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摘 要:多媒體教學手段的引入,極大地增加了課堂的信息量,豐富了課堂教學的表現(xiàn)形式,但是同樣也暴露了教材信息量不足、多媒體教學素材匱乏等問題。本文結合作者的教學實踐介紹了在備課過程中利用Internet搜索引擎拓展多媒體教學內容、豐富多媒體課件素材的方法。經(jīng)過32學時的“人工智能”本科生課程實踐,驗證了該方法的可行性和有效性。
關鍵詞:搜索引擎;多媒體教學;備課
中圖分類號:G434
文獻標識碼:B
圖文聲像并茂、形象生動直觀是多媒體教學最基本的特點。多媒體可以在較短時間內提供較傳統(tǒng)教學模式更多的信息,提高教學效率,這是多媒體教學最突出的優(yōu)點。此外,多媒體教學能夠充分發(fā)揮計算機網(wǎng)絡的輔助教學功能,學生可以從網(wǎng)絡上查閱教師的電子郵件和教輔資料,最大限度地節(jié)約教育資源,把教師從傳統(tǒng)的教學模式中解放出來,從而有更多的時間和精力應用到科研、教研等創(chuàng)造性工作中去。但是在多媒體教學備課中也暴露出一些新的問題,比如信息來自哪里?多媒體課件的素材來自哪里?
Internet是一個巨大的信息資源寶庫,充分利用Internet資源可以對多媒體教學的信息和素材形成有益的補充。但是Internet信息過載和資源迷向問題又使我們面對浩如煙海的信息資源無所適從。Internet搜索引擎的誕生為我們提供了信息獲取的強有力工具,只需要輸入關鍵詞或關鍵詞的組合進行搜索即可,高級搜索技巧也可以通過閱讀網(wǎng)站上的幫助信息來很快掌握。
下面從四個方面介紹多媒體教學在備課過程中如何利用Internet搜索引擎拓展教學內容、豐富課件素材。
1 利用Internet搜索引擎對教學內容追根溯源
2005年全國高等學校教學督導工作研討會上,哈爾濱工程大學總督學楊曜根教授在報告《讓新的教學理念進課堂》中指出,目前在課堂教學內容上往往是重“結論”、輕“過程”,只是注重傳授前人已解決的定理、概念、知識的現(xiàn)成結論,不注重揭示前人對這些知識的艱辛探索過程。其實,這不單純是理念問題,往往不是教師不想講過程,而是不會講,這都受著教材內容和教師知識面的制約。
正如楊教授所言,“每門學科的發(fā)展過程,每門學科中新觀點、新原理的建立,科學技術的發(fā)現(xiàn)、發(fā)明和發(fā)展,無不是前人向傳統(tǒng)、敢于向權威挑戰(zhàn)、大膽想象、不斷創(chuàng)新的結果,充滿了前人大膽求異、創(chuàng)新的事例,展示這些在學生面前,正可以大大啟發(fā)學生的好奇心、興趣,培養(yǎng)學生逆向思維,引導學生不斷發(fā)問‘為什么’,培養(yǎng)學生的求索精神”。但這些過程事例很少編入現(xiàn)行教材中,傳統(tǒng)的教學手段課堂信息量有限,作為教師當年也沒有在課堂上聽過這些過程事例,事實上這是一個盲區(qū),需要另辟蹊徑來掃除這個盲區(qū),而Internet搜索引擎則是“掃盲”的有力工具之一。
舉例來說明這個問題。人工智能的教材中對人工智能本身的發(fā)展歷程介紹的較多,但是邏輯演算作為人工智能課程的重要內容,邏輯學本身的來龍去脈在教材中卻鮮有提及。備課時,當然可以跳過邏輯學的歷史,也可以去圖書館查閱邏輯學專業(yè)書籍,但是利用Internet搜索引擎不失為一種便捷的方式。我們只需要在Google等搜索引擎中輸入“邏輯學”、“起源”、“發(fā)展”、“分支”等關鍵詞的簡單組合,就可以很容易地找到“邏輯學傳統(tǒng)上可分為古希臘的邏輯學、中國的名辯、古印度的因明學三個分支”、“現(xiàn)代邏輯學已從單一學科逐步發(fā)展成為理論嚴密、分支眾多、應用廣泛的學科群”等,再順藤摸瓜,搜索“古希臘 邏輯”、“名辯 邏輯”、“因明學 邏輯”、“現(xiàn)代邏輯學 分支”等關鍵詞,便可向前把2000多年前印度的正理派、中國的墨子、古希臘的亞里士多德都追溯出來,向后把量子邏輯、控制論邏輯、概率邏輯、價值邏輯、法律邏輯、科學邏輯等信手拈來,經(jīng)過進一步加工提煉,融入到課堂教學中,對拓展學生知識面、激發(fā)學生的探究欲望能起到良好的作用。
2 利用Internet搜索引擎為課堂講解旁征博引
在課堂上旁征博引,能夠豐富教學內容,提升知識的吸引力,增強教師的表現(xiàn)力,激發(fā)學生學習興趣,同時,對同一個問題換個角度、換個說法來闡述,也易于學生理解和掌握,提高課堂教學實效。但是旁征博引對任課教師的知識面要求非常高,尤其對于青年教師,因此在備課時有針對性地利用Internet搜索引擎拓展自己的知識面是非常必要的。
還是舉例來說明這個問題。Agent是人工智能領域研究的熱點問題,Stanford著名人工智能學者Hayes-Roth講過“Agent是人工智能最初的目標,也是人工智能最終的目標”,而我?,F(xiàn)行人工智能課程教學大綱中并不包含這部分內容,為了引領學生走到學科前沿,我準備了2個課時補充講授Agent。但目前國內的人工智能教材中,僅有蔡自興教授的《人工智能及其應用》一書將Agent作為一章來講解。Agent理論部分的幾個概念非常抽象,且學術界觀點不一,如果僅將一家之言介紹給學生,不但學生難于理解,而且容易片面認識問題,因此廣泛引用和介紹學術界的觀點是非常必要的。在準備這部分內容時,Internet搜索引擎發(fā)揮了重要作用。用“agent definition”等關鍵詞在Google中搜索,并根據(jù)搜索結果不斷追溯和拓展,就可以查到Agent一詞的拉丁語起源――agere。Agent作為人工智能術語首見于Minsky的《Society of Mind》一書,以及Agent在美國傳統(tǒng)詞典中的定義,Jiming Liu & Jianbing Wu、Hayes-Roth、Smith, Cypher & Spohre、Wooldridge & Jennings、Shoham、Russel & Norvig、IBM等學者和公司從自主、智能、軟硬件、心智、實體等各個角度和立場給出的定義和討論,將這些內容融合提煉之后呈現(xiàn)給學生,無疑會加深學生對抽象概念的理解,同時對教師本人的知識面也是一個豐富和擴展的過程。
3 利用Internet搜索引擎對教學用例舉一反三
多媒體教學用例必須遵循針對性、典型性、啟發(fā)性、科學性、思想性、簡潔性、趣味性和生動形象性等原則,才能達到較好的授課效果,提高教學質量,但是備課時要準備如此恰當?shù)睦訁s非常困難。利用Internet搜索引擎可以開闊備課思路,對教學用例舉一反三。
例如,人工智能中著名的“猴子與香蕉”問題在蔡自興先生的《人工智能及其應用》教材中僅舉此例用于講解狀態(tài)空間問題表示法。利用Internet搜索引擎還可以找到該問題在講解問題歸約、謂詞邏輯、產(chǎn)生式系統(tǒng)等知識表示方法時的舉例及動畫演示過程,將這些舉例貫通起來在知識表示總結時使用,并借用網(wǎng)上制作好的動畫演示,課堂效果很好,且備課效率很高。
4 利用Internet搜索引擎對課件素材錦上添花
多媒體課件是多媒體課堂教學的關鍵,是影響多媒體課堂教學效果的重要因素。課件過于簡單和粗糙,或者過于花哨,過多過濫地使用多媒體效果,會分散學生注意力,不利于學生課堂學習,致使教學效果降低。因此簡潔明了、形象生動的多媒體素材必不可少。利用Internet搜索引擎的圖片、音樂等搜索功能可以獲得很多極富表現(xiàn)力的音像資料來闡釋或演示抽象的概念和原理。
在人工智能課上講解語義網(wǎng)絡時用到這樣一個例子:用語義網(wǎng)絡法描述歌曲《軍港之夜》中“軍港的夜啊靜悄悄,海浪把戰(zhàn)艦輕輕地搖”這一句的意境。準備這個例子的時候,除了準備解題過程,我還搜索了一首《軍港之夜》樂曲、一張軍港夜幕降臨時的照片和演唱者蘇曉明的照片,加工處理后做到多媒體課件中,并做到不喧賓奪主。在課堂教學中講這個例子時,發(fā)現(xiàn)學生隨著輕柔的音樂、美麗的畫卷一起隨著老師分析著問題,都聚精會神的。
在講解啟發(fā)式搜索算法時,我從網(wǎng)上搜到了孔子的名句“人無遠慮,必有近憂”,唐代詩人盧綸的《送吉中孚校書歸楚州舊山》,其中有四句“林昏天未曙,但向云邊去,暗入無路山,心知有花處”,同時還下載了學校的平面圖,用“人無遠慮,必有近憂”引出啟發(fā)式搜索利用啟發(fā)式信息的思想,利用盧綸的詩來闡釋啟發(fā)式搜索的意境,再結合學校的平面圖提問學生去附近的超市(在圖上均有標注)購物時如何規(guī)劃路徑。就在這樣一種輕松甚至詩情畫意的氛圍中,學生便深刻領會了啟發(fā)式搜索的思想內涵。
此外,利用豐富的多媒體素材還可以對學生進行科學素養(yǎng)的熏陶。例如,在準備人工智能發(fā)展史這一課內容時,我們從網(wǎng)上搜到了Turing、McCarthy、Minsky、Shannoon、Simon、Newell、Feigenbaum、Hopfield、Brooks等在人工智能發(fā)展史上舉足輕重的學者的照片,照片中透出的大家風范、學者目光中流露的執(zhí)著精神、表情中蘊含的嚴謹深邃、笑容中深藏的儒雅樂觀……無不感染著學生。
5 結論
在開展多媒體教學實踐中,利用Internet搜索引擎輔是第一步,對信息的加工處理、凝練升華是備課時一項更艱巨的任務,這個問題已有很多文獻探討過,本文不再贅述。
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關鍵詞:智慧教學;高?;I(yè)課程;舉措
一、引言
高?;I(yè)的宗旨是培養(yǎng)能對各種化工及相關過程和化學加工工藝進行分析、研究,并能熟練利用計算機技術進行過程模擬、設計的人才,其主要課程包括無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理、化工熱力學。研究的主要內容是在化工生產(chǎn)過程中的“三傳一反”,即熱量傳遞、質量傳遞、動量傳遞和化工反應過程。學生經(jīng)常會遇到用計算機學習的情況,所以使用智慧教學的方式既符合化工專業(yè)學生的學習特點,又能用較有新意的學習方式使學生體會到學習的樂趣,并能夠更好地理解知識,對提高高校學生的知識水平有著較大的幫助。
二、當前高校化工專業(yè)課程開展中出現(xiàn)的問題
因為我國教育改革剛開始推進,所以傳統(tǒng)教育下高校化工專業(yè)課程的開展還有不少的問題。比如,課堂上,教師沒有辦法顧及眾多的學生,因而學生掌握知識的程度參差不齊;復雜的化工知識,加上教師缺乏合理的教學方式,使化工教學困難重重。另外,由于高考的壓力,高中生會全身心地投入學習中。而高校受客觀條件的限制,導師沒有辦法像在高中時全天盯著學生,而且高校學生沒有高考的壓力,所以學生就會有所放松。在傳統(tǒng)的教學中,教師是主角,教學方式?jīng)]有新意,學生在課堂中難以提起對學習的興趣,教學質量就難以提高。再加上教師大多以理論教學為主,在課堂上講知識,以灌輸為主;而且高校學生的學習能力存在差異,部分學生對化工專業(yè)課的理解能力較差。比如,在學習“物理化學”時對相平衡理解不透徹,就可能影響之后“化工原理”中傳熱理論的學習。在學習后面的課程時,學生會發(fā)現(xiàn)自己的基礎理論不扎實,想再回來補前面的課程,這無疑會耗費更多的時間和精力?;I(yè)課堂開展所面臨的這些問題,關系著學生的發(fā)展。因此,高校教師應運用新型教學理論,促進學生專業(yè)水平的提高。
三、推動智慧教學在高校化工專業(yè)課程中應用的具體措施
(一)解決已知問題,不斷提高教學效率
以上筆者所列舉的問題都是化工專業(yè)教學中較為典型的問題,這些問題使化工專業(yè)教學效率低下,限制了學生專業(yè)水平的提高,應得到妥善的解決。高校的管理模式與高中的管理模式有很大的差異,高校的教師更注重培養(yǎng)學生學習的自主性。相對而言,高校采用的管理模式是更適合學生綜合能力發(fā)展以及自我管理水平全面提高的優(yōu)秀的教學管理模式。但學生由高考的高壓環(huán)境進入大學相對寬松的學習環(huán)境,很容易出現(xiàn)心理上的不適,甚至部分學生會感到無所適從,不知道如何適應高校的學習。因此,高校教師應適當?shù)匾龑W生,幫助學生盡快地進入學習狀態(tài),盡力讓學生把更多的精力投入課堂中,提高學生在課堂上的參與度。高校教師能為學生做的是為學生答疑解惑,強化學生課上所學到的知識,所以教師應該提高效率,使課堂盡量飽滿。使用智慧教學可以使學生在學習過程中遇到難以理解的問題時,通過智慧教學系統(tǒng)將問題轉達給教師。在整合了學生學習過程中的難點后,教師就可以有的放矢地在課上進行教學,講解學生學習過程中的難點。這樣就可以使學生在學習時更好地理解難點。學生是課堂教學的主體,教學的目的是讓學生能夠更深入地理解知識,而在這一點上,智慧教學有著遠勝于傳統(tǒng)教學模式的優(yōu)越性。同時,教師上課時也應該不拘于形式,盡量豐富,使課堂富于變化,盡量多彩一點。這樣,學生也會隨著每次課堂多彩的變化自然而然地跟上教師的教學思路。學生課堂的參與度提高,經(jīng)過日積月累,課程的教學質量、教學效果就會慢慢提升,學生對教師的教學認可度也會隨之提高,上課的興趣被調動起來,學習效率就會提高。
(二)利用智慧課堂幫助學生學會時間管理
因為高校學生的心智更加成熟,所以高校對學生的管理束縛也更少,學生的課余時間也較充足。有些學生能利用這1022021年12月些時間不斷學習,充實自己;而有些學生在這樣的環(huán)境下反而變得松散、懶惰。環(huán)境突然發(fā)生巨大改變,學生的落差感是不可避免的,學生也會因此變得迷茫。這個時候,教師就可以運用智慧課堂來幫助學生管理時間。現(xiàn)在,一部分學生已有智慧課堂,他們可以通過智慧課堂來了解學習的進度與計劃,并且?guī)椭约哼M一步融入課堂,根據(jù)學習的計劃,自主進行課前預習、課堂學習、課后復習等一系列學習計劃,這對學生自主學習的幫助很大。而教師可以通過智慧課堂所需完成的任務、學習的計劃,實時監(jiān)督學生的學習進度,了解學生的學習狀態(tài),針對學生課后自主學習的情況及時調整教學計劃和進度等并及時給予學生反饋,使學生積極投入學習中來。時間對每個學生都是公平的。一部分學生能夠較好地利用時間,將更多的時間用在學習上,所以他們較好地掌握了專業(yè)知識;而另一部分學生卻把時間花費在玩耍上,因而對知識掌握不太牢固。教師利用智慧課堂時,首先,要使學生明白,高校給他們提供了一個難得的學習機會,他們將更多的時間放在有意義的事情上,這樣才能取得較好的學習成果。其次,要采用多樣化的、學生感興趣的方式,潛移默化地為學生傳授多元化的知識,幫助學生轉變思想,成長為積極向上的人。
(三)運用智慧課堂提高課堂教學效率
在以往的學習中,學生十分依賴課上學習的時間,甚至有些學生不進行課前預習,只是在課上聽教師的講解。在這種情況下,學生不了解學習中的重難點,很難跟上教師的教學思路。這導致課堂教學效率低下,給學生留下的自主時間較少,學生不能根據(jù)自己的水平有目的地學習。所以,教師在課堂上應盡量提高教學效率,留給學生足夠的時間。智慧課堂作為教師與學生之間課上、課下知識傳播的樞紐,對學生課下的自主學習具有深遠的意義。學生可以利用智慧課堂先進行預習,了解重點,解決難點,再根據(jù)自己的掌握情況進行分析,帶著問題進課堂,著重聽取教師在這一方面的講解,并且把自己學習中的問題積攢下來在課堂上向教師請教。而教師則可以通過智慧課堂了解學生學習中普遍存在的問題,在課堂上著重講解難點,而對比較簡單的問題就可以花費較少的時間。這樣就有效地提高了課堂授課的效率,教師可以利用剩下來的時間幫助學生解決問題,或者讓學生自主探究,培養(yǎng)學生自主學習的能力,或者讓學生進行討論,由學習較好的學生為其他同學進行講解。同時,通過智慧課堂,學生與教師的交流更加便捷了。對于不會的問題,學生可以在線即時詢問教師;教師及時完成“一對一”“點對點”的教學,幫助學生解答疑點、攻克難點。
(四)運用智慧課堂幫助學生更好地理解重難點
在傳統(tǒng)課堂中,學生遇到的重難點問題時,只能在課上聽教師講。如果教師對知識點的理解或表達方式不同,那么學生對知識點的理解也會不同。而智慧課堂的作用就是盡可能地解決這些問題。以“化工原理”課程中的液體精餾部分為例,其內容很抽象,且有大量用符號表示的公式,僅靠學生個人的學習往往很難取得理想的效果。而智慧教學軟件可以輔助學生理清公式,弄懂傳質的機理,這有利于學生快速地掌握知識。課下,學生可盡最大努力理解知識,經(jīng)過學生自主學習,剩下的都是偏難一點的理論知識。這一部分知識要讓學生自己弄懂確實存在困難,此時,教師可以帶領學生對知識加以梳理。此外,教師還可以合理地運用智慧課堂為學生進行知識難易程度的分級,將其中較難的部分列出來,讓學生先自行理解。這樣,即使學生不能全部弄懂,但學生對難點也會有自己的感悟。然后,教師再進行講解。當學生通過這種方式理解了知識的重難點后,他們在知識的理解上自然會更上一層樓。有些學生因缺乏向教師請教的勇氣而嚴重影響學習的效果。而利用智慧課堂就可以避免這一現(xiàn)象的發(fā)生。學生只要在線上把問題發(fā)給教師,接下來就可以靜靜等著教師的回復了。
四、結語
總而言之,智慧課堂是在我國教育改革中一種新穎的教學方式,它是科技發(fā)展的產(chǎn)物,不只對高校,甚至對學習的全學段都有極大的幫助。而對高校而言,智慧課堂軟件在未來完全落實之后定然是一大利器。化工專業(yè)課程應當積極利用好身邊的智慧課堂,使其與學科特點積極融合,真正成為利器。教師應該積極把智慧課堂運用到化工專業(yè)的教學上,摸清套路,使其在授課時發(fā)揮作用。
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“互聯(lián)網(wǎng)+教育”智慧校園建設工作總結
我校自智慧校園創(chuàng)建開始,學校領導非常重視此項工作,嚴格按照上級主管部門的要求,積極籌劃,仔細部署,認真落實,取得了一定的成績,現(xiàn)將本學期創(chuàng)建工作總結向領導匯報。
一、已經(jīng)落實的工作
1.制定了各項規(guī)章制度
為確保智慧校園創(chuàng)建各項工作的有序開展,創(chuàng)建領導小組制定智慧校園管理、使用、人員培訓等系列制度,從創(chuàng)建之初就從嚴要求,嚴格按照制度和要求執(zhí)行。
2.加強教師隊伍建設
智慧校園的建設離不開廣大教師的參與,而教師能力水平?jīng)Q定著智慧校園創(chuàng)建的標準。為此,學校多方面結合:第一,學校邀請區(qū)教體局領導專家指導我校的創(chuàng)建工作;第二,校內定期開展教育信息化的新知識、新技術及新媒體的應用專題培訓,開展各學科優(yōu)課展示、師徒聽課等活動,有效推動信息技術與學科教學的有機融合;第三,學校安排領導和教師外出參觀學習,學習國內智慧校園創(chuàng)建的最新理念,學習外單位智慧校園創(chuàng)建的創(chuàng)新做法;第四,進一步落實完善三個課堂工作,以班帶班、以校帶校,實現(xiàn)優(yōu)質資源均衡共享,落實在線互動課堂常態(tài)化。另外,學校還邀請合作企業(yè)派駐技術人員進行專項培訓等,通過培訓指導,提升教師的新媒體新技術應用水平。
3.重視對硬件的投入
目前學?,F(xiàn)有教師108人,基本實現(xiàn)每人一臺筆記本電腦,師機比達1:1,學生1356人,學生機222臺,生機比6.5:1。學校有28個教學班均配有班班通計算機、交互式白板一體機。千兆進校,百兆進班,教師辦公地點和試點班級安裝無線路由,做到無線覆蓋。建有基于校園網(wǎng)絡的數(shù)字監(jiān)控、智能安防、訪客系統(tǒng)等。做到數(shù)字資源班班通,學習平臺人人通。
4.加強平臺的管理應用
在校園教育教學管理中初步使用云校家系統(tǒng)。包括:電子課程表、移動講臺、課前導學、在線檢測、課后練習、設備保修、會議安排、場館申請、問卷調查、電子備課、網(wǎng)絡素質評價。智慧管理系統(tǒng)涵蓋學校各職能部門、各管理層面的日常管理工作,涵蓋校務、教務、資產(chǎn)、人事等業(yè)務流程,通過全方位數(shù)據(jù)采集匯聚和智能分析,為管理決策提供科學支撐。
5.我校認真落實市級、區(qū)級學習培訓計劃。本學期全校教師于5月18日全員參加了自治區(qū)統(tǒng)一安排的中教云數(shù)字教材入校培訓;6月11日,信息部針對全校功能室人員展開了“中小學教育裝備管理信息系統(tǒng)”操作培訓。校內大力開展計算機網(wǎng)絡應用培訓、智慧課堂培訓、在線互動課堂教學培訓等各類信息化培訓,為老師更好的使用信息,提高課堂效率打下基礎。
6.學校每月定期更新全國教育信息化工作進展信息系統(tǒng),及時上報學校的最新數(shù)據(jù),為上級部門把握工作進展和部署下一步工作提供參考數(shù)據(jù)。
7.學校積極推動“個人空間”建設應用。在“寧夏教育云”上共享教學資源,書寫教學心得,迸發(fā)出教育思想的火花;學生登錄“個人空間”,下載教學資源,討論問題,交流心得,共同進步。
8.在線互動課堂常態(tài)化教學
“在線互動課堂”這種新的教學方式,使教師和學生不用出課堂,就可以實現(xiàn)交流和互動資源共享,不僅有利于提高教師的專業(yè)水平,調動學生的積極性,激發(fā)學生的學習興趣,而且有利于實現(xiàn)優(yōu)質教育資源共享,縮小地區(qū)教育差距,確保教育的公平。
同時,“在線同步互動課堂”的實施也讓教學點的教師改變了傳統(tǒng)的教育觀念,在教學過程中獲得了優(yōu)質教學資源的同時,教育技能和教學水平均得到了不同程度的提高。剛開始我校實施“在線互動課堂”教學時,教師因為不適應這種新的教學模式,加上計算機操作水平不高,導致課堂效果不太好。學校領導及時組織相關學科的教師深入“在線互動課堂”聽課,對每堂課的主講教師進行點評和技術指導,幫助教師答疑解惑。經(jīng)過一年多的教學實踐,教師都能熟練地操作計算機,運用各種網(wǎng)絡教學資源,實現(xiàn)“在線互動課堂”的有效互動。教師經(jīng)常通過“在線互動課堂”教學進行教學交流,相互溝通,進一步促進了教學水平的提高。
9.本學年學校組織了人工智能與教學融合的各類公開課,有骨干教師“教學助手與課堂教學深度融合”示范課;高級教師“現(xiàn)代信息技術與教學融合”觀摩課;“在線互動課堂”數(shù)學教師聯(lián)片教研的同課異構課;青年教師“人工教學助手與課堂教學深度融合”優(yōu)質課競賽。通過各類公開課、競賽活動促使教師在課堂教學中對智能教學助手的應用常態(tài)化、自覺化。
二、著眼未來,持續(xù)發(fā)展,總結反思
創(chuàng)建智慧校園,是為了更好地服務教育教學。著眼未來,我校將智慧校園建設納入長遠發(fā)展之中。
1.進一步加大硬件的投入。我校有28個教學班級,其中9個教學班配備了鴻合一體機,其余19個教學班均為以前的希沃一體機,目前部分電腦已經(jīng)接近使用年限,故障頻發(fā)。今后將計劃為這些教室更新裝配新的交互式一體機,為教學提供硬件支撐。
3.加強教師隊伍建設,重視平臺的融合應用。教師隊伍的水平,決定教育教學的質量。我校派出教師學習培訓的力度還不夠,今后將進一步加大培訓,請進專家學者開設講座,加強自身學習,不斷提升教師自身素質,為教學提供人才支撐。
學?,F(xiàn)有多項教學平臺、同時有些學科還開始使用多種APP教學軟件服務教學,今后將繼續(xù)開發(fā)這方面的創(chuàng)新使用案例,進一步探索運用免費資源。
【關鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)+教育;自主化學習;個性化學習;終身學習;大數(shù)據(jù)運用
2015年3月總理在政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”,這表示中國進入了一個信息技術與互聯(lián)網(wǎng)結合的時代,各行各業(yè)將與互聯(lián)網(wǎng)深度融合,當然教育也不例外。初次聽到“互聯(lián)網(wǎng)+”這個詞時,我是茫然的,不知道“互聯(lián)網(wǎng)+”是什么,它與教育、與課堂究竟有什么關系,并由此認為這僅是一個新的花樣而已,便懷著一顆摒棄的心去接觸它,慢慢地揭開 “互聯(lián)網(wǎng)+教育”的神秘面紗,原來互聯(lián)網(wǎng)+教育簡單地來說就是互聯(lián)網(wǎng)與教育的有機結合。也就是如何利用互聯(lián)網(wǎng)更好地服務教育。
2016年3月9日,在韓國舉行圍棋人機大戰(zhàn),結果是阿爾法(人工智能程序)取得了勝利。這時候我們恐懼了,我們不禁思考,未來的我們會不會為人工智能所奴隸?在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”上我們也思考,未來我們會不會為互聯(lián)網(wǎng)所奴隸?于是我們膽怯了,我們恐慌了,我們害怕我們的課堂為互聯(lián)網(wǎng)所奴隸。但也唯有這種膽怯和恐慌才能讓我們警醒,讓我們有勇氣去改變自己的課堂。
一、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”自主學習
互聯(lián)網(wǎng)給課堂教育帶來的巨大變革,讓我們的教學不僅僅局限在短短40分鐘,更能延伸到課堂外,我認為這是一個不容小覷的趨勢。以我的學科為例,信息技術學科每班一周一節(jié)課,每學期也不過18節(jié)課而已。在這信息化飛速發(fā)展的年代是無法滿足當下學生對信息技術的需求。這時我可以利用課余的時間去進行課外教學,如錄制一節(jié)小微課,或者提出一個小的問題,放到我們QQ空間、微博或微信等交流平臺上,學生通過平臺可以自主地學習和討論。這樣不僅滿足了學生對信息技術的需求,而且培養(yǎng)了學生學習信息技術的興趣,間接培養(yǎng)他們的自主學習能力和交流能力。有的老師不禁這樣想,我是主科老師,是以學生學會某節(jié)課的知識點為目標進行教學,它可能不適合我們主科老師。在這里,我可以大膽地告訴老師們,“互聯(lián)網(wǎng)+教育”適應所有的學科,比如主科老師可以制作對于某一個知識點的講解的微課視頻,到平臺上,學生在家里通過平臺就可以學到這個知識點。試想這樣做后會帶來什么樣的效果。老師們可以節(jié)省課堂答疑的時間,可以照顧到接受能力較弱的后進生,從而培養(yǎng)了他們在信息化時代自主學習的能力。
二、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”個性化學習
每個人是不同的,都是獨立的個體,正因為有了不同,所以才有了多彩的世界。同樣每個學生也是不同的,每個學生都有他自己的興趣,面對不同的學生,作為教師的我們可以針對他們不同的興趣進行培養(yǎng),培養(yǎng)出不同的人才來為這個信息化社會服務。在傳統(tǒng)教育下我們可能會很難實現(xiàn)這種多元化的培養(yǎng),但是在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境下我們是可以逐步實現(xiàn)的。比如我的一個學生在初中階段表現(xiàn)出他對計算機編程有著的強烈興趣,由于外部因素,我不可能全心得投入對他的編程指導,這個時候,我建議他利用網(wǎng)絡來進行學習,并提出好的平臺,如“慕課網(wǎng)”。一段時間后,他向我訴說他學習的成果,我看到他學得不亦樂乎,滿足了強烈的求知欲,同時也得到了很大的成就感??梢哉f,在“互聯(lián)網(wǎng)+”的環(huán)境下,學生可根據(jù)自己的興趣來進行個性化的學習。
三、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”終身學習
當我們處于K12階段時候,我們每天都在學習,都在接受新的知識。但當我們走進大學或是社會之后,發(fā)現(xiàn)我們需要源源不斷的知識來充實自己。我們首先想到的是買書籍,但總有那么幾個知識點是我們通過書籍不能完全領悟的,這個時候我們怎么辦?繼續(xù)買同類不同版本的書,還是找家教?抑或是找補課班來幫助自己?我們很難選擇,時間、地點的局限,讓我們不能夠完全地配合。這個時候如果利用互聯(lián)網(wǎng),我們就迎刃而解了,可以通過“中國大學MOOC”、“網(wǎng)易公開課”、“愛課程”等多種平臺來進行網(wǎng)絡學習。同時它們有相應移動客戶端,可以隨時隨地學習,從而構建出終身學習體質。
四、“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大數(shù)據(jù)運用
大數(shù)據(jù)被越來越多的人關注,被越來越多的產(chǎn)品應用。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”上我們也能看到大數(shù)據(jù)的身影。比如,我們盤錦市的自主學習平臺,老師可以通過平臺找盤錦市所有老師上傳的習題,經(jīng)過精心挑選組成卷子下發(fā)給學生。學生進入平臺進行答題并提交。當全班同學全部完成后,老師后方會生成錯誤習題的統(tǒng)計。這樣教師就可以通過統(tǒng)計出某一個習題的錯誤率,從而得出學生某一個知識點的掌握情況。這樣通過一個大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,教師的教學就會有的放矢,大大提高了教學效率,讓的教育教學回歸科學,回歸本質。
五、結束語
“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的道路是漫長而曲折的,但它孕育著無數(shù)的可能性。我們的終極目標是培養(yǎng)健康全方面發(fā)展的人才,“互聯(lián)網(wǎng)+教育”正在逐步幫助我們實現(xiàn),如我們所熟知的創(chuàng)客教育,它培養(yǎng)出的正是適應當今社會發(fā)展方向需求的學生。我相信“互聯(lián)網(wǎng)+教育”將呈現(xiàn)給我們一個多元的現(xiàn)代教育格局,給現(xiàn)代教育一個嶄新的未來。
【參考文獻】
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目前機器人競賽活動已深入到全國的中小學,而競賽活動能夠真正參與到其中的學生所占比例較少,因此越來越多的科學教師在思考,如何把機器人教學帶入課堂,讓更多的學生感受機器人的魅力。
機器人教學走進課堂的問題
目前機器人活動走入課堂存在的主要問題有:
(一)持續(xù)性保障
開設機器人課程要有一定數(shù)量的機器人和計算機及相應的場地,因此需要一定的啟動性投入。啟動之后涉及到的持續(xù)性的保障有兩點:一是后續(xù)機器人的管理與維護難度高、損耗大,維持機器人活動需要后續(xù)的配件和場地的更新、補充等資金投入;二是對輔導教師要求高,現(xiàn)有輔導教師人數(shù)嚴重不足。
(二)缺乏相應的課程體系與教材
雖然國內有些省份在信息技術課程中含有部分關于機器人的內容,但都是基于某個廠家的機器人產(chǎn)品設計的,不適合本地的特色與現(xiàn)有設備。另外,對于機器人教學所應包括的基本知識架構和教學方法也非常匱乏。機器人教學要持續(xù)性發(fā)展,就要在知識體系和評估訓練方面形成體系。
(三)教學與競賽尺度把握錯位
目前中小學開展機器人活動,基本上是以競賽作為檢驗教學效果的標尺。如想機器人教育能長期有效地發(fā)展,就不能把比賽作為唯一的課程目標,否則會使機器人教學走入“為競賽而教學”的誤區(qū),勢必導致該項活動缺乏生命力。
(四)教師和學生家長的不理解、不支持
在“分數(shù)才是硬道理”的思想下,很多教師和家長對于學生參加機器人活動選擇了反對,理由都是影響學習,對升學沒有幫助。這使得科技教師要面對很多尷尬與不理解。
機器人教學走進課堂的幾項措施
要解決以上機器人活動發(fā)展的瓶頸問題,使機器人教學進入課堂,我認為可以從以下幾個方面進行思考:
(一)結合實際編寫校本教程
將機器人活動納入校本課程管理,為機器人正式進入課堂積累經(jīng)驗。經(jīng)過幾年的積累與沉淀,我校目前編寫有教材《程序設計與智能機器人》,該教材以LEGO NXT機器人為硬件平臺,以ROBOTC為軟件平臺;宗旨是利用機器人平臺讓學生體會程序結構與應用,初嘗人工智能的樂趣。該課程共17個課時。
自主編寫教材的目的在于:一是符合本地學生(至少是本校學生)的認知水平和能力等實際情況;二是可基于現(xiàn)有器材設計,具有可操作性;三是能不斷地進行實踐和修改,并在此基礎上形成知識體系和架構,具有一定的推廣性。
(二)精選機器人平臺,輔以仿真軟件
選用的機器人平臺要符合教學使用,要有良好的擴展性,要具備耐用、易維護和啟發(fā)性思維好的特點,盡量保障一次性投資長期反復使用。在資金與設備不足的情況下,輔以仿真軟件。仿真軟件的好處在于投資成本相對低廉,維護簡單,可用于大規(guī)模的課堂教學。我校的機器人工作室除配備10多套LEGO機器人用于教學外,同時采用LEGO輔助設計軟件Ldraw和MLAD用于課堂教學,解決器材不足的問題。
(三)機器人技術與學科的整合
機器人作為現(xiàn)代教育技術的前沿產(chǎn)品,其教學內容涵蓋了很多學科的知識,因此有效地將機器人與相關學科進行整合,能讓學生在所熟知的學科中感受科技的進步帶來的不同體驗。例如:
·程序設計——讓機器人走方形,能很好地讓學生深刻理解循環(huán)結構的性質與特點;
·物理實驗課——讓學生用機器人設計一個簡單的單擺實驗裝置并收集數(shù)據(jù);
·數(shù)學課——追及和相遇知識一直是學生比較難以理解的抽象問題,教師可以用機器人進行演示,讓學生對該類問題有形象的認識;
·音樂課——可設計一個舞蹈機器人,讓它跟著音樂的節(jié)奏舞動。
以上只是一些在我??茖W實踐中的例子,大家還可以找出更多的結合點。這些整合不僅可以活躍課堂,也讓機器人技術的學習和展示過程更形象具體。
(四)機器人活動多元化,實現(xiàn)多贏局面
我校每年開展3項活動:研究性學習、電腦作品制作活動以及青少年科技創(chuàng)新大賽。從活動主題來看,三者的核心都是探究、體驗、創(chuàng)新,都注重科學及研究價值。因此機器人活動完全可以整合3項活動作為同一件事統(tǒng)籌開展。
整合思想通過研究性學習把機器人活動向縱深發(fā)展,形成課題研究成果,可在不影響正常教學的前提下,不需對學校日常的教育教學活動作大的改變,結合日常培訓活動中進行。通過青少年科技創(chuàng)新大賽,將機器人活動引導向科技創(chuàng)新方向發(fā)展,充分調動學生的創(chuàng)造性思維。以上述活動為基礎,面向機器人競賽,將競賽作為機器人教學活動的成果展現(xiàn)平臺,在學習和創(chuàng)作中有效應用和整合。
(五)輔導教師隊伍的整合,多元化的教學方式
機器人教學是多學科的結合,因此輔導教師隊伍應當是由相關專業(yè)的老師組成,既可解決輔導教師知識面單一問題,又可豐富機器人活動的項目。我校的輔導教師由2名信息技術教師和1名物理教師組成,這種組合解決了機器人教學中涉及的程序設計與機械及電子電路等學科問題。
面對層次和知識面不同的學生,在機器人活動中應采取多元化的教學方式。以任務驅動及小組合作學習方式進行教學,由組長帶領本組的同學進行項目研究;輔導教師定期組織組員進行討論解疑。這樣以點帶面的方式,也可以激勵更多的學生來擔任輔導員的角色。
(六)開放科學工作室,共享資源
柳州市的青少年科學工作室已有50多個,這些工作室中有的在學校,有的在社區(qū)。因此,可以充分發(fā)揮科學工作室的作用,空余時間向社會開放,讓更多青少年能夠接觸和了解機器人,實現(xiàn)以點到面的輻射作用。將機器人教育和活動推向社會,擴大影響。
在學校開展機器人活動所形成的教材和教學方法可以在社區(qū)工作室開放中推而廣之,而社區(qū)開展活動的時間可以很好地彌補學校寒暑假期的空檔,讓真正愛好機器人的學生在全年的每個時段都有機會參加機器人活動。
關鍵詞:智能錄播系統(tǒng) 常態(tài)化教學 音頻拾取 視頻切換
智能錄播系統(tǒng)是利用計算機網(wǎng)絡和多媒體技術將教學過程實時數(shù)字化的一種現(xiàn)代教育技術系統(tǒng)。智能錄播系統(tǒng)將傳統(tǒng)演播室延伸到普通教室,簡化了資源建設的流程,節(jié)約了人力,在錄制的同時還能提供網(wǎng)絡直播、點播等功能。這些特點使得智能錄播系統(tǒng)在高校精品網(wǎng)絡課程建設的大潮中蓬勃發(fā)展,成為一種應用廣泛的資源建設和網(wǎng)絡教學系統(tǒng)。
一、智能錄播系統(tǒng)的系統(tǒng)構成
目前市場上的智能錄播系統(tǒng)品牌和型號有很多,采用的技術和設備也各有不同。但從系統(tǒng)的整體結構上看,卻是大同小異,基本由以下功能模塊構成:師生視頻智能跟蹤模塊,教學內容顯示模塊,視頻切換模塊,音頻模塊和廣播錄制模塊,拓撲關系如圖1所示。
師生視頻智能跟蹤模塊:這個模塊包括教師跟蹤和學生跟蹤兩個子系統(tǒng)。教師跟蹤子系統(tǒng)負責自動精確定位主講教師位置并控制攝像機跟蹤拍攝,將教師視頻傳送至視頻切換模塊。學生跟蹤子系統(tǒng)是定位活躍學生(如發(fā)言的學生等),功能與教師部分類似,只是定位精確性較低。目前的智能跟蹤方式主要有:圖像識別和觸發(fā)式(又包含空間網(wǎng)格、紅外觸發(fā)、超聲波觸發(fā)和外部設備觸發(fā)等)。
教學內容顯示模塊:負責將各種教學內容轉為視頻并傳輸?shù)揭曨l切換模塊,包含計算機圖像子系統(tǒng)、板書子系統(tǒng)和其他教學設備(如實物展臺)子系統(tǒng)。
視頻切換模塊:智能錄播系統(tǒng)的核心,負責從多路視頻信號中選擇合適的信號傳送給廣播錄制模塊。視頻切換模塊選擇的視頻是否合適,直接決定了智能錄播系統(tǒng)能否如實準確地記錄課堂教學過程。
音頻模塊:包括拾音子系統(tǒng)和擴聲子系統(tǒng)。負責采集教學實時聲音和擴聲。
廣播錄制模塊:將視頻切換模塊傳送來的視頻信號和音頻模塊傳送的音頻信號合成為視頻課件,并進行網(wǎng)絡直播。錄制模式主要分成電影模式(單畫面)和課件模式(多畫面)。在本文中主要討論錄播系統(tǒng)的電影錄制模式(單畫面)。
二、智能錄播系統(tǒng)在常態(tài)化教學中的困境
所謂常態(tài)化教學是指普通的課堂教學,包括常態(tài)的教學過程、教學設施、教學方法和教學對象。這就要求錄播系統(tǒng)要盡可能小地影響師生的心態(tài)和教學過程。
錄播系統(tǒng)對師生心態(tài)的影響主要有兩個方面,一是事件的影響。當教師和學生知道這節(jié)課要錄像時,心理上總會有些緊張。有些教師在課件錄制過程中精神緊張,甚至說不出話來。而學生也會刻意隱藏或表現(xiàn)自己,表現(xiàn)出一定的反常情況。另一方面的影響是設備的影響。目前不少錄播系統(tǒng)在錄制課件特別是錄制師生交互時需要一些輔助的器材,如教師須佩戴無線話筒,而學生回答問題需要按搶答器等。這些額外設備的使用加重了師生的心理負擔,也容易引起一些錄制過程中的故障。比如,學生回答問題必須要按搶答器,畫面才會切換到該學生,如果學生忘記按搶答器或者其他學生按了搶答器,錄播系統(tǒng)就無法正確切換畫面。
目前的智能錄播系統(tǒng)對教學過程的影響不大。與傳統(tǒng)電視課程拍攝系統(tǒng)比較,錄播系統(tǒng)能和多媒體教學系統(tǒng)有機融合,現(xiàn)場也無需專業(yè)人員進行視頻切換操作等,教師一般只需要按一個按鍵就可以進行課程錄制。
從現(xiàn)有的自動錄播系統(tǒng)在常態(tài)化教學中的應用來看,主要存在3個問題:教師的跟蹤、教學視頻內容的切換以及聲音的拾取。
1 教師跟蹤部分存在的問題
教師在課堂教學中占主導地位,是教學信息的主要傳輸者。教師的圖像在課件中占很重要的地位。教師跟蹤部分應該能準確定位教師的位置,清晰呈現(xiàn)教師的神態(tài)和動作。而現(xiàn)有的錄播系統(tǒng)在這一點上還有不少問題。智能識別的跟蹤方式可以較為及時地跟蹤教師,但常會出現(xiàn)跟丟的情況(也就是所謂的“丟人”),觸發(fā)式的跟蹤方式“丟人”現(xiàn)象較少,但容易在觸發(fā)臨界點(兩個觸發(fā)區(qū)域的相交區(qū)域)出現(xiàn)鏡頭反復搖擺的情況。這些問題都會產(chǎn)生影響教學的垃圾鏡頭。而且這些跟蹤方式往往有區(qū)域限制,不能覆蓋教室的范圍。有些教師習慣于在教室內走動講授,當其離開設定區(qū)域時錄播系統(tǒng)就無法準確跟蹤。另外,在跟蹤拍攝教師時,畫面的景別是固定的,一般是中景,即腰部以上。這種景別能比較好地展現(xiàn)教師的教容教態(tài),但對教師的面部表情和全身動作無法表達清楚。
2 視頻切換模塊存在的問題
視頻切換模塊是智能錄播系統(tǒng)的核心,用來自動切換錄制的視頻內容。例如,當教師講解時,該模塊要選擇教師跟蹤子系統(tǒng)傳來的視頻;教師使用計算機時,該模塊選擇傳輸計算機的畫面視頻;當教師板書時,該模塊將錄播畫面切換至板書視頻;當學生提問或回答問題時,該模塊選擇學生跟蹤子系統(tǒng)的視頻。
總的來說,這些視頻內容之間的切換不外乎3種:人與人(PtP)、人與媒體(PtM)、媒體與媒體(MtM),見表1。
通過分析主流的錄播系統(tǒng),不難發(fā)現(xiàn)主要使用的切換方式有動作觸發(fā)、區(qū)域觸發(fā)和時間觸發(fā)。比如當教師觸動鼠標或鍵盤時,視頻切換模塊就選擇計算機信號輸出給廣播錄制系統(tǒng),這就是一種動作觸發(fā)切換;當一段時間無鍵盤鼠標動作后,視頻切換模塊則切回教師圖像,這則是時間觸發(fā);當教師走到黑板前進行板書時,切換模塊會切換到教師板書的視頻,教師離開黑板,則切回教師圖像狀態(tài),這就是區(qū)域觸發(fā)。
視頻切換模塊在處理人與人、媒體與媒體的切換時,能夠比較好地完成,但是對人和媒體的切換還存在很大問題。人和媒體的切換也可以分成兩個部分,一是從人切換到媒體,另一個是從媒體切換到人。前者可以通過區(qū)域觸發(fā)或動作觸發(fā)來完成,而后者一般通過時間觸發(fā)來切換。以教師使用計算機教學來說,教師點擊鼠標顯示一張新的幻燈片,然后放開鼠標開始講解相關內容。智能錄播系統(tǒng)錄制的視頻內容和順序見表2。
開始時錄制的是教師的圖像,當教師觸碰鼠標或鍵盤時,切換模塊通過該動作觸發(fā)切換,將教師圖像切換到計算機圖像,完成人到媒體的切換。這種切換方法基于一個假設:教師動鍵盤或鼠標一定是要展示計算機的內容。如果這個假設成立,那么切換就非常及時,也比較準確。從教學實際來看,這樣設定基本可行。當教師觸動鼠標和按鈕后,在一定時間內不再有鍵盤或鼠標操作,視頻切換模塊則自動從計算機圖像切換回教師圖像。這里就存在一個非常關鍵的問題:“一定時間”是多少?5秒、10秒還是20秒?設置時間很小,計算機圖像顯示時間就會過短,學生還沒有看完PPT內容就切換成教師圖像。設置時間很長,計算機圖像顯示時間就會過長,學生將被迫長時間面對靜止的PPT內容。即使能為這張幻燈片設置一個非常合適的時間,但是每張幻燈片的內容不同,需要顯示的時間也不同,滿足
了這一張就無法滿足另一張。所以,如何從媒體視頻切換回教師圖像是目前智能錄播系統(tǒng)難以解決的一個問題。而這一問題的根本就在于現(xiàn)階段的錄播系統(tǒng)仍處于“自動”階段,離真正的智能還有很長的一段路要走。
3 聲音拾取方面的問題
錄播系統(tǒng)需要拾取的聲音包括人聲拾音(包括教師和學生)和教學設備的聲音。教學設備的聲音一般通過線路輸入直接接入錄播系統(tǒng)。人聲的主要拾音方式分有線話筒拾音和無線話筒拾音。無線話筒的拾音效果很好,而且不影響教師的移動,不過后期維護的工作量較大,如更換電池等,且教師和學生須額外佩戴無線設備也有違常態(tài)化教學的初衷。有線話筒拾音還可以分成強指向話筒拾音和弱指向話筒拾音。前者拾音效果好,但拾音范圍小,教師和學生的位置受限制;后者拾音范圍大,但拾音效果差,在錄制教師和學生語音的同時,環(huán)境噪音也會被錄制。要拾音范圍還是清晰度,目前的錄播系統(tǒng)的拾音就處于這種兩難境地。
三、基于常態(tài)化教學的智能錄播系統(tǒng)設計
一個真正的智能錄播系統(tǒng)要能完成以下設施或人員的工作:
1 多媒體教室
2 課件錄制系統(tǒng)
3 網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)
4 稱職的攝像師(一個或多個)
5 專業(yè)的視頻導播人員
6 專業(yè)的調音師
讓錄播系統(tǒng)完成其他設施的工作并不難,難就難在讓計算機系統(tǒng)去完成專業(yè)人員的工作:攝像、切換和調音等。這也是目前錄播系統(tǒng)在常規(guī)化教學中遇到很大困難的原因。以目前的人工智能技術很難完全實現(xiàn)專業(yè)人員的功能,而且錄播系統(tǒng)的總價一般在20萬元左右,如果使用一些高端的人工智能技術肯定會使錄播系統(tǒng)造價飆升,進而妨礙錄播系統(tǒng)的推廣普及。所以基于常態(tài)化教學的錄播系統(tǒng)應該在現(xiàn)有技術的基礎上,通過更加科學的設計來完善。這個系統(tǒng)應包含:犯錯更少的攝像師、更能理解教學過程的導播和更加專業(yè)的調音師。
(1)犯錯更少的攝像師
錄播系統(tǒng)中跟蹤攝像的問題主要在于“丟人”和定位不準產(chǎn)生的垃圾鏡頭。要解決“丟人”問題可以采用觸發(fā)式跟蹤,要解決定位不準,可以通過改變觸發(fā)方式來實現(xiàn)?,F(xiàn)有的觸發(fā)方式一般是單區(qū)域觸發(fā)。該觸發(fā)預先利用紅外線或超聲波設定多個觸發(fā)區(qū)域,每個觸發(fā)區(qū)域對應一個攝像機位置(如圖2所示)。其過程是,當教師從觸發(fā)區(qū)域A進入觸發(fā)區(qū)域B時,攝像機立刻相應轉動,將畫面由“攝像機畫面1”改變?yōu)椤皵z像機畫面2”。如果教師再進入C區(qū)域則攝像機又將向右轉動,拍攝的畫面相應變成“攝像機畫面3”。設想一下,如果教師剛好在A,B兩個區(qū)域的交界處來回走動,一會進A區(qū)域,一會進B區(qū)域,攝像機就會跟著轉動,一會畫面1一會畫面2,這樣拍攝出來的鏡頭就會一直晃動,影響觀看者的學習效果。
要解決這種情況,不妨在觸發(fā)區(qū)域和觸發(fā)策略上做文章。可將觸發(fā)區(qū)域的數(shù)量增加,范圍縮小,攝像機的畫面包含3個觸發(fā)區(qū)域(如圖3所示)。其觸發(fā)策略是當教師在“觸發(fā)區(qū)域n”中時,攝像機畫面包含“觸發(fā)區(qū)域n-1”“觸發(fā)區(qū)域n”和“觸發(fā)區(qū)域n+1”。當教師在此3個觸發(fā)區(qū)內行動時,攝像機固定,位置不變。當教師離開這3個觸發(fā)區(qū)域,進入“觸發(fā)區(qū)域(n-1)-1”或“觸發(fā)區(qū)域(n+1)+1”時,攝像機開始跟蹤,畫面轉換成以該區(qū)域為中心以及其前后兩個觸發(fā)區(qū)域所組成的畫面。這樣就不會出現(xiàn)單區(qū)域觸發(fā)所引起的鏡頭晃動的問題。
通過上述方式,可有效降低錄播系統(tǒng)的錯誤率。但目前很難做到零錯誤。我們知道,即使是一名專業(yè)的攝像師也有可能犯錯,何況是一套計算機控制的攝像系統(tǒng)。關鍵在于,發(fā)生錯誤后如何修正錯誤,彌補錯誤的損失。因此,還必須有一系列的錯誤修正策略。比如,當跟蹤“丟人”時,攝像機應迅速切換到全景或由切換模塊切換到其他視頻畫面,這樣就能減少垃圾鏡頭。
(2)更能理解教學過程的導播
在錄播過程中,在何種情況下錄制相應的教學內容視頻是忠實記錄課堂實況的關鍵。這就要有一個好的導播。如果是人工錄制,可以由工作人員根據(jù)課堂的實際情況來切換各種視頻。錄播系統(tǒng)是靠動作觸發(fā)、時間觸發(fā)等方式自動完成切換,并非如人一樣能根據(jù)上課內容來準確切換不同視頻。如何讓錄播系統(tǒng)能夠準確地切換并錄制視頻?筆者認為最重要的就是要從教學過程入手,掌握基本的教學規(guī)律,設定不同的模式,以達到導播的基本準確。
例如,我們可以根據(jù)講課時依賴PPT的程度將教師分成3類,一類是非常依賴PPT,即PPT的內容和教師的口頭講授基本一致;另一類是很少使用PPT,即教師的上課內容多是口述,很少使用PPT;還有一類對PPT的使用介于前二者之間。然后根據(jù)這3種類型的教師我們可以設定3種不同的模式:PPT優(yōu)先、教師優(yōu)先和平均模式,它們的主要區(qū)別在于錄制課件時PPT顯示時間的長短。PPT優(yōu)先模式下,從計算機的PPT內容切換到教師圖像需要20秒的時間,這樣學習者就有充足的時間觀看PPT的內容;教師優(yōu)先模式下,切換等待時間設定為8秒,這樣學習者就能更好地聆聽教師的講授;平均模式則設置切換等待時間為12秒,平均分配PPT和教師圖像的顯示時間。
我們還可以根據(jù)教學過程的其他方面來設定不同的模式,滿足不同的教學需要。
利用圖像識別技術或許也能使錄播系統(tǒng)更加智能化地進行導播。以PPT為例,現(xiàn)在的圖像識別技術可以判斷出一張PPT上文字的數(shù)量,然后根據(jù)文字的多少,我們就可以設定PPT需要顯示多長時間。
當然,這些方法不能完全解決錄播系統(tǒng)的導播問題,但是可使導播更加貼近教學實際。
(3)更加專業(yè)的調音師
為了達到常態(tài)化教學的效果,應盡量避免使用后期維護較大、增加教師負擔的拾音設備,如強指向性的有線鵝頸話筒、手持式無線話筒、領夾式無線話筒等。從實踐中我們發(fā)現(xiàn),使用強指向性吊桿話筒可以有效地實現(xiàn)常態(tài)化教學的拾音。具體操作如下:在講臺區(qū)域布置若干個強吊桿話筒,覆蓋整個講臺區(qū)域作為教師的拾音設備,在教室其他區(qū)域布置一些吊桿話筒作為學生的拾音設備。
另外,我們還需要一個更加自動化的音頻控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)要有以下功能:
①在拾取人聲時,能有效去除人聲以外的噪音,達到較高的拾音純凈度;
②自動控制音量,不論講話人聲音的高低,保證錄音電平始終一致;
③自動識別主講人,確保拾音的準確性;
④能清晰地擴音,不會引起拾音錯誤和回授。
在原有錄播系統(tǒng)的基礎上,通過以上三方面的改進,應能更好滿足常態(tài)化教學的需要。但是要真正做到基礎常態(tài)教學的智能錄播系統(tǒng),還需要不斷探究教學過程的規(guī)律與先進的技術和設備。
參考文獻
關鍵詞:多媒體技術 網(wǎng)絡通信技術 虛擬現(xiàn)實 建構主義
綜合近年來國內外多種教育技術雜志上所刊登的主要論文以及國際上每年召開一次的規(guī)模最大的有關多媒體教育應用的國際會議(即“教育多媒體與超媒體”世界大會)上所的基本觀點,可以看出當前多媒體教育應用有以下幾個值得注意的發(fā)展趨勢:
一、多媒體技術與網(wǎng)絡通信技術的結合
1995年末,在國際信息界有一件最引人注目的大事,就是美國SUN公司在Internet上推出了“WWW瀏覽器HotJava”,這是SUN公司用Java語言開發(fā)的一種全新的可動態(tài)執(zhí)行的瀏覽器。其突出特點是具有動畫功能,可向用戶提供超文本格式的圖形、圖像、語音、動畫與卡通等多種媒體信息;并能把靜態(tài)文檔變成可動態(tài)執(zhí)行的代碼,這就徹底改變了Internet瀏覽器只能用來查詢檢索Internet網(wǎng)上信息的狀況,為Internet的教育應用開辟了新的廣闊前景,這是因為HotJava的動態(tài)可執(zhí)行特性無異于賦給用戶一種遠程交互的功能。
例如,一個用戶可以利用HotJava編寫一段Java應用程序以實現(xiàn)仿真的頁面,而其它的3W用戶只要使用HotJava瀏覽器就不僅可以看到這個仿真頁面,還可以與之進行交互。
利用HotJava的這種動態(tài)可執(zhí)行特性,用戶在檢索到某些重要文獻或教學資料時,不僅能看到靜止頁面還可通過點擊某個圖標或熱鍵而看到圖文聲并茂的仿真實驗或算法執(zhí)行過程的直觀演示。顯然,這樣一種交互功能和用第一代Internet瀏覽器只能觀看靜態(tài)頁面的效果相比是有本質不同的,它對于教育應用(尤其是遠距離教育應用)具有特別重要的意義。
可以說,HotJava的出現(xiàn)不僅是Internet瀏覽器的重大革新,也為多媒體技術與網(wǎng)絡通信技術的結合找到了最理想的結合點:從此基于Internet網(wǎng)的多媒體教育應用就日益發(fā)展起來。目前不僅西方發(fā)達國家在大力開發(fā)基于Internet的多媒體教育應用,就是臺灣、香港等地區(qū)也在這方面投入相當多的人力和物力。這是多媒體教育應用中十分值得引起我們重視的一個新趨勢,也是當前發(fā)展最快的一個趨勢,我們必須迎頭趕上去。
二、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(chǎn)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(xiàn)實世界中,并對其真實性絲毫不產(chǎn)生懷疑,通常把這種技術稱之為“虛擬現(xiàn)實”(VirtualReality,簡稱VR)。
換句話說,虛擬現(xiàn)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(chuàng)造一種身臨其境的完全真實的感覺。要進入虛擬現(xiàn)實的環(huán)境通常需要戴上一個特殊的頭盔,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(huán)境進行交互,還需要戴上一副數(shù)據(jù)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(shù)高難度的軍事和醫(yī)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(fā)展趨勢也應引起我們的注意。
VR技術在教育中應用的另一個例子是創(chuàng)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(tǒng),利用該系統(tǒng)可以直觀地研究重力、慣性這類物理現(xiàn)象。使用該系統(tǒng)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(chǎn)生的種種現(xiàn)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(jīng)驗),從而達到對物理概念和物理定律的較深刻理解。
隨著對多媒體技術和仿真技術研究的深入,實現(xiàn)“虛擬現(xiàn)實”的理論方法也有很大發(fā)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(shù)據(jù)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ED-MEDIA世界大會(即“教育多媒體與超媒體”世界大會)上,出現(xiàn)了一種全新的稱作“QTVR”(快速虛擬)的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)已實際應用于學習城市的設計與規(guī)劃,其優(yōu)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(shù)據(jù)手套這類硬件來產(chǎn)生幻覺,而是使用360度全景攝影技術所拍攝的高質量圖像來生成逼真的虛擬情景。因此它允許用戶在Windows操作系統(tǒng)或是Macintosh微機的操作系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(guī)劃的學生利用QTVR系統(tǒng)可以創(chuàng)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(chǎn)生環(huán)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像壓縮算法,在QTVR系統(tǒng)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(jié)左右。
顯然,QTVR對于學習城市設計與規(guī)劃的學生是非常適宜的,甚至對于實際的城市設計與規(guī)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(chǎn)生的效果,從而對設計或規(guī)劃及時作出修改或補充。顯然按這種方式設計與按傳統(tǒng)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(xiàn)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(yōu)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。
三、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(tǒng)可以大大改善輔助教學環(huán)境,更容易激發(fā)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(tǒng)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(jù)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(tǒng)由于具有“教學決策”模塊、“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”,因而具有能與教師相媲美的下述功能:
1.了解每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平;
2.能根據(jù)學生的不同特點選擇最適當?shù)慕虒W內容和教學方法,并可對學生進行有針對性的個別指導;
3.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(shù)智能教學系統(tǒng)還難以做到這點)。
但是智能輔助教學系統(tǒng)過分強調教師的指導作用,而且目前的智能輔助教學系統(tǒng)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(fā)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(tǒng)和智能輔助教學系統(tǒng)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(tǒng)。
實現(xiàn)智能多媒體輔助教學系統(tǒng)的關鍵是:建構適合輔助教學需要的多媒體系統(tǒng)和設法使多媒體系統(tǒng)具有智能。
要使多媒體教學系統(tǒng)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(huán)境的新的知識表示方法和相應的推理機制。
四、多媒體技術與建構主義學習理論的結合
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(fā)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(jù)了統(tǒng)治地位,而建構主義學習理論在很長一段時期內并未產(chǎn)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(huán)境進行教改試驗研究的學校也日漸增多。
建構主義學習環(huán)境包含四大屬性或四大要素,即“情景”、“協(xié)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(xiàn),例如:
1.“情景”――建構主義學習理論強調創(chuàng)設真實情景,把創(chuàng)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(chuàng)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(chǎn)生身臨其境的逼真效果。
2.“協(xié)商”與“會話”――協(xié)商與會話過程主要通過語言(少數(shù)場合用文字)作媒介,這就要求計算機輔助教學系統(tǒng)必須有語音功能,即要用多媒體計算機才能支持。
3.“意義建構”――建構主義學習理論認為,意義建構是學習的目的,它要靠學生自覺、主動去完成。教師和外界環(huán)境的作用都是為了幫助和促進學生的意義建構。
多媒體技術由于能提供界面友好、形象直觀的交互式學習環(huán)境(有利于學生的主動探索、主動發(fā)現(xiàn)),能夠提供圖、文、聲并茂的多重感官綜合刺激(有利于學生更多、更好地獲取關于客觀事物規(guī)律與內在聯(lián)系的知識),還能按超文本方式組織與管理各種教學信息和學科知識(有利于發(fā)展聯(lián)想思維和建立新舊概念之間的聯(lián)系),因而對學生認知結構的形成與發(fā)展,即對學生關于當前所學知識的意義建構是非常有利的,也是其它媒體或其他教學環(huán)境無法比擬的。
正是由于上述原因,近年來建構主義學習理論在西方尤其是在美國有較大的發(fā)展,加上HotJava的出現(xiàn)使多媒體教育應用與Internet網(wǎng)進一步融合,而網(wǎng)絡又為“協(xié)商”、“辯論”、“會話”這類教學模式的應用提供了最理想的條件,它可以不受時空和地域的限制,這樣就使建構主義學習環(huán)境更趨完善,建構主義學習理論也就日漸風行。
當然,這不等于說建構主義學習理論是萬應靈丹,能解決學習領域的一切問題,例如,情感領域和動作技能領域的教育目標就不一定能通過建構主義學習環(huán)境來達到,但是就認知領域的教育目標而言,借助多媒體技術(若有條件還可結合網(wǎng)絡通信技術)實現(xiàn)的建構主義學習環(huán)境,確實非常有利于學生認知結構的形成與發(fā)展則已得到愈來愈多試驗的證實。這是值得我們國內教育界認真思索與借鑒的。
參考文獻:
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為了解高中信息技術教師的真實情況,我們設計了調查問卷和調研訪談提綱。采取隨機抽樣的方法,在全省的長春、吉林、延邊、通化、松原、遼源等6個市州的100所高中的信息技術教師中隨機分發(fā)了檢測問卷和調查問卷各260份,回收的有效問卷為254份,回收率97.69%。我們還對全省40名高中信息技術教師的工作量進行了調查,隨機在長春、吉林、松原、白山4個地區(qū)選取各10名高中信息技術教師,統(tǒng)計他們2012年上半年在學校的工作量,最后將采集的數(shù)據(jù)用SPSS統(tǒng)計分析軟件和Excel軟件進行分析處理。
高中信息技術教師心理健康狀況檢測分析
我們通過分析發(fā)現(xiàn),在254名被試者中,共有110人有不同程度的不良心理反應,檢出率為45%,具體數(shù)據(jù)見下表。
判斷心理異常的標準是總分超過70分,或陽性項目數(shù)超過43個,從表中可以看出,總分在70分以上的有77人,占30.31%,陽性項目數(shù)在43項以上的有38人,占14.96%。
從上述分析中可以看出高中信息技術教師的心理健康問題較嚴重,其心理問題檢出率占45.27%,幾乎近一半。教師的強迫癥狀、人際敏感、抑郁化、焦慮及偏執(zhí)傾向都較高。具體表現(xiàn)為一些教師有時無法控制自己的想法、心理素質相對比較脆弱、承受挫折能力差、工作懈怠、與人交往不暢、容易猜疑。這說明高中信息技術教師心理健康問題是顯著存在的。
高中信息技術教師心理健康狀況調查問卷結果分析
1.教師的學歷和專業(yè)
從接受問卷調查的教師看,計算機專業(yè)畢業(yè)的占62.6%,現(xiàn)代教育技術專業(yè)畢業(yè)的占28.7%,其他專業(yè)畢業(yè)的占8.7%。
2.教師掌握的信息技術學科知識
在調查高中信息技術教師掌握學科基本知識與技能的過程中,我們除了在問卷中設計教師所講過的高中各個模塊的統(tǒng)計之外,還出了有關各模塊內容檢測的試題,檢測結果統(tǒng)計顯示:必修模塊的信息技術基礎的教師答題正確率為90%,選修一算法與程序設計的教師答題正確率為58%,選修二多媒體技術應用的教師答題正確率為65%,選修三網(wǎng)絡技術應用的教師答題正確率為45%,選修四數(shù)據(jù)管理技術的教師答題正確率為30%,選修五人工智能的教師答題正確率為10%。問卷統(tǒng)計結果顯示,有57.4%的人講過多媒體技術應用,68.0%講過算法與程序設計,32.4%講過網(wǎng)絡技術應用,17.6%講過數(shù)據(jù)庫技術,4.1%講過人工智能,有13.5%的人沒有講過上述各個模塊。兩組數(shù)據(jù)對比的顯示結果趨于一致。
3.教師對課堂教學的掌控能力
從抽樣的統(tǒng)計結果可以看出:大多數(shù)教師只從注意的角度和非智力因素方面去回答如何調控課堂。例如,活潑好動、求知欲強、好奇、注意力易分散等。沒有從高中學生的感知、觀察、思維、想象、注意、記憶、動機、興趣、情感、意志等智力和非智力因素這兩方面來回答。
當被問到:課堂教學中如果有學生不聽講或不按教師的要求去做,玩游戲,和其他同學說話……您會怎樣解決?15%的教師的回答是:在不影響授課的情況下,不管不問;51%的教師是走到學生身邊,用手輕輕拍拍他的肩膀,或用眼神、聲音給他以暗示。調查表明:廣大高中信息技術教師具備一定的駕馭課堂的能力,但教育心理學方面的知識較為匱乏。
4.教師參加省級培訓情況
教師培訓和教研活動是促進教師專業(yè)知識發(fā)展的重要手段,但由于目前國家為教師提供的資源與支持服務體系明顯不足,盡管2007年吉林省進入課改之初,省教育廳就要求對教師實現(xiàn)全員培訓,但仍有一些教師幾乎沒有參加過任何業(yè)務培訓和到外地聽課學習。從調查的結果可以看出:從2007年6月到2012年12月的五年半時間里,40.6%的教師從未參加過省級以上的培訓,45.7%的教師參加過三次以下的省級培訓;只有13.8%的教師參加過四次以上的省級培訓。
5.教師專業(yè)技術職稱情況
在被調查的254名教師中,具有高級職稱的為10.6%,具有中級職稱的為57.5,具有初級職稱的29.5%,有2.4%的人無職稱。目前,全省高中信息技術教師無特級教師。58.3%的人認為與學校其他同等教齡、同等學歷的教師相比,信息技術教師的職稱是偏低的。78.8%的人認為與學校其他同等教齡、同等學歷的教師相比,信息技術教師的收入是偏低的。
從調查結果我們可以看出,目前高中信息技術教師職稱明顯偏低,因素是多方面的,但有一個很重要的原因是學科所處的地位造成的,學科地位的高低取決于該學科在升學考試中所占分數(shù)比例的大小,像數(shù)、語、外科目升學考試分數(shù)所占比例最高,自然是“主科”,理、化、生、政、史、地科目升學考試分數(shù)所占比例次之,被稱為“副科”,體、音、美、信息技術、綜合實踐等科目是升學考試不考的科目,當然就被稱為“小科”,也有人把它冠以好聽的名字,叫“素質教育科”。在大力推進素質教育的今天,這些所謂“小科”本應該在學校受到“寵愛”,但事實上,在當前還是有相當多的學校把升學教育的目標放在了第一位,重視抓“主”、“副”科的教學質量,忽視像信息技術這樣的所謂“小科”。在教師評職稱、進編方面,優(yōu)先考慮“主”、“副”科的教師,“小科”教師晉職緩慢。
眾所周知,信息技術教師參加工作的起點(學歷)和其他學科教師一樣,甚至有一些還是研究生畢業(yè)(在被調查的教師中有11.9%是碩士研究生畢業(yè)),但由于教的學科不受重視,使得他們在學校的評聘職稱中受到嚴重影響。
高中信息技術教師的工作量情況
我們對全省40名高中信息技術教師工作量進行調查,隨機在長春、吉林、松原、白山4個地區(qū)選取各10名高中信息技術教師,統(tǒng)計他們在2012年上半年的工作量,調查內容包括:A:教學時數(shù)(每課時按40分鐘計算);B:備課時間;C:學校的信息化建設;D:制作課件;E:學校的電子文本編輯;F:機房、校園網(wǎng)維護(含裝軟件、軟件升級等);G:學校電教設備的維護、攝錄像設備和音響設備的使用、指導學科教師使用的電教設備。
從調查結果我們可以看出,目前中小學信息技術教師每學期教學和備課的工作量僅占教師總工作量的三分之一,三分之二的時間都用于學校電教設備的維護、攝錄像設備和音響設備的使用、指導學科教師使用電教設備、學校的信息化建設、學校的微機維護工作和網(wǎng)絡維護、學校的電子文本編輯、制作課件等任務,繁重的工作任務和工作的多樣性使得教師不能全身心地研究教學、教研,教學質量難以保障。另外,信息技術教師所做的這些工作,絕大多數(shù)是不能按課時核定的,完全是盡義務,教師工作很辛苦,卻得不到應有的回報,出現(xiàn)了不公平的問題,挫傷了信息技術教師工作的積極性。
通過對以上調研結果的分析,我們可以看到,中小學信息技術教師的公平問題已影響到了教師隊伍的穩(wěn)定,影響到了信息技術學科教育教學的質量。
建議及對策
1.創(chuàng)設有利于信息技術教師專業(yè)發(fā)展的外部環(huán)境
學校環(huán)境是對信息技術教師專業(yè)發(fā)展影響最直接、最深刻的外部環(huán)境。學校需要為信息技術教師的專業(yè)發(fā)展創(chuàng)設有利環(huán)境,重視信息技術課程,明確信息技術教師的崗位職能,支持信息技術教師的科研活動,制定可行的信息技術教師職稱評定標準,并鼓勵信息技術教師積極參與各種培訓、交流活動。
2.加強和完善學校教師工作量評估體系建設
如何全面準確評價教師的工作量,關乎到教師的切身利益,教育行政部門應采取有力措施調動信息技術教師的工作積極性,盡快制定信息技術教師的工作量標準,包括信息技術課每周多少節(jié)為滿工作量,對教學以外的工作量應有一個量化標準。隨著教育信息化發(fā)展,學校應逐步配備這方面的教師或專職工作人員,改變目前信息技術教師“全能”的現(xiàn)狀,讓他們和其他學科教師一樣,有充分的時間研究學科教學,把提高學科教學質量當成自己的主要任務。
3.構建信息技術教師的職前職后一體化教育
信息技術教師的職后教育有較好的保障,但職前教育非常匱乏?,F(xiàn)在,越來越多的畢業(yè)于計算機專業(yè)、教育技術學專業(yè)的學生開始擔任中小學信息技術教師。目前專門針對中小學信息技術教育開設課程或專業(yè)的高校寥寥無幾,導致學生職前準備不足,極易造成他們入職階段的不適應,不利于其專業(yè)發(fā)展。因此,有必要在高校尤其是師范類院校相關專業(yè)中開設信息技術課程教學方面的課程。
4.促進信息技術教師專業(yè)發(fā)展共同體的建設
信息技術教師專業(yè)發(fā)展共同體由信息技術教師和有關專家組成,他們可以經(jīng)常圍繞信息技術教學和個人發(fā)展的有關問題進行交流,分享資源,形成一種相互影響、相互促進的人際關系。建立信息技術教師專業(yè)發(fā)展共同體,對于構建信息技術課程教和學的集體智慧、增強信息技術教師的歸屬感和職業(yè)效能感、促進他們的專業(yè)發(fā)展將大有裨益。
【關鍵詞】改革;機器人技術課程;創(chuàng)新能力
0 引言
讓智能機器人教育走進學校,開發(fā)機器人文化的教育功能和發(fā)掘智能機器人的教育價值,對推進教育創(chuàng)新,促進教育改革和教育現(xiàn)代化,對創(chuàng)造型、研究型、專家型教師隊伍的形成,對提高學生的創(chuàng)新和實踐能力,同時對我國機器人事業(yè)的發(fā)展、人才高地的建設,都具有重要的現(xiàn)實意義和戰(zhàn)略意義。21世紀中期,人類社會將全面進入以智能機器人為代表的智能時代。最近10年,有關機器人的研究與應用水平將取得重大突破。機器人的廣泛應用將極大促進社會生產(chǎn)力的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)結構的調整;機器人的制造與銷售將成為一個新的經(jīng)濟增長點。在職業(yè)教育領域開展智能機器人教育,是為了讓中國今天的學生能夠有準備地迎接屬于他們的明天――智能機器人時代的到來。
由于機器人技術課程是集機械學、力學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學科知識于一身的高新技術綜合體。所以,一些教師只局限于教材中給定的知識點,就一些問題進行講解,或者進行一些簡單枯燥的提問,不能真正做到讓學生自主探究,多向、發(fā)散地去思維。在自主性學習上,學生的自主性發(fā)揮得還不夠。合作性學習時,有時還留于形式,只是表面的熱鬧。因此,如何處理好教師與學生的關系,教師把握課堂的方式,如何為學生的學習提供最有力的幫助,使所有的學生都能得到最大限度的發(fā)展是我們要探索的問題。
1 研究目標
探索出應用現(xiàn)代教育技術提高學生創(chuàng)新能力、實踐能力的原則和策略,構建與之相適應的課堂教學模式,豐富和完善學生創(chuàng)新能力、實踐能力提高的理論體系。一方面,幫助學生掌握科學的學習方法,形成良好的學習創(chuàng)新、參與實踐的習慣,學會收集與處理信息,學生創(chuàng)新能力實踐能力普遍提高,為其素質的全面發(fā)展奠定良好的基礎。另一方面,促使教師教育觀念的轉變,提高教師運用現(xiàn)代教育技術的水平,教學水平和科研能力普遍提高,并取得一定質量的教育科研成果。
2 改革措施
2.1 加強硬件建設與軟件開發(fā)管理
硬件建設:學校積極籌措資金、充實有關設備。準備購買新機器人器材的資金,為機器人活動添加硬件設備。以此來創(chuàng)設了良好的機器人學習環(huán)境,推動機器人教學。
軟件開發(fā)管理:為滿足教學的需要,我們要不斷豐富圖書資料,購置了機器人開發(fā)軟件。積極開發(fā)機器人教學多媒體課件,加快建立多媒體資料庫,不斷完善教學、科研管理的信息服務功能。同時通過自主編制的校本機器人教材,使學校的機器人課外教學更加規(guī)范化,標準化。使學校的機器人特色得以普及,更使廣大學生能輕松的步入機器人的世界。
2.2 著力提高教師素質
我們著力通過培訓、教研、講座三個環(huán)節(jié)來提高教師素質。
首先,是學習。教師對機器人技術的認識決定著機器人教學的成敗。因為教師是實驗的直接參與者,只有當教師充分認識到機器人技術的價值,對課題研究充滿信心并熱情投入時,課題研究才能收到良好的效果。為此,我們要加強了實驗教師的理論學習。首先要抓的是教育觀念的更新,我們準備通過學習先進的教學資料,組織教師認真學習相關教育理論和文件。幫助教師從理論上提高對課題實驗的必要性、重要性的認識,促進教師進一步樹立正確的教育觀念,為實驗的順利開展奠定堅實的思想基礎。
其次,是教研。為適應課題研究的需要,我們要進一步開展實驗教師專題討論;開展課外機器人活動的現(xiàn)場觀摩,并進行案例分析,積累在實際教學經(jīng)驗,提高教師把機器人技術融入教學實踐的能力;組織校內外機器人競賽活動,使實驗教師在相互交流中提高,在實踐探索中成長。
三是,講座。學校領導邀請專家來校講座,進一步提高課題組成員的理論基礎,并請專家進行現(xiàn)場指導,對涌現(xiàn)出的好作法、好經(jīng)驗,及時總結、推廣;對發(fā)現(xiàn)的問題,面對面地進行指導幫助。有效地調動了教師的積極性,確保實驗的順利進行。
3 研究內容
研究內容應包括科研開發(fā)、課外科技活動、產(chǎn)品創(chuàng)新、實驗教學、課程設計、畢業(yè)設計、認識與生產(chǎn)實習等,其核心任務是培養(yǎng)學生具有創(chuàng)造性思維理念與綜合實踐能力,這是學生就業(yè)與發(fā)展的基石;是學生從校門跨入社會的橋梁紐帶;是學校培養(yǎng)出高質量工程技術人才的重要保證。要緊緊圍繞“以機器人為平臺,以提高學生實踐創(chuàng)新能力為主線,以培養(yǎng)出社會急需的技術人才為目標”的思想,重點突出實踐教學與能力培養(yǎng)相結合;科學新技術與工程實踐應用相結合,探索出人才培養(yǎng)與提高創(chuàng)新能力的路子。主要從以下幾方面入手:
3.1 課程教學方面
以機械電子工程學生為試點,大力開展與機器人技術相關的課程教學,廣泛征求有關專家意見并汲取兄弟院校在此方面提供的寶貴經(jīng)驗,結合創(chuàng)新目的在機械電子工程本科教學計劃中設置“機器人技術及應用”相關理論課程。在“傳感器技術”、“機電一體化系統(tǒng)設計”等課程中添加專門章節(jié)介紹機器人相關技術。充分利用各種教育資源,采取多種教學手段,如多媒體技術、仿真技術現(xiàn)場演示,從中穿插旨在培養(yǎng)學生動手操作能力的機器人組裝、調試等內容。
3.2 實驗教學方面
廢除陳舊的實驗,減少驗證性實驗,增設綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗。以理論和實踐相結合的形式,在實驗課中,鼓勵學生“大膽實踐”,各種傳感器、電路板的制作和焊接完全自己動手,機械傳動機構盡可能熟練拆裝。學生加深對機器人技術涉及的多學科門類的了解。
3.3 課程設計方面
將機器人開發(fā)平臺引入課程設計中,讓學生能夠大膽提出設計思想,在平臺的基礎上進行結構改造、控制系統(tǒng)設計,單片機擴展、編程等項目,從而實現(xiàn)控制目的。
3.4 畢業(yè)設計方面
向畢業(yè)班學生開放此平臺,鼓勵他們在畢業(yè)設計中盡可能發(fā)揮自己的聰明才智,搞出一些有顯著創(chuàng)新特色的項目。提出以智能機器人為開發(fā)平臺的相關設計課題,根據(jù)學生各自的特點,可分成機構設計組、功能擴展組、軟件設計組,幾個組相互協(xié)調,齊頭并進。給予一定的資助,能把學生的設計成果以創(chuàng)新產(chǎn)品形式制造出來。
3.5 科技競賽方面
根據(jù)機器人技術涉及學科門類多、知識領域廣的特點,同時也為了使更多的同學了解機器人科學,定期進行機器人課外活動,定期舉辦機器人講座,在全校范圍內組織機器人大賽,開設機器人比賽論壇,為機器人愛好者開辟一個發(fā)表新見解、交流新思想的窗口。
3.6 科研方面
讓大學生參與到老師的機器人相關的科研項目中,為學生參與科研活動提供平臺,可以使學生較早進入科研狀態(tài),對培養(yǎng)學生的科學創(chuàng)新意識極為有益。
4 預期成果
通過教學改革,充分調動了教師和學生的積極性,教師對原有的教學觀念有了很大轉變,學生掌握了機器人結構設計,控制系統(tǒng)設計、編程,傳感器應用等技術,提高了綜合應用知識的能力、分析與解決問題的能力、創(chuàng)新實踐能力,形成“以學生為主,一切圍繞學生發(fā)展”這個新的教學觀。能夠滿足培養(yǎng)寬口徑、高素質、復合型人才的需要。
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