数字化教学综合优势与可行性研究

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数字化教学综合优势与可行性研究
摘要：随着现代信息技术的发展，数字化教学的优势日趋明显。数字化教学可以为学生提供丰富的学习资源，可以利用多媒体优势，促进教学形象生动化，可以充分发挥学生自主学习和协作学习精神，克服传统教育教学的时空限制，实现分层教学，大大增强教学的效率、效果。并且数字化教学已经找到切实可行的建设方法与运行模式。推行数字化教学是我们教育领域未来的发展趋势，是教育现代化的必经之路。
关键字：数字化  优势  可行性
数字化教学是指教师和学习者在数字化的教学环境中 ,遵循现代教育理论和规律 ，运用数字化的教学资源，以数字化教学模式进行培养适应新世纪需要的具有创新意识和创新能力的复合型人才的教学活动。简单的说，数字化教学就是利用多媒体教室、电脑等现代化多媒体载体进行的教学。数字化教学资源建设是学校教育信息化的基础，是实现数字化教学的关键。
一、 数字化教学产生背景及其必要性
1、 信息技术发展的必然要求。
在信息技术飞速发展的今天，数字化教学已经成为了教育现代化的必然要求。
首先，网络的信息量大、信息传递便捷、交互性强的特点，有利于开展发现式和协同式教学，培养学生提出问题解决问题的能力，从而有利于学生创造能力的培养。
二是，网络是信息社会最为有效的信息获取工具，开展网络教学，有利于培养学生利用网络  进行信息的获取、分析、加工的能力，从而有利于学生信息能力的培养。
三是，开展网络远程教育，是信息时代最为有效的全民教育和终身教育方式。
最后，网络庞大的信息资源、优越的多媒体功能和多向交互功能为教学质量和效益的提高提供了可能。我们面临的是一个网络服务日臻完善的时代，面临的是一个教育高度信息化的时代，开展网络教学是时代的需要，是学校教学的必然选择。
2、 最大化利用多媒体教学资源的最佳手段。
实验心理学家特雷奇勒(Treicher)作过两个著名的心理实验。其中一个实验表明：人类获取的信息83%来自视觉、11%来自听觉，这两个加起来就有94%；还有3.5%来自嗅觉、1.5%来自触觉、1%来自味觉。多媒体技术既能看得见，又能听得见，还能自己动手操作。这样通过多种感官的刺激所获取的信息量，比单一地听老师讲课大得多，这对于知识的获取和记忆都是非常重要的。另一个实验是关于知识保持即记忆持久性的，人们一般能记住自己阅读内容的10%，听到内容的20%，看到内容的30%，自己听到同时看到的内容的50%，在交流过程中自己所说的内容的70%。这就意味着，如果既能听到又能看到，再通过讨论、交流用自己的语言表达出来，知识的记忆将大大优于传统教学的效果。而多媒体综合了文、图、声、像等单媒体技术，并和计算机程序融合在一起形成超文本、超媒体的信息传播方式，它可以将文字、声音、图片、影像等一并显示。这说明多媒体计算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获取，而且非常有利于知识的记忆。由此，我们可以看到，多媒体技术与教育的结合是必然的趋势。
教育部多次指出：把积极应用现代教育技术作为教育改革和发展的重要动力，首先要以多媒体为核心的教育技术在学校进行普及和应用。与传统教育方式相比，多媒体教学具有明显的优势：首先，多媒体教学促进教学内容快速更新，紧跟科技发展步伐；第二，多媒体教学使教学方式形象生动，更加有利于培养学生的思维能力、想象能力和创造能力；第三，采用多媒体教学技术，使教师与学生教学相长交流增强，并且能够发挥学生学习主体的积极性；第四，多媒体教学信息量大，有效提高了教学效率；第五，多媒体教学对教学资源的传播和再利用起到了积极作用。
多媒体教学最直接的应用是教师在授课的过程中使用多媒体设备，而在授课之前，教师进行电子备课所形成的电子教学资源如不加以利用，会形成严重的资源浪费，建设数字化教学资源库，就很好的解决了这一问题。
3、 师生互动、教育资源共享的最佳途径；学生潜能开发、全面发展的有效方法。
区别于传统的教育模式，数字化教学有很多独特的优势。
（1）自主性：由于网络能为学生提供丰富多彩、图文并茂、形声兼备的学习信息资源，学生可以从网络中获得的学习资源不仅是数量大，而且还是多视野、多层次、多形态的。与传统教学中以教师或几本教材和参考书为仅有的信息源相比，学生有了很大的、自由的选择空间，选择的自由是自主学习的前提和关键。在网络环境下，学生可以不再被那仅有的信息源（教师或教材）牵着走，他们可从网络广泛的信息源中选择他们所需的学习材料；学生有可能按照他们各自的实际情况来设计和安排学习，使学生成为学习的主体；在网络中学习还可以使信息的接受、表达和传播相结合，学生通过他所表达和传播的对象，使自身获得一种成就感，从而进一步激发学习兴趣和学习自主性。

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6、学校开放化。传统的“学校”，是限于围墙的学校。广播、电视教学已经突破了这一模式，网络教学特别是远程网络教学的开展更彻底改变了“学校”的概念，使学校成为开放、虚拟、社会化的学校。为全民教育和终身教育提供了条件。
在实际工作中，数字化教学资源建设是教育现代化的关键。数字化教学可以集中大量的优秀教学资源，为网络课件开发和教师备课提供丰富、优质的教学素材避免大量重复性劳动，提高教师的工作效率及教学效果，降低学校教育信息化建设成本。
　　其一，建设数字化教学资源库，能够净化学校教学信息资源。Internet的确为我们提供了极其丰富的信息资源，但也正是由于其资源过多、过于复杂，学习者容易迷失方向，甚至误入歧途。诸如一些黄色、迷信、邪恶、反动信息等等，对于心理不够成熟的学生来说，容易被诱惑甚至沉迷其中，最终走向违法犯罪的道路。许多商业网站信息结构复杂、链接层次繁多其提供的搜索引擎使用往往需要一定的技巧，很多学生还不能正确有效地使用这些搜索引擎来获取自己所需要的信息，或只能搜索到有些常用站点，而对真正有价值的站点的搜索却有很大的困难。建立教学资源库后可以克服上述弊端。
　　其二，建设数字化教学资源库，能实现学校教育资源的广泛共享。抓好网络教育信息资源建设是天津学校教育观念转变和教学方式改革的基本动力。教育观念制约着教学改革的步伐。历史上每一次教育革命，都是由教育技术手段的进步而引发，教育思想的转变和进步，也就随之而产生。学校教学资源库的建立，使传统的教育观念、传统的教学方法面临着严峻的挑战。这一系列变革都将随着共享信息资源的广泛建设而深入，学生的自主性学习与创造性思维也会因网络进入校园而被激活。共享信息资源的大量需求与全方位提供，将为学校教
育现代化诸如强大的活力与生机。
所以，数字化教学已经成为教育改革的当务之急，是中国教育走向现代化的必由之路。

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(3)积极与课堂教学相结合
    数字化教学资源体系提供给教师现代化教学手段、丰富的教学资源，实现传统教学与网上数字化教学资源优势互补，形成科学、多样的授课方式。
    教师在网上备好课后，可将课件存储在与中心交换机直接相连的资源体系服务器上，或上传到个人教学网站的相应位置。上课时，利用教学楼多媒体教室内的多媒体计算机，调用已备好的文件进行上课。这种课件图、文、声并茂，有效地激发了学生在课堂学习中的兴趣与热情。
    随时调用资源体系中现成多媒体课件或是原始素材进行上课，或者在上课前将所需的素材内容从相应资源子库中直接下载到教室的多媒体计算机硬盘上，上课时根据教学设计的进程随时调用。
    (4)构建全新的数字化教学模式
    数字化教学模式是依托数字化教学环境，综合运用数字化教学资源和数字化教学工具，在建构主义等现代教育理论的指导下，师生通过对数字化教学信息的展示、收集、利用、探索、发现、创作、重组等方式进行的各类教学活动的模式。高校在数字化教学应用实践中采取的数字化学习模式主要有：基于多媒体计算机的个别化学习模式；自主交互式学习模式；基于多媒体网络教室的协作式学习模式；基于网络通信的协商式学习模式；基于网络资源利用的研究性教学模式；基于多媒体计算机和网络的问题解决学习模式；基于Internet的远程教学模式。
    (5)实现开放学习与资源共建
    开放的数字化资源体系是整个数字化教学的核心。学生可以在任何时间、任何地点以适合自己的方式学习任何课程。数字化资源体系不是封闭的、一成不变的，而是开放的、不断丰富的。教师、学生甚至整个社会在经过审核后，都可以将教学资源添加到其中。这些丰富的教学资源将给教学、科研带来极大的支持和帮助，并且为高校拓宽教育功能、扩大办学规模、兴办远程教育、向全社会开放教学资源、形成终身教育体系奠定基础。
学习与资源建设的开放性既是数字化教学的必要内容和基本要求，又是高校开发数字化教学资源系统必须遵循的基本原则，它确保了数字化教学资源体系的先进性与科学性。数字化教学资源体系的建设与应用将极大地推动数字化教学与学习的发展，对建立学习型社会和构建终身学习体系具有十分重要的作用。
四、        推广数字化教学的意义
在教学过程中，数字化教学有着它不可替代的作用：
1、校园数字化。随着网络教学的开展，学校将逐步形成依托校园网络的数字化校园环境。包括教学资源的收集、制作、管理系统，教学管理（包括教学计划、课程安排、学生管理、考试成绩查阅、缓考申请等）系统，电子校园（包括实时授课、点播、答疑、作业提交等系统以及数字图书馆等）等等。
2、教材的科学化。根据教学理论和传播理论，充分利用网络的多媒体和超连接的特性，网上教材将趋于多媒体化、非线线性化；更为重要的是网络教材更新迅速，能够跟上时代的步伐。这将有利于学习者的意义建构和教学质量的提高。
3、学生主体化。学生由被动地接受知识变成了认知的主体，从被动地学到主动地学，从生搬硬套、死记硬背地学到带着任务解决实际问题的学习，从按部就班的学习到自定步调自定目标的学习。有利于学生创新能力和信息能力的培养。而教师角色将逐步发生变化，由传统课堂教学中的知识讲授者变成信息组织、编制者，成为学生学习的引导者、帮助者、促进者，不是“讲坛上的圣人”，而是学生的亲密朋友、“指路人”。
4、教学组织形式多元化。突破了传统的"班级授课制"这种单一的教学组织形式，使个别化学习、协同学习、课堂教学、远程网络教学等多种形式并存，大大提高了教学质量和教学效益。
5、学生素质合理化。网络教学的开展有利于学习者创新能力和信息能力的培养，使学生素质结构更为科学合理。

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技术上，基于WEB技术开发，所有操作均通过WEB浏览器进行。采用多媒体数据库技术，实现对文档文件、图片文件、动画文件、WEB网页文件、PPT格式文件、可执行文件、光盘文件等多种格式课件存储与管理。采用Real  Server  Basic和Windows  Media Technology技术，构架通用的流媒体服务系统，采用流媒体技术实现对视音频课件的管理。设计用户课件上传功能，可采用基于WEB的上传方式和通过FTP的传输方式。
    (3)自主学习型网络课程
    每一门网络课程有多个功能模块，如教学目标、教学计划、师生介绍、电子教案、教学内容、学习方法指导、案例库、习题库、作业布置与答疑、BBS论坛、参考文献及相关网站等。设计开发应遵循以下原则：
    A、注重教学目标、教学对象及教学内容分析，保证课程内容的科学性、先进性、系统性，并充分体现其生动性、灵活性。
    B、体现“以学习者为中心”的建构主义教学思想，强调以学生为中心，注重自主学习设计；强调“协作学习”方式，注重基于网络的教学策略设计。
    C、课程内容符合学科本身的内在逻辑体系，符合学生认知心理。
    D、根据课程内容特点设计丰富的教学活动，如实时答疑、分组讨论、布置作业、作业讲评、问题解决等。
    E、网络课程导航设计要简单明确，易于浏览。
    F、充分体现网络课程教学多媒体性、交互性、自主性、协作性的特点。
    (4)教师教学网站群
    教学网站以“站点”形式连接到校园网中，教学内容以Web页面为基本元素出现在网点中。在构建教学网站时，要充分利用网页的基本组成要素，把声音、图像、动画、视频、文本恰当地融人教学资源之中。教师个人教学网站的设计比较灵活，可有选择地开设预习室、网上课堂、案例欣赏、在线练习、网上资源、教学BBS、自我测评等栏目。学生课外可在网上复习所学内容，完成教师布置的作业、进行在线测试或者参加该课程的问题讨论，通过留言板或E—mail对教学提出意见或建议。教师个人教学网站不仅含有较高学术价值的专题性内容，还可包括教师个人成果的汇集以及个人的兴趣爱好。
    (5)数字化图书馆
    数字化资源是数字图书馆的物质基础，是高校数字图书馆建设的重点。数字化资源建设应包括：完善的书目数据库；各种实用数据库、电子科技期刊、硕士和博士论文库、光盘资源；各类电子图书、电子版文献信息资源；对网络信息进行组织、加工，形成虚拟馆藏资源；根据自己的教学特色和馆藏资源，建立特色资源库；联网并共享社会及其他高校数字化图书馆的资源。
    数字图书馆系统应该基于Web的B／S模式；采用引进与开发并举的方针，构建各自的数字化信息资源；遵循标准化原则，在数字内容创建、内容对象描述、资源组织体系描述、资源系统服务与交互操作等方面依照通用的标准规范进行开发建设；建立不同层次的联盟，在资源采购、联机编目、馆际互借与全文传递等方面进行分工协作，共同开发和享用内、外部资源，避免重复建设；通过校园网、互联网和电子阅览室等多种途径向师生及社会提供信息服务。
2、数字化教学资源体系的应用
    (1)开展必要的教师培训
    通过培训、考核，使教师在教学工作中将数字化信息技术与各个教学环节有机融合起来。培训的主要目标是：要求教师转变观念，掌握基本的数字
化教学理论；具备基本的信息技术知识；具有高效获取信息与加工处理信息的能力；具有数字化教学资源的使用和开发能力；具备数字化备课和课程整合的能力。
    (2)进行灵活的数字化备课
    有了数字化资源体系，教师可以根据教学内容和教学目标需要，利用多媒体电脑及网上多媒体备课平台进行备课。教师既可以单独备课，也可以采取同一课程的多名教师分工协作、集体备课，整合成系列电子教案或是网上多媒体课件。

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（5）运用网络教育教学方法的形式多样优势，充分实现分层教学
传统教育，同一个教师，采用相同的教学模式、教案、教学内容、教学方法和教学进度，而学生存在知识基础和学习能力差异，不能充分满足每个学生的学习需求。基于此，我国教育界几年前就大力倡导和尝试分层次教学改革，但难以操作。网络教育教学方法打破了一种固定的模式和学习内容的局限，通过教学设计和网络设计，可以提供多套学习方案和学习方法，从而满足分层次教学需要。
（6）运用网络教育教学方法的互动优势，促进探究式学习
运用网络教育教学方法，充分创设网络教学情境，在教师的启发诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本探究内容，以学生周围世界和生活实际为参照对象，为学生提供充分自由表达、质疑、探究、讨论问题的机会。学生通过个人、小组、集体等多种解难释疑尝试活动，将自己所学知识应用于解决实际问题的一种教学形式，实现探究式学习。相对传统教育，教师运用网络教学平台和教学方法，更容易为学生的学习设置探究的情境，建立探究的氛围。学生自己去获取知识，自己能发现问题、提出问题、分析问题、解决问题。采用网络教学方法，更容易促进探究的开展，把握探究的深度，交流探究的内容。
三、        数字化教学的建设模式
1、建立数字化教学资源体系的系统模型
先进的资源体系必须遵循先进的指导思想。数字化教学环境下，教师和学生在教和学的过程中所扮演的角色发生了变化。因此，在建立数字化教学资源体系的系统模型时，应该以学生为主体，以建构主义为理论基础，以现代教育理念为指导思想，重视学习者的学习过程和师生双方的共同活动。具体考虑以下几点：
（1）支持教学过程的多样性，实现自主学习、协作学习、讲授式教学、探究式学习等多种教学与学习模式；
（2）支持教学过程的交互性，实现师生间畅通无阻的交流与协作；体现网络化的特点，具备大容量、大规模、开放式、共享性、共建性、实时性等特性；
（3）体现资源丰富的特点，形式多样；充分体现多媒体的特点，信息显示多媒体化，交互界面设计友好，建立超文本链接，管理及使用便捷，能应用于各教学与学习环节，为全方位、多层次的数字化教学提供服务；
2、各子系统的功能设计与实现
    (1)多媒体素材库
    为了方便教师进行多媒体课件的制作和多媒体电子教案的制作而建立多媒体素材库，库内素材应包括文本、图形(图像)、音频、动画、视频五大类。多媒体素材库在功能设计及技术实现上应具备以下特点：
    首先，实现权限分配和分级管理，有管理员级和用户级，用户必须先注册后使用，可以通过WEB管理员登录，实现远程管理，转换工具和审核工具则采用服务器端管理方式，保证系统的安全性；第二，实现信息传输的网络化，使用者可以通过校园网上的每一台电脑上传素材，描述信息与文件一一对应，所有素材均可进行在线预览，提高用户选择素材的效率；第三、基于全文检索系统核心技术开发检索功能强大，设计多种查询方式，可以按学科素材、素材格式、素材类型进行树状目录查询，还可进行关键词查询，在前一次查询的结果中再进一步更精确地查询；第四、实现跨库检索功能，可同时检索素材库、课件库、VOD视频点播系统等多个数据库的记录，检索的结果可在线呈现；第五、设计个人收藏夹功能，可形成个人资源中心，在任何类目下，用户均可以直接添加素材到本类目；第六、设置临时上传目录，素材经过管理员审核后才可进入正式库，管理员可以对课程资料、学科资料和素材用途资料进行管理，增减、编辑、修改相关条目。
    (2)多媒体资源库
    多媒体课件库的功能模块应包括以下内容：
    A、用户模块。这个模块包括用户注册、修改注册信息、上传图片、查询其他用户等内容。
    B、课件上传模块。上传通过浏览器进行，在服务器端经过系统优化，使上传达到一定速度。
    C、课件播放模块。为了让更多种类型的课件文件可以被播放，系统要集成常用的播放服务器，如Real．server和Media server等。
    D、系统统计模块。统计课件库系统的日、月、周等的平均访问量。
    E、内部邮件模块。可以让系统的用户之间交流信息、收发信息。
    F、管理模块。包括系统栏目、分类的设计、用户的管理与审核、课件的管理、信息的发布、登陆日志的管理等。

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（2）交互性：传统教学，虽然教师与学生、学生与学生共在一个空间，但在教学中相互之间的交互性却极为有限，教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤等都是教师事先安排好的，教师与学生之间较多发生的是一种从教师向学生的单向广播式作用，学生很难有机会系统地向教师表达自己对问题的看法以及他们解决问题的具体过程；同班同学之间就学习问题进行的交流也是极少的，更不用说和外地的学生交流与协作；网络教学的设计可以使教师与学生之间在教学中以一种交互的方式呈现信息，教师可以根据学生的反馈的情况来调整教学，学生不仅可以和自己的任课老师进行相互交流，而且还可以向提供网络服务的专家请求指导，提出问题，并且发表自己的看法；学生之间的交流也可以通过电子邮件和BBS等网络技术而实现，可以在网络上讨论任何问题，于是学生不仅从自己的思考过程中获取知识，还从别的学生的观点中获取知识，从而达到建构和转换自己知识的目的；学生还可以根据网络电脑提供的反馈信息，在学习过程中不断调整学习内容和进度，自由进退、自主构架。
（3）个性化：传统教学在很大程度上束缚了学生的创造力，各种教学活动都是把学生置于共同的影响之下，让他们读相同的教材，听相同的讲授，参与相同的资料。教学的各种措施都是在同化人性，习惯于统一的内容和固定的方式来培养同一规格的人才，学生的个性得不到充分发挥，学生的学习需要不可能完全获得满足，教师只能根据大多数学生的需要进行教学，即使是进行个别教学，也只能在有限的程度上为个别学生提供帮助。网络教学可以进行异步的交流与学习，学生可以根据教师的安排和自己的实际情况进行学习，克服了传统教学中的“一刀切”的人为现象。学生和教师之间通过网络交流，在学习的进行中就能及时了解到自己的进步与不足，及时地按要求调整学习，利用网络可在任何时间进行学习或参加讨论及获得在线帮助，从而实现真正的个别化教学。此外，网络中有大量的个性化教育资源，如专题网络、教育专家个人网页、专题新闻、专业学术组织的网页、专业化的电子杂志等，这些网上资源为学生个性化学习提供了前所未有的选择余地。
二、        数字化教学的优势
1、技术优势
宽带网络与服务器及多媒体计算机相连，具有以下特点： 资源共享、享受服务不受时空限制（服务器具备记忆功能且24小时服务、网络四通八达）、可快速传输多种媒体信息（宽带网与多媒体计算机合作可以传输各种媒体信息）、多向交流（信息的多向传输）这些特性用于教育以后，可以为教育带来以下好处：
（1）教育信息的共享（资源增值）
（2）不受时空限制（受教育的机会增多）
（3）学习更加方便
（4）多媒体多感官刺激效果好
（5）超级连接
（6）沟通便捷
（7）便于合作、协商、求助。所有这些无疑是对信息时代教育的极大支持
2、方法优势
（1）发挥网络教育教学方法的媒体与显示优势，为学生提供丰富的学习资源
网络信息几乎不受容量的限制。采用网络教学方法，学生不仅能接触书本教材的内容，而且可以广泛的接触教材以外的学习资源。网络媒体的类型很多，主要包括文本、声音、图画、动画和视频等多媒体因素。多媒体表现形式，也使教学内容更加生动，促进学生学习兴趣的提高。所以网络教育教学方法具有明显的资源优势，不仅内容量丰富，而且学习资源的形式也丰富。资源的另一个表现方式还体现在网络中的每个人都可能成为学生学习的教师，它是一种特定的丰富的人力资源。
（2）发挥网络教育教学方法的媒体模拟与放映优势，促进教学形象生动化
多媒体具有很强的模拟和放映优势，可以把真实的教学内容或真实或模式放映出来，对于突破教学重难点效果突出。如地理火山章节教学，运用网络媒体提供火山爆发的真实情形，所达到的教学效果非同一般。在此基础上开展理论教学，可以很好的突破教学重难点。所以，网络教学方法很大程度上可以克服传统教学方法中死呆的说教活动和呆板的文字表述，实现向学生展现形象、直观和具体的网络媒体情境。
（3）运用网络教育教学方法的开放优势，充分发挥学生自主学习和协作学习精神
当今社会，是体现学生主体精神、个性发展的教育时代。教育提出了发掘每个学生的学习潜能，开展协作学习的目标和要求。网络教育教学方法和开放式的教学模式，为学生充分发挥主体自主学习，加强协同学习和学习交流提供了条件。思维活跃的当代学生，他们也更乐于探索知识奥迷，对网络也独有情钟，这也迎合了当今学生的特点。学生的学习交流活动，可以通过网络的聊天、论坛和留言本等多种方式来实现。教师是网络教育的组织者，同时也是参与者，要当好指导员，共同参与学习互动交流。
（4）运用网络教育教学方法的灵活优势，克服传统教育教学的时空限制
传统教育教学方法的实施一般都是基于课堂形式进行的，具有很强的时间约束性和空间限制特点。课堂是教师与学生进行教学活动的场所，离开课堂就几乎不能再继续组织教学。我们运用网络教育教学方法，可以提供灵活的学习时间和广泛的学习空间。学生在课余时间利用网络学习，它是传统教育教学方法的一个有益补充，也是网络教育课堂教学的一种延伸。这为学习能力强的学生深入学习和学习能力差一点的学生补充学习提供了条件和机会。