绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇人工智能在教育教学的应用范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。
认知法(Cognitive Approach)又叫认知—符号法(Cognitive-CodeApproach),产生于20世纪60年代,代表人物是美国心理学家布鲁纳(J.S.Bruner)、卡鲁尔(J.B.Carroll)。认知法主张发挥学习者智力的作用,通过有意识地学习语音、词汇、语法知识,理解、发现并掌握语言规则,从而能从听、说、读、写方面全面地运用语言。它重新肯定了语法—翻译法(Grammer Translation Method),因此被称为“改进了的现代语法—翻译法”。认知法的语言学理论基础是乔姆斯基(A.N.Chomsky)的转换生成语法理论,该理论认为语言是受规则支配的体系而不是习惯体系,人类学习语言绝不能仅靠模仿记忆,而是一种有意识的、创造性的运用过程。心理学理论基础是认知心理学,该理论认为学习是一个感知、记忆、思维和想象的过程,是大脑抽象思维活动的结果,而不是简单的刺激—反应。
认知法的基本教学原则如下:1.外语教学要以学生为中心,调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的自学能力。2.在理解语言知识和规则的基础上操练外语,强调有意义的学习和有意义的操练。3.主张听、说、读、写齐头并进,全面发展。各种感觉器官综合运用,以求达到最佳效果。4.适当地使用学生的母语。教学时,适当地进行母语与目的语的对比,可使教学具有针对性和预见性。5.学生出现错误在所难免,对于影响交际的错误要加以纠正,对于一般性错误不必有错必纠。6.广泛运用直观教具和电化教学手段,使外语教学情景化、交际化。(张兼中,1983:191~194)
功能法认为成年人学习外语和幼儿学习母语的特点是不一样的。成年人学习外语一般是在人为的语言环境(教室)中进行的,学习者是在掌握了母语的基础上来学习外语的,而且成年人的学习具有自觉、有意识等特点。因此,功能法的优点在于重视成年人学习外语的特点,强调智力的发挥,主张在理解语言规则的基础上创造性地使用语言。
二、功能法概述
功能法(Functional Approach)又叫交际法(Communicative Approach)或意念法(Notional Approach),产生于20世纪70年代,在英国语言学家威尔金斯(D.A.Wilkins)《语法大纲情境大纲和意念大纲》一文中被首次提出。当时,西欧各国之间政治、经济、军事、文化等各个方面的交流日益频繁,这样的环境要求有更多的人能够熟练使用外语进行交际。同时,由于学外语的人的职业特点和工作性质不同,对运用听、说、读、学能力的要求也不相同,这就导致了教学目的的多样性。因此,功能法便应运而生。功能法的语言学基础是社会语言学和功能语言学。社会语言学认为语言的社会交际功能是语言最本质的功能,语言的形式、意义和功能是相互作用的。功能语言学的代表人物韩礼德(Hallidy)则提出了“语段分析”(Discourse analysis)理论。功能法的心理学基础是心理语言学,代表人物是费利克和哈思。
功能法的主要教学原则有:1.以功能为纲,根据教学的实际需要选取真实且实用的语言材料。2.教学过程交际化,创造接近真实交际的语言环境,教学方法多样化。3.单项技能训练与综合性训练相结合。4.强调表达内容,不过分苛求形式。对于学生的错误要有一个容忍度,那些不影响交际的一般性错误可以不必纠正,不必过分苛求。5.圆周式地安排语言材料,循序渐进地组织教学。常见的方式是以话题来安排顺序,把功能和结构统一起来,每个话题要有几次循环,每循环一次就增加一次难度。(盛炎,1990:175)
功能法的优点是:教学目的性明确、针对性强,教学内容大都是根据教学对象的实际情况而定的,选用的语言教学材料大都是本专业人员所必需的,在教学方法上也根据不同专业人员的需要而对听、说、读、写能力的训练有不同的要求或侧重。
三、认知—功能教学法在对外汉语教学中的应用
本文以广西医科大学临床医学专业全英授课班一年级留学生为教学对象,下面是笔者的汉语综合课第三课教学过程,所使用的教材是杨寄洲《汉语教程》修订本第一册(上)。我们将“认知—功能教学法”应用于对全英班留学生的汉语课程中,具体教学过程分析如下:
(一)教学过程展示
课文:第三课《明天见》
A:你去邮局寄信吗?
B:不去。去银行取钱。
A:明天见!
B:明天见!
第一步,展示。我们在PPT上通过图片展示有关的地点名词和行为动词,例如地点名词:邮局、银行、食堂、教室、学校、宿舍、厕所、超市、医院等;行为动词:吃饭、睡觉、学习、买东西、看病、寄信、取钱等。这些词语跟课文中出现的句型有关,是留学生为在中国学习生活急需习得的。
第二步,语言要点练习。我们从课文中提炼出了本课的重点句型——“Sb+去+P+V”①,然后利用各种方法进行练习,例如举例说明“你去邮局寄信”“我去食堂吃饭”“他去银行取钱”“妈妈去超市买咖啡”,或者通过使用是非问、特殊问等,要求学生用该句型回答。做这些练习,是为了让学生熟悉该句型的语言结构形式。
第三步,语境练习。通过游戏,将前面的语言材料放在有语境的游戏中练习。根据学生的实际情况及这个句型的结构特点,我们设计一个游戏,命名为“不可思议”。游戏操作具体如下:1.教师课前准备好三个纸盒,并在其中分别投入写有“学生姓名、地点名词及行为动词”的数十张小卡片;2.课堂上,每个学生依次从三个纸盒中抽出一张,并把所得的句子读出来,如“张红去银行睡觉”“李明去厕所吃面条”“王华去教室取钱”等。这样的句子既可以活跃气氛,也便于学生记忆和应用。
第四步,实际运用。要求学生在“打招呼”这个语境中,重新组织所学过的语言材料,自由对话。这一步是模拟性的交际活动,特点是无限制、完全自由,目的在于培养学生的汉语交际能力。
(二)教学过程分析
上述教学过程的第一步,主要是教给学生相关的语音、词汇等语言知识,如地点名词、行为动词;第二步主要是教给学生相关的语法结构,如重点句型“Sb+去+P+V”。语音是语言的物质外壳,如果学生发音不清或错误,势必会影响他们的交际活动;词汇是语言教学的基石,没有它作为建筑材料,学生就无法构建句子,也无法表达思想,所以词汇量的多少直接影响学生听、说、读、写等各方面语言能力的培养;语法即语言的规则,任何语言都有自己的语法规则,人们在交际中使用的言语都要受语法规则的支配和制约,学习语法知识能够帮助学生深入理解语言现象,并能够培养和提高学生举一反三的自学能力。这两个阶段的教学目的是让学生理解课文中相关的语言材料,掌握语言的结构、用法和意义,强调学习者智力的发挥及对语言规则的理解正是功能教学法的核心观点。我们将这种过程归纳为语言的理解。
在理解语言材料、掌握语言规则之后,学生还要有能力正确运用这些语言知识。教学过程的第三步就是培养语言能力。在这个过程中,我们通过进行“不可思议”这个游戏,一方面检查学生对前面所学语言知识的理解情况,另一方面培养学生运用语言知识的能力。类似这种理解性练习还有很多,根据这课的重点句型及学生的实际情况,我们还可以进行动作反应练习,即老师说句子,学生根据句义表演。例如,老师说“小强在教室洗澡”,然后让一位学生到讲台前将这个句子表演出来。这个阶段主要是运用了认知法的教学原则,但从教学方法上看,我们运用了听说法或视听法的某些练习形式。这种建立在语言理解基础上的语言练习过程,我们称之为培养语言能力。
语言能力只表明学生掌握了所学的语言材料,并不代表学生已经掌握了相关的交际能力,所以要进入第四步的实际运用阶段。如上文所述,我们的教学对象是医学专业的留学生,他们对汉语技能的需求集中体现在听和说方面,因此我们应该根据他们的需要来设计相关的练习语境。自由对话是一种模拟性的言语交际活动,学生可以脱离课本,根据自己的需要设计对话。这些对话以学生为主,教师在旁边加以引导,并作必要的补充。在这一阶段,根据学生的专业特点,还可以进行知识扩展,增加医学词汇教学环节,以此来满足学生的专业需求。因为留学生和中国人在意义的表达和言语的使用上都存在很大的差异,所以教师还要注意培养学生的跨文化交际能力。这就要求教师在课堂上能适当介绍中国人的风俗习惯、行为模式等,或进行中外语言文化对比,以培养学生正确、恰当地使用汉语的能力。根据不同专业人员的需要,对听、说、读、写能力的训练有不同的侧重,这体现了功能法的教学原则和优点,我们将这个环节归纳为语言的运用。
注释:
①本文的缩略语符号——Sb:某人;P:处所;V:动词或动词性短语。
参考文献:
[1]邵菁,金立鑫.认知功能教学法[M].北京:北京语言大学出版社,2007.
[2]盛炎.语言教学原理[M].重庆:重庆出版社,1990.
[3]王继根.外语教学中的三大学习理论述评[J].苏州教育学院学报(社会科学版),1996,(12).
[4]薛燕华,刘桂琴.外语教学法流派的心理学基础[J].兵团教育学院学报,2004,(1).
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(一)教育理念的革新。“人机一体”将成为未来新的教育方式[1],由新技术和新手段的出现所应运而生的智慧教育[2],将对原有教育进行改进和完善。智能技术在改变教育的手段和环境的同时,还有利于构建出系统解决教育问题的教育新体系,从而真正触及教育的根本[3]。
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1人工智能时代下教育变革的背景
1.1人工智能的内涵及具备的强大能力
人工智能最早由美国达特茅斯学院于1956年提出,其研究主要包括机器人、图像识别、自然语言处理、语音识别等,实质是一种自动感知、学习思考并做出判断的程序。人工智能具有自主学习、推断与革新的能力,推动了图像识别、自然语言处理等方面的技术突破。人工智能同时具有理性判断力、超强的工作力,只要电力供应不断,几乎可以无限制地工作下去,而且适应不需要情感投入的工作。它的超强能力,源于三个重要的技术:深度学习、大数据和强算力。
1.2人工智能时代的机遇和挑战
人工智能在精力、记忆力、计算力、感知力以及进化力等方面与人类相比,具有突出优势。在医药领域,人工智能的出现使普通民众可以享受更为高效、稀缺的医疗资源,解决医疗诊断领域诊断质量不均衡、医生资源不足等问题。在教育领域,人工智能促进教学质量进一步提升、教师角色多样化、学生学习能力的提升;为教育研究提供新技术和数据支撑;极大拓展了教育研究新视域;使教育在立德树人方面、教育方法创新方面、教育手段和环境方面以及教育服务供给方式方面均发生改变。然而,看到人工智能以其强大的处理能力带来机遇的同时,也需要正视人工智能带来的新挑战。在人工智能浪潮冲击下,如何借助人工智能发展的机遇推进教育的变革与创新?人工智能技术如何继续被安全使用?首先,人工智能专家大都认为,人工智能将会淘汰大量现有的依靠非脑力劳动为生的劳动力,需要培养人工智能时代的新型劳动力。而且,人工智能技术本身的不太成熟使很多人工智能技术只是应用在儿童教育领域,再者,人工智能潜在的道德伦理问题缺乏法律制度规范。除此之外,人工智能时代将对社会结构以及人的地位构成挑战。综上所述,人工智能时代所带来的机遇是大于挑战的。教育需适应人工智能技术所带来的突破和飞跃,不断调整和更新教育的方向和目标,实现育人成人的发展目标。
2人工智能与教育变革
2.1人工智能与教育目的的变革
人工智能带来的巨变不仅影响人类未来如何发展,而且极大释放了人类的生产力,这些在一定程度上使得人类需要重新思考教育是何目的。人工智能影响教育目的的变革主要表现在:第一,人工智能可能会使人类陷入精神危机。这源于两方面的结果:一方面,人工智能将取代大部分人的工作岗位,工作的丧失将会导致人的价值和尊严丧失。另一方面,人工智能技术的发展将可能导致所有基于自由主义的想法破产,转而人类所拥有的价值和尊严可能转化为一种“算法”,人工智能带来的职业替代风险在教育领域同样存在,主要是对教师角色的挑战。第二,人工智能有利于培养人的学习能力。从某种角度上讲,人工智能剥夺人的就业机会,但同时,人工智能助教机器人将协助教师实现个性化指导,从而有利于将学习的过程视为寻求自我价值和意义的过程。除此之外,人工智能有利于使教育注重培养人的精神能力,这种精神能力大致包括实践动手能力、价值追求能力以及创造能力,从而有利于学生知识以便于更好地完善自我、丰富自我,使教育跳脱“知识为本”的陷阱,发挥“立德树人”的正向作用。
2.2人工智能与学习方式的变革
第一,深度学习。深度学习也称为深度结构学习或者深度机器学习,是一类算法的集合。深度学习概念的提出,一方面尊重了教学规律,另一方面也是应对人工智能时代下的挑战。深度学习在机器学习、专家系统、信息处理等领域取得了显著成就,提倡学教并重、认知重构、反思教学过程,进而达到解决问题的目的。第二,个性化学习。个性化学习区别以往传统班级课堂授课,尊重学生的个性发展,因材施教。人工智能技术与大数据的应用有利于学生享受个性化的学习服务,可提供个性化的学习内容,可视化分析学生的学习数据,快速提高学生的学习效率。第三,自适应学习。自适应学习是指人工智能基于对个体学习进行快速反馈的基础上,根据学习者特征,为其推荐个性化的学习资源和学习路径,从而最大程度上适应学生的学习状态,是实现个性化学习的重要手段。人工智能技术有利于快捷、科学地判断学生的学习状态,进行学习反馈;持续收集学生的学习数据,其中包括学习目标、学习内容;高效地为学生提供海量的学习资源。
2.3人工智能与学习环境的变革
首先,有利于搭建灵活创新的学校环境。不仅可以使空间规划更具弹性,而且可以调节性增强物理环境。其次,人工智能时代的教育区别于以往传统教育强调的统一秩序,更注重个体的用户体验。创客空间、创新实验室等学习环境的不断增加以及人工智能技术的不断发展,个性化的空间环境与学习支持将改变目前学习的学习空间环境。除此之外,随着对话交互技术的逐渐成熟与不断普及,有利于实现虚实结合的立体化实时交互。VR、AR等技术的同步协作也有利于搭建新的学习环境,满足学习者的一系列要求。脑机互动技术的突破有利于实现将人工智能植入人脑,从而改变人类自然语言的交流方式。最后,人工智能通过即时、准确、高效的大数据分析有利于进行精准且个性的学习评价与反馈。人工智能将综合收集所有同学的学习记录,互相比对、优化,从而进行综合提升。更为重要的是,人工智能的人脸识别以及语音识别技术可以运用到教师的教学过程中,进行学生的学习情绪感知,学习状况的了解,从而促进学生学习的科学化;智慧校园、智慧图书馆等的出现,为教学环境的建设提供重要参考。
3人工智能在教育领域的应用
人工智能(artificialintelligence,AI)的概念最早是在1956年的Dartmouth学会上提出的,随着计算机核心算法的突破、计算能力的迅速提高以及海量互联网数据的支撑,目前已被广泛地应用于各个领域[1-2]。近年来,人工智能也给教育教学领域带来了机遇,人工智能+教育正如火如荼地开展和推进,改变着传统的教育形式及生态[3-4]。2018年教育部《高等学校人工智能创新行动计划》,各大高校在人工智能及其教育发展上有了纲领性的指导[5]。医学教育作为教育教学诸多领域的一隅,乘着人工智能发展的东风,各大高校在推进医学教学改革方面进行了大量积极的探索与尝试[6-8]。诊断学是由基础医学过度到临床医学的桥梁课,其教学质量的良莠直接影响到医学生的培养质量,传统的教学方法难以满足现代医学教学的要求,如何发挥人工智能的应用优势,让其更好地应用于诊断学的教学工作,也是诊断学课程教改的重要研究方向。
1传统的诊断学教学方法存在的问题
诊断学是学习临床基本技能最重要的一门课程,其内容包括症状学、体检检查、实验室检查及辅助检查等四大块,分为理论课和见习课,目前大多数医学院理论课采用的是以大班的形式在多媒体教室讲授,而见习课则采取分小组的模式进行,多年的教学实践发现该教学模式取得的教学效果不尽人意,尤其是近年来随着全国各大医学院校的扩招,出现了师资及教学资源配套的相对不足,上述教学模式的问题逐渐凸显。理论知识以老师讲授为主,采取的是“满堂灌”的教学模式,然而该部分教学内容知识点繁多,知识串联度不高,课堂灵活度、生动度较为薄弱,学生听完课以后对课程内容印象不深,知识掌握度差,同时由于学生的学习主观能动性差异大,不能进行课前充分预习的学生在课堂上更加难以跟上老师讲授的节奏。见习课是对理论知识进行实践,培养学生的实践操作能力,前期理论知识掌握度差又会影响见习的教学质量,导致教学过程形成恶性循环[9]。见习课主要采取老师讲授要领及演示操作流程,之后学生们互相练习的教学方法,该部分内容需反复加强练习,同样的动作要领反复锤炼才能熟练掌握,因课堂见习时间有限,而老师讲授及演示需占用大部分时间,学生动手实践机会不多,老师对学生的操作手法、操作内容、操作顺序等重要内容进行指导和勘误的时间少,学生操作的规范性难以保证,在以后的临床实践中,往往存在实践操作能力的缺陷。上述教学模式教师与学生们之间除了课堂时间,其余时间是脱节的,不能很好地沟通,学生们有疑问的知识点难以得到老师的及时解答,教学活动中没有充分反馈,各个教学环节难以进行教学反思,形成教学相长的良性循环。课后复习及阶段性总结复习是课堂知识内化及升华的重要方面,传统的教学模式通常是给学生布置课后作业,学生完成后上交由老师批改留档,这个环节学生与老师缺乏有效的沟通,且由于学生们学习主观能动性差异,课后没有老师的监督及针对性地辅导,课后作业的质量良莠不齐,教学质量欠佳是显而易见的。随着现代医学的发展及研究的开展,涌现了一大批新的诊断方法与手段,譬如关于肿瘤诊断的分子marker,评估预测疾病活动度及预后相关的指标,在临床上已经常规应用,但由于教材更新需要周期,很难跟新进展同步介绍,另外由于课时有限,难以全面地就学科前沿及新进展进行讲授[10]。
2人工智能应用于诊断学教学的重要意义
2.1教师方面
将人工智能应用于诊断学教学实践,削弱了教师的知识权威而强化了教师的价值引导,对教师的个人能力提出了更高的要求,促使教师踏实践行终身学习并持续更新自身知识结构。互联网高速发展的时代,知识呈几何指数更新并出现大爆炸,基于各种互联网即时通讯平台及手机APP,诊断学体格检查、理论知识讲授相关的小视频及研究进展不胜枚举,这就要求教师及时获取、更新知识并进行相应的知识储备。人工智能的应用促使教师从单人施教发展为团队施教,为开发更具个性化的课程教学注入团队的力量。基于大数据的人工智能可以减少诊断学教学过程中的机械性、重复性工作,如平时作业的批改、考勤统计等,减轻了教师的工作负担,教师可以将更多的精力投入到医德医风、医患沟通能力以及体格检查手法的规范化培养上,更多的心思放在丰富课程内容及教学形式上。同时大数据可以及时反应学生的学习动态,教师可以根据学生的反馈及课程评价有针对性地对学生进行相应的辅导。
2.2学生方面
将人工智能应用于诊断学教学实践,可以实时动态记录学生的学习情况及暴露的问题,如是否按时完成课程任务、测试中哪些知识点容易出错等,人工智能系统能够对这些数据进行关联分析和深度挖掘,并且可视化呈现相应的数据,有利于教师及时掌握学生的学习进度、参与度以及学习效果,并根据具体的学情分析数据来调整辅导和教学方案。基于人工智能强大的算法和分析,可以为学生定制个性化的教学内容及进度,提供更有针对性的课堂内容和随堂测试,并对测试及平时作业进行智能批改,真正做到查漏补缺。诊断学课程内容相对枯燥,学生们的学习兴趣有限,基于人工智能的教学方式可以寓教于乐,在课程中将一些比较零散的知识点可以设置成互动小游戏,营造出良好的课堂氛围,提高学生们的学习兴趣及学习效率。
2.3教学过程
针对教学过程,人工智能亦发挥着至关重要的作用。第一,诊断学作为桥梁课程,是一门必修课,包括临床医学五年制、八年制、法医学、基础医学等相应专业的学生均需要学习,人工智能拥有超强的计算能力和强大的“记忆力”,面对众多不同专业的学生,可以根据大数据进行分析,制定出适合不同专业学生的完备教学目标。教学活动开展过程中,人工智能还可以根据学生的课堂及课后测试表现,依据分层教学的要求自动设置梯次教学目标,帮助学生们逐步提升学习能力和知识掌握度。第二,人工智能可以凭借自身信息化的特点,对各种教学资源进行分析,为教师和学生选择更优质更合适的资源提供依据,促进个性化的教与学。第三,传统的教学方式、教学内容相对有限,人工智能基于大数据能够启发新的教学思路,创新教学方法,为诊断学教学提供更多的可能性。
3人工智能在诊断学教学中的应用
3.1智能教学系统
智能教学系统是教育技术学中重要的研究领域,其根本宗旨是使得学生的学习环境更加优良和谐,智能教学系统能够及时有效地调用最新最全的网络资源并充分优化后供学生学习,使得学生能够更加全方位、多角度地学习专业知识,提高学习效果[11]。智能教学系统大致由领域知识部分、教师部分及学生部分3个部分构成[12],其中领域知识部分又称为专家部分,这一部分既包含了需要讲授的内容及掌握的技能,又可以添加专家的学术成果,既能够保证学生对于基本概念、基本理论及基本技能的掌握,又能够拓宽知识面,增加知识的广度。智能教学系统的教师及学生部分主要是为设计和制定教学方案及策略服务,基于大数据基础上,根据课程的特点、历年教学情况、学生身心发展特点及学习实际情况,制定更加个性化、高效的教学方案,促成教师因材施教,取得更加理想的教学效果。
3.2智能网络组卷阅卷系统
诊断学教学内容包括理论和见习两大块,教学过程中教师的大量时间用于出题、阅卷、批改平时作业等与考核相关的工作,并且在出题过程中需要围绕相对固定的重难点内容不断创新题型,消耗教师大量的精力。智能网络组卷阅卷系统能够充分发挥其优势,将教师从繁冗的考核相关工作中解脱出来,使得教师的教学更高效,教师能够把更多的时间。智能网络组卷系统能够有效收集和分析知名高校教学团队编写的在线题库,实现教学资源的共享,通过随机抽题组卷、答案随机排序、题型随机排序以及设置避免与历年考卷重复等,显著提升试卷的质量,亦能改善考试作弊的顽疾,客观地考核学生对知识的掌握度。智能网络阅卷系统有简明的阅卷流程,能够更有效地识别试卷及答案,能够明显降低传统人工阅卷方式因疲劳带来的出错率,使得工作效率更高、考核结果更公正。
3.3智能仿真教学系统
诊断学教学的见习部分是学生提高技能的重要环节,常常采用分小组在病房完成的方式进行,在课程的开展过程也凸显出了各种各样的问题,譬如因学生分组进行询问病史、体格检查,重复次数多,患者难以多次配合;在教学时间段内病房缺相应的病种,无法对所学的症状进行直观的学习;传染病流行期间出于对学生健康安全的保护,无法进入病房见习等等,此时智能仿真教学系统能够发挥重要的补充作用[13]。人工智能可以根据提供的海量真实临床病例,由医学专家整合其临床特征,联合计算机专家,根据相应的教学要求,形成虚拟病人学习系统,学生在仿真诊疗环境中,进行问诊、体格检查、诊断以及给出治疗方案,同时系统能够自动发现学生在问诊及诊断过程中的错误,通过实践、纠错再实践,提高学生采集病史、体格检查的能力,同时能够加强学生的临床思维的训练,夯实临床基本功[14-16]。
1引言
随着人工智能技术的不断进步,重新塑造音乐使得音乐教育的学科素养培育、审美感知、艺术表现和文化理解变得更有支持和创意。探索应用人工智能技术推进音乐教学的改革与发展有具有十分重要的意义。本文通过研究与实践,引导学生学会用科学的方法培育计算思维创作音乐,用科学的意境欣赏音乐陶冶学生的音乐审美感,用科学的评价提升音乐课堂教学效率。通过这些措施,可以使学校音乐教育精准地开展因材施教差异化教学,彰显音乐教育的特色。
2人工智能与音乐
人工智能技术与音乐教育有机融合,丰富了课堂教学资源,拓展了智能乐器的功能,提升了音乐教育技术手段。它支持个性化学习,可以观察音乐课堂学习,分析音乐的旋律与节拍,有效评价教学效果,激发音乐教师运用人工智能技术创新音乐教学的热情,发挥教师在课堂教学中的主导作用。
2.1乐器的智能化
乐器是学习音乐的重要工具。乐器植入人工智能技术,形成了智能化乐器。它能够大量储存多种乐器的音乐数据。尤其是在音乐键盘中运用,功能的提升特别突出,应用于音乐教学中引发了多种形式的教学模式。例如,图1显示了融合多媒体计算机、主控系统、音乐课堂教学智能评价系统将多部电子钢琴连接起来的智能乐器实验室。通过语音室方式授课,可以实现多种乐器的分组教学。这在传统的音乐课堂上是无法完成的。
2.2智能化乐曲创作
智能乐器不仅能够储存乐器音色,而且还能用指令对各种音色播放进行控制,各种音色按照指令进行演奏。这种创作功能是以往其他乐器都无法比拟的[1]。例如,能唱出《月亮代表我的心》十七声部的合唱团,很好听,但很难。运用智能乐器按指令合成该十七声部音乐则轻而易举。2.2.1机器学习生成乐曲人工智能技术赋能智能乐器,使得机器学习的功能日趋进步。机器学习在音乐领域所做的事情,就是提取音乐作品的“数据”,输入给定模型学习音乐的“特征”,再对音乐数据进行分析和编排。例如,如果输入的是《梨园金曲》民族音乐,则机器就能学会民族音乐的曲调特征,生成掌握特征模型的民族音乐作品。2.2.2用软件生成乐谱使用MuseScore3forMac软件可以制作乐谱,在工具栏选择对应时值的音符输入音符。例如,在MuseScore3窗口输入如图2所示的“我和我的祖国”乐谱,再导出MP3文件进行播放。2.2.3代码生成乐曲用Python代码生成曲子,要借助音乐标准格式MIDI—乐器数字接口,运用Python-midi库编写程序,编译MIDI文件生成音乐。例如,生成一个简单乐谱的MIDI文件需要使用Python-midi,其中:Pattern对象表示乐谱;Track对象表示音轨,通常乐谱都有多条轨道组成,每种乐器是一个轨道;midi.NoteOnEvent表示每个音符的开端,在参数表中可以定义每个音符的音长和音高;midi.NoteOffEvent表示每个音符的结束。参考代码如下:importmidi#定义patternpattern=midi.Pattern()#定义轨道track=midi.Track()#添加轨道到patternpattern.append(track)#音符开始,并定义位置、音量、音高on=midi.NoteOnEvent(tick=0,velocity=50,pitch=midiG_3)track.append(on)#音符结束off=midi.NoteOffEvent(tick-100,pitch=midi.G_3)track.append(off)#轨道结束eot=midi.EndOfTrackEvent(tick=1)track.append(eot)#存储midi.write_midifile("example.mid",pattern)程序运行结果生成了如图3所示的简单音符:这样如图2的“我和我的祖国”乐谱,也可以通过Python代码生成MIDI文件。
3AI赋能音乐课堂
在AI赋能的音乐教育环境,促使音乐教学实践变革以及学生学习音乐方式。例如,图4所示的集音乐创作教学及教学评价于一体的“智能化音乐课堂教学评价系统”,在教学设计的优化、教学方法的高效、教学手段的更新、教学评价的智能、教学策略的调整方面都具有借鉴意义[2]。
3.1大数据学习
大数据云计算可以将所有音乐家们音乐数据存储在云中,运用人工智能技术为学生提供更多有价值的音乐数据。学生通过音乐云学习音乐知识,欣赏音乐魅力、体验音乐节奏、理解音乐韵律。它使得优质音乐教学资源跨越校园,开放延伸音乐教学,远程辐射共享资源。这样就扩展了学生的视野,音乐知识的来源无限扩大,整个音乐云皆有学生的学习教材。特别是大数据音乐云不仅可以推送给学生更多的即兴音乐和更多的音乐信息,还能指导音乐爱好者创作出雅正、健康的音乐作品。
3.2个性化学习
人工智能技术从音乐学习行为数据搜集、数据分析与运用、个性化学习评价多方位帮助学生定制个性化的学习成长路径。推送在线音乐教育资源,指导表演建议乐器学习技巧。搭建音乐教育虚拟课堂,匹配音乐教学资源,实现因材施教的个性化学习,支持一对一的教学辅导和群组式讨论。通过这些措施提高教学质量和效率。
3.3教学评价智能化
运用人工智能技术将多个音乐辅助教学设备连接的音乐创作教学系统,基于音乐课堂教学的学生学习特质分析与教学效果分析的音乐课堂教学管理系统,来实现音乐教学的全程智慧管理,使音乐学习更有效率。例如,在虚拟音乐课堂乐器教学可以变成一对多的自选教学模式,使课堂变得轻松、愉快。教师可以开启课堂教学观察模块,捕捉每位学生同步练习的音准、节奏、力度数据,分析判断将评价信息同步反馈,给出学习指导建议。3.3.1创作教学模块“智能化音乐课堂教学评价系统”中的音乐创作教学模块,集视、听、练和反馈评价为一体,适时演示教师教学作品和评价学生练习作品。例如,在进行《我和我的祖国》授课时导入电影片段,欣赏“我和我的祖国”音乐的表现形式、演唱形式以及歌曲风格,可以使学生更好地体验作品的创作意境,激发创作意识。使用MuseScore创作“我和我的祖国”三声部习作音乐,并能储存、刻录,编辑等二度创作。3.3.2课堂教学评价模块音乐课堂教学评价有着传统音乐教学评价无法比拟的灵活性、客观性和实用性。从大数据分析角度获取音乐课堂教与学相关数据,对学生的音乐基本素养与学习态度进行科学分析判断。例如,以创作《红河谷》中的和声与音乐作品风格内容的“编配伴奏音乐”教学过程为例。课前在“课堂教学评价模块”上安排学生根据作品风格完成伴奏的音乐;播放制作好的《红河谷》MIDI音乐(在第二和第六个小节缺失编配和弦);使学生感受、探讨大小三和弦的表现力,形成对大小三和弦的感知。然后要求学生试着用MuseScore为《红河谷》缺失的两小节选配和弦,以适合歌曲的伴奏风格。学生需要边哼唱歌曲边试着套用不同的伴奏风格,找到他们认为最恰当的和弦伴奏风格,说出理由并提交[3]。评价系统将学生提交的作业比照音乐要素进行评价。及时反馈学习评价的信息,并对学生的学习进程制定一个个性化的学习方案[4]。同时通过教学反馈深度优化决策模型,促进教师实时改进教学策略,提高教学效率和效果,提升教学质量。
4结语
人工智能技术在音乐教育领域中的广泛应用,为传统的音乐教育模式注入了活力,为音乐教师创新音乐教学理念开辟了新思路[5],为因材施教提供了新的适合学生学习的音乐教学模式。人工智能在音乐教育模式方面的探索,不仅给音乐教育教学的发展带来了物质技术层面的进步,还从音乐教学层面促进计算思维培育开辟新途径。这对音乐教育理念、教学手段、教学方式和方法以及拓展学生音乐视野、学习音乐、享受音乐、创造音乐等都带来深刻的变化和积极的影响。
参考文献
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在网络技术的管理中,有关工作者务必检测与控制一系列不同的网络资源,这样才能够保障网络运行的稳定。在此过程中,应有效把握系统资源的状况,并且进行合理分析,如果存在异常,需要异常关注,强化状态监控。通常而言,网络系统的运行状态都是高速化的,这就要求综合把握网络系统每时每刻的情况,人工智能可以有效地确保网络系统的稳定运行。
1.2具备非常强的协作能力
当今,计算机网络的规模日益庞大,系统结构日益复杂化。因此,单一管理网络系统越来越暴露出缺陷,这不利于计算机网络技术的进步,应用人工智能技术能够层次化地管理网络,确保计算机网络运行的稳定性.
1.3具备高效的非线性处理能力
以之前的网络控制理论作为视角而言,难以高效地管理计算机网络安全,这是因为网络系统具备复杂的拓扑结构,较难估计用户的操作行为,进而难以保障网络管理中的高度线性管控。人工智能具备非常强的模拟以及学习技能,因而能够有效地解决非线性问题。
2人工智能在计算机网络技术中的具体应用
人工智能在计算机网络技术中的应用,需要技术工作者在把握人工智能发展现状基础之上,坚持实用性与科学性的原则,基于多个维度出发,根据计算机网络技术的发展趋势和方向,促进高效、科学地应用人工智能技术。
2.1人工智能在计算机网络安全监控中的应用
在控制环节中应用人工智能技术,有效地实现了当前时期管理计算机网络工作的需要,在管理工作中应用控制技术的流程是系统化的。具体而言,应用人工智能控制技术先应采集和处理数据信息,在此过程中,以特定的形式储存有关的数据,方便之后提取与应用。为了便于应用信息和管理工作者实施人工操作,要求设置控制界面,以使良好的人机交互界面形式形成。并且,为了有效地处理突发的计算机网络管理现象,在人工智能控制组成部分中,应优化报警和监控部分,以实时监控计算机网络的一系列运行环节,保障如果存在运行缺陷,人工智能控制技术可以迅速和及时地进行识别,保障监控有效性。针对管理时存在的报警情况,能够以图像、电话、语音信息输出报警信息,通过各种各样的报警方式,提高了报警工作的有效性,管理工作者能够结合报警信息,实时解决一系列突发现象,以使技术损失减小。还能够应用人工智能控制技术设定权限,各种管理工作者因为工作岗位职责或管理工作水平存在不同之处,所以在设置管理权限的基础上可以有效防范管理工作者管理失误形成的风险。并且,也方便管理计算机网络管理工作者自身,以贯彻实施管理职责。
2.2人工智能在计算机网络数据处理中的应用
应用人工智能技术可以显著提高计算机网络处理数据的能力,人工智能技术能够进行计算机科学预测和动态模拟,进而以技术上支持开展一系列网络管理事宜,特别是针对预设性管理事宜,方便管理者进行管理活动,降低了额外投入的管理成本,奠定了之后处理数据和其它有关管理工作的良好基础。为了更好地在计算机网络数据处理中发挥人工智能技术的优势作用,工作者应立足于实际现状,切入人工神经网络,结合建构的人工神经网络机制,有效预测和处理一系列的网络信息。具体而言,人工神经网络可以结合实际运行的计算机网络状况,迅速取得网络运行的重点参数,且对比网络标准跟取得的参数,再输出对比结果,从而直观呈现计算机网络。通过神经元件的阈值和连接权衔接输出值、输入值,以使最理想的拟合函数形成,基于人工神经网络框架体系下,可以高效处理计算机网络运行中的一系列中心数据,特别是在阅读计算机网络中一系列技术参数和设备运行状况的基础上,确保人工智能技术可以迅速地预测管理过程中存在的缺陷,且高效设置应对缺陷的方案,此操作因为要求运算很多数据,为此,应前移数据信息处理工作,以建构计算机网络预测网络和动态模拟网络。
2.3人工智能在计算机网络模型中的应用
纵观实际运行的计算机网络状况而言,遗传算法相比较于其它算法,其也属于一种计算机网络数值模型,具备的优势是处理信息高效、模型简单等,并且属于一种人工智能被应用于计算机网络模型当中,从某种意义上来讲,遗传算法使智能化的模型实现。针对一些潜在的问题,遗传算法可以迅速地实施综合梳理和评估,提高了处理数据的有效性。在实际建构模型时,技术工作者应先调整编码环节,在优化编码的基础上,从技术上支持实现遗传算法,基于该思维模型的引导之下,工作者务必有效设置数学模型,以体现编码的价值。具体而言,在设置数学函数模型时,应兼顾计算机网络的评估适应性和初始状况,在处理以上两种数据信息的前提条件下,尽可能更科学地提升遗传算法评估计算的准确性。兼顾到遗传算法的技术特点,在管理计算机网络的情况下,能够耦合处理地理信息系统和遗传算法,结合地理信息系统的空间属性,实现遗传算法处理空间数据效果的持续提高,很好地发挥储存数据、分析数据、管理数据环节上遗传算法的价值,从而建构高效化的数据处理体系,真正使当前时期发展计算机网络的需要实现,将尤为高效、便捷的用户体验提供给用户。并且,切入遗传算法,可以实时监管计算机网络的工作状态,对于网络的运行而言,倘若存在有关的问题,工作者可以结合遗传算法迅速获得反映,从而奠定检修和排除故障的良好基础,以及实现计算机网络故障出现概率的显著减小,保障网络更加稳定地运行。
2.4人工智能在教育领域中的应用
在当今改革教学的进程中,课堂教学中业已日益普遍地应用先进的互联网技术。教育教学中应用人工智能技术,可以很好地激发学生的学习兴趣以及学习积极主动性,因而可以实现教学效率和质量的提升。结合当前时期的应用现状而言,人工智能的应用重点表现为早教方面,尤其是出现的AI智能机器人,推动早教向一种全新的教学视角转变,使教学并非仅仅限制在教材文本上。除此之外,互联网与人工智能的统一,还可以实时处理课堂教学中的一些问题,针对难以解答的问题,能够迅速、准确地搜索,从而实现更加理想的教学效果。
2.5人工智能在大众生活中的应用
中图分类号:TP18 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)001-085-03
1引言
人工智能(Artificial Intelligence,AI)自从20世纪50年代产生,经过长期发展,已经有了长足的进步,并且已经深入到社会生活的诸多领域,如语言处理、智能数据检索系统、视觉系统、自动定理证明、智能计算、问题求解、人工智能程序语言以及自动程序设计等。随着科学技术的不断发展,现在的人工智能已经不再是仅仅具有简单的模仿与逻辑思维能力,人们也越来越期待人工智能能够帮助或者替代人类从事各种复杂的工作,加强人的思维功能、行为功能或是感知功能。这就要求人工智能具有更强的情感识别、情感表达以及情感理解能力。通俗的说,为了使得人工智能对外界的变化适应性更强,需要给它们赋予相应的情感从而能够应对这个难以预测的世界。
在赋予人工智能“情感”的过程中,面临着许多的问题,有科技层面上的,也有社会学层面的。本文在这里只讨论其中一个比较基本的社会学问题:“人工智能情感约束问题”,即关注于如何约束赋予给人工智能的情感,不至于使其“情感泛滥”。情感指的是一种特殊的思维方式,人工智能具有了情感后的问题是:人工智能的情感是人类赋予的,人工智能自身并不会创造或者控制自己的情感。如果赋予人工智能的情感种类不合理,或者是赋予的情感程度不恰当,都有可能造成“情感泛滥”并导致一些灾难性的后果。例如,当人工智能具有了情感之后,如果人类自身管理不恰当,有可能导致人工智能反过来伤害人类。尽管目前我们只能在一些科幻作品中看到这种情况发生,但谁也不能保证未来有一天会不会真的出现这种悲剧。
本文第二章对人工智能情感研究进行了概要性回顾,第三章对如何约束人工智能情感进行了尝试性探讨,最后一章对全文进行了总结。
2人工情感发展情况概述
随着科学家对人类大脑及精神系统深入的研究,已经愈来愈肯定情感是智能的一部分。人工情感是以人类自然情感理论为基础,结合人工智能、机器人学等学科,对人类情感过程进行建模,以期获得用单纯理性思维难以达到的智能水平和自主性的一种研究方向。目前,研究者的研究方向主要是人工情感建模、自然情感机器识别与表达、人工情感机理等四个方面的内容。其中,尤以人工情感机理的研究困难最大,研究者也最少。
目前人工情感在很多领域得到了应用和发展,比较典型的是在教育教学、保健护理、家庭助理、服务等行业领域。在教育教学方面比较典型的例子是德国人工智能研究中心发展的三个方案:在虚拟剧场、虚拟市场和对话Agent中引入情感模型和个性特征来帮助开发儿童的想象力及创造力。在保健护理方面比较典型的是家庭保健与护理方向,如Lisetti等人研制的一个用于远程家庭保健的智能情感界面,用多模态情感识别手段来识别病人的情感状态,并输入不同媒体和编码模型进行处理,从而为医生提供关于病人简明而有价值的情感信息以便于进行有效的护理。服务型机器人的典型例子是卡内基梅隆大学发明的一个机器人接待员Valerie。Valerie的面孔形象的出现在一个能够转动方向的移动屏幕上时可以向访问者提供一些天气和方位方面的信息,还可以接电话、解答一些问题;并且Valerie有自己的性格和爱好,情感表达较为丰富。当然这些只是人工情感应用领域中的几个典型的例子,人工智能情感的潜力仍然是巨大的。
尽管关于人工情感的研究已经取得了一定的成果,给我们带来了很多惊喜和利益,但由于情绪表现出的无限纷繁以及它与行为之间的复杂联系,人们对它的运行机理了解的还不成熟,以致使得目前人工情感的研究仍面临着诸如评价标准、情感道德约束等多方面问题。所以必须清楚的认识到我们目前对于人工情感的计算乃至控制机制并没有一个成熟的体系。
3对人工智能的情感约束
正如上文所述,如果放任人工智能“情感泛滥”,很有可能会造成严重的后果。为了使人工智能技术更好的发展,使智能与情感恰到好处的结合起来,我们有必要思考如何对赋予人工智能情感进行引导或者约束。
3.1根据级别赋予情感
可以根据人工智能级别来赋予其情感,如低级别人工智能不赋予情感、高级别人工智能赋予其适当的情感。众所周知,人工智能是一门交叉科学科,要正确认识和掌握人工智能的相关技术的人至少必须同时懂得计算机学、心理学和哲学。首先需要树立这样的一个观点:人工智能的起点不是计算机学而是人的智能本身,也就是说技术不是最重要的,在这之前必须得先解决思想问题。而人工智能由于这方面没有一个严格的或是量度上的控制而容易出现问题。从哲学的角度来说,量变最终会导致质变。现在是科学技术飞速发展的时代,不能排除这个量变导致质变时代的人工智能机器人的到来,而到那个时候后果则不堪设想。因此,在现阶段我们就应该对人工智能的情感赋予程度进行一个约束。
根据维纳的反馈理论,人工智能可以被分成高低两个层次。低层次的是智能型的人工智能,主要具备适应环境和自我优化的能力。高层次的是情感型的人工智能,它的输入过程主要是模仿人的感觉方式,输出过程则是模仿人的反应情绪。据此我们可分别将机器人分为一般用途机器人和高级用途机器人两种。一般用途机器人是指不具有情感,只具有一般编程能力和操作功能的机器人。那么对于一般用途的机器人我们完全可以严格的用程序去控制它的行为而没必要去给他赋予情感。而对于高级层面的情感机器人来说,我们就适当的赋予一些情感。但即使是这样一部分高层次的情感机器人,在赋予人工情感仍然需要考虑到可能会带来的某些潜在的危害,要慎之又慎。
3.2根据角色赋予情感
同样也可以根据人工智能机器人角色的不同选择性的赋予其不同类型的情感。人类与机器合作起来比任何一方单独工作都更为强大。正因为如此,人类就要善于与人工智能机器合作,充分发挥人机合作的最大优势。由于计算机硬件、无线网络与蜂窝数据网络的高速发展,目前的这个时代是人工智能发展的极佳时期,使人工智能机器人处理许多以前无法完成的任务,并使一些全新的应用不再禁锢于研究实验室,可以在公共渠道上为所有人服务,人机合作也将成为一种大的趋势,而他们会以不同的角色与我们进行合作。或作为工具、顾问、工人、宠物、伴侣亦或是其他角色。总之,我们应该和这些机器建立一种合作互助的关系,然后共同完任务。这当然是一种很理想的状态,要做到这样,首先需要我们人类转变自身现有的思维模式:这些机器不再是一种工具,而是平等的服务提供人。
举例来说,当机器人照顾老人或是小孩的时候,我们应该赋予它更多的正面情绪,而不要去赋予负面情绪,否则如果机器人的负向情绪被激发了,对于这些老人或者小孩来说危险性是极大的;但是,如果机器人是作为看门的保安,我们对这种角色的机器人就可以适当的赋予一些负向的情绪,那么对于那些不按规则的来访者或是小偷就有一定的威慑力。总之,在我们赋予这些智能机器人情感前必须要周到的考虑这些情感的程度和种类,不要没有顾忌的想当然的去赋予,而是按分工、作用赋予限制性的情感约束,达到安全的目的。
3.3对赋予人进行约束
对人工智能情感赋予者进行约束,提高赋予者的自身素质,并定期考核,并为每一被赋予情感的人工智能制定责任人。
纵观人工智能技术发展史,我们可以发现很多的事故都是因为人为因素导致的。比如,首起机器人杀人案:1978年9月的一天,在日本广岛,一台机器人正在切割钢板,突然电脑系统出现故障,机器人伸出巨臂,把一名工人活生生地送到钢刀下,切成肉片。
另外,某些研究者也许会因为利益的诱惑,而将人工智能运用在不正当领域,或者人工智能技术落入犯罪分子的手中,被他们用来进行反对人类和危害社会的犯罪活动。也就是用于所谓的“智能犯罪”。任何新技术的最大危险莫过于人类对它失去控制,或者是它落入那些企图利用新技术反对人类的人的手中。
因此为了减少这些由于人而导致的悲剧,我们需要对这些研究者本身进行约束。比如通过相应的培训或是定期的思想政治教育、或是理论知识的学习并制定定期的考核制度来保证这些专家自身的素质,又或者加强对人工智能事故的追究机制,发生问题能立即查询到事故方等等,通过这样一系列强有力的硬性指标达到减少由于人为因素导致悲剧的目的。
3.4制定相应的规章制度来管理人工智能情感的发展
目前世界上并未出台任何一项通用的法律来规范人工智能的发展。不过在1939 年,出生在俄国的美籍作家阿西莫夫在他的小说中描绘了工程师们在设计和制造机器人时通过加入保险除恶装置使机器人有效地被主人控制的情景。这就从技术上提出了预防机器人犯罪的思路。几年后, 他又为这种技术装置提出了伦理学准则的道德三律:(1)机器人不得伤害人类,或看到人类受到伤害而袖手旁观;(2)在不违反第一定律的前提下,机器人必须绝对服从人类给与的任何命令;(3)在不违反第一定律和第二定律的前提下,机器人必须尽力保护自己。这一“机器人道德三律”表现了一种在道德忧思的基础上,对如何解决人工智能中有害人类因素所提出的道德原则,虽然得到很多人的指责,但其首创性还是得到公认的。尽管这个定律只是小说家提出来的,但是也代表了很多人的心声,也是值得借鉴的。
那么对于人工智能情感的约束呢?显然,更加没有相应的法律法规来规范。那么,我们就只能在赋予人工智能情感的道理上更加的小心翼翼。比如,我们可以制定一些应急方案来防止可能导致的某些后果,也即出现了问题如何及时的处理之。另外我们在操作和管理上应更加慎重的去对待。也希望随着科学技术的发展,能够在不久的将来出台一部相应的规章制度来规范人工智能情感的管理,使之更加精确化、合理化。
4结束语
人工智能的情感研究目的就是探索利用情感在生物体中所扮演的一些角色、发展技术和方法来增强计算机或机器人的自治性、适应能力和社会交互的能力。但是现阶段对这方面的研究虽然在技术上可能已经很成熟,但是人工智能情感毕竟是模拟人的情感,是个很复杂的过程,本文尝试性的在人工智能发展中可能遇到的问题进行了有益的探讨。但是不可否认仍然有很长的道路要走,但是对于人工智能的发展劲头我们不可否认,将来“百分百情感机器人”的问世也许是迟早的事情。
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中图分类号:G521 文献标识码:A
新课标的全面普及,已经很明确的表明学生作为语文学习的主体,小学语文教育必须围绕学生的学习兴趣去引导,注重培养学生的独立学习思考能力,发展学生的个性思维,鼓励学生寻找属于自己的学习方式。针对小学学生的思维方式,心理特征,根据学生不同时期的不同状况采取最合理的教学方法进行教育,才能根本性地提高小学语文的教学质量。
1小学语文教育现状
传统的教学方式比较单一,都是围绕学会母语这一主题进行教育,培养学生的识字认字能力,束缚限制了小学生的思维和创造力,使得学生对于学习失去主动性,最终导致整体的教学水平无法提高。传统教学内容只注重课本上所给出的知识,忽略了学生在这个时期对于所需要知识的学习兴趣,而枯燥的课堂很难把学生的精力集中到学习课本知识上,并且传统的考试方式也限制了学生个性思维的发展,长此以往,整个教育结果令所有人担忧。从教师方面来说,各个地区的师资力量水平也是高低不平,以及对于新课标的重视程度都不一样,也是影响教学质量的重要因素。
语文是一门能全方位培养学生学习发展的学科,我国文学教育具有非常悠久的历史,更是有着一批对于古今文学界有着重要影响的文人,他们在文学方面做出的贡献对于我国的教育事业有着举足轻重的作用。然而,我国目前的小学教育仍然以应试教育为主,导致我国教学质量的落后与低效,很多小学的教育理念也没有与时俱进,没有落实“以人为主”的思想。语文知识是人们日常生活交流最基本的工具,在我国传统文化中占有很大的比重,小学语文教育应该要以提高学生的文化水平修养为目标,努力为其他学科的学习打下坚实的基础。现在的小学语文教育要做到把基础知识的传授和德育素养的培养相结合。通过这么多年的语文教学经验总结,我国已经形成了自己的独特语文教学体系。虽然随着整个世界的国际化大趋势,英语及其他课程的出现对于语文的地位产生了很大的威胁,但是我们自身要认清语文的重要性,尤其是对于刚处于启蒙阶段的小学生来说,语文一定要成为小学教育的重中之重。
2语文教育的改革创新
中华文明经过五千年的历史传承,先人通过自己的智慧,在文化精神的传播中留下了宝贵的财富。文学的传承在写意的创作手法方面更是有着无与伦比的创作优势,这对于启蒙阶段学生思维的培养构建提供了很大的帮助。
有许多的诗词已经融入到小学课本中,让学生对于中国传统文化的认知和学习更加的便捷。运用通俗的教学方式使得学生更加容易提高对语文知识的积累量,教师在日常的教学过程中,要想方设法的培养学生的积极主动性,让学生的个性思维得以展现,仅仅单一的传授知识,很难提起W生的学习兴趣,甚至使学生产生抵触情绪。所以,能否调动起学生学习的积极主动性对于教学的效果有重大的影响。
创新是社会进步的主要力量,保守的教学方式只会使教学质量越来越差,我们需要对小学语文的教育进行深入的改革,打造一个全新高效的教育体系,培养出更多对社会有用的人。以往的教育中都是老师制定教学方式,各个方面都是提前安排好的,照着模式一直重复教,学生一直处于被动的接受状态。无论教学环境好与坏,教师的教学水平认识程度都是学生学习的根本因素。尤其是对于语文的学习,教师的能力直接关系到学生的学习效率。小学语文的教育需要有良好专业基础以及先进教育思想的教师,这些教师在日常的教学中还需要不断地改善自己的教学方式,更加适用于学生的学习。对于刚刚步入学校的学生来说,需要的语文教师不仅仅要有渊博的知识,还要有高尚的道德情怀,在日常学习中给予学生更温暖的关怀照顾,拉近与学生之间的距离,了解学生真正所需要的,根据学生的兴趣爱好上好每一堂课。
3未来的发展趋势
语文教师在整个小学教育体系中占据重要的位置,所以各个学校在对于教师的选择上面一定要认真进行,语文老师不但要有深厚的知识积累,还要有超出常人的耐心,只有优秀的教师才能在整个教育过程中发挥出巨大的作用。这种新时代的语文老师,是突破传统教育理念限制之后,整个教育体系建立的基础,当代语文教师接受新的教育理念已经成为了教学工作的前提,只有紧跟时代进步的步伐,才能在教学中有卓越的表现。
在这个信息化时代,把先进的科学技术手段与原有的教学方式相结合已经成为了语文教育的主流,借助投影仪等先进设备能够充分的调动起学生学习的积极性与主动性,对于学生的思维有更好的开发作用。随着信息时代的高速发展,出现了新的科技产物,人工智能工具凭借其本身的独特优势为我国教育体制增添了新的色彩。人工智能在我国教育体制中的应用,又将是真个教育体制的一次新的改革,对于教育事业的发展具有里程碑式的意义。
4结语
面对着飞速发展的信息化时代,我们应该努力的跟紧前进的脚步,不断地对原有的体系进行创新改革。当前小学语文教育不仅仅要打破固有的教学模式,还要为我国整个教育体制带来新的机遇和发展。
参考文献
在大力推广素质教育的今天,高中机器人技术课程的有效实施在提高学生的科学兴趣,推动社会发展方面起着积极的作用,同时《国家教育事业发展第十二个五年规划》中也指出要开好普通高中各种选修课,研究开发大学先修课程,探索建立高中学生大学先修制度,鼓励有条件的高中阶段学校和高等学校、科研院所、企业联合培养拔尖创新人才[1]。机器人技术涉及学科很广泛,在高中开展机器人课程教学有利于创新教育在高中与大学的衔接,有利于激发学生的工程意识,有利于促进学生对科学技术产生兴趣。但由于各种原因当前我国机器人相关教学体系仍需完善,进一步进行机器人教学研究已势在必行,今天的中国青少年才能在未来的世界先进行列中谋得一席,才能在未来的人才竞争、科技竞争、综合国力竞争中立于不败之地。
一、机器人课程在高中开展的必要性和优越性
分析我国当代的学校教育制度的入学年龄和修业年限可以知道,我国高中生的年龄大部分集中在16~18周岁之间,同时从心理学角度根据埃里克森的人格发展理论,我们知道12~18岁主要发展任务之一是是获得角色统一性,即在职业的选择、性别角色的形成等方面获得同一性,如果个体在这一时期把这些方面很好的整合起来则是发展顺利的表现,当然这些方面的顺利整合,需要有一个良好的学习环境。应然状态的高考旨在考察学生能力,避免学生高分低能,避免定势思维,提倡创新思维和培养学生的创造能力培养。机器人是一门跨专业高度综合的学科,它不仅综合了语文、数学、物理、生物等众多学科,而且有利于学生理解科学、工程学和技术领域的抽象概念,以机器人为载体的课程教学,若能在高中课堂运作的很好,它能较好的培养高中生的学习兴趣,为以后大学的继续深造学习打下良好的基础,也能在此阶段为高中生构建良好的人际关系,锻炼其思维批判能力和创新能力。
二、机器人课程教学法的研究
机器人学科的教学方法很多,一般是由教学目标要求、教学内容难度、教学对象的基础和教学条件来决定的[2]。机器人教学为科学技术教育提供了更为先进的教学资源,为科学技术教育带来了更新更广的发展前景。天津职业技术师范大学是天津市机器人科普基地,国家八六三计划智能机器人主题产业化基地,在机器人教育师资培养和机器人课程教学方法方面积累了一些实用的经验。
(一)教学平台的开放性
在面向如何有效开展机器人课程教学的进程中,我校积极探索多样化的机器人教学视角,教学不再仅仅依靠课堂教学,通过多种途径构建有效的平台,如我校自动化学院以大学生科技实践中心为基地,学生科技社团为载体,综合开放机器人实验室为平台,创建大学生科技实践体系,激励学生开展各类科技活动及科技竞赛[3]。通过开放的机器人实验室,学生们近距离和机器人接触,遇到的问题也可以及时得到反馈和解决,这样学生综合素质普遍提高,由于我校是师范类院校,学校定期组织高年级学生到中学进行教育实习(如学生到天津第四中学、天津第十三中学进行教育实习),在不断交流中深化了机器人教学法的进展。
(二)两种教学法的实践策略
反哺教育教学法:为了促进中学教育和大学教育之间的交流和沟通,培养创新型人才,有效地衔接高中和大学教育,在到中学实习的过程中,大学生将自己动手制作科学模具及教育机器人带到中学,这些模具都是大学生平时制作的十分典型的数字化益智玩具,适用于中学阶段的学生对基础机器人技术进行学习,并且能够从不同角度、通过多样的形式发挥其教育功能,达到在益智娱乐学习目的[4]。中学生和大学生一起教学相长的过程中,也将创造发明的理念传承下来,让中学生知道所有令他们爱不释手的玩具也可以自己来制造的,这种把新知识、新技能带到中学的理念和执行力,不断进行下去,将使未来中国少年儿童的求生能力、自我创造能力不断提高、变强,这对于一个民族的科学发展是十分有利的。由于自我组装、制造机器人不但会提升中学生的科学兴趣,同时也会培养他们养成凡事自己动手的良好生活习惯,所以学校尽最大努力为发挥中学生的优点和潜力创造机会,帮助中学生发现自己的兴趣和爱好。
探究性课题教学法:以机器人为载体的教学,教师会有计划有目的的布置课程设计,课程设计的内容可以根据教学需要而定,可以是理论研究,也可以是实物应用,学生通过探究性学习,对课题的一个主题或者一个部分做较深入的学习,比如学生在进行太极机器人制作课题研究时,在对机器生命和自然生命的比较中,会遇到这样的问题,用于户外的机器人安装有激光测距仪摄像头、声呐传感器以及无线以太网相当于自然生命的眼睛、耳朵、神经系统[5]。如何进行有效的迁移,这里的信息量很大,若要理解它们之间的联系,就需要翻阅大量的资料,收集相关的信息,发现问题的所在,学习有关的技能,思考要解决的问题,并进行假设验证,然后做实验、写报告,应对质疑和答辩,在此过程中,不仅对未知的领域进行了探索,而且锻炼了文笔,培养了口才和思辨能力。所学的知识大大超出了教科书的范围。由于每个学生的精力有限,不可能对所有的主题都做深入探究,重要的是通过探究,自主学习、批判性思维和创新能力得到了锻炼和培养。探究性学习的目的不是为了最终的分数,而是为了应用和创新。理论联系实际的教学才会以最快的速度收到成果,联系实际教学法要做到知识与技能并重,理论与实际并行!反馈效果是学习是否有效的关键因素之一,这个过程中,老师会和学生及时的沟通,甚至在早期,为了克服学生的惰性,教师会主动与学生交流,监督课题完成的情况,一方面,体现老师对学生的重视,另一方面,学生能和老师及时反馈学习情况,获得解疑。在教学反馈的过程中,学生要敢于质疑书本和前辈的论点,老师要给予支持,当然再给与支持的同时,老师要鼓励通过实验观察、调查问卷等来收集资料给出充分的证据,正如哈佛的校训一样:“与柏拉图为友,与亚里士多德为友,更与真理为友”。做学问要应用、要创新、要追求真理。研究用教学方法帮助学生去解决设计中的技术问题,让学生亲身感受先进技术和相关教学方法的优越性,使学生在“技术与设计”中习得知识、技能和方法,在寓乐于学中锻炼学生的意志,激发学生的创新精神。
三、促进机器人课程教学推广的途径
第一:以政府为主导,引起人们对机器人课程教学的重视[6]。高中机器人教学的有效推广首先要树立正确的观念,制定相关政策,主导机器人研发、教育、竞赛等活动的开展,教学并不是为学生安排好人生轨迹,而是从国家和社会的长远发展考虑,在日常教学中,要注意提高学生的动手、实践、协作和创新能力,培养其独立思考和团结协作的能力,为其创新能力、创造能力的培养有意识地提供健康的发展环境。
第二:如何教,如何学——教学活动平台的建立。1989年联合国教科文组织北京会议提出:“21世纪最成功的劳动者将是全面发展的人….”。成立科技社团,运用综合开放实验室为教学需求搭建开放学习平台,在这样一种多样化的教学平台中学生能明确自己的爱好所在,同时能得到更多更及时的指导,有助于培养有较好的人际关系,有利于其进一步学习深造,在机器人课程教学中可以通过开放教学活动平台对高中生这一阶段的特点进行因势利导,促进学习的发生。改变传统教学模式的“教”,逐步走向“学”,在中学组织机器人教学第二课堂。由于大家在一起学习交流的机会多了,遇到问题便不再是退缩,而是进行探讨,寻找解决问题的方法。
第三:加强对在职教师培养和培训。机器人教学活动是一项学科覆盖面广、涉及多学科专业知识和能力的一项综合性教育活动。能够从事机器人教育、指导机器人教学活动的教师必须有较高的计算机、人工智能、物理、机械、通信等方面的基础知识,具有较强的动手能力和创新能力。据大量调查资料表明,信息技术课教师和机器人课外活动教师往往达不到这个要求,机器人教育方面存在严重师资不足,相关教师所学专业也离机器人教育相距甚远。大部分学校没有专职教师,更没有机器人教育专业的教师,这是影响机器人教学活动可持续发展的非常重要因素,政府和学校可以选派一些优秀的中青年骨干教师到国内外机器人重点建设培训基地或大学进修和培训,提高响应的教学素质。
第四:通过组织竞赛提高学生自身对机器人课程的认知程度。在青少年中进行机器人制作教育,能够激发青少年对机器人的兴趣。有效运用机器人比赛作为提升教学质量的一个组成部分,也将是促进学习的一个极大的动力源。探索机器人的活动与竞赛的运行机制,并将其应用于机器人技术教师培训和机器人教育教学中,在推动我国机器人教学健康、规范、可持续发展方面,起着积极的推动作用[7]。
第五:通过多种途径进行有效宣传。在校园文化建设中,定期组织各种形式的简易机器人展览会。同时也可与机器人生产商的合作,提供机器人产品在学校试运行。媒体可以制作专题节目介绍机器人制作技术及趋势,吸引大众眼光,让中学生及其家长开始注意到这一新生事物。各级各类比赛中,做好宣传策划,使科技潮流深入人心。当机器人课程理念深入人心了,支持的声音高了,才能真正实现机器人教育的普及,才能进一步促使机器人教育资源的整合,提高教学质量。
四、结束语
以机器人为载体的课程教学,要遵循学生的年龄特点,因材施教,使中学机器人教育教学成为青少年能力、素质培养的智能平台。如果机器人教育课程内容都是建立在数字运算和英文符号的理论基础上,内容晦涩难懂,那么与高中生心理特点便不相适应,这就需要更好的教法,紧密结合生活实际,生动形象地讲述了什么是人工智能,人工智能在人类生产、生活中所起的作用,将课堂教学与社会需求和中学生身心特点结合起来使得神秘的机器人变得平易近人,进而提升教学课堂质量。
总的来说,运用机器人作为载体来进行教育教学,可以培养学生对科技的兴趣,可以提高他们的创新能力、合作能力、动手实践能力,但是高中机器人教学要想深入开展,达到预期效果,需要不断的创新与探索,还需要社会各界通力配合和支持,使机器人教育教学之路走得更长远更坚定。
本文系国家社会科学基金“十二五”规划教育学一般课题“以机器人教育为载体的高中与大学创新教育有效衔接的实践研究”(课题批准号为BFA110049)的阶段性成果。
[参考文献]
[1]中华人民共和国教育部.国家教育事业发展第十二个五年规划[N].中国教育报.2012-07-22(4)
[2]赵弘,赵毅鑫等.机器人学课程教育方法的探讨[J].中国现代教育装备,2008(11):81-83.
[3]田立国,崔世钢等.实践教学改革的研究与实践[J],中国会议,2010.(12) 65-68
[4]张剑平,.《机器人教育:现状、问题与推进策略》[J],中国电化教育,2006.(12)
[5]谭民,王硕等.多机器人系统[M],清华大学出版社,2003
一、什么是信息技术
(一)信息技术的概念
从技术的本质意义上,首先,信息技术就是能够扩展人的信息器官功能的一类技术。
人的信息器官主要包括:(1)感觉器官——获取信息;(2)传导神经系统——传递信息;(3)思维器官——加工和再生信息;(4)效应器官——施用信息。
信息器官及其功能系统
人类的这四类信息器官和它们的信息功能是有机地联系在
一起的,这种有机的联系使它们能够执行一种整体性的高级功能——认识世界和改造世界过程所需要的智力功能。上图显示了四种信息器官相互联系形成智力功能的情形。
从图中可以看出,人们同外部世界打交道的过程,就是人们认识世界和改造世界的一个基本过程和基本回合。一般来说,要经过多个这样的回合才能逐渐接近预期的目标。从以上给出的信息技术的基本定义,得到信息技术的比较具体的定义,即:(1)信息技术是指能够完成信息的获取、传递、加工、再生和施用等功能的一类技术。(2)信息技术是指感测、通信、计算机和智能以及控制等技术的整体。
显然,这些定义是等效的。不过,第一个定义是最基本的,第二个、第三个定义则比较具体、直观。
(二)信息技术的基本内容
信息技术的四项基本内容,就是“信息技术四基元”:
1.感测技术——感觉器官功能的延长
感测技术包括传感技术和测量技术,也包括遥感、遥测技术等。它能使人们更好地从外部世界获得各种有用的信息。
2.通信技术——传导神经网络功能的延长
它的作用是传递、交换和分配信息,消除或克服空间上的限制,使人们能更有效地利用信息资源。
3.计算机和智能技术——思维器官功能的延长
计算机技术(包括硬件和软件技术)和人工智能技术,使人们能更好地加工和再生信息。
4.控制技术——效应器观功能的延长
控制技术的作用是根据输入的指令(决策信息)对外部事物的运动状态实施干预,即信息施效。
二、教育信息化
(一)教育信息化内涵
教育信息化是指在教育领域全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的过程,其结果必然是形成一种全新的教育形态——信息化教育。把教育信息化看作是一个追求信息化教育的过程。即教材多媒体化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、活动合作化、管理自动化、环境虚拟化。
教育信息化是将信息作为教育系统的一种基本构成要素,并在教育的各个领域广泛地利用信息技术,促进教育现代化的过程,教育信息化的过程应高度重视对教育系统以信息的观点进行信息分析,并在此基础上进行信息技术在教育中的有效应用。
(二)教育信息化的教学手段
教育信息化的教学手段正从教师利用黑板、粉笔按教科书内容进行单向灌输式课堂教学,向着现代网络化多媒体教学转变。
随着信息技术的进步,传授知识的手段正在发生根本的变化。从传统的粉笔、黑板到投影仪、幻灯机进入课堂,然后到录音机、语音实验室在语言教学中应用,再到电影、录像机和广播电视教育,现在发展到网络化的多媒体教学。
在传统教学手段下,教师只是一味地“教”,学生只是一味地“学”,形成的是一种单方向的灌输,根本无法充分调动学生的多种感觉通道同时发挥作用,更不用说老师和学生之间的交互了。面对高度信息化的社会,显然,这种教学手段越来越显得力不从心了。
现代网络化多媒体教学打破了教与学的时空界限,缩短了人与人之间的距离,借助一定的控制系统互通信息、搜集和传递数据。它提供了融文本、图像、音频、视频、动画以及虚拟现实等技术于一体的认知环境。它可以多方位地刺激感觉通道,吸引学生的注意力,唤起学生学习兴趣进而主动地参与学习活动,同时减轻了在加工信息中的认知负担,大大提高了信息传递的效率。它能在较短时间内传授更大的信息量,而且还能增添新的特色,如实现教学双向互动,学生网上提问、做作业,教师网上答疑、布置作业、改题、命题、考试等;学习时间、地点任意选择,只要学生方便,可随时上网学习;学习内容、进度任意选择、难点可以反复学,已掌握的部分可以跳过;学生能够主动参与学习过程,可以按照自己的时间,自己的特长、天赋、兴趣、爱好,选择学习方式最大限度发挥自己的特点,突出自己的个性,培养独立思考和创造思维的能力;利用“虚拟现实”技术,学生可以参与过程控制,犹如身临其境。
可见,现代教学手段为现代教育教学的发展注入了强大的生机和活力,是传统教育教学远远不能企及的。
(三)教育信息化的教学模式
教学模式是指在一定的教育思想、教学和学习理论的指导下,在某种教学环境和资源的支持下,教与学活动中,各要素之间稳定的关系和活动过程的结构形式。信息技术的运用对传统教学提出了挑战,对教师的角色、学生的地位、媒体的作用以及教学过程提出了新的要求,从而构建能够适应信息时代的新型教学模式。
1.教师和学生角色的新定位
现代教育理论认为:认知不是被动接受的,而是由认知主体建造的。这一理论决定了教育教学要突出学生的主体地位,并向传统的教育教学提出挑战。信息技术正在构建一个网络化、数字化、智能化以及虚拟化有机结合的教育环境。在这种环境下,人们不仅需要使用现代化的信息技术,更需要用全新的理念审视和指导教育和教学活动的各个领域和环节。
中国传统的教学模式注重系统知识的整体传授,在各教学环节中,通常以教师为中心组织、监控教学活动的全过程。显然,在这种教学模式中,教师是知识的主动传授者,学生处于被支配地位,是外界刺激被动的接受者和输入对象。在这种情况下,只有教师主掌课堂,而忽视了学生的学习主体作用。久而久之,学生习惯全盘接受老师的观点,对陌生的知识点不再有好奇、探究的精神,更不敢向教师提出自己不同的观点,不利于培养学生的创新思维和创新能力。
在传统的教学模式中,学生在相当大的程度上是记忆各种知识,或称之为记忆某种“信息”。但是在信息多源性、易得性和可选性充分体现的今天,我们着重强调的不再是记忆本身,重要的是如何培养学生的“信息获取”“信息分析”和“信息加工”的能力。教师不再以知识的主要传播者、传递者的角色发挥作用,而是转变为学生学习活动的指导者、开发者和合作伙伴。学生的地位显得越来越重要。由过去的被动的知识容器和知识的接受者转为知识的主掌、学习的主体,成为教学活动的积极参与者和知识的积极构建者。
2.教学媒体作用的变革
教学媒体是教师向学生灌输的方法与手段。教学媒体由演示工具变革为认知工具。在传统教学中教师利用教科书运用讲授、板书及其他的教学媒体作为教学手段与方法向学生传授知识。学生则像海绵吸水般被动地接受教师传递的知识。现代媒体能为学习者提供图文音像并茂的、丰富多彩的交互式人机界面,能为学习者提供符合人类联想思维与联想记忆特点的、按照超文本结构组织的大规模知识库与信息库,因而很易于激发学习者的学习兴趣,并为学习者实现自我探索式、自我发现式学习创造有利条件。所以说在这种信息化教育模式中,媒体不仅用来帮助教师进行众体教学(如呈现教学信息),而且用来帮助学生查询资料、搜索信息、进行协作学习和会话交流,即作为学生主动学习、协作式探索、意义建构、解决实际问题的认知工具。信息技术下的媒体教学使学习成为一种大规模的各取所需的过程。学生的学习将成为十分个人化的事情。
以多媒体和网络通信技术为主要标志的信息技术,作为教育信息化的基础和核心,已经成为推动教育信息化的生产力,并将以一种前所未有的姿态置身于教育发展的中心地位,最终将会影响和改变我们的工作方式和学习方式乃至思维方式,从而大大促进人类社会的发展和进步。
参考文献:
1.1 教学环境的改变。
信息技术教学一般是在计算机教室进行,整个教室基本做到了每位学生一台电脑。因此,学生的学习工具除了普通的课本、笔、纸外,还有与因特网相联的计算机,整个教学过程看起来是在教室进行,但教学环境却是真正的因特网环境。学生真实的接触到了远程教育体系、终身学习和社会化学习这种看起来遥远的事情。
1.2 师生角色的转变。
作为一种创新教学的尝试,教学中我没有采用传统的以教师为中心的“讲授式”教学方法,而是采用教师指导下的,以学生为中心的学习。教师在整个教学过程中起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用,利用情境、协作、讨论等学习环境充分发挥学生的主动性、积极性,最大限度的培养学生的创新精神。
1.3 教学过程的转变。
上课时教师首先通过计算机把本节课的教学目的、内容及学习提纲展示给学生,然后学生利用教师提供的网址进入相关的网站进行自主学习。对于不懂的问题,学生之间可以相互讨论。最后利用交互式的教学软件进行检测学生的掌握情况,教师再有针对性的进行指导教材中的难点和重点。
1.4 教学方法的转变。
信息社会的特点是个性化、多样化,关心人、尊重人、一切为了人成为信息社会的主旋律。网络教学充分考虑学生的个性特点,在教学目标规定的最基本的方面都能达到合格标准的同时,最大限度的发挥每个人的潜能与价值。在教学中努力渗透“科学、技术、社会”教育思想。尽可能在教学中让学生讨论一些现实问题。如:在学习“收发E-mail”时,可设计以下一些问题:1、E-mail是怎么回事?它在生产、生活中有哪些实际应用?2、E-mail对人类有哪些好处?人们要警惕E-mail中的哪些应用?等。让学生运用各种知识,从社会利益、风险、科学技术的发展与网络安全等方面综合考虑问题,以培养学生的科学评价、科学决策能力。
2. 结论与思考
2.1提高了学生的学习兴趣。
信息技术运用集文字、图像、声音于一体的多媒体教材替代枯燥的信息技术课本,网络使看不见、摸不着的微观世界和复杂信息传输过程生动直观地显现在学生的眼前。加上与现实生活相联系的一些问题讨论,使学生感到信息技术趣味无穷,大大激发了学生的求知欲望,增强了学生学习的积极性和主动性。
2.2 提高了学生合作学习的能力。
信息技术中的网络教学通过因特网的使用,为学习者的双向交流提供了广阔空间,达到了“人-机-人”相互学习,即学习者通过网络与教师和其他学习者进行相互交流,协作学习。
2.3学会信息资源的利用。