Transcript 多媒体计算机辅助教学
第五章 多媒体计算机辅助教学
“现代教育技术”课程
组
制作：Xia Hongwen
Shen Xialin
学习目标
1
理解计算机辅助教学、多媒体技术、课件及其相关概念。
2
了解计算机辅助教学的基本模式及其特点。
3
熟悉多媒体课件的开发步骤，能够开发多媒体课件。
4
了解多媒体素材获取、编辑以及集成的基本方法与常用工具。
5
知道虚拟现实技术的特征，了解其常见技术的基本原理。
6
理解智能计算机辅助教学的基本概念。
引 言
• 计算机辅助教学技术是一种新的教育技
术，被认为是人类教育史上继文字出现、
学校创立、活字印刷之后的第四次革命。
• 它代表着一种新的教学思想与教学方式，
反映了一所学校教学手段现代化的程度。
5.1 概述
• 5.1.1 计算机的教育应用
•
计算机辅助教育(Computer Based Education,
简称CBE)是计算机技术在教育领域中应用的统
称，它涉及教学、科研和管理等教育领域的方
方面面。
• 早在20世纪80年代中期，国际信息处理协会
(IFIP)组织对53项计算机应用课题发展前途的
评选中，计算机在教育领域的应用就名列第六
位。
5.1 概述
•
对于计算机在教育中的应用方式可从不同角度
分类：
• 1．从应用功能看计算机的教育应用
•
从计算机应用的功能来看，计算机在教育领域
中的应用方式包括以下两个方面：
• （1）计算机辅助教学
•
计算机辅助教学(Computer Assisted
Instruction,简称CAI)指的是用计算机帮助或代替
教师执行部分或全部教学任务，传递教学信息，
对学生传授知识和训练技能，直接为学生服务。
5.1 概述
•
（2）计算机管理教学
•
计算机管理教学(Computer Managed
Instruction,简称CMI)是计算机在教育领域的另
一项重要功能。
目前，人们对CMI的理解有两种：
•
1. 从狭义上看，认为CMI就是利用计算机指导整个教学
过程的教学管理系统，它的功能包括管理教学计划和
教学资源，以及帮助教师构造测验和评分等；
2. 广义上看，则认为CMI就是计算机在学校管理中的各
项应用，包括教学管理、学校行政管理、学校其它资
源管理等等。
5.1 概述
• 2．从应用对象看计算机的教育应用
•
从计算机应用的对象来看，计算机在教育中的应
用可以分成三个方面（3L）：
（1）学习计算机(Learn about computer)
把计算机作为学习对象，其内容包括计算机的基
础知识、基本技能及其对社会的影响等三部分。
（2）用计算机学习(Learn with computer)
学生可以把计算机作为学习工具，主要包括用计
算机来完成获取和保存信息、处理和交流处理
等任务。
（3）从计算机学习(Learn from computer)
教师把计算机作为一种辅助的教学工具来辅助教
学、辅助测试、管理教学与辅助备课等工作。
5.1 概述
•
•
•
5.1.2 多媒体课件
“多媒体”一词译自英文Multimedia，它由
multiple和media复合而成。
一般认为，多媒体技术是指把文字、声音、图
像、动画、视频等多种媒体的信息通过计算机进
行交互式综合处理的技术。
即: 通过计算机,用多种媒体手段来存储、传播和处
理信息的技术。多媒体技术涉及计算机硬件、软件和
图像处理、信号处理、人工智能、网络和通信等等广
泛的技术领域。
5.1 概述
•
多媒体技术的主要特点:
集成性、交互性和多样性。
其中交互性也是多媒体技术与电视、电影
等单向信息提供手段的主要区别。
•
在多媒体教学中，通常将用于执行教学任务的
多媒体软件称为多媒体课件（Multimedia
Courseware），简称课件。
5.1 概述
•
•
•
超文本和超媒体
所谓超文本（Hypertext），就是一种用计算
机来实现连接课件中相关页面的结构。
在超文本结构中，除了文字链接以外，还可以
对图像、视频、声音等多媒体信息进行链接，从
而出现了超媒体(Hypermedia)的概念。
• 超文本(Hypertext)+多媒体（Multimedia）＝超媒
体。
5.1 概述
•
随着网络应用的普及，人们在网上使用视频
点播（VOD）方式播放多媒体课件或电影时，会
涉及到流媒体的概念。
• 流媒体指的是一类采用流式传输方式在网络上播
放的媒体格式。
流媒体在播放前并不下载整个文件，只将开始部分
的数据存入用户计算机，在内存中对数据进行缓存并
输出。流媒体的数据流随时传送随时播放。
• 与传统的下载方式相比，这种边下载边播放的流
式传输方式可以极大地减少用户等待的时间。 。
5.2 计算机辅助教学模式
• 5.2.1 分类框架
•
教学模式是在一定的教育思想指导下建立的比
较典型、稳定的教学程序或构型。
• 从不同角度可以对教学模式作不同的分类。
例如，教学论学者根据教学过程的重心偏向教和学
的不同方面，将教学模式分为：问答模式、授课模式、
自学模式、合作模式、研究模式等五种。
这5种模式自上向下模式构成一个顺序发展的序列，
在该序列中学生的学习主动性逐渐增强，而教师的主
导性则逐渐减弱。
5.2 计算机辅助教学模式
表5－1 基于教学论的教学模式
模式名称
主要特点
教学过程
问答模式
师生问答，启发教学
授课模式
教师中心，系统授课
授课→理解→巩固→运用→检查
自学模式
学生中心，自学辅导
自学→解疑→练习→自评→反馈
合作模式
互教互学，合作教育
诱导→学习→讨论→练习→评价
研究模式
问题中心，论文答辩
问题→探索→报告→答辩→评价
提问→思考→答疑→练习→评价
5.2 计算机辅助教学模式
• 计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。
• 信息化教学模式的一个分类框架（祝智庭，1996）:
个体主义
（个别化）
（Ⅰ ）
（Ⅱ ）
智能授导
个别指导
问题解决
操练与练习
教学测试
模拟
教学游戏
客观主义
（以教师为中心）
信息资源
网络通信
计算机支持讲授
微型世界
案例学习
认知工具
基于资源的学习
建构主义
（以学生为中心）
情景化学习
探究性学习
虚拟教室
（Ⅳ ）
计算机支持的协作学习
（Ⅲ ）
集体主义
（集体化）
5.2 计算机辅助教学模式
• 该框架将计算机辅助教学模式分为以下四大类：
•
•
•
•
Ⅰ：客观主义-个体主义（教师为中心-个别化）；
Ⅱ：建构主义-个体主义（学生为中心-个别化）；
Ⅲ：建构主义-集体主义（学生为中心-集体化）；
Ⅳ：客观主义-集体主义（教师为中心-集体化）。
• 第Ⅰ类是最为基本的教学模式，下面对它进行讨论。
5.2 计算机辅助教学模式
5.2 计算机辅助教学模式
• 5.2.2 主要模式
• 1．基本模式
• （1）操练与练习
• 主要用于实现教学过程中学生练习阶段的功能，
这是多媒体教学最常用的模式。
• 该模式并不向学生传授新知识和新技能，只是用
来巩固和熟练某些知识和技能，这些知识和技能
是学生已经通过其它途径学会了的。
• 优点：①可以及时反馈相关的信息；②能够以多
媒体方式有效地激励学生；③可以将学生的成绩
及时加以保存。
5.2 计算机辅助教学模式
图5-2 操练与练习：小学加法运算
5.2 计算机辅助教学模式
• （2）个别指导
• 也称指导型，它是由计算机扮演讲课教师的角色，
目的在于向学生传授新的知识或技能。
• 通常将教学内容划分成一些较小的教学单元，每
个单元只讲授一个概念或知识点。在每个教学单
元的教学中，计算机先在屏幕上讲解概念、知识
或技能，然后向学生提问并检查他们的掌握情况。
每隔若干个教学单元或学习结束时，计算机就针
对所学过的内容来提问，这相当于平时的单元复
习或总复习检查。
• 优点：(1)学生参与程度高；(2)有利于个别化教学
的开展；(3)教学效率高。
5.2 计算机辅助教学模式
• （3）教学测验
• 计算机辅助测验(Computer Based Testing，简称
CBT)是CAI或多媒体教学的一个重要组成部分。
• CBT的主要内容包括自动出试卷、联机测验或自
动阅卷、测验数据分析。
• 测验分成主观性测验和客观性测验两类。
• 主观性测验包括口试、写作、翻译、回答问题等。
• 客观性测试又称标准化测试(考试)，通常采用是
非题、多项选择题、匹配题等形式。
5.2 计算机辅助教学模式
• 计算机联机测验也称在线测验，指的是由计算机
在屏幕上逐道显示题目，由学生通过键盘输入答
案，计算机当场判断并予以评分。
• 计算机联机测验系统的优势之一，在于它能够进
行“适应性”测验。
• 计算机自动阅卷处理，目前较多采用光学标记阅
读仪(Optical Mark Reader,简称OMR) 。
• 计算机辅助测验分析主要包括测验项目分析、测
验信度与效度计算，以及因素分析等。
5.2 计算机辅助教学模式
• (4)教学模拟
• 用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。
• 模拟在教学中的应用可以分为以下几个方面：
5.2 计算机辅助教学模式
• 实验模拟：
图5－3 教学模拟：电磁感应
5.2 计算机辅助教学模式
•
管理模拟。计算机模拟在管理领域的应用非
常有助于学生在管理决策方面的能力和素质的培
养。
•
训练模拟。由计算机控制的模拟训练器能够产
生逼真的训练、操作环境，可以在节约很多训练
时间和经费的前提下达到同样的训练目的。
• 计算机模拟的优点：
①高效、安全；②低成本；③形象逼真，容易
引起学生的兴趣。
5.2 计算机辅助教学模式
• (5)问题解决
•
•
•
指在教学中运用计算机作为工具，让学生自己去
解决那些与实际背景较接近的问题，其主要目的
是培养学生解决实际问题的能力。
问题求解给学生提供创造性解决问题的机会，通
过解决问题的过程来应用、检验和精炼已经掌握
了的概念和知识。
问题求解模式的两种实施方法：
1.
2.
特定的问题求解。
工具性问题求解。
5.2 计算机辅助教学模式
图5－4
问题求解工具：
Mathematica
5.2 计算机辅助教学模式
• (6)教学游戏
•
以游戏的形式呈现教学内容，产生一种带有
竞争性的潜在的学习环境，从而激发学生积极参
与，起到“寓教于乐”的作用。
•
与一般的电子游戏类似，教学游戏通常都有一
套明确的规则，具有竞争性，最后一定有赢家和
输家。
5.2 计算机辅助教学模式
• 2.其他模式
•
除了前面介绍过的基本模式，在计算机辅助教
学中，以下教学模式也经常被采用。
(1)微型世界
微型世界（Microworld）是指利用计算机
系统构造一种可供学习者自由探索的学习环境。
其基本特点是学生可操纵模拟环境中的对象，
可建构自己的实验系统、测试实验系统的行为。
5.2 计算机辅助教学模式
(2)案例学习
为学生提供来自实际案例的资料，在丰富的信息环
境中让学生以调查员的角色去搜集资料、调查案情，
进行分析和决策。
(3)智能授导
旨在通过学生与计算机进行双向问答式对话，利用
人工智能技术来模拟“家庭教师”的行为。
(4)基于资源的学习
要求学生利用各类资源进行自学。现代信息技术，
特别是多媒体与计算机网络技术的应用，为学习者提
供了极为丰富的电子化、数字化学习资源。
5.2 计算机辅助教学模式
(5)探究性学习
要求学生利用计算机或网络系统的信息服务功
能，从学科数据库中检索出所需的信息，通过
信息收集和推理之类的活动，得出对预设（通
常由教师所给）问题的解答。
(6)认知工具
以计算机为学习工具，按照它们对学习者支持
作用的不同，可以分为效能工具和认知工具两
大类。
5.2 计算机辅助教学模式
(7)计算机支持的协作学习
简称CSCL，强调利用计算机网络支持学生同
伴之间的交互活动。
(8)计算机支持讲授
包括计算机多媒体在课堂教学中的多种应用。
(9)虚拟教室
在计算机网络上利用多媒体通讯技术构造的
学习环境，允许身处异地的教师和学生进行大
多数教学活动。
5.3 多媒体课件的开发
5.3.1 课件开发步骤
»·¾ ³·ÖÎö
½ ÌѧÉè¼Æ
½ Å ±¾ Éè¼Æ
Èí¼þ±àд
ÆÀ ¼ÛÓëÐÞ¸Ä
ʹÓà ¡¢·¢ÐÐ
5.3 多媒体课件的开发
• 1．环境分析
•
• 主要包括课件目标分析、课件使用对象分析和开
发成本估算等任务。
•
•
在这里，教学目标不仅包括该学科领域以及教
学内容的范围，而且应对教学提出具体要求。比
如，学习新概念；巩固已经学过的知识；训练求
解某种问题的能力；要求掌握的程度及检查方法
等等。
5.3 多媒体课件的开发
• 课件使用对象分析，即分析学习者在从事新的学
习或进行练习时，其原有知识水平或原有的心理
发展水平对新的学习的适合性。该项分析通常涉
及以下三个方面：
• ① 学习者的一般特点；
• ② 学习者对学习内容的态度以及已经具备相关的
基础知识与技能；
• ③ 学习者使用计算机的技能。
• 开发多媒体课件的成本估算通常也是不可缺少的。
5.3 多媒体课件的开发
• 2．教学设计
• 主要任务包括详细分析教学内容、划分教
学单元、选择适当的教学模式等。
• 教学内容分析指的是根据前述确定的教学
目标，具体划分出教学内容的范围，揭示
教学内容各组成部分之间的联系。
5.3 多媒体课件的开发
• 把每课内容按单纯的教学目的划分成若干
个相对独立的小块，一个小块就是一个教
学单元。
• 教学单元划分的依据是教学大纲。
• 一个教学单元的功能，就是进行一小段相
对独立的教学活动。一般说来，在一个教
学单元中主要进行一个新概念或一个知识
点的教学，然后从学生那里取得回答信息，
并对回答作出反馈。
5.3 多媒体课件的开发
• 3．脚本设计
•
脚本是在教学设计基础上所作出的计算机与学
生交互过程方案设计的详细报告，是下一阶段进
行软件编写的直接蓝本，是课件设计与实现的重
要依据。
• 多媒体课件的脚本可分为文字脚本和制作脚本两
种。
– 前者是由教师按照教学要求对课件所要表达的内容进
行的文字描述；
– 后者则犹如影视制作中的分镜头脚本，是在文字脚本
基础上改写而成的能体现软件结构和教学功能，并作
为软件编制的直接依据的一种具体描述。
5.3 多媒体课件的开发
• 脚本的描述并无规定格式，但所包含的内容是基
本一致的，即在脚本中应注明计算机屏幕上要显
示的内容(包括文字、动画、图像和影像等)、音
响系统中所发出的声音，以及这些内容输出的具
体顺序与方式。
• 在多媒体课件的脚本设计中，计算机屏幕布局的
合理与否，在一定程度上反映了课件的质量。在
脚本设计中，通常都将屏幕划分为若干个功能区，
使得同一个课件中各种类型的信息都有相对固定
的位置，以避免学生每次化时间在屏幕上寻找而
无法集中精力学习教学内容。
5.3 多媒体课件的开发
图5-6 课件界面设计实例
±êÌâÇø
¿ÎÎÄ Çø
ͼʾ Çø
Ìáʾ ÓëÓ¦´ðÇø
·´À¡Çø
²Ù×÷Ìáʾ Çø
ÔÓ ¼Çø
5.3 多媒体课件的开发
• 4．软件编写
• 将教学设计阶段所确定的教学策略，以及脚本设
计阶段所得出的制作脚本用某种计算机语言或多
媒体软件工具加以实现。
• 应该尽量收集、利用现有的多媒体素材，根据课
件内容需要进行编辑加工。
• 在多媒体素材采集、编辑完成后，就可以用多媒
体创作（编辑）工具进行集成。
• 一个完整的课件，除了在程序中包含联机帮助功
能以外，还必须提供相关的文档，例如学生手册、
教师手册、技术手册等。
5.3 多媒体课件的开发
• 5.3.2 素材的采集与加工
• 1．多媒体素材
•
多媒体素材是指多媒体课件中所用到的各种听
觉、视觉材料。
• 根据素材的文件格式，可为文本(Text)、声音
(Sound)、图像(Image)、动画(Movie)、视频
(Video)等种类。
–
5.2 计算机辅助教学模式
媒体类型
文字
声音
扩展名
说明
txt
纯文本文件
rtf
Rich Text Format 格式
wri
写字板文件
doc
Word文件
wps
WPS文件
wav
标准的Windows声音文件
mid
乐器数字接口的音乐文件
mp3
MPEG Laver3声音文件
cda
CD Audio文件
vqf
最新的NTT开发的声音文件,比
mp3的压缩比还高
表5－2 常用媒体的文件扩展名
5.2 计算机辅助教学模式
媒体类型
图形图像
动画
扩展名
说明
bmp
Windows位图文件
jpg
JPEG压缩的位图格式
gif
图形交换格式
tif
标记图像格式
eps
Post Scrip图像文件
Gif
图形交换格式
flc（fli）
AutoDesk的Animator文件
avi
Windows视频文件
swf
Flash文件
mov
QuickTime的动画文件
表5－2 常用媒体的文件扩展名
5.2 计算机辅助教学模式
媒体类型
视频
其他
扩展名
说明
avi
Windows视频文件
mov
QuickTime的动画文件
mpg
MPEG视频文件
dat
VCD中的视频文件
exe
可执行文件
ram（ra、rm）
Real Audio和Real Video的流媒体
文件
表5－2 常用媒体的文件扩展名
5.3 多媒体课件的开发
• 多媒体素材的主要特点和文件格式
• （1）声音素材
• ①波形声音文件
• 对实际声音的采样,可以重现各种类型的声音，包
括噪声、乐声，以及立体声、单声等。
• 该文件的扩展名为WAV
• 主要缺点是文件的容量较大。
例如，以16位量化级44.1K采样率进行采样的一分钟单声道声音
文件大约可达5MB。
• 由于原始声音数据量太大，解决方法：
1. 利用硬件或软件方法进行压缩；
2. 适当降低音质。
5.3 多媒体课件的开发
• ②MIDI文件
• 即乐器指令数字接口文件，文件扩展名为MID。
MIDI文件中的数据是一系列指令,它将乐器弹奏的
每个音符表示为一串数字，用来代表音符的声调、
力度、长短等，在发声时，经过声卡上的合成器
将这组数字进行合成并通过杨声器输出。
• MIDI文件的容量要小得多。
• 主要缺陷: 表达能力有限，无法重现自然声音。
5.3 多媒体课件的开发
• ③MPEG Layer 3文件
• 是目前流行的声音文件格式之一，因其压缩率大，
在网上音乐、网络可视电话等方面应用十分广泛，
但音质与CD唱片相比要差一些。
• 该文件的扩展名为MP3。
• ④CD Audio文件
• 即音乐CD唱片所采用的文件格式，其扩展名为
CDA。
• 缺点:无法编辑且文件长度大。
5.3 多媒体课件的开发
• （2）图像（图形）素材
①位图（Bitmap）类：
以二维点阵形式来描述图像；
• ②矢量图(Vector graphic)类：
实际上是存储了表示许多单个对象的一系列指
令。一般说来，矢量类图像的表达细致、真实，
缩放后的分辨率不变，同时，它所需的存储空间
也比较小。
• 图像格式的主要指标：分辨率、色彩数、灰度。
5.3 多媒体课件的开发
• 图像素材的常用文件类型：
• ①BMP格式
• 是一种位图格式文件，用一组数据(8位至24位)来表示一
个像素的色彩。BMP格式文件的规模比较大。
• ②GIF格式
• 是目前Internet上使用的最重要的图像文件格式之一。
• 压缩比比较高，文件规模较小，但仅表达256色图像。
• 目前，GIF格式还支持图像内的小型动画。
• ③JPG格式
• 也称JPEG格式，是一种十分流行的图像格式，它的文件
可以非常小。
• JPG格式是一种有损压缩，因此不适宜于存储珍贵的图
像资料或原始素材。
5.3 多媒体课件的开发
• （3）动画素材
• 动画是由一系列的图像画面组成的队列，画面中的
内容通常是逐渐演变的。
• 动画制作软件很丰富，流行的有Autodesk公司的
Animator（二维动画）和3D Studio max （三维动
画）。
• Flash是目前最为流行的动画格式：
1. Flash文件的扩展名为SFW。
2. Flash动画由矢量图组成，放大、缩小后仍十分清晰。
3. Flash动画的文件很小，且采用流技术，能边播放边传输。
4. Flash的迷人还在于它的交互性，可以通过点击按钮、选
择菜单来控制动画播放。
5.3 多媒体课件的开发
• （4）视频素材
• 视频素材的常用文件类型包括：
• ①AVI视频文件
• 它将视频和音频信号交错在一起存储，兼容好、调用方便、
图象质量好。缺点是文件体积过于庞大。
• 视频文件的扩展名为AVI。
• ②MPG视频文件
• 包括了 MPEG-1, MPEG-2 和 MPEG-4等多种视频格式。
通过MPEG方法进行压缩，具有极佳的视听效果。就相同
内容的视频数据来说，MPG文件要比AVI文件规模要小得
多。
5.3 多媒体课件的开发
• ③DAT视频文件
• 是VCD或卡拉OK-CD数据文件的扩展名。
• 虽然DAT视频的分辨率只有352×240，然而
由于它的帧率比AVI格式要高得多，而且伴音
质量接近CD音质，因此整体效果还是不错的。
• ④RM和ASF视频文件
• 是目前网络课件中常见的视频格式，又称流式
文件格式。它采用流媒体技术进行特殊的压缩
编码，使其能在网络上边下载边流畅地播放。
5.3 多媒体课件的开发
• 2．素材的采集与编辑
• （1）声音的录制
• 多媒体计算机的数字音频系统如图所示。
图5－7 多媒体计算机的数字音频系统
麦克风
音频播放器或
录音机
声 卡
麦克风
输入
模数转换器
数字文件
输出
音箱
或耳机
扬声器
数模转换器
放大器
5.3 多媒体课件的开发
• 在制作多媒体课件时，通常都是利用上述声卡及
专用软件来完成声音的录制、编辑和播放。
• Windows自带的“录音机”程序的界面如图所示。
图5-8 Windows的“录音机”程序
5.3 多媒体课件的开发
• 在声音录制或采集时，声卡和麦克风的质量将直
接影响到所录制的声音文件的质量。
• 采样位数与采样频率也十分关键。
采样频率越高、采样位数越大，声音质量就越好，
但相应的声音文件也越大。
• （2）声音文件的编辑
• 应用Windows自带的“录音机”程序，还可以进
行多种形式的编辑：
•
• 用来进行声音素材处理的软件很多。
例如，Ulead Audio Editor、CooleditPro等等，这些
软件的编辑、合成及效果等功能远比Windows的录音
机程序要强大，它们所生成的声音文件格式也较多。
5.3 多媒体课件的开发
•（3）图像的获取
•除了绘制图像外，还可用屏幕捕捉软件、扫描仪等工具来获取。
•用于屏幕捕捉的软件很多，SnagIt就是一个常用的屏幕捕捉软件。
图5－9
屏幕捕捉软件SnagIt
5.3 多媒体课件的开发
• （4）图像的编辑
• 图像编辑工具十分丰富，从功能十分强大的Photoshop软
件到Windows自带的简易“画图”软件都可选用。
• 采用图像编辑软件对图像进行编辑的一个实例：
（a）Photoshop软件
（b）“画图”软件
5.3 多媒体课件的开发
• （5）视频信息的采集与编辑
• 多媒体计算机的视频采集（捕捉）系统如图5－11所示。
视频
输入
视频源
（摄像机或
录像机）
音频
输入
模数转换器
音频捕捉线路
硬件压缩芯片
视频采集卡
数字文件
5.3 多媒体课件的开发
• 视频采集卡提供了连续采集、单帧采集和视频图
像的数字化播放等功能。
• 视频编辑软件可以对数字化视频信息进行编辑加
工。例如，Adobe 公司的Premiere软件，Ulead公
司的Video Studio软件。
• Premiere是一个基于非线性编辑的视频编辑软件，
是PC平台上应用最为广泛的视频编辑软件，用户
界面如图5－12所示。
5.3 多媒体课件的开发
图5－12 视频编辑软件Premiere
5.3 多媒体课件的开发
• 5.3.3 素材集成及其工具
• 也称多媒体创作软件，这是一种能够把文本、声
音、图像、动画、视频等素材集成为一个交互式
的多媒体作品（或课件）的工具软件。
• 多媒体创作软件通常提供一个“所见即所得”的
编辑环境，所有的素材均可以直接引入该环境中
并根据需要设置其属性，因而可大大提高多媒体
软件的制作效率。
• 多媒体创作软件按其对多媒体素材的安排与组织
方式的不同，大致可以划分为基于页面的工具、
基于图标的工具、基于时间的工具等三种类型。
5.3 多媒体课件的开发
1、基于页面的工具
图5－13 多媒体创作软件Powerpoint
5.3 多媒体课件的开发
图5-14多媒体创作软件FrontPage
5.3 多媒体课件的开发
2、基于图标的工具
图5－15多媒体创作软件AuthorWare
5.3 多媒体课件的开发
3、基于时间的工具
图5-16多媒体创作软件Flash
5.4 概念图及其应用
一、概念图的由来
• 20世纪70年代初由美国康奈尔大学
• 的诺瓦克（Novak）及其同事 提出；
• 1984年Novak出版著作《学习如
何学习》(Learning How to Learn)
• 美国的《科学教育研究》杂志
（Journal of Research in Science
Teaching）在1990年第四季度以专
Joseph D. Novak
刊的形式出版了一期《概念图展望》
（Perspectives on concept mapping）；
• 2004年9月14日至17日在西班牙召开了第一届概念图国际
会议，并邀请Novak做了专场报告 。
概念图的应用领域
• 第一届概念图国际会议主题
–
–
–
–
–
–
–
–
–
概念图评价
概念图在人文学科的应用
概念图在商业领域的应用
概念构图在外语教学中的应用
概念图作为研究工具
知识保存
概念构图在科学学科中的应用
小组构图
概念图在任务分析中的应用
概念图在远程教育中的应用
概念图在数学教育中的应用
概念图在K-12教育中的应用
概念图促进协作
知识工程
技术支撑下的概念构图
选择构图结构
概念构图促进学习
教师教育和专业发展
• 从这些主题可以看出，概念图在国外得到了较广泛的运用，其功能从评
价扩展到了教学策略、学习策略；其应用领域也从科学学科扩展到了人
文学科、商业领域。
• 由于概念图的巨大应用前景，国外市场上开发的制作概念图的软件已多
达十几种，如Inspiration、MindManager、MindDraw、FreeMind等
二、什么是概念图
• 概念图（Concept Map）是用来组织与表征知识的工具。它
通常是将有关某一主题不同级别的概念置于方框或圆圈中,
再以各种连线将相关的概念连接,并用适当的连接语标示出
概念间的关系，这样就形成了关于该主题的概念图。
• Novak：一些加圈的概念用线相互连接，并且在连接线上用
短语加以命名以表达两个概念间的关系。理想的概念图是
分层次的，概念从上往下排列，并且只有连接线水平或者
向上的时候用箭头表示。
• Jonassen强调教学中概念间的关系并非都是分层次的，还
有因果、循环等其他形式。乔纳森等学者认为概念图是
“结构化知识”的图解。
• Grasha则从概念图作用的角度加以阐释；Maxwell将概念图
作为质的研究工具；Watters and Zhou更注重概念图在交
流方面的作用。
三、概念图的理论基础
——有意义学习理论
• 奥苏贝尔指出，有意义的学习是将新知识和个体
本身的知识结构中已有的相关知识相联结的过程。
• 概念与概念间的关系、学习者的先备知识这两者
在有意义学习上扮演了重要的角色。
• 个体在学习新知识时，会将新知识与已有的先备
知识产生联结，进而形成新的认知结构。
• 新经验的学习必须建立在旧经验的基础上，学习
者必须将新知识和原有的知识相联结，加以统整
组合，即有意义的将新概念与已知的概念相联结，
才能达到有意义的学习 。
四、概念图的制作步骤
• 围绕主题列出概念
– 挑选并阅读课本中关于某个主题的章节，标出重要概念和重要理论观点。
• 确定关键概念
– 确认理解主题所必要的关键概念，并将其列成清单。把含义最广、最有
包容性、最抽象的概念作为关键概念，放在顶端。
• 将各级概念排序
– 从关键概念开始，把所有列出的概念从大到小，从一般到具体进行分类
排序。在这过程中，可继续增加更多的概念，将最具体的概念放在最底
层。
• 进行连接
– 寻找概念图不同部分概念之间交叉连线的联结，并标明连接线。将概念
连接起来是画概念图最重要的一部分，常用于描述关系的连接词有
“由……组成”、“包括”、“取决于”、“受…… 影响”、“引起”、
“由……造成”等等。
• 确定各级连接的指向
– 当把概念连接起来后，就要用箭头表示概念间的关系。并非所有的连接
都是单向的，还有相互依赖的双向连接。有时，有的连接可能是间接的，
即通过另一概念相连，这种关系最好用交叉连接表示。
• 反思与完善
– 从整体上对画好的概念图进行反思，并不断修正、充实。
概念图中的连结语
• Novak和Gowin(1984)，Holley, Dansereau, McDonald,
Garland和Collins等学者提出过的连结语，归纳如下：
– 部分与隶属：部分、包含、构成、要素等。
– 特征与性质：特征、特色、性质等。
– 原因与结果：导致、因为……所以……、造成……、产生、能够
等。
– 功能：用途、功用、用处等。
– 解释与定义：称为、表示、解释等。
– 位置、方向、路径：过程、程序、步骤、输入、输出等。
– 例证：实例、例如、譬如等。
– 类型：分类、分成、种类有、分为等
五、概念图制作工具
• MindManager
– 该工具软件运用形象思维方法，使信息同时刺
激大脑两个半球，其编辑界面使得用户可以通
过“形象速记法”创建并相互交流各种想法和
信息。它设计了一个与人的思考方式一致的自
然、直接的工作环境，因此能够减少所花费的
时间、精力，减轻压力，从而提高工作效率。
（严格说来，MindManager是一个思维导图工
具）
例： 用MindManager制作的概念图
Inspiration
•
这是Inspiration公司开发的一个工具软件，现已
发展到8.0版本。在不断的升级和完善过程中，
形成了自己的特色：
1.
2.
3.
4.
5.
•
构图方便，很容易掌握基本的操作。
界面友好，并提供大纲和图形两种视图。
软件自带有许多图标库。
提供多种类型的概念图模板。
具有文件格式转换功能，可将图形文件存为JPG、GIF、HTML格
式，将大纲文件存为HTML格式
地址：
http://www.inspiration.com/freetrial/index.cfm
例：用Inspiration制作的概念图
例：用Kidspiration制作的概念图
StarTree
• StarTree是Inxight公司开发的一个产品，其
最初的目的是用于网站文件的管理，但由
于其动态可视化的特点，非常适合于演讲
展示以及师生间的交流。
• StarTree提供网页输出功能，并且能动态拖
动。
• 公司网址：http://www.inxight.com
其它的概念图制作软件
• TheBrain
– http://www.thebrain.com
• IHMC CMap Tools
– http://cmap.ihmc.us
• LifeMap
– http://www.robertabrams.net/conceptmap/lifemaphom
e.html
• ConceptDraw
– http://www.conceptdraw.com/en/products/mindmap/m
ain.php
• VisiMap
– http://www.coco.co.uk
六、概念图的教育应用
•
诺瓦克的学生理查德（Richard Iuli）根据相关
的研究结果，在参加第一届概念图国际会议的
会议论文中对概念图的作用进行了总结 ：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
呈现个体现有的知识结构；
鉴别迷思概念 （misconception）
揭示学生理解中的差距；
提升反思思维；
设计课程和教学材料；
评价学生学习；
评测项目的有效性；
便于小组成员间的交流及共享见解。
概念图的教育应用
•
概念图在教学中的应用（教师角度）
1. 复习
2. 教学设计
3. 教学评价
•
•
过程性评价工具
总结性评价工具
4. 组织小组讨论
•
概念图在学习中的应用（学生角度）
1.
2.
3.
4.
5.
6.
作为信息组织工具
作为知识表征工具
作为交流工具
作为反思工具
作为计划工具
作为自我评价工具
概念图的教育应用
•
概念图在教学评价中的运用
1. 作为形成性评价（过程性评价）工具，概念
图制作可以使学习者个体思维可视化、外化
2. 作为总结性评价工具，概念图为教师和学生
提供的关于学生学习成绩的反映不是一个抽
象的分数或等第，而是学生知识结构的具体
再现
3. 对于学生而言，概念图也是一种学习的自我
评价工具
5.5 新技术及其教学应用
• 5.5.1 虚拟现实技术
• 1．虚拟现实技术概述
• 虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）技术是多
媒体技术广泛应用后兴起的更高层次的计算机用
户接口技术，它利用计算机生成一种模拟环境，
通过多种传感设备使用户“融入”到该环境中，
实现用户与该环境直接进行自然的交互。
VR系统的关键特性
Immersion
沉浸
VR
Interaction
Imagination
交互
想象
•沉浸：使参与者有“真实”的体验；
•交互：提供方便的、丰富的人机交互手段；
•想象：VR是针对某一特定领域、解决特定问题的应用，所以想象力是关键。
5.5 新技术及其教学应用
•
根据虚拟现实的技术手段不同，可以把虚拟现
实技术分为以下两大类。
•
•
①使用专用硬件实现的虚拟现实技术
譬如：
1. 在视觉方面有头盔式立体显示器等；
2. 在听觉方面有三维音响输出装置；
3. 在力觉、触觉、运动感等方面有数据手套、数据衣，
以及语音识别、眼球运动检测等装置。
4. 由于硬件设施的价格昂贵、操作复杂，因此使用专用
硬件的技术近期不可能普及。
5.5 新技术及其教学应用
• ②在个人计算机上实现的虚拟现实技术
• 可以应用VRML语言、全景环视技术、Java语言等等技术来
实现虚拟现实，可以通过Internet传输相关信息，这时一
般称其为网上虚拟现实技术。
• 优点：使用简单，便于推广。
• 随着Internet技术和虚拟现实技术的发展，通过Internet
开展虚拟实验或虚拟教学正越来越被人们所重视。
2．虚拟现实技术的教学应用
（1）全景环视技术及其应用
• 全景环视技术也称360°全景环视技术，或基
于图像处理的Panorama（全景摄影）技术。
• 它是把相机环绕360°拍摄的一组照片拼接成
一个全景图像，用一个专用的播放软件在
Internet上显示。
• 观看者可以通过鼠标控制环视的方向，好像
在一个窗口前浏览一个现实的场景。
• 参见网站：http://www.chinavr.net
例：PixMaker全景环视图片制作软件
• http://www.pixaround.com.cn
•
例：网上故宫——全景环视技术
• http://chinavr.net/beijing/gugong.htm
5.5 新技术及其教学应用
图5-18
全景环视作品：故宫博物院
5.5 新技术及其教学应用
• （2）VRML技术及其应用
• VRML（The Virtual Reality Modeling Language，虚拟
现实建模语言）是一种虚拟现实建模语言，也是在
Internet上建立3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。
• VRML常用于描述三维物体及三维场景，它能够在WWW上构
建动态的、具有丰富的传感效应的虚拟环境。
• VRML文档是一个扩展名为WRL的文本文件
或扩展名为WRZ的二进制文件（压缩格式）
• VRML文档一般包含如下部分：
– 文件头：给浏览器提供文件的版本信息
– 注释： 以＃号开始的说明文字
– 节点： 场景信息的单位。用来描述场景中的造型、灯光等
– 属性值：描述及改变节点属性的大小
VRML文档实例:
一个半开口的圆柱体
#VRML V2.0 utf8
Shape {
#形状节点
appearance Appearance { #表面特性
material Material { }
#使用默认材质和颜
色
}
geometry Cylinder {
#几何特性
radius 3
height 6
side
TRUE
top
FALSE
bottom TRUE
}
example2.wrl
}
5.5 新技术及其教学应用
• VRML文档的编辑与显示
• 为了方便进行VRML文档的编辑，一般采用
可视化的VRML文档编辑软件，例如
Internet Space Builder、Canoma等。
• 编辑过的VRML文档可以在Internet上传输
并由Web览器进行显示。在Web浏览器中显
示VRML文档时需要预装一个简单的VRML插
件。
5.5 新技术及其教学应用
VRML应用实例：
EireNET（爱尔兰美术馆）是一个采用VRML技术建立的网上虚拟美术馆
（www.dmc.dit.ie/guests/eirenet/eirenet/eirenet/thic2ra.htm）。
图5-20
网上虚拟美术馆
5.5 新技术及其教学应用
• 5.5.2 人工智能技术
• 1.人工智能概述
• 是一门研究运用计算机模拟和延伸人脑功能的综
合性学科。人工智能也是一门涉及数学、计算机
科学、控制论、信息学、心理学、哲学等学科的
交叉和边缘学科。
• 与一般的信息处理技术相比，人工智能技术在求
解策略和处理手段上都有其独特的风格。
5.5 新技术及其教学应用
• 2．人工智能的教育应用
• （1）智能计算机辅助教学
•
智能计算机辅助教学（ICAI）是以认知科学
和思维科学为理论基础，综合人工智能技术、教
育心理学等多门学科的知识对学生实施有效教育
的一门新的教育技术。
5.5 新技术及其教学应用
• ICAI系统由三个基本模块组成：
• 知识库：包含学科知识和教学知识）；
• “学生模型”模块：指明学生知道什么和不知道什么，代表了
学生的智能活动；
• “教师模型”模块：提供教学策略，负责指导系统如何向学生
呈现教材，代表了教师的智能活动。
• 智能人机接口：一个具有自然语言处理功能的人机界面。
5.5 新技术及其教学应用
•
•
在传统的CAI中，教学信息是按预置的教学流程提供给
学生的，不利于学生主观能动性的发挥。
ICAI系统的优点：因材施教
1. 通过智能系统的搜索与推理，动态生成适合于个别化
教学的内容与策略；
2. 通过智能诊断机制判断学生的学习水平，分析学生产
生错误的原因，并向学生提出学习建议；
3. 通过对学生资料库中全体学生出现错误分布的统计，
智能诊断机制向教师提供教学重点与方式、测试重点
与方式，以及题型的建议；
4. 为教师提供友好的教学内容、测试内容维护界面，无
需改变软件的结构即可调整教学策略；
5. 通过对学生模型、教学内容、测试结果的智能分析，
向教学督导人员提供对任课教师教学业绩评价的参考
意见。
5.5 新技术及其教学应用
• ICAI系统实例: ADELE
一个用于临床医学诊断的一个典型ICAI系统。
由模拟角色、解释引擎、会话管理器三部分组成。
在基于病例的临床诊断应用中，ADELE系统向学生提
供某一特殊的医学条件和病例，让学生通过练习和ADELE
系统适当的引导来学习临床医学知识。
图5－22 ICAI系统实例：ADELE
5.5 新技术及其教学应用
• （2）专家系统
• 是在一个特定领域内，以人类专家水平去解决该领域
中困难问题的计算机软件系统。
• 专家系统将某一领域的专家知识、经验加以总结，形
成规则，存入计算机中建立知识库，并采用合适的控
制策略，按输入的原始数据进行推理、演绎，从而作
出判断和决策。
• 专家系统的特征：
①启发性：不仅能使用逻辑性知识，也能使用启发性知识；
②透明性：能向用户解释它的推理过程，回答用户的问题；
③灵活性：知识库的知识便于修改、补充和精练。
专家系统的基本结构
人——机 界 面
知识获取部分
知识库
解释部分
工作
记忆区
推理机
5.5 新技术及其教学应用
• 在Internet上有一些小型的专家系统可供用户在
线使用。
–例如，
http://www.expertise2go.com/shop/desktop.htm
• 为了便于专家系统的开发，人们研制了称之为专
家系统外壳（Expert System Shell）的专家系统
开发工具，大大缩短了系统开发时间并极大程度
地推动专家系统在教育领域内的应用。
–例如，InterModller（http://www.parlog.com/）就
是一个适合中学生使用的专家系统外壳。
5.5 新技术及其教学应用
InterModller
图5－23
“动物识别”专家系统实例
5.5 新技术及其教学应用
• （3）自然语言处理
• 自然语言处理研究使用计算机理解和生成自然语
言的理论和技术。研究自然语言理解的目的是提
高人—机交换信息的能力，使人更容易以自然的
方式与计算机进行沟通。
• 目前的研究与应用较多集中在手写文字识别、书
面语句的理解、机器翻译、口语的理解等方面。
5.5 新技术及其教学应用
• （4）智能代理
• 在环境中自主地搜集信息并合理运作，有效地完
成用户给定的任务。
• 智能代理在教学中的主要应用有：
1.教师代理：运用自身的推理机制，在了解学生实际情
况的前提下，产生恰当的教学策略，以便实施因材施
教，有的放失地指导学生。
2.学生代理：充当学习者的学习伙伴或知心朋友，与学
习者进行平等的讨论、交流，从而克服网络教育环境
中学习者之间交流不足的缺点，提高网络教学的效率。
3.智能化信息服务：发挥其主动性、智能性和协作性等
特征，为用户提供方便、简单的信息搜索和处理手段，
提高学习者的信息获取与处理能力。
本章习题
1
什么是计算机辅助教育、计算机辅助教学？
2
试分析多媒体技术的主要特点。简述超媒体、流媒体的概念。
3
计算机辅助教学的基本模式有哪几种？它们各有什么特点？
4
除本章给出的课件开发步骤外，试了解其他学者的不同说法并进行比较.
5
分别描述多媒体计算机的数字音频系统、视频采集系统的基
本构成及其作用。
本章习题
6
试分析你所熟悉的图像编辑软件，对它们的适用范围进行比较。
7
试对你所了解的多媒体创作软件的优、缺点进行分析与比较。
8
什么是概念图？制作概念图的一般步骤是什么？
6
10
虚拟现实技术有那些主要特征？什么是分布式虚拟现实？
什么是ICAI？ICAI系统的基本模块各起什么作用？
综合实践
选择一个熟悉的专题，用Powerpoint制作一个课件（
电子讲稿）。
具体要求是：
电子讲稿
至少包含10张幻灯
片；对幻灯片
母版进行美化
；幻灯片中含
有超链接和动
画。
和同伴一起对电子
讲稿进行评价