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1.3 计算机辅助教学的条件与形式 |
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使用计算机辅助教学必须具备相应的条件，这些条件包括硬件条件、软件条件和具备较高素质的教师和学生。从硬件条件来说，主要包括多媒体计算机、投影机、投影幕布、多媒体教室、计算机网络设备、网络教室，其他相关设备如扫描仪、刻录机、数码相机、数码摄像机等。另外，由于多媒体课件的容量通常较大，可刻录光盘、闪存盘或移动硬盘正在成为计算机辅助教学的基本设备。从软件条件来说，主要包括系统软件、课件制作软件、工具软件、课件和其他教学资料等。
计算机辅助教学对教师提出了更高的要求。进行计算机辅助教学的教师不但要具备较高的学科知识和教学水平，而且要有较高的计算机水平和应用能力，能较熟练地使用计算机和相关的教学设备，对解决教学过程中出现的一般软、硬件问题，保证教学的顺利进行；并具有一定的收集、整理、加工和制作课件素材的能力，懂得课件的设计和制作的方法，能用常用的课件制作软件自己制作课件，并具有对课件和计算机辅助教学进行评价的能力。教师在计算机辅助教学中的作用尤为重要，因为教师往往既是课件的设计者和制作者，也是课件的使用者。有些课件虽然可由他人代为设计和制作，或者使用商品化的课件，但这些课件往往不能完全符合教学者的实际需要。即使这些课件能满足教学使用的需要，在使用过程中也会出现这样或那样的问题，需要使用者及时加以判断和调整以排除故障。因此教师计算机应用水平的高低和教师课件的设计和制作水平对计算机辅助教学有重要影响。
计算机辅助教学对学生也提出了更高的要求。一般来说，在进行“一人一机”以及用计算机进行探索性学习和自主性学习的时候，学生应具备基本的计算机基础知识和操作技能，懂得用计算机网络进行资料查找的方法。
一般来说，根据计算机辅助教学形式的不同，计算机辅助教学的基本设备和设施的配置情况也不同。计算机辅助教学的基本形式主要有课堂演示型，以电子教室为基础的交互型，以Internet网络为基础的远程网络型，在教师指导下的学生综合运用计算机、课件和网络资源的探究即自主学习型等形式。
课堂演示型教学形式是计算机辅助教学技术与传统课堂教学相结合的产物，通过利用计算机作为演示工具来克服传统教学中存在的一些问题，起到用计算机辅助教学的目的。这种教学形式以教师在课堂上操作计算机来运行课件，通过投影屏幕向学生展示教学内容为特征。
教师利用计算机进行课堂演示教学的优势在于：一方面，多媒体计算机能展示文字、符号、图片、表现过程的影视和动画等多媒体的教学内容，引起学生的兴趣，调动学生多种感官共同参与学习，从而提高教学的效果；另一方面，计算机在展示不同教学内容的切换方面更加灵活方便，使教学环节的衔接更加紧密，从而能大大节约教学时间，提高教学的效率。在计算机辅助教学的演示型教学中，计算机辅助教学侧重于辅助教师的“教”，教师事先将需要讲解的教学内容做成电子幻灯片或其他形式的课件，在教学过程中按事先设计好的顺序来演示，也可以根据课堂的实际情况调整演示的内容和顺序。
课堂演示型教学利用一套设备面向全班学生进行教学，资金投入较少，课件制作简单，教学过程较易控制，比传统的课堂教学方式和其他电教手段具有更大的优势，是不少学校和教师开展计算机辅助教学的首选教学形式。其实，严格来说，这种教学形式只是计算机辅助教学比较初级的形式，距离计算机辅助教学的实质内容还有很大的差距，因为计算机辅助教学强调的是交互性的教学，强调针对学生特点的个别化教学，而演示型教学面向全体学生，比较难以做到交互性和个别化教学。而且，由于教学信息量的加大，教学节奏的加快，教师比较关注计算机的操作和演示，与学生的交流和沟通较少，使得演示型教学更容易使人产生“满堂灌”的感觉，这是需要在进行演示型教学时力求避免的。由于教学条件的限制和多年来形成的教学指导思想、教学习惯的影响，在未来很长一段时间内，课堂演示型教学模式仍然是计算机辅助教学的主要形式，特别是在一些经济条件相对落后的地区。
多媒体（投影）教室由一台多媒体计算机、投影机、幕布和扩音系统等设备构成。计算机辅助教学用的计算机可以是台式的多媒体计算机，也可以是笔记本计算机。台式的多媒体计算机价格便宜，但可移动性不强，基本上只能固定在一个地点使用。笔记本计算机价格较贵，但可移动性较强，可以在不同的地点使用。无论是台式计算机还是笔记本计算机，采用市场上主流的多媒体计算机配置即可，但为了教学使用的方便，一般来说需要配置软盘驱动器和DVD-ROM光驱，还需要有USB接口等。
一种用于课堂演示教学的基本教学设施是多媒体（投影）教室，如图1-1所示。
图1-1 多媒体（投影）教室
计算机辅助教学用的投影机可以是悬挂式投影机（见图1-2），也可以是便携式投影机（见图1-3）。悬挂式投影机一般固定在教室的天花板上，投影的位置固定，投影的幕布位置也是固定的，使用时投影的位置、焦距等一般不需要重新调节。便携式投影机适合于不同地点的使用，但使用时往往需要重新调节投影机的位置、焦距等参数。
图1-2 悬挂式投影机
图1-3 便携式投影机
投影幕布是与投影机配套使用的重要工具，其质量的好坏会直接影响到投影的效果。在没有投影幕布的情况下，也可投影到白色干净的墙面上。
在固定式的投影系统中，往往在教室的前端安装有操作控制用的控制台，在控制台上有电源按钮、视频、音频的输入接口，用来控制计算机和其他相关设备的连接、操作和显示。在一般情况下，控制台已和一台台式计算机相连，如果要连接其他外部视频和音频设备，则需要将这些设备通过视频、音频的输入接口，用相应的视频线和音频线相连。经常需要连接的外部设备是笔记本计算机，笔记本计算机一般有自带的音频线，但不提供视频线，需要在使用前准备好，否则无法使用笔记本计算机。
以电子教室为基础的交互型教学是在多媒体计算机机房进行的一种教学形式，这时教师和学生每人有一台计算机（分为教师机和学生机），计算机之间通过局域网相连，教师机和学生机均安装有电子教室软件。电子教室既可以进行全体教学，也可以进行分组教学和讨论。教师可以对全体学生的学习情况进行监视遥控、对个别学生进行快速辅导。图1-4是一种电子教室——基于电子教室的教师端和学生端（广播教学）。
图1-4 多媒体电子教室——教师端与学生端
电子教室实现了利用计算机和网络进行交互性教学的目的，能让教师利用计算机、多媒体演示设备，通过网络互联，将多媒体教学的图形、视频、音频等信息反映到网络教室各学生PC上，而学生能对所学习内容及时地做出反应，并反馈给教师；学生机和学生机之间也能互相连接，使学生与学生之间组成临时性的学习小组共同讨论和交流，还可以进行视频点播（VOD），实现完全的交互式教学。
电子教室需要配置较多的计算机，计算机与计算机之间还需要通过Hub建立局域网连接，还需要安装特定的电子教室软件，因此，所需的资金投入较大，限制了它的推广使用。
以Internet网络为基础的远程型网络教学，是建立在Internet网络信息基础设施上的教学形式。这种教学形式与电子教室的主要区别在于教师位于与学生较远的地点，教学信息以及与学生的交互交流需要通过远程网络来进行，因此，对网络的性能要求较高，一般需要通过宽带网络来进行，对课件的要求则要适合网络的传输。远程型网络教学突破了时间和空间的限制，使同一时间不同地点或者同一地点不同时间，或者不同时间不同地点的人能够共享教学资源，特别是优质的教学资源，并在相互之间进行双向的交流，极大地提高了教学的效益。
远程网络型教学，有实时远程网络教学和非实时的远程网络教学之分。实时远程网络教学是在同一时间不同地点之间进行的网络教学，是建立在能够提供视频会议、协同课件、电子白板等功能设施基础上的网络教学。实时远程网络教学提供一个与现实课堂教学效果相一致的虚拟教学环境，正如学生与教师直接面对面的课堂教学。
非实时的远程网络教学是将相应的教学资源（网络课件）发布在网上，供不同的学习者随时随地地浏览、下载和学习，并通过特定的网络交互手段与教学资源的提供者进行相互交流，这种交流往往是非实时的。这种网络教学的学生采用“自主学习”的模式，教师和学生处于分离状态。
自主学习型教学形式是计算机辅助教学的高级形式，对教师和学生的要求都比较高。教师的任务主要是根据学生的特点制作相应的课件，学生的主要任务是在教师的指导下根据自身的特点自主选择相应的教学内容，也可以利用网络资源和其他电子出版物进行自学。
在自主学习型教学模式中，学生自主选择教学内容、教学进程，有利于学生主动性、积极性的发挥，也有利于学生创新能力的培养，但也容易在教学内容的选择上偏离教学目标的要求，在教学的进程控制中迷失航向，特别是利用网络资源进行的自主学习。这就要求教师对学生的自主学习提出明确的要求，并提供相应的选题，在课件的设计上充分考虑学生的认知规律和学习规律，在教学内容编排上力求系统性和完整性，在相关知识点的联系上要设计超级链接；在交互和导航设置上要有明确的提示，尽可能多地利用多种导航和交互手段，保证学生在使用课件学习时不迷失航向。
在多媒体教室中使用的投影机，一般都采用悬挂式安装，各种连线都已事先连接好，焦距及投影的大小也基本调节好，使用时只要打开电源开关即可。在打开投影机之前，通常要通过遥控器或控制开关先放下投影屏幕。有些屏幕的放下是与投影机的打开同步的，只要打开投影机，就会同时放下屏幕。而打开投影机电源开关的方法一般是通过投影机的遥控器，或者按一下控制台上的投影机电源开关。打开电源开关后，投影机的电源指示灯点亮，经预热后镜头中射出一束很强的光柱投影到屏幕上，并逐渐增强，最后将要显示的画面显示在屏幕上。投影机开机后，一般需要10 s以上的时间，投射画面才能够达到标准的光亮度。在投影机工作时，使用人员或观众不能向投影机镜头里面看，因为投影机的光源发出的光线很强，直接观看会损伤眼睛。
对于便携式投影机，在开机之前，投影机需要稳定地放置，并远离热源。开机前，连接好各个周边设备，检查接线无误后再加电开机。开机的方法是按下投影机操作面板上的电源按钮，等到闪烁的绿色信号灯停止闪烁时，开机完成。特别要注意开机过程不要误碰断电，开机后需要根据不同的使用环境对机器进行必要的调整。比如聚焦和变焦、进行图像定位；调整投影机的亮度、对比度和色彩；调整扫描频率以适应不同的信号源，消除不稳定的图像。
投影机使用完毕，需要关闭投影机。悬挂式的投影机通常需要通过遥控器或控制台上的按钮来实现关机；便携式的投影机需要按下电源按钮。关机时屏幕上通常会出现一个对话框提示“是否真的/确定要关机”，确定请按什么，否定则请按什么退出。通常是让用户再按一下遥控器或控制台或投影机上的电源按钮就可以了。关机程序开始后投影机控制面板上的信号灯开始闪烁，等到投影机内部散热风扇完全停止转动、信号灯停止闪烁时，关机整个过程才算正式完成。
投影机在关机时，必须要冷却到位，不可以直接切断电源，否则机器容易损坏。特别是投影机的灯泡，在灯泡长时间使用的情况下，直接拔掉电源会严重影响投影机灯泡的使用寿命、灯泡爆裂甚至有可能炸灯。同样的道理，在投影机使用过程中，也要尽量避免掉电的情况出现。应避免频繁开关投影机，频繁开关投影机有可能直接损害到投影机的软、硬件。投影机开关机间隔时间最好为30 min。
当投影机灯泡使用寿命到期时，投影机的亮度会明显下降，这时要更换灯泡。目前，灯泡的价格比较高，常见的数据投影机灯泡价格要几千元人民币。
如果投影机发生故障或损坏，需要送到专门的维修中心，由专业人员进行检查修理。如果投影机在使用过程中出现自我保护现象，这时投影机电源无论是开是关，投影机都将处于关机状态，所有键都不起作用。这时投影机并没有坏，而是因自身过热，为避免损坏而产生的一种自我保护状态，过一段时间后（约30 min）再开机工作，一切将恢复正常。