生安裝S4A和Arduino驅動，正確連接傳感器，并在S4A上成功顯示傳感器數值，然后選擇學習套件中的2～3個傳感器，分別研究它們在不同狀態時的數值變化，然后選擇其中一個傳感器的試驗結果填寫試驗報告單。
教學環節四：作品創作
教師演示溫度測量儀的編寫，重點介紹如何將傳感器信息存儲在變量中，并演示將傳感器信息可視化的思路。然后學生任選套件中的一個傳感器進行程序編寫，利用傳感器返回的數值，讓傳感器的數值可視化、形象化。
教學環節五：反饋和提升
教師選擇1～2個學生作品，展示并進行評價。然后提問：數字傳感器能不能接到模擬接口？同樣，模擬傳感器能不能接到數字接口？讓學生開展討論。
教學環節六：總結和作業
通過網絡，了解Arduino支持的傳感器類型，了解這些傳感器的適用范圍以及淘寶網上的價格。
2.學生作品
《互動媒體技術》課程主要采用作品評價法。課程分為9個專題，每個專題都要完成一個小作品，最終要完成一個互動作品的設計。在教學中，教師主要工作是引導學生學會如何去設計一個有創意的互動媒體作品，在設計的過程中不斷學習，不斷完善作品。學生可以模仿一些展覽館中的互動媒體作品，以低成本的方式呈現出來。
學生的創意是無窮無盡的：有的用紅外距離傳感器實現虛擬翻書效果；有的用震動傳感器制作地動儀；也有人用壓電陶瓷傳感器制作電子爵士鼓。其中，一位新疆的學生根據濕度、溫度、雨點等傳感器得到外界環境信息，然后根據信息顯示不同的風景畫，并讓風景畫中的湖面出現波紋，非常有趣。各種傳感器的應用讓學生的創意飛揚。目前已經有10多項學生作品在市青少年科技創意設計大賽和青少年科技創新大賽中獲獎，9項作品被相關部門推薦申報國家專利。很多學生在課程結束后仍和我保持聯系，繼續完善其作品或者分享他們的新想法。
反思與啟示
《互動媒體技術》課程已經實施了一年。從選課情況上看，課程深受學生歡迎，在所有的選修課程中，都是最早“爆滿”。從教學效果看，學生設計制作的作品新奇有趣。這些都讓我進一步認識到，在中小學中開設類似課程是非常有必要的。
1. 是探索創新人才培養的途徑
綜合就是創新。因為互動媒體技術是一門跨學科的綜合性的科學技術。它涉及自動控制、計算機和網絡技術、傳感器、人工智能、微電子技術和機械工程等多個學科領域。北京航空航天大學宗光華教授認為：“只有基于項目的工程課程，才可以塑造多學科知識交叉和綜合運用環境，將零碎知識與機械過程提升為探究世界各側面相互聯系的過程。”
信息時代，無論是高素質勞動者、專門人才，還是拔尖創新人才，技術素養和創新思維都是不可或缺的基本要素。互動媒體技術引入到中小學教學活動，有利于培養青少年從小對科技產生積極興趣，并激發創新思維和創造意識，而Scratch和Arduino大大降低了技術門檻，使中小學的學生實現“有技術含量的創新”成為可能。
2. 可納入中小學信息技術教育內容
目前，中小學的信息技術課程主要關注文本處理、互聯網應用等方面，技術上仍停留在非常初級的階段。將《互動媒體技術》中的傳感器編程、智能控制等技術納入信息技術課程，可以進一步拓展信息技術課程的寬度和深度，使青少年對于信息技術有了科學的認識和較為完整的理解。Scratch和S4A雖然是圖形化編程軟件，但互動功能十分強大。利用S4A和Arduino，學生能理解互動的原理，并搭建出互動媒體作品的模型，甚至可以學習智能手機、智能家居和物聯網這些高新技術的知識，使課程和時展接軌，讓學生感覺技術不再神秘，從而產生興趣。
3. 是承載STEM教育的平臺
“科學、技術、工程和數學教育”（STEM education）是近期美國教育的熱點，如何在基礎教育中實施STEM教育，已經逐漸引起我國教育專家的關注。STEM素養是一個多學科交叉的研究領域，強調把學生學習到的零碎知識與機械過程轉變成一個探究世界相互聯系的不同側面的過程。一個STEM課堂的特點就是，在“雜亂無章”的學習情境中強調學生的設計能力、批判性思維能力和問題解決能力。這種復雜的學習情境包含了多種學科，其問題可能涉及納米技術、生物醫學和天體生物學等學科知識，強調綜合技術的應用。《互動媒體技術》課程以項目的形式，引導學生綜合應用技術，涵蓋了多個課程領域，是一個很好的承載STEM教育的平臺。我深信，隨著《互動媒體技術》課程的普及，對學生STEM素養的提升將起到很好的促進作用。
參考文獻
[1]趙中建. 為了創新而教育[N].中國教育報.第7版.2012.6.15.
[2]吳俊杰，梁森山.Ledong Scratch互動教學平臺的應用與研究（七）——基于自制光敏掃描儀談STEM教育[J].教學儀器與實驗，27卷，9-11.
[3]汪文斌. 新媒體 新世博 新生活.人民網.Retrieved November 2， 2010， from .
作為中小學教育核心課程之一的數學，其重要性在國內外都不言而喻。然而，如何在學校班級教學環境下激發學生的數學學習興趣、進行個性化輔導，長期以來是擺在數學教育者面前的難題。本文介紹了在教學理論指導下設計的網上數學教學系統――“樂學一百”。該系統具有即時反饋、幾何作圖智能判斷、游戲化激勵等多項功能。本文詳細研究了該系統在一所中學一個學期的混合式教學課程實驗情況，在準實驗中收集的學生成績、學生調查、學生和家長反饋、教師訪談等多維度的數據表明，該系統可以有效提高學生的數學學習興趣，改善其學習表現，減輕數學教師負擔。研究表明：該系統交互性的重要表現――即時反饋和正面激勵是其產生積極影響的重要原因。同時，該系統的智能化程度需要進一步提高，以滿足眾多學生的個性化學習需求。
【關鍵詞】 數學教學；教學系統；教學效果；即時反饋
【中圖分類號】 G434 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009-458x（2017）03-0037-08
一、研究問題
數學是中小學教育階段國際公認的核心課程之一。世界經濟合作與發展組織（Organization for Economic Co-operation and Development，簡稱“經合組織（OECD）”）的國家和地區發起的國際學生評估項目（Program for International Student Assessment，PISA）測試就包括數學知識考試，它也逐漸成為衡量不同國家之間中小學教育成就的一項重要指標。
但是，在學校常規班級教學中，較高的生師比使得數學教師不可能考慮每個學生的學習進度，也不可能針對每個學生的學習情況給予即時反饋，提出恰當建議，進行個性化的輔導和興趣激勵。而在數學學習中，特別是在應用基本知識解決問題的過程中，即時而恰當的反饋、建議、輔導和激勵對學生來講是至關重要的。
計算機輔助學習系統最重要的優點就是能夠自動給予學生即時而恰當的反饋，這也是其智能性的重要體現。所以，長期以來，以計算機輔助教學系統為代表的現代教育技術在數學教學中得到了廣泛應用。但是其實際應用效果究竟如何呢？
二、相關研究簡介
國際上有大量關于計算機支持的數學教學效果的實證研究，因為篇幅限制不能詳細列舉，簡要介紹相關元分析研究的成果。元分析是一種文獻研究，其研究對象是已經出版的實證研究文獻，研究方法是對這些實證研究的結論進行分析，以便總結和概括這些實證研究結論所反映的共性和規律。國外很多關于計算機輔助教學（CAI）的元分析研究（Burns， 1981； Hartley， 1978； Kulik & Kulik， 1991； Liao， 2007； Tamim， Bernard， Borokhovski， Abrami， & Schmid， 2011）分別分析了幾十個、幾百個乃至幾千個研究，普遍指出：計算機輔助教學與傳統教學手段相比，對于學生的學習表現可以起到更加顯著的正面影響。對于學業表現較差的學生而言，很多研究（Lynch， Fawcett， & Nicholson， 2000； O’Byrne， Securro， Jones， & Cadle， 2006）也表明計算機輔助教學對于其學習成績可以起到正面的促進作用。
在數學領域的大量元分析中，Cheung和Slavin（2013）考察了K-12學校的教育技術應用對學生數學成績的影響，因為美國學生的PISA數學成績表現長期以來不如其他OECD成員國，而教育技術應用于數學教學是改善美國中小學生數學成績的一項有效手段，正如美國數學教師協會曾經指出的“技術在數學的教與學中至關重要”。他設置了非常高的研究方法標準（最少持續12周，有實驗班和對照班，常規教學條件，有要求嚴格的前測和后測成績），篩選出了74篇高質量的研究論文。這些研究包含的學生樣本量為56，886。其中45篇研究了小學階段的31，555名學生，29篇研究了中學階段的25，331名學生。該元分析發現：一般來說，與傳統教學方法相比，教育技術應用都對學生學習產生了正面影響。
在此研究之前，國際上20多個元分析研究考察了教育技術對學生成績的影響，其中7個關注數學學科。這些研究也都發現了教育技術對學生數學成績的正面影響。
國內不少研究也介紹了計算機支持的數學教學系統，但是關于其教學效果的實證研究不多。從中國知網（CNKI）檢索后，我們發現了以下兩篇關于技術支持數學教學的實證研究。
張文蘭等（2013）對參加三個月的電子書包實驗的試點班和對照班的數學考試成績進行了統計和分析。前測中兩個班成績無顯著性差異，后測也無顯著性差異，但是實驗班比對照班成績高出0.21分。該文對成績提高不顯著的原因進行了分析，包括實驗周期有限（三個月）、設備技術和功能的局限性等。
管玨琪等（2015）分析了參加兩年電子書包實驗的三年級和四年級學生和同時期未參加實驗的學生的期末數學成績，發現不論是三年級還是四年級，期末數學考試中，參加實驗的班級的成績都顯著高于未參加實驗的班級的成績。但是，該文沒有介紹實驗班和非實驗班在參加實驗前的成績差異，也未介紹除了實驗變量（電子書包）外，實驗班和非實驗班是否還受其他不同因素的影響。
基于以上的相關文獻分析，我們發現：國內關于計算機支持數學教學的實證研究不多。本研究擬選擇某所學校的數學教學進行較長時間的準實驗研究，以提高實驗結果的可信度。
三、教學理論基礎
行為主義學習理論強調通過強化與教學目標相關的刺激和激勵來實現學習。計算機輔助教學系統給予學生的即時反饋和建議就是這樣的刺激和激勵。行為主義指導下的計算機輔助教學，強調計算機能夠激發學生的反應，并給予學生及時、詳細和恰當的反饋，而這種反饋能夠包含對學生表現的評價（Skinner， 1958）。Tobias（1973）發現，學生建構性的反應對于提高學業成績而言是最有效的，而且，這種對于學生的明確反饋會引起學生的極大關注，并進一步導致更好的學業成就。Clariana和Lee（2001）也認為，網絡學習中的明確反饋可以提高學生的學習成績。
認知主義強調研究和理解人腦內部的復雜過程：感知能力、解決問題的策略、決策過程和對復雜關系的理解，等等。學習是多層次的信息加工過程，包含了對于信息的解釋和評價。教學不是知識的簡單傳遞，而在于學生積極主動的獲取。學生是一個積極的信息加工者――積極地做出選擇和注意等反應，積極地組織已經知道的信息，積極地尋求相關信息來解決問題。教師要為學生創造良好的條件激發學生的學習動機，提供合理的學習策略，從而促進學生的學習（Gagne & Briggs， 1974， pp. 10-20）。
混合式學習方式⒋統的班級教學與通過國際互聯網或局域網進行的在線學習結合起來。Dziuban、Hartman和Moska（2004）指出：“混合式學習應該被看作一種教學方法，它將課堂教學的社會性和有效性與在線學習環境技術支持下的主動學習結合起來。”Bonk和Graham（2006， p.1）強調：“混合式學習環境將傳統面對面的教學方式與計算機支持的在線學習結合起來。”混合式學習是計算機輔助教學的一種教學應用方式，強調傳統的班級教學與計算機支持的學習的有機結合。網絡教學系統支持的數學學習與傳統的學校教學結合起來，顯然是一種混合式學習。
四、教學理論指導下的系統功能設計
北京樂學一百在線教育科技有限公司總結近15年多媒體教育軟件及混合式教學實踐經驗，研發了“樂學一百”在線教學系統。該系統聚焦于中小學數學教學，在行為主義和認知主義等教學理論指導下，提煉出了適應中小學生在線學習的3I教學法并將該教學法貫穿到系統設計之中：個別自適應學習，自定步調（Individualized Adaptation）；漸進掌握式學習，小步闖關（Incremental Mastery）；互動發現式學習，持續互動（Interactive Discovery）。
在內容上，該系統包括與全國初中和小學數學大部分通用教材相配套的習題內容，全部為自己研發。與傳統印刷版的習題集不同，該系統能夠根據學生提交答案的快慢和正誤，給予即時反饋和游戲化的積分激勵，而不是單純呈現解題過程和答案。
我們以北京師范大學出版社《初中數學》（七年級下冊）為例，介紹該系統的主要功能和3I教學法的具體實施。該冊內容包括了“整式的乘除”“相交線與平行線”“變量之間的關系”“三角形”“生活中的軸對稱”“概率初步”等。在每一部分，設置了若干關卡練習。比如在“生活中的軸對稱”部分，設置了18道關卡（如圖1所示）。前面的15關是關于“生活中的軸對稱”的若干分解任務的（如第一關是認識軸對稱，第二關是“畫軸對稱圖形”，等等），后面的3個關卡分別是“挑戰100分”“檢測”“錯題更正單元”。“挑戰100分”和“檢測”是綜合性練習，而“錯題更正單元”是本單元出現的錯題集合。
這些關卡題目的做題順序，完全由學生自我控制，可以根據情況自由選擇，這就是“個別自適應學習，自定步調”的含義。
第八關是“等腰三角形練習1”，包含10道題，滿分為100分，并設置了標準時間，為2到4分鐘。如果做題時間短于標準時間的下限，即2分鐘，則加分；如果做題時間長于標準時間的上限，即4分鐘，則減分。這些題目采用填空題或選擇題的形式，系統可以判斷用戶答案的正誤。如果答對了，系統給予“正確”之類的提示，進入下一道題目；如果答案錯誤，系統則給出“錯誤”或者“再想一想”之類的提示，學生必須再次輸入或者選擇正確答案，直到該題目答案正確為止，才能進入下一道題目。這就是“漸進掌握式學習，小步闖關”的含義。每個關卡的通過，系統給予正確或者錯誤的提示，就是行為主義教學思想的體現；這樣一系列的圍繞等腰三角形等知識點的小步驟闖關過程，可以幫助學生深刻理解相關知識點，體現了認知主義的教學思想。
如果學生實在做不出來，可以求助在線的“老師答疑”。這種人工在線輔導加上系統自動給出的答案正誤的反饋，構成了“互動發現式學習，持續互動”的教學環境。
以上我們介紹了“同步闖關”的基本內容。每個關口的做題過程都會保留下來，便于用戶以后復習。闖關成功后，學生可以看到本次練習的得分、一次正確率、所用時間、（相對于標準時間）提前/延遲、基礎學分、獎勵學分、獲得樂幣（該平臺的一種虛擬貨幣）、當前樂幣。其中的得分、獎勵學分、基礎學分和獲得樂幣是綜合考慮一次正確率、所用時間等多個做題表現指標計算得出的。
除了學分和樂幣，如果該生能夠持之以恒地練完一章的內容，系統還授予學生勛章。同年級同一學段學生，還按照其獲得學分、樂幣多少設置了排行榜；只要是注冊用戶，都能在排行榜上找到自己的位置和要超越的對象。學生還可以使用學習獲得的樂幣來換取實物獎品。
除了“同步闖關”，還有“強化技能”“挑戰100分”“競賽培優”“專項訓練”“最后一題”。這些內容屬于基礎知識和基本技能之上的較高要求。此外，該系統能夠自動收集學生在單元闖關中所有題目的答案，并特別關注做錯的題目，形成個人錯題集，便于學生開展針對性的糾錯練習。
為了輔助學生學習比較困難的幾何作圖，該系統設計了幾何作圖智能判斷引擎，自動判斷學生的幾何作圖是否符合題目要求。借助這個工具，學生不僅能夠學習常規作圖方法，更能創造性地解決幾何問題。
為了創建社會化的學習環境，系統還設置了“同學動態”窗口。學生用戶可以選擇打開或者關閉該窗口。該窗口上動態顯示其他同學的做題情況，以及家長給予孩子的表揚和樂幣獎勵。
五、研究方法
本課題研究方法主要是準實驗研究。準實驗研究的基本思路為：根據學校正常教學工作的安排，選擇其中一個班作為實驗班，其他作為控制班（對照班）。實驗班和控制班的教學內容、進度和方法完全一致；唯一不同的是，實驗班要通過網絡在智能教學系統上完成老師布置的作業，而對照班仍然按照傳統方式完成老師布置的作業。
在準實驗研究中，自變量是參加混合式學習與否，因變量是學生的考試成績及主觀反應。通過分析歷次考試成績來比較實驗班和控制班的數學學習成效；通過調查問卷和訪談等方法了解學生對于數學學習和數學教學系統的感受和認識。
對于考試成績，主要比較實驗班和控制班在同一次考試中的成績差異，也就是進行橫向比較。這是因為在同一次考試中，兩個班的考試內容完全相同，其成績具有可比性。而同一個班（如實驗班或者控制班）在不同時期的兩次常規考試中，考試內容一般都不相同，難度也不一定相同，所以前后兩次的成績不具有可比性。因此，不進行同一班前后成績的時序縱向比較。在比較實驗班和控制班兩個班成績的時候，主要考察的統計指標包括：
（1）每一班成績的平均值。它反映了全班同學成績集體性的平均表現；兩個班成績的差異就用兩個班成績平均值的絕對差來表示；每次考試每個班平均成績在整個年級的位置變化，也反映了其成績的變化幅度。
（2）每一班成績的標準差。它反映了全班同學成績的離散程度。
（3）兩個班平均成績差異t檢驗的結果。它反映了兩個班成績差異的統計學顯著程度。t檢驗是一種假設檢驗；假設兩個班的成績相同，如果計算出來這種假設的概率很小，比如一般設為小于0.05（即5%），則認為這種假設不成立，即兩個班的成績在統計意義上是有差異的，或者說兩班成績的差異在統計上是顯著的。t檢驗可以用SPSS等統計軟件來進行。
（4）效果尺度（Effect size）。綜合考察兩個班平均成績的差異和每個班成績的離散程度。國際上常用Cohen’s d這一變量來表示效果尺度（Cohen， 1992）：
[d=Mean1-Mean2Standarddeviation]
其中，Mean1和Mean2是實驗班和對照班的評價成績，而加權標準差（standard deviation）由下列式子計算得出：
[Standard deviation=n1*SD12+n2*SD22n1+n2-2]
其中，n1和n2分別是兩個班的人數，SD1和SD2分別是兩個班成績的標準差。
調查問卷的實施，則通過網絡調查問卷系統（Limesurvey）來實現，簡單、快捷、方便。
六、基于混合式教學思想的課程整合實驗
2015年9月到2016年1月，“樂學一百”系統在四川一所初中的數學教學中進行了準實驗研究。初一年級四個班的教學內容、要求、進度和方法基本相同。選取其中一個班為實驗班，其他三個班不使用該系統，作為對照班參與課題研究。
按照混合式教學的基本思想，實驗班使用“樂學一百”系統（如圖2所示）。具體教學流程為：
課前，教師通過“樂學一百”給學生布置“引導單元”部分的作業，讓學生進行課前預習時完成該部分的作業。教師通過系統檢查學生的預習結果，即查看學生是否完成了引導單元的練習和成績如何。
課上，教師根據學生預習的情況對教學內容做適當調整，具體表現在：對學生在“引導單元”基本上回答正確的題目進行略講，對經常出錯的知識點進行重點講解，或者請答對的同學板書演示，有時候也請同學們使用平板電腦對難題進行深入討論（如圖3所示）。此外，在上單元小結或者知識點小結的課堂上，教師會直接分析學生之前做過的題目。對于那些得分很高、表現很好的同學，教師會在課堂上給予口頭表揚，對于那些沒有及時過關的同學，則會詢問原因，究竟是網絡原因、時間原因還是其他原因，然后再根據學生反饋的情況提出不同的要求。
課后，實驗班學生除了用大約25分鐘時間完成一本常規練習冊中的配套練習之外，還需完成“樂學一百”中的練習，約10分鐘。對照班學生則要完成兩本常規練習冊的配套練習，時間約為50分鐘。
七、實驗結果
根據收集到的考試成績數據、學生調查數據、學生和家長反饋以及教師訪談，對實驗結果進行分析。
（一）考試成績
我們收集了2015年11月份期中考試，12月份月考和2016年1月份期末考試實驗班和其他三個對照班的成績。期末考試的形式、題型和總分的情況是：考試分A、B兩卷，A卷100分，其中選擇題10個共30分，填空題4個共16分，解答題8個共54分；B卷50分，其中填空題5個共20分，解答題3個共30分。
從該表可以看出，在試驗初期，實驗班比對照班的成績高出3.8分，統計意義上不顯著（p=0.107），實驗班相對于對照班的效果尺度也僅僅為0.18。一個月后，成績差異擴大到5.2分，但是差異顯著性和效果尺度有些縮小。再經過1個月，成績差異擴大到6.1分，這種差異從統計意義上是顯著的（p=0.049），實驗班相對于對照班的效果尺度也擴大為0.25。
（二）問卷調查
在實驗學期結束后，我們設計了一個網絡調查問卷，調查學生的數學學習情況和使用“樂學一百”系統的體驗和感受。問卷包括三個部分：個人基本信息、對學習平臺的評價和數學學習效果評估。因為在現有研究文獻中沒有找到中學生數學學習評價量表，該問卷內容根據本研究的實際情況自行設計。
實驗班48人中有42人提交了有效問卷，其統計情況如下。
在個人基本信息部分，關于學生的性別，答案顯示男生為18人（42.9%），女生為24人（57.1%）。年齡均值為13歲。平均每次在“樂學一百”在線學習平臺上學習的時間，均值為47.4分鐘。
第二部分是對“樂學一百”在線學習平臺的評價，含有九道題；第三部分是數學學習效果的自評，含有五道題。第二和第三部分共14個問題，都為單項選擇題，答案5個分值的Likert量表，1表示非常不同意，2表示不同意，3表示不確定，4表示同意，5表示非常同意。對這14個問題的答案進行信度分析，發現其Cronbach’s Alpha值以及基于標準化項的Cronbach’s Alpha都為0.987，表明該問卷可信度很高（如表2所示）。
表3顯示了這14道題的描述統計結果，從中可以看到，對系統平臺感受的9個問題，均值都在“同意”（4分）附近。最高的一項是“即時給予正面的反饋能增強自己的自信心”，為4.05分。可見，該系統界面美觀、布局合理、簡便易用、穩定可靠，題目質量高、數量合理，以及排行榜和樂幣等游戲機制可以激發學生的學習興趣和積極性，即時反饋增強了學習自信心，在線答疑機制幫助學生釋疑解惑。因此，學生喜歡使用這個智能學習平臺。不過這9個問題的均值都未達到“非常同意”（5分）的程度，可見學生對這個平臺還有更高的期待值，說明該平臺還有很大的改善余地。
對學習效果的5個問題，均值略低于“同意”（4分）。最高的一項是“提高了自主學習能力”，為3.98分。可見，該系統提高了學生的學習興趣、分析和解決問題的能力、學習自信心、自主學習能力，幫助學生掌握了相關知識。但與“非常同意”（5分）還有一定的距離，可見該平臺在改善學生的數學學習方面還有很大的提升空間。
在調查問卷的結尾部分，還有一個開放性問題，請同學們暢所欲言，談談使用系統的體會和感受。分析這些反饋內容后，可以將其分為三類：正面評價、建議，以及正面評價+建議。25個同學都給予了正面評價，包括：“‘樂學一百’讓我不會的題都會做了，讓我的能力提升了”“樂學對我有很大幫助，讓我掌握知識，還讓我增加對學習的興趣”等。12條建議包括：“有時候數學符號有點問題”“希望答疑老師能夠更好地去引導學生！”，等等。既有正面評價又有建議的反饋3條：“建議改進一下網頁部分頁面腳本錯誤的問題，感謝樂學一百對我的幫助！”“在線答疑有時候會人太多，解答不了，其他都挺好的”和“希望把答案做成多樣化，其他方面都非常好”。
從這些反饋中看出，大部分學生對該系統的評價是正面、肯定和贊揚的，還有一些同學提出了合理化建議，比如4條建議是關于在線答疑功能的，應該在這方面進一步完善。
（三）學生和家長反饋
為了解學生和家長對“樂學一百”系統的感受，隨機請5位同學及其家長書面總結了學習心得和反饋意見。
學生A說：“自從開始使用‘樂學一百’，我對數學有興趣了。以前上課不喜歡聽課，總是走神，現在上課也不浮躁了。”學生B說：“自從學了以后，感覺我的基礎上升不少，成績也提高了，讓我對數學有點感興趣了。而且不會的題可以問老師，還可以到網站的市場上買很少見的東西，這是激發我學習的動力之一。”學生C說：“在‘樂學一百’中，不僅學習到了知識，也收獲到了學習的快樂。”上述學生的反饋可以概括為：這種學習方式提高了學習數學的興趣，體驗到了成功的快樂，增強了學習信心，提高了學習成績。
家長A說：“通過這次活動，孩子對數學逐漸有了學習興趣，希望能繼續加油，多動腦，多做題，把成績提高上去。”家長B說：“孩子學了‘樂學一百’以后我們很高興，她自己也覺得很好，我們很支持。”家長C說：“‘樂學一百’的課程設置與學校的教學內容緊密相關，而且對教學內容進行科學的分解，使學習更容易，便于孩子理解和掌握，而且教學方式靈活多樣、趣味性高，真正做到了讓學生快樂學習，學習成績有所提高。”上述家長反饋意見可以概括為：這種學習方式幫助孩子增強了學習數學的興趣和信心，體驗到了學習數學的快樂與成功。
（四）教師反饋
我們訪談了參與課題的數學教師，了解實驗班和對照班的基本情況，聽取其對系統的評價和建議。該教師認為，該系統能夠客觀、準確評價學生的學習情況，可以幫助教師進行個性化教學，讓教師清楚地知道每一個學生的學習狀況。此外，習題是模塊化的知識點，能夠幫助學生快速掌握知識。闖關游戲，對學生起到一定的激勵作用。每一道題目都會給學生積極的反饋，增強學生的自信心。如果學生遇到困難，答疑系統就會提示“需要幫助嗎”，能及時幫助學習上遇到困難的學生。
該教師同時建議：“把知識點與課標結合，根據課標的要求，在理解和掌握方面多下功夫。加題目的隨機性，派給每個學生的題目最好不一樣。學生做錯題目進行二次過關的時候，只針對錯題，不要重復前面的題目。加強系統的數據統計功能，給老師和學生更多的參考信息。”
八、研究結論和討論
我們介紹了網上數學教學系統“樂學一百”的基于教學理論的設計思想，自動判分、即時反饋、幾何作圖智能判斷、游戲化激勵等多項功能，及其在一所中學一個學期的課程實驗情況。在準實驗中收集的學生成績、學生和家長調查反饋、教師反饋等多維度的數據表明，該系統可以有效提高學生的數學學習興趣，改善其學習表現，縮短學生課后作業時間，幫助教師了解學生情況，減輕教師負擔。該系統交互性的重要表現之一――即時反饋和正面激勵是其產生積極影響的重要原因。基于行為主義和認知主義教學思想的“3I”系統功能設計為學生提供了學習新知識、加深理解和鞏固運用所學知識的機會。基于該系統功能的貫穿于課前預習、課中學習和課后復習的混合式教學實踐為該實驗的成功奠定了堅實的基礎。
不過，學生和教師的調查反饋也指出，該系統在提供學生游戲化激勵的同時，也應該增強其智能性和適應性，給學生提供適應性的測試題目、恰當的做題提示和幫助，實現個性化教學。也就是說，數學教學系統的未來在于智能化，即智能教學系統（Intelligent Tutoring System， ITS）。
一個智能教學系統（ITS）是指一個能夠模仿人類教師或者助教來幫助學習者進行某個學科、領域或者知識點學習的智能系統。它是人工智能技術在教育領域的一個重要應用方面。人工智能技術是教育技術與學習科學的基石之一（張劍平， 陳化品， 2008； 張建偉， 2013）。VanLehn（2011）對大量智能教學系統研究成果的元分析結果發現，在效果尺度（ES）上，人工一對一的教學方式與智能教學系統無顯著性差異（分別為0.79與0.76）。智能教學系統的輔導顆粒度（Granularity）越小，也就是說輔導越細致入微，效果越明顯。“樂學一百”系統的“漸進掌握式學習，小步闖關”功能設計已經初步體現了這種思想。該系統如果進一步改進、提高智能化程度，可以節省大量人力資源和成本，大幅度提高社會和經濟效益。具體改進的方向包括：實現對學生的基于自然語言的個性化智能答疑，替代現有的人工輔導答疑模式；把教師的教學資源、考試資源方便地整合到系統中，與原有的教材形成互補；針對學生的歷史學習紀錄，進行智能化的內容推送和學習測評等。
[參考文獻]
管玨琪，Peter Riezebos，蘇小兵，祝智庭. 2015. 電子書包對學生學習體驗與學習成績的影響――以上海閔行區小學數學應用為例[J]. 中國電化教育（9）：56-62.
張劍平，陳仕品. 2008. 計算機輔助教學的智能化歷程及其啟示[J]. 教育研究（1）：76-83.
張建偉. 2013. 關于美國教育技術研究發展的反思――設計科學的視角[J]. 北京大學教育評論，11（3）：32-48.
張文蘭，李矗員閣，連云梅. 2013. 電子書包在小學數學教學中的應用模式及成效研究[J]. 中國電化教育（12）：118-121.
Bonk， C. J.， & Graham， C. R. （2006）. Handbook of Blended Learning： Global Perspectives， Local designs. John Wiley & Sons， San Francisco， CA.
Burns， P. （1981）. A quantitative synthesis of research findings relative to the pedagogical effectiveness of computer assisted instruction in elementary and secondary schools. Dissertation Abstracts International， 42， 2946.
Cheung， A. C. K.， & Slavin， R. E. （2013）. The effectiveness of educational technology applications for enhancing mathematics achievement in K-12 classrooms： A meta-analysis. Educational Research Review， 9： 88-113.
Clariana， R. B.， & Lee， D. （2001）. The effects of recognition and recall study tasks with feedback in a computer based vocabulary lesson. Educational Technology Research and Development， 49（3）： 23-36.
Cohen， J. （1992）. A power primer. Psychological Bulletin， 112 （1）： 155C159.
Dziuban C.， Hartman J.， &Moskal， P. （2004）. Blended learning. EDUCAUSE Review， 7： 19-28.
Gagne， R. M. & Briggs， L. J.（1974）.Principles of instructional design[M].Holt， Rinehart & Winston， Oxford， England.
Hartley S. （1978） Meta-analysis of the effects of individually paced instruction in mathematics[D]. Dissertation Abstracts International， 38， 4003.
Kulik C. L.， & Kulik， J. （1991） Effectiveness of computer-based instruction： an updated analysis. Computers in Human Behavior， 7： 75C94.
Liao， Y. （2007） Effects of computer-assisted instruction on students’ achievement in Taiwan： A meta-analysis. Computers and Education， 48： 216-233.
Lynch L.， Fawcett A. J.， & Nicholson， R. I. （2000）. Computer assisted reading instruction in a secondary school： an evaluation study. British Journal of Educational Technology， 31： 333C348.
O’Byrne B.， Securro S.， Jones J.， & Cadle， C. （2006）. Making the cut： the impact of an integrated learning system on low achieving middle school students. Journal of Computer Assisted Learning， 22： 218-228.
Tamim， R. M.， Bernard， R. M.， Borokhovski， E.， Abrami， P. C. & Schmid， R. F. （2011） What forty years of research says about the impact of technology on learning： A second-order meta-analysis and validation study. Review of Educational Research， 81： 4C28.
Skinner， B. F. （1958）. Teaching Machines. Science， 128（3330）， 969-977.
Tobias， S. （1973）. Review of the Response Mode Issue. Review of Educational Research， 43： 193-204.
VanLehn， K. （2011）. The relative effectiveness of human tutoring， intelligent tutoring systems， and other tutoring systems. Educational Psychologist， 46（4）： 197-221.
收稿日期：2016-01-08
定稿日期：2016-06-17
作者介：賈積有，博士，教授，博士生導師，北京大學教育學院教育技術系，北京大學教育信息化國際研究中心主任（100871）。
張必蘭，碩士生在讀，北京大學教育學院教育技術系（100871）。
關鍵詞：信息技術；音樂；載體
信息技術與音樂課程的攘臺是當前信息技術在高等音樂教育領域中所應用的一種新的、重要的形式，同時也是高等音樂教育教學改革與發展的一種必然趨勢。它的出現將徹底改變傳統營樂教學的過程與模式，在攘合的過程中同樣將會引發音樂教育教學的深刻變革。那么，如何正確評估信息技術在音樂課程整合中的地位和作用，恰當地使信息技術與音樂課程的教學相結合、相融合，是當前高等
音樂教育改革需要解決的、具有十分重要現實意義和指導作用的問題。任何輕視信息技術的作用或者過分追求技術的層兩都是不利于音樂教學的。因此，廈清并解決這些問題對于指導我們的音樂教學實踐具有重要的意義。
一、信息技術在音樂教學中應用的特點和作用
信息技術在音樂教學中用途廣泛，它不受時間、空間以及宏觀、微觀的限制，視聽結合，能及時如實地傳遞、保存和反饋信息，提高了信息的傳播速度，拓寬了信息的傳播廣度，加劇了信息的傳播深度。在激發學生學習音樂的積極性，提高學習效率，更好地發揮音樂教師的主體作用，使音樂教育實現大眾化、社會化等方面，都顯現出很大的優越性。（一）信息技術能夠提高教育質量和教學效率
信息技術用于教學所提供的外部刺激，不是單一、乏味的刺激，而是多種感官的綜合刺激。這對于知識的獲取和保持，都是非常重要的。實驗心理學家赤瑞特拉（Treicher）通過大量的實驗證實[1]：人們在學習時，通過視覺感官獲得的知識占83%、聽覺占11%、嗅覺占3.5%、觸覺占1.5%、味覺占1%。我們可以看出：在所有感知器官中，視覺和聽覺在學習中所起的作用最大，二者竟然占了94%。同樣一份學習材料，讓一組學生先學習三個小時后進行記憶測試：純聽覺能記住60%、純視覺能記住70%，而視聽并用則能記住90%。三天之后再進行測試：三種學習方法的記憶比率則分別下降為15%、40%和75%。這些數據告訴我們：運用視聽結合的信息技術能提高教育質量和教學效率。如果能較好地運用到音樂教學中，對音樂教學效率的提高肯定也是不言而喻的。（二）信息技術可以激發學生學習音樂的興趣和動機信息技術用于音樂教學，能清晰地展示各種抽
象的、深奧的音樂理論知識，能展示和播放各種圖形、圖像、聲音，并可以反復予以再現，使音樂教學更加形象、生動，有更強的藝術感染力，并能充分調動
學生學習音樂的主動性和積極性。因為，興趣、愛好是學生學習音樂的原始動力。例如，在引導學生聆聽{1812年序曲》的時候，可以給學生播放1812年俄法戰爭的歷史背景資料、圖片或電影資料，讓學生了解拿破侖與庫圖佐夫的戰略部署及戰爭的發展情況；還可以向學生展示俄國作曲家柴可夫斯基譜寫這首樂曲的背景情況，以及這首樂曲的基本內容、音樂主題、曲式結構等心]。（三）信息技術可以提高信息增值率現代化的信息技術教學方式，如：電子計算機教學、廣播電視教學等，是一種開放性的信息技術教學，其信息增值率可以擴大到幾萬倍甚至幾十萬倍。如果能在音樂教學中得到廣泛推廣和應用，將可以極大地節約教學成本，并可大范圍地普及國民的藝術素質，提高國民的藝術修養。
二、中小學音樂課程與信息技術整合的基本模式
根據音樂教學目標和教學內容，中小學音樂課程信息技術整合可靈活采用各種教學模式。
1.探討式（師生互動學習式）
探討式教學模式注重師生的互動關系，教師可先設計一些具有探索性的問題，讓學生先協作討論并用計算機網絡引導學生去發現、驗證、模擬等，讓學生總結其規律，完成其對知識的理解與掌握。其授課程序一般是：提出問題――分組研究――確定個體選題――自主學習―學習成果――信息反饋――教學評價。這種教學更加突出了學生的主體地位，鼓勵學生的自主性與獨立性，與傳統教學方法最大的不同就是由學生主動地探討性學習，而不是把學習內容聯接灌輸給學生。探討式學習包括對音樂理論、音樂作品，以及創作手法、作品風格的理解，也包括嘗試、感悟和總結。通過此有助于學生音樂記憶的牢固和思維的發展，對學生學習興趣的激勵與自信心的養成也頗有益處。
2.研究式（同學協作研究學習式）
該模式是指學生基于課堂問題情境，在教師指導下利用多媒體計算機所具備的圖像、動畫、語言、音樂的功能和音樂相關信息資源以及計算機所特有的交互性，選擇和確定音樂學習課題，通過同學間的分工協作，實現音樂知識的搜索獲取、音樂知識的應用、學習中問題的解決，達到音樂知識建構的學習過程。其授課程序一般是：提出問題――協作分工――機上操作――自主研究――整合小組成果――學習成果――信息反饋――教學評價。這種教學模式注重學生學習過程中的學習感悟與研究體驗和認知結構的發展，通過學生自主的學習過程激發學生學習音樂的興趣、開發學生的音樂天賦和創作潛力，擯棄了以往音樂教學中只注重現有音樂理論知識和音樂技能的傳授，忽視學生開拓、創新能力培養的弊端，從根本上確立了學生在音樂教學中的主體地位。
結語：
多媒體信息技術是音樂教學中的一種重要輔助教學手段.但是應該指出在運用多媒體信息技術的過程中。應該合理、有效的運用，如果一味的追求課堂的新穎、動感。安排過多無關的多媒體內容，則會喧賓奪主。本末倒置，把學生的注意力引向一些朕淺的東西，而最終達不到教學的目的。相反如果我們合理有效的運用多媒體信息技術，在課堂上做到靜中有動：動中有靜。多媒體的教學手段將會使我們的音樂教學如虎添翼、倍增光輝。
參考文獻：
[1]李勁松.鄒淵 基礎音樂教育"母機"的困惑――對音樂學專業培養模式的思考 [期刊論文] -四川戲劇2006（5）
[2]吳煥慶 科學發展觀視野下的信息技術與課程整合實踐 [期刊論文] -現代教育技術2007（8）
[3]中小學音樂課程與信息技術整合問題研究 - 贛南師范學院學報 - 2009， 30（1）
【關鍵詞】物理教學信息技術整合策略
【中圖分類號】G632【文獻標識碼】A【文章編號】1674－4810（2012）06－0149－01
信息技術與物理教學整合是指物理教學中把信息技術、信息資源、信息方法、人力資源與教學內容有機結合，共同完成物理教學任務的一種教學方式。信息技術應作為一種工具、媒介和方法而融入到教學的各個層面中，包括教學準備、教學過程和教學評價等；學生則通過信息技術獲得豐富的、多樣化的教育資源。
一 信息技術與物理教學整合的意義重大
信息技術的不斷發展和應用，逐漸成為基礎教育其他學科的有機組成部分。教師利用信息技術，可以較好的利用上課時間，以形象生動的方式呈現更多的內容，它有助于培養學生的創新精神和實踐能力。《基礎教育課程改革綱要（試行）》也明確提出“大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和學習工具。”
現代化教育不僅必須適應現代化社會發展的需求，而且必須通過培養新型的人才來促進現代社會的進步與發展。近年來，現代通訊、傳感等高新技術迅猛發展，極大推動了以計算機為核心的網絡、仿真、人工智能等技術的發展，進而為教育的信息化推進提供了可能。多媒體教學技術的應用改變了傳統的物理教學，大大拓展了學生的研究視野。信息技術在物理教學中具有非常大的作用。例如：多媒體計算機技術、網絡技術、視頻實物展臺、多媒體投影儀等現代信息教育技術媒體，在物理實驗中具有直觀形象、化小為大、化近為遠、改變時空、動靜變化、快慢可調、重復再現等功能，為以實驗為主要教學手段的物理學科插上了理想的翅膀，對于整合物理學科教學、優化課堂教學過程、提高物理課堂教學效果具有很重要的作用。
二 物理課程與信息技術整合的問題與反思
李涅（2007）認為：信息技術對物理實驗教學有多方面的作用，和傳統教學相比存在多方面的優勢，但和課程整合需要注意幾個方面：第一，技術的融入要體現教學目標；第二，技術的融入要課程化，要有適當的課程切入點；第三，技術融入的手段要隨具體課程需求而靈活組合；第四，技術融入要配合課程設計思想，支持教學策略的實施；第五，技術融入要面向教師、學生、資源三方的教和學的活動。李璐（2009）認為“將信息技術引入物理實驗教學中勢在必行”。她以建構主義學習理論為基礎，采用問卷調查、訪談、文獻研究對“虛擬仿真實驗”的效果進行了探討，發現“虛擬仿真實驗”能在初中物理實驗教學中極大地提高學生的學習興趣、課堂注意指向性，但學生學習成績的提高效果不顯著。
由于教師素質和學校條件等方面的原因，信息技術與物理教學整合還存在一些問題。
1．教師的教育思想觀念滯后
一些教師特別是農村教師或是一些老教師習慣于教師“講”，學生“聽”的傳統教學方式，而不愿學習或運用現代教育技術進行教學。他們把運用信息技術進行教學理解為：把課本上的內容簡單地“移植”到計算機上去，由“人灌”變成“機灌”。
2．實用性課件資源有限
課件是教學信息傳遞的載體，對教學效果有重要影響，在實際整合過程中，許多教學資源不能被教師直接運用到課堂教學中去。
3．在使用課件教學過程中，忽略了教師教的主導作用和學生學的主體地位
教學中過分依賴信息技術，全部教學環節由技術手段再現，用電子數據代替教師豐富的情感交流語言，用熒屏代替教師形體交流語言，與學生缺乏交流與互動，淡化了教學效果。
4．在信息技術與物理教學整合中，忽略傳統教學方式的優勢
雖然多媒體信息技術會給學生帶來許多外部刺激，有利于學生對知識的獲取，但它不能完全替代傳統的教學方式。
例如：傳統板書（公式和定理的推導、習題的講解、概念的闡述）能留給學生一定的思考時間，所以傳統板書仍需保證。
三 信息技術與物理教學整合的策略
首先，教師要適應新課程改革的需要，必須學習信息技術和方法，形成搜集、篩選和處理信息能力，課程開發整合能力，信息技術與教學整合的能力，有效整合課程要素能力的能力，指導學生開展研究性學習和合作學習的能力等。在信息技術與物理教學整合的過程中，要注重體現學生的主體作用，注意不能讓信息技術占用學生的探索、分析、思考的時間，要有利于提供多重刺激，幫助學生突破教學難點，加深對知識的理解和記憶，從而培養學生的思維能力，全面推升信息技術的有效性。
綜上所述，信息技術與物理教學的整合是基礎教育改革的趨勢，在物理教學中要開學地運用信息化技術，創設優化的教學環境，調動學生的學習主動性，從而提高教學的效率。
參考文獻
［1］鐘啟泉.基礎課程改革綱要（試行）解讀［M］.上海：華東師范大學出版社，2003
自進入九十年代以來，多媒體技術迅速興起、蓬勃發展，其應用已遍及國民經濟與社會生活的各個角落，正在對人類的生產方式、工作方式乃至生活方式帶來巨大的變革。特別是由于多媒體具有圖、文、聲并茂甚至有活動影象這樣的特點，所以能提供最理想的教學環境，它必然會對教育、教學過程產生深刻的影響。這種深刻影響可以用一句話來概括：多媒體技術將會改變教學模式、教學內容、教學手段、教學方法，最終導致整個教育思想、教學理論甚至教育體制的根本變革。多媒體技術之所以對教育領域有如此重大的意義，是由于多媒體技術本身具有許多對于教育、教學過程來說是特別寶貴的特性與功能，這些特性與功能是其他媒體(例如幻燈、投影、電影、錄音、錄像、電視等)所不具備或是不完全具備的。首先應該說明一點：這里所說的多媒體技術是以計算機為中心的多媒體技術。在前幾年的一些書籍中曾提到過多媒體組合教學，那種多媒體的概念不一樣，那只是將幾種媒體加以簡單的組合(例如把幻燈、投影、錄音、錄相加以組合)。今天的多媒體技術則是以計算機為中心，把語音處理技術、圖象處理技術、視聽技術都集成在一起，而且把語音信號、圖象信號先通過模數轉換變成統一的數字信號，這樣作以后，計算機就可以很方便地對它們進行存儲、加工、控制、編輯、變換，還可以查詢、檢索。顯然，這與原來把多種形式媒體組合在一起是完全不一樣的，因為它是通過計算機把幾種處理不同媒體信息的技術集成在一起。集成方法就是通過模數轉換，全變成數字；而且為了便于加工，便于傳輸，還要進行數據壓縮，傳到指定地點以后再還原，有一整套復雜的技術通過計算機來實現。所以現在的多媒體技術，實際上是以多媒體計算機來體現的，下面我就從多媒體計算機四個方面的特性與功能來說明它對教育應用的重大意義。 1、多媒體計算機的交互性有利于激發學生的學習興趣和認知主體作用的發揮
人機交互、立即反饋是計算機的顯著特點，是任何其他媒體所沒有的。多媒體計算機進一步把電視機所具有的視聽合一功能與計算機的交互功能結合在一起，產生出一種新的圖文并茂的、豐富多彩的人機交互方式，而且可以立即反饋。這樣一種交互方式對于教學過程具有重要意義，它能夠有效地激發學生的學習興趣，使學生產生強烈的學習欲望，從而形成學習動機。交互性是計算機和多媒體計算機所獨有的，正是因為這個特點使得多媒體計算機不僅是教學的手段方法，而且成為改變傳統教學模式乃至教學思想的一個重要因素。
大家知道，在傳統的教學過程中一切都是由教師決定。從教學內容、教學策略、教學方法、教學步驟甚至學生做的練習都是教師事先安排好的，學生只能被動地參與這個過程，即處于被灌輸的狀態。而在多媒體計算機這樣的交互式學習環境中學生則可以按照自己的學習基礎、學習興趣來選擇自己所要學習的內容，可以選擇適合自己水平的練習，如果教學軟件編得更好，連教學模式也可以選擇，比如說，可以用個別化教學模式，也可以用協商討論的模式。使計算機象學習伙伴一樣和你進行討論交流。也就是說，學生在這樣的交互式學習環境中有了主動參與的可能，而不是一切都由教師安排好，學生只能被動接受。按認知學習理論的觀點，人的認識不是外界刺激直接給予的，而是外界刺激與人的內部心理過程相互作用產生的，必須發揮學生的主動性、積極性，才能獲得有效的認知，這種主動參與性就為學生的主動性、積極性的發揮創造了很好的條件，即能真正體現學生的認知主體作用。
2、多媒體計算機提供外部刺激的多樣性有利于知識的獲取與保持 3、超文本功能可實現對教學信息最有效的組織與管理
超文本(Hypertext)是按照人腦的聯想思維方式非線性地組織管理信息的一種先進技術。如果所管理的信息不僅是文字，而且還包含圖形、圖象、聲音等其它媒體信息，那就成為一個超媒體系統，換句話說，超媒體就是多媒體加超文本。事實上目前的絕大多數多媒體系統都是采用超文本方式對信息進行組織與管理。因此在一般情況下，也可以對超媒體系統與多媒體系統不加區分，即把超文本看作是多媒體系統的一種特有功能。
如果按超文本方式組織一本書，就和傳統的文件或印刷的書籍完全不同，這時的正文(文章、段落、或一句話、一個詞)都按相互間的聯系被組織成正文網。這本書無所謂第一頁和最后一頁，從哪段正文開始閱讀，以及接下來讀什么都由讀者的意愿來決定。選擇下一段正文的依據不是順序，也不是索引，而是正文之間的語義聯系。認知心理學的研究表明，人類思維具有聯想特征。人在閱讀或思考問題過程中經常由于聯想從一個概念或主題轉移到另一個相關的概念或主題。所以按超文本的非線性、網狀方式組織管理信息和按傳統文本的線性、順序方式組織管理信息相比較，前者更符合人類的思維特點和閱讀習慣。
超文本之所以具有上述優越性是由其結構特征決定的，超文本的基本結構由節點(node)和鏈(link)組成。節點用于存儲各種信息，節點內容可以是文本、語音、圖形、圖象或一段活動影象;節點大小可以是一個窗口也可以是一幀或若干幀所包含的數據，鏈則用來表示各節點(即各種信息)之間的關聯。節點和鏈均有多種不同的類型因而形成各種不同的多媒體系統。
利用多媒體的超文本功能實現對教學信息的組織與管理，其優越性在于：
(1)可按教學目標的要求，把包含不同媒體信息的各種教學內容組成一個有機的整體。在傳統的印刷教材中，有關語音和活動影象的內容無法與文字內容組成一體化的教材，只能以教科書、錄音帶、錄像帶三者各自獨立的形式，分別出版。顯然，這樣的教科書，其內容必然是單調、枯燥的，與超文本方式組織的圖、文、音、像并茂的豐富多采的電子教材不可同日而語。
(2)按教學內容的要求，把包含不同教學要求的各種教學資料組成一個有機的整體。教學過程的每個教學單元均包含課文、練習、習題、提問、測驗、對測驗的解答及相應的演示或實驗，把這些教學內容相關而教學要求不同的教學資料有機地組織在一起，無疑對課堂教學、課外復習或自學都是大有好處的。而按傳統文本的線性、順序方式來組織、管理教學內容絕不可能做到這一點。
(3)可按學生的知識基礎與水平把相關學科的預備知識及開闊視野所需要的補充知識組成有機的整體。因材施教是優化教學過程的重要目標之一，但由于學生個體之間差異很大，要在傳" 統印刷教材中同時滿足基礎較差學生、一般學生和優秀學生對教學內容的不同需求是做不到的，而在多媒體電子教科書中這卻是輕而易舉的事情，只要利用超文本功能設置和預備知識有關的熱鍵以及和補充知識有關的熱鍵即可。
4、多媒體計算機可作為認知工具實現最理想的學習環境
從八十年代中期到九十年代初，計算機作為工具在教育領域被廣泛應用主要有兩個方面：一是作為數據處理工具（如各種數據庫和電子表格處理軟件的應用）；二是作為文字處理工具（如WPS和WORD軟件）。近年來，計算機在教育領域作為工具應用的一大發展，是作為教學過程中一種有效的認知工具。
眾所周知，在過去的廿年中，強調刺激－反應并把學習者看作是對外部刺激作出被動反應即作為知識灌輸對象的行為主義學習理論，已經讓位給強調認知主體的內部心理過程并把學習者看作是信息加工主體的認知學習理論。隨著心理學家對人類學習過程認知規律研究的不斷深入，認知學習理論的一個重要分支棗建構主義學習理論在西方逐漸流行。由于多媒體計算機和網絡通信技術所具有的多種特性特別適合于實現建構主義學習環境，換句話說，多媒體計算機和網絡通信技術可以作為建構主義學習環境下的理想認知工具，能有效地促進學生的認知發展，所以隨著多媒體計算機和Internet網絡的飛速發展，建構主義學習理論正愈來愈顯示出其強大的生命力，并在世界范圍內日益擴大其影響。
下面我們就從“學習的含義”（即關于“什么是學習”）與“學習的方法”（即關于“如何進行學習”）這兩個方面簡要說明建構主義學習理論的基本內容。
(1)、關于學習的含義
學習是獲取知識的過程。建構主義認為，知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情景即社會文化背景下，借助其他人（包括教師和學習伙伴）的幫助，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得。由于學習是在一定情景即社會文化背景下，借助其他人的幫助即通過人際間的協作活動而實現的意義建構過程，因此建構主義學習理論認為“情景”、“協作”、“會話”和“意義建構”是學習環境中的四大要素或四大屬性。
“情景”：學習環境中的情景必須有利于學生對所學內容的意義建構。這就對教學設計提出了新的要求，也就是說，在建構主義學習環境下，教學設計不僅要考慮教學目標分析、學習者特征分析以及媒體的選擇與利用，還要考慮有利于學生建構意義的情景的創設問題，并把情景創設問題看作是教學設計的最重要內容之一。
“協作”：協作發生在學習過程的始終。協作對學習資料的搜集與分析、假設的提出與驗證、學習成果的評價直至意義的最終建構均有重要作用。
“會話”：會話是協作過程中的不可缺少環節。學習小組成員之間必須通過會話商討如何完成規定的學習任務的計劃；此外，協作學習過程也是會話過程，在此過程中，每個學習者的思維成果（智慧）為整個學習群體所共享，因此會話是達到意義建構的重要手段之一。
“意義建構”：這是整個學習過程的最終目標。所要建構的意義是指：事物的性質、規律以及事物之間的內在聯系。在學習過程中幫助學生建構意義就是要幫助學生對當前學習內容所反映事物的性質、規律以及該事物與其它事物之間的內在聯系達到較深刻的理解。這種理解在大腦中的長期存儲形式就是關于當前所學內容的認知結構，也稱“圖式”。
(2)、關于學習的方法
建構主義提倡在教師指導下的以學習者為中心的學習，也就是說，既強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的主導作用。教師是意義建構的幫助者、促進者，而不是知識的提供者與灌輸者。學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者，而不是知識的被動接受者和被灌輸的對象。
學生要成為意義的主動建構者，就要求學生在學習過程中從以下幾個方面發揮主體作用：
①要用探索法、發現法去建構知識的意義；
②在建構意義過程中要求學生主動去搜集并分析有關的數據和資料，對所學習的問題要提出各種假設并努力加以驗證；
③要求學生把當前學習內容所反映的事物盡量和自己已經知道的事物相聯系，并對這種聯系加以認真的思考。“聯系”與“思考”是意義構建的關鍵。如果能把聯系與思考的過程與協作學習中的協商過程（即交流、討論的過程）結合起來，則學生建構意義的效率會更高、質量會更好。協商有“自我協商”與“交際協商”（也叫“內部協商”與“社會協商”）兩種，自我協商是指自己和自己辯論什么是正確的；交際協商則指學習小組內部相互之間的討論與辯論。
教師要成為學生建構意義的幫助者，就要求教師在教學過程中從以下幾個面發揮主導作用：
①激發學生的學習興趣，幫助學生形成學習動機；
②通過創設符合教學內容要求的情景和提示新舊知識之間聯系的線索，幫助學生建構當前所學知識的意義。
③為了使意義建構更有效，教師應在可能的條件下，組織協作學習（開展討論與交流），并對協作學習過程進行引導使之朝有利于意義建構的方向發展。引導的方法包括：提出適當的問題以引起學生的思考和討論；在討論中設法把問題一步步引向深入以加深學生對所學內容的理解；要啟發誘導學生自己去發現規律、自己去糾正和補充錯誤的或片面的認識，切忌直接對學生進行灌輸。
下面我們通過兩個實際課例說明如何把多媒體計算機及網絡通信技術作為認知工具以實現這樣的學習環境。
課例1：澳大利亞“門尼·彭茲中心小學”所作的試驗
試驗班為六年級，有30名學生，教師名字叫安德莉亞，當前要進行的教學內容是關于奧林匹克運動會。像往常一樣，安德莉亞鼓勵她的學生圍繞教學內容擬定若干題目（例如奧運會的歷史和澳大利亞在歷次奧運會中的成績等問題），確定媒體在解決這些問題的過程中所起的作用，并要求學生用多媒體形式直觀、形象地把自己選定的問題表現出來。經過一段時間在圖書館和Internet網上查閱資料以后，其中米徹爾和沙拉兩位小朋友合作制作了一個關于奧運會歷史的多媒體演示軟件。在這個軟件向全班同學播放以前，教師提醒大家注意觀察和分析軟件表現的內容及其特點。播放后立即進行討論。一位學生說，從奧運會舉辦的時間軸線，他注意到奧運會是每4年召開一次。另一位學生則提出不同的看法，他認為并不總是這樣，例如1904年、1906年和1908年這幾次是每兩年舉行一次。還有一些學生則注意到在時間軸線的1916，1940和1944這幾個年份沒有舉行奧運會，這時教師提出問題：“為什么這些年份沒有舉辦奧運會？”，有的學生回答，可能是這些年份發生了一些重大事情，有的學生則回答發生了戰爭，有的則更確切地指出1916年停辦是由于第一次世界大戰，1940和1944年停辦是由于第二次世界大戰。經過大家的討論和協商，決定對米徹爾和沙拉開發的多媒體軟件作兩點補充：①說明第一、二次世界大戰對舉辦奧運會的影響；②對奧運歷史初期的幾次過渡性（兩年一次）奧運會作出特別的解釋。這時候有位小朋友提出要把希特勒的照片通過掃描放到時間軸上的1940年這點上，以說明是他發動了二次大戰。教師詢問全班其他同學：“有無不同意見？”沙拉舉起手，高聲回答說：“我不同意用希特勒照片，我們應當使用一張能真實反映二次大戰給人民帶來巨大災難（例如大規模轟炸或集體屠殺猶太人）的照片，以激起人們對希特勒的痛恨”。教師對沙拉的發言表示贊許。
從以上課例可以看到，教師為這個教學單元進行的教學設計主要是讓學生用多媒體計算機建立一個有關奧運會某個專題（例如奧運歷史或澳大利亞在歷次奧運中的成績）的情景，以激發學生的學習興趣和主動探索精神，再通過展開討論，把對有關教學內容的理" 解逐步引向深入。在這個課例中，學生始終處于主動探索、主動思考、主動建構意義的認知主置，但是又離不開教師事先所作的、精心的教學設計和在協作學習過程中畫龍點睛的引導；教師在整個教學過程中說的話很少，但是對學生建構意義的幫助卻很大，充分體現了教師主導作用與學生主體作用的結合。整個教學過程圍繞建構主義的情景、協作、會話和意義建構這幾個認知環節自然展開，而自始至終又是在多媒體計算機環境下進行的（同時用Internet實現資料查詢)，所以上述例子是以多媒體計算機和Internet網作為認知工具實現建構主義學習環境的很好范例。
課例2：澳大利亞“偉治·柏克小學”所作的試驗
試驗班由三年級和四年級的學生混合組成，主持試驗的教師叫瑪莉，要進行的教學內容是自然課中的動物。瑪莉為這一教學單元進行的教學設計主要是，讓學生自己用多媒體計算機設計一個關于本地動物園的電子導游，從而建立一個有利于建構“動物”概念的情景。瑪莉認為這種情景對于學生非常有吸引力，因而能有效地激發起他們的學習興趣。她把試驗班分成若干小組，每個小組負責開發動物園中某一個展館的多媒體演示。瑪莉讓孩子們自己選擇：愿意開發哪一個展館，愿意選哪一種動物；是愿意收集有關的動物圖片資料，還是愿意為圖片資料寫出相應的文字說明；或是直接用多媒體工具去制作軟件，都由孩子們自己選擇。然后在此基礎上組成不同的學習小組。
這樣，每個展館就成為學生的研究對象，孩子們都圍繞自己的任務努力去搜集材料。例如，他們到動物園的相應展館去實地觀察動物的習性、生態，到圖書館和Internet網上去查詢有關資料，以獲取動物圖片和撰寫說明。在各小組完成分配的任務后，瑪莉組織全試驗班進行交流和討論。這種圍繞一定情景進行自我探索的學習方式，不僅大大促進了學生學習的自覺性，充分體現了學生的認知主體作用，而且在此基礎上開展的協作學習，只要教師引導得法將是加深學生對概念理解、幫助學生建構知識意義的有效途徑。例如，在全班交流過程中演示到“袋鼠”這一動物時，瑪莉向全班同學提出一個問題：“什么是有袋動物？除了袋鼠有無其它的有袋動物？”有些學生舉出“袋熊”和”卷尾袋鼠“。于是瑪莉又讓學生們圍繞這三種有袋動物的異同點進行討論，從而在相關背景下，鍛煉與發展了兒童對事物的辨別、對比能力。這是利用多媒體計算機和Internet網絡作為認知工具，實現建構主義學習環境，從而有效地幫助學生完成對當前所學內容的意義建構并促進學生認知能力發展的又一范例。
二、多媒體教育應用的發展趨勢
綜合近年來國外多種教育技術雜志(如ET,ETS,EMI,JRCE,AJDE.....)上所刊登的主要論文，以及歷屆“ED_MEDIA”世界大會(World Conference on Educational Multimediaand Hypermedia,即“教育多媒體與超媒體”世界大會，簡稱ED_MEDIA世界大會，這是國際上每年召開一次的規模最大的有關多媒體教育應用的國際會議)上所發表的基本觀點，可以看出當前多媒體教育應用有以下幾個值得注意的發展趨勢：
1.多媒體技術與網絡通信技術的結合 2、多媒體技術與仿真技術的結合
多媒體計算機和仿真技術結合可以產生一種強烈的幻覺，使得置身其中的人全身心地投入到當前的虛擬現實世界中，并對其真實性絲毫不產生懷疑，通常把這種技術稱之為“虛擬現實”(VirtualReality,簡稱VR)。換句話說，虛擬現實是由多媒體技術與仿真技術相結合而生成的一種交互式人工世界，在這個人工世界中可以創造一種身臨其境的完全真實的感覺。要進入虛擬現實的環境通常需要戴上一個特殊的頭盔(head_mounted display)，他可以使你看到并感覺到計算機所生成的整個人工世界。為了和虛擬環境進行交互，還需要戴上一副數據手套──它使穿戴者不僅能感知而且能操作虛擬世界中的各種對象。
由于設備昂貴，目前VR技術還主要是應用于少數高難度的軍事和醫療模擬訓練以及一些研究部門，但是在教育與訓練領域VR技術有不可替代的非常令人鼓舞的應用前景，所以這一發展趨勢也應引起我們的注意。例如，達特茅斯醫學院所開發的一種“交互式多媒體虛擬現實系統”，可以使醫務工作者體驗到并學習到如何對各種戰地醫療的實際情況做出反應。利用該系統的實習者可以感受到由計算機仿真所產生的各種傷病員的危險癥狀，實習者可以從系統中選擇某種操作規程對當前的傷病情況進行處理并可立即看到這種處理方式所產生的后果。為了使實習者獲得更深刻的體驗，系統還可仿真各種外科手術，其內容包括一般的開刀直至復雜的人體器官替換。這種虛擬環境使醫學院的大學生不必冒任何醫療事故的風險就可以反復實習病房中的各種實際操作，并可嘗試選擇不同的技術處理方案以檢驗自己的判斷是否正確，和進行某種技能的訓練。
VR技術在教育中應用的另一個例子是創建一種虛擬的物理實驗室。物理學按其本身的性質提出了許多“如果……將會怎樣”的問題，這些問題最好通過直接觀察物理作用力對各種客體的作用效果來進行探索。休斯頓大學和NASA(美國國家航空和宇航局)約翰遜空間中心的研究人員建造了一種稱之為“虛擬物理實驗室”的系統，利用該系統可以直觀地研究重力、慣性這類物理現象。使用該系統的學生可以做包括萬有引力定律在內的各種實驗，可以控制、觀察由于改變重力的大小、方向所產生的種種現象，以及對加速度的影響。這樣，學生就可以獲得第一手的感性材料(直接經驗)，從而達到對物理概念和物理定律的較深刻理解。
VR技術在化學教學中也取得了顯著效果。北卡羅萊納" 大學的科學家們已經研制了一種可以讓用戶用手操縱分子運動的VR系統。用戶戴上頭盔并通過數據手套進行反饋控制，可以使分子按某種方式結合在一起。不難看出，這種VR系統不僅在教學上有重要意義(例如可直接觀察到蛋白質的分子結構)，而且在科學研究上也有重大的價值，因為按某種新方式結合在一起的分子結構很有可能是治療某種疾病的新藥，或者是工業上所需要的某種特殊材料。
隨著對多媒體技術和仿真技術研究的深入，實現“虛擬現實”的理論方法也有很大發展。原來應用VR離不開昂貴的專用硬件或輔助設備(如頭盔、數據手套、高分辨率的圖形工作站等)，近年來這種情況開始有所改變。例如在今年6月召開的ED-MEDIA世界大會上，出現了一種全新的稱作“QTVR”(快速虛擬)的系統。這種系統已實際應用于學習城市的設計與規劃，其優異的性能價格比令人驚嘆！QTVR技術與普通VR技術在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用頭盔和數據手套這類硬件來產生幻覺，而是使用360度全景攝影技術所拍攝的高質量圖象來生成逼真的虛擬情景。因此它允許用戶在Windows操作系統或是Macintosh微機的操作系統支持下，在普通微機上(無需用高檔的圖形工作站)只利用一只鼠標和一個鍵盤(無需戴頭盔和數據手套)就能真實地感受到和VR技術中一樣的虛擬情景。
學習城市設計與規劃的學生利用QTVR系統可以創建一座逼真的虛擬城市，當學生改變城市場景的視圖時(例如向左或向右，朝上看或朝下看，攝像機頭向目標移近或移遠等)，被觀察的場景仍能正確保持并能使人產生環繞該城市瀏覽觀光的真實幻覺。與此同時，城市中的各種物理實體(如建筑物、道路、橋梁、樹木、交通工具和地形等等)可以用鼠標任意拾取并進行操縱(例如使其旋轉，以便從不同角度進行觀察，并且還可以進入到建筑物內部的各個房間去觀看)。
更令人難以置信的是，由于采用了先進的圖象壓縮算法，在QTVR系統中，用來表征城市某個虛擬場景的360度高質量全景照片的存儲容量竟只有550K字節左右。
顯然，QTVR對于學習城市設計與規劃的學生是非常適宜的，甚至對于實際的城市設計與規劃人員也是非常實用的，因為它可以使學生或設計人員隨時改變城市的布局并立即感受到新布局所產生的效果，從而對設計或規劃及時作出修改或補充。顯然按這種方式設計與按傳統的圖紙設計或按CAD設計，其效率和質量將有天壤之別。
QTVR的重要意義在于，它開辟了多媒體技術與仿真技術結合的新途徑，為“虛擬現實”技術的大眾化鋪平了道路。從此，VR技術將有可能走出高級研究院與大學的“象牙之塔”，以優質價廉的全新面貌逐步普及到各個教育領域，甚至進入中小學課堂。
3.多媒體技術與人工智能技術的結合
把多媒體技術引入輔助教學系統可以大大改善輔助教學環境，更容易激發學生的學習積極性和主動性，從而能顯著提高教學效果。但是多媒體系統由于缺乏推理機制和學生模型的支持，所以不能確定學生的知識水平和認知特點；不能根據學生自己的意愿和理解能力去提供適合該生的學習材料，并作出有針對性的指導，即不能作到因材施教。
智能輔助教學系統由于具有“教學決策”模塊(相當于推理機)、“學生模型”模塊(用于記錄學生的認知結構和認知能力)和“自然語言接口”，因而具有能與人類優秀教師相媲美的下述功能：
了解每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平；
能根據學生的不同特點選擇最適當的教學內容和教學方法，并可對學生進行有針對性的個別指導；
允許學生用自然語言與“計算機導師”進行人機對話(由于機器理解自然語言問題尚未解決，目前絕大多數智能教學系統還難以做到這點)。
但是智能輔助教學系統過分強調教師的指導作用，而且目前的智能輔助教學系統其教學方式都比較單調，難以作到圖文、音像并茂，因而在激發學生興趣，提高學生的主動性、積極性方面受到較大的限制。
由以上分析可見，在多媒體教學系統和智能輔助教學系統之間存在性能互補關系，將二者結合起來就可以揚長避短，從而研制出高性能的新一代智能輔助教學系統。
實現智能多媒體輔助教學系統的關鍵是：建構適合輔助教學需要的多媒體系統和設法使多媒體系統具有智能。
要使多媒體教學系統具有智能，主要涉及學生模型建造和人工智能領域的知識表示與知識推理，后者要求探索出一種適合于多媒體環境的新的知識表示方法和相應的推理機制。考慮到多媒體數據庫的信息組織方式通常采用超文本技術，它與人工智能領域的語義網絡知識表示在形式上有類似之處，二者均是由節點和有向弧線組成的有向圖，我們就有可能在語義網絡的基礎上，通過認真分析多媒體數據庫的特點，而發展出一種新的知識表示方法和推理機制來實現這二者的結合。顯然，從語義網絡入手只是實現智能多媒體教學系統的一種可能途徑，而非唯一途徑，我們還可以探索其它的、或許是更好的途徑。
多媒體技術與人工智能(AI)技術的結合，除了體現在對多媒體教學系統引入學生模型和知識推理機制以外，還可體現在設法使多媒體知識庫中的導航機構實現智能化。用超文本技術組織起來的多媒體知識庫具有符合人類聯想思維，便于閱讀、瀏覽、查詢等諸多優點，但也存在容易“迷航”的缺點。在一般的多媒體系統中，“導航器”只是起指示當前節點在整個知識網絡中所處位置的作用(通常用流程圖方式給出該節點的一系列前趨節點與后繼節點)，以便引導讀者由知識網絡中的當前節點轉向目標節點。若是“智能化導航器”則不僅具有上述導航功能，還可根據學生當前的知識基礎與水平，在該節點處向學生建議一條或幾條最適合該生繼續瀏覽或查詢的路徑；另外，在瀏覽過程中，當學生遇到困難時，該瀏覽器還能起“智能”(Intelligent agent)的作用，對該生進行幫助，這些幫助包括：①替學生查詢有關資料；②以學習同伴身份和學生進行平等的討論以加深學生對某個問題的理解；③以指導教師身份對學生的錯誤進行必要的指導以便使學生少走彎路。
4.多媒體技術與建構主義學習理論的結合
如前所述，建構主義學習理論是認知學習理論的一個重要分支，建構主義的起源應追溯至皮亞杰的兒童思維發展理論，可謂源遠流長。但是自八十年代初期以來，盡管認知心理學已逐漸取代行為主義心理學占據了統治地位，而建構主義學習理論在很長一段時期內并未產生明顯的影響。直至近年來，隨著多媒體技術的日益普及，建構主義學習理論才逐漸引起人們的廣泛的注意，按照建構主義學習環境進行教改試驗研究的學校也日漸增多。個中緣由固然有學習理論的流行必然要滯后于作為其理論基礎的心理學的流行這樣一個因素，但是更重要的因素則是九十年代以前社會上還缺乏實現建構主義學習環境的理想條件。前已指出，建構主義學習環境包含四大屬性或四大要素即“情景”、“協商”、“會話”和“意義建構”。顯然，多媒體技術的特性與功能最有利于四大屬性的充分體現，例如：
“情景”──建構主義學習理論強調創設真實情景，把創設情景看作是“意義建構”的必要前提，并作為教學設計的最重要內容之一。而多媒體技術正好是創設真實情景的最有效工具，如果再與仿真技術相結合，則更能產生身臨其境的逼真效果。
“協商”與“會話”──協商與會話過程主要通過語言(少數場合用文字)作媒介，這就要求計算機輔助教學系統必須要有語音功能，即要用多媒體計算機才能支持。
泠燁
（全國中小學計算機教育研究中心 上海部 泠燁）
我國自1983年開展中小學計算機教育至今已十多年，其發展過程大致可分為三個階段：課程教育階段 ；引入計算機輔助教育階段；普及發展階段。作為課程教育階段的標志：1985年全國24所重點中學開設 BASIC語言課程，并由此引發全國大、中、小、幼各級學校的BASIC浪潮。計算機輔助教育的興起， 源于國家“七·五”期間投資研制的中華學習機。為了推廣學習機，我國進行了大規模的計算機輔助教學軟件 的研制，從而使中小學計算機教育踏上了輔助教學的歷程。但是由于各地經濟和教育發展的不平衡，特別是當 時某些地方的領導，對計算機教育的意義認識不足，支持不力，實際上，這一轉折只在某個時期、某些地區火 紅了一陣，緊接著出現了一個低谷時期，總體上仍然維持著BASIC的天下。直到1992年濟南第四次計 算機教育工作會議后，由于從中央到地方都加強了領導并制定了相應的規章制度，才在全國各地呈現出一派普 及發展的勢頭。總而言之，我國中小學計算機教育十幾年來取得了很大成績，但仍存在不少問題，現擇其主要 的談談自己的一些看法。
一、關于小學計算機教育的目標
當前，我國小學計算機教育的最大困惑莫過于目標不清。對小學計算機教育目標的不同理解，大致形成了 以下幾種主要觀點：
其一曰先進論。計算機是20世紀科學技術的驕子，由于它的誕生和發展，極大地提高了社會生產力，并 掀起了廣泛而深刻的社會變革。計算機已滲透到各行各業及人們生活的各個角落。我們的孩子如再不學習計算 機將很難立足于未來社會，國家也將因公民素質低下而處于貧困挨打的落后地位，所以，掌握計算機技術才算 拿到通往21世紀的鑰匙。
誠然，我們的學生確實應該學習計算機，但學什么，怎樣學，往往是隨大流。一會兒說是“第二文化”， 一會兒又說是“工具論”；今天喊《信息學》，明天又叫“CAI”（計算機輔助教學）。出現上述情況是因 為對當前我國計算機教育的必要性、目的性研究不夠，對十多年的經驗教訓缺乏認真的總結及理性的梳理，所 以也就很難形成我們自己的觀點。我們一貫主張吸收國外一切有用的經驗，但別人的經驗絕不能替代我們自己 的研究和實踐，我們站在別人的肩上，其目的是要有所作為。計算機教育是前無古人的事，世界各國都在根據 本國的具體條件和民族特點，在不同程度上進行研究和試驗，水平也參差不齊，我們只有對別人的論點、主張 進行深入的探求和思考，才能去粗取精，為我所用。
計算機是先進的科學技術，也是直接關系國計民生的重要科學，但是并非所有先進和重要的科學技術，都 必須在中、小學階段設課教育。在先進性、重要性之外，還有其它值得注意的因素，那就是基礎性。這里所指 的基礎，主要是計算機操作運用能力，而不僅僅是計算機學科的知識。計算機是信息交換和信息處理的一種工 具，不會運用計算機，就會像文盲一樣，很難在今后的社會中立足。學會運用計算機能為學好當前的課程及為 今后更高層次的學習提供良好的手段，奠定必要的基礎。正如小學生學習語文并不是為了當作家，但如果不學 習語文就無法完成其它各科課程的學習一樣，小學計算機教育也同樣不是為了培養計算機專家，只是為學生提 供一種交流和處理信息的手段，以提高各科教學的效率和效益。計算機教育是學習計算機的基本運用，關鍵在 “用”字上，不能理解成是進行計算機科學的基礎教育。計算機科學是一門上層學科，它的基礎是數學和物理 學，要求小學生學習什么遞歸算法，什么磁性存儲，這對絕大多數學生來說，無論從生理上還是從認知能力上 ，都是無法接受的。這種揠苗助長的做法，只會扼殺他們學習計算機的積極性。小學生要學習簡單的計算機使 用，在利用計算機進行語文、數學、自然、思想品德、音樂、美術等學科的教學活動中，非常自然地接受訓練 和教育，把計算機知識融匯在各科學習和課外活動中。目前，由于師資、教材等多方面因素的限制，還不能做 到各科教師都承擔一定的計算機教育任務，因此，不少學校不得不開設計算機課。即使如此，也應力求以各學 科的知識信息為客體，使學生看到如何使用計算機來獲取和鞏固這些知識，而不是干巴巴地講解程序設計語言 或應用軟件命令。
其二曰競賽論。有一個時期，國內各種計算機競賽名目繁多。參賽獲獎不僅為學校增光，有時學生也獲得 升學加分的實惠，如能在國際大賽中得獎，學生可免試升入大學，指導教師也可得到多種獎勵。所以有些學校 一直把參賽作為開展計算機教育的主要目標，教學圍著競賽轉。
競賽對計算機的“教”與“學”，確實能起到相當的推動作用，但競賽畢竟只是一種手段，而不是目標， 假若本末倒置，就會背離教育的根本目的。所以，普通學校的計算機教育不應承擔培養選手的任務，選手應由 專門的部門去負責培訓，若一意孤行，則會影響計算機教育的正常發展，甚至嚇走一大批人。
國內計算機競賽，往往集中于兩方面的內容：程序設計；漢字錄入。時至今日，已經可以清楚地看到，程 序設計已不再是中小學計算機教育的主要內容，甚至可排除在教學內容之外，如我們仍一味強調這方面內容的 安排，那就可能誤人子弟。至于漢字輸入，無非是賽速度、賽正確率，明理的人都知道，非專業人員并不需要 追求高速。
其三稱開發智力說。在很多經驗介紹性的文章中都談到開展計算機教育能夠提高學生分析問題、解決問題 的能力，能夠發展學生的思維。這個結論是當今世界力圖論證的問題。計算機作為一門高科技學科，匯集了人 類的高度智慧，我們對它進行鉆研，當然能提高智慧與能力。問題在于中小學計算機教育具有什么特別的能耐 ，能使學習計算機的人比學習其它學科（例如數學）的人，更容易獲得分析問題和解決問題的本領？恐怕誰也 不能作出回答。不少文章提到的例子大多都是應用算法的技巧來促進學生智力的發展。歸根結底還是數學能夠 成為鍛煉我們思維的體操。也有文章認為學生邊看屏幕思維，邊用手擊鍵處理問題，可使大腦得到均衡發展。 據說外國有人認為中國人之所以比較聰明，第一學習漢字，形、聲要分別記憶，其二學習珠算要手腦并用。如 此說來，我國早已在教育實踐中注意讓學生的左右大腦均衡發展了。
計算機是一種現代化工具，應用在教育上，確實具有其它任何一種教學手段所不能比擬的優勢，特別是多 媒體技術、協同技術以及人工智能技術的引入，使多種信息的表達形態同時呈現在學生面前，更容易激活學生 的思維活動和聯想。計算機為提高學生智力提供了一個極其良好的環境，但是要真正做到發展學生的思維，還 需要廣大教師（包括各學科教師）付出艱辛的勞動，結合我國的教育實際及學生的認知規律，恰如其分地運用 計算機的各種功能，而不能幻想單靠開設計算機課，就能使學生的能力和智力得到異乎尋常的提高。應用計算 機去開發學生潛在能力和智力，是一個十分嚴肅且極有前途的事業，我國廣大的教育工作者和研究人員應該在 這方面有所建樹，努力建設具有中國特色的計算機教育模式。
其四稱純技能說。計算機是一種工具，而且是一種生產工具，學會運用計算機，就等于掌握了一門生產技 能。就計算機教育目的而論，普通學校應有別于職業學校（班），首先考慮的應是一種基本能力的培養，而非 職業培訓。基礎教育階段，特別是小學的計算機教育，應強調計算機基本操作使用能力的培養。計算機教育必 須滲透到基礎教育各學科教學中去，而不必強調純技術的要求，否則將為我們設下難以逾越的障礙。計算機是 一門發展極其迅速的科學，今天看似先進的技術，明天就可能落后了，說不定后天就要被淘汰了。如果我們過 于強調技能教育，尤其是與當時社會相適應的技能教育，首先設備就要跟上時代，進行更迭。中華學習機不能 運行時下風靡一時的 Windows（視窗）軟件，也不能實現多媒體技術，那就要求學校配置Pentium（奔騰）。現 在的芯片技術是按每18個月就進步一倍（摩爾定理）的速度向前發展的，為此，學校就得每三四年更新一次 機器。試問有哪一所學校能承受如此重負？即使能夠做到這一點，教學內容要保證學生進入社會以后仍適應當 時社會需求，也是極其困難的。姑且不說大學畢業，就是高中畢業也得十一二年，到那時機器早已不知發展到 幾“86”了，就是Windows 、WPS等等恐怕也已面目皆非了。再說鍵盤背法和漢字輸入吧，是否能保住現 在的地位也是大成問題的。眾所周知，目前所用的鍵盤是打字專業鍵盤，必須雙手操作，現在計算機已深入各 行各業，成為人們日常使用的工具，迫切要求解放手的功能，于是各種新型鍵盤（如單手鍵盤）應運而生。毫 不夸張地說，今后的鍵盤將會更加符合人機工程原理，更加智能化，使用起來更加舒服、方便，甚至可能鍵盤 都不復存在，也可能成為一種次要的輔助輸入工具。鍵盤的改變也必然導致指法的改變。更何況目前鍵盤鍵位 的安排對大多數漢字輸入方案都是不理想的。顯然，在小學里花費過多的精力去訓練指法，以求達到專業錄入 人員的熟練程度，確實是沒必要的。計算尺的命運在提醒我們，計算尺曾經是理工科的學生必須學會使用的計 算工具，可是如今大多數學生或許還未見過計算尺。
鍵盤是目前計算機文字輸入的主要工具。可是漢字不像西方文字，它不能將方塊漢字直接用鍵盤（已被淘 汰的整字鍵盤除外）輸入，而是把漢字轉換成用字母或數字表示的代碼，再將代碼送入計算機。這是一種間接 輸入的方法，間接輸入在工作效率、熟練要求、易用性、普及性等方面都不能與直接輸入相提并論。隨著漢字 信息處理技術的進步，諸如語音輸入、手寫輸入等直接輸入法必將更臻完善，更加便利，它們進入尋常百姓家 也是指日可待的事。現在要求學生背誦某種與小學語文教學規范相悖的漢字編碼規則，是完全沒有必要的。何 況代碼本身也在發展，今天所學的編碼不一定就是明天流行的。在小學進行漢字輸入的教學，其目的不在學習 某種漢字編碼方案，不是學習打字技能，而是要輔助和促進語文教學。所以全拼輸入法（最好能輸入音調）應 是小學生首選的基本輸入法，它可以幫助小學生學習和鞏固漢語拼音，提高識字率。拼音（聲碼）輸入法存在 不認識的字就無法出碼輸入這一缺陷，所以應輔助以某種形碼，這種形碼的規則必須與語文教學規范相一致， 有助于學生識字、寫字和構詞，對其學習有正遷移效應。任何對學生語文學習可能產生誤導的編碼都應堅決摒 棄。
小學生應該掌握計算機最基本的操作技能，學習這種技能的目的與要求，僅僅是認識計算機、熟悉計算機 的使用方法，以便在各科教學中運用計算機來學習、鞏固、擴充自己的知識，提高學習的效率、效益和深度。 學校要用計算機為學生營造一個有益于發展思維、開發創造潛能的開放環境，以逐步培養他們適應各種不同環 境的能力。
開展計算機教育既不能無的放矢，信馬由韁，也不能不著邊際、盲目攀求，要根據我國現有的條件和水平 ，充分發揮現有設備的功能，并結合我國優秀的文化傳統，使學生獲取一種掌握知識和交換信息的手段，以促 進學生當前的學習以至今后一生的學習和提高。通過教育應培養學生具有適應社會變化和科技進步的應變能力 。我想這才是我們開展中小學計算機教育的目的。
針對教育技術學專業實踐應用課程設置與教學中出現的問題，本著促進課程良性發展的原則，筆者認為需從以下幾個方向努力、強化。
1據社會需求分方向分層次靈活開設實踐課程
當前社會對教育技術學專業師范類畢業生的需求可分為兩個方向:教學方向和教輔方向。需求方向不同，培養方向也不同，開設的課程也應有所區別，有所側重。如，對教學方向人員來說應重點培養他們在信息技術環境下利用信息技術等手段促進學生學習，提升學習績效水平，培養學生的創新能力及實踐應用等能力，因此該方向的課程應開設諸如信息技術和課程整合、多媒體課件設計和開發、教學系統設計等課程。而對于教輔方向人員的培養則主要提升他們在教育教學過程創設學習環境的各種實踐能力，特別是計算機理論和實踐的能力，可以開設諸如計算機操作系統(linux、windows等)管理、網絡課程系統的設計和開發、數字化校園建設等方面的課程。如此，課程的開設不僅能滿足社會需求，也加強了教育過程方面的實踐。
社會除需求方向不同外，對各層次人才的要求也不同，因而實踐應用類課程的開設還應根據層次的不同有所側重。如，師范類專科生和本科生在畢業后主要是從事實際的具體的實踐工作(中小學教學、計算機維護、網絡教育資源檢索和管理、教育資源開發等)，這些工作需要畢業生有較強的實踐能力。此外專科生一般在小學任教，更應從小培養學生的合作學習和自主學習意識，則專科生的實踐活動更應該注重教學模式實踐和教學設計過程實踐等。而在研究生這個階段由于學生已具有較高的理論研究水平，這些理論研究需要在實踐應用中加以驗證，發現問題，解決問題，促進理論研究的深入發展，因此該階段開設的課程可側重教育資源總體的設計和開發以及前沿技術的教育應用等(如，探索新技術如何應用于教育、人工智能在教育方面的應用、分布式教育資源庫建設等)。
2采取多種方式靈活解決實踐活動中設備匱乏問題
對于實踐應用類課程，學生只有通過多練才能牢固掌握理論和實踐，而實驗設備是學生學習取得成效的重要保證。由于教育技術學實踐課程涉及的實驗設備范圍較廣(如，計算機機房、網絡實驗室、音視頻采錄編輯設備等等)，且設備老化及更新換代頻繁，各種原因造成大多數學校的實驗設備緊缺。解決此類問題的方式很多，但最根本的還是積極爭取學校及國家財政支持，不過這種方式要從學校整體考量且周期較長。在設備緊缺的情況下為保障實踐活動的正常進行，可以采取一些臨時的解決方案。比如，盡可能采取分組的方式分批實踐來緩解壓力;如果實踐活動中所需設備是普通設備且大多數學生擁有的情況下(如，計算機設施等)，鼓勵學生自帶設備，既符合學生的使用習慣，也能保障實踐活動的順利實施;一般情況下實踐設備開課階段的學生才能借用，這不利于學生熟練操作設備能力的形成。在條件允許的情況下，開課部門可以通過擴大設備借用對象的范圍及延長借用時間來保證學生實踐中對設備的需求。
3系統化開設實踐應用類課程
當前課程的開設不管是課程內容上還是開設時間都是階段性的、相對孤立的，可持續性較差。這會造成學習內容隔離孤立，學生不知道學習的課程之間的聯系，學習任務完成即可，還會認為對于大學的學習只要在特定階段完成其對應課程的學習且考試過關能拿到畢業證即可，這不利于學生學習能力、實踐能力和創新能力的培養。而系統化開設課程可以從要解決的實際問題出發，分析解決問題過程中涉及的知識，并根據解決步驟學習相關知識。這樣不僅能激發學生的學習興趣，也能讓學生對課程的學習有總體認識，還能對每個階段的學習內容及最終要達成的目標有清晰的認識，這就形成一種相互聯系的“流”，而不再是“點”了。當然，系統化開設課程除具有整體性、階段性，還具有動態性。課程設置順序不是一成不變的，而是可以根據具體的實踐活動動態調整(如，設計開發網站系統的學習可以對數據庫知識、網站后臺語言學習、后臺及前臺頁面開發等重要知識根據系統化教學的要求動態調整學習順序)。
4采用多種靈活的教學方式開展實踐應用類教學
隨著教育信息化的深入發展，教學模式也越來越多樣化(如，探究式教學、情景化教學、網絡協作學習等)。但當前我們教師采用的依然是傳統的課堂講授型教學方式，教學過程是以教師為中心，教師課上講、學生聽的單向溝通的模式，學生學習中缺少動力和熱情，學習效果自然不言而喻。因此，教育信息化下的教學模式有必要根據課程的性質及內容靈活多變地加以選擇。
教育技術學實踐類課程要求學生能綜合掌握較強的技術知識，且能將學習到的知識和技術與現實的具體問題聯系起來以適應從業崗位的需求。但由于課程的開設具有階段性，學生不了解各階段知識的重要性，在一定程度上影響了學生的學習積極性;在課程的教學中教學模式傳統且單一，學生易養成只聽講而不實踐或照本宣科地按教師提供的案例完成實踐，根本不深入思考，造成實踐能力欠缺。
要解決此類問題，教師可以采取多種教學方式提高學生學習興趣，養成動手實踐意識，提升實踐能力。如，在教育技術學網站系統開發類的實踐課程教學中可采用基于真實案例的教學方式。由于它是以真實案例實踐為基礎的，對學生來說這個項目要達到的目標是明確的，但對具體實施方式充滿期待，那么學生自然會期待項目的實施效果及通過技術實施的過程。這不僅激發了學生的學習興趣，還能促進學生解決問題能力的培養。此外，真實的網站系統案例是一個完整的項目，要完成它必須細化項目，細化后的模塊就涉及各塊具體的知識，這樣不僅能使實踐類課程的學習系統化，還能讓學生更有針對性地學習各階段的知識。
值得一提的是，在教學過程中，教師要體現學生的個性化學習，注重學生的學習過程及互動交流，而不能讓學生只聽不練、不思考。為此，教師可以采用翻轉課堂的教學形式。所謂翻轉課堂，也稱翻轉學習，即學生在課下對以教學視頻為主的教學材料進行自主學習，課上則在教師的指導下完成作業提問或開展項目實踐應用實驗協作學習和深度研討等活動的學習方式。這樣學生在課前就能充分發揮利用學習資源個性化學習的自主性，遇到問題還可以通過即時交流的方式加以解決。這不僅能調動學生的積極性，還能加強其學習交流能力。在課中，學生可以通過教師的講解釋疑并進行學習反思，能內化所學知識。在課后，在知識內化的基礎上對項目進行實踐，形成舉一反三的效果，真正達到將所學知識應用到實踐需求中的目的。
5為學生提供豐富的學習資源支持
網絡學習資源為學生個性化學習、解決問題以及各種學習模式的實施提供了得天獨厚的土壤，特別是對學生的實踐應用學習。實踐應用課程注重培養的一個重要方面就是技能的形成，而技能的形成少不了觀摩、實踐，才能逐步內化為學生的技能。不管教學過程中采用的是何種教學模式，在課前為學生提供必要的豐富的學習資源都是必不可少的。這樣，教師就可以采取適當的方式對學生需掌握的知識加以引導，學生學習后再經過教師的講解和演示才能找到自己的差距，不僅能學習到新的知識，還能培養學生的自主學習能力及自我反思意識。此外，由于人的短時記憶只有強化后才能成為長時記憶，學生對課堂上教師的持續講解和演示并不能牢固掌握，只能課后通過筆記、視頻等資源強化。因此，課堂教學的視頻資源對實踐應用課程的重要作用不言而喻。這樣的視頻資源可以借鑒微課的形式形成微視頻，它是經過精心設計的以流媒體形式展示的圍繞某個知識點開展的簡短的教學活動的視頻。特別是計算機實踐應用類課程，其微視頻制作簡單，只需將教師的演示操作錄屏即可，課程結束后將其分享強化課堂知識，且隨著云盤等存儲空間的興起，完全可以滿足微視頻存儲需求。
6采用多種評價方式提高實踐技能
對實踐應用類課程而言，評價學生的學習效果最直觀的就是實踐后形成的作品等成果。當然在評價其學習知識和技能提高的同時，還要關注其學習能力和應用能力的培養，評價不能只注重結果更要注重學習過程。對學生的評價，評價主體不能只是教師，還應該根據實踐課程的性質開展學生自評、互評等，其中互評不僅能找出他人存在的問題，也能查找自己的優勢和不足，競賽就是這樣一種很好的評價方式。
二、總結
【關鍵詞】信息化教學；多媒體技術；教學實踐；理性思考
一、相關概念界定及其內在聯系
1、信息化、信息化教學與教育信息化
信息化的基礎是信息網絡，信息化的核心是信息資源，信息化的目的是信息資源應用，它是針對某個系統進行信息獲取與處理等的過程。[1]
信息化教學是在信息化環境下進行的教學。信息化環境是指一切與信息資源的利用相關的條件，特別是多媒體計算機和網絡等各方面的綜合。[2]
教育信息化是指將信息作為教育系統的一種基本構成要素，并在教育的各個領域廣泛地利用信息技術促進教育現代化的過程。教育信息化是教育現代化的重要標志之一，也是教育實現“三個面向”的基礎和發展現代化教學的必然趨勢。隨著時代的發展，以計算機技術為核心的信息技術，正在改變整個社會的生產方式、生活方式和學習方式。掌握信息技術已成為立足當今社會所必需的基本技能，應用現代教育技術更是現代科學技術和社會發展對教育的迫切要求，是教育改革的時代需要。大力推廣信息化教學，已成為實現教育現代化的必由之路。[3]
2、多媒體技術與多媒體教學
多媒體技術是一種把文本、圖形、形象、視頻圖像、動畫和聲音等運載信息的媒體集成在一起，并通過計算機綜合處理和控制的一種信息技術。[4]
多媒體教學是指根據相關課程的教學內容和教學目標，將多種現代化的教學媒體、表達方式和教學手段與傳統的教學方式有機的結合起來，取長補短，相輔相成，構成一個能夠快速進行教學信息傳輸與反饋調節的教學媒體群，達到優化教學過程的目的。它可以以教師為主導，通過投影、錄像、幻燈、實物展示等輔助手段進行教學，也可以利用多媒體課件（CAI）進行教學。[5]
二、多媒體教學對傳統教學模式的挑戰
教學模式是指在某種教育思想、理論的指導下，在一定的環境中展開的教學活動進程的穩定結構形式。教師、學生、教學媒體、教學內容等要素在教學活動中相互影響、相互作用，形成了一個有機整體，由此構成了一個穩定的結構——教學模式。多媒體教學采用了一系列視頻壓縮和光盤存儲新技術，具有巨大的信息存儲功能，從而為學生提供了大量的聲圖并茂的感性材料，符合教育心理學的認知規律，激發了學生的學習興趣，有利于提高課堂教學效果。[6]實踐證明，多媒體教學的引入對傳統教學模式的挑戰主要表現在以下方面：
1、激發學生的學習熱情，全面提高學生素質
傳統的教學模式是“一塊黑板，一支粉筆，一張嘴巴眾人聽”，在這種以教師灌輸為主的“填鴨式”教學中，教師注重理論知識教學，不注重啟發想象、創造性思維的培養，學生的注意力持久性和穩定性較弱，結果教師講得口干舌燥、大汗淋漓，學生聽得筋疲力盡、索然無味。而計算機多媒體教學不僅能使教師與學生的交流增強，還能使教學方式形象生動，能夠延伸和拓寬教學時空，通過圖像、聲音、色彩和動畫，傳遞教學信息，解決由于時間和空間的限制造成的教學難點，使學習內容變得容易被理解和掌握，激發了學生的學習熱情，培養并發展了學生的思維能力、想象能力和創造能力以及獲取信息、分析信息和處理信息的能力。實踐證明，計算機多媒體教學具有的形象性、多樣性、新穎性、趣味性、直觀性、豐富性等特點，能充分調動激發學生學習的主體積極性，促使學生主動積極地學習，全面提高學生的綜合素質。[7]
2、有效擴展課時容量，提高教學效率，共享性好
21世紀是信息爆炸的知識經濟時代，新知識、新技術不斷涌現。教育擔負著向學生傳授知識與信息的任務，需要開設的學科越來越多，每一學科所涉及的知識也越來越廣泛，這就與有限教學時間形成了矛盾與沖突，而多媒體教學有利于教學資源的傳播和再利用，縮短了教師的板書時間，增加了課堂的信息容量，同時通過多媒體的使用，調動學生多種感官，使問題化難為易，有效地提高課堂教學效率，保證教學任務的順利完成。[8]
3、優化教學模式，使個性化的“因材施教”成為可能
因材施教歷來受到國內外教育學家的重視，多媒體網絡技術的發展為這種個性化的學習方式提供了物質條件和技術保證。它使教學過程傾向于以學生為中心的個性化和個別化教學，使學生能根據自己的學習需求和能力狀況決定學習內容，進而成為學習的主人，做到自主學習、充分學習和高效學習。同時，多媒體課件和便于使用的編輯工具，使教師能對課程作出相關安排，實施一種柔性的教學計劃，這種教學計劃已不再按傳統的知識組織與結構的觀點來制訂，學校的教育內容正變成一些單元體系。由于這些單元是可以互相調整和調換的，因此，學生可以按照各自的學習特點和現有水平選擇一條最適宜的學習途徑。所有這些，將使“因材施教”進入一個新的階段。[9]
總之，通過多媒體教學手段的使用，打破了原由傳統課堂教學模式的局限性，在一定程度上提高了課堂教學的效果和質量。隨著我國教育教學改革的發展，以計算機為核心的多媒體教學必將以前所未有的速度和競爭力挑戰“一個講臺、一張黑板、一只粉筆”的傳統教學模式。
三、多媒體技術應用對教學的貢獻
隨著現代信息技術的迅猛發展，計算機網絡多媒體等已深入千家萬戶，極大地豐富了人們的物質文化生活，同時也成為教學改革的必然選擇。多媒體技術對教學的貢獻即多媒體教學的優勢主要表現在以下方面：
1、教材多媒化
信息化教學改變了傳統教學中教師“課前備教材，課上教教材，課下扔教材”和學生“課前讀教材，課上學教材，課后做教材”中讀“死書”的現象。實現了包含文字、圖形、聲音、動畫、錄像以及模型三維景象的多媒化教材，使教學內容結構化、動態化和形象化，并改變著學生的思維方式和學習方式。
2、教學資源全球化
因特網為學生和教師提供了各類教育網站、電子書刊、新聞、數字圖書館、虛擬軟件庫等信息資源，信息源豐富、知識量大，有利于教學情境的創設。在網絡教學過程中，教師可以查詢有用的教學參考資料，并通過教學服務器向學生提供所需的學習資料。
3、教學手段虛擬化
虛擬現實技術是一種能超越物理局限性和時空局限性的高效模擬手段。它使一些無法再現和實施的教學成為可能，也可使學生在教學和實習中獲得身臨其境的感受，從而激發學生的內部學習動機和學習興趣，增強學習效果，同時也推動了教學模式和學習方式的改變。
4、教學個性化
教學個性化即利用人工智能技術構建的智能導師系統，根據學生的不同個性特點和需求進行教學和提供個性化服務。個別化教學有利于因材施教，有利于學生個性化的形成和創造思維的培養。教師與學生可以隨時建立反饋，有效調控教學過程。
5、學生學習自主化
學習自主化即學生是知識的主動建構者。現代信息技術的廣泛應用為學生自主學習提供了極其便利的條件，使得每位學生能根據自身實際情況選擇教學內容，有助于提高學生學習的主動性、積極性，發揮學生的主體作用，從而為學生構建新的認知結構奠定基礎。
6、教學活動合作化
活動合作化即通過合作學習的方式進行學習。信息技術在支持合作學習方面有其得天獨厚的優勢，包括網上合作學習、小組學習、與計算機合作學習、與教師及時反饋學習等。通過合作，學生對同一問題用不同觀點進行觀察比較和分析綜合，深化問題理解、知識技能掌握，并有助于培養合作精神，形成良好的人際關系。
7、教學管理自動化
信息化實現了利用計算機管理教學過程，包括計算機測試與評分、學習問題診斷、學習任務分配等功能；同時建立了根植于教學，監控學生進步的網絡電子檔案，可使學生對自己的學習進行自我評價。
四、多媒體技術應用于教學過程中的問題
多媒體技術的運用改變了傳統意義上的教學方式，在教學理念、教學途徑、方法的更新上有了較大的拓展，具有拓展教學時空、豐富教學信息、減少教學時間、提高教學效率等功效。合理開發、利用信息技術，將其與各學科的教學過程緊密結合起來，已成為許多教師的一種自覺行為。然而，在實施、推廣多媒體教學的具體操作過程中，由于主客觀原因，也出現了一些亟待解決的問題。
1、過分強調了信息化教學媒體的作用，忽視傳統教學手段
在部分教師眼中，多媒體技術已成為傳統教學與現代教學的分水嶺，已成為決定授課質量和水平的關鍵所在。在教學過程中過分依賴多媒體課件，過于突出課件的作用，而不顧實際條件，力圖用多媒體包辦一切，過去一些行之有效的方法和手段似乎被遺忘，被多媒體課件所替代，造成了多媒體教學與傳統教學模式相脫節。諸多教育部門在對優質課的評選中，也把是否利用了多媒體技術作為評判一節好課的重要標準之一。這樣，在一些教師的做觀摩課和比賽中，就不難看到他們在本可以不用多媒體的時候濫用，從而影響了教學質量和效果的情況。
這實際上是一種形式主義的錯誤認識。所有教學媒體和手段的應用都是為教學服務的。對教育技術的選擇，取決于是否有利于學生對所教內容的接受和教學質量的提高。不必一味地追求信息化手段，忽略了學生對教學內容和知識的接受和掌握，忽視了教學效果。多媒體技術應與其他各種教學方法相互結合、相互補充，發揮其整體組合的優勢，不應重此輕彼、相互替代。
2、課件質量低，操作環節機械，自主開發課件能力有待提高
多媒體技術對教學的貢獻的確不小，但是它在教學中彰顯自己優越性的同時，也對其使用者提出了挑戰。在日常的觀察中，不少教師在獨立制作多媒體課件、使用多媒體教學設備時不同程度地存在著困難，如缺乏專業的軟件制作知識，沒有足夠的時間和精力；不少教師只按自己以往的講課經驗和正常狀態下學生的接受水平設計、制作多媒體課件，當在實際講課過程中，學生的接受程度與他們的設計初衷有差距時，教師往往缺乏隨機調整的能力，而只按計算機程序的進度行事，結果，學生沒掌握的問題沒有立刻反復加以強化的機會，而馬上就學會了的內容在既定程序中依舊出現。
一項調查顯示，目前教師普遍熟練使用的是電子幻燈片PowerPoint，它的制作技術簡單，便于教師在較短的時間內學習和掌握，制作課件效率比較高，因此成為了教師首選的課件制作工具。相比之下，其它的課件制作軟件Flash、Authorware、3Dmax、Dreamweaver等因為技術要求比較高，制作周期長而未能在教師中廣泛普及。[10]同時，由于開發課件的“技術問題”，也使得一些教師缺乏自主開發課件的熱情，制作出的課件無法滿足教學需求。一些教師依賴購買的、借用的課件，造成了教學內容不能和課件內容充分協調，在授課過程中也不能和所用的課件達到最佳的優化組合。而還有的老師只是使用投影儀把寫在紙上的講義投影到屏幕上，或者用Word文檔直接演示，又或者是簡單地把Word講義生硬地拷貝成ppt文稿，結果播放效果是盡管使用了ppt卻等同于沒用。[11]
3、教師制作多媒體課件時往往忽視一些細節問題
多媒體課件是一把“雙刃劍”，運用得當可以聲形并茂，得到學生的青睞；用的不合適就會畫虎類犬。有的教師不顧學科實際特點以及教學內容的安排，盲目追求花哨的效果，結果成了為了使用多媒體而使用多媒體，進入了多媒體教學的誤區。[12]
例如，多媒體課件可以吸引學生的注意力，但背景如果太過復雜則極易使學生忽略了學習的重點。一些教師為激發學生的學習興趣，吸引其注意力，在課件中大量加入了學生喜愛的動畫片中的人物，使整個課堂變成了動畫片的放映廳，這樣做學生倒是從頭到尾很興奮，但會導致個別學生回憶起動畫片內容，而忽視了學習新知識，搞不懂老師到底要講什么；也會導致個別學生和附近同學小聲議論動畫片的情況出現，這樣就造成了本末倒置的結果。因此，教師在設計、制作多媒體課件時，要簡單明了，切勿弄巧成拙。
又如，一些教師在制作課件時忽視了學生的主體地位，他們單純追求教學課件的直觀和生動，忘記了作為主體存在的學生的主動性，課件制作僅僅是從教師“教”的角度出發而忽略了學生的“學”，在教學過程中教師也受到課件定型情節的影響，不敢越“雷池”一步，只是“照件宣科”或“照件演示”，結果由原來的“滿堂灌”，變成了“滿堂演”，忽視了教學過程中應有的師生交流互動和教師的主導地位，學生的主動性、積極性也未能充分調動、發揮，仍處于被填鴨狀態。[13]
總之，當今的教學并不僅僅是運用多媒體教學手段的過程，而是一場深刻的革命。現代教學設計，不僅是先進的教學思想、學習理論、教學目標、教學內容、教學媒體和教學策略的綜合體現，而且是信息技術應用于教學，進而轉化為教學生產力的橋梁。在先進的信息化的教學平臺上，如何具體的、創造性的進行現代教學，選擇什么樣的教學模式等，都是急需解決的重要問題，如果只是追求信息技術環境的先進性，而不注重它的應用性研究，不在教學設計上下功夫，那么信息化教學環境再先進，也不會取得理想的教學效果。[14]
五、對策及建議
1、加大政策扶持力度
多媒體技術應用對教學的貢獻如前所述，但據筆者觀察，仍有學校沒有達到普及多媒體設備的配備，這就在一定程度上影響了教學進度。因此，教育行政部門應到各校了解教學實際情況，有選擇的給予一些學校必要的財力支持。同時，各學校也應充分發揮自己能量，盡最大努力多方籌措資金運用于多媒體教學軟硬件設備的更新，促進學生更好的發展同時提高教學水平。在教學設備的購買上還應考慮可擴容和升級的需要，預見計算機發展性能的不斷增強，保護、延長現有設備投資的使用周期。
2、提高教師能力
信息化教學能力是新形態下教師職業的核心素養。教師信息化教學水平并不僅僅指教學內容和手段的信息化，還應包括態度和觀念信息化、教學技能信息化、教學過程信息化。如何培養適應現代教育需求的教師，特別是信息時代需求的教師，是一個已經擺在我們面前多年的問題。教師教育信息化后有利于網絡教學、個別化教學、探究型、合作型研究等教學模式的開展。為此，教師信息化過程中要特別注意以下幾點：
（1）先進的教學理論、完備的信息化教學環境及健全的激勵、考核機制是開展信息技術教育的基礎和保證。同時，應通過集中短訓、專家講座、觀摩教學、課題研究等形式，全面提高教師教學水平和信息技術素質，爭取使每位教師都能學會信息化設計，得心應手地做好電子備課、信息化教學的組織。
（2）教師應用更多的精力來研究如何利用信息技術支持學科教學、創新教育和情感教育，提高教學藝術水平，成為學生學習的合作者和研究者，與學生建立起新型的教學關系。教師對學生的愛心是成功教育的重要因素，因此，應培養富有創造力的、有愛心的、具有較高教育技術水平的高素質教師。
（3）學校中應成立信息化教學技術中心，持之以恒，抓好教師技能培訓，全面提高教師的電教素質，促進學科整合，達到整體推進。選派信息技術骨干教師建設信息化網絡教室和信息化教學資源庫，實現資源共享，推動整個教學系統和諧有序地運轉。
（4）教師還應該致力于處理好多媒體教學與傳統教學的關系，將其與素質教育緊密結合，避免多媒體教學的形式化與工具化，在教學中突出教師的主導地位。同時，要精心設計多媒體教學課件，要有針對性，最大限度地避免教材處理與素材選擇上存在的誤區，力圖保證課件的信息承載量適中，符合學生認知規律，使課件達到既生動又樸素，不斷優化教學媒體的組合，在多媒體教學要設計中體現與學生的合作互動的過程，充分利用多媒體的交互性，加強教學過程中的師生交流，課件的制作要從一般的演示型轉變為交互型多媒體教學系統。[15]
3、端正觀念，改革評價體制，重新界定“一堂好課”
眾所周知，評價標準的制定直接影響教學的設計和實施。教育行政部門重視多媒體教學手段在課堂上的應用無可厚非，但不能把是否運用了多媒體教學設備作為評價一堂好課的重要標準。教師運用多媒體設備教學應當提倡，但也應考慮到經濟效益問題，多問問自己用了多媒體設備與不用它教學效果有何差異、用這種教學設備與那種設備比起來教學質量是否提高了。因此，多媒體技術怎樣與學科教學更好的整合來提高教學質量是擺在每一位教育研究者和教育工作者面前的重要課題。
4、進一步提高學生信息素養
信息化教學使學生對學習內容的選擇性加大，一方面可以使學生更加自主的選擇學習內容和方式，做學習的主人；另一方面，網絡上的一些不健康的內容會使缺乏抑制力和辨別力的學生誤入歧途。因此，教師和家長應教育學生正確利用信息資源，不玩網絡游戲，不瀏覽。應該指出的是培養學生的信息素養，絕不僅僅是計算機課的任務，需要各學科教學的合作。在其他課程中利用信息技術，在應用的同時深化學習，充實、完善信息技術課程學習中的不足，使學生對信息技術的學識更全面、更具體、更生動。
【注釋】
[1][2]葉曉文， 李遠韶， 黃玉瑜 ，李諭昌.對中小學信息化教學績效評價的探討. 中小學電教 ， 2006.03.
[3][13]王秋月.淺談農村中小學信息化教學中存在的問題及對策.中小學電教， 2006.01.
[4]魏彩萍.多媒體教學現狀與改進的思考.遼寧高職學報，2006.02.
[5]許學軍.多媒體教學的優點及現狀與對策.中國科技信息，2006.01.
[6][15]吳少俊.淺議多媒體技術在高等職業教學中的應用.科技資訊， 2006.03.
[7][8][9]劉宏.多媒體教學的若干問題探討教育理論與實踐.2006.04.
[10]李楊， 馮文國 . 多媒體教學現狀的調查與分析教育信息化.2005.04.
近年來， 全球熱火朝天的創客運動和經久不衰的學習科學研究， 在教育領域制造了一波又一波的熱點話題，成為教師、教學研究者和教育管理者關注的重點。創客活動不僅僅是創造本身，也是和創造活動有關的所有因素： 從好奇心的激發到初步調查和動手搗鼓， 到制定計劃和仔細研究， 到借鑒其他項目，到反復嘗試甚至失敗，到制作出原型，到獲取反饋，再到反復改善直到成為更好的物品。所有上述活動在很大程度上都和教育、學習密切相關，因此，建構可持續發展的校園創客教育生態系統， 以呼應并促進創客運動在校園中的發展尤為重要。國內外現有文獻研究表明， 通過基于創客活動的學習體驗，使學生得到了創造和實現創意的機會，增強了自信，培養了創造性，激發了對科學、技術、工程、數學、藝術等學科以及學習自身的興趣。并且，校園創客活動也促進了學生創新創業實踐和雙創時代創新創業課程體系的設計開發， 為培養未來新經濟和多樣化工作環境下的創新創業型人才， 從理念和能力發展上打下了基礎。因此，有必要在創客運動深入發展的大環境下，對校園創客教育進行探索。
二、創客教育的演進過程和在全球的發展
一般認為，創客教育是對基于設計、電子電路技術、傳統手工和桌面制造系統的獨特結合而開展的針對性創意創新創業教學。姜強和趙蔚認為，創客教育是指培養學生創新、創業所需的知識、能力和視野等方面的教育。祝智庭和孫妍妍通過對中外相關文獻的綜述和分析，總結了創客教育的內涵，對創客教育在我國的現狀和發展方向進行了深層次解讀，并把創客教育界定為信息技術使能的創新教育。其實，自從人類開始制造工具以來，通過制造或實踐進行學習一直是人類學習、發展的主要手段，創造或制造是讓學生的思考或使思想呈現在人們眼前， 在此意義上，創客活動成為紀錄學生在創造或制造物品時的思考或思想的方式。正如有學者指出，創客教育有助于培養學生的批判思維、設計思維、計算思維和可視化表達能力。
繼2014 年6 月白宮首次舉行創客大會，美國總統奧巴馬宣布在全國范圍內倡導并實施創客教育行動后，并于2014 年12 月正式成立創客學校高等教育聯盟，了美國高等教育機構第一份《全國創客教育現狀》報告。報告以全美40 家高等教育機構創客實踐為基礎，采用景觀分析法，介紹了大學里的創客教育現狀以及大學對校園創客文化的深層次思考和具體支持措施， 并重點描述了美國高等教育機構進行創客教育的方法、創客活動參與度和支持創客教育的校園資源， 成立了聯盟網站MakeSchools.org 作為開放式平臺，匯聚、分享并探討高等教育機構創客活動的結果、資源和最佳實踐。
目前，除蓬勃發展的中小學創客活動外，全美各地成百上千家高等教育機構也紛紛擎起創客運動的大旗，倡導創客精神，建立創客空間，提供創客活動所需工具、課程、項目和指導老師，以鼓勵學生參與創客活動。同時，這些高等教育機構也支持教師對創客活動進行研究和實踐，并在學校、當地社區和全國性機構之間建立聯系以創建創客生態體系。在創客教育研究與推廣方面， 近年來發展迅速的教育技術信息公司EdSurge，在延續其對慕課和學習管理系統的重點關注和報道外， 了大量針對創客和DIY 學習的文章和報告。
在各高校紛紛建設校園創客空間， 開展校園創客活動，探索實施創客教育和創新創業教育的同時，全國各地中小學也順勢而為， 利用信息技術課堂和第二課堂開展活動。比如，針對中小學生學習特點和興趣愛好，展開了3D 打印、開源軟件程序設計應用、機器人搭建及競賽、拼搭模塊的創意搭建、科學DV、創意七巧等課程，讓學生通過觀察、實驗、探究、游戲等形式多樣的創客教育。在中小學創客教育走在前列的溫州市實驗中學，專門為熱愛編程、熱衷創新、樂于交流的學生建設了創客空間， 并開設了創客教育課程和午間開放創客主題活動。
可見，在全球創客運動和大眾創業、萬眾創新國家戰略推動下， 創客教育正日益成為推動經濟轉型、教育變革和社會發展的驅動力，這為各級各類學校和全社會培養創新創業人才提供了新的選擇。
三、校園創客教育生態系統的構成要素
隨著云計算、大數據、物聯網、移動計算、設計媒體等新技術的廣泛應用， 社會整體信息化程度不斷加深，技術賦能的學習、技術賦能的教學、技術賦能的學習測評和教育信息化基礎設施建設， 正在全球各地重新定義21 世紀的教育、教學。通過應用信息技術和桌面制造技術以培養、發展學生創意創新能力為宗旨的創客教育， 成為近年來引領教育教學創新的變革性力量。縱觀國內外，各高等教育機構以及不少中小學， 正加大投資力度以建設智慧校園和新的學習空間、開發新的課程體系、培育創客教育教師以發展校園創客文化、實施創客教學。
國內外校園創客教育實踐表明， 校園創客教育的推動和發展， 離不開擁抱創客精神、支持創客運動、踐行創客教學實踐的教師和學生，也離不開發展校園創客教育、配置相應資源的校園創客環境和空間。同時，創客課程建設也是促進校園創客教育可持續發展的條件和要素。
然而， 現有校園創客教育實踐研究還缺少對發展校園創客教育的系統分析， 尤其是缺少對校園創客教育生態系統構成要素的識別和分析。因此，我們在綜合國內外創客教育研究文獻和創客教育實踐的基礎上，把學生創客、創客教育教師、創客教育課程和校園創客空間， 作為校園創客教育生態系統的構成要素，從創客教育視角對校園創客的界定、創客教育教師及素養、校園創客環境與空間和創客課程建設等四個方面，并對上述要素展開詳細論述。
(一)創客教育視角下對校園創客的界定
對大多數人而言， 創客一詞讓人想起那些利用工具和資源親自設計、建造或創作的人。從這個意義上看，創客是一名詞，特指某種身份或職業。因此，創客可以是面包師、插畫師或者木工師傅等熱衷于動手實踐的人。正如德比查克拉(Debbie Chachra)所說，創客泛指任何制造物品的人。然而，各類文獻，包括新聞媒體、博客、報告或研究文章中所談到的創客，往往特指在機器人技術、工程技術、電子技術等方面具備專門知識，并能夠使用諸如3D 打印機、微電子儀器、數控機床、開源平臺等創新工具和技術的人。因此，克里斯安德森把創客界定為：利用互聯網、3D 打印機和各種桌面設備與工具將自身各種創意轉變為實際產品的人。楊現民和李冀紅把創客界定為：喜歡或享受創新的人，是一種文化、態度和學習方式。
但是，上述對創客的狹義理解受到了李別克利(Leah Buechley)的批評，她認為，對創客的狹隘理解不只是產品和項目問題， 而是對創客這一身份或職業的限制。[18]當前，對創客一詞的混亂使用和理解，造成了錯誤的二分法，即，參加創客運動的是創客，不參加創客運動的就不是創客。因此，就創客教學而言， 有必要重新明確并把重點放在什么是創客學習? 如何進行創客學習? 而不是把關注點聚焦在誰是創客? 這一身份或職業標簽上。正如大衛蘭格(David Lang)所指出，對創客而言，在承認創客空間和創客教室里的活動具有自身獨特文化和精神的前提下，需要拓寬對創客運動、創客文化和創客的包容性理解， 而不只是狹義地把創客理解為某一身份或職業。
也有人認為，如何界定創客并不重要，只是某些吹毛求疵之人的語言文字游戲。然而，作為教師、學生、教育研究人員，應當從學科、專業或職業的視角審慎思考創客一詞，畢竟用詞的精確至關重要，尤其是在考慮到測評、學科標準、課程設計和教師培訓等創客教學內涵時。因此， 對校園創客概念的界定，有利于創客教育的實施和健康發展。目前，人們普遍認為，創客通過參與大眾化的以生產為導向的生產制造系統變革， 甚至顛覆了傳統的消費導向的大規模生產制造時代， 并且， 創客文化、創客運動的最終結果與項目和創造力、創新和創業精神相關。創造力大師、心流理論的提出者、積極心理學奠基人米哈里希思贊特米哈伊(MihalyCsikszentmihalyi)經過30 余年的潛心研究，在深入訪談近百位卓越創新者和數十位諾貝爾獎得主的基礎上，指出有創造力的人風格多樣，即，可以是修士、也可以是唐璜，唯一的共同點就是復雜：他們是相互矛盾的兩個極端，卻能夠在兩者之間自如轉換。換句話說，人人都是矛盾體，那些無法駕馭矛盾、在矛盾中試圖尋求不變或確定性并因此感到不適的是普通人;而在矛盾中轉換自如的人，則能夠充分利用矛盾，并把矛盾變成其創造力的源泉。
在綜合創客研究專家觀點的基礎上， 我們嘗試用文學性的語言，把校園創客界定為：熱愛創新和技術應用的復合體。就像白色包含了光譜中的不同色調，他們把各種可能性集于一身，既思維縝密又感性熱情，既活力四射又安靜恬淡，既專注持久又靈活多變， 既外向好客又內向冷漠， 既驕傲自信又謙遜低調， 既聰慧敏感又遲鈍木訥， 既超脫客觀又斤斤計較， 既嬉戲無常又嚴于律己， 既傲慢自尊又彬彬有禮，既桀驁不馴又溫和謙讓。總之，他們充滿創意，行動能力強， 并熱衷于用自己的雙手在現代桌面制造工具的幫助下，把創意轉變成實物。
(二)創客教育教師及素養
2016 年6 月，教育部在最新的《教育信息化十三五規劃》中明確指出，面向未來培養高素質人才，教師能力是關鍵。尤其是2015 年5 月，國務院《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》，要求健全創新創業教育課程體系、加強教師創新創業教育教學能力建設。自國內外創客運動所觸發的校園創客教育日益普創客教師需要什么素養? 具備傳統教育背景的老師，能夠成為合格的創客教師嗎? 外部創客專家能夠成為校園創客空間或創客教室中的教師嗎? 創客教育研究人員艾米哈克金(Amy Hachigian)指出，學生的創客學習結果和教師行為密切相關。此外，創客教師在創客教學活動中扮演著復雜角色， 并隨著環境和學生需要的變化而變化。
然而，長久以來，灌輸式、說教式教學主宰著課堂教學，而忽略了教師的其它角色和職責。隨著社會、經濟和技術的發展，教育在很多方面突破了傳統的束縛， 實現了長足的發展，包括人們對教師角色的認識，教學也日益遵循新的教學理念和實踐，比如，合作學習和項目學習，教師在教室里的角色也越來越接近賦能者、促進者。創客空間或創客教室環境下的教師顯然承擔了更多的職責和角色，正如艾米哈克金(Amy Hachigian)研究表明，創客教師是：引導者、拉拉隊隊長、激勵者、聯系人、倡導者、楷模、學習者、良師益友、朋友、批評者、咨詢師、心靈導師、合作者、教練。
在上述眾多角色中，教師作為像學生一樣的學習者角色，是創客教學環境下教師職責和身份的一個較大轉變。設想某物理教師未能解決某一物理問題，在傳統課堂教學中， 學生不可避免會質疑其權威和專業水平， 但在創客教學環境下， 這是學生擺脫傳統灌輸式、說教式教育而進行自主學習的機會，有助于其通過網絡、創客社區其他專業人士或同學幫助，發展信息獲取能力，共同探討問題的解決方案，而不是傳統遇到難題只能尋求教師幫助的問題解決模式。這一角色轉變，有助于培養師生間的良好互動關系，有助于師生合作探究答案、解決難題，強化學習體驗。第二個教師角色的較大轉變是作為聯系人的教師職責和作用。在創客教學環境下，學生有機會稱為特定技能或專業領域的專家， 教師不再是唯一的信息和知識來源;相反，教師承擔了擁有不同技能的學生之間聯系人的角色，促進學生之間的合作互學，這有助于增強學生探索新知、學習新技能的信心。教師也可以在學生、外部專家、企業、其它創客空間資源之間搭建橋梁。教師作為聯系人的這一新角色，有助于引入新思想、新思維模式以開拓學生視野、豐富其學習體驗。
對教師來說，創客教育強調人的興趣、熱情，以及隨時隨地解決問題、制作物品的能力，這和人類傾向于通過動手實踐進行學習的本性一脈相承。因此，倡導并激勵學生在設計和制作過程中直面挑戰、克服困難的教師和教學環境， 有助于培養學生獨立解決問題的信心和能力。這對習慣了順從教師要求的學生而言是全新的開始，也讓支持創客運動、擁抱創客精神的教師思考并采取更加有效、基于真實情景的教學模式和方法， 以及尋求更合適教學效果的測評手段。孫穎指出，理想的創客教師相當于中介，管理并促進學生學習，幫助學生評估創意設想、分析技術難點，以及尋找可以實現創意的技術、專家和方案， 從而實現資源整合。杰西卡羅斯(JessicaRoss)指出，在創客學習環境下，由于創客活動往往不是課程表所要求的學習科目， 沒有相應的教學大綱，也不是正式的學科專業，沒有校方系統的、正式的組織支持和保障，因此，成立并發展創客教學小組或聯盟以支持各自為戰的創客教師，形成互通有無、取長補短的平臺，對促進創客教學至關重要。
2015 年5 月，麻省理工學院AbD 實驗室(Agencyby Design)在加州舊金山市舉辦了創客教師大會(Maker Educator Convening)，討論了在創客學習環境下建設創客教學小組、創客社區聯盟的重要性。這和哈佛大學教育研究院零項目(Project Zero)長期以來所倡導并推行的成立教師研究小組， 以支持他們在教學過程中的有效應用，并對新理念、新挑戰一脈相承。在國內，為促進創客教育的發展，清華大學、北京大學、陜西師范大學和中國教育技術協會等九家單位的創客教育專家，于2015 年7 月發起成立了全國教師創客聯盟，該聯盟由全國高校及中小學教師、創客企業和支持創客教師培養的機構和個人組成， 旨在共建共享創新教育思想和方法的創客教師學習型共同體。這一類似創客教育論壇的活動或創客教師自發成立的組織， 為志趣相投的教育工作者提供了相互學習、啟發的機會。綜上，實施創客教育的創客教師和傳統教學過程中的教師之間的區別，括生物醫學、物聯網等眾多軟硬件設備和技術，不是一般個體教師能全面掌握并勝任的。對此，有創客教育專家建議，政府相關機構應該發揮行政力量，統籌建設跨地域、跨學科的創客專家資源庫，協助解決學校創客教育中的困難和障礙。或者通過政府購買社會服務的方式，來實現創客專家資源的調劑與運用，既可以解決學校創客教育師資短缺的問題， 也可以幫助學校培養自己的創客師資。
(三)創客教育課程建設
課程是教育教學的核心要素， 創客教育也不例外。因此，針對不同創客活動或項目設計、開發相應創客課程，成為創客教育可持續發展的必須。針對創客課程， 創客教育研究和實踐人員從不同的角度進行了界定，如，楊現民把創客課程分為廣義創客課程和狹義創客課程，他認為，廣義的創客課程既包括電子創意類課程，又包括手工制作、陶瓷藝術、繪畫等傳統以培養學生創新創造能力為導向的各類課程;而狹義的創客課程特指以智能化信息技術等應用為特征的電子創意類課程。同濟大學創客空間數制 工坊針對大學生或中小學生等不同年齡段學習者，開設了數控切割(研究2D 設計工具以及激光切割機， 學習設計的核心理念以及將2D 設計轉化為3D 實物，理解激光切割的可能性及局限)、增加制造和3D 打印(不同3D 打印技術入門， 了解3D打印的局限，以及從設計到打印的工作流程，分析、調試排除打印錯誤，設計思維，快速構思、設計、3D打印成型)、減式制造或銑削(銑削基礎知識學習，使用Roland 銑床加工三維型面造型，自己動手體驗從3D 設計到刀具路徑生成以及最終完成軋制成品或設計副本的過程)、電子產品[制作Fab(小型)網絡服務器內電路程序， 使用網頁Fab 模型及RolandSRM-20 完成預備設計，觀察標準電子元件，解釋其工作原理以及功能，歐姆定律、基爾霍夫(電路)定律的簡單介紹]、電子設計(使用電子設計工具，如Eagle、KiCad 或者KoKopelli Retro 等，設計或修改原電板)、嵌入式編程[ATtiny 44 數據手冊、C 語言和Makefile 簡介，學習ATtiny44 微控制器的基本特征，使用文本編輯器或集成開發環境(簡稱IDE)軟件，編寫或修改微控制器的程序， 修改一個生成文件上傳至微控制器]等創客課程。
蔣莘和謝作如從創客教育課程特征上， 指出創客課程具備跨學科(機械、電子、藝術、控制、計算機等)、智能化[運用互動媒體、人工智能、物聯網、可穿戴設備、虛擬現實(VR)、增強虛擬現實(AR)等智能技術]和軟硬結合(電子與編程技術等)三個核心特征。在綜合前人研究和實踐的基礎上，楊現民用整合性(創課的設計打破了學科界限，不再僅局限于傳統的數學、物理、生物等單一的課程模式，而是整合藝術、電子、控制、網絡等不同學科知識)、研創性(學研創 是實施創客教育的理想模式，學習、研究和創造形成一個良性循環，持續提升學生的創新、創造力)和協同性(創課的內容與活動設計更多圍繞復雜的現實問題展開， 鼓勵學生結合興趣組成項目小組， 在指導教師團隊的集體指導下開展協作探究)進一步歸納了創客課程的特征。此外，他還從課程目標定位、內容組織結構、開展方式和評價方式等四個維度指出了創客課程和傳統課程之間的顯著差異，[當前， 在國內外創客教育實踐中主要有兩種課程形式：一種是單一式創客課程，即，學習、實踐以3D 打印、3D 建模、Arduino 電子電路等軟硬件使用、開發為導向的創客學習體驗; 另一種是融合式創客課程，即，在單一式創客課程教育的基礎上，整合科學、技術、工程、藝術和數學等不同領域和專業，為學生創客提供跨學科創客學習體驗。上述兩種創客課程的目的是一致的，即，用創新思維、設計思維培養學生創新能力、實踐能力和問題解決能力，從而培養具有創客精神和思維的創意創新創業人才。
(四)校園創客環境與空間
1.創客環境與空間模型
研究國務院辦公廳在《關于深化高等學校創新創業教育改革的實施意見》(〔2015〕36 號)強調，要通過加強專業實驗室、虛擬仿真實驗室、創業實驗室和訓練中心建設以及促進實驗教學平臺共享等手段強化創新創業實踐。最重要的是創客運動和創客文化所引發的校園創客活動，也日益促使學校管理者和教師用前瞻性眼光，來看待創客運動對現有教育理念和實踐以及作為傳統學習空間的教室所必然帶來的影響和改變。需要借鑒創客大會和創客空間的學習理念和實踐，創造新的學習空間以促進并激勵學生進行
2.建造校園的創客空間可行性建設
校園創客空間并非困難重重、異想天開，實際上， 絕大多數大學校園里都有利用不足或者甚至被遺棄的場所， 無需高昂的花費就可以改造成滿足學生進行創客學習、活動的場所。比如，美國巴爾的摩市的高中信息技術課教師和數字港基金會執行總裁安德魯柯伊(Andrew Coy)把學校廢棄不用的娛樂活動中心大樓， 改造成了全市第一個面向學生和公眾開放的免費創客空間。加州塞瓦斯托波爾市的高中數學教師凱西希爾(Casey Shea)把教室變成了創客課堂， 成功地說服了學校管理者同意其清理閑置不用的一處儲物空間， 把它改造成一個創客空間。在帶領學生清理過程中，發現該儲物間原本也是學校的木工房，師生利用挖掘出來的木工工具和材料，制造了桌椅板凳，對空間進行了重新設計以適應創客教學的需要。加州圣何塞市的中學教師和華盛頓創客車間的創始人里克謝特爾(Rick Shertle)另辟蹊徑，從學校附近的教堂免費獲得了一處空間，并改造成當地學生和社區居民進行制造活動和學習的創客空間。上述校園創客空間建造案例， 為國內校園創客空間建設提供了借鑒和啟發。作為校園核心建筑之一，圖書館的部分區域和功能在經過改造后，成為舉辦校園創客活動、傳播創客文化、進行創客教學的最合適場所之一。首先，圖書館是學校的地標性建筑，更是校園生活和活動的中心，在此建設創客空間，便于師生員工以及本地社區居民進出、使用;其次，圖書館具有得天獨厚的資源優勢， 主要體現在人力資源、時間資源、信息資源和技術資源方面。在很多學校，圖書館是全天開放時間最長，甚至是24 小時開放的場所，不像教室、實驗室或其他建筑空間有專門的用途和固定的開放、使用時間。并且，圖書館作為學術資料中心或集散地， 具有校園其他場所無法比擬的信息和技術資源優勢。
當然，除了圖書館外，還可以借鑒美國校園創客空間建設實踐，按照當前創客空間建設理念，重新設置傳統教室也是建設校園創客空間的可行方案。此外，校方也可以通過和所處周邊社區合作，利用社區空間資源，把創客空間建在社區里，在社區居民中傳播創客活動理念，以促進全社會創意、創新、創業的發展。四、校園創客教育生態系統的構建創新是民族之魂， 是國家發展和社會進步的引擎，當今世界國與國之間的競賽，本質上是其國民創新能力的競爭。因此，在教育信息化時代構建基于創意、創新、創業教育的校園創客教育生態系統，是高等教育機構和中小學踐行歷史使命， 也是順應時代要求的基礎和保障。眾所周知，創客教育是一項系統工程，涉及諸多要素，比如，學生創客、創客教育教師、創客課程和創客空間等，這些要素在創客教育系統內有著緊密的聯系， 而不是零散的掛著創意、創新、創業教學的3D 打印、桌面制造，或者是虛擬現實等技術和工具的展示或相關技能培訓。
因此， 學校在實踐創客教育時需要全面考慮其要素構成，從創客教育的本質出發，建構校園創客教育生態系統。然而，國內外創客教育研究和實踐還處于探索階段，對創客教育的研究，還主要集中在創客教育的概念、價值和意義等方面。校園創客空間建設不足，跨學科創客教育實踐還停留在計劃草案階段，鮮有從校園創客教育生態系統構成要素角度研究并實踐校園創客教育的文獻和記錄。在識別并分析校園創客教育核心要素的基礎上， 建構校園創客教育生態系統， 是對基于知識傳授和知識消費的傳統校園生態系統的創新，對促進校園創客教育和創新、創業教育，也具有理論和實踐意義。綜上，在校園創客教育生態系統構成要素中，學生創客、創客教育教師、創客教育課程和校園創客空間， 構成了高等教育機構和中小學開展創客教育的生態系統。在這個系統中，培養具有創意、創新、創業思維和能力的學生創客， 是創客教育的出發點、中心，也是最終目的。因此，高等教育機構和中小學以及創客教育教師在實施創客教育過程中， 要轉變把學生視作被動的知識接收者和消費者的傳統教育理念，代之以技術賦能的教育信息化和大眾創業、萬眾創新時代新的創新教育教學理念，把學生視作知識的創造者，激發并培養學生的想象力、創意、創新、創業思維和能力， 為個人和國家參與未來全球化競爭奠定基礎和優勢。
四、結語
一、教學模式的本質
筆者認為，所謂教學模式，是指在一定教育思想指導下和豐富的教學經驗基礎上，為完成特定的教學目標和內容而圍繞某一主師形成的、穩定且簡明的教學結構理論框架及其具體可操作的實踐活動方式。這一定義具有如下特點：(一)強調教學模式是指向教學結構的。在現代教學論中，教學結構包括理論結構和實踐結構兩方面。理論意義上結構是指教師、學生、教材這三個基本要素的給關系。實踐意義上的教學結構包括縱橫兩個方面：縱向結構是指教學過程中各階段、環節、步驟之間的相互聯系，表現為一定的程序；橫向結構則是指構成現實教學活動各要素即教學內容、教學目標、教學手段、教學方法等因素的相互聯系，表現為影響教學目標達成的諸要素在一定時空結構內或某一教學環節中的組合方式。教學模式是對教學結構的一種反映和再現。(二)從靜態和動態兩揭示了教學模式的中介性。從靜態看，教學模式是教學結構的穩定而簡明的理論框架，是立體網絡的、多側面分層次的，很直觀地向人們顯示了教學諸因素的組合狀態，為人們從理論上認識把握教學模式有重要作用。從動態看，教學模式是具體可操作的實踐活動方式，是依序運動的、因果相聯的，很明確地規范了教學過程的展開序列，為人們從實踐上操作運用教學模式提供了具體指導。(三)強調了特定的教學目標和內容對教學模式的制約。教學模式總是和教學目標、教學內容相聯系的，后者制約前者的性質、功能、特點和范圍。教學模式棲身不是目的和內容，而只能是實現特定的教學目標和內容的工具和手段，不過教學模式與教學目標和內容之間常有微妙的對應關系。(四)指出教學模式接受教學思想的指導并具有教學經驗的基礎。告訴我們教學模式的生成原理和邏輯起點，有利于在實際教學中認識和選擇教學模式、運用和檢驗教學模式、歸納和演繹教學模式、發展和創新教學模式。教學思想的指導，可以保障教學模式的科學性和先進性；教學經驗的基礎，可以保證教學模式的可行性和優效性。
二、教學模式的結構
教學模式的構成要素應該具有不可或缺性、不可替代性。筆者認為，“理論基礎”、“功能目標”、“實現條件”、“活動程序”四個要素，就構成了一個完整的教學模式的基本結構。
(一)理論基礎
教學模式都是在一定理論指導下建立的。正如喬以斯和威爾所說：“每一個模式都有一個內在的理論基礎。也就是說，它們的創造者向我們提供了一個說明我們為什么期望它們實現預期目標的原則。”教學模式所賴以建立的教學理論或思想，乃是教學模式深層內隱的靈魂和精髓，它決定著教學模式的方向性和獨特性。理論基礎在教學模式結構中既自成獨立的因素，又滲透或蘊含在其他因素之中，其他因素都是依據理論基礎而建立的。例如，程序教學模式的理論基礎是行為主義心理學，非指導性教學模式的理論基礎則是人本主義心理學。有些教學模式的理論主題是一致的，如布魯納的概念獲得教學模式、加涅的累積性教學模式、奧蘇伯爾的先行組織者教學模式等，其理論基礎都是現代認知心理學理論。鑒別一個教學模式成熟的程度，一般從其理論基礎中即可窺見一斑。
(二)功能目標
任何教學模式都是指向一定的功能目標，或者說總是為了完成特定的功能目標而設計創立的。“功能目標是人們對教學活動能在學習者身上產生‘什么樣的’和‘有多在的’效用所作的預先估計。”它在教學模式的構成因素中居于核心地位，對其他因素具有制約作用，是教學評價的標準和尺度。如德國的范例教學模式，其功能目標在于使學生掌握從基本概念和基本知識中選出來的示范性材料，能舉一反三，培養獨立思考和獨立工作的能力；合作教學模式的功能目標則是使學生具有民主精神獨立人格和創造才能等。功能目標的實現程度以及人們對教學目標認識的發展，往往又作為一種反饋信息，幫助人們調整或重組結構程序使教學模式日臻完善。
(三)實現條件
這是指促使教學模式發揮效力、達到一定功能目標所需要的各種條件。任何教學模式是在特定的條件下才能有效。教學模式的實現條件包括的內容很多，有教師、學生、課程內容、教學手段、教學的進空組合等。如布盧掌握學習模式即將決定學習結果的性質的三大變量棗認知前提和為、情感前提特性、教學的質量棗作為模式實現條件。布盧姆指也“有利的學校條件能使大多數學生很好地進行保障教學模式的實現條件，可以更好地掌握和運用教學模式，成功地達到預期的目的。
(四)活動程度
任何教學模式都有一套獨特的操作程序，詳細具體地說明教學活動的邏輯步驟，以及步驟所要完成的任務等。例如，加涅的累積系教學模式和操作程序是注意、選擇性知覺、表演、語義性編碼、檢索、反應組織、反饋、進控制八個步驟。一般說來，活動程序的實在于處理教師、學生與教學內容的關系及其時間順序上的實施。例如，程序教學模式就要求把教學內容設計成一系列小步子，每一程序學習一小步教材，回答機器或程序課本提出的問題，并及時強化，再進入下一程序學習。由于教學過程中，既有教材內容的展開順序、教學方法交替運用的順序，又有內在的復雜的心理活動順序，所以人們常常從不同側面提出教學活動的基本階段及其邏輯順序。活動程序只能是基本的和相對穩定的，而不應是僵化和一成不變的。
三、教學模式的特點
(一)操作性
教學模式所提供的教學程序都是便于人們理解、把握和運用的。這是教學模式區別于一般教學理論的重要特點。
教學模式之所以具有操作性，是因為一方面教學模式總是從某一特定角度、立場和側面來撫示教學的規律，比較接近教學實際而易被人們理解和操作；另一方面教學模式的產生不是為了空洞的思辯，而是為了讓人們去掌握和運用，因此它有一套操作的系統要求和基本程序，教學模式的操作性特點，使得教學模式可以被傳授和學習、被示范和模仿，使得教學模式的運用成為一種技術、技能和技巧，而被教師用來完成教學任務、獲得預期的效果。
(二)簡約性
任何教學模式都是簡約化了的教學結構理論框架及活動主式，大都以精練的語言、象征性的圖式或明確的符號表達出來。一般說來，簡約化后的教學模式的形態主要有：1.條文型。這類模式通過非概念化的語言“跳躍式”表達，相對全面，便于操作。2.框圖型。這類模式僅暗示大意，通常只將變量的邏輯關系勾畫出來。3.公式型。這類模式主要采用教學公式或類似形式表達。因此，教學模式既能使那些紛繁雜亂的實踐經驗理論化，又能在人們頭腦中形成一個比抽象的理論更具體、簡明的框架，從而便于人們去理解、交流、運用和傳播。
(三)針對性
每種教學模式都有它特定的作用，即明確的針對性。正發教育活動中沒有包治百病的教育處方一樣，在教學活動中也不可能有一種普遍有效的可以對一切教學目標都適用的萬能模式。當然，可能有些教學模式的適用范圍更寬廣一些，但也有些模式只能適用于極為特殊的教學情境。因此，“使用教學模式需要有鑒別不同類型的教學目標的能力，以便選用與特殊的目標相適膈的特定模式。”如果超越教學模式的運用范圍，或者不具備相應的教學條件，就很難取得好的教學效果。例如發現式教學模式較適用于數理科教學，卻不適用于體育教學；程序教學模式長于知識技能訓練，而對培養探究精神和科學態度則相形見絀。
(四)整體性
任何教學模式都是由各個要素有機構成的整體，本身都有一套比較完整的結構和機制。在運用時，必須整體把握，既透徹了解其理論原理，又切實掌握其方式方法。如暗示學，而暗示學又是以無意識心理學為其理論根據的；又有其獨特的策略方法，如暗示教學三原則、放松練習和瑜珈調息、教材的編選、情境的創設以及音樂的轉換等。如果不能很好地領會其理論的精微，或不能嚴格按要求操作，都只能降低教學效果而不能發揮教學模式的應有功能。那種無視教學模式的整體性，放棄理論學習而簡單套用其程序步驟的做法，是對提高教學水平有害無益的。
(五)開放性
教學模式是一個動態開放的系統，有一個產生、發展、完善的過程。雖然教學模式一旦形成，其基本結構保持相對穩定，但這并不意味著該教學模式就從此不變了。教學模式總是隨著教學實踐、觀念和理論的不斷發展變化，而不斷地得到豐富、創新和發展而日臻完善的。一種有影響的教學模式之所以具有較強的生命力，就在于它在原有基礎上能不斷充實與提高，否則它就會被逐漸淘汰。因此，教學模式的不斷變革與改革，正是它得以具有優效性的重要保證。教師廣泛而深入的教學實踐，為教學模式的發展和完善提供了廣闊的前景和豐富的養料。
四、教學模式的功能
(一)描述組建功能
教學模式篩選了被實踐證明行之有效的教學經驗，加以概括和簡化，組建為一種相對穩定的結構框架和活動程序，用來描述某一特定教學過程所涉及的各種因素以及它們之間的相互關系。教學模式的描述組建往往是圍繞某一確定主題進行的，這就使模式具有了強大的凝聚力和獨特的個性特點。經過教學模式描述組建的理論，是精練濃縮的；經過教學模式描述組建的實踐，則增強了典型性和優效性。教學模式描述組建功能的發揮，可使成功的教學經驗得到整理加工，提高了教學理論的概括層次，使教學方工趨于結構化、穩定化。優秀教師可借助教學模式的描述組建功能，將個人教學經驗進行積累、加工、升華，使之轉化為一般理論。
(二)咨詢闡釋功能
教學模式作為教學理論的簡化形態，可以通過簡明扼要的語言文字或象征性的符號圖形，來闡釋教學理論的主基本特使教師直觀而迅速地把握和領會其精神，從而完成給實踐者提供咨詢的任務。教學模式咨詢闡釋功能的發揮，有利于教學理論的普及與傳播。實踐者能過對教學模式理論要點的理解和操作要領的把握，增強其駕馭教學模式的信心和選 用教學模式的針對性。教學模式具有了咨詢闡釋功能，便成了教學理論的“解說員”和’宣傳員”， 使其內蘊的教學理論隨著教學模式的被先用，而進駐實踐者的頭腦，并說服實踐者，自覺接受教學理論的指導，克服教學實踐的盲目性而增強其有效性。
(三)示范引導功能
教學模式為一定的教學理論運用于實踐規范了較為完備、便于操作的實施程序。掌握若干常用的教學模式，青年教師初登講臺就有了進行教學的“常遠見武器”。在規范的教學模式的示范引導下，可以很快地過渡到獨立教學，從而大大減少盲目摸索、嘗試錯誤所浪費的時間和精力。教學模式的示范引導功能，旨在交給教師教學的“基本套路”，并不限制或扼殺教師的創造性。教師在運用這些“基本套路”時，可以根據具體教學條件或情境靈活調整，形成適合教學實際的“變式”。教學模式示范引導功能的發揮，對于青年教師盡快獨立教學、學校教學工作規范化、正常教學秩序的建立等，具有非常重要的意義。
(四)診斷預測功能
對照教學模式的理論基礎、功能目標、實施條件、操作程序，可以對教學活動進行診斷能夠現教學中存在的問題，像教學目標不正確、實施條件不具備、操作要領不規范等，說明原因即可據此改進教學。教學模式同時還以幫助預測預期的教學效果，因為它揭示出一種“如果……就必須……”的規律性聯系。他用某種教學模式必須具備某些條件，而如果具備了這些條件，就必須會有某種結果出現。教學模式診斷預測功能的發揮，可以有效地增強對教學過程的控制和調節，使之朝著預期的方向發展，取得預期的教學效果。故教學模式這一重要功能，應該引起我們足夠的重視。
(五)系統改進功能
教師通過應用教學模式，使教學活動過程系統化，構成一個整體優化的系統。為了適應新的教學目標，就要求與之相應的教學條件、自動程序諸因素作一些改進，要求教師提高能力水平，以促進模式轉化，直到以更有效、更完善的新模式取代已僵化、顯得落后的舊模式，教學模式的系統改進功能是建立在教學整體的基礎之上的，它要求我們以整體的、動態的眼光看待教學過程的模式優化轉換問題。教學模式系統改進功能的發揮，可由此帶動課堂教學師生關系、教學評價、教學管理等教學領域的一系列改革。現代教學的改革應著眼教學模式的整體優化轉換，而不應再像以往那樣滿足于微觀方法的修修補補。
五、教學模式的發展趨勢
(一)從教學模式的總體種類看，趨向多元化
本世紀50年代以前，教學實踐中基本上由赫爾巴特的教學模式和杜威的教學模式先后占主導地位，教學模式單一。50年代以來，出現了教學模式的空前繁榮景象，并且新的教學模式層出不窮。多種多樣的教學模式正在形成龐大豐富的“教學模式庫”，為教學實踐提供了優選教學模式的廣闊余地。
(二)從教學模式的理論基礎看，趨向多元化
當代國內外教學模式的理論基礎非常廣泛，已不再單純依據哲學認識論和教育學了。隨著現代心理學的迅猛發展，教學模式的心理學色彩越來越濃厚。除此之外，當代教學模式的理論基礎，像系統論、控制論、信息論、社會學、管理學、工藝學、美學等，呈現出多元化、融合化的趨勢，這將對教學模式科學性的增強帶來深遠的影響。
(三)從教學模式的形成途徑看，趨向演繹化
50年代以后產生的教學模式，像非指導性教學模式、集體性教學模式等，大都屬于演繹教學模式。 納教學模式起點于經驗、形成于歸納的特點不同，演繹教學模式起點于理論假設、形成于演繹，它更加強調教學模式的科學理論基礎。這對人們自覺地利用科學理論作指導，主動設計和建構一定的教學模式來達到預期的目的提供了可能。演繹將成為教學模式生成的重要途徑。
(四)從教學模式的師生地位看，趨向合作化
本世紀50年代以來，師生在教學過程中的地位和作用發生了深刻的變化。隨著沉重主體地位的確立、師生合作關系的形成，傳統教學論中的“教師中心論”逐漸被現代教學論的“教師主導沉重主體論 ”所取代。這種新的教學觀反映到教學模式的發展中，就導致了由教師中心教學模式向師生合作教學模式的發展變化。
(五)從教學模式的目標指向看，趨向情意化
當代國內外教學模式的發展，順應50年代以來教學改革的深入發展和社會需要人才規格的不斷變化，其目標不僅指向認知領域和技能領域，而且指向以往教學模式所忽略的情意領域。情意型教學模式的出現和完善，將為現代教學帶來一場革命。它以互補思維方式融合 知為一體，強調教學的科學性和藝術性的高度統一，在教學實踐中有著很好的發展前景。
(六)從教學模式的操作程序看，趨向靈活化
當代許多教學模式在操作程序上，都強調根據具體教學情況和需要靈活變化。如吳也顯主編《我國中小學常用教學模式》一書中涉及的多數教學模式，都專門列出若干“變式”作為對“基本式”的補充。此外，還有的教學模式甚至本身就沒有一個固定的程式存在，尤其是藝術化的、創造性的、情意型的教學模式更是如此。是不是所有的教學模式都必須有一個唯一的、固定的操作程序?看來這是一個可以討論的問題。
(七)從教學模式的技術手段看，趨向現代化
當代教學模式越來越重視引進現代科學技術的新成果，日益現代化。隨著電子技術的飛速發展，像廣播、電視、教學機器、電子計算機等，正在越來越多、越來越成功地介入教學過程。程序教學模式首開機輔教學的先河，信息加工教學模式就引進了信息加工、人工智能、計算機等新科學技術成果。
