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第五章 计算机辅助教学第五章 计算机辅助教学

主要内容

概述计算机辅助教学模式多媒体课件的开发概念图及其应用新技术的教育应用

第一节 概述

计算机的教育应用从应用功能角度

计算机辅助教学计算机管理教学

计算机辅助教学

计算机辅助教学 即 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。

— 用多媒体课件上课、智能教学系统。

计算机管理教学计算机管理教学

即 Computer Managed Instruction, 简称 CMI 。– 从狭义上看，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；

– 广义上看，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。

从认知工具的角度

学习计算机 (Learn about computer)

用计算机学习 (Learn with computer)

从计算机学习 (Learn from computer)

计算机的教育应用分类

学习计算机

Learn about computer

把计算机作为学习对象，包括计算机基础知识、基本技能及其对社会的影响。

— 比如计算机基础、 C 语言、算法与算法分析等课程

学习者传播者

计算机知识

从计算机学习Learn from computer

用计算机帮助或代替教师执行部分或全部教学任务。— 计算机充当了教学信息载体的部分或全部

功能。

学习者计算机

一般知识

传播者

用计算机学习Learn with computerwith [ 表示使用…的工具 , 手段 ]

cut meat with a knife 用刀割肉

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。

学习者传播者

一般知识

计算机

多媒体媒体：传播信息的载体。

存储信息的载体：磁盘、磁带、光盘。传播信息的载体：数字、文字、声音、图像。

多媒体译自英文 Multimedia ，它由 multiple 和 media 复合而成。我们通常的所说的“多媒体”常常不是指多种媒体本身，而主要是指处理和应用它的一整套技术。多媒体技术是指 能够同时获取、处理、编辑、存储和展示两个以上不同类型信息媒体的技术。

多媒体技术的特点

集成性（ 1+1>2 ）：多媒体技术将各种媒体设备集成在一起，将信息的多种表现形式和处理手段集成在同一个系统之中。单一媒体所提供的信息空间是不完整的，限制了信息空间信息的组织。

交互性多样性

多媒体技术的特点集成性集成性（ 1+1>2 ）：

多媒体技术将各种媒体设备集成在一起，将信息的多种表现形式和处理手段集成在同一个系统之中。单一媒体所提供的信息空间是不完整的，限制了信息空间信息的组织。

交互性交互性 可与使用者沟通。多样性多样性

媒体类型的多样性：听觉、视觉、触觉媒体输入、传播、再现、和展示手段的多样性。键盘、鼠标、触摸屏、扫描、语言、手势、表情等多种输入方式。

多媒体课件

超文本（ Hypertext ）是用超链结的方法，将各种不同空间的文字信息组织在一起的网状文本。信息之间的组织方式是非线性的。超媒体 (Hypermedia) 是超文本和多媒体在信息浏览环境下的结合。即不单用超链接的方式连接文本信息，还链接图像、视频、声音等多媒体信息。

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 ）。 超文本和超媒体是多媒体课件中的两个重要元素。

视频点播（ VOD）

“Video on Demand” ，按要求的视频。泛指一类能在用户需要时随时提供交互式视频服务的业务，即“想看什么就看什么，想什么时候看就什么时候看”。

它是综合了计算机技术 ( 特别是多媒体数据压缩解压缩技术 ) 、通讯技术、电视技术的一门综合性技术。

流媒体

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，只是在开始有些延迟。

—这种边下载边播放的流式传输技术可以极大地减少用户等待的时间。

第二节 计算机辅助教学模式

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。

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、研究模式五种模式。

这5种模式自上向下 学生的学习主动性逐渐增强，教师的主导性则逐渐减弱。

模式名称 主要特点 教学过程

问答模式 师生问答，启发教学 提问→思考→答疑→练习→评价

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

基于教学论的教学模式

信息化教学模式

计算机辅助教学的模式也称信息化教学模式。我国学者从认识论和价值观两个维度来考察教学模式，提出了信息化教学模式的一个分类框架。

认识论：客观主义、建构主义价值观：个体主义、集体主义

信息化教学模式

信 息 资 源网 络 通 信

教 学 游 戏教 学 测 试

问 题 解 决

模 拟

个 别 指 导

操 练 与 练 习

智 能 授 导

微 型 世 界

计 算 机 支 持 的 协 作 学 习

情 景 化 学 习

虚 拟 教 室

认 知 工 具案 例 学 习

计 算 机 支 持 讲 授 探 究 性 学 习

基 于 资 源 的 学 习

（ Ⅰ ）

个 体 主 义（ 个 别 化 ）

客 观 主 义（ 以 教 师 为 中 心 ）

集 体 主 义（ 集 体 化 ）

建 构 主 义（ 以 学 生 为 中 心 ）

（Ⅳ） （Ⅲ ）

（ Ⅱ ）

信息化教学模式分类

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）

信息化教学模式举例

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。

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：

可以及时反馈相关的信息；

能够以多媒体方式有效地激励学生；

可以将学生的成绩及时加以保存。

2. 个别指导

是由计算机扮演讲课教师的角色，教学对象为学生个体而非群体，传授内容一般为新的知识或技能。

优点：学生参与程度高；

有利于个别化教学的开展；

教学效率高。

信息化教学模式举例

信息化教学模式举例

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。

信息化教学模式举例

4. 教学模拟用计算机来模仿真实自然现象或社会现象。比如：

① 实验模拟② 训练模拟

信息化教学模式举例

计算机模拟的优点高效、安全；

低成本；

形象逼真，容易引起学习者的兴趣。

信息化教学模式举例

5. 问题解决在教学中运用计算机作为工具，让学习者自己去解决那些与实际情景较接近的问题，其主要目的是培养学生解决实际问题的能力。

计算机在此的主要作用是创设情景

信息化教学模式举例

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。

信息化教学模式举例

7. 微型世界 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。基本特点：学习者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。例如，“电子工作台”，允许学习者利用它提供的“元件”构造各种模拟电路和数字电路。

信息化教学模式举例

8. 智能专家系统 利用人工智能技术来模拟“专家型教

师”的行为。

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第三节 多媒体课件的开发

多媒体教学课件的设计原则

循规性原则实用性原则 交互性原则 美观性原则

1.循规性原则符合教育教学规律符合学习者认知规律符合课程计划和教学大纲要求呈现的内容必须是正确的

进行计算机辅助教学不是为了让学习者欣赏课件，而是为了提高教学效率和效果。

2.实用性原则

要考虑学生的实际情况要考虑教材的实际情况

并非任何情况下用多媒体教学效果都好，用传统的教学方式就能取得良好的情况下，不要用多媒体课件来“装饰”课堂。

3.交互性原则

知识的单向传递是比较枯燥的，有交互才有参与感，才有热情和动力。

4.美观性原则字体选择得当、文字大小合适

前景色和背景色对比明显

图形使用得当、图片效果明显、大小适中、排列合理

黑白 黑绿 黑红 黑蓝 红绿 红蓝 绿蓝100%

94% 90% 26% 40% 23% 19%

5.3.1 课件开发步骤

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1. 环境分析

课件目标分析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。

开发成本估算开发组成员的劳务费用；各种参考资料购买；磁盘、打印机等各类消耗材料；以及软件维护费等。

课件使用对象分析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、原有的心理发展水平对新的学习的适合性。通常涉及以下三个方面：

•学习者的一般特点；•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；•学习者使用计算机的技能。

1. 环境分析

2. 教学设计

教学内容分析

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。

划分教学单元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。

选择适当的教学模式个别指导型模式主要适用于呈现信息和引导学生学习两个阶段；操作和练习型模式适用于练习和评价阶段；模拟型模式则适用于上述四个阶段的任意组合；教学游戏模式主要用于练习阶段；问题求解模式通常适用于呈现信息、引导学习以及练习这三个阶段。

根据不同情况选择不同教学模式，通常在一个教学单元中同时采用多种教学模式的有机结合。

2. 教学设计

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。

3. 脚本设计

文字脚本：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；

制作脚本：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。

脚本设计中的屏幕布局

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，以避免学生每次花时间在屏幕上寻找而无法集中精力学习教学内容。

课件界面设计实例

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4. 软件编写

将教学设计阶段所确定的教学策略

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。

5.3.2 素材采集与加工

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。

常用媒体的文件扩展名媒体类型 扩展名 说明

文字

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

声音

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

媒体类型 扩展名 说明

图形图像

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

动画

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

媒体类型 扩展名 说明

视频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

其他exe 可执行文件

ram （ ra 、 rm ） Real Audio 和 Real Video 的流媒体文件

多媒体素材的主要特点和文件格式

声音素材

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

MIDI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扬声器输出。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。

MPEG 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。

CD Audio 文件即 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。

图形（图像）素材位图（ Bitmap ）类： 以二维点阵形式来描述图像；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

BMP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。

GIF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。

JPG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。

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 ma

x （三维动画）。

Flash 是目前最为流行的动画格式：– Flash 文件的扩展名为 SWF。– Flash动画由矢量图组成，放大、缩小后仍十分清晰。

– Flash动画的文件很小，且采用流技术，能边播放边传输。

– 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。

视频素材视频素材的常用文件类型AVI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、图像质量好。缺点是文件体积过于庞大。

视频文件的扩展名为 AVI。

MPG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。

DAT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。

RM 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。

素材的采集与编辑声音的录制

多媒体计算机的数字音频系统如图所示。

模 数 转 换 器

数 模 转 换 器

放 大 器

数 字 文 件

音 箱或 耳 机

麦 克 风

音 频 播 放 器 或录 音 机

声 卡

输 出

输 入

麦 克 风

扬 声 器

Windows 自带的“录音机”程序

声音文件的编辑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。

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。

屏幕捕捉软件 SnagIt

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。

视频信息的采集与编辑多媒体计算机的视频采集系统由计算机、视频采集卡以及外部视频设备如录像机、摄像机等组成。

模 数 转 换 器

音 频 捕 捉 线 路

硬 件 压 缩 芯 片 视 频 源

（ 摄 像 机 或 录 像 机 ）

视 频 采 集 卡

数 字 文 件

视 频输 入

音 频输 入

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。

素材集成及其工具多媒体素材集成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。

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。

基于页面的工具也称卡片式创作软件，采用的是类似于书本的一“页”或一叠“卡片”在组织全书的信息。“页”是“书”的基本单位，是一个前景和一个背景的组合，页中可以包括文本、按钮、视频等对象。优点：简单易学，适合于初级用户。

多媒体创作软件 FrontPage

基于图标的工具也称图标式创作软件，它通过流程图将各种图、文、声、像、动画和视频信息用形象的图标方式依次连接在流程图中，从而形成一个完美的课件。

多媒体创作软件 AuthorWare

基于时间的工具

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第四节 概念图及其应用

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 。

Joseph D. Novak

什么是概念图

概念图 (concept map) ，也称思维图、思维工具，是用来组织和表征知识结构的工具。换言之，概念图是语义网络的可视化表示方法，是人们将某一领域内的知识元素按其内在关联建立起来的一种可视化语义网络。概念图以视觉化的形式阐明了在知识领域里学习者是如何使概念之间产生关联的，并且揭示了知识结构的细节变化。

基本概念

概念图将某一主题的有关概念置于圆圈（或方框）中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连接线上标明两个概念之间的意义关系。特征：

概念：是感知到的事物的规则属性，通常用专有名词或符号进行标记。命题：是对事物现象、结构和规则的陈述交叉连接：表示不同知识领域概念之间的相互关系。层级结构：是概念的展现形式。

植物

行

叶 茎 根

水

表皮叶肉

气孔

表皮细胞

保卫细胞

开

关

叶绿体光合作用

养分

水蒸气

二氧化碳

氧气

包括

被吸

收

分为

形成

可以进出

有

有

分为 送送

制造

结构节点：置于圆圈中的概念连线：表示两个概念之间的意义联系，连接可以没有方向，也可以单向或者双向。连接词：置于连线上的两个概念之间形成命题的联系词。

概念图的理论基础——先行组织者

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 。

概念图的制作

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。

Inspiration– 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

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。

其它的概念图制作软件TheBrain

http://www.thebrain.com

IHMC CMap Toolshttp://cmap.ihmc.us

LifeMaphttp://www.robertabrams.net/conceptmap/lifemaphome.html

ConceptDraw http://www.conceptdraw.com/en/products/mindmap/main.php

VisiMaphttp://www.coco.co.uk

概念图的教育应用

一种教学工具

一种教学策略

一种评价工具

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第五节 新技术的教育应用

虚拟现实技术

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。

主要特征

Immersion沉浸

Imagination想象

Interaction交互

VRVR

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。

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

使用专用硬件实现的虚拟现实技术

在个人计算机上实现的虚拟现实技术

虚拟现实技术的教学应用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

PixMaker 全景环视图片制作软件

网上故宫——全景环视技术http://chinavr.net/beijing/gugong.ht

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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。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 ）。

人工智能技术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。

人工智能的教育应用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。

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。

ICAI系统实例 : ADELE

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。

专家系统的基本结构

知识获取部分知识获取部分 解释部分解释部分工作记忆区

知识库 推理机推理机

人——机 界 面人——机 界 面

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。

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。

思考题什么是计算机辅助教育、计算机辅助教学？计算机辅助教学的基本模式有哪几种？它们各有什么特点？简述课件开发的主要步骤。什么是概念图？制作概念图的一般步骤是什么？虚拟现实技术有那些主要特征？什么是分布式虚拟现实？