第一篇：专家系统及其在教育中的应用研究
专家系统及其在教育中的应用研究
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2013年 06 月 20 日
专家系统及其在教育中的应用研究
摘要：作为人工智能应用研究的一个重要分支，专家系统被广泛应用于各个领域并取得了巨大的成功。本文在介绍专家系统的内涵、基本结构原理和发展趋势的基础上对专家系统在教育领域中的应用现状作了探讨，分析了专家系统与计算机辅助教学、网络远程教学的结合应用以及在辅助教育教学方面的其他应用。
关键字：人工智能；专家系统；ITES；ICAI；IDSS
一、引言
信息技术的飞速发展正以一种前所未有的深度和广度渗透到社会的方方面面，改变着人们的生活。其中，对于人工智能领域的关注和研究一直领跑于信息技术的前沿，标志着社会发展的智能化趋势。而人工智能中最接近实际应用、发展最快、效益最显著的当属专家系统。可以说“专家系统是人工智能从幻想到实践，再由实践到理论的主角川¨。从1965年世界上第一个专家系统诞生至今，随着知识工程的深入研究，以及专家系统的理论和技术的不断发展，使得专家系统的应用渗透到几乎各个领域，并在实际应用中产生了巨大的经济效益。当今社会对教育现代化的呼吁和关注，使专家系统在教育中的应用也越来越得到人们的重视，且具有广阔的发展前景。尤其是专家系统与传统的计算机辅助教学、网络远程教学的结合，更能满足学生的个性化学习需求，充分体现了教与学的灵活性、互动性和适应性，同时，专家系统在辅助教育教学中的其他应用也极大地促进了教育信息化的发展。
二、有关专家系统
专家系统(Expert System)是人工智能应用研究中最活跃、最成熟的一个领域。专家系统的实质就是一种具有特定领域内大量知识和经验的计算机智能程序系统。它包括两个方面的含义。首先，专家系统是一种智能程序系统，因此，它不同于一般的程序系统，是一种能够运用已有知识和经验进行推理、判断与决策并对结论的推理过程作出解释的启发式程序系统。其次，专家系统的智能来源于领域专家的知识和经验，它应用人工智能技术，模拟人类专家求解问题的思维过程求解领域内的各种问题，其水平可以达到甚至超过人类专家的水平，而且能够在运行过程中不断积累和更新知识，和人类专家相比更具持久性、灵活性和一致性。专家系统又可称为“基于知识的系统”。这种基于知识的系统以知识为中心，以逻辑推理为手段解决问题。因此，专家系统的核心内容是知识库和推理机制，其主要组成部分是：知识库、推理机、综合数据库、解释机构、知识获取机构和用户界面。其一般结构如图1所示：
领域专家、知识工程师
用户
用户界面 知识获取机构 推理机 解释机构知识库综合数据库
（图一）
图1专家系统的一般结构其中，领域专家的知识和经验被事先存储在知识库中，用户通过人机界面与系统交互，运用推理机和综合数据库的协调工作，完成推理过程，得出最终结论。在这里，专家系统还可以通过解释机构对结论、求解过程向用户作出说明解释，如：系统为什么要向用户提出该问题(Why)，计算机是如何得出最终结论的(How)。领域专家或知识工程师通过专门的软件工具或编程实现专家系统中知识的获取，不断地充实和完善知识库中的知识。专家系统的发展非常迅速，KDD技术、遗传算法，模糊理论、神经网络技术、面向对象程序设计、可视化开发环境等为专家系统的发展提供了新的工具和方法，开辟了新的领域，使专家系统的发展不仅出现了功能集成化、技术集成化、智能集成化的新趋势，对多专家系统、分布协同式专家系统、模糊专家系统、神经网络专家系统等新型专家系统的研究也取得了新的进展。
三、专家系统在教育中的应用
(一)专家系统与计算机辅助教学及网络远程教学的结合应用 将人工智能中的专家系统应用于传统的计算机辅助教学及网络远程教学之中，利用计算机来模拟专家、教授的教学思维过程，形成开放式交互教学系统，给学生带来更加宽松、自由的学习环境，也更加符合学生进行个性化学习的需求。同时，专家系统与具体学科的的结合，可以使学科教学专家的优良教学方法和成功教学经验得到继承和发扬，有助于克服个人教学方法及教学水平的局限，提高教学质量。
1．智能教学专家系统
智能教学专家系统ITES(IntelligentTeaching Expert System)是利用计算机来模拟教学专家的教学思维过程，使用AI、多媒体、虚拟现实等技术以及各种先进的教学手段所形成的开放式交互教学系统。瞌1它以计算机为媒介，集中教师的经验与智慧，为学生提供一种智能化学习环境，通过人机交互，系统可以根据学生的知识水平、认知模型等主动地提供助学信息(如学习内容、教学模式和方法等)，帮助学生有选择地自主学习，真正实现无人化、个别化自适应教学。ITES中以智能计算机辅助教学ICAI(Intelligent Computer AssistedInstruction)为主。ICAI实际上是在CAI中引入人工智能的思想，即使用专家系统的方法和工具建构智能化的CAI。ICAI通过研究人类学习思维的特征和过程，寻求学习认知的模式，具有更加良好的人机界面和诊断、调试修改功能，使学生获得个别化自适应学习。它具有自然语言的生产与理解能力，能够较科学地评估学生的学习水平，根据学生的不同水平与学习情况，通过智能系统的搜索与推理，‘得出智能化的教学方法与教学策略并在教学中不断地改进教学策略。还可以通过分析学生以往的学习兴趣和学习习惯，预测学生的知识需求和常犯错误，动态地将不同的学习内容、学习方法与不同的学生匹配，诊断学生错误并智能地分析学生错误的原因进而有针对地提出合理的教学建议、学习建议以及改进方法，既提高了学生学习的满意度，激发了学生的学习热情，也对教师教学提供了客观的依据和科学的方法。
2．多专家系统支持的网络教学
多专家系统支持的网络教学可以发挥网络、教学专家及多专家系统的综合优势和智能优势，将有关教学实践的多方面专家知识、教学活动中的各种数据和信息的利用结合到系统中。所谓多专家系统是在专家系统的基础之上，根据综合问题的不同方面应用多个专家系统，动态地配置相应合适的任务，增进执行的并行性和有效性，提高应对师生各种问题的灵活性，改善网络教学的整体性能。通过加强各子专家系统之间的通信处理、协同调度、以及与之相应的各知识库、综合知识库和整体求解机制的优化，多专家系统能以正确的方式调配网络教学系统的运行，选择多种推理方法动态地组织求解。多专家系统支持的网络教学在对学习者的适配、认知模型构建、任务分析、个别指导策略、学生错误诊断、协助合作学习、网络教学系统监视和教学复杂性问题的适应性求解等各个方面都显示出其特长，大大提高了网络教学的适应性和学生学习的效率。
3．智能决策支持系统
智能决策支持系统IDSS(IntelligentDecision Support System)是决策支持系统DSS与人工智能相结合，尤其是与专家系统相结合的产物。目前，智能决策支持系统IDSS已成为DSS的发展方向。支持服务是现代远程教育系统的重要构成要素，高效的支持服务子系统是有效地开 发、管理和实施远程教育项目的保证。针对当前网络远程教育中学习支持服务的缺乏主动性、针对性和策略性的被动状况，IDSS能够给出有效的解决方案，实现支持服务的智能化，因此，IDSS在网络远程教育领域的应用方面具有很强的发展潜力和美好的前景。
(二)专家系统辅助教育教学的其他应用
除了在计算机辅助教学、网络教学以及远程教育中的不同应用之外，专家系统对于辅助教学管理、促进教育手段现代化的发展也起到了不可忽视的作用。
1．教学资源利用专家系统
高校教学资源利用的优化是高校教学管理中的一个重要部分。教学资源利用专家系统是一个可自动分析与优化的教室资源管理规划专家系统。它基于从事教育和教学管理领域专家的知识及其相应的产生式规则来替代教学管理人员解决学校的教室资源使用安排规划的决策问题，具有快速的资源分析与规划优化、信息存储、快速资料检索以及严谨的推理与决策等功能。将专家系统应用于管理高校的教学资源，能更充分有效地利用现有的教学资源，为提高教学质量提供物质基础，以适应现代教育事业快速发展的需要。
2．学习成绩分析专家系统
在高校学生管理中，成绩分析是一项经常性的基本工作，需要投入大量的人力和精力。随着考试科目、考生人数的增多，教师阅卷量的增大，对试卷质量分析的准确性和时效性提出了考验。因此，将专家系统应用于学生学习成绩的分析中给以上问题的解决带来了便利。学生成绩分析专家系统根据学生的基本情况，综合相关政策、文件规定分析出学生在校期间历次考试成绩变动的过程，时效性强，在实际应用中极大地提高了工作效率，减少了成绩评判的误差。
3．大学生心理素质测评专家系统
基于加强大学生心理素质教育和学生指导工作的需要，大学生心理素质测评已成为高校学生管理的一项重要工作。大学生心理素质测评专家系统利用心理专家的知识和经验，模拟心理专家诊断和解决问题的思维推理过程，能够从性格特点、价值取向、心理素质、职业兴趣等多个方面对学生的心理素质进行综合测评，从而有助于学生对自身的优势和潜力的了解以及教师对学生专业方向选择、就业等方面的指导。H1
四、结束语
专家系统的思想和技术已经逐步应用于教育教学领域当中，并且愈加的成熟与实用。不仅能够适应个别化教学的需求达到因材施教的目的，．对优化教育教学手段，以及实现教育现代化也起到了巨大的推动作用。当然，对于专家系统的研究以及专家系统在教育教学中的推广应用还存在着许多瓶颈和缺陷，有待我们进一步深入研究和完善。相信随着人工智能技术的不断发展，专家系统等人工智能技术在教育领域会有更加广阔的应用前景。
参考文献：
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[7]董荣风，王海宴，李新立，晓东．大学生素质评测专家系统的开发和应用[J]．中国管理科学
第二篇：微信在电大教育中的应用研究
微信在电大教育中的应用研究
摘要：微信以其操作简单等特点，短短几年迅速成为亚洲用户群体最大的移动社交软件。结合电大教育的教学特点和微信公众平台的功能特点，探讨将微信应用于电大教育领域的可行性，构建基于微信的应用服务平台，设计实际的应用场景，针对应用中可能出现的问题提出解决办法。通过充分挖掘微信在电大教育领域的应用，为电大学习者营造更好的基于微信平台的移动学习环境。
关键词：微信；电大；应用研究
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）15-3564-03
概述
电大学生多是已工作的成人学习者，由于工学矛盾和电大教学形式等原因，导致教师与学生的互动交流较少，影响了教师教学和学生学习效果。目前电大授课教师采用传统的教学方式和手段，很难激发学习者的学习兴趣。与教学相关的教学平台、教务系统、考试系统等业务系统必须通过PC端进行相关的操作，学生无法利用工作间隙的碎片时间进行学习。
因此，有必要在电大教育领域借助移动互联网技术手段辅助教育。基于微信的功能特点和“强关系”的媒体特征，将微信引入电大教育领域。基于“以学生为中心”的教学设计理念，通过微信平台提供相应的信息服务和教学应用，培养学生的自主学习意识，激发学生的学习兴趣。微信和微信公众平台
2.1 微信介绍
微信是腾讯公司于2011年初推出的一款为智能终端提供即时通讯服务的免费应用程序，用户通过网络发送文字图片、语音和视频、支持多人语音对讲。微信提供公众平台、朋友圈、消息推送等功能，用户可以通过“扫一扫”、“添加QQ好友”、“添加手机联系人”、“搜索微信号”和“雷达”等方式添加好友和关注公众平台，支持将内容分享给好友以及分享到微信朋友圈。截止到2013年11月，微信注册用户已突破6亿，是亚洲地区最大的用户群体移动即时通讯软件[1]。
2.2 微信公众平台介绍
微信公众平台是腾讯公司于2012年8月针对企业、媒体等团体用户在微信的基础上推出的微信用户订阅服务，通过这一平台，个人和企业都可以打造一个微信的公众号，实现和特定群体基于文字、图片、语音、视频和图文消息等形式的交流互动。微信公众平台有两种账号：服务号和订阅号。服务号旨在为用户提供服务，订阅号旨在为用户提供信息和资讯。公众平台除基本的群发功能外，还提供高级功能，其中包含两种模式：编辑模式和开发模式。在开发模式下，开发者可以通过微信开放的接口进行二次开发，从而实现在微信平台为师生提供各类信息自助查询和教育应用服务等。
2.3 微信的功能特点
1）特色功能。微信支持点对点发送语音短信、视频、图片、图文和文字；支持多人群聊；支持将照片、其他平台（微博、博客等）网页链接等分享至朋友圈；支持查看所在位置附近使用微信的人。微信公众平台支持向其订阅的用户群发信息，支持自动回复等；通过公众平台提供的接口进行二次开发，使用微信提供的语音识别等功能进行延伸开发。
2）节约成本。相比传统通信运营商提供的短信、彩信和电话等增值服务，微信使用本身免费，所有服务基于手机上网，只需要使用较低的上网流量。图片、语音和视频经过优化以后，1M可发大约1000条文字信息，1000秒语音信息，大约1分钟视频信息；微信程序后台运行只消耗2.4Kb/小时[2]。
3）强关系。强关系指的是个人的社会网络同质性较强（即交往的人群从事的工作，掌握的信息都是趋向的），人与人的关系紧密，有很强的情感因素维系着人际关系。相比微博的弱关系特点，微信所建立的用户群主要是以本人手机号、QQ号所维系起来的熟人关系网，相互之间进行点对点的精准互动。同时结合公众账号、朋友圈、微信群等手段分享信息来建立半熟关系，从而使得微信内的信息更安全、信任度高[3]。应用于电大教育领域的可行性
3.1运行微信的智能终端普及
根据工信部公布的数据，2013年11月3G移动电话用户达3.86亿户。截止2013年12月，中国网民规模达6.18亿，手机网民规模达5亿，手机继续保持第一大上网终端的地位。以微信为代表的新型即时通信工具发展迅速，截止2013年11月，微信注册用户突破6亿。以年轻人为主体的电大学生，利用碎片化的时间，使用手机借助微信教育应用进行移动学习，具有一定的现实意义，也应该会得到学生的推崇。[4]
3.2 特色功能应用，多样化信息传递
微信支持文字、图片（图文）、音频、视频等信息的传递，用户之间可以语音聊天、涂鸦等，公众平台支持向订阅用户推送信息、提供自助查询等服务。利用这些特色功能，可以延伸建设基于微信平台的移动学习资源（例如微课程、微视频等），提供基于微信平台的自助交流教学服务。
3.3 基于强关系的信息精准推送
相比微博之类的社交工具，微信用户群体突出固定的社交圈子，圈子内的人员在现实生活中具有一定社会关系，对微信推送的信息关注度高，强制推送强制阅读的信息抵达率高。支持分组和地域区分，针对不同的用户分发不同的用户信息。基于此，可在微信平台建立虚拟班级、学习小组等。
3.4 多样化的交互功能
微信支持常规的社交软件的基于图文和音视频的交流形式外，提供有微信公众平台。公众微信号可设置基于关键词等规则形式的自动回复，可自定义菜单，提供语音识别接口等。同时开放接口进行二次开发，便于与用户业务系统对接，实现基于微信平台的轻应用。多样化的交互形式，方便向师生提供多样化的教学服务。基于微信公众平台的教学服务平台构建
有别于个人用户的微信号，为广大师生提供教学服务，需要申请微信公众号。微信公众号通过微信公众平台注册申请和日常管理维护，微信公众平台提供基本的群发功能和高级功能。
4.1微信公众号申请
微信公众号通过微信公众平台网站申请注册，输入基本的信息，通过邮箱验证，登记必要的信息，选择公众号类型，录入公众号信息，即可完成公众号的申请。其中，公众号类型包括订阅号和服务号。订阅号主要为用户提供信息和资讯，每天可向订阅用户群发一条消息，一般适合媒体用户。服务号主要为用户提供服务，每月可向订阅用户群发一条消息，提供二次开发接口，一般适合企业用户使用提供个性化服务。
4.2基于自定义菜单的功能模块设计
微信公众账号（订阅号和服务号）经过认证以后，可以获得在回话界面底部设置自定义菜单的权限。菜单项可按需设定，并可为其设置响应动作，用户通过点击菜单项，收到接口程序设定的响应信息或链接等。目前自定义菜单最多包括3个一级菜单，每个一级菜单最多包含5个二级菜单。一级菜单最多4个汉字，二级菜单最多7个汉字，多出来的部分将会以省略号代替。
微信公众平台的自定义菜单设置三个主菜单，分别是微资讯、微学习和微工作，如表1所示。微资讯下面包括五个子菜单，分别是学校介绍、通知公告、学校要闻、联系我们和电大微博，该类子菜单主要提供学校新闻资讯服务，多以图文形式呈现。微学习下面包括五个子菜单，分别是咨询报名、我的课程、我的考试、我的成绩和更多服务，该类子菜单主要与学校的教学、教务等业务平台对接，提供教学应用服务，多以绑定学生用户为前提，自助查询各类教学信息。微工作下面包括学校校历、校车时刻、部门电话、操作指南和意见建议，该类子菜单主要为教职工提供实用的办公信息，多以图文形式呈现。
4.3基于微信公众平台接口的二次开发
微信公众平台的高级功能提供有编辑模式和开发模式。在编辑模式中，只需要在微信公众平台管理界面设置自动回复和自定义菜单等简单功能。在开发模式中，开发者可以通过公众平台提供的接口，进行二次开发，并部署至服务器，实现按需回复等更高级的功能，其基本的业务流程如图1所示。微信公众平台的开发模式提供基础接口和高级接口，基础接口具有接收、回复用户信息和接受事件推送的权限，通过认证之后的微信公众号自动开通高级接口，高级接口具有获取用户基本信息、自定义菜单、客服接口和语音识别等高级权限。基于微信公众平台接口的二次开发程序须部署在外网可以访问的服务器上，并且开放80端口。微信公众平台在电大教育领域中的应用场景
1）资讯服务。微信公众平台的典型功能就是群发、自动回复、自定义菜单和高级接口权限。教师或管理员通过群发向订阅的学生推送有关的新闻、通知，推荐与课程学习有关的学习内容。基于关键词的自动回复，充分调动学生的学习积极性，公众平台根据用户输入的关键词，回复相应的资讯信息，或提供相应的向导模式引导学生进行自助操作。将常用的教学应用服务，例如课程查询、成绩查询和新闻通知等以自定义菜单的形式呈现，通过单击菜单触发相应的应用服务。
2）移动学习。微信应用于电大教育领域，将是传统面授和网络授课的延伸。电大学生多是已经工作的成人，借助手机等移动终端设备，在课堂之外、工作间隙利用微信进行碎片化的学习方式。基于微信图文、视频、音频等媒介形式的信息，建立适合于在移动终端开展的微课程，利用微信群发助手为订阅的学生推送发布作业，学生提交不局限于文本的、富媒体形式的作业。利用微信群建立课程学习小组，教师在微信群发布与课程相关的通知、讨论等，加入课程微信群的学生与教师或其他小组成员进行异地同步交流学习[5]。
3）资源分享。基于微信开放平台，可以使第三方应用（移动学习客户端等）支持微信分享、微信收藏和微信支付等，整合微信与第三方应用的关系链。通过微信分享增进应用传播，将其他平台（QQ、微博等）或应用中的资源分享给微信好友或朋友圈，或者将微信推送的信息分享到其他平台或应用。建立在微信朋友圈和微信与其他平台间的相互分享学习内容，形成学习的共同体，使之成为高效的学习内容分享渠道[6]。微信公众平台在电大教育领域应用中存在的问题
6.1 受众效果有限
微信公众平台将信息群发推送至订阅的用户，管理人员无法了解到到底有多少用户进行了有效阅读，用户也只能被动阅读推送的信息而不能直接互动交流。基于关键词和自定义菜单等形式的点对点交流，有可能得到的并不是用户想要的东西。基于此，通过各种手段提供用户的参与度，有针对性地与用户互动交流。
6.2 信息发布限制
微信和微信公众平台推出时间不长，部分功能尚需完善。就目前的微信公众平台来说，对消息的单天发送数量，图片消息的大小，语音消息的时长、格式和图文消息的样式等方面都有一定的限定。基于此，就要求在推送部分信息时进行必要的折中调整。
6.3 与教学主体的结合
电大现行的教学形式主要是面授与网上教学，基于移动终端的移动学习目前也只是创新尝试。微信本身作为一款即时通信工具，将其应用于电大教育中，发挥其在教育领域的作用，就要将其与日常的教学活动整合，使微信应用常态化[7]。结束语
电大学生普遍具有工学矛盾的问题，利用工作间隙抓住碎片化的时间，使用基于微信的教育应用进行移动学习，有利于拓宽学习渠道拓展传统课堂或网络学习。微信公众平台在电大开放教育领域的应用尚属应用探索阶段，在整个教育领域中的应用还处于初级阶段。随着微信公众平台的功能逐步完善，充分挖掘微信在电大教育领域的应用，为电大学习者营造更好的基于微信平台的移动学习环境。
参考文献：
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第三篇：Unity3D在教育中的应用研究
Unity3D在教育中的应用研究
【摘要】Unity3D游戏开发引擎作为制作游戏的主流应用软件，近年在教育领域也得到较广泛的应用。在教学过程中使用Unity3D游戏引擎制作的学习资源，不仅丰富了教学形式，教学方法也得到了更好的体现，同时也可以达到寓教于乐的效果。Unity3D在教育中的应用研究，可以从Unity3D在成人教育中的应用、Unity3D在教育模型展示中的应用以及Unity3D在教育游戏中的应用三个方面分析研究。
【关键词】Unity3D 教育 应用 游戏 模型
一、绪论
在现代教育中，创新人才的培养模式不应局限于传统课堂的讲授模式，参与式学习、讨论式学习以及探究式学习等学习模式被不断提出，那么如何将学生带入到此类学习情境中是一个值得深思的问题，提供给学生的学习资源就是其中的一个切入点。在传统课程模式的推动下，运用多媒体教学资源可以激发学生的学习兴趣和课堂的主动参与性，提高独自思考与探索问题的个人能力。
同时，随着IOS、Android等系统的移动终端的广泛使用，各类移动终端的移动学习资源被大面积开发。基于Unity3D制作出来的教学游戏交互资源可以跨平台发布到手机、IPAD等移动终端，使学生可以不受时空时间限制进行学习，成为Unity3D从同类软件中脱颖而出的重要原因之一。
二、Unity3D技术
Unity3D简介：Unity3D技术相对其他游戏制作软件是一种相对较新的技术，它既是一款游戏引擎，也是游戏制作工具。Unity3D是由丹麦Unity公司开发的游戏开发工具，具体的特性包含整合的编辑器、跨平台发布、地形编辑、着色器、脚本、网络、物理、版本控制等特性。Unity3D在教学中应用具有以下优势：
（1）MonoDevelop是Unity3D中主要的开发平台，同时包含了多种编程语言，例如C，C++，Boo，JavaScript等，其中JavaScript语言最为入门。开发者可以根据自己的实际情况进行选择。对于无开发游戏经验的教育者也可以使用简单的编程语言参与到教育游戏开发的过程中。
（2）Unity3D相对于其他的同类制作游戏软件支持更大的场景制作，制作出的场景也较为逼真，虚拟与现实的完美结合可以提供给学生更强的代入感。
（3）Unity3D另外一种较为强大的功能是可以支持跨平台设计，在当前的游戏引擎中是唯一可以提供所有平台植入能力的游戏开发软件；同时，可以将开发出的游戏发布到手机等移动终端，作为移动学习资源供学生利用闲散的时间学习，也可以为成人学习者提供终身学习的目的。移动学习将终身学习的理念从技术上进行了充分展现，使学习者得以在生活、工作甚至消遣之余，于开放的状态中体验移动计算技术带来的随时随地学习的全新感受。
三、Unity3D在教育游?蛑械挠τ?
（一）教学设计
基于Unity3D游戏引擎制作的教育游戏，既然需要用在教育过程中，那么必须需要遵循教育的相关教学理论以及教学设计相关原则。教学设计的目的是设计教学过程，使教学过程更完善，学生在结合Unity3D教育游戏学习的过程中学习效率更高、学习效果更好，以达到预设的教学目标。教育游戏面对的对象可以是各个领域、各个行业，不同类型的教育游戏有不同的教学内容和教学目标，以针对小学英语教学设计的教育游戏为例。基于Unity3D游戏引擎设计的游戏也是一个小型的学习环境，所以在设计的过程中首先要进行学习者分析、教学目标的制定、设计教学过程，其次需要在一定的理论的指导下，根据一定的教育游戏的设计原则进行教育游戏的框架设计，最后阶段是进行开发与调试。
1.学习者分析
小学生接受新鲜事物的能力有限，并且每个学生的英语基础和学习习惯也有所不同，所以在呈现新的知识点时不宜直接进入深层次问题的探索，应该循序渐进、由简到难，给学生一个适应的过程。学习者可以根据自身的情况自主控制学习进度、学习方法以及学习时间，这与建构主义学习理论所倡导的“以学生为中心的”思想不谋而合。
2.教学目标的制定
基于Unity3D游戏引擎设计的教育游戏，必须要确定教学目标。可选择一些在传统课堂中不易理解的知识点作为教学内容，同时将大的学习内容拆分成小的知识点，每一部分的设计内容不宜过多，知识点应短小精悍，可以适应各个年龄段学习者的学习要求。
设计者还需要考虑到学生在运用基于Unity3D游戏引擎设计的学习资源后学习者可以达到哪些学习目标，可以从三维学习目标展开，语言技能、知识目标以及情感态度。在这一部分的设计过制定过程中教师可以参与其中，与游戏设计者共同完成目标的制定。
3.设计教学过程
在针对小学英语设计教育游戏时，可将教学内容的难易程度进行区分，学生可根据自身情况进行选择。作为学生学习的辅助课件，在使用Unity3D设计的教育游戏课件时，学生本身处于一种非正式的学习状态，教育游戏将学生完全带入到学习内容中显得尤为重要。这就需要在设计基于Unity3D游戏引擎的教育游戏时，环境的设计要符合学生的心理特征。
4.教育游戏框架设计
游戏框架设计是教育游戏最为关键的一个部分。框架的设计可以根据移动学习环境下教育游戏通用标准。分别包括以下几个方面，目标、规则、竞争、挑战、幻想以及娱乐。
设计者首先根据课堂大纲为学习者制定相应的目标，通过运用教育游戏资源玩家学习者可以达到哪些学习效果，例如，在进入游戏时学习者就应该被告知通关需要具备哪些技能、这样做的目的是什么等，使玩家对于游戏的最终目标有一个清晰的认识。同样，学习者玩家也应该了解相应的游戏规则，这部分内容在游戏开始前学习者就应该被告知。竞争可以有不同的表现形式，玩家与玩家之间的竞争、玩家与时间的竞争等，如果是联网游戏可以设置玩家与玩家的竞争，如果是单机游戏可以设置与时间形成竞争，增加玩家的紧迫感，促使玩家在学习过程中集中注意力。设计者可以适当增加障碍物或者设置关卡来增加玩家的挑战感，使学习者在学习的同时又可以增加趣味性。设计者在游戏中可以设置故事情节，以故事情节为主线，结合关卡使学习者完成任务，使玩家可以带有强烈的代入感。最后为了使游戏生动，通过设置音效、背景音乐等来增加游戏的娱乐性。
第四篇：微课在中小学教育中的应用研究
微课在中小学教育中的应用研究
——以宁夏灵武市为例
参考文献：
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25.“微课”:区域教育信息资源发展的新趋势 26.基础教育微课资源设计开发的现状分析与策略研究 27.中小学优质“微课”资源开发的区域实践与启示 28.基于故事教学法的小学英语微课设计与开发研究 29.中小学微课建设与应用难点问题透析 30.微课概念辨析及其教学应用研究
31.基于“微课”本体特征的教学行为设计与实践反思 32.微课情感化设计:理念、内涵、模型与策略
33.微课勿重走“课内整合”老路——对微课应用的再思考
第五篇：浅谈交互式电子白板在中小学教育中的应用研究
浅谈交互式电子白板在中小学教育中的应用研究
作者姓名：姚建忠
作者单位：河南省孟津县刘庄小学
邮政编码：471141
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浅谈交互式电子白板在中小学教育中的应用研究
作者姓名：姚建忠
（作者单位：河南省，孟津县，刘庄小学
邮政编码：471141）
【摘要】：交互式电子白板是一种国际上新近崛起的用于教学、会议、培训演示的高端数字化设备。交互式电子白板作为新型信息技术在现代社会不仅成为教学的重要内容，也成为教学的重要工具，电子白板正在改变着我们。【关键词】：交互式电子白板;当代教育;发展
教育信息化是指在教育中普遍运用现代信息技术，开发教育资源，优化教育过程，以培养和提高学生的信息素养，促进教育现代化的过程。以教育信息化带动教育现代化的发展已成为教育改革与发展的全球趋势，在中国电化教育已经 走过70多年的今天，在我国这一战略决策已经使中国的教育有了长足的发展与改观。
交互式电子白板是一种国际上新近崛起的用于教学、会议、培训演示的高端数字化设备。作为一种先进的多媒体信息技术，它具有强大的功能和突出的优势。它的出现是对沿袭已久的黑板 + 粉笔+ 板擦三位一体的教学模式的一场革命性突破，顺应了信息时代的发展趋势，加深了信息技术与课堂教学的整合，促进了课堂教学的信息化。
交互式电子白板作为新型信息技术在现代社会不仅成为教学的重要内容，也成为教学的重要工具，电子白板正在改变着我们。教师利用电脑对图形、数字、动画乃至声音、背景等教学需要进行综合处理，使得易于理解和掌握，通过电子白板提取资料、交互反馈、进行自学，让学生的学习能力、探索能力、创新意识、解决问题的能力得到进一步的提高。
一、信息技术在当代中小学课堂教育存在的问题
虽然信息技术在大部分中小学课堂教学中已经开始使用，并且取得了显著的效果，但是信息技术 在中小学课堂教学应用中依然存在许多问题。
1、现在很多学校都有多媒体教室，但随着教育环境的改变，多媒体教育也存在着较为明显的问题。例如，缺乏交互性控制，即教师在屏幕前讲授时不能对投影在大屏幕上的内容有任何控制，只能回到主控台前对计算机进行操作把幻灯讲稿翻至下一页，因此，要么教师不时地在屏幕和主控台之间跑来跑去，分散学生注意力，要么始终端坐在主控台前操作计算机，影响教师身体语言的发挥和与学生的充分交流；其次是内容固定、欠缺灵活性，即大屏幕投影系统只能演示预先组织设计好的、高度结构化的固定的内容, 教师授课时不能针对学生情况灵活、随机地编辑加工或增减，不能充分引进丰富多样的信息，这不仅影响了教学效果，而且教师使用黑板时那种伸缩自如、尽情发挥的感觉丧失殆尽，很多教师都感觉自己成了机器的奴隶，作用也几乎简化成了鼠标。
2、现在的中小学教师只是一味地照本宣科，因循守旧，不懂变通。虽然课堂中拥有多媒体计算机，但是他们依旧没有利用网络检索课题资料的意识。学生更是如此，他们在教师的“谆谆教导”下，故步自封，认为课本就是知识的源泉，课本上的知识都是正确的。许多教师在教学过程中，忽视了教学情境的设计。例如在学习《鸦片战争》这一课时，如果教师在上课前，先利用多媒体技术给学生播放
影片《鸦片战争》的片段，把学生引入到1840年的虎门，学生可以亲身感受当时的壮观场面，使学生感觉自己好像真的在1840年的虎门。这样可以使学生感到生动、有趣、形象、新颖，在充分感知生动的历史形象的同时，掌握了有关知识和概念，从而产生学习和探究的热情。
3、师生之间缺乏互动自从信息技术被引入课堂教学以来，教师开始利用多媒体辅助教学。教学过程运用多媒体辅助固然很好，但是随着多媒体的使用，师生之间出现了许多问题。由于大多数教师在课堂教学过程中将注意力转移到多媒体课件的演示上，忽视了与学生之间的互动，导致教师在课堂教学的有限时间里，根本没有多余的时间让教师与学生以互动交流的方式学习。所以，在教学过程中，教师应该灵活驾驭课堂，保证教师与学生足够的互动时间，提高学生的学习效果。
4、教师反思的局限性，长期以来我们强调教师的备课环节，认真撰写教案，要求教师在课前对教材进行认真分析，把握教材的内容，找出教材中的重难点，研究教法，甚至于连课堂板书都预先设计好，这业已形成了我们固定的教学思路和模式。但我们却忽略了一个重要的环节，就是没有对课后教师的总结和反思做出要求，这也是我们教师教学水平长期以来得不到较大提高的一个根本原因。教育部《基础教育课程改革纲要》中明确的提出进一步对教师的自身素质能力的水平作出了新的要求。强调教师进行教学反思，课后对教学过程进行分析和反思。也就是说，在课堂教学结束之后，教师要及时地
针对自已在教学过程中学生所表现出的实际情况进行教学过程中的有效性的判断，我们只有对课堂教学的中的各个环节进行总结与反思并不断地修 正与完善，才能达到不断进步，不断提升教学水平的目的。讲传统的课堂教学和这几年基于信息技术的课程整合实践都显 现出这样一个问题来，就是对教师的教学反思显得很无力。主要是因为这 两种教学模式都无法实现教师时时地对学生的思维进行记录，更不能让教师在课堂教学的过程中对课件的内容进行自由的修改完善，从而导致教师在课堂教学结束后进行教学反思的时候往往出现遗漏和偏差，不能真正有 效地进实现教学反思，起到教学反思应有的促进作用，所谓教学反思形式 的东西往往大于内容。
二、交互式电子白板在课堂教学中的应用
交互电子白板通过与投影机、计算机的配合使用，成为大型的触摸屏，用电磁笔代替鼠标在白板上随意操作计算机，还可以对投射到白板上的图片、动画、视频等画面进行注释讲解，使老师能随时站到黑板面前操作，增进了与学生之间 的交流。为创建以教师为主导、学生为学习主体、训练为主线的新课标三维教学 模式，提供了最好的技术支持。特别在整体建构和谐教学实验教学中，增加了练习机会，提高了训练效率，真正实现“上课像考试一样紧张”的效果。
1、教师在电子白板前，用交互电子感应笔在电子白板上授课，就像在黑板上操作一样方便，能自如的进行书写、绘画、标注。对于很多教师来说，使交互白板成为黑板的替代品，显得很容易。同时白板软件使用起来简洁、方便，操作方法和使用界面与 Word 基本
一致，符合教师的操作要求和应用习惯，经过 简单的培训和几天的练习就能比较熟练地应用。实现了黑板加粉笔的传统课堂和 现代信息技术的完美整合。这与传统的电教手段相比实现了教学习惯的平移。
2、交互白板的功能直接满足上课老师的需求。比如板书、擦除、手动画线及直线、虚线、箭头线等多种样式的板书笔，还可以选择不同的颜色。软件中自带几何课用的各种图形，选定后一拖就能画出各种平面图形，不但快而且可以随意变化图形的形状，如三角形可以变成直角三角形、锐角三角形、钝角三角形等图形，简直就是非常实用的教具。幕布功能可以遮挡白板，使练习题一个一个地展示。移动功能可以使板面上下移动，解决高处够不着的困难。放大镜功能可以局部放大，吸引学生的注意力，帮助学生抓住学习要点。回放功能便于展示教学材料的动态和细节，及时总结回顾刚才的教学过程，提高学生兴趣，激励学生参与和交互。软件自动保存功能将授课过程中插入的资源及书写笔迹，形成新的演示文件，使授课过程也成为一种备课过程。
3、利用交互式电子白板系统便于师生情感交流，促使学生上课专心听讲我们知道课堂教育是最丰富的人与人的交互方式发生的场所之一，教师可以充分的利用 语言、手势、目光接触等方式来引导课程的进行。而目前的多媒体课堂教学却要求教师必须 死板的坐在工作桌前面对计算机，使用键盘、鼠标等非人性化的方式来授课。很多教师反映他们不乐于接受这种授课形式，授课的效果也大打折扣。
交互式电子白板系统中教师手中的一支白板感应笔可以完全实现鼠标对电脑的控制，由此打破了教师在使用多媒体课件教学时只能坐在电脑前使用鼠标的限制，给教师更多的发挥空间，使教学更加生动。学生在教学现场或是通过电视、电脑观看教师的教学时，再也不用忙 于记笔记而无暇思考，可以专心听课与思考，加强了师生间思想的碰撞交流，教学效果事半功倍。当授课完毕，与白板连接的电脑已自动记录下刚才教师所有的板书内容，教师可以根据需要进行全部或部分板书的存储。然后将这些文件作为教学资源发布到校园网上或教师的网页，学生们就可以下载进行知识的反馈复习。在课堂中，师生情感和谐融洽正是学生上课专心听讲的前提，也是课堂效率能够提高的有力保证之一。
4、交互白板的使用可以实现丰富多彩的教育资源的整合。白板资源库、教师课制作的课件、音频视频材料，还有与互联网的连接，使得教学资源丰富多彩。如果你是语文老师，你就可以在上语文课时利用交互白板自带的丰富图库图库，每次在课堂上都可以向学生展示栩栩如生的各类图片，并通过添加动画效果，使学生对这门课的兴趣大大增加，提问比以前更积极，注意力更加集中。
三、新课程改革背景下交互式电子白板应用的优势
从新课程改革目的和倡导的方向来看，信息技术条件下的交互式电子白板在课堂教学过程中的引进和应用，对克服传统教学的局限
性，提升教师，发展学生都具有明显而又强大的优势。
1、课堂教学的互动性优势电子交互式白板有效地克服了传统课堂教学过程中过分强调教师的主导地位的倾向，在教与学的各种相互关系中，学生学习的主体地位得到加强，呈现出教与学双边活动中的主---主关系。这为教师与学生在课堂教学中的交互提供了基础。
2、广泛的教学资源优势传统的教学模式很难实现教学资源的共享和利用，一本教参一本书，白粉尘中度一生，便是传统教师的一种写照。交互式电子白板有一个丰富的教学资源平台，一个容量很大的资源库，而在这个资源库量所存储的资源都具有原始性，是没有经过处理的，不是人为化了的有固定的模式化的课件，这样教师和学生就可以很方便自由的按需所取，轻松地在资源库中选取自已所需要的资源，并可随意的按到自已的教学过程中和课件中，形成自已独具个性化的课学教学和课堂教学课件。
3、电子互动式白板技术能够支持自动存储课堂教学的全过程，即便是教师或者学生在电子交互式白板上留下的任何痕迹都可以被完全的记录下来，我们可以将这些记录积累下来，形成一个历史并可不断地进行反思和，这对教师教学水平的提高是很有促进作用的。
4、彰显人文精神的优势交互式电子白板在教学中的应用，引起了教育主体观念的变化。教育 应科学性与人文性并重。教育的主体范围不应超过“人”这个对象，教师 和学生同为教育的主体。在交互式电子白板课堂教学中，学生享有思考的自由和学习的自主性，教师可以利用现代信息教育技术下的交互式电子白板创设出有启发性的教学情境，让学生自主探究，获得体验。新课程标准下的课堂应该
是开放而有活力的，新课程把教学过程是师生交往、积极互动、共同发展的过程。在利用交互式电子白板的课堂教学过程中，师生之间的情感交流得以实现，个体差异得到关注，满足了不同学生的学习需要，使每个学生都能得到充分的发展。
四、交互式电子白板在数学教学中的具体应用
1、交互式电子白板在数学教学中的作用
学习数学的最终目的，是数学的运用与创新。不论是数学的运用，还是数学创新，都离不开探究，没有了探究，任何学科(包括数学)，都会失去灵魂。利用交互式电子白板，很容易就可以做出任意三角形ABC和它的三条中线，学生自己拖动鼠标来改变三角形的形状，可以观察到不管三角形如何变化，其三条中线总是交于一点。由于教学过程是随意变化，比用黑板画一个个图形要方便的多，又比多媒体课件设定的图形要灵活的多。所以教师在备课时考虑的主要不是讲什么、怎样讲，而是如何创设符合教学内容要求的情境，如何指导学生做实验，如何组织学生进行合作学习和交流„„。这样，教师就由课堂的主宰、知识的灌输者转变为教学活动的组织者、学习情境的创设者、学生实验过程的指导者和帮助者。教学中，可以通过运用交互式电子白板注重了学生探究能力的培养，注重问题探究过程中的知识形成，注意课堂角色的人机转换，学生主体，教师辅助，能够提高课堂效率，提高学生的整体数学素养，培养学生的探究能力。
在小学数学教学中，适时恰当地选用交互式电子白板来辅助教学可以大大激发学生积极主动的学习热情，使学生的思维活跃、兴趣盎
然地参与教学活动，培养他们积极思考,主动探究、形成能力；另一方面可以使教师以教为主变成学生以学为主，从而提高教学质量，优化教学过程，增强教学效果。运用交互式电子白板教学确实能取得传统教学无法取得的一些效果，不能仅停留在电脑与投影相结合的平面上，所以在使用时应充分利用它的优势，为教学服务。它能化抽象为形象，理清概念；化繁琐为细节，重点放大；化抽象为直观，细化过程；变复杂为简单，方便教学。电子白板教学为师生提供了一个优秀的教育平台,使丰富的教育资源在课堂教学中得到充分的发挥,其应有的效能,让课堂教学更加生动精彩,同时也让学生积极地参与到教学当中,大大提高了他们学习的自主性和积极性,达到了事半功倍的效果。只有合理的使用交互式电子白板，教师“教”的主体地位才能得到加强，学生“学”的主体地位也才能得到充分的发展。
2、交互式电子白板在实际教学过程中的表现
在进行统计教学时，要做好统计的准确性，往往难就难在学生是否细心上，找准数据所在点是关键，如果是和纵轴上一样的数据，学生比较容易找。而数据不可能都和左边数据一样，往往大多数据是介于两个数据之间，这样要找出那个大概的位置就不是那么容易了。因此做好示范非常重要。在统计教学之前，先把统计图导入到PPT中，再利用动画效果较精确地完成所有数据。示范时，我播放PPT，利用放大功能，将统计图尽量放大，然后让学生再细分一下，那个点是在两个数据中的什么位置，是靠近上面，还是靠近下面。因图片被放大了，所以能更细化地将点的位置找出来。就这样放大与动画演示同步
进行，让学生较清晰地熟悉统计图的完成。学生练习后，再将学生的作业以图片的方式呈现在屏幕上，让他们自己来看是否找准了点的位置。
在教学圆柱的侧面积计算时，用交互式电子白板课件出示三种不同的圆柱，让学生猜想：“圆柱的侧面展开后会是什么样的图形？”学生展开了热烈的讨论，有的说是长方形，有的说是正方形，有的说是平行四边形。这时我并不急于表态，首先表扬了他们爱动脑筋，敢说、敢争辩的精神，然后提出“到底是什么图形呢？再通过课件演示三种圆柱的展开图，学生发现有的是长方形，有的是正方形。再让学生观察圆柱侧面展开图长方形的长与宽与圆柱底和高有什么关系？学生发现圆柱底面周长等于长方形的长，高等于长方形的宽，然后让学生根据长方形的面积公式推导出圆柱侧面积的计算公式。这样让学生自己观察，独立思考，提高学生解决问题的能力。
交互式电子白板作为教育领域新兴的教学工具，它改变了传统的教学模式。开创了崭新的教学结构，是一种现代化的教学手段，真正实现了利用信息技术媒体创新的交互式的课堂教学模式。
随着科技的不断发展，交互式电子白板的功能会研发的越来越强大，越来越完善。所以我们在教学中，要不断学习，不断挖掘交互式电子白板的优势，让它更好地服务于我们的教学，从而提高教学效果。
【参考文献】：[1]丁兴富，蒋国珍.白板终将代替黑板成为课堂教学的主流技术[D].北京：首都师范大学远程教育研究所
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交互式电子白板与教学创新[J].现代远程教育研
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