国内外研究状况 - 基于Intrnt的机械设计辅助教学系统初步研究
一国内外研究状况1.CAI在国外的发展
计算机辅助教学的研究和应用始于二十世纪五十年代末。随着计算机技术的发展,教育技术也进入了计算机教育应用的新时代。四十多年的发展,计算机辅助教学在理论研究、开发工具、系统构成方式、应用活动的组织等方面都取得了长足的进步和发展。目前,它己成为计算机产业、技术教育产业的重要支柱之一。
最早开展CAI研究和实验的是美国的mM公司,该公司的沃斯顿研究中心于1958年设计出第一个计算机教学系统,此系统用一台BIM650计算机连接一台电传打字机教授小学生学习二进制算术,并能根据学生的要求产生练习题,同时还研制了一种编写课程程序的“创作语言”。进入六十年代后,美国许多大学相继开展了对CAI的研究工作。斯坦福大学从1963年开始一直利用计算机教授逻辑学导论,以后又扩大到讲授集合论、程序设计、俄语、德语等课程。该校与侣M公司合作在1966年研制出犯M巧oo教学系统,目前这个系统除能开设数理逻辑、多种外国语、哲学、数学、音乐理论等课程外,还有一些为小学生和特殊困难的学生(如聋哑人)所准备的课程,现在已发展为能提供全国险服务的中心系统。
到了七十年代,大规模集成电路的飞速发展,带来了计算机价格的大幅下降,为CAf的发展创造了条件。CAI的发展不仅速度大大加快,而且达到前所未有的规模,形式也更加多样化。在1974年的调查中显示,在美国有58%的私立中学中至少有一台计算机用于学校行政管理或辅助教学。同时,在日本、加拿大、英国也逐步开展了对CAf系统的研究。在英国,比较突出的是在开放大学中大力推广使用计算机辅助教学,该校有5万多名学生,分布在全国各地,全部在各自家中学习,只是定期到280个学习中心去。学习中心有交互作用终端通过计算机网络与该校的3个计算机中心相连,计算机中心通过计算机网络和200个多个终端不仅为学生解答各种问题、提供计算机服务,而且还通过该系统直接向各地学生讲授有关计华北电力大学研究生论文算机方面的若干课程。日本在六十年代末由机器工业促进会专门研制Af系统,在七十年代初即有一大型CAI系统投入使用,该系统能同时控制30个学习终端,有计算机原理、数控机床、COBOL语言、彩色电视维修、FO又吓以凶语言等8门课程,可供高等学校各年级学生和在职人员进修使用,经过评价组实际调查和严格鉴定,认为该系统在学习效果、节省时间等方面都比普通的教学方式好。
国际信息处理协会(开TP)在1977年的CAJ国际会议上正式明确CAI是一门边缘交叉的新学科。1981年,在瑞士召开了世界教育应用计算机会议,提出把编制计算机程序的能力称为“第二文化”。
荷兰的杰夫。摩恩教授在综合了CAI发展趋势后,提出了如下CAI发
展矩阵表:
按摩恩教授的分析,国外的CAI发展一般是从(A,1)开始,即在教学软件中,使学生学习知识和技能,逐步按行演进,目前己处于C行和D行水平。从国际上看,CAI系统正朝着网络化、超媒体、智能化的综合性方向发展。
CAI系统的网络化是计算机网络化大量使用并迅速发展的必然结果。目前世界上规模最大的CAI网络开发计划首推欧共体的DEUD\I工程,该工程计划通过多频带宽线路把欧共体各国现有的通讯网络联接起来,以实现大范围的、多文化的教育软件共享。有些国家,如加拿大、意大利等,利用远程计算机会议系统支持教育活动,由此产生了“在线教育系统”(on一lneiEducaitollalsysmet)。计算机辅助电视教育系统就是一实例,它集计算机和电视技术之长,以计算机为主体,配以光纤和卫星组成的现代计算机通讯网络。计算机通讯网络把教育机构从点状分布发展成为面状分布,使州门不仅可以通过CAI远距离进行学习,还可以利用通讯网络实现课堂讨论,是CAI的最吸引人的前景之一。
目前在国际上除了把CAI用于加强教学内容的呈现外,还有以下几种新的应用:
①近年来美国有不少CAI研究者热衷于开发一种称为“例案调研”(CASESTUDY)的CAI方法,让学生成为积极的探索者;
②作为个人化的多媒体学习系统,已经出现了商品化的电子书,只有笔记本大小,可呈现图形和声音,内容为超文本形式;
③用于构成复杂的仿真系统,被称为“虚拟现实”的仿真技术,能把用户带到模拟的境态中,达到真正的“身临其境”。智能计算机辅助教学(LnelgilnetCoff甲uterAiddeil`rtuciton简称cIAI或智能CAI)系统是从七十年代开始的一种计算机辅助教学的应用模式,它以现代教育理论为基础,综合人工智能科学、心理学、认知科学等学科的知识和方法,通过计算机向学生传授各种知识和技能,以达到真正的无人化教学、个别化教学。学生可主动向系统索取知识,有利于学生对课程内容的理解和掌握,有利于提高学习效率。目前CIAf主要在学术研究上应用较多,与走向实用还有一定的距离,其主要原因是缺乏能支持大规模生产智能化课件的商品化写作软件。
2.我国的CAf开展状况CAf在我国的研究始于八十年代后,首先在一些高校的微机上开发计算机语言教学系统,数学、物理辅助教学软件包以及辅助英语教学系统。1986年,国家教委基教司成立了“全国中学计算机教育研究中心”,专门负责中小学CAI的应用与研究,组织CAf课件的评审和推广,这对CAI的发展起到了很大的推动作用。1993年,国家教委高教司组织成立高等工科学校CAI协作组,组织和指导高等学校CAf的应用和研究工作。许多高校把CAI的推广应用看作教育改革的重要环节,十分重视C户J在各科教学中的应用,一些条件好的学校相继成立了CAI实验室或C户d中心。但由于我国起步较晚,大部分CAI工作还处于A行水平,许多CAI课件的内容只能作为课堂教学的补充和练习。
就我国目前整体清况来看,CAI研究主要存在以下问题:
a.软件的层次较低,主要限于知识和技能的获得,即表1.1中的(A,1)的水平;
b.用户界面较差,在某种程度上较差的人机界面所产生的心理障碍严重地阻碍了学生的学习热情,降低了学习效率;
c.系统多采用线型结构,读者在学习时必须一页一页顺序前进,没有或很少有脱离开软件对进程的限制而直接获得所寻找信息的自由;
d.表现手段仅限于文字、图形和简单的动画,从本质上讲,与课本内容没有太大差别。
3.CAf在机械设计教学中的应用状况机械设计课程是机械类专业一门综合性、实践性很强的技术基础课,它以研究通用零件设计与计算方法为主,具有内容多、公式多、图表多的特点。因此,机械设计CAI的总体发展较慢。1995年,国家教委课程指导小组委托东南大学和高教出版社,在连云港召开`全国机械设计CAI会议”会议研究了机械设计CAI的内容和工作安排。由于与会者未能注意到互联网技术在我国将有飞速发展,只是统一部署在“多媒体为砒划阴田吧写作系统”上开发课件。从整体上看,目前可以应用的基于互联网的机械设计CAI系统还没有,但我国的计算机和互联网技术目前己与发达国家不相上下,因此,翻门可以从A行直接进入C行甚至D行,开展基于顶telnet的机械设计CAI研究工作。
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