人工智能在小学教学的应用范文

导语：如何才能写好一篇人工智能在小学教学的应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

人工智能的迅速发展将深刻改变人类社会生活、改变教育教学。2020年2月26日，教育部在印发的《2020年教育信息化和网络安全工作要点》第24条“培养提升教师和学生的信息素养”中明确提出：完善义务教育阶段课程设置，加强信息科技教育。建设普通高中人工智能样板实验室，保障中小学校具备开设人工智能课程的环境条件。开展人工智能相关教学与师资培训，搭建区域间人工智能教学成果交流平台。继续推进中小学人工智能教育课程建设、应用与推广工作。中小学人工智能教育课程包(初中版和高中版)和支持服务系统并推广应用。

我校是青岛市人工智能实验学校。在工作中我们借助教研、教学平台，积极推动人工智能课程开展和教师教研、集备工作，根据兴趣导向、应用驱动，学用结合，强化实践的原则，组建了实验班，按照上级对于高中段开课部署每两周开设1课时，开展人工智能教育教学工作。

在课堂上组织实验班的学生观看了人工智能的《开学第一课》，主要是“什么是人工智能”、“如何制造人工智能？、“New Google AI Can Have Real Life Conversations With Strangers”等内容，很有收获。但是在观看过程中发现很多的人工智能相关联的知识，比如JAVA、大数据、Python、人工智能、物联网、数据分析、H5/WEB前端、嵌入式、Linux、C语言、单片机、C++等解根本看不懂，发现自己的很多方面都需要补课，不然每次培训老师讲解的专业东西还是理解不了，这对于我们教师和学生都是一个难点。也断断续续参加了各种形式的培训，和同仁们交流起来总体感觉是没有系统化，特别是参加了祁荣斌博士组织的磨课，和同事们讨论起来感觉层次太高，有些内容也是理解不了！学生和学生的学习和生活环境比较起来也存在地域差异性导致了学生接受人工智能相关教育程度深浅不一，而且面向高中生的课本难度很大，很希望能有个机会从零基础开始系统化学习人工智能，这样才能更好的教好学生，这一点线下交流的时候是很多老师的心声，期望能在领导和专家的引领下实现。

通过断断续续的学习，比如Python基础知识，由于实战少，只能阅读别人的文章里附带的相关算法的实现代码，这样的学习效果不明显。很多算法的实现，难以从代码级去理解其设计思路；对于很多算法比如随机森林，决策树，SVM等常见算法，虽然看了相关文章很多遍但是还是一知半解的。

篇2

【关键字】人工智能；课程改革；高中；信息技术；课程实施

【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097 (2008) 10―0043―04

教育部在2003年颁布的高中信息技术新课程标准中，首次把“人工智能初步”设置为选修模块，与多媒体、网络、程序设计、数据库技术等一起列入信息技术课程体系[1]。此举曾被视作信息技术课程改革的亮点之一。然而，在如今高中信息技术新课改已经全面铺开之际，人工智能选修课程的推进仍然举步维艰，面临诸多困难和问题。

一 高中人工智能课程的现状分析

自2004年我国部分省级实验区开始推进高中新课程改革以来，信息技术课程改革已经开展了四年之久。从目前的总体情况来看，信息技术课程的基础模块与多媒体技术、网络技术、算法与程序设计三个选修模块的实施情况较好，而数据库技术与人工智能初步两个选修模块的推进情况相对不佳。特别是人工智能课程，至今在全国范围内正式开设该课程的学校寥寥可数，少数高中展开了一定的探索和实验，而大多数学校仍持有观望态度。以下分别从实施取向和实施层次的角度分析该课程的现状：

（1） 课程实施的取向

由于我国长期以来实行的是全国统一的课程与教材，按照统一规定执行教学计划，对学校和学生的评价也是按照统一标准与方式实施的，因此我国以往的课程实施基本上都采用了忠实观的取向[2]。本次新课改中信息技术课程的实施过程难免受到这种取向的影响。然而，新课程标准中对信息技术技术各个模块的具体实施并没有明确而详细的规定，从而使教师对包括人工智能模块在内的课程实施缺乏长期惯于依赖的参照和依据，增加了课程实施的难度，造成部分模块的课程难以开设的情况。

（2） 课程实施的层次

课程实施包括五个层面的变化，即教材的改变、组织方式的改变、角色和行为的改变、知识与理解的改变、价值的内化[3]。目前高中人工智能课程在教材改变的层面已经做出了一定的努力。在课程标准的指导下，现已出版的五套教材在体例、版面、学习活动、评价等方面进行了多样化的设计，基本上贯彻了新课标所倡导的课程目标和理念。在组织方式的层次，少数已经开设人工智能课程的学校结合学生的兴趣与学校的实际情况，有针对性地开展了课程的组织。然而，仍然有一些地区或学校不愿或不习惯打破原有的课程组织方式，而是采用硬性规定的方式，人为指定两三门课程，将选修变为必修，限制学生的自由选择，依然维持原有的固定班级授课的形式。教材的改变仅仅是课程实施的开始，在组织方式、角色或行为、知识与理解、价值等层次，大部分学校还未发生变化或变化还很小。

（3） 课程实施的典型个案

目前国内开展人工智能课程教学或实验的典型学校如表1所示。总体来看，这两所学校都地处东南沿海地区，且学校本身比较积极参与高中新课改的实践探索，属于“敢于吃螃蟹”的类型。考虑到课程本身的要求较高，两所学校都选取了基础较好的学生开展教学。到目前为止，两所学校均已开展了三期的教学或实验探索，任课教师及时总结教学心得体会，并在相关教学刊物或课程研修活动中与广大一线教师分享教学经验。

二 高中人工智能课程的影响因素

根据Snyder的研究，可以把课程实施的影响因素归纳为四个方面：课程改革自身的性质、校区的整体情况、学校的水平以及外部环境[4]。结合高中人工智能课程的现状，本文分别从以上四个方面来探讨影响该课程的主要因素。

（1） 课改自身的性质

课程改革本身的性质是影响课程实施的第一要素。它包括课程改革的必要性及其相关性、改革方案的清晰程度、改革内容的复杂性以及改革方案的质量与实用性。结合信息技术新课程改革的相关调查研究，广大信息技术教师和教研人员对课改的必要性应该认识得比较到位，然而他们对信息技术课程中是否有必要单独开设人工智能模块存有疑惑。其次，不少教师对课程改革方案（课程标准）的认识并不是非常清晰。他们认为新课程标准中的教学理念、实施建议等内容相对抽象，不易把握和理解，缺乏具体的针对性，可操作性不强。再次，人工智能课程的实用性相比其他模块并不明显，课程内容也相对难度较高。这些因素造成课程设置的必要性不强、实施难度大、实用性不高，直接影响人工智能课程在学校的顺利设置。

（2） 校区的整体情况

校区的整体情况主要包括地区的适应性、地方管理部门的支持、教学队伍的培养、教学研讨和交流等等。各地区对课程改革的需要程度会直接影响人们实施课程的积极性和主动性。我国东西部地区的学校对课程改革的需求程度不同，从而造成了课程实施的地区差别。从目前开设人工智能课程或教学实验的学校来看，均分布于东南沿海较为发达的地区。这些学校的共同特点是基础条件较好，对课程改革的积极性高，敢于进行教学尝试和革新。此外，地方管理部分的支持对课程实施也有很大影响，如广东省为了推动信息技术课程改革，专门出台了关于课程标准的教学指导意见[5]。其中强调“要特别注意人工智能初步”，并针对人工智能课程提供了较为具体的教学建议，从而促使该省出现了全国最早正式开设人工智能课程的学校。师资队伍也是影响课程的因素之一。目前大多数高中缺乏熟悉人工智能课程内容和教学方法的专业教师，使得学校无法开设该课程。因此，有关人工智能课程的研讨和学习交流显得尤为重要，然而目前这些方面的活动总体上相对缺乏。

（3） 学校的水平

学校水平对课程实施的影响因素包括校长的作用、教师的个人特征和教师集体的行为取向。学校是课程改革的基本单位，校长和教师是学校课程改革的动因。校长对课改理念的理解，以及对课改的支持、参与程度都会影响课程的顺利实施。校长通常会根据上级主管部门的意见，结合本校的实际情况，权衡课程改革可能对学校形成的各种影响。在高考的影响下，信息技术课程在高中各科中长期存在地位“低人一等”的现象，甚至出现课时常被“侵占”的现象。如果校长对信息技术课程本身不重视，那么要求学校开设人工智能选修课无疑是一种奢望。此外，一所学校教师个人和集体的改革意识的强弱也会影响课程的实施。从人工智能课程的现状来看，恰好印证了这一点：改革意识强的教师个人或教研组即使没有上级的硬性指令，也能积极展开各选修模块的教学尝试和探索，并自觉地从教学者成长为研究者，而思想保守的学校即使具备了课程实施的基本条件，也不愿积极开设相关的选修课程，长期停留于课程的“忠实执行者”的层次。

（4） 外部环境

外部环境因素主要包括政府部门的重视、外部机构的支持以及社区与家长的协助。各国课程改革的经验表明，教育行政部门和相关机构的态度在很大程度上影响到新课程的顺利实施。特别是我国长期以来受到前苏联教育模式的影响，课程改革通常是自上而下的模式，新课程的实施主要依靠各级政府教育行政部门的政策和指令的推动。本次新课程改革同样继承了这一模式，但是整个教育体制和评价体系未能及时进行相应的调整，因此在某些方面造成各级教育部门的政策抵触，出现“上有政策、下有对策”的情况。此外，社区与家长对新课改的认识和态度也影响到人工智能课程的实施。研究表明，社区与家长更加关心的是新课改是否有助于提高学生的学业成绩，是否会给学生造成更大的负担，而对学生能力的全面发展和个性的培养则是其次的考虑。因此，要使社区与家长认识和了解课程改革的意义和目标，引导其关心新课程、支持新课程才能更好的促进新课改的健康发展，进而才可能使得包括人工智能在内的高中各科选修模块得以全面开设与实施。

三 高中人工智能课程的反思

通过调查访谈以及与相关授课教师的交流，笔者了解到高中人工智能课程的教学情况和教师的经验体会。总体来说，该课程的推进情况不如预期理想，需要从课程的设计、管理、教学以及评价等方面进行反思。

（1） 课程设计

本次高中信息技术课程改革将原来的一门课程分解为1个必修模块和5个选修模块，从而给学生提供多样化的选择。“人工智能初步”选修模块是作为智能信息技术处理专题设置的，以反映信息技术学科的发展趋势，体现教育的时代性要求。课程设置的目的在于使学生在技术掌握与使用的过程中，逐渐领会信息技术在现代社会中的应用以及对科学技术和人类发展的深远意义[6]。然而，以上的描述更多是该模块的隐性价值，相比其他模块该课程的显性价值并不是很直观。而一线的信息技术教师较多关注的是该课程的显性价值：课程能给学生带来些什么？学生的实践能力能否有较大提高？教师们在没有找到一个合理的价值依托之前，一般不会贸然开课。这一点值得课程设计者和教研人员的深刻思考。

通过网络问卷调查，不少教师认为人工智能课程在高中开设是有一定必要性的[7]，但并不意味着所有的学生都需要学习该课程。课程应面向对人工智能有一定兴趣的学习者，且最好有一定的基础。事实上，相对于其他选修模块，选择人工智能课程的学生并不是很多。因此，结合我国目前的情况，可以考虑优先在发达地区条件较好的部分学校开设，再进一步利用其示范作用，以点带面，逐步铺开培训、指导、交流的规模和影响面，积极稳妥地推进高中人工智能课程的建设。

（2） 课程管理

课程的有效管理有助于提高课程实施的质量。上个世纪90年代以来，我国的中小学课程由原来的中央集权管理体制逐步转变为国家、地方、学校的三级管理体制。国家负责课程的总体规划，省级教育部门结合本地区实际制定课程计划或实施方案，而学校也将有权根据学校传统或学生兴趣开发适合本校的课程。目前人工智能课程虽然已被列入国家课程标准，但在地方管理层面并未得到应有的认可。部分地区考虑到高考因素，直接将人工智能模块排除在学生的选择范围之外，无疑成为阻碍该课程顺利实施的一个重要原因。

目前我国高中了解熟悉人工智能教学内容、方法的教师十分缺乏，相关教育主管部门需加强该课程的师资培养，邀请教材编写人员和相关专家，积极开展各级培训、研讨和交流活动，以务实的态度来听取学科教师的意见，为他们提供一些明确的、可操作的指导和建议。也可以开展优秀教学案例的征集和评奖，通过公开课的观摩和点评活动，或吸纳中学教师参与有关课程改革和教学研究的课题，以此提高教师参与改革的积极性。此外，国内高等师范院校信息技术相关专业应该对新课改作出及时的反应，针对高中信息技术各选修模块为师范生开设相关的课程，为课改的成功实施提供后备师资力量的支持。

（3） 课程教学

从已开展的人工智能课程教学或实验情况来看，主要的教学体会包括：教学对象选取时要有针对性，不宜硬性指定，应结合学习者自己的兴趣和学习基础供其自由选择；由于课程的理论和技术的要求较高，不宜大量采用“讲授法”进行教学，应设计一些有挑战性的活动供学生实践；为保证教学进度有序进行，可通过课堂小测及时巩固所学内容；应提供良好的网络条件和计算机设备以支持课程教学和实践的顺利开展。

国外一些高校通过远程网络的手段与中学合作开展人工智能教学，加快了课程建设的步伐，并提高了教学质量。大学负责教学网站的建设维护，主持与中小学的讨论答疑，中学则负责课程教学的具体实施。文中个案也印证了这种做法的有效性：让一些致力于高中人工智能课程研究的高校和部分条件较好的中学建立共同体，协作推动课程的实施。一方面，高校研究人员能为中学提供教学指导建议、技术和资源的支持；另一方面，中学的教学实践也为高校进行课程教学研究提供了材料和依据。

（4） 课程评价

研究表明，评价目前已成为影响高中信息技术新课程实施的一个重要问题[8]。从本次课改的动因来看，针对我国现行教育体制下的高考选拔制度在很多方面呈现的弊端，新课改力图在一定程度上改变这一局面，努力使学习者能够真正获得全面的发展。但是，在目前情况下以高考为“指挥棒”的评价体系短期内仍然无法发生质的变化。高中新课改实施以来，部分省份相继将信息技术课程纳入了高考的范畴，以往信息技术课程不受重视的情况逐渐得到了一些改善。然而，高考是否解决信息技术课程评价问题的一剂良药，进而为人工智能课程的实施及其评价带来新的希望，目前仍是值得怀疑和思考的问题。特别是当前高考科目已经较多，再增加科目无疑会加重学习者的负担，且很容易回到应试教育的老路上。

其次，虽然新课程标准中提供了关于课程评价的建议，但是其中的内容仍然比较抽象，可操作性不够。如在信息技术课程标准的评价建议中，提倡评价主体的多元化，关注学生的个别差异，综合应用多种过程性评价方式，适当渗透表现性评价的理念，等等。这些内容从理念上来讲都是很好的，但是如何在教学实践中加以操作实施，对一线教师而言仍是不够明确和难以把握的问题。而且，信息技术课程的每个模块各有特色，然而课程标准并未就此提供专门的评价建议。因此，一套科学合理、适合人工智能课程的评价体系和方法仍需要教研人员在实践中不断摸索总结。

参考文献

[1] 教育部. 普通高中技术课程标准(实验) [S].北京:人民教育出版社,2003:9.

[2] 钟启泉. 课程论[M].北京:教育科学出版社,2007:207-214.

[3] Fullan, M. & Pomfret, A. Research on curriculum and instruction implementation [J]. Review of education research, 1997, 47(1).

[4] Snyder J.B. & Zumwalt K. Curriculum implementation [M]. In Jackson P. W. (Ed).Handbook of Research on Curriculum. New York: Macmillan Publishing Company, 1992.

[5] 珠海教育信息网. 广东省普通高中信息技术课程标准教学指导意见 [DB/OL].

[6] 顾建军等.技术课程标准(实验)解读[M].武汉:北教育出版社,004:9.

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1相关研究

人形机器人是具备人类的外形特征和行动能力的智能机器人，可以采用双腿行走方式，通过手臂和身体的协调完成一些简单的功能，以及通过简单的语言和人类交流。与传统的机器人相比，人形机器人具有显著的优势。而且人形机器人以与人近似的形态出现，对人类来说就不会感到特别的陌生，也不会产生排斥心理，更容易被人类所接受，所以人形机器人将可能是未来日常应用中最重要的智能机器人。人形机器人的研究起步于上世纪60年代后期，目标是解决人形机器人的双足行走问题。如日本早稻田大学加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行机。1973年,加藤等人在WL-5的基础上配置机械手及人工视觉、听觉装置组成自主式机器人WAROT-1。进入90年代，人形机器人在控制方法和人工智能等方面的研究成果不断出现，从而推动了人形机器人技术的快速发展。如今，人形机器人向这两个不同的方面发展，一个是外形上与真实人类的细部特征相同的发展；另一个是功能上接近真实人类，具备和人类一样的运动能力和灵活性及对环境的判断能力。在2005年的日本爱知博览会上，就出现了多种与真人外观一样的机器人，在北京第智能机器人与系统国际会议上，我国同样也出现了这类人形机器人。现阶段应用于教育的人形机器人是由伺服电机、控制主板、锂电池、金属框架与控制主板相配套的软件组成。例如ROBOT?X人形机器人，在机器的各活动关节的配置多达17个伺服舵机，具有17个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。控制主板类似于人形机器人的大脑，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。锂电池就是人形机器人进行活动的能量。金属框架类似于人形机器人的骨骼，支撑着整个机器人。这些部件组合起来的人形机器人能在音乐的伴奏中完成起舞、行走、起卧、武术等表演，甚至还能完成翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作。

2人形机器人的优势及不足

人形机器人与其它类型机器人的对比（如下表1）：表1人形机器人与其他类型机器人的对比从表中可以看出人形机器人在程序的编写、逻辑思维能力、外形、创意、动作设计方面都比其它类型机器人更具有优势。做好一个人形机器人需要很多的创意以及个性的需求，首先要设计好机器人整体框架的构建；接下来是人形机器人的动作设计，它需要设计出能够吸引注意力的动作，而且要能与音乐完美的结合；再下来就是机器人外观的设计，也需要能够吸引人的注意。这些方面都能够很好地锻炼学生的创意思维和个性的突出。另外，新课程改革更加注重的是学生的个性以及能力的发展，相比于其它类型的机器人，人形机器人在这两方面能给学生提供更好的锻炼机会。目前,许多新技术不再隶属于单一学科,而是多门学科的高度综合。人形机器人技术就是一门综合应用数学、力学、机械、电子、计算机、控制、传感技术、通信和人工智能等学科的最新成就的技术。而人形机器人在教育中的推广能有效地激发学生的学习兴趣，有很好的趣味性和挑战性,有以下作用：1）培养学生的逻辑思维能力。编写程序是机器人教学的一个重要的内容，程序就相当于机器人的思想。学生在了解机器人的结构、工作原理和各部件功能的基础上，根据任务来编写程序。程序必须是有严密逻辑结构的，可以使机器人按照程序进行活动。可见，程序的编写为培养学生的逻辑思维能力提供了一个极佳的途径。2）培养学生分析问题和解决问题的能力。制作教育机器人是一个非常复杂的过程，涉及机器人的搭建、编程、运行和调试的反复过程。学生要学会分析问题，分析是哪一个环节出现问题。学生在分析原因的同时，也要考虑解决问题的办法，根据实际情况进行修改、调试和优化，分析出错的原因，提出解决问题的办法。3）培养学生的动手能力。机器人实践过程是一个实际动手操作的过程。机器人的搭建过程是学生手脑结合的过程，需要运用数学、物理、化学、机械、材料等方面的知识，需要学生的动手实践能力。4）培养学生的创新能力。创新能力是现在教育最常提及的一个重要内容，也是教育开展的一个重要目标。我校的参赛队伍在参加的中国智能机器人大赛上常常取得良好的成绩，与其他学校最大的区别的就是机器人的创新。我们的机器人除了自己不能生产的部件之外，从设计到制作再到编程都是我们自己解决，这就在众多相同的机器人中占有优势地位。5）培养学生的团队合作能力。机器人教学大多是以小组的形式展开，机器人的学习其实就是团队合作学习的过程。它要求团队成员团结合作，利用集体的力量来完成个人力量难以完成的问题,在实践中培养自己的团队合作能力。在高等学校中开展人形机器人的教学，进行多层次的机器人教育,既可以普及学生的机器人知识,加强机器人专业建设,又可以提高机器人的应用水平。在各级各类学校积极把机器人引入课堂,更多的中小学生得以学习机器人知识。机器人课堂教学成为中小学信息技术教育的重要组成部分。在科技创新活动方面,形成一个广大中小学生、大学生直到专业科研人员以及机器人爱好者都积极参加各级各类机器人比赛的局面。机器人不再神秘,直接走入人们的生活学习中。在这种氛围下,更多的人参与到机器人的研制与应用中去,必将促进机器人的大发展,从而促进社会的发展。

3目前存在的问题

人形机器人的发展相对于其它类型的机器人而言起步较晚，在技术上还不成熟，受到的重视不够，发展模式存在着一定的弊端。

3.1人形机器人的发展还处在初始阶段，技术不成熟世界上广泛使用的机器人主要是工业机器人，而且都是面向制造业的工业机器人，从而导致了人形机器人的发展相对较迟。而且各国在人形机器人的发展上各有不同，例如日本在人形机器人的行走方式上相对较为关注从而其发明出来的人形机器人的行走是相当不错的，而且由于日本在电子方面的发展较为先进，生产出来的机器人在感应上也相对的成熟。而美国一直注重智能机器人和军用机器人的研究，研发出多种功能强大的智能机器人和军用机器人，从而导致人形机器人发展的方向不同。而且各国发展的人形机器人在各方面上都存在着一定缺陷。

3.2没有引起教育届的广泛重视，缺乏宣传和引导随着科技的不断发展，机器人开始步入小、中、高校。在许多的大型机器人比赛上参加的比赛队伍也越来越多。但是，由于受机器人的价格、平时的维护等多方面因素的影响，机器人教育并没有得到大力的推广，而且许多学校也只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。从当前实物机器人课堂教学的开展情况来来看，较多的学校只是以课外活动、各种兴趣班、培训班的形式开展机器人教学。通常的做法是：学校购买若干套机器人器材，由信息技术课程老师或综合实践课程教师进行指导，组织学生进行机器人组装、编程的实践活动，然后参加一些相关的机器人竞赛。但是，现在举办的比赛大部分都是以大学生为主流，中、小学生参加的相对较少。并且目前只有浙江、上海、江苏等极少数的地区和学校将实物机器人纳入了正规课堂教学。

3.3思维定势，沿袭车型的发展思路，穿新鞋走老路人形机器人现在受许多家公司青睐，正在被研究开发新的机型来适应市场。然而由于人形机器人沿袭了车型的发展思路还是出现了与其相同的问题：产品缺少规范，品牌十分繁杂，并且大多自成体系，互不兼容，开放度低，适应于不同学段的性能价格比高的产品很少，特别是对学校而言，开展人形机器人课堂教学初期投入较高，持续费高，难以长期发展。这些存在的问题需要各界关注，避免走上以前的老路，应该开辟出一条能够让人形机器人这么一个有着巨大潜力的项目发展下去的道路。

篇4

智能要素开发训练与培养进行研究。

关键词：智能开发；机器人；智商

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2012）0120099-02

1 教育机器人简介及功能分析

1.1 教育机器人简介

据预测，21世纪中期，人类社会将全面进入以智能机器人为代表的智

能时代，机器人的广泛应用将极大促进社会生产力的发展与产业结构的调

整。在发达国家，尤其是英、美、日等国家，已将机器人作为一种教学辅

助工具，上至高等院校，下至中小学、幼儿园，都正在积极开展机器人相

关的教研活动。为适应未来科技社会对人才培养的需要，教育部从

2003年起把中小学机器人比赛纳入全国中小学电脑制作活动中，同年颁布

的普通高中新课程标准，又将“人工智能初步”及“简易机器人制作”列

入教材内容。

机器人是一种能够通过程序控制，自主完成某类任务的机器系统。教

育机器人则是一类应用于教育领域的机器人，它一般具有以下特点：首先

是教学适应性，符合教学使用的相关需求；其次是具有良好的性能价格

比，特定的教学用户决定了其价位不能过高；再次就是它的开放性和可扩

展性，可以根据需要方便地增、减功能模块，对学生进行智能开发和自主

创新。

1.2 儿童教育机器人功能分析

不同阶段学生的认知水平和教学要求各不相同，不同层次的教学对象

需要选用不同的教育机器人产品，以便提供合适的功能、配件以及人机界

面。那么，目前适用于中学生教学用机器人产品种类型号较多，适用于小

学生（儿童）教学用机器人的种类型号则较少，无法满足教学的需要，只

能作为玩具或工业产品使用。

小学阶段的机器人教育，定位于机器人启蒙教育，主要是让学生了解

机器人应用价值，培养使用机器人的兴趣。考虑到小学生活泼好动、形象

思维活跃、好奇心强等特点，该阶段的教育机器人，结构上应力求简单，

通常采用较大粒度的零部件，避免使用小尺寸零件，每个零部件具有相对

独立的功能。材料选用上考虑结实、耐用、安全。外观具有一定的形象

性，易于辨识，方便装配。整机功能不宜复杂，性能上要求稳定、可靠。

在机器人本体设计方面，主要体现在插件应用上，对于机械传动系统

与电路控制系统可选用积木式、插件式或变形式三种类型。功能的集成化

设计，零部件的积木式、插件式和变形设计，有利于小学生凭自己的想象

任意搭建机器人，设计出形态各异、功能丰富的作品。

在人机交互方面，强调具有易用性、趣味性、益智性和反馈性。通过

综合利用发声（如警报、音乐、语音等）、发光、运动（如旋转、移动

等）等多种途径，激发孩子的好奇心和求知欲，引导小学生去做进一步的

探索和思考。在程序传输方式上主要基于传输线把指令导入到实体机器人

存储器中，传输功能界面应尽量形象直观。

2 儿童智能要素分析

2.1 智能

智能顾名思义，智力和能力。传统的智能定义为注意力、观察力、想

像力、记忆力和思维能力的集合。现代我国教育学家认为：智能是指学生

通过知识的学习、并运用知识来适应社会，改造社会的能力。

2.2 智能要素分析

儿童智能开发的类型较多，相对于各种智能开发类型的要素也很多，

为了便于确定智能开发的具体内容，必须较为准确地找出各智能类型与其

对应的具体智能要素，以保证系统、全面、准确的对儿童实施有效的智能

开发训练与培养。

根据智能要素分，它包括观察力、想象力、注意力、记忆力和思维能

力等五大要素。

1）观察力：具体的讲，观察力是指大脑对事物的观察能力。它包括

对自然环境与自然现象的观察、社会环境与社会现象的观察等。从空间的

角度分析，它包括平面观察、立体观察；从形态的角度分析，又包括静态

观察与动态观察。

2）想象力：想象力是人对头脑中以有的表面进行加工改造，并创造

出新形象的过程。其功能有预见作用、对认识的补充作用、对情绪的调节

作用等。它包括空间想象力、联想能力、组合能力、假设能力、等智能要

素。

3）注意力：注意力是指个体的心理活动对一定对象的指向和集中。

其基本功能是信息选择，它包括无意注意、有意注意和有意后注意。

4）记忆力：记忆力是指人对过去经历过的事物的反应，记忆是一个

复杂的心理过程，它包括识记、保持、再认和再现三个基本环节。按记忆

的内容分类有：形象记忆、逻辑记忆、情绪记忆、运动记忆四种。

5）思维能力：思维是人脑对客观现实概括的、间接的反应，是认识

的高级形式。它包括直观动作思维、形象思维、逻辑思维三种类型及这些

思维的相应能力。

3 基于教育机器人应用的儿童智能开发

3.1 观察力的培养与训练

通过对各式各样机器人的观察，了解机器人的功能。如“寻迹机器

人”能准确地沿着规定的线路前进；“爬行机器人”可在平面或立体的情

况下随意爬行，可用于高楼大厦的墙面清洁和粉刷，用于地下管道的故障

的排除，用于危险环境下的特殊作业等；通过对机器人外观形状、功能及

结构组成进行观察，可充分了解各种机器人的软硬件配置、操作与控制方

法、比赛情景等。通过这些观察激发了儿童的兴趣，使儿童产生试制机器

人的想法，在此想法下对简易机器人进行安装、调试与试用，在机器人安

装过程中，会发现各式各样的问题，针对这些问题逐一解决，边解决问

题、边安装、边调试直至安装成功，最后开始试用或者比赛。上述这些观

察、试制与使用过程，对儿童的观察能力、思维能力与实践能力有较大的

促进和提高。

3.2 想像力的培养与训练

如通过“足球机器人”对抗赛，可很好的培养儿童的想像能力，首先

学会灵活使用自己安装调试的机器人，保证完成踢球及其它功能；同时还

要保证有足够灵活性用于拦截对方的足球。通过对抗赛充分了解对方与自

己足球机器人的功能与灵活程度，为了保证胜利，必须实现比对方更高水

平、更加灵活、更加准确的进行投球与拦截球，上述这些功能的实现是通

过可视化软件编程来实现，这些软件的编程与实现充分调动了儿童的想像

能力，该想像能力既要联系硬件，又要结合软件；既要了解自己的机器

人，又要了解对方的机器人；既要有高水平的硬件搭建能力，又要有良好

的软硬件控制能力。上述这些能力的实现对儿童的想像力进行了从逻辑数

学、到实践活动、再到应对比赛的全方位的、系统的开发培养与训练。

3.3 注意力的培养与训练

机器人的核心功能是单片机控制下的软件实施与硬件执行功能，软件

水平的高低决定了机器人制作水平，因此要做出一台高水平的机器人，必

须有适合该机器人硬件平台的软件。儿童用机器人软件一般是可视化编

程，在编程过程中必须高度集中注意力通过可视化指令，来实施每一项动

作、技能与功能，针对每一个动作可能有几条语句来完成，这些语句的顺

序、结构和执行过程必须与动作、技能准确的一一对应，否则就会出现误

动作，难以保证比赛过程中的准确、灵活，难以保证在自己边进攻、边防

守、边拦截的情况下的有效对抗比赛。编程过程如果不注意将数学建模准

确的转换为计算机语言，同样很难实现各种动作技能与功能。上述机器人

的制作与功能实现，特别是动作技能与各程序语言的一一对应、数学模型

与计算机语言的准确对应，对培养儿童的注意力有着较好的开发与培养作

用。

3.4 记忆力开发培养与训练

足球机器人的比赛胜败由以下关键动作所决定：一是自己制作的机器

人踢球动作与灵活控制；二是要准确观察对方机器人的动作与功能实施；

三是在充分了解对方机器人动作与功能的情况下进行准确的识别，并驱动

自己的机器人去实施有效的对抗。上述所有动作要领都需要准确的记忆，

并在此基础上灵活操作自己的机器人，所要这些对儿童的记忆力的开发培

养与训练有着较好的促进作用。

3.5 思维能力的开发培养与训练

在机器人比赛中，常常会发现一些较突出的功能实施技巧，这些技巧

的实现充分体现了机器人开发制作过程中的创造力，如比赛中某机器人在

进攻的同时，还有防守的功能，在识别判断同时，还可以充分估计到对方

下一步的动作，上述这些功能在完成的同时，还要保证准确、灵活、有效

的预测和对抗，这对儿童在机器人制作过程中，从装配到应用，从基本功

能的实现到综合功能的应用，从自我功能的实现到既可实现自我功能，又

可实现相应的对抗功能，所有这些功能的实现与实施对儿童的思维能力、

创造能力有着较好的开发培养与训练作用。

4 结束语

从机器人的安装、调试与制作，到机器人的对抗比赛等全过程，始终

对儿童的观察力、想象力、记忆力、注意力和思维能力进行开发培养的同

时，还培养了它们的团队精神，集体主义精神和荣誉感，促进了它们的控

制能力、意志能力的提高。从机器人的制作到比赛的全过程中，儿童既需

要动脑，实施创造与创新，又需要机敏的操作控制和较好的体力，特别是

手、眼、脑三者良好的配合，在比赛过程中智力与体力两者相结合，在精

力充沛的条件下，方可赛出水平。此时对儿童的健康与肢体协调能力也进

行了系统的训练与培养。总之，通过机器人的制作与比赛，对儿童的智

商、情商、健商、财商，德商等诸方面进行了综合的开发与训练，达到了

儿童智能开发的目的。

作者简介：

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关键词：信息技术 学生 培养

计算机是一种现代化工具，应用在教育上，确实具有其它任何一种教学手段所不能比拟的优势，特别是多媒体技术、协同技术以及人工智能技术的引入，使多种信息的表达形态同时呈现在学生面前，更容易激活学生的思维活动和联想。计算机为提高学生智力提供了一个极其良好的环境，但是要真正做到发展学生的思维，还需要广大教师（包括各学科教师）付出艰辛的劳动。下面我结合多年计算机技术的教学经验初探如何培养和提高学生的计算机水平：

1、激发学生学习兴趣

学生进行学习的主要动机来源于他们强烈的求知欲和对所学内容的兴趣。兴趣越高，学习的动力越大，学习的效果也越好。而且，在小学阶段是否能培养起学生对信息技术的兴趣，对其一生关于信息技术的态度都有着重要影响。因此，无论是教学内容还是教学形式都应该重视挖掘和体现信息技术课程的趣味性，重视激发、培养学生对信息技术的学习兴趣，让“趣味”贯穿整个教学过程。

2、创设合理的教学情境

创设合理的教学情境能够更好地激发学生的学习兴趣,选择合理的教学情境既能激活学生原有的知识又能活跃课堂气氛、活跃学生思维。如何创造情境,本人觉得可以从以下两点入手:(1)从学生感兴趣的话题或者兴趣爱好入手创设情境。(2)以社会热点、社会问题或现象等学生熟知的事物为起点创设情境。精心设计各种教学情境,尽量做到完整和新颖。这样,在教学过程中就能够更好地激发并促进学生的认知与实践活动。情境教学不仅能激发学生的学习兴趣,还能培养学生对信息技术的应用与理解能力,促进学生积极应用所学知识解决实际问题能力的提高。教师在信息教学中除了设置有效的教学情境外,还要注意多与学生进行交流和沟通。其中,“提问”是进行课堂沟通和检验教学效果的重要方式。有效的课堂提问是整个教学过程推进和发展的重要动力。在信息技术教学过程中要尽可能在学习过程中培养学生的质疑精神,让问题和好奇心成为学习的内在动力,通过问答可以实现师生间的很好的交流,师生可以共同探究问题解决的办法或思路,这样,学生的学习也就由被动变成了主动。课堂上适时提问或者鼓励学生提问有利于培养学生学习信息技术课程的兴趣,同时可以培养学生的创新能力,提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

3、形象、直观地知识呈现

初中信息技术教学必须适合初中生的心理特点和接受习惯,初中学生正处于成长阶段,思维和理解能力有限,对于抽象知识的接受以及抽象问题的解决能力有限,但他们更容易接受形象直观的知识,并且喜欢动手操作。但是初中计算机知识本身又具有抽象性和逻辑性强的特点。因此,我们在具体教学过程中,应当尽量联系生活实际,多举例子,尽量深入浅出。例如,在介绍计算机硬件的知识时,由于很多概念不容易理解和记忆,可以把它们与人的五官联系起来,输入系统就好比人的眼眼和鼻子,人通过眼睛和鼻子收集外部的动态和味觉信息。而计算机的处理器就像人的大脑,而输出设备就像人的嘴,人主要通过嘴把信息传达出去。这样讲解的过程中,学生很感兴趣,也很容易理解,并且不容易忘记。

4、创新教学手段

目前的初中信息技术教学还是采用传统的教学方式,教师一整堂课在上面讲,学生被动听,课堂气氛不活跃,师生之间缺乏有效地的交流互动,这也是学生对信息技术课学习缺乏兴趣的重要原因。应当尽量采用科学合理的教学方法,以提高课堂教学效率。

信息技术是一门操作性很强的课程。因此,要注重学生的实际上机练习,一味地讲解远不如学生实际操作取得的课堂效果好。所以,在许多强调操作的课程中,应当尽量少讲解、多练习。在保证讲解清晰的情况下,尽量缩短讲解时间,通过精心导入,让学生明确本堂课的学习内容,然后讲授学习内容和方法。一堂课最好进行15分钟左右的讲解与示范,空出20分钟左右让学生进行上机练习,让学生尽可能地进行实际操作训练。这样即能巩固课堂知识,又能达到加深理解和熟练操作的目的。

5、完善教学资源

为了促进信息技术教学的顺利进行,必须不断完善信息教学资源。包括教师的范例资源、学生练习的素材资源等等。既能在平时课堂上使用,同时也可以留作学生课下练习之用。教学资源的分类应尽量清晰,为了便于使用,可以通过局域网来储存或传输。另外,教师还可以依据教学内容设立相关的网络平台或者资源与学习网站,便于学生随时随地学习和使用。在教学与应用的过程中,应该尽量收集有内容丰富、针对性强的教学资源,促进课堂教学工作的顺利开展及学生的有效学习。从而实现真正以网络为媒介,加强师生以及学生间的交流和沟通。

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关键词 多媒体课件；认知水平；教学情境；交互性

中图分类号：G436 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）06-0063-03

1 交互式多媒体课件概述

1.1 交互式多媒体课件的定义

交互式多媒体课件属于多媒体课件中的一个种类，除了在课件中能集成文字、图片、声音、动画和视频等多种教学媒体外，最主要的是课件中设计了多种形式的交互功能，使得学习者能充分参与到学习活动中来，跳出了传统的灌输式教学，有利于教师掌握学生的学习情况，调整学习内容和安排学习计划，也利于学生课外进行自学。

1.2 交互式多媒体课件的优点

1）教学情境游戏化。爱玩是人的天性，交互式多媒体课件抓住了这个特点，在课件中设置了相关教学情境，通过教育游戏来呈现教学内容和学习任务，使学习者利用原有的知识和经验同化要学的新知识，让学习者在玩游戏当中来完成学习目标。通过这种游戏化的教学情境，极大地提高了学习者的兴趣和挑战心理，学习者的学习效果显著增强。

2）良好的交互性。交互式多媒体课件最显著的特点就是交互形式多样，具有良好的交互功能，如通过菜单实现课程内容导航、通过文本输入接受学习者输入的数据、通过热对象实现链接等交互功能。

3）信息处理智能化。交互式多媒体课件在开发时由于可以进行脚本编程，而且支持数据库操作，还可应用人工智能的一些技术，因此可以实现信息处理的智能化。例如：学习者在课件中进行习题测试时，课件会根据学习者的回答情况动态调整教学策略，呈现不同的教学内容和采用不同的教学方法，来实现因材施教。

1.3 交互式多媒体课件的开发工具

1）Authorware软件。该软件是由Macromedia公司开发的多媒体制作软件，它的最大特点是创造了基于图标的创作方式，用可见的流程贯穿课件制作的整个过程，清晰有序。Authorware的优点是具有强大的交互功能和丰富的函数库，其提供的11种交互方式能轻松实现各种交互效果，丰富的内置函数可以完成各种复杂的功能。

2）Flash软件。该软件是Macromedia公司出品的二维动画制作软件，但现在被许多课件制作人员用于课件设计和制作，因为它不但能集成多种教学媒体，还能制作出具有较强交互性的动画文件。另外，还可以通过内置的ActionScript脚本语言进行编程，实现更高级的交互功能。

3）方正奥思。方正奥思是北大方正公司开发的多媒体集成创作工具，具有直观、简便、友好的用户界面，可以把文本、图形、图像、声音、动画及影像等多媒体素材集成编辑，制作出多媒体课件。因其操作简单方便，适合普通教师使用。

4）PowerPoint。PowerPoint是微软公司开发的制作幻灯片的软件，该软件制作的电子文稿广泛地应用于课堂教学、学术报告和会议等场所，当前很多教师用其制作课件。用PowerPoint制作课件比较简单，很容易上手，不足之处就是表现形式单一、交互功能比较弱，比较适合制作演示型课件。

2 小学生的认知特点

在对小学生进行课堂教学以及课外教育时，要以其认知发展水平和特点为基础，不要提出太多和过高要求。笔者通过查阅相关文献资料和系统整理归纳，主要从以下几个方面来阐述小学生的认知特点。

2.1 感知、注意、记忆的特点

小学生从笼统地感知事物的整体逐渐发展到能够较精确地感知事物的各个部分，并能发现事物的主要特征及事物各部分间的相互关系。小学生的注意力不稳定、不持久，主要由自己的兴趣支配。小学生的记忆主要以具体形象识记、无意识记和机械识记为主。

2.2 想象、思维的特点

低年级的小学生，想象具有模仿、简单再现和直观、具体的特点；中高年级的小学生对具体形象的依赖性会越来越小，创造性想象开始发展起来。小学生的思维从以具体形象思维为主，逐步向以抽象逻辑思维为主过渡，但他们的抽象逻辑思维在很大程度上仍是直接与感性认识和直接经验相联系的。

2.3 情感的特点

随着年龄的增长，小学生的情感逐渐变得更加稳定、丰富、深刻。低年级小学生虽然能初步控制自己的情感，但是还常有不稳定的现象；到了高年级，他们的情感更为稳定，希望获得他人尊重的需要日益强烈。

2.4 意志的特点

小学生的身体发育很快，他们精力旺盛、活泼好动，但是自制力不强，意志力较差，遇事容易冲动；意志活动的自觉性和持久性都比较差，在完成学习任务时，常靠外部的压力，而不是靠自觉的行动。

2.5 性格的特点

小学生的自我意识在不断发展，自我评价的能力也不断增长。随着年龄和见识的增长，他们不再完全依靠教师的评价来估计自己，而是能够把自己与别人的行为进行对照，独立地做出评价。

3 小学交互式多媒体课件的设计

在设计交互式多媒体课件时，要依照上述的小学生认知特点和教育规律来科学地进行，主要注意以下几个方面。

3.1 课件设计要定位于辅助教学和促进教学

在设计交互式多媒体课件时，课件内容和课件的组织形式要依据教学目标和课程标准的要求来制定，要选择教学所需要的图片、动画、视频和音频等素材；在设计教学方法和教学策略时，要充分考虑学生的实际水平和认知特点，既要有利于教师的教，又要有利于学生的学。

3.2 创设良好的教学情境

优秀的多媒体课件应当能激发学习者的学习兴趣，产生求知欲望。因此，在设计交互式多媒体课件时，应当科学地创设教学情境，使抽象的内容形象化，来调动学生的积极性。一般在课件设计时可以通过故事导入、意境导入、音乐导入和游戏导入等交互来创设教学情境，在教学过程中还可以通过提问，观察演示、组织讨论、联系实际和实物刺激等方法来创设教学情境。某公司开发的“悟空学英语”多媒体教学软件中有个“看单词找图片”功能，创设了良好的游戏情境，学习者看到出现的英语单词后，只要点击与该单词含义一致的图片，就能在断桥上架上一块木板，帮助两只小鸡顺利过桥，使学习者在玩游戏的过程中快乐地学英语。

3.3 科学地整合学习资源

整合学习资源可以更好地支持学习者学习，因此在设计交互式多媒体课件时，除了提供基本的学习资源外，还要提供一些用于拓宽加深知识的学习资源，提供与学习资源相融合的辅助工具等。但是要注意提供的资源要与教学主题和教学目标紧密联系，难易度要合适。

3.4 提供学习评价与反馈功能

为了让学习者了解自己的学习情况，在课件设计时要提供评价和反馈功能，使学习者及时了解自己的学习效果，以便调整学习进度和学习策略。例如：根据学习者在课件中做习题测试的得分和学习过程的记录来了解学习者学习情况，通过留言板中的提问内容来了解学习者没有理解掌握的知识点，以便教师在后续教学中及时调整教学策略。

3.5 注重课件的交互性

课件的交互方式主要有两种：一个是学习者与课件之间的交互，即人机交互方式；另一个是教师与学习者、学习者与学习者之间的交流，即人人交互方式。因在互动式多媒体课件设计制作过程中，要采用相关技术来实现这两种交互方式。人机交互一般用Flash或Authorware等课件制作软件结合脚本编程来实现；人人交互一般以留言板或聊天室的形式呈现，要通过Web编程技术结合数据库技术来实现。

3.6 提供适当的帮助信息

为了让教师和学习者能正确方便地使用课件，在制作课件时应当提供对课件的使用说明和遇到疑难问题时提供帮助信息。课件使用说明可以通过在课件首页中设置帮助按钮或图标来实现，在学习过程中遇到的问题则应当根据学习者具体的情形和需求来提供相关帮助信息。

4 结束语

由于课题组研究和实践的时间有限，对于小学交互式多媒体课件的设计阐述还不够全面和深入，今后将继续致力于互动式多媒体课件的研究与开发。同时也希望有更多的教育界专家和教育软件公司加入这方面的研究，从而促进我国互动式多媒体课件质量的提升。

参考文献

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21世纪的人类将面临文明史上的又一次大飞跃——由工业化社会进入到信息化社会。信息技术的飞速发展，既为我们带来新的机遇，也使我们面临新的挑战。对人才的全新要求，人才培养教育体系必须进行改革。

教育体系的革新首先遇到课程发展的创新问题。从社会学的角度来看，课程的目的一是要保持和继承人类文化遗产，二是要发展人类文明，课程问题在任何一个教育体系中都居于中心地位、实力地位。因为教育的目标必须依靠一定的内容安排来体现，教学方法、教学组织形式等，都是受内容决定并为它服务的。教学的质量、水平和评价的标准，也主要看教学内容实现得怎样，纵观不同时期的教学改革，课程问题始终是关注的中心。

决定课程的关键因素有四个：知识、社会要求、社会条件和学生特点。所谓知识，代表一定时期国际范围内科学知识的总和，即人类积累的历史经验和科学技术的总和。课程要解决的第一个问题，就是从这些知识中选择什么，因此，它是影响课程的最基本的前提。社会要求是指社会生产活动对人素质的要求，这种要求的差别，决定了人们从知识库中进行不同的选择，从而形成特定的课程，可以说，社会要求是影响课程的决定性因素。社会条件则是社会科学技术及物质生产水平的总称，它为课程的设计与实施提供物质与技术基础，它是决定课程物质形态的基础；学生特点主要指学生的认知特点、认知水平和学习动机等诸多因素，如擅长文艺和擅长逻辑推理的学生就应开设不同的学科课程。

现代信息技术的飞速发展，对上述决定课程的四个关键因素都产生了冲击性的影响。

1．信息时代的知识爆炸，客观要求课程要从传授知识为主转变为培养学习与应用能力为主。

信息时代知识量急剧膨胀，知识更新过程空前加快，出现了“知识爆炸”现象，这使得课程陷于尴尬的境地：一方面大量的新知识内容需要加入到课程，另一方面就是对课程内容过多过难、学生负担加重的批评越来越严历。课程展开的时间是有限的，我们不可能无限延长学习者的学习时间，但科技的飞速发展和社会进步所带来的知识信息急剧增加，又是课程研究者必须正视的现象。解决这个问题根本出路在于变革“课程是继承人类经验知识精华”这个基本观点，即学习过程是一种单纯继承性的观点。课程应该在传授一些基础性知识的同时，注重创新性和适应性能力的培养。对受教育者来说，最重要的是学会学习，具备进行终身学习的动机和再学习的能力，也就是具备自我更新知识结构的能力。课程的主要目标要从传授知识转向培养学习技能与方法。当然，学习技能的获得，要在学习知识的过程中实现，课程不可能不传授知识，但要转到传授知识和培养学习技能并重的模式上来。设计课程时，不应只是设计课程的内容（教材教学计划等），更应该设计丰富的教学活动和教学资源，学习技能就隐含在这些教学活动与教学资源之中。

2．信息技术对社会生活形态的深刻变革，要求课程培养信息社会的文化基础——信息能力。

信息社会经济发展越来越依赖于基于知识的信息产业，信息社会的经济是以知识信息为基础的知识经济。知识经济的发展在世界范围只是初见端倪，而在美国等发达国家，已经看到知识经济的曙光。据统计，目前“世界联合组织”主要成员国国内生产总值的50%以上来自以知识为基础的信息产业。基于知识的信息产业是竞争最激烈、变化最急剧的产业，在这一领域内，哪怕对知识与信息的获取与利用只领先或落后几个星期、几天、甚至几个小时，都足以使一个企业成为暴发户或面临破产。

知识经济时代的知识，是通过对大量复杂信息进行加工分析、存储和利用而得到的（通过对信息的分析，综合提炼、加工就可成为知识，所以信息与知识密切相关）。显然，信息社会的新型人材必须具备很强的信息获取、信息分析和信息加工能力，它不仅是信息社会经济发展对新型人材提出的基本要求，也是生活在信息时代的现代人所必需具备的文化基础之一。人类生活已越来越离不开数字化、信息化，信息化决定我们的生存，这已是不争的事实。正象著名的未来学家尼葛洛庞帝在《数字化生存》一书中所指出的，“数字不再是只和计算有关，它决定我们的生存。”因此，信息方面的知识与能力，已和体现传统文化基础的“读、写、算”方面的知识与能力同等重要，共同构成信息社会的文化基础。课程必须适应这种文化基础的变更，将信息能力的培养纳入各种层次的课程范围。

3．信息技术为课程的设计与实施提供了前所末有的手段，促使实施个性化课程成为可能。

信息技术为课程的设计与实施提供了前所末有的手段，它大大拓展了课程设计和开发的范围。传统意义上的一门课程，就是一本教学大纲（含教学计划）和一本教材，课程实施过程就是教师按照课程计划讲授教材内容。现代信息技术解决了超大信息量的记录、存储、传输、显示和加工等问题，为课程内容的编制、课程的实施提供了崭新的理念和技术。现代课程，除了有教学大纲和教学计划外，还包括以信息技术为基础的学习资源、教学资源、教学工具等。如智能化才CAI/CAL教学软件、自动考核与评价系统、视听教学媒体以及仿真实验等等。在课程实施时，教师可充分利用课程所配备的资源，组织实施更为灵活、高效的教学过程，改变传统的“满堂灌”的教学模式，实现以学生为中心或双主模式的教学，充分调动学生的积极性，培养学生的创新能力与学习能力。

其次，信息技术使得实施个性化课程成为可能。学校课程如何适应学生个性发展的要求，一直是困扰课程研究者的问题之一。个性化包括两个层次，一是学科课程的个性化，即不同的学生对同一课程有不同的要求。二是课程结构的个性化，即不同的个体需要选修不同的课程。个性发展意味着强调个别和区别，这与工业社会的大规模批量生产模式是相违背的。工业社会的教育，强调数量，强调统一。教师由于精力有限，无法顾及个别差异，学生被抽象为一个同质的群体，这与工业社会的生产模式相对应。信息社会则强调“以人为本”的教育，它将学生还原为“自我”，而不是强求与他人的“统一”。个性化最重要的条件是给予学生选择的机会与权利，信息技术正是在这个意义上可以满足学习者的个性化。全球化的网络课程，为学习者提供了无数可以选择的机会，学习者可以通过国际互联网络跨学校、跨地区，甚至跨国界寻找适合自己独特个性发展的课程，从根本上解决了传统个性化课程无法大规模实施这一问题。

4．信息时代赋予人类的“信息型的认识结构”，客观要求课程的组织形式、实施方法和手段要符合信息技术的要求。

人类在改造自然中形成社会，并在改造自然中不断进化。现代的人类，无论是在生理结构还是在心理、智力结构上，都与古代人类有着显著的不同，这说明人类在改造自然的同时，自然也同样在改造人类，人类社会发展必然导致人类自身的变化和发展。在我们现代人想当然的事情，恐怕古代最具智慧的人做梦也无法想象，每一时代的基本特征，都鲜明地烙在这个时代的人脑中。同样，信息时代同样会对这个时代的人们的观点、思维方式、知识结构、行为方式都会打上“信息”的标签。当代信息技术不仅会对人类的经济基础产生翻天覆地的影响，而且会对人类的文化基础乃至生存方式带来不可估量的影响，人类文化基础的裂变，必然会导致建立在文化基础之上的知识结构，思维方式、行为方式的大裂变，虽然这种裂变后的形态目前还不明朗，但不可否认，它正在裂变之中。学生的心理与认识特点，是影响课程的重要因素之一。信息时代的学生具备了“信息”型认识结构，必然要求的课程无论是在结构内容上，还是表现形式、实施手段上，都要进行全面的改革，使之符合“信息”型认识结构的客观需要。

综上所述，信息技术对决定课程的四个基本要素都产生了冲击性的影响，它要求课程发展要对课程目标、课程内容、课程结构到课程的实施方法手段等，实施全面的变革。当前教育界迫切呼唤信息技术环境下的新课程理论、课程设计新模式的出现。构建这种全新课程理论与课程设计模式，现代教育技术具有至关重要的意义。这不仅是因为信息社会的文化基础包含信息方面的知识与能力，而信息方面知识与能力的培养显然有赖于现代化的教育技术手段，而且还因为各个学科(不管是大学、中学还是小学的学科)及其教学的深化改革都离不开教育技术理论的指导和以计算机为基础的教学环境的支持。

二、信息技术环境下的课程设计新模式

长期以来，我们国家的课程改革和课程设计研究，，主要是在宏观层面上做工作，重点在于各学科之间的结构关系调整、教学目标的调整以及学科教学内容的调整，偏向于教育哲学和教学论方向。至于如何实施、使用何种教学模式以及为达到教学目标需要设计开发那些学习资源，则往往被忽视，其结果是学科教师采用传统的方法和手段处理新的课程计划，课程实施无法达到预期目标。因此，我们认为，现代课程设计不但要在宏观方面做工作（这很重要，但只是少数人的事情），而且应该加强微观层面上的设计与开发。进行课程学习资源与教学模式的设计开发，我们称其为狭义上的课程设计，它是在既定的课程目标框架内，在特定的教育与学习理论指导下，确定教学目标与教学计划、选取与组织教学内容、设计课程实施（教学）模式和课程评价的过程，这是广大教师可以参与的工作。

我们在《计算机信息技术基础》课程设计和教学现代化研究实践的基础上，总结在信息技术环境下的课程设计新模式。

该模式的核心内容有三条：一是提出一些课程设计的指导原则（Principle）；二是指明在信息高技术环境下课程设计的主要内容（Content），以及这些内容所应具备的主要特征；三是给出课程设计过程的动态结构（Process）。我们将这个模式称之为PCP模式。

1、指导原则

指导原则是整个课程设计过程中的指导思想，它贯穿在课程设计过程中的每一个环节。

（1）一体化原则

指课程设计要采用系统的观点，综合考虑课程的各个要素，重视各要素之间相互联系与制约，切忌片面考虑某一个要素。不仅要重视教学内容的建设，而且要重视学习资源、教学手段、教学方法与教学模式的建设。具体说，一体化原则有三层含义：教学要素的一体化、教学过程的一体化和媒体组合的一体化。

教学要素的一体化：传统的教学系统由教师、学生和教学内容构成，教师通过向学生讲授教学内容来达到知识传递的目的。

显然这是一种相对松散耦合的模式，它们之间相互联系的途径有：传授、接受和人际交流，代表了教学活动的基本形式。现代教学环境则要加入一种新的要素——教学媒体（图3）。教学媒体的介入，对教学内容来说，它是一种表现工具，可以实现更优化的内容表现；对于教师而言，它是一种教学组织与实施的工具，可代替教师作很多常规的工作；对于学生，它则是一个认知工具，不仅可以帮助获取知识，而且可以帮助发展认知能力。教学媒体的这三种主要作用，使得教学系统由松散耦合变成一种紧耦合系统，大大提高了各要素之间相互作用、相互联系的频率和强度，极大地提高了系统内部信息传递和转化的效率，有利于从整体上提高教学系统的质量。

现代教学媒体的介入，使得教学系统的基本要素及它们之间的关系发生了一些质的变化，它必将引发深层次上的教学模式改革，而教学模式的改变，必然触动教育思想、教学观念、教与学的理论等根本性的问题（何克抗，1998）。这是一种发展的趋势和潮流。课程设计一定要适应这种趋势，综合考虑教学系统的四个基本要素。

教学过程的一体化：教学活动中最主要的环节包括三个方面：教师的教学（传授或指导）、学生的学习（接受知识传授或主动学习）、教学诊断与评价。其中，教学诊断与评价在教学过程中起着重要的作用，它是教师了解学生学习状况、实施因材施教的基本依据，也是学生自我认识、自我评价的依据，可以说，缺乏诊断与评价的教学过程是不完整的。因此，课程设计，要将教学评价与诊断放在重要的位置。

媒体组合的一体化：每一种媒体都有其独特的优势，也有它的局限性，这就客观要求课程设计应开发多种教学媒体，并提高资源（媒体）的优化组合水平。要避免单一的媒体建设，以偏概全。应该指出，在现阶段，文字教材仍是主媒体，它是联系其它媒体的钮带，因此，提高文字教材的质量尤为重要。

（2）信息高技术优化原则

教育从本质上说，是一个知识传递与获取的过程，在现代课程设计中，我们不仅可以利用以多媒体、网络通信、人工智能为代表的信息高技术来简化、优化这种信息传递与获取过程，而且，在信息高技术学习环境的支持下，有利于调动学生的主动性、积极性和创造性，有利于发挥学生的认知主体作用，例如，超文本、超链接特性和网络特性的融合，有利于实现能培养创新精神并促进信息能力发展的发现式学习。有利于创新能力和信息能力的培养。我们认为，多媒体技术、网络通信技术、人工智能、认知学习理论和教育测量理论（我们将后两种视为广义上的技术）将在课程设计中起重要作用。而且，这些技术明显表现出相互融合、相互交叉、相互补充的综合应用趋势。目前，这种综合应用有两种发展趋势：一是综合多媒体及人工智能技术的智能学习系统；二是综合网络通信、多媒体、人工智能、教育测量等技术基于网络环境适应性学习系统；它们都以认知学习理论作为理论基础。

（3）以学生为中心原则

课程设计要围绕着学生这一核心要素来进行，设计开发的资源和媒体产品，要以优化学习过程、促进学生认知的获得为最终目标，而不仅仅为了方便教师的教学活动。以学生为中心的课程设计，就是要在既定的教学目标框架内设计出学生真正需要的学习资源与学习环境，在具体的设计过程中，要充分考虑学生的原有知识水平、能力水平、认知水平、认知风格和认知特点，设计开发的学习资源，要能够充分发挥学生认知主体的作用，支持学生的自主学习和协作式探索。为此，客观要求课程设计具体内容发生质的转变，不仅是传统的教材建设，还要进行学习资源的设计与开发，强调用各种信息资源来支持“学”（而不只是支持“教”）。当然，以学生为中心的设计原则并不是要否定教师的作用，而在于扭转传统课程设计过分强调以教师为中心、忽视学生这个认知主体的倾向。

（4）能力素质培养原则

在课程设计中，不仅要着眼于知识的传授和传递，更重要的是运用知识解决具体问题的能力培养，要注重学生思维品质的形成和认知技能的发展。现代社会的知识内容更新换代十分迅速，学校教育相对于学科的发展有一定的滞后性，这是世界范围的教育所面临的共同问题，解决的根本途径只有一条，就是培养学生独立自主的学习能力，加强学科思维品质与思维素质的培养，注重基本理论与基本方法的教学。某门具体的学科，尽管其具体的知识可能更新换代很快，但学科的基本思想、基本方法是相对稳定的，如果学生具备良好的思维素质，就能在解决实际问题的过程中，快速学习新知识，接受新的思想，从而以灵活的方式解决实际问题。注重知识结构、思维品质以及学科基本方法的学习，对于一些工程技术类的课程尤其重要，比如《计算机信息技术基础》这门课程，其知识内容发展非常迅速，基本是一年一个样。但仔细考察这种发展历程，就可以觉察到学科本质上的东西并没有发生质的突破，对于这些表面上的变化，具有良好思维品质的人，都能十分迅速地适应。比如文字处理软件的版本，一年一个样，但它的基本概念和基本技能都是稳定不变的，编辑技巧几乎都有粘贴、复制、和查找替换功能，尽管具体操作命令或快捷方式不同，但只要在一种软件中理解了它们的概念并学会了操作，而学习使用在另外的软件就非常容易，阻力不在于各种软件的复杂，而在于学习者没有良好的思维品质，形成了安于现状的惰性思维，不敢也不愿去尝试新的东西。创新意识、敢于接受新思想和新事物，才是教育要培养的能力中心。

2．课程设计的主要内容

以学习资源为中心的课程设计，要优先重点建设四个方面的内容：

（1）教学大纲

教学大纲是以纲要的形式规定学科的内容、体系和范围，它规定课程的教学目标和实质性内容，是编写教科书的直接依据，也是检查教学质量的尺度，对教学工作具有直接的指导意义。教学大纲一般由以下几个部份构成：说明：扼要介绍本学科的目的和任务，选材的主要依据，以及对教学与学习的原则性建议；本文：列出按层次结构的知识点条目（一般是编章节目），知识点的简要说明、教学要求、教学时数、教学活动及其时间说明；实施要求：列出编写教材的参考书目，教学环境要求，教学仪器设备，辅助教学手段、说明等等。

教学大纲的编写应注意体现科学性、思想性、基础性、系统性等原则。

（2）教学内容

教材及配套的练习册：教材是教学内容的文字描述，教材内容的选择要考虑三个因素：一是学习者需求；二是学科发展状态；三是社会需求。教材不是教学内容的简单堆切，而是教学内容有的机组合，它把一门学科的基本概念、基本原理和基本技能提炼出来，并形成一个具有逻辑性、系统性的知识系统，从而有利于知识的理解与迁移；练习册是选定教学内容后，诊断与巩固教学内容测验试题的集合，它是教材的重要组成部份。

实验、实验环境与实验手册：对于一些要求技能培养目标的课程来说，实验是必不可少的。设计实验时，要注意实践性和可行性，实践性是指实验在理论指导下，通过具体的操作步骤，可达到预期结果；可行性是指实验科的条件不能太高，要能在实际教学过程中实施。实验手册是对实验的说明，一般有实验目标、实验环境、预备知识、实验步骤、实验报告、思考与练习等几大部分。

（3）学习资源

作为一门课程，它应提供一系列各具特色、相互支持和相互补充的学习资源，如视听教学媒体、CAI课件、考核与评价系统、网上教学系统，虚拟实验室等。我们认为，现代课程应提供的学习资源主要有：

多媒体辅助教学软件：多媒体技术具有交互性、媒体集成性、超文本结构的信息组织等特点。其中媒体集成性可采用多种媒体形式表现教学内容，依靠多种感官刺激，提高认知深度和认知效率；交互性能够有效地激发学习兴趣，有利于学生认知主体作用的发挥；而超文本特性可实现对教学信息最有效的组织与管理。教学软件的设计要自觉运用教学设计的理论与方法。

操练与练习软件：对于一些机械性的知识内容（如背单词），操练与练习可以提高记忆的效率。提供真实或仿真的操作环境进行实际操作，也是形成和提高操作技能的重要手段。操练与练习容易使学生产生厌倦感和疲劳感，如何在这类软件中引进趣味性和认知心理规律，是值得重点考虑的问题之一。

探索与发现式情景教学软件：一般来说，教学内容是对现实生活高度抽象和高度简化而得出的基础知识、基本理论和基本技能，这些内容对引导学生进入学科是非常重要的，但容易造成所学知识与现实生活脱节，学生难以完成所学知识内容到解决现实问题的转化工作，这导致了许多教育家的批评，他们建议：教学要回到社会生活中，让学生在解决实际问题中学习知识和发展能力。借助于计算机技术创设虚拟仿真环境，让学生在情景空间中探索、发现，这对高级学习能力的培养，有很大的帮助。探索式学习软件的设计关键在于四点：情景问题、帮助、反馈，要设计出真正体现教学目标、教学内容并且有意义情景问题，同时提供相应的帮助和反馈，以提高学习效率，并避免产生过强的挫折感。

视听教学媒体：对知识的总结、提炼和系统化，是学生自主学习不容易做到的，而且，知识能力水平较低的学生，传授式的教学往往比自主学习更有效率。因此，在现代教学环境中，视听教学媒体仍然很重要。但在设计制作这类媒体时，要避免传统传授知识的倾向，把重点放在知识的提炼、升华和系统化，以及解决学科的难点和重点问题。

无纸化考试系统：诊断与评价是教学过程的核心活动之一，它可以提供大量教与学的过程信息，这些信息是优化教学系统的基本依据。信息技术环境下的课程设计，诊断与评价自动化是一项重要内容。在设计开发无纸化考试系统时应注意：题库及其管理系统的建立，建设题库要避免简单化倾向，题库设计要严格遵循相关的教育测量理论，并保证试题数据的质量；要重视组卷算法及实现技术的研究与开发。利用计算机实现无纸化考试，收集学生反馈信息变得简单、自然，也为测试的内容形式、测试方法带来全新内容；由于考试主要功能仍是评价，因此，无纸化考试系统同样要纳入教学部门的管理框架，通过分析考试信息指导教学工作。

网络教学系统：计算机网络技术的飞速发展，为教育信息的传递与交流带来了前所未有的便利，它将对学习系统各要素之间的关系、学习模式带来一些深刻的变化。首先，它为师生之间的交流和反馈，提供了一种新的方式和新的手段，它不受时间、地域的限制且具有双向性，远距离教育由于师生分离带来的教学信息缺乏反馈和双向交流的问题，可望从根本上得到解决。其次，通信促进了协作学习模式的发展，它可为多个学习者提供对同一问题多种不同观点进行观察、比较和分析综合的机会，以便集思广益，这不仅对问题的深化理解和知识掌握大有裨益，而且对高级认知能力的发展、合作精神的培养和良好的人际关系的形成，也有明显的促进作用。在设计网络教学系统时，要注意体现如下基本特点：为师生间的交流与沟通提供最为便利的手段；支持多种学习策略的选择（传授式、探索式、协作式）；根据不同学生的认知特点，提供最适合个别学生的学习内容，实现适应性内容呈献和适应性导航。

应该指出，并不是所有的学科都需要设计上述所有内容，要根据具体课程的特点，以及具体的教育形式，有所取舍和侧重。

（4）教学模式

教学模式是指在一定的教育思想、教学理论和学习理论指导下，由教师、学生、教学内容、教学媒体四个要素相互联系、相互作用而形成的教学活动进程的稳定结构形式，它是整个教学系统在教学活动进程中的动态特性和整体综合特性的反应。在课程设计过程中，要根据课程的特点，设计多种不同的教学模式，以便在教学过程中组织实施。根据教学系统中四个基本要素之间的关系，可以将教学模式大致划分为三种：教师中心模式、学生中心模式和双主模式，它们各有自己的特点和优势，也有其局限性，课程设计的任务之一就是要根据课程的特点，将教学模式具体化。

每种教学模式都有具体的细化教学（学习）策略。在确定教学模式的同时，需要确定将模式具体化的教学策略，并在教学过程中展开。主要教学与学习策略有：教练策略、建模策略、支架与淡出策略、反思策略、合作学习策略、小组评价策略、抛锚策略、学徒策略、十字交叉形策略，自我反馈策略等等。

3、PCP课程设计模式的动态结构

课程设计是一项系统工程，它具有比较稳定的结构，但在这种结构之下的具体工作则是变化的、动态的，对于课程设计这种结构性和动态性的把握，有助于更好地实施课程设计。PCP课程设计过程模式如图4所示。该模式可用三句话来概括：三个层次的分析，四项内容设计，五个过程阶段。

图4PCP课程设计模式过程结构

三个层次的分析是指宏观层次的目标分析、微观层次的策略分析、主体层次的学生分析。目标分析主要是分析本门课程的教育层次、教育任务、教育目标以及教育目标的具体化，其理论基础是：教育学理论、课程理论、教育目标分类理论。策略分析是指本门学科的知识与能力结构分析和教学媒体特征分析，并以此为依据组织教学内容和设计学习资源，其理论基础是知识结构理论、教育传播学和教育技术学；学生主体分析是指分析学生原有知识水平、能力结构、认知风格与特点、情感特征等多种因素，它是教学内容选择、学习资源设计、教学模式确立的根本依据，具有极其重要的地位，关系到课程设计的成功与失败，这也是PCP模式与传统课程设计模式的重要区别之一。

四项内容设计指课程设计主要有四大类产品：教学目标与教学计划、教学内容、学习资源、教学模式，这在前面已经作了介绍，在此不再详述。

五个过程阶段是指课程设计要经历课程目标的确立、教学内容的组织与选择、学习资源的设计、教学模式的设计、课程设计的形成性评价五个阶段，这五个过程阶段的工作内容以及参与人员都有比较明显的差异，它们基本上呈献顺序渐进的结构模式，若在设计过程中，打破了这种顺序结构，尽管有可能会提高效率，但容易引起管理上混乱。

三、信息技术环境下课程设计实践

从1997年下半年开始，我们组织实施了《计算机信息技术基础》课程建设及教学现代化研究项目。按照“四化”（指教学思想、教学内容、教学手段和考核手段现代化）的要求，研究开发了该课程的“五个一”，即一本文字教材、一套计算机辅助教学软件（2张光盘）、一套网上教学系统、一套教学VCD（4张光盘）和一套无纸化考试系统（含题库及其管理系统）。这些成果分别以图书、光盘和磁盘等媒体形式在科学出版社出版发行。

该项目在以下几个方面有突破和创新：

1．在测试考核自动化，特别是Windows环境下的操作型考题的自动阅卷方面取得突破性进展，成功实现了操作过程的自动跟踪与分析。自动阅卷时既判结果是否正确，也看过程，解决了计算机复杂操作过程的多级评分问题。以此为基础，推出了一套完整的计算机基础教育无纸化考试系统，它由题库与组卷、考生信息管理、联机考试、自动阅卷和成绩统计分析等五个子系统组成，实现了从考生报名、组卷、测试、评阅到数据分析全过程的自动化处理。

2．在计算机辅助教学软件开发上有创新，解决了CAI软件弱交互与弱反馈问题，可提供网络运行环境仿真、交互式操作和实时评测。例如，学生学完某部分内容后，可在真实的操作环境下进行实际操作，CAI软件自动跟踪操作过程和结果，进行实时评测并给出实时反馈信息，指导学生自主学习，让学生在解决问题过程中实现对知识体系的建构。这将对学习资源设计产生重要影响。

3．在基于Internet网络平台的适应性学习系统研究与实践方面取得新进展，提出了适应性学习系统的结构模型并进行了实验研究。其中网络答疑系统和基于WEB的联机测试系统已在试用。综合应用超文本技术、网上动画技术和网络数据库技术开发的网上教学系统，已接近实用化水平。

该项目研究具有重大的实践意义。从狭义上看，它实现了计算机基础教育的现代化；从广义上看，推广应用信息技术环境下的课程设计新模式，对推进教育改革、提高课程建设质量、加快教学现代化进程以及发展教育技术产业，都具有重要意义。

四、主要参考文献

[1]何克抗，《论现代教育技术与教育深化改革——关于ME命题的论证》，98内地与香港教育技术学术研讨会大会特邀报告；

[2]钟启泉，《课程设计基础》，山东教育出版社，1998年；

[3]王策三，《教学论稿》，人民教育出版社，1985年；

[4]CharlesD.Miller，ED.D，《TechnologyBasedDistanceLearning:PresentandFutureDirectionsinBusinessandEducation》，Vol.22(3)191-204，1993-1994；

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一、课程地位有明显提高

高中信息技术课程标准纳入到了基础教育课程改革的总体系之中――将信息技术作为学习领域之一的技术领域中的一个科目，使信息技术与语文、数学等科目并列。而原有的课程纲要是单独颁发施行的，只是强调“中学要将信息技术课程列入毕业考试科目”，实际上不少学校将其作为“副课”。

二、课程内容有较大的拓展和深化、体现了社会需求的变化与信息技术的新发展

通过与原课程纲要的对比分析可以看出，高中信息技术课程标准中的课程内容进行了如下调整：

拓展与深化部分：“信息技术基础”、“算法与程序设计”、“多媒体技术应用”、“网络技术应用”、“数据管理技术”等五个模块。

新增部分：“人工智能初步”模块。

压缩与淘汰部分：原课程纲要中的“文字处理的基本方法”、“操作系统简介”、“计算机硬件结构与软件系统”等3个“零起点”模块在新课程标准中不再单独列出，各学校可根据实际需要将其内容适当补入必修模块“信息技术基础”之中。

三、突出信息技术内容学习的过程性评价

倡导纸笔测验和上机测验相结合的多样化评价，适当弱化评价的选拔与甄别功能。

四、强调“任务驱动”、“问题解决”教学策略的正确运用

新课程标准别强调从问题解决出发，让学生亲历处理信息、开展交流、相互合作的过程。特别强调结合学生的生活和学习实际设计问题，让学生在活动过程中掌握应用信息技术解决问题的思想和方法，同时鼓励学生将所学的信息技术积极应用到生产、生活乃至技术革新等实践活动中。

五、课程目标体系有变化

“知识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”这三个层面的目标相互渗透、有机联系，重心偏向注重学习过程，共同构建信息素养的培养，突出了培养锻炼学生对信息获取、加工、表达、交流与管理的能力；对信息及学习活动的过程、方法、结果进行评价的能力；发表观点、交流思想、开展协作并解决学习和生活中实际问题的能力；遵守相关的伦理道德与法律法规，形成与信息社会相适应的价值观和责任感。

新思想，新理念，新标准的学习中，不免有些问题心里还存有疑惑，不甚明了，与大家一起共勉。

1、“非零起点”

因为义务教育阶段的信息技术课程标准尚未制定，高中信息技术课程标准不免成了“空中楼阁”，这就难免事实上还要从“零起点”去考虑问题。信息技术课和其它课不同，它需要电脑作为工具实现其自身的价值。城市和农村的学校在这方面有着很大的差异。比如，我校地处城乡结合部，城市与农村学生在信息技术能力方面差异很大。城市的学生条件好，接触电脑的时间早，学校大多从小学就开设了这门课程，而农村的学生，由于自身受到客观条件的影响，对信息技术知之甚少，而高一信息技术教材是在继承初中知识的基础上编写的，有许多计算机的基础知识都不讲了，那么必修模块的教学在现有课时和现实条件下，如何实现因材施教，以学论教？这对信息技术教师的教学是一个挑战。

2、教师能力

信息技术是一门日新月异发展很快的学习课目。新课程的实施对教师提出了更高、更广阔的要求。上好这门课，需要教师在备课时比以前花更多的精力和时间，需要教师不断地关注、学习和研究新知识、新问题。这种不断学习的压力和挑战是巨大的；另一方面选修课存在很大的弹性，更需要授课教师不断自我地学习、自我更新。仅仅依靠教师去摸索、尝试，恐怕教改质量是要大打折扣的。快速提高信息技术教师能力怎么解决？

3、选修模块

课改加大了选修分量，学生学习的自由度大了，老师讲课的灵活性大了，的确容易激发起教学双方的兴趣。但是不同地区不同学校由于教育资源的差别，所能开出的选修课差别甚大。比如信息技术新课标虽然规定了5个选修系列，但是，每个系列的模块怎样进行教学设计？怎样考核？老师按自己所长报出的选修课是否能够满足学生的要求？学生选择老师时如果厚此而薄彼，学校该怎样排课和协调？课改大大压缩了必修课的课时，却没有减少内容含量。这与巩固基础的初衷有些矛盾。

4、评价方式

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论文关键词：现代远程教学;传统教学;课程;教育模式

20世纪最后的十年里，通信技术的巨大进展已使世界上许多国家得到飞速发展。知识总量在以爆炸式的速度急剧增长，知识像产品一样频繁更新换代。据联合国教科文组织的统计:人类近30年来所积累的科学知识，占有史以来积累的科学知识总量的90%，而在此之前的几千年中所积累的科学知识只占10%，英国技术预测专家詹姆斯·马丁的测算结果也表明了同样的趋势。信息技术的发展对教育目的、教育观念产生很大冲击。21世纪的信息社会对教育的培养目标提出新的要求:培养目标是德智体全面发展的、具有创新能力和信息处理能力(包括信息获取能力、分析能力与加工能力)的新型人材向学生灌输大量的书本知识不再是培养的重点，教会学生怎样学习，培养学生自我获取知识与分析问题、解决问题的能力成为当前教育培养目标的重点。由教师为中心的教育模式向教师主导、学生主体的双主模式转变。与“知识爆炸”和知识迅速更新换代的发展趋势相适，应确保有较高的教学质量与教学效率;培养方法需要灵活多样，减少时间、空间和地域的限制，可以满足终身教育、全民教育的需求。传统的课堂教学模式中，教师是知识的权威，信息的传递主要是教师到学生的单向传递，这已不能满足目前社会教育发展理念和实践的需要。计算机技术的普及和网络技术的迅速发展并很快被社会各行业所接受、利用为进行网络教育提供了技术基础，并对实现教育模式的突破提供了最佳契机。通过网络媒体，学习者不再局限于课堂这一特定的空间，可以随时随地进行学习。我们先来回顾一下传统教学的基本模式。

一、传统教学的模式及其优缺点

1)时间、地域上的限制。学生只能在特定的时间获取知识。这也就制约许多在职人员学习的机会他们在业余时间想学习时学校已经关门放学了。学生也只能到规定的地点才可以听课，缺乏灵活性，将大批希望接受教育的人群拒之门外。虽然函授和电大等远程教育形式不断补充进来，但仍然无法满足人们不断提高和完善自己的需要。

2)以教师为中心，单向传授为主要的知识传播模式。教师是传统模式的主体，教师决定了学习内容、学习进程，甚至决定了学生该怎么学。这限制了学生的积极参与到教学活动中来，影响了学生主动性的发挥。有些优秀教师会注意到学生的反馈信息对自己教学进行适当调整，但这也是微乎其微的。这样的教学模式不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维，不利于创新能力的形成和创造型人材的成长。在传统教学模式下学生缺乏主动探索、主动发现的学习资源环境，学生获取信息、分析、加工信息的能力的培养更无从谈起。

3)很难做到“因材施教”。教师的任务非常繁忙，没有足够的时间和精力对每个学生的学习风格和兴趣爱好进行分析，无法使每个学生都获得发展， 是精英教育。

4)投资庞大、效益不高。不能适应终身教育、全民教育的需求。

二、网络教育的飞速发展

1.现代远程教学的模式及优势

A.计算机的出现是人类文明进步史中一次巨大的飞跃，它引起了现代技术的革命，同时，也促进了现代教育的改革。伴随着信息技术在计算机、通讯和视听设备方面的应用和发展，信息技术工具的进步，一种基于网络的教育形式出现了。网络教育没有时间和地域的限制，学生决定自己要学什么、怎么学，以及学习进度和时间安排。对于网络学习模式和实践的探索成为现代信息化教育的一个热点。在清华、北邮、浙大、湖南大学之后，某些高校也尝试提供网上的学历课程，提供给学生另一种学习的途径。同时面向中小学生的联想网校、101网校、万恒远程教育网等等也相继成立，辅助学习者的学习并提供一个老师、学生和家长交流的空间。

与传统的教育相比，网络教育的优势是不言而喻的。远程教学无时间、地域限制，学习者可以在任何时间去查阅自己需要的资料;集语音、图像、数据于一体的交互式教学模式可以充分发挥学习者主动探索的精神，培养学生的发散思维;远程教学可在很大程度上解决跨区域师资优化组合分配，实现资源共享。这无论在教案准备上，还是在学生教师讨论、答疑、案例分析(Case Study)上均具有极强的优势;远程教学丰富的教学资源和教学环境使学习者可按自己的学习风格选择适合的学习方式;反馈方便快捷，能及时解决学习者遇到的问题。远程教学使终身教育和继续教育更为现实。

2.远程教学还有待于进一步发展和完善

目前，网络教育中最大的不足就是优秀网络教育软件的缺乏。许多网络课程仅仅是书本的翻版，没有体现出网络媒体的特点和优势。许多课程的设计对于教育软件中应包含的教育思想考虑较少，软件固然生动精美，教育效率却不高。现代的教育软件设计思想应是由学生向计算机提出问题，通过学生与计算机的之间的交互作用，去探索和求解问题。这样的软件可以适应不同学习程度学生的要求，增强他们的学习兴趣和参与性。目前的教育软件仍然主要停留在传播知识和训练能力上，由计算机向学生提出问题，学生回答，然后计算机再进行判断和提示。这并没有使学习者的主动性得到发挥，是基于行为主义的程序教学模式。

不良的计算机交互对学生的思维会产生消减作用。网络课程采用非线性的结构符合人类联想思维，便于阅读、浏览、查询，利于学生发散思维和学习兴趣的培养，但如没有合适的导航措施，学习者面临信息的涌现而无从选择，容易造成信息海洋中的迷航现象。同时，这也不利于学生形成一个整体的认识，不能从宏观上把握知识，难以构建合理的、条理清晰的知识构架。笔者认为，网络课程应具有智能化的导航策略:导航策略统一，易学，符合人类思维特点，知识点之间的联系以及各部分之间的跳转要符合学习者的认知方式;可以根据学生当前的知识基础和水平，向学生建议一条或几条继续浏览或查询的路径;能替学生查阅有关资料;在学生遇到困难是能对他进行帮助和指导。

网上教育的评估系统还不完善。在参加学习、完成作业和测验中可能有替代行为和欺骗行为。网上教育给学习者很大的自由选择空间，可以按照自己的学习习惯进行学习，但这也要求学习者具有一定的学习能力和自我约束的能力。

网络安全性问题也是阻碍网上教育发展的重要因素。网上信息资源丰富，但同时也存在许多负面信息，信息接收者由于缺少鉴别能力和自我保护意识，接受了一些负面信息而引起不良反映。

三、网络教育的发展及与传统课程的融合

即使网络教育存在着这样那样的缺点，但它对于信息社会人才培养提供了新的途径，弥补了传统教学的不足。多媒体技术和通讯技术的不断发展、创新促进了网络教育的飞速发展。带宽传输问题正不断得以解决，这为实现真正意义上的全方位远程网络多媒体教育提供了物理基础。尤其是人工智能(Atr ificial Intel igence)和虚拟现实技术(Virt ualReality)的发展为网络教育提供了新的前景。现代远程教学提倡生动活泼的教学方式，使学习成为乐趣。网上教学通过动画、图形、影像、声音等多种信息媒体，取代粉笔、黑板、讲授这一传统的教学模式，大大提高了学生的兴趣，产生强烈的学习动力。在教学中，教师不再只是知识的传授者，更重要的成为学习的引导者，促进学生学习行为的产生和发展，强调学生的参与意识，使得教与学成为两个相辅相成的两个部分。

现代远程教学使得个性化教学更为现实。网上教学可以在同一空间营造出一个相对个性化的教学环境，使每个学生都可以得到与教师充分交流的机会。虽然由于师资力量等因素的限制，个性化教学还不能成为主导教学方式，但网络媒体为这种教学方式的逐步实现提供了可能。信息社会，需要在有限的时间里，获得大量的信息与知识，这在传统的教学模式中是可望不可及的，网上教学则以多媒体作为传播信息的渠道，使教师与学生，学生与学生之间，可以同时传播大量的信息，学生掌握了更多的学习自主权，大大提高教学效率。

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关键词：大数据 大数据分析 大数据方法 大数据技术

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（b）-0052-02

现象1：重庆市科学技术研究院成功研发的“智能公交站牌”，不仅能显示本站的公交车车次、途经地点以及首末班车时间，还能准确定位下一班车的位置信息，如距离本站的距离、站数和到达本站的时间，甚至能实时监测下一班车的拥挤程度，方便市民出行的同时为公交线路的合理规划奠定基础。随着智能公交站牌的深入人心，一款结合移动设备便携、强交互特性的生活助手类APP“车来了”应运而生。该应用可以实时查询下一班车的位置信息和拥挤程度，旨在打破在公交站台等车的局限性，彻底解决在各种恶劣天气下等待时间长、候车苦的难题，实现真正意义上的出行无忧。

现象2：针对传统教学中学生出现问题但找不到问题所在、被动学习效果越来越差、享受不到优质教学资源、羞于提问而问题越攒越多等现象，中小学优质教育资源共享平台“梯子网”按照教材版本、章节、知识点、难易程度、考试比重等多重属性对拥有的1000多万道题目进行精确定位，通过专业的在线评测结果，提供针对性的专项优化练习并给出可视化的成绩分析。该系统不仅能让学生了解自身学习的真实状况、得到优秀教师的在线答疑，还让那些贫困地区的学生享受到最优质的资源，解决了因地域限制优秀师资难以均衡流动的难题，开创了简单轻松地提高学习成绩的方法。

现象3：主打公务员考试、司法考试等成人职业资格考试的智能在线教育产品“猿题库”，提供各科目历年真题及精编模拟题，每题答案和解析均由2位业界名师编审，经过5轮严格审校；根据用户目标考试的考点、考频、难度分布和用户对各个考点的掌握情况，智能调整出题范围和难度，实现一对一智能出题；根据用户的答题情况实时生成个人能力评估报告并给出专业化做题建议，还能精确预测用户参加目标考试可能获得的分数；支持电脑、智能手机和平板电脑三种方式的在线练习，同时支持下载或打印试卷和答题卡，手机扫描答题卡就能自动实现评分、查看答案和解析。

现象4：“百度迁徙”利用百度地图LBS开放平台的定位功能，从时间和空间两个纬度全程、动态、即时、直观地展现中国春节前后人口大迁徙的轨迹与特征，通过选择日期、时刻、城市可查看“迁入城市、迁出城市”和“最热线路”等三个数据指标排名。该应用对用户位置变化时间、轨迹、省份等进行挖掘，以可视化图表的形式展示不同城市之间、不同时间段的迁移轨迹，旨在通过对大数据的创新应用服务于政府部门科学决策，赋予科学研究新的观察视角和方法工具，同时为公众创造近距离接触大数据的机会、科普数据价值。

现象5：“浪漫指数”，是百度搜索对大数据挖掘的一种新技术形态，展现了各个省份区域网民的实时搜索行为，并通过彩色搜索气泡在地图上的不断闪动显现网民不断变化的关注点。随着区域搜索浪漫词气泡的数量增多，地图颜色也会由浅至深。浪漫指数不仅展示全国各地不同特点的情人节，也可以看到网民们共同演绎的“中国式浪漫”。通过对大数据的分享，可以让更多人洞察到数据之美，意识到数据的价值，并对个人生活和企业决策提供重要的驱动作用。

现象6：“快的打车”，是一款立足于LBS的O2O打车应用，将传统出租车与乘客间的被动等待转化为主动联系。用户通过手机号和用户名进行注册，打开地图就能看到自己周边的出租车，输入目的地就能叫车，利用支付宝钱包直接支付车费。该软件为打车乘客和出租司机量身定做，乘客可以轻松发单，随时随地打车或约车；司机可以选择接单，降低空驶率。

大数据是一场生活、工作、思维的大变革，就像望远镜让我们能够感受宇宙，显微镜让我们能够观测微生物一样，大数据正在改变我们的生活以及理解世界的方式。大数据的科学应用将服务每一个人，让每个人受益无穷。

1 大数据定义

大数据时代的来临，是互联网发展到一定阶段的必然产物。随着互联网的高速发展，互联网中的信息量急剧增加，这些信息有用的部分被称为数据。当数据规模越来越大时，量变就会引起质变，大数据应运而生。大数据的火热并不意味着对于大数据的了解深入，大数据不等于大的数据而是一种全新的概念。如何定义大数据，这是一个仁者见仁、智者见智的问题。

百度给出的定义：大数据，或称巨量资料，指所涉及的资料规模巨大到无法透过目前主流软件工具在合理时间内达到撷取、管理、处理、并整理成为帮助企业经营决策更积极目的的资讯。大数据的4V特点：Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多样）、Value（价值）。

大数据概念给出的定义：大数据是一个体量特别大、类别特别大的数据集，并且无法用传统数据库工具对其内容进行抓取、管理和处理。首先，数据体量（Volumes）大，在实际应用中已形成了PB级的数据量；其次，数据类别（Variety）大，囊括了半结构化和非结构化数据。接着，数据处理速度（Velocity）快，在数据量非常庞大的情况下能够做到数据的实时处理。最后，数据真实性（Veracity）高，企业愈发需要有效的信息以确保其真实性及安全性。

研究机构给出的定义：大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。从数据的类别上看，大数据指的是无法使用传统流程或工具处理或分析的信息。它定义了那些超出正常处理范围和大小、迫使用户采用非传统处理方法的数据集。

2 大数据分析的现状和面临的困境

大数据具有海量、多源、复杂的信息属性和高端、前沿的技术特征，是继云计算、物联网之后又一次颠覆性的技术革命。大数据使人的思维方式、行为模式、管理理念发生全方位变革，在各个领域蕴含巨大的应用潜力和创新空间。为了尽快加入大数据实践的行列，从海量数据中获取价值，把大数据转为企业敏锐的洞察力，驱动业务的长足发展，许多企业和管理者盲目收集数据并进行分析，期待能够得到快速的回报。但很遗憾，大多数企业距离从数据中提取利润都差着十万八千里。

2.1 现状

数据量：由TB级升至PB级，并仍在持续爆炸式增长。根据WinterCorp的调查显示，最大的数据仓库中的数据量，其增长速度远超摩尔定律增长速度。照此计算，2015年最大数据仓库中的数据量将逼近100PB。数据的快速增长成了许多行业共同面对的严峻挑战和宝贵机遇。

分析深度：由常规分析转向深度分析，数据分析日益成为企业利润必不可少的支撑点。企业已经不满足于对现有数据的分析和监测，而是更期望能对未来趋势有更多的分析和预测，从而增强企业的竞争力。

硬件环境：由高端服务器转向由中低端硬件构成的大规模机群平台。由于数据量的迅速增加，并行数据库的规模不得不随之增大，从而导致其成本的急剧上升。出于成本的考虑，越来越多的企业将选择由中低端硬件构成的大规模机群平台。

2.2 困境

数据共享不足：高度数据开放是数据应用的前提。目前一些机构拥有大量数据但不愿提供给有关部门共享，导致信息不完整或重复投资。另外，政府、企业和行业信息化系统建设往往缺少统一规划和科学论证，数据之间缺乏统一的标准，形成了众多“信息孤岛”。无疑，这给数据应用造成极大障碍。

技术人才匮乏：高端技术人才是数据应用的关键。麦肯锡公司预测美国到2018年需要深度数据分析人才44～49万，缺口14～19万人；需要既熟悉本单位需求又了解大数据技术与应用的管理者150万，这方面的人才缺口更大。

3 大数据分析的意义

近年来，包括互联网、物联网、云计算等信息技术在内的IT通信业迅速发展，现代信息社会已经进入了大数据时代。大数据改变的不只是人们的日常生活和工作模式、企业运作和经营模式，甚至还引起科学研究模式的根本性改变。

大数据中蕴含着大价值，大数据价值的合理共享和利用将创造巨大的财富。大数据智能分析能够给智慧城市的管理和服务系统提供新的洞察力，是提升智慧城市“智商”的关键。以大数据技术为支撑的综合智能化分析和决策系统，使智慧城市的管理系统和服务系统充分、有效、合理地发挥各自的作用，解决目前困扰各地的“信息孤岛”现象，做到信息资源的共享、智能决策的集成，实现智慧城市让城市生活更美好、更幸福的目标。

4 大数据分析方法

大数据不单单是数据大，而且呈现了不断增长的复杂性。当前最重要的是对大数据进行分析，只有通过分析才能获取智能的、深入的、有价值的信息，大数据分析方法是决定最终信息是否有价值的决定性因素。

可视化分析：在信息化建设过程中，数据可分为三种类型：结构化数据，非结构化数据和半结构化数据。由于所涉及到的数据比较分散、数据结构可能不统一，而且通常以人工分析为主，加上分析过程的非结构性和不确定性，所以不易形成固定的分析流程或模式，很难将数据调入应用系统中进行分析挖掘。借助功能强大的可视化数据分析平台，可辅助人工操作将数据进行关联分析，并做出完整的分析图表。

数据可视化的优点：第一，交互性强。用户不仅能看数据，还能方便地管理和开发数据。第二，多维性好。通过每一维的值分类、排序、组合来显示数据的多个属性或变量。第三，直观度高。数据可以用图像、曲线、二维图形、三维体和动画来显示。

数据挖掘算法：数据挖掘是一个从不完整的、不明确的、大量的并且包含噪声的具有很大随机性的实际应用数据中，提取出隐含其中、事先未被人们获知、却潜在有用的知识或模式的过程。数据挖掘在有效处理海量且无序的数据时，还能够发现隐藏在这些数据中的有用的知识，最终为决策服务。数据挖掘就是利用一系列相关算法和技术从大量的数据中提取出为人们所需要的信息和知识，隐藏在数据背后的知识，可以以概念、模式、规律和规则等形式呈现出来。

预测性分析能力：根据可视化分析和数据挖掘的结果，预测性分析可做出一些预测性的判断。可视化分析和数据挖掘都是前期铺垫工作，只要在大数据中挖掘出信息的特点与联系，就可以建立科学的数据模型，通过模型带入新的数据，从而预测未来的数据，大数据分析最终要实现的应用领域之一就是预测性分析。大数据的预测分析能力，能够帮助企业分析未来的数据信息，有效规避风险。在通过大数据的预测性分析之后，无论是个人还是企业，都可以比之前更好地理解和管理大数据。

语义引擎：非结构化数据的多元化给数据分析带来新的挑战，我们需要一套工具系统的去分析，提炼数据。语义引擎需要设计到有足够的人工智能以足以从数据中主动地提取信息。

数据质量和数据管理：大数据分析离不开数据质量和数据管理，高质量的数据和有效的数据管理，无论是在学术研究还是在商业应用领域，都能够保证分析结果的真实和有价值。

5 大数据技术

大数据环境下，数据来源非常丰富且数据类型多样，存储和分析挖掘的数据量庞大，对数据展现的要求较高，并且很看重数据处理的高效性和可用性。然而，传统的数据采集来源单一，且存储、管理和分析数据量也相对较小，大多采用关系型数据库和并行数据仓库即可处理；传统的并行数据库技术追求高度一致性和容错性，难以保证其可用性和扩展性；传统的数据处理方法是以处理器为中心，而大数据环境下，需要采取以数据为中心的模式，减少数据移动带来的开销。

在数据采集方面使用的新方法有以下几种。

系统日志采集方法：用于系统日志采集，如Hadoop的Chukwa，Cloudera的Flume，Facebook的Scribe等，这些工具均采用分布式架构，能满足每秒数百MB的日志数据采集和传输需求。

网络数据采集方法：用于非结构化数据的采集，将非结构化数据从网页中抽取出来，将其存储为统一的本地数据文件，并以结构化的方式存储。它支持图片、音频、视频等文件或附件的采集，附件与正文可以自动关联。

其他数据采集方法：对于企业生产经营数据或学科研究数据等保密性要求较高的数据，可以通过与企业或研究机构合作，使用特定系统接口等相关方式采集数据。

6 大数据工作的开展

第一个是完善信息采集平台。充分利用物联网等技术，使越来越多的基础设施具备信息自动采集和迅捷采集的能力，便于信息的获取更加便捷和高效。扩展采集的设备类型和支持的协议类型，使数据采集的范围和通道越来越广。在此基础上，打破各行业的信息资源壁垒，实现信息资源的高度整合和共享。

第二个是加强大数据分析和挖掘。大数据如何为我所用，如何体现价值，缺少大数据分析光有一堆大数据的堆积和存储是没有任何意义的。我们应结合重点行业，如水利、交通、城管、公共安全，推动这些行业的大数据分析和预测挖掘系统，并以典型行业和典型项目为基础逐步扩展。

第三个是推动大数据可视化。现代城市产生的数据量非常大，对数据价值的挖掘不能只依靠数字和报表，大数据可视化有助于帮助用户更形象地分析、挖掘数据的价值。通过数据可视化方式，包括GIS和专业图形的可视化方式，用非常直观的方式帮助业主去获取数据价值，从而分析、挖掘数据中间的关系和趋势。数据可视化方式是我们未来发展的重点。

参考文献

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