计算机支持学习的早期发展

,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,计算机支持学习,的发展,任剑,锋,首都师范大学教育技术系,计算机支持协作学习,CSCL,课程内容（建构中）,CSCL,计算机支持,的协作学习,3.,从,CBE,到,CSCL,4.,应用层次,5.,知识建构,2.,理论基础,1.,课程导论,6.,支持系统,7.,最新进展,计算机支持学习,早,期发展,概,念与起源,特点与作用,类型及应用,发展到,CSCL,计算机支持学习,早,期发展,概,念与起源,特点与作用,类型及应用,发,展到,CSCL,计算,机支持学习，传统的的概念：,CBE / CBL,CBE,相关概念,：,1. CAI,2. CAL,CAI,与,CAL,常理解为同义语,但据,I.McArhur,等“洋葱头模型”，,CAL,范围更广,社会系统,人的发展系统,教育系统,学习系统,教学系统,CBE,相关概念,：,3,. CAT,计算机辅助训练,职业技能训练中的,CAI,CBE,相关概念,：,4,. CMI,计算机管理教学,利用计算机进行的学习进程管理，包括学习状态跟踪、问题诊断、学习任务分配、结果评价等方面的工作。,CBE,相关概念,：,5,. CAT,计算机辅助测验,可看作,CMI,的子集,CBE,相关概念,：,6,. CBR,计算机化的资源,计算,机支持学习的前世,前身：机器教学,程序教学,普莱西（,Sidney Pressey,),在,20,世纪,20,年代就开始设计并实现上述的设想，制作出了第一台自动教学机,。,1,这种教学机器主要用于管理测验，主要是在教学发生后被使用。但“它与斯金纳后来所描述的许多基本特征结合在一起了：它允许学习者自定步子，要求学习者积极参加和提供及时的反馈”,2,。,J.Michael Spector and M.David Merrill,等著，任友群，焦建利等译：教育传播与技术研究手册（第三版），华东师范大学出版社，第,215,页。,罗伯特,.M.,加涅主编，张杰夫等译：教育技术学基础，教育科学出版社，,1992,年，,35,页。,普莱西,及其教学机器,1930,，彼得逊（,J.Petersong),设计了一种自己记分、即时反馈的装置，后来称之为,“,化学板,”,（,Chemo-Card,）。,虽然化,学,板及,普莱西,的,机器,激,起了人们对自动教学技术的兴趣，,但多数教,育工作者和研究人员并没有准备接受这种有关教学的进步见解,。,这,类机器教学革新活动的重要发,展主要,得等待,斯,金纳的强化学习理论及程序教,学,来,推,动,斯金纳继承了华生等的行为观，认为学习是一种在刺激情景和有机体的反应之间建立联结的活动，学生的结果表现为这种联结的建立。,但同时斯金纳认为华生等的观点并不能解释那些教育者期望的行为为什么能被保留下来。因此他发展了行为主义的理论，认为强化在期望行为的保持上起到了关键作用。,他精心研究了强化的原理及技术，据此提出教学材料应由一系列小步子或“框面”组成，每一步子或“框面”都要求学生者有一个实际的反应，对于反应的对错，学习者可得到一个及时的反馈。他还认为应允许学习者按照他们自己的步子进行学习,斯金纳的这些程序教学的思想被总结为,“小步子”、“自定步调”、“积极的行为反应”和“及时反馈”,等重要程序教学原则。,【1】,这些原则的应用有助于学习者积极地参与学习并表现出其学习结果，然后机器及时给予的反馈能强化其表现出的期望行为，即提高了其学习效率,罗伯特,.M.,加涅主编，张杰夫等译：教育技术学基础，教育科学出版社，,1992,年，,34,页。,斯金,纳,与其,追,随者以这些著名的原则为指导开发的教学机器和程序教材，在,20,世纪,50,年代风靡开来，人,们,编,写,出大量为学校、军队和工商界使用的程序，建立了许多私人公司，创办了专门反映程序教学的刊物，写了大量的书籍和文,章,还,成立了,全国程序教学学会,和,程序学习协会,这样的专业性组织,。,掀起,那,场,持续,10,余年的“程序教学”运,动。,与,视听教学运动大约同时出现的这种机器教学及程序教学活动，由于使用了,更加“聪明”和“智能”,的工具，在一定程度上替代了教师的工作，更重要的是其奉行的程序教学原则被后来的计算机辅助教学所继承，因此,可以看作是计算机支持学习的滥觞,。,它,奉行的用“现代的”、“自动化的”机器改进教学的思想，以及其遵从的程序教学原则,，,不久,都,在早期的计算机支持学习中明显地体现出来,。,然而程序教学运动在,20,世纪到,60,年代后期却逐渐衰落了,。,WHY?,一个原,因,:,对,学习机制的研究逐渐从行为主义走向了“认知主义”。这个原因可能是根本性的,。,另一原因。早,在,1946,年就已经出现的电子计算机,。,但因其,造,价极其昂贵，体积也非常庞大,，制约在,教育领域的迅速使用,。,然,而,随,着其小,型,化,的,发展，约在,50,年代末期到,60,年代初，已经出现了一些在教育领域的应用试验。而人们,在,其,教,育应用的初步尝试中发现，,计算机才是最“先进”、“灵活”，最“聪明”和“智能”的机器,，,在计算机程序中体现程序教学的思想也是最方便的。,电,脑的出现,最强教学机器,1958,年：,CBE,的诞生,1958,年，,IBM,三位研,究人员在,IBM650,型计算机上连接了打字机作为教学终端机，编制了一个教学程序，用于向小学生教二进制算术,。,1960,年：第一套专用,CAI,1960,年：伊利诺斯大学，,PLATO-I,（,PLATO,，,Programmed Lodic for Automatic Teaching Operations,即自动化程序逻辑教学操作的简称，巧妙的联系到了古希腊著名的哲学家）,1960,年：第一套专用,CAI,1966,年：斯坦福大学与,IBM,合作的商品化,CAI,系统：,IBM1500,和,Courewriter,课件写作语言,1974,年，,PLATO V,连接了,1100,个终端，开发了涉及,100,多门课的,6000,多个,CAI,程序,CBL,已经真正产生了！,70,年代中期：,LOGO,语言,70,年代后期：,上述系统均因机器昂贵笨重，难以推广,微型机出现促使,CBE,从小范围试验转到大规模应用,经过此后半个多世纪的发展直至当今，计算机支持学习经历了一个,个,明显不同的阶段，形成了丰富多样的应用形式。,根据计算机设备技术自身的发展特征，以极其学习原理和应用普及程序，可以简单地把计算机支持学习的发展历程分为下面,4,个发展阶段：,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,产,生,并迅,速发展，其中以伊利诺斯大学的,PLATO,系统为典型。但由于代价仍然昂贵等原因，不可能在教育系统大量普及。这时期的,CAI,系统主要奉,行,行为,主,义或者同时应用认知主义与行为主义学习原理,，但后期也已经出现了基于建构主义原理的系统。开发的系统,大多应用于个别化,学习情景,。,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,1966,年，斯坦福大学与,IBM,合作的商品化,CAI,系统被生产出现， 它利用,IBM1500,来进行教学，并开发了专门的,Courewriter,课件著作语言来编写教学程序,。,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,1972,年,，杨,百翰大学与,MITRE,公,司,的合作,小组开,发了,TICCIT,（,Time-shared Interactive Computer Controiled Information Television,，即分时交互计算机控制信息电视）系统。在后来一段时期得到了比较广泛的使用。该系统与有线电视相结合，连接了,128,个教学终端，以高分辨率的彩色电视机作终端显示器，并允许学生自行控制学习序列,。,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,1974,年，伊利诺斯大学开发的,PLATO-V,又有很大突破，连接了,1100,个终端，开发了涉及,100,多门课的,6000,多个教学程序,。,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,值,得注意的是，该时期也已经出现了人工智能技术支持的,CAI,系统（,ICAI,卡博内尔（,Carbonell,1970,）用于南美洲地理学习的,SCHOLAR,就是一个,ICAI,系统，它以事实、概念和过程网,络形,式，应用复杂但设计良好的结果作为数据,库,，,用了苏格拉底法,。,使,用时，系统会首先诊断学生的错误观念，然后给出帮助学生识别自己错误的材料,。,1.,初步研究与试验阶段（,20,世纪,50,年代至,70,年代后期）,此,阶段中特别值得注意的是，麻省理工学院的派珀特教授致力于计算机化儿童自主的学习环境的研制，发明了著名的,Logo,语言系统,。,后,面有专门介绍。,2,.,大规模的普及与人机交互阶段（,20,世纪,70,年代末期至,80,年代末期,）,微型机出,现，计算,机造,价越来越低，体积来大大缩小,，普,通学校和家庭可以很方便的购买和使,用,这,就大大促进了计算机支持学习在很多国家的学校的普及,。,另,一方面，强调基于计算机的个别化教学，在交互方面，主要关注“人,-,机”交互，希望计算机像教师那样个别地一对一地，不知疲倦地去指导学习者，这种指导可能主要是传授性的，但也有建构性的系统,。,3.,网络化、协作化发展阶段（,20,世纪,90,年代初至,21,世纪初,）,计,算机互联,网深,刻影响了人类的生产方式和生活方式，同样也在深刻改变着教育与学习的方式。此,期,CBL,开,始把主要关注点从,“人,-,机”交互转移到了基于计算机的“人,-,人”交互，,计算机支持学习的方式更加多样，资源跟以前相比无比丰富，开始出现了新形的大规模远程教育方式，即第三代的远程教育,-,网络远程教育方式,。,3.,网络化、协作化发展阶段（,20,世纪,90,年代初至,21,世纪初,）,建,构主义的学习原理得到更多应用，协同学习与共同发展的,CAL,形式得到普,及。,1983,年，在圣地亚哥举办了一场主题为“合作问题解决与微型计算机”的研讨会。,1989,年，由北大西洋公约组织（,NATO,）赞助，在意大,利马拉泰阿举,办,了另一,场研讨会，被公认为是,CSCL,这个领域诞生的标志,。会,议第一次以“计算机支持的协作学习”作为国际会议的名称,。,3.,网络化、协作化发展阶段（,20,世纪,90,年代初至,21,世纪初,）,1995,年，在印地安纳大学又举办了一次,CSCL,的国际会议,。,后,来,CSCL,国际会议每隔一年举办一次成为常态，成为国际,CSCL,研究与交流的最佳阵地,。,另,外，在其它一些有关教育与学习科学的国际会议（如学习科学国际会议,ICLS,、网络学习的进展国际会议,ICWL,、技术支持的学习与培训国际会议,ICTSLT,、全球华人计算机教育应用大会,GCCCE,等）中，,CSCL,也成为了非常重要的议,题,4.,开放、个性化、社会化、情景化普适学习阶段（,21,世纪初至今,）,当前的时代。,计算机支持学习,早,期发展,概念与起源,特点与作用,类型及应用,发,展到,CSCL,CBE,的特,点,：,高,度的交互性,多,媒体化,信,息处理的快捷性,信,息资源的丰富性,时,空延展性,所,支持的学习方式的多样性,CBE,的作用,：,“,3L,”说与“,3as,”说,3L,：,Learning through computer,通过计算机“传”,Learning with computer,用作学习的工具,Learning about computer,学计算机,CBE,的作用,：,“,3L,”说与“,3as,”说,3as,：,Computer as tutor,计算机作为导师,Computer as tutee,作,用学员,Computer as tool,作为工具,CBE,的作用,：,计,算,机作为教师,作,为学员,作,为学伴,作,为学习环境,作,为学习工具,作,为学习资源,作,为教育管理员,CBE,的作用,：,作为教师,CBE,的作用,：,2.,作为学员,LOGO,学习系统是典型,通,过“绘图,”方式学编,程,，培养兴趣,以,前版有一海,龟,，海,龟,按学生的命,令在屏幕上执,行动作,现版本海,龟由小三角,形替,代,。,演示：,repeat 36rt 5 fd 0.175*60 rt 5 wait 5,CBE,的作用,：,2.,作为学员,LOGO,语言,CBE,的作用,：,3.,作为学伴,CBE,的作用,：,4.,作为,学习环境,CBE,的作用,：,5.,作为,学习工具,信息加工工具,评价工具,交流与协作工具,。,CBE,的作用,：,6.,作为,学习资源,CBE,的作用,：,7.,作为,教育管理者,计算机支持学习,早,期发展,概念与起源,特点与作用,类型及应用,发,展到,CSCL,CBE,的应用类型,课堂展示型,课堂应答系统,个别授导型,操练与练习型,咨询型,模拟型,游戏型,自动测试型,教学管理类,网络与远程教学类,协作建构型,CSCL,CBE,类型,1,：,CAI,1,）课堂演示教学,C,主,要作用是辅助教师的课堂讲授。,可提,纲挈领的引导教师的讲授内容，也,可借,多媒体的优势来揭示重点或难点,。在,教育系统中盛行,。,CBE,类型,1,：,CAI,2,）,操练与练习,可用在课堂教学情景中，当然更可方便地使用在学习者任何可能的时候，供其自主的练习巩固。,逐个或批批向学生提问，生回答后，判断正确情况并根据回答给予相应反馈，以促进学生掌握某知识与技能技巧。通常当答对时计算机予以适当鼓励，强化学生的理解与记忆；当答错时，给予适当提示帮助或让学生再试一遍。直到达到要求。,CBE,的应用类型,操练与,练习型,CBE,的应用类型,操练与练习型,CBE,类型,1,：,CAI,3,）个别授导学习,教学比,较精巧，包括呈现各种形式的教学材料,(,概念叙述、公式、规则、例子、说明等,),和提问、回答与判断反馈等各个方面,。通,过仔细安排的人机会话、使学生处于一种个别指导方式的教学环境下进行学习，以达到预定的教学目标,。这是,模拟和代替教,师,。,优,秀的个别授学习系统应该依据分类教学设计的原则，针对所授学习任务的类型不同，给予不同的教学处理。,CBE,的应用类型,个别授导型,CBE,类型,1,：,CAI,4,）学习咨询系统,由,学,生自主提,出问题和要求，计算机回答并讲解有关的教学内容,。这,实际上是一个应用于教育的计算机情报检索系统，特点是检索对话简单、自然，便于学生使,用。,咨询型课件的应用中，控制权在学生手中，计算机只是回答学生的查询与请求，它适合于学生随意发现和探索知识，作为增加学生知识面的一项补充学习。这种方式已经大量应用于电子百科全书的咨询与检索，如中国大百科全书的电子版,。,CBE,类型,1,：,CAI,4,）学习咨询系统,CBE,类型,1,：,CAI,5,）学习模,拟,用,计算机模拟自然科学或社会科学的某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生认识和理解。这种类型的,CAI,系统往往用于培训工作人员的实际操作能力，使他们在进行一些可能是危险的实际操作之前先受到一定程度的训练，以避免和减少不必要的伤害和损,失,CBE,类型,1,：,CAI,6,）教学游戏,寓教,于,游,戏中,，,CAI,提供和控制一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动机，使学生在富有教学意义而且教学目标明确的游戏活动中得到训练或是有所发现，取得积极的教育效果,。有,着明确的教学目标和具体的教学内容，并且含有经过仔细考虑的教学策略。不能将其等同于那些以娱乐为目标的电子游戏,。,CBE,类型,1,：,CAI,6,）教学游戏,要,素：,(1,),竞,争,目标,，即从初始状态出发，经过游戏参与者的决策和动作,(,输入,),，最后一定能够达到的胜负,(,或平局,),状态；,(2),两方以上,的游戏,参与者,，其中约一方可以由计算机扮演；,(3),游戏规则,，即游戏参与者采取决策和动作时所必须遵守的规则约定,，应含要,达到的教学目标,，教,学的规律与知识,，如语,言游戏应符合语法或词法规则，化学实验游戏应符合化学实验操作规则，等等；,(4),结束时间,，,即应,在有限时间,内达,目标状,态。此外，多数还有随,机变化和形象生,动特点,CBE,类型,1,：,CAI,6,）教学游,戏,CBE,类型,1,：,CAI,7,）,智,能导师,用,人工智,能原,理与技,术改,进,CAI,，形成更加能够替代人类教师的“智能导师,”，就成智,能型,CAI,系统，即,ICAI,。它所指导的学,习不,是既定的，,而通,过与学习者的交流适应,性生,成，每个学习者因个人起点和学习风格等的差异,，受,到不同的针对性指导,。,前述,SCHOLAR,就是一个,ICAI,系统，它以事实、概念和过程网络的形式，应用复杂但设计良好的结果作为数据库,。应用苏,格拉底法,，系统首,先诊断学生的错误观念，然后给出帮助学生识别自己错误的材料。但这类,CAI,所依据的学习原理仍然是认知的而非建构的，它依然假定学会了，就意味着学生获得的知识是相同的。,CBE,类型,1,：,CAI,9,）微世界,微,世界（或者,Logo-as-Latin,）是美国佩珀特教授提出的一种计算机教育应用类型，是由其,Logo,语言所建立的学习环境。他认为儿童是自己认知结构的构造者，儿童的认识不应靠教师灌输，而是在与生活和现实的接触中形成的。,Logo-as-Lation,是一种建构主义的学习系统。在其中，儿童能够通过输入指命，指挥屏幕上的“海龟”来爬出自己心中所想的图形，儿童因而可以直观体会错误并修正想法。,CBE,类型,1,：,CAI,9,）微世界,CBE,类型,1,：,CAI,10,）,E-LEARNING,11,）,M-LEARNING,12,）,MOOC,13,）,CSCL,CBE,的应用类型,网络与远程教学型,CBE,的应用类型,协作建构型,CSCL,CBE,类,型,2,：,MAI,1,）计算机教学监控系统,教学监控系统是一种对学生个别化学习活动进行检测、控制与管理、引导以及评价，同时为教师提供各种报告和服务的,CMI,系统。该类系统应用能够对学生学习活动进行控制与管理，包括检测学习能力，据此引导学生选择合适的内容。也应该能对学习行为和学习数据进行跟踪和记录，并据此诊断和评价其是否达到目标，有什么问题，提供后续学习建议等。此类系统还应为教师提供报告和各种服务。,CBE,类,型,2,：,CAI,2,）课堂信息处理系统,一种能自动采集、分析和处理课堂教学中学生反应数据实时信息的系统。教师可以根据此系统提供的学生学习反应曲线或“,S-P,”表，迅速判断教学项目或学生中存在的问题，对教学做出调整。,CBE,类,型,2,：,CAI,3,）计算机辅助测验,是,一种借助计算机和相应软件来优化教育教学效果评测的系统。,CAT,可能在教学测试的全过程都能起到作用。如在测验题目的编制中，利用题库系统，教师通过输入题型、难度等要求，系统可以迅速地组卷。然后学生在计算机在通过专门系统答题。最后系统可以自动地给出评断结果，并可能给学生相应的学习建议。,CBE,类,型,2,：,CAI,4,）,EPSS,一,种在整个共同体或组织内获取、储存和散布个人的和共同的知识资产，促进组织内知识隐性知识向显性知识转化，零散信息汇聚整理为知识，从而最大化个人和组织的知识，提高绩效的系统。通常的,EPSS,由信息库、学习经验、内置的指导和帮助工具、专家顾问和定制工具等构成，能为个人和组织管理者提供各种帮助,。,需要说明的是，,CAI,与,CMI,并不能完全的分开。一个良好的,CAI,应该具有一定的学习管理功能，如诊断学生学习起点、给出适合学生个体学情的学习指导，记录学生学习轨迹，据此发现问题，从而给出学习校正，最后对学习做出评价等等。,CBE,类,型,3,：,计算机辅助教育管理,计算机辅助教育管理是计算机在教学的支持系统教育管理领域的应用。在这里，计算机不直接参与教学环节，而是为教学环节服务，如用计算机进行学校的人事管理、财务管理、学生档案管理、学生成绩管理，用计算机校园网辅助日常的教育行政事务，发送有关文件，支持学生选课，等等。发布课程调动、学术讲座的通知等等。,CBE,类,型,3,：,计算机辅助教育管理,从本质上看，计算机辅助教育管理与企业及社会其它部门的管理工作相同，可以用通用管理软件来进行教育管理，如可以用,Foxbase,、,Visual Foxpro,系列的数据库管理系统构建学生成绩管理系统和教师档案系统，用,Netmeeting,召开视频教学会议。,CBE,的应用类型,教学管理型,4,、计算机化教育资源,计,算机,化资,源有很多优点，如多媒化、传播迅速、数量和传播范围巨大等,。原,先主要记录在盘上,，容,量巨大，一套中国大百科全书,，一,亿多字，涵盖,60,多个学科，几十本大部头书，只,用四,张普通光盘就存储下来，并包含了,5,万幅图片，堪称小型的家庭图书馆,。其,它的光盘化教育资源则更是图文并举，型声俱全，形象逼,真。,计算机网,络,上,教,育资源规模空前扩大,，,其,检,索在范围、速度、方式等方面均发生了革命性的变革,。,计算机支持学习,早,期发展,概念与起源,特点与作用,类型及应用,发展到,CSCL,CBE,早期的各种类型，焦点在于通过提高“人,-,机”交互的效率，起到,模拟和代替教师,的作用。,此时交互研究的重点是“,人,-,机交互,”，理论基础是行为、认知或个体建构的。,CBE,发展初期关注,人,-,机,交互,i,，,但在网络时代，“互,联网的教育应用在发挥学习者之间交互影响的协同效应（人,-,人交互）方面有巨大的价,值,应,该关注网络环境下,人,-,人,交互的研究与应,用”,ii,。,i,任剑锋、张雪莉：,交互作用与计算机辅助教学,，,中国电化教育,1997,年第,6,期；,ii,任剑锋、焦建英：,IBE-DE,及,CBE,的新进展,，,电化教育研究,，,2000,年第,12,期,CSCL,是在计算机的支持下，通过协作的方式，利用人际交互的,协同效应,和计算机信息传播和处理的优势来,最大化,共同体和个人,学习绩效,的一种新的,学习方式,。,-,任剑锋,.,远程,CSCL,交互行为促进策略的研究,:CSCL,研究的新课题，,电化教育研究，,2007,年,10,期,CAI,ITS,Logo-as-Latin,CSCL,首字母缩略语的含义,计算机,辅助教学,智能,教学系统,基于,Logo,的,学习系统,计算机支持,协作学习,代表事件,IBM,的,courswriter I (1960),的出现,1970 Carbonell,的论文中,AI,的提出,1980 Mindstorms,的出版,CSCL NATO workshop (1989,所根据的学习理论,行为主,义,认知主义,认知建构主义,社会建构主义,社会文化理论,情境认知,认识论基础,-,实在论,(,知识是既有的,),-,绝对主义,(,教师是最终的权威,),-,实在论,(,知识是既有的,),-,绝对主义,(,教师是最终的权威,),-,相对主义,-,不可知论,-,“,知识不是通过对存在本体的发现获得的，而是在有机体的经验（体验）中，主动建构的,-,相对主义,-,不可知论,-,知识的建构本质上是一种社会过程,对学习的解释,是对已经确定的（常严格限定）信息被动接受或吸收过程,是学习者对问题空间建立合适理解的过程,新旧知识相互作用，引起同化和顺应的过程,使学习者成为知识共同体成员的文化重构（,reculturative,）过程,对,比突出了,CSCL,的特,点：,首,先，其依,据的学习理论是,社会建构主义、情境认知,等，相应地,，学习被看,成是“,使学习者成为知识共同体成员的,文化重构,（,reculturative,）过程”,强调社会性学习，即通过学习者之间交互作用和协作效应，,不仅促进知识的建构，更重要的是使学习者,融入,到这个,共同体,，成为其中一员,。,学习意义不仅存在于知识结果中，,更重要在于这个“文化重构”的社会性发展过程中，,在这里学习者在,交互与协作,中的,发展过程本身,就是意义所在。,