人工智能課堂利弊精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇人工智能課堂利弊，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞：寫作指導 iwrite 句酷批改網 對比

句酷批改網與iwrite二者宗旨在于以在線學習的方式，激發學生的興趣，同時從客觀角度來評析學生作文，增強學生自主學習、積極反思、完善習作的能力。可提高學生對應試話題的熟知度，了解自身寫作優勢和短板。

一.句酷批改網與iwrite之對比分析

1.寫作界面對比。句酷和iwrite兩個網站的界面均十分簡潔，易于使用。比較而言，批改網的界面所包含的板塊更少，只有作文號的輸入檢索和學生的個人作文練習；iwrite英語寫作教學與評閱網則將其板塊劃分并在左側設立相應的指引欄目。在寫作輸入界面方面，兩者都有基本的輸入功能，iwrite英語寫作教學與評閱系統較句酷批改網相比，但在文字編輯方面，前者更勝一籌。iwrite英語寫作教學與評閱系統可對文字的字體、字號、加粗等進行選擇，學生可在文字輸入時選擇自己喜歡的字體，但據學生反饋，從word文檔復制粘貼到該網站時，往往無法正常顯示。而批改網則在學生作文生成后對字體進行統一調整，并可無障礙進行文段的復制粘貼。

2.寫作資源對比。兩個寫作平臺均有龐大的題庫，以大學生為目標用戶群體，可滿足大學生在大學四年間各類考試及日常作文練習的需要，如英語四級考試、英語六級考試和專業四級英語考試樣題等。除此之外，iwrite早期也上傳了一些實用寫作技巧，但并未對此方面資源進行跟進；批改網的系統中則無該欄目。關于英語寫作的學習，除日常練習外，寫作技巧和素材的積累也應包含在內。因此建議兩個網站可在各自的系統內增加相應板塊，使學生在課外也可以學習寫作技巧并積累寫作素材。

3.寫作指導功能對比。

A.批改網的用戶體驗優點。批改網在糾錯、版本對比、給詞參考、成績展現、修改意見等方面呈現以下優勢：（1）能有效糾正語法、單詞、標點錯誤。（2）可根據學生用詞提供相應詞匯的使用方式，或其對應的高級詞匯，因此可在一定程度上提高學生的語法和用詞水平。（3）應用修改版本回顧和對比功能，對學生寫作水平的提高有一定幫助。（4）該系統有班級排名功能，學生完成作文后可查看自己的成績及排名，這對激勵學生再次修改并完善作文有一定作用。（5）進行錯誤修正時，可直接在系統的修改提示頁面進行改正與保存，而不需要回到原文查找錯誤所在。（6）在進行作文指導時，批改網進行逐句分析，指出學生在拼寫、短語、句型方面的不足以及改進意見，給出的建議更為具體。從字、詞、句篇，乃至切題性的角度進行評判。

B.iwrite的用戶體驗優點。iwrite的特色主要體現在以下兩點：（1）能有效糾正語法、單詞、標點錯誤。（2）具有版本回顧與對比功能，可指出每一個版本的錯誤，并能將兩個版本放在一個頁面對比，使對比更為直觀。

二.問題

在“以iWrite為依托提高寫作能力的探索”的實踐中，參與實踐者極大受益于兩大平臺帶來便利和指導的同r，也發現兩個平臺在寫作指導方面仍存在以下問題：（1）進行作文審閱時，二平臺均只以其語料庫內容為主要依據，而對于語料庫外的一些表達則會不斷提出修改意見或判為錯句，例如一位同學在作文中用了the same knife cut both bread and finger，該短語意為水能載舟亦能覆舟，是一個地道的英語成語表達，但在作文審閱中，系統一直提示修改該短語，因其被判定為不符合母語習慣。（2）注重作文的結構、語法、用詞，但對內容和思想的審閱尚不成熟，在有關人工智能利弊的作文寫作中，一名同學審題失誤，將文題理解為高科技對人類生活的影響，因此該篇作文應屬于嚴重偏題，但批改網打出了88分的成績。（3）對于流水句的判定過于機械，毋庸置疑，在教學過程中句型句式的多樣化對于提升學生的寫作能力十分重要，但相同簡單句的排列有時也是必要的，而在本次寫作第二課堂的實踐中，只要是學生所用簡單句的排列均被判定為流水句并扣分。（4）可識別中式英語，并提出錯誤判定，但無法給出修改建議。

據以上分析可知，批改網和iwrite作為新興線上寫作平臺，其功能尚有待完善，但已可對學生寫作能力起一定促進作用。二者雖各有利弊，但就本次寫作第二課堂的寫作實踐活動來看，批改網功能更為強大，使用感更佳，整體優于iwrite，操作形式簡便快捷，界面呈現一目了然，板塊更為豐富，批改結果與分析有理有據，不但可以對寫作做出一定指導，也可激勵學生自行修改完善作文，可從實質上提升學生寫作水平。并在一定程度上減輕老師的工作負擔，增強批改的客觀性、權威性。

但人工智能批改仍有不可避免的疏漏，其作用仍無法與教師相提并論，在寫作學習中，線上寫作平臺只能作為課堂的輔助工具，更多的仍需教師親力親為，將其與課堂教學融合起來，結合二者優勢，達到寫作指導效益最大化。

篇2

關鍵詞：機器人學習； 關聯分析；學習客觀因素

中圖分類號：G40-057 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2015）02-0086-03

一、引言

2003年教育部頒布的高中技術課程標準中，把“人工智能初步”和“簡易機器人制作”設為技術領域的選修模塊，意味著我國的人工智能和機器人教育在大眾化、普及化層面上進入了一個新階段。[1]國內教育專家和學者們都認識到：以機器人技術為代表的人工智能技術是信息技術發展的一次重大飛躍，信息技術教育未來發展的趨勢必然是向智能機器人教育轉移。人工智能機器人教學集中承載著中小學信息技術教育的諸多核心價值，是全面培養學生信息素質、提高其創新精神和綜合實踐能力的良好載體。[2]

截至2013年，青少年機器人教育仍以校外培訓班和校內課后班為主，機器人教育還沒有真正走進課堂。但據不完全統計，十年中遼寧省沈陽、大連、鞍山等市中小學校學生參加學習人數累計4萬余人，在國際、國內（省級以上）比賽中相繼獲得不菲成績（累計1000以上獎項）。在熱情高漲的青少年機器人教育背后，不乏企業和培訓機構的逐利動機，也不乏家長在子女教育問題上對輿論導向的盲從心理。如何分析機器人對青少年身心成長的影響是該領域必需正視的問題。由于信息素質、創新精神和綜合實踐能力衡量困難，機器人的比賽和獲獎尤其是國際獎項就成為當前最好衡量標準。為驗證影響機器人學習效果的因素，我們將影響學習效果因素按主客觀劃分，將主觀因素分為學習的興趣與知識水平（認知結構），學習過程中解決問題的學習能力或克服困難的堅韌力。其中青少年學習興趣廣泛，而知識水平，學習能力和堅韌性是相對有限的。因而客觀因素的分析就顯得更加重要。影響學習的客觀因素種類較多，對學習過程也有重要影響。本文利用數據挖掘技術中的關聯分析方法對影響青少年機器人學習成果的客觀因素進行分析。

二、關聯分析

關聯分析（association analysis）是數據挖掘中一個重要的課題，被廣泛研究。關聯分析是在大量數據集中的發現關聯性或相關性，描述事物中某些屬性同時出現的規律和模式。[3] 關聯分析與統計學中的相關分析均討論事物間的相互關聯。相關分析主要刻畫兩類平行關系變量間相關程度，是揭示不確定性的隨機現象之統計規律的學科， 因此對于因素間具有不確定性的系統， 既可應用相關分析，也可應用關聯分析。還有關聯分析主要處理二分變量，并對其出現的頻率進行分析，這一點區別于數據挖掘中的決策樹分析。當然關聯分析也可以對連續的變量進行離散化后分析。[4] 在關聯分析中每一個觀測稱為事務或交易（transaction），數據集合稱為項集（item），一個集包含k個項，則稱為k項集。[5] 用X表示一個項目（前項或左項），Y表示與X沒有交集的另一個項目（后項或右項），蘊涵式X≥Y表示X，Y同時出現的規則（rule）。X≥Y的支持度（support）：表示前項和后項在整個數據集中同時出現的頻率，σ（Z）表示事務集Z的頻數，TX，TY分別表示含有X和Y的事務集。supp（X≥Y）=；置信度（confidence）：支持度與前項頻率之比，conf（X≥Y）==；提升（lift）：置信度與后項頻率之比lift（X≥Y）=。關聯分析代表性算法有：先驗（Apriori）算法，頻繁模式樹（frequent pattern-growth，FP-growth）算法（R語言目前不支持）及頻繁項集 （Eclat）算法。 [6]

三、 數據說明

影響青少年機器學習效果客觀因素分析數據來源于整理后的近五年里遼寧省內沈陽、大連、鞍山三城市352名機器人學員1100筆記錄（含個人幾年內連續記錄），如表1。變量包括：學員性別（gender：female，male）；機器人學習時間（time：1-6年）；機器人學習課堂融合程度（Integration：高high，中mid，低low）；父母的教育程度（研究生 postgraduate、大學college（本科、大專）、其他other，二人中取高學歷）；學校學習成績（academic performance， AP：優 best、良good、一般ok）；獲獎（reward： yes， no 各種企業和政府組織省級以上比賽）。此外，還有一些觀測變量統計困難。如家庭收入，家庭對孩子的教育方式，家庭和諧程度，上一代對家庭的照顧方式與程度，父母職業（由于同一職業內部差異較大不具有統計學上可辨別性，雙親不同職業對子女影響也無法考量），機器課堂學習成績（不同的學習班有不同的教學內容和考核標準）。其它等未列入數據分析中。

四、R語言關聯分析過程

R是GNU系統的一個自由、免費、源代碼開放的軟件，主要用于統計分析與數據可視化。[7] 其使用簡潔、靈活而且新興研究領域算法不斷更新，在數據挖掘（或機器學習）領域有廣泛的應用。現利用R語言對青少年機器學習效果客觀因素與是否獲獎進行關聯分析。

1.數據整理[8]

mydata=read.table（"clipboard"，header=T）#加載數據

mydata$time=factor（（as.numeric（mydata$time）>3）+1，levels=1：2，labels=c（"short"，"long"））#關聯規則處理的是二分變量，需將學習時間time轉成”long，short”兩個水平myrobot=as（mydata，"transactions"）#arules包要求的數據形式為（transactions） itemFrequencyPlot（myrobot，support=0.05） #顯示頻率在5%以上的項如圖1。

2. apriori算法求解關聯規則[9]

library（arules）；mynewrules=apriori（myrobot， parameter=list（minlen=2， supp=0.05，conf=0.05），appearance=list（rhs=c（"reward=yes"），default="lhs"），control=list（verbose=F））# 第一個規則的lhs 是個空集，可以使用minlen=2排除lhs空集；verbose=F設置算法處理的過程簡化；以lift提升度排序myrulessorted=sort（mynewrules， by="lift"）#關聯規則按“lift”排序

#以下去除冗余關聯規則

mysubset=is.subset（myrulessorted， myrulessorted）；mysubset [lower.tri（mysubset， diag=T）]

library（arulesViz）；plot（mynewrules， method="graph"， control=list（type="items"））#關聯分析的圖形表示如圖2。

3.關聯分析結果解釋

從表2，無論是支持度、信任度還是提升，與后項獲獎關聯最大的前項是學習時間（長）。信任度較大關聯（0.335，0.325）的前項是機器人學習課堂融合程度（中）、學校成績（優秀）、父母教育程度（大學）。支持度較大關聯（0.188）的前項是性別（男）。人們假想的父母學歷較高、機器人學習課堂融合程度高卻不是機器人獲獎的關聯項。從圖2，將獲獎置于中心，離中心較近的項是學習時間（長），機器人學習課堂融合程度（中），性別（男）；提升（顏色較深）和支持度（面積較大）的項目是性別（女）、學校成績（一般），其方向離心說明這是負關聯，即學校學習平常的小姑娘不能實現機器人比賽獲獎的目標。

五、結論與展望

盡管作用于學習的客觀因素不能直接的參與學習的知識建構，但在學習之初，特別是青少年階段，客觀的輔助作用是不可或缺的，學習時間是檢驗其學習成果的關鍵規則。青少年的機器人學習組織以社會辦學為主，學習時間意味著家長的投入和企業利潤的最大化。但我們不是金錢決定論的完全支持者，因為比賽獲獎不是機器人學習的真正目標，而且較長時間的學習投入對促進學生綜合發展的利弊還需進一步討論。此外，機器人學習中的主觀因素在學習過程中如何表現？原有的學習成績對機器人學習效果沒有預期遷移效果，而反之是否有影響？這些仍是我們需要進一步討論的問題。

參考文獻：

[1]鐘志強，張毅寧，李國軍.高中機器人教育課程讀解[J].鞍山師范學院學報，2014，（2）：43-46.

[2]鐘志強，張毅寧.中小學機器人教育課程讀解[J].中小學電教，2012，（11）：15-18.

[3]維基百科――關聯式規則[DB/OL].http：//zh.wikipedia. org/wiki/關聯式規則， 2014-5-10.

[4]韓家煒. 數據挖掘：概念與技術[M].北京：機械工業出版社，2012.

[5][8]吳喜之.復雜數據統計方法：基于R的應用[M].北京：中國人民大學出版社，2013.

[6]Pang-Ning Tan. 數據挖掘導論[M].北京：人民郵電出版社，2011.

篇3

課外活動教學相長自學能力創新精神教與學是一對矛盾的對立體，既相互對立，又相輔相承，相互促進。學然后知不足，教然后知困。知不足，然后能自反也；知困，然后自強也。最完美的境界就是教學相長，融為一體。在課堂教學中學生使用英語的機會較少，易于失去興趣，產生惰性，同時有限的課堂所傳遞的信息量與大千世界相比如同滄海一粟，而豐富多彩的英語實踐性課外活動能成為英語課堂學習的有益補充，為英語學習提供文化背景。在課外活動中，學生是主人翁，主觀能動性得以充分的發揮，個性獲得張揚，獲益匪淺。在課外活動中，教師的身份也得到轉化，從教授者變成了活動的指導者，組織者和參與者。

一、激發學生學習興趣，培養求知欲

興趣是最好的學習動力。興趣是個體的認識傾向，這種認識傾向使人對有興趣的事物積極地探究，并帶有情緒色彩和向往的心情。孔子曰：“知之者，不如好之者，好之者，不如樂之者”。英語角的開展，為學生提供了一個講英語的舞臺和機會。教師為了確保交流的順暢進行，可以事先讓學生知道話題并要求學生提前去準備一些資料。學生根據個人興趣選擇話題，并嘗試著用英語去閱讀他們喜歡的英語文章，無形之中加大了學生接觸英語的時間。在說之前先有了閱讀的訓練，讀為說做了鋪墊。學生根據興趣進入各個話題小組之后進行對話和交流，學生的資源達到共享，形成了生機盎然的學習氛圍，學生體驗到成功的樂趣，激發他們自主求知的熱情，這種積極的情感狀態不斷鼓勵著學生主動而愉快地學習。

二、培養學生的自主學習能力和創新精神

教給學生學習方法是優化教育的重要原則。古人云：授人以魚，不如授之以漁。教師不僅要教給學生知識，更重要的是教會學生獲取知識的方法和本領，以適應競爭日益激烈的社會需要。著名教育家葉圣陶說過“教是為了不需要教”“不教是為了養成學生有一輩子自學的能力”。因此，指導學生正確的學習方法，培養良好的學習習慣和自學能力，激發學生學習的積極性是創新教育的關鍵所在。

英語晚會是一種綜合性的活動，在組織和準備的過程中，學生動腦、動口、動眼、動手，從中受到激勵、啟發，產生聯想、靈感，增添創造意向，訓練和培養創新能力。在晚會籌備期間，學生搜集西方圣誕節的背景資料。在節目的組織過程之中，學生能夠把從因特網搜集來的資料加以學習和整理，靈活運用到英語晚會的臺詞編寫，道具準備，服裝和晚會的布置中去，學生用英語讀、聽、說、唱、演、寫。英語晚會非常受學生的歡迎，不論是臺上的演員還是臺下的觀眾。學生在準備、組織、彩排的過程中喚起潛在的創造智能，在意志和信念的推動下，支配自學探索活動，不斷更新、深化和充實已獲取的知識，有利于創造性思維的發展。

三、樹立團隊精神和合作意識，鍛煉組織協調能力

學生的課外活動，經常是小組、班級甚至是班級之間共同努力的結果。在活動之中，導演與編劇、演員的合作，主持人和選手的溝通，臺前和臺后的配合，臺上和臺下的默契，所有這些，都是對學生的團隊意識和組織能力的很好鍛煉和提高。

四、創造更廣泛的語言環境，給學生提供更多使用語言的機會

創辦英語報紙，能夠為學生提供良好的學習和使用語言的機會。學生在搜集資料中感受英語語言所植根的文化沃土；在編輯和排版的具體工作中獲得使用英語的鍛煉和成就感。學生突然發現，原來自己也能寫出好文章，畫出優美的插圖。學生的報紙內容很豐富，以學生的習作為主，也有英語文章的摘抄和學生的閱讀心得，英語小笑話、幽默、謎語、游戲、今日天氣、校內新聞等。

五、促進教師身份的轉化，增進師生感情

在英語課外活動比較輕松的氣氛中，教師和學生的地位平等。大家共同學唱一首英文歌，學生話劇中教師可以客串一個角色，學生辦的英文報紙，教師是第一個讀者，在各種比賽中教師可以擔任評委和裁判。教師身份在課外活動中的多元化，使教師成為學生真正的良師益友。實踐證明，融洽的師生關系對于課堂教學任務的開展是非常有好處的。

六、促進教師不斷充實自己，提高專業素質

要想給學生組織豐富多彩、積極向上的英語課外活動，教師不僅要擴大知識面，而且要做許多細致的準備工作。教師在查閱資料中，會接觸很多的新知識；在組織活動中，會嘗試很多新技術；學生的閱讀范圍拓寬了，應用英語的能力提高了，就會站在一個更高的層面去思考問題，提出新問題；這些新知識，新技術，新問題，都激勵教師不斷地學習，不斷地思索。

七、英語課外活動成為課堂教學的有益補充，促進英語教學縱深發展

目前，議論文的寫作是各種考試的常見題。題目經常是優缺點或利弊的分析，通過課堂學習，學生交上的初稿，往往觀點不夠鮮明，論據不充分，論證不太合理。教師可以在課下組織相關題目的學生英語辯論賽，促進學生進一步思考，使用最典型的論據。在激烈的辯論中，正反方各持一詞，語言得以簡明。辯論結束后，讓學生進行總結，做進一步修改，使得文章論點得以明確，說理更加令人信服。

八、結語

任何一門學科的學習都不可能僅僅停留在課堂的45分中里，學生在課堂中學，在課外活動中學，在每天的生活，工作中學；教師也在不斷地學，不斷地受到課堂教學和課外活動的啟發和鞭策。當看到學生通過豐富多彩的英語課外活動喜歡上英語，親近英語時，是教師最快樂的時候。英語課外活動的開展，為學生和教師提供了一個使用英語進行交際的平臺。學生和教師都從中受益，教與學在課外活動中達到雙贏，歸根結底，學生是最大的和最終的受益者。

參考文獻：

[1]桂詩春.應用語言學[M].長沙：湖南教育出版社，1998.

篇4

關鍵詞：計算機輔助教學；發展；趨勢

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）27-6153-02

計算機輔助教學的研究始于美國，第一個教學系統于1958年產生，至今已有50多年的歷史，同其他學科的產生一樣，計算機輔助教學的產生與發展具有廣泛的基礎，歸納起來主要有其物質基礎、理論基礎和社會基礎。1）計算機輔助教學產生和發展的物質基礎。計算機的出現和發展標志著人類進入了信息時代，計算機在教育上的廣泛應用，改變了傳統的教學方式，有效地實現了個別化教學，擴大了教學范圍，提高了教學效率，為計算機輔助教育的發展打下了必不可少的物質基礎。2）計算機輔助教學產生發展的社會基礎。信息社會的到來，表明信息已經成為促進經濟發展、提高生產力、增強國家實力的重要資源。新的科技成果日新月異，知識迅速增長。3）計算機輔助教學產生和發展的理論基礎。計算機輔助教學的產生與教育心理學、教育技術學的影響是分不開的，特別是“機器教學和程序教學”這兩個概念，對計算機輔助教學思想的形成起到的作用至關重要。

1 計算機輔助教學的基本概念

計算機輔助教學是一門新興的交叉學科，在它的產生和發展的過程中形成了自身的概念。不同的時期對這些概念的描述也不同，而且隨著時間的推移，計算機輔助教學的研究和實踐內容會不斷地豐富和擴充，有關的概念也會隨之變化。

傳統的教學過程是教師直接向學習者傳遞教學信息，計算機輔助教學作為一種新的教學系統，它是以提高教學質量，提高學習效率，使學習者實現有效學習為根本目的。計算機輔助教學系統教學過程一般有下面兩種形式：1）教師利用計算機向學生傳遞教學信息，完成一定的教學任務；2）學生通過與課件的交互作用進行學習。作為教學媒體，計算機輔助教學與其他教學媒體相比較，具有其獨特的特征：1）計算機輔助教學的對象是學生，它為學生提供各種教學內容，對學生給予直接的幫助；2）計算機輔助教學必須提供某學科的學科知識，并使學生通過計算機獲得新的科學知識；3）計算機與學生之間是相互作用的關系，計算機與學生之間進行“對話”，計算機要求學生做出積極的反應，并根據反應做出判斷和決策。

2 教育改革需要計算機輔助教育

由于信息革命的影響，新知識劇增，知識更新周期縮短。傳統的一次性教育已不能適應社會生產和科技發展的需要，因而提出繼續教育、終身教育的需要。其結果是教育體制和結構的多樣化、離散化。于是半日制教育、業余教育、職業教育訓練、短期培訓等教育形式提到了和正規教育同等重要的地位。由于教學或訓練的對象的基礎不同、學習的起點不同、提高的方向和學習的目標不同，因而教學內容、教學方式、教學需要也不盡相同。這就對個別化教學、遠距離教學提出更為迫切的要求。計算機輔助教學有利于實現個別化教學、遠距離教學，這使它成為實現繼續教育、終身教育和社會化教育的重要手段。

在正規的學校教育中，傳統的“以教師為中心、以課堂為中心、以課本為中心”的灌輸式教學不利于學生積極主動地學習，不利于培養學生的學習能力和工作能力，也不利于因材施教。傳統的“一張嘴、一支筆、一本書”的以講授為主的單一教學方式主要以語言、文字作為傳播信息的媒介，傳播的信息量少，單調枯燥，不但學習時間長，學習效果也較差。這種從文藝復興時期沿用至今的以傳授知識為主、以教師單向講授灌輸進行班級教學的教育觀念和教育模式，妨礙了學生創新精神和創新能力的發展，培養出來的學生比較缺乏創造性思維和繼續學習的能力。一旦所學的知識陳舊過時，又缺乏繼續學習的能力，就容易被社會所淘汰，因而較難適應信息時代的需要。

為了用以培養能力為主的教育改造以傳授知識為主的教育，以啟發演練式的個別化教學，逐漸代替灌輸講授式的集體教學，提高教學效率，縮短教學周期，降低教育成本，就必需在改革傳統的教學觀念、教師觀念、學校觀念、改革教學內容的同時，尤其重視改革舊的教學方法、教學形式和教學手段，采用計算機輔助教學以及視聽教學等新的教育技術，是研究優化教育過程的有效措施。可以說，教育改革的關鍵問題是教育觀念的更新和教育手段的改革。CBE的實踐已經表明，計算機輔助教育體現了—種新的教育思想，它為改變傳統的教育觀念，為實現高水平的基礎教育以及多層次、多種形式的教育訓練提供了一種先進的教學手段和現代化管理的工具。它能夠更有效地實現個別化教學，擴大教學范圍，提高教學效率，將在信息社會的教育中成為一種重要的教育手段。因而它可以在改革傳統教育中起到重要的作用，甚至會成為教育改革的突破口之一。

3 計算機輔助教學模式

3.1 操作練習

這種模式是由計算機向學生逐個顯示問題。其施教過程為：提問——回答——評判一再試或結束。操作練習模式充分發揮了計算機巨大的存儲容量和快速處理能力，實現大量的重復訓練，操作與練習的問題相當多，直到學生對該知識或技能的掌握達到要求為止。

3.2 個別指導

此模式是用計算機系統模擬教師授課的全過程，其教學形式由授課、提問、評判3部分組成。其基本原理是基于斯金納（美國教育心理學家，20世紀50年代中期在機器教學的基礎上提出了“程序教學”思想）的程序教學，把教學內容分成若干教學單元，學生在電子教學教師指導下自己組織學習。

3.3 咨詢

咨詢教學模式是以計算機提出各種問題和說明后，學生對這些問題和說明予以一定的回答的形式進行學習的，這種學習，計算機處于主動，學生處于被動狀態，不利于學生學習積極性的充分調動和發揮。

3.4 模擬演示

模擬計算機輔助教學學習形態是沿用計算機的特性和功能，構造一種計算機模擬的學習環境，在這種學習環境下，學生通過人機對話的方式，實現一定學科內容的學習和某些問題的解決，這種模式引起越來越多教育學家和心理學家的注意，認為它有助于生動形象地傳播知識，培養學生的能力，計算機模擬在教學上的應用十分廣泛，從自然科學、醫學、管理科學到丁程技術的許多學科教學中都可以采用模擬法。

3.5 問題求解

問題求解是一種智能型教學模式，這種模式引導學生與程序系統一起求解一個問題，解題過程中學生應用所學過的知識，掌握求解問題的方法。計算機不直接灌輸知識給學生，而是通過提出問題，提供數據，引導學生思考，解決問題，得m正確結論，從而提高學生分析問題、解決問題的能力。

3.6 教學游戲

游戲型計算機輔助教學不同于一般游戲軟件，多數游戲是為了鍛煉學生的決策能力而設計的。因為一個游戲過程必然包括多個步驟，每一步又有多種選擇，這就迫使學生盡可能地應用他們所學的知識千方百計地尋求戰勝對方的策略。簡單的游戲可以用作練習，復雜的游戲重在綜合運用知識能力和決策能力的鍛煉，與模擬有密切的關系。

4 計算機輔助教學的發展趨勢

進入21世紀后，隨著教育理論研究的不斷深人和計算機新技術的不斷出現，計算機輔助教學的發展出現了全新的局面。

4.1 基礎理論研究的趨勢

目前計算機輔助教學的基礎理論研究受到重視。研究的內容主要集中在如下方面：1）計算機輔助教學的功能、特點及教學模式。2）學習理論和相關的視聽心理學、傳播理論。3）計算機輔助教學的系統構成。4）計算機輔助教學與傳統教學的整合。

4.2 技術發展趨勢

從技術層面上看，目前計算機輔助教學發展主要有3個方向：1）使用多媒體技術、虛擬現實技術等，為學生創設更接近真實的學習環境。2）應用計算機網絡技術，實現分布式教學和遠程教學。Internet的普及，為開發能夠體現建構主義理論的學習環境提供了良好的條件。3）應用人工智能技術，使教學系統更加智能化。在未來的計算機輔助教學發展中，多媒體、Internet和人工智能在教育中的應用，會成為人們研究的熱點。

4.3 應用發展趨勢

社會發展是不平衡的，它對教育的要求和它為教育所能夠提供的物質條件存在較大的差異。基于此，計算機輔助教學的未來發展，在應用上將會呈現出多態性，主要表現在以下3方面：1）應用方式的多樣化；2）多種學習資源的集成化；3）研究、使用和教師培訓的互動。對計算機輔助教學課件的開發進行理淪上、技術上和應用方面的深入研究，是促進計算機輔助教學不斷發展的基礎工作。以研究促進應用，以應用促進研究，使其形成互動機制，是計算機輔助教學迅速發展的正確途徑。

參考文獻：

[1] 連海燕，陳冬梅.計算機輔助教學利弊分析及建議[J].中國科教創新導刊，2008，（9）.

[2] 王艷萍.淺談計算機輔助教學對教學的影響[J].湖北廣播電視大學學報，2008，（9）.

篇5

對于整體設計思路，首先要搞清楚需要什么樣的要求，要達到哪些功能，再來選擇設備。

首先，要求功能教室要達到教學過程可視化，教學過程全程錄播數字化。

第二，此教室還應適應高中的一切文化科目的教學要求，任何文化科目都用得上。特別是英語語言教學上雙向對話要求，因此，有必要安裝模擬語音教學設備和數字語音教學系統。

第三，此教室應有適用現代教學要求的多媒體教學系統。

因此，在要求上要實現三大功能：1）錄播功能；2）語言教學功能；3）多媒體教學功能。設施包括多鏡頭分區多畫面切換自動跟蹤錄播系統、語音教學系統和多媒體電化教學系統三大設施功能組合為一體的現代化數字化教學系統。而在這三大系統中，各個系統在應用上又要求有一定的獨立性和組合性，分則各為一體，合則為一系統組合，因此對設備有較高的要求。

全自動錄播跟蹤系統，是這套系統中最關鍵的一個單項系統，涉及較多設備和模式。目前市場上的錄播跟蹤系統基本上有3種控制原理：超聲波跟蹤切換技術、紅外跟蹤技術和圖像識別分析技術。三者各有利弊。

1）超聲波技術是通過超聲波控制。其中教師跟蹤要求教師配戴無線麥克風，通過語音激勵，使攝像機跟蹤教師來實現。對于講臺區域的跟蹤攝像是多機位分區，就是在教室后面安裝多個固定攝像機，在黑板下沿安裝超聲波感應頭，實際上是一種超聲波收發器，有效作用距離在0.5～1米之間可調。當教師靠近黑板時，相應位置的超聲波感應頭檢測到人體，立即觸發相對應的攝像機拍攝畫面，未檢測到人體的其他板書攝像機則處于封閉狀態；當教師進入另一區域時，相對應的攝像機就會拍攝教師（如圖1所示）。這種攝像定位精確，畫面清晰不抖動。

2）紅外跟蹤技術是通過紅外線控制的，其基本設備是紅外發射源和紅外接收裝置。通過紅外信號的變化，指使系統作出判斷，然后發出指令，令攝像機跟蹤定位，進行跟蹤攝像。

3）圖像識別分析跟蹤技術。圖像識別是人工智能的一個重要領域。識別某個圖像，必須在過去的經驗中有這個圖像的記憶模式。識別圖像時，這個圖像與記憶相似或匹配，則這個圖像被識別。依靠計算機的專門軟件對攝像機捕獲的人像進行分析處理，將其設定為跟蹤對象，使其始終處于拍攝范圍內，實現人像的自動跟蹤。這是當前技術含量較高的跟蹤技術，現在國際上的一些大公司都在努力研究圖像識別分析技術。圖像識別分析技術是解決自動跟蹤的終極方案。

針對幾種技術流派，各有其應用的場所主導方向。目前圖像識別技術在自動錄播跟蹤的應用上還有很多技術難關未解決好。超聲波技術主要應用于大學課堂教學，紅外技術近幾年應用于中學課堂有所興起。中學課堂教學模式與大學有明顯的不同：大學課堂以教師講授為主，師生互動較少，在互動這一塊不必過于強化；而中小學課堂師生互動量遠遠大于大學課堂，學段越低，互動越多。所以為適應高中要求，在開始選型上選擇了紅外跟蹤技術。

紅外跟蹤技術又有兩個流派：一種是點對點被動紅外跟蹤技術（如圖2所示）；一種是主動紅外空間網格定位跟蹤技術。這兩種技術中關鍵的區別就是目標定位上的差距。

點對點被動紅外跟蹤技術是在教師身上配戴的無線話筒上安裝一個紅外發生器，發生器不停地發出紅外信號；高速球攝像機上有一個紅外接收裝置，不停地接收教師紅外發生器的信號而控制教師攝像機，隨時跟蹤教師活動情況。在黑板上、下方各安有紅外傳感裝置，教師板書時切斷紅外信號，系統將信號傳給板書攝像機，拍攝教師板書情況。或者是教師通過手動按扭來控制板書攝像機拍攝板書畫面。

學生跟蹤是通過在學生座位上安裝一個光電感應器，當學生坐好時，借用學生身體遮擋住光電感應器的感光孔，光電信號就不會發出；當學生站起來回答問題時，人離開座椅，感光孔就有光線進入而產生光電信號發射出去，光電信號接收裝置就收到信號而判定此光電信號發生點有一位學生站起來回答問題，隨后指令學生攝像機對此學生進行跟蹤攝像；當學生回答完畢坐下時，光電感應孔被遮擋住而沒有信號產生，因此，學生攝像機就不再跟蹤此學生，而自動切換到教師。通過兩種點對點跟蹤來完成對教師和學生的跟蹤切換。

這種技術的優點是跟蹤定位準確，由于教師身上配戴了無線咪，因此后臺攝像時錄音效果相當好；由于學生每個椅子上都有光電感應器，只要學生站起來回答問題，學生攝像機就會馬上跟蹤，所以定位精確度很高。

但也有缺點：

其一，教師跟蹤后錄制下來的畫面，整幅畫面都在不停地變動。中學教師上課不是靜止不動的，他一動，攝像畫面也動，因此作為可視化教學資源時，打開視頻錄相，視頻畫面在不停地晃動，人眼瀏覽視頻幾分鐘后就會感到頭暈而不想繼續觀看。如果教師走動稍快或轉身，就會出現跟蹤丟失。

其二，學生跟蹤是通過光電感應而發生的。學生坐在椅子上時，臀部不一定恰好遮住光電感應器，一旦產生漏光現象，光電感應器就會發出信號，指使學生攝像機跟蹤此學生，而此學生此時并未回答問題，是不需要跟蹤、不需要特寫的，因而可能產生較多的垃圾鏡頭。

主動紅外空間網格定位跟蹤原理是借助于紅外發生器和紅外感應帶將整個教室建立一個三維空間網格坐標系，來將教室內每個點進行網格坐標定位。不論教師、學生在任何一點站立，都會改變某一區域網格內紅外信號，系統就會收到信號令攝像機自動跟蹤（如圖3所示）。這種空間網格定位最大的優點就是關鍵的定位設備是安裝在教室四周墻壁上和天花板上的，因此，教師和學生都無需配戴任何設備，完全等同于普通教室的常態化教學，教師、學生都很自然。

當教師在講臺區域時，教師通過改變講臺區域的紅外網格內的紅外信號而獲得教師定位信號，教師攝像機就自動跟蹤教師的一舉一動。當教師走下講臺進入學生區域時，由于教師的進入而改變了學生區域某網格紅外信號，因此攝像機就會跟蹤教師。當學生站起來回答問題時，學生身體高度的改變觸發了學生所在的某一網格紅外探測信號，攝像機就會自動跟蹤學生；當學生回答完畢坐下時，系統認為此時紅外信號恢復原值，就認為沒有學生回答問題，自動調整到教師畫面。通過這種原理來實現教師與學生的互動教學過程（如圖4所示）。

空間網格技術將整個教室空間三維網格化，無論是教師還是學生，系統都可以準確地感知目標的空間位置，實現跟蹤“無盲區”。教師不再限制在講臺上，無需配戴任何設備，學生不再需要按話筒開關或按扭，無論教師走到教室的哪個位置，無論學在哪個位置起立回答問題，只要空間網格中某個紅外接收信號有所改變，系統都可以準確地感知。配合合理的策略，可以輕松解決師生互動。此設施最大的優點是教學常態化，不因系統錄像而做些其他的任何動作要求。最大的缺點是對講臺區域的教師跟蹤時同樣會產生視頻畫面的晃動，且板書跟蹤解決得不大完美；跟蹤時對教室環境要求較高，受光線、衣服材料、溫度等干擾。

而超聲波技術卻有著其自身的優點，將教室講臺通過分區來實現對講臺區域教師的跟蹤。就是在教室的后面安有3～4個固定攝像頭，將講臺分為幾個區，每一個攝像頭覆蓋一個區域，當教師進入此區域時，此區域對應的一個攝像頭就會攝像，而在此區域內教師的動作幅度無論多大，錄制視頻的畫面都不會晃動，視覺效果很好。當教師由某一區域進入另一區域時，另一區域的攝像頭就跟蹤教師在此區域的一切動作，而且區域之間的切換很自然，雖有一定的跳躍性，但鏡頭不晃動。當教師板書時，可對板書內容進行特寫放大，符合視頻教學要求。

學生定位是通過按扭操作來完成，每兩個學生共同使用一個遙控設備或話筒。當學生發言時，學生按一下“開始發言”按鍵，鏡頭會自動切換給學生；結束發言時，按“結束發言”，圖像會切回到教師。整個系統由于學生區域有很多話筒，聲音效果很好。

由于講臺區域分區位跟蹤，跟蹤時畫面不會晃動，因此，超聲波技術有紅外技術難以企及的優點。

當然，也有其缺點。

一是學生區域話筒過多。如果學生因好奇亂按話筒，或學生打開話筒而忘記關閉話筒，可能會將雜音放大或產生垃圾鏡頭。學生回答問題時，必須按一下課桌上的話筒按扭，將信號發給系統，此時攝像機才會對回答問題的學生進行特寫攝像跟蹤，否則可能只有學生的聲音而沒有學生的圖像。這不是常態教學。因此，應用前提是教師很熟練，學生很自覺，習慣很好。正是由于這種原因，更多地適用于大學的課堂教學，特別是講座型的教學模式。

二是超聲波產品長時間使用，對人體健康是否有害，學術界對此也一直爭論不休。

綜合超聲波技術、點對點被動紅外技術、主動紅外空間網格定位技術和圖像識別分析技術的優缺點，根據高中教學的針對性和適用性，提出了自己的目標方案，就是將超聲波技術講臺分區的優點應用于紅外技術中，提出多機位分區多畫面切換全自動紅外跟蹤錄播系統方案。基于這種技術要求，要求講臺區域分為3個區域（分區越多，視頻畫面越晃；分區越少，鏡頭覆蓋面越大，人像越小）。教師、學生要求教學常態化，不需要配戴或在坐椅上安裝任何設備。實現這種方案的技術原理是主動紅外+空間網格定位跟蹤，目前能較好地解決中學課堂教學中教師、學生圖像跟蹤問題。當然這種技術也存在設備成本較高，室內裝修要求較高，教師板書特寫跟蹤不大理想等不足，錄播跟蹤技術還有待進一步完善。

在應用中發現空間網格對教師板書畫面的拍攝不大滿意。為此，針對高中教學要求，提出一種新的技術解決方案，有待專家研究，有待廠家研發。這就是在主動紅外+空間網格基礎上，在黑板的上沿、下沿安裝紅外裝置，在黑板區域建立一個紅外平面場，當教師板書時觸發紅外場，使板書攝像機進行板書特寫，這樣就可實現教師分區跟蹤、學生跟蹤、板書特寫，再加上電腦課件幾種信號整合的優良效果。因此，筆者期待的解決方案是主動紅外+空間網格+板書紅外三合一的紅外錄播跟蹤系統，如圖5所示。

參考文獻

[1]圖像識別原理及技巧[EB/OL].http：///.