第七章基于计算机的个别化教学Word文档格式.docx

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　　程序教学产生的心理学基础是斯金纳的“强化-反应-强化”理论。

他认为学习作为复杂的人类行为，可以由简单的行为，以逐步接近和积累的方法联结而成。

大多数的人类学习可以看作是操作。

在操作条件作用下，反应经过诱发，并随即给予强化就能够形成预期的刺激-反应联结。

在他看来，成功教学的关键，就是通过精密的控制学习过程来建立特定的强化。

他提出，为了使学生对刺激作出符合目标的反应，即建立刺激-反应联结，必须尽量将教材“程序化”，在细化的每一个小步子中诱发正确的行为，同时为了最有效地强化学习者的反应，须在反应之后“即时强化”。

1954年，斯金纳发表了《学习的科学和教学的艺术》一文。

在文章中，他强调了“强化”在教学中的重要作用，并建议把教学机器作为一种手段，给学生提供必要的强化。

他指出，“对人的学习的最有效的控制将要求工具的帮助”；

即使“作为单纯的一个强化机器，教师也是过时了……他必须有机械装置的帮助”。

1958年斯金纳又发表了《教学机器》一文，从而奠定了行为主义心理学的程序教学理论。

他本人也因为在程序教学产生及发展中的杰出贡献，被誉为“程序教学运动之父”。

　　1907年蒙台梭利通过教育低常儿童得到了启示，研制出一整套训练感觉活动的教具材料，以使儿童在“有准备”的环境中进行自我教育。

20年代初期，美国俄亥俄州立大学的普莱西设计了第一架自动教学机，以帮助教师减轻评卷的负担。

蒙台梭利和普雷西的发明开创了教学机器研制的先河，直接为程序教学提供了物质基础。

　　这样，理论上有了行为主义程序教学理论，实践上又有了教学机器的研究，程序教学产生的土壤已经形成。

于是，程序教学在短短的几十年里便迅速兴起，并迎来了以60年代风靡一时的程序教学运动为标志的发展高潮。

　　程序教学发展的突出表现在教学机器的进步上。

继普莱西的第一台教学机器诞生，教学机器便吸引了众多关注的目光。

新产品如雨后春笋般的涌现出来，其中有代表性的包括普莱西在1926年设计的自动测验记分器、1930年彼特逊设计的即时反馈的装置“化学板”、1950年普莱西介绍的可以呈现多重选择问题的“打洞板”等等。

据统计，1962年约65家工厂生产的教学机器达83种之多。

这些教学机器从不具备信息显示装置的简单教学机器到能对若干框面进行随机提取的高级教学机器，无一不有。

　　程序教学之所以如此迅猛地发展，是因为它具有种种传统课堂教学无法比拟的优点，如“因材施教”，有利于增强学习的主观能动性；

自定学习步调，适应个别化学习的需要；

及时反馈，有利于加强学习的动力和信心；

错误率低，有利于提高学习效率。

但是，行为主义心理学是从动物实验中得出的，这毕竟和人类学习的规律有很大的差异，同时，利用机器的操作来取代复杂的学习过程，又难以避免机械性的缺陷。

到了60年代后期，程序教学理论受到了心理学家和教育学家的指责，而教学机器虽然数量在不断增加，但无法实现功能上的突破，程序教学的发展因此陷入了僵局。

直到电子计算机作为新一代的教学机器应用于个别化教学，程序教学才重新获得了生机。

（二）程序教学的要素

　　程序教学采用的是一个精心编制的程序来帮助学生有效地学习。

因此，程序教学的要素实际上是教学程序的构成要素：

　　1．小步子的逻辑序列。

教材被分解成许多单元，并安排成一个难度逐渐增加的的序列。

学生从程序的起始单元开始，并在完成该单元的学习后进入下一个单元。

因为前一个单元往往是后一个单元的知识准备，因此单元间的过渡就显得自然和容易，学生出错率也相应地减少。

　　2．积极地反应。

程序教学要求通过人与机器相互作用促使学生形成主动反应的意识。

在程序最初的单元里，刺激要求的反应比较简单。

如果学生回答正确，这种刺激和反应的过程就会得到强化。

随着序列的进行，学生就会意识到必须积极地对呈现的刺激作出反应，学习才有可能继续。

　　3．信息的及时反馈。

每当学生作出反应，程序就应立即告知答案的对错。

这种信息出现得越快，强化的效果就越强烈，学习的成功率就越大。

　　4．自定步调。

程序教学以学习者为中心，允许他们对单元学习的速度和时间自行控制。

这样的学习更容易获得肯定的效果。

　　5．减少错误率。

教学程序应使学习者产生的错误减到最小限度。

对于大多数人都犯错误的单元，说明在难度的确定或序列的编排上存在问题，应当进行修改和校正。

　　需要指出的是，上述的教学要素是根据斯金纳的程序教学理论得出的。

随着程序教学实验研究的深入，一些学者也提出了不同看法。

对于步子大小的划分，斯金纳认为越小越好，而普莱西却认为较大的步子能使学生具有清楚的认知结构。

对于积极反应和强化，其发生的频率并不取决于单元的多少，而是取决于学习者的水平、学习材料的难易和学习速度的要求。

至于学习步调的制定，当程序教学以班级授课的形式进行时，个体的步调应和集体的步调保持一致。

实践证明，这些看法对于改进程序教学理论是有帮助的，我们应当根据具体情况灵活掌握。

　（三）程序教学的模式

　　程序教学的模式可分为两大基本类型：

直线式程序和分支式程序，包括以下四种具体形式。

　　1．普莱西程序

　　该模式是由普莱西最早创立，并由后人加工演变而成，是一种“直线程序——多重选择反应”。

实施教学时，教学机器呈现多重选择题，学习者在备选答案中选择，若选择正确就进入下一单元的学习，选择错误则继续停留在本单元制止成功地完成学习任务。

普来西程序是提出较早、形式比较简单的直线推进的教学模式。

　　2．斯金纳程序

　　斯金纳程序的特点是“直线程序—构答反应”。

教学程序将学习内容按其内部练习切割成小的单元，并依据特定的逻辑顺序组成序列，逐个向学生呈现并在单元学习完成后提出问题，如此由浅入深地推进教学过程。

从斯金纳程序模式示意图可以看出，学生必须历经程序规定的所有单元才能达到学习目标，避免了知识的遗漏，因此，这种模式对基本概念形成和基本技能培养比较适宜。

3．克劳德程序

　　美国心理学家克劳德根据对军事人员训练的经验编制出来的程序模式是“分支程序——多重选择反应”。

与普莱西程序相似，该程序在知识单元的学习提供多重选择题进行测验。

选择正确则进入新单元的学习（单元1→单元2）。

与普莱西程序不同的是，若选择错误，学生只能进入分支程序（转入单元1-1或1-2），在了解错误的性质并阅读了相关的补充材料之后重新回到单元1学习。

若再次测验显示学生已掌握了单元1的内容，则可进入单元2学习。

由于克劳德程序的分支程序是用来解释和补救错误的，所以学习能力强的学生可以以较大的步子和直线方式通过主程序达到目标，而学习较差的学生也可在补充内容的帮助下顺利完成学习的任务。

4．凯程序

　　这是英国心理学家凯（H．Kay）在设菲尔德大学执教时提出来的，所以，又称“设菲尔德程序”。

它的特点是“分支程序一一构答反应”。

下面便是其模式图：

　在凯程序中，通常情况是学完了单元1之后，便依次进入单元2，或转入单元3或者4学习针对典型错误设计的内容更为详尽的补充材料，待测验证明单元的内容确已掌握，再进入单元2。

这与克劳德程序模式是相同的。

与其不同的地方在于当学习者进入分支程序后，能够正确解答分支中的问题，则认为他已经掌握了该单元的学习的内容，可以超越原学习程序即不必回到原有单元而直接进入单元2。

因此，凯程序又可称为是超越型分支程序。

另一方面，凯程序允许优秀的学习者在正确回答主程序中的某些标准单元后可以跳越后续的一些单元，实际上是采用跳跃地直线前进，所以，凯许可以被看作是直线式与分支式两种程序的有效结合。

　　综上所述，可知直线式程序和分支式程序的主要区别，它们是：

第一，直线式程序只告知答案的对错却不给予说明；

分支程序教学则具有分支反馈强化过程，它不但在分支程序中分析错误回答，而且要求学生理解补充内容以补救错误。

第二，直线式程序步子细小，有利于减少学习的错误率，但对于优秀的学生，一步一挪的方式可能会降低学习的效率；

分支式程序利用更为详尽的材料来解释错误和纠正错误，差生可以得到更多的帮助，但错误的预计和补充材料的准备会给程序的编制加大难度。

二、个别化教学

　　程序教学促使学习的个别化成为教学设计人员和技术开发人员关注的重心，改变了教学过程目标确立和评判标准的观念，加快了个别化教学思想和观念在教育界的渗透。

个别化教学是指以学习者为中心适合于满足个别学生需要的教学，它不仅仅是独立的教学方法，也是以满足学生需要为目的的一种或多种技术的整合。

这些技术包括允许学习者设定通过教学序列时的步调；

允许学习者选择教学方法和媒体；

允许学习者选取想要学习的单元等等，其中所涉及的策略方法以及相应的实体材料共同构成了个别化教学系统。

（一）个别化教学系统的基本结构

　　在下图所示的结构图中，学生个体是整个系统的核心，而其他所有组成部分都围绕着使学生更快更好地达到学习目标提供服务。

图中所指的“媒体”和“实际设备”并不是一回事。

“媒体”是指为优化教学效果而利用的各种材料和设备，例如用幻灯片展示照相机的构造，用录像片演示照相机的操作。

“实际设备”则是与教学内容相对应的实物，通常由学生实践操作来掌握技能，如与幻灯片所示构造相同的照相机。

另外，系统的“资源中心”不仅提供给学生各种文献书籍以及数据资料的检索服务，而且还提供各种视听材料（录音带、录像带、幻灯片、投影片、模型等）和计算机辅助教学软件。

个别化教学系统中所使用的“书面材料”可以分为三类，它们常常结合起来使用。

第一类是书籍，常常采用普通的教科书，并配合指定给学生的包含相关章节的辅助材料。

此外，教科书还可以结合补充笔记、作业和配套的视听材料一起使用。

第二类是有结构的笔记，当教科书无法在深度和广度上满足需要时，它可以做一些补充。

第三类是程序教材，它使学生通过不断的自我检查过程来巩固学习。

（二）个别化教学系统的类型

　　根据个别化教学系统规模的大小，我们可以区分出三种基本的教学系统类型，即以学校为基础的系统、当地系统、远距离教学系统。

　　1．以学校为基础的系统

　　学校对部分的学习设备实行开放利用，在校学生可根据自己的时间和进度安排学习。

例如，学校的电子阅览室通常在规定时间内向学生开放，学生可以向管理教师借阅需要的音像资料或参与网络课程的学习，而具体的学习过程则由学生自主控制。

　　2．当地系统

　　这样的系统特别针对主办学校所在地的那些无法适应正规教育的学生，如进修生和成人自考生。

学生不必按固定的时间表来学校学习，而学校会在校内和校外开放各种个别化的教学设备供他们使用。

目前大多数院校开办的计算机中心、网络中心就是常见的例子。

　　3．远距离学习系统

　　在远距离学习系统中，大多数的学习是远离主办学校进行的，由主办学校及其驻地机构来向学生提供个别化学习的教材。

最初的远距离学习采取的是函授课程的形式，在这样的课程中，无论是提供给学生的课文材料，还是指定作业和教师的指导和学生的成绩反馈，多是以邮递的方式发送。

　　随着计算机的出现和多媒体技术的应用，个别化教学出现了多媒体远距离学习系统。

它学习的材料汇同配套的视听学习材料、计算机辅助教学软件以及实验用的元件模型以多媒体学习包的形式寄送到学习手中。

为了更好地组织教学，主办学校还在驻地安排了指导老师，帮助学生解决问题和进行小组讨论，从而增加了学习的广泛性。

　　近几年来，网络以不可阻挡的势头渗透到教育领域中，更是给个别化教学的规模和形式带来了巨大的变革。

通过网络，学生就可以观看千里之外优秀教师的教学实况，可以向教师提出各种学术问题并及时得到解答，可以与其他伙伴交流学习经验和心得，甚至不必走进学校的大门而获得学历文凭。

教师与学生之间的一切基本活动都可以在网络中进行，传统的邮递方式被淘汰，远距离教学系统的“远”仅仅成为一种地理上的概念。

这一切都为学生提供了极为广阔和自由的学习空间，并且能够培养课程大纲规定以外的技能，如信息技能和计算机技能。

　　这样的策略如同以教师与学校为中心系统一样，有明显的优点和缺点，而其相对重要性，仍然取决于所涉及教育或训练的等级、学习者的类型、以及与学校设置或安排课程的有关的具体条件。

　（三）个别化教学的方法与技术

　　20世纪20年代，随着个别化学习思想在传统教学中的渗透，人们开始对班级讲授的教学方法产生了疑虑，并积极寻找能适应个别化学习的教学方法。

在此期间，除了程序教学之外，还先后出现了其他一些常用的方法和技术，我们在这里着重介绍导听教学、掌握学习、凯勒计划和自学辅导教学。

　　1．导听教学

　　导听教学简称A-T教学（Audio-TutorialInstruction），是美国普度大学教授波斯尔•思韦特及其同事在生物学教程中发展起来的个别化教学形式。

导听教学借助教师的帮助和学习时间的伸缩来使教学个别化，学生的学习集中在为课程建立的学习中心。

那里为学生准备了录音机和磁带来提供指导，并以教科书、实验手册、标本和实验设备来辅助。

学生除了在方便的时间到该中心学习外，每周末还通过电影、报告、实验演示等形式进行集中学习。

课程学习结束后，由学生到教师那里进行口头和书面测试，并由教师组织讨论。

由于导听教学比传统的实验教学方法取得了更好的效果，后又得到了16毫米影片的支持，因此在60年代被作为教学改革广泛应用。

　　2．掌握学习

　　掌握学习的理论基础是建立在卡罗尔关于学校学习模式之上的。

卡罗尔认为，学习的程度是花在学习上的时间与学习所需时间之比的函数，即

　　根据这个公式，布鲁姆指出，学生的学习能力上的差异并不能决定他能否学习要学习的内容和学习的好坏，而只能决定他将要花多少时间才能达到对该项内容的掌握程度。

也就是说，学习能力强的学生，可以在较短的时间里达到对某项学习任务的掌握水平，而学习能力差的学生，则要花较长的时间才能达到同样的掌握程度。

在此基础之上，布鲁姆设计了一种掌握学习的程序，并在其作品《人类特征与学校学习》一书中对这种方法的效果和可行性做了系统阐述。

　　布鲁姆的掌握学习程序将学习任务分成许多小的教学目标，然后将教程分成一系列小的学习单元，后一个单元中的学习材料直接建立在前一个单元的基础上，每个学习单元通常需要1-10小时的学习时间。

然后，教师通过学生完成诊断性测验的情况来了解学生的成绩。

这时，学生的成绩是以成功完成单元的学习而不是以在测验中的等级名次为依据的，成绩的差异表现在成功掌握单元内容所花的时间。

采用这种方法，尽管有些学生要比其他学生花费更多的时间来学习，但由于前面的单元学习能够减少学生在知识背景上的最初差距，因此绝大多数的学生能够达到学习目标。

可以看出，掌握学习的思想与程序教学的思想有许多相同之处。

　　3．凯勒计划

　　凯勒计划又称个人化教学系统，是由美国心理学家凯勒创立的。

在这个计划中，一年的课程分为15-30个单元，每个单元包括一段导言，一个目标表格和一个建议使用的程序，还向学生提供一些问题的练习。

学习时，学生可以通过自测题了解自己是否已经掌握了单元内容，如果他认为已经完成了学习，就到“监督者”（通常是已学完该单元的学生）那里测验。

监督者给学生打分，并就答对和答错的问题进一步提出问题。

达到标准的学生可以得到听报告、看电影和参加演示的权力，为通过的学生则要重新学习直到掌握知识为止。

　　凯勒计划具有五个特点，即自定步调、个别辅导、指导、掌握的倾向性（未完成学习任务前不能学习新内容）以及利用传统技术（报告、电影和演示）作补充。

它对于需要注重实践工作的学科更为有效。

　　4．自学辅导教学

　　中国科学院心理研究所的卢仲衡教授在“中学数学自学辅导教学”实验研究的基础上，探索出教师指导、辅导下以学生自主学习为主的，班级与个别化相结合的教学模式。

自学辅导教学以书本的形式呈现学习内容，在学习开始前由教师做5分钟的指导和启发，然后让学生进行30-35分钟的自学，最后利用5-10分钟的时间提问、答疑和总结。

整个学习过程采用教师定步速和学生自定步速相结合，并以频繁的单元测验来检查学习结果。

自学辅导教学的研究在我国取得了良好的成果，对个别化教学的发展起到了一定的推动作用。

　（四）个别化教学系统的优点和缺点

　　正如任何事物都具有两面性，个别化教学也存在着一些公认的优点和明显的缺点。

正确认识它们将有助于我们更好地实施教学。

　　个别化教学的优点主要体现在以下方面：

　　1．个别化教学能充分体现教学的人性化特征，满足不同的学习需求。

学生可以以最适合自身需要、兴趣和学习风格的方法来安排挑选知识单元。

　　2．学生获得学习资料要比在以教师与学校为中心系统中的情况更容易。

这里的学习资源都是经过充分准备和详细检查的，其质量不依赖于个别的教师的教学水平，而是由优秀的教师和专家群体来保证。

　　3．目前的个别化教学系统能从读、听、看、练等多种渠道来支持学生的学习，从而使不同媒体的特点得到充分发挥。

当然，能否合理的整合（而不是堆积）各种媒体是此优势得以体现的关键。

　　4．教师的帮助、劝告和指导获取相对容易。

个别化教学系统能有效地减少教师的重复劳动，使他们有更多的时间和精力关注较差或有创新思想的学生。

教师能够结合学生的特点和问题给予学术上的帮助，如提供系统之外的资源，教授学生掌握系统的操作和控制，改善学生的学习方法和习惯等。

　　5．教师和学生都能得到学习结果的定期反馈。

师生之间的密切接触和单元测试的成绩都能为双方表明知识掌握的程度，从而为后续学习、指导提供准备和动力。

　　6．个别化教学有利于开展“全民教育”。

除了在校学生，那些无法参加正规学习的人也可通过个别化系统后地学习和培训的机会。

这为成人教育和职业教育开辟了广阔的前景和市场。

　　个别化教学的缺点主要有：

　　1．对学习者的主动性要求较高，年幼或缺乏经验的学生可能无法有效地学习。

学生在学习进行过程中，不仅要有明确的学习目标，而且要有坚强的意志和强烈的求知欲望。

因此，这种方式更适合成熟的学习者采用。

　　2．适合个别化教学的课程范围和类型有限。

个别化教学主要用在有关基本核心知识的入门课程上，如理、工和医学，以及某些短期的训练课程，对于实践性较强的学科如实验教学和要求协作的课程如口语教学，个别化教学就显得难以应对。

　　3．建立完善的系统存在困难。

设计精良的教材不仅要求教师掌握更新更高的技能，而且要花费大量的人力和物力。

目前能胜任的教师为数还不是很多，需要进行培训或进修。

此外，采用个别化教学系统要求学校的行政管理更多的支持和投入，比如经费的安排、课程的设置、设备的购置、管理、维护和保养等等。

　　比较程序教学和个别化教学的本质和发展历史，我们可以总结出如下结论：

程序教学是以个别化教学为核心的教学方法，个别化教学是在程序学习发展的基础上而逐渐形成的教育技术的实践领域。

第二节　　计算机辅助教学

　　正如上节所讲，个别化教学在20世纪50年代末陷入了难以自拔的困境，等待着技术的重大突破。

计算机技术恰在此时诞生，使人们惊喜地发现和体验着技术进步带来的无所不至的方便，人类文明史上的第四次革命开始了。

　　电子计算机强大的展示、存贮和运算功能以及独特的逻辑判断能力使个别化教学无论采用直线式程序模式还是分支式程序模式都变得简单可行，大大改善了个别化教学系统对多变的学习过程的应对能力。

例如，以整合的多感官刺激呈现教学内容和反馈，提供丰富的资源支持和合理的指导帮助，学习者对学习进度的控制更为便捷等。

更重要的是，计算机能够进行人与机器的双向动态交互，这是计算机作为教学机器在质上的突破。

可以说，计算机技术的发展与应用，直接促进了信息时代个别化教学的新飞跃。

　　一、计算机辅助教学的发展历史

　　将计算机应用于教学以完成教学功能和解决教学问题的形式，我们称之为计算机辅助教学,简称CAI（ComputerAssistedInstruction）。

它不仅是教育技术的重要组成部分，也是教育技术具有广阔前景的发展方向。

当前的教学已逐渐向更加以学生为中心的方法转移，而能够很好地体现个别化学习思想的莫过于计算机，因此，现阶段个别化学习的主要形式就是计算机辅助教学。

　　计算机辅助教学的历史始于1958年，美国是开展此项研究最早的国家。

以美国为例，计算机辅助教学的发展经历了下面四个时期：

（一）1958—1965年

　　这是计算机辅助教学的初期发展阶段，其特征是IBM公司和伊里诺斯大学开发的有代表性的教学系统的诞生。

　　IBM公司在1958年设计了第一个计算机教学系统，利用一台IBM650计算机向小学生教授二进制算术。

在此基础上，IBM公司研制了结构更为复杂的system1500教学系统，这个系统设置了32个学生站，每个站点利用二个显示终端、一个图像投影仪和一个声音装置进行教学。

　　这一时期斯坦福大学在帕特里克•萨贝斯和唐纳德•比德泽D的指导下，对“自动教学操作的逻辑”系统，简称PLATO系统（ProgrammedLogicforAutomaticTeachingOperationSystem）进行了大量的研究。

基于萨贝斯早期有关课件和辅助教学设备的研究成果和政府的有力支持，PLATO系统很快就发展成为一个有很强功能的大型计算机网络，成为利用大型中央计算机辅助教学的范例．

（二）1965—1970年

　　这一时期计算机辅助教学系统及课件的研发规模不断扩大。

斯坦福大学在1966年研制了包括算术、外语、哲学、高等数学、音乐理论等课程在内的IBMl500教学系统。

加利福尼亚大学Irvine分校教育技术中心开发了大量的物理及自然科学中的计算机辅助教学课件。

此外，IBM公司、CDC公司和DEC公司生产和出售多种教学系统，1967年成立的CCC公司，就是专门制造计算机辅助教学系统的公司。

　　（三）1970年—1975年

　　这一时期的CAI涉及的领域迅速扩大，包括数学、物理、医学、语言学、经济学、艺术等多种学科，智能型计算机辅助教学系统的设想也首次被提出。

1971年，MITRE公司与德克萨斯大学、杨伯翰大学合作，开发了TICCIT教学系统，与此同时开发了大量的教学软件。

这个系统将计算机与电视技术结合起来，拥有75兆字节的容量和128个教学终端，是适合于学校或机关的小型计算机系统，后被广泛的应用于高等教育和军事教学中。

　　（四）1975年至今

　　这一时期CAI的发展有两个明显的特征，一是大型计算机辅助教学系统的进一步完善。

此时的PLATO系统已经发展成为PLATOⅣ，可以同时提供150个专业共约7000课时的教材，供l千万人学学习数、理、化、地、史及多种外国语课程。

80年代，PLATO系统已发展到第五代即PLATOⅤ，并仍在不断的发展中。

　　另一方面是以微型计算机为核心的教学系统在学校和家庭中的广泛普及。

70年代初微型计算机的出现标志着CAI发展的新阶