计算机管理教学cmi包括哪些功能

计算机管理教学cmi是一个非常重要的概念和研究方向。它的发展和应用，直接关系到cai的是否真正可以在教学中发挥作用。本文介绍了cmi的概念、分类、特点、组成、发展方向，并分析了智能cmi和结构化cmi的功能。 关键词∶cmi、cai、计算机管理教学、教学手段、教学技术 中图分类号：g420 文献标识码：a 文章编号：1003-2614（2000）04-0-03 一、cmi的概念 随着计算机辅助教学的发展和应用普及，也随着教学过程中越来越多的采用计算机技术，有必要加强“计算机管理教学(computer-managed instruction, cmi)”方面的研究。cmi这一名词与概念，于七十年代初首次被提出。baker(1978)将cmi定义为“使用计算机来从事学生个别化教学活动的管理”[3]。leiblum(1982)在详细参考各种相关文献之后，提出cmi具有的功能可包括订定教育目标、规划教育资源与进度、安排教材、提供练习与测验、统计分数、个人与班级之进度报告、统计分析、个别谘询等教学与管理功能[1]。 计算机管理教学(cmi)的功能可以简单的将其分为两类：一类为利用计算机(包括计算机网络，以下同)处理有关学校教学行政的管理活动，这些工作由计算机来执行可以节省人力、物力、财力及时间；另一类则为有关教师配合教学，利用计算机所采取的一些管理活动，如了解学生学习目标、诊断学生学习进度、指导与指定学生适当的作业与练习、评价与比较学生的学习成效、学生学习数据的收集与报告等，这些都是非常耗时的工作，若不使用计算机来辅助管理，将影响教师的正常教学活动。可以认为，cmi是利用计算机管理教学全过程的一种技术和应用，而一般意义上的cmi主要是指计算机管理课程教学那部分，而把计算机管理教学、实验等行政事务部分归于办公自动化。也有人认为cmi就是计算机辅助教学(computer-ass**ted instruction, cai)。 对cmi的认识不同也影响cmi的发展。例如：如果认为cmi是协助处理教学行政事务，则建立cmi系统就会着重教学行政事务处理的自动化、科学化；如果认为cmi就是利用计算机管理学生的学习状况，那么在开发cmi软件时，会着重於学生学习数据的记录、分析和解释；如果认为cmi是利用计算机控制教材的呈现，则会着重於教材管理的设计；如果认为cmi中计算机所扮演的角色应该和老师所扮演的知识传授角色一样，则开发cmi软件或系统时，会着重於使软件或系统具有某种程度的智能，希望发展智能型软件或系统。在本文中，笔者认为cmi主要是指由计算机管理的知识传授活动和教学管理活动，所以cmi系统是指管理整个教学活动的系统。这是由于： 一cmi是由计算机管理的教学活动，这与由教务行政管理人员和老师管理的教学活动不同。 二cmi只管理知识教学活动，不管理技能和情操方面的教学活动。其理由在於知识可以经由阅读文字图形而获得，技能则必须实际操作练习，情操更必须亲身体验和领悟，目前的计算机不适合技能学习与情操陶冶，即使是计算机模拟实验也不是代替技能学习。 2 三cmi是一种概念，一种技术，也是一种产品。理解cmi概念，运用cmi技术，研制cmi产品。cmi技术就是计算机管理和教学的技术，它包括管理科学、资源优化调度、心理学、自然语言处理(natural language processing)、知识获取(knowledge acqu**ition)，多媒体(**)和超媒体(hypermedia)，以及计算机网络技术等。cmi产品则指可管理知识教学活动的系统，包括硬件、软件及其他所需的设备。 cmi与cai并不相同，尽管它们有些类似。cai通常指教学内容呈现方式的计算机化，而cmi是指教学过程管理、跟踪、监控、反馈、评估、与教师的交互等活动的计算机化。我们应当从教学观点去看这些名词，而不是以计算机技术的观点去看它们。cmi是为了使教学更有效率和效果，及时准确地对教学数据进行收集、监控和决策，而cai则是如何有效地利用计算机来代替部分课堂讲授和实验。从系统拥塞来看，cai主要涉及的对象是学生，而cmi则涉及到学生、教师和教学管理人员。我们可以认为，随着计算机辅助技术的智能化和网络化的发展，cmi必然包含cai。 二、cmi系统的基本组成 cmi系统依功能一般可划分为几个子系统： 一 课程编辑子系统。专门供教材设计者使用，作为制作课程软件的编辑工具。用户可以通过这个系统输入并编辑各种教学内容，包括多媒体材料。 二 教材数据库子系统。用以管理所输入的课程素材、测试习题和设计好的课程软件； 三 监控子系统。用于监视和获取用户使用系统的信息和学习状态，并经过一定算法的统计分析，得出用户学习水准，存储在数据库中或传输给相应的教师和管理者。根据用户水平对用户学习内容进行控制。 四 课程生成子系统。根据用户的学习要求和学习水平，生成符合用户个体需要的教学内容和教学方式，并输出给内容展示系统； 五 内容展示子系统。将生成的数据和规则，展示在用户窗口中。接收用户应答。六 跟踪子系统。建立用户使用或学习档案，描绘某一阶段用户学习进步轨迹；七 定量评估子系统。根据收集用户的学习纪录，统计分析，并评估学生们的学习成效。 八 数据传输子系统。将用户学习数据或教师评定，传输给教务系统的管理者；九 教务管理子系统。及时获得线上学习情况，按照教务管理有关制度，进行学籍管理和成绩管理工作。并将数据放入数据库。 十 数据查询子系统。按照级别，供管理人员、学生或教师查询学习状态和成绩。 cmi的效益之一在於提高学生学习效果。因此了解系统对学生是否有助益是非常重要的。资料收集与评估子系统在学生学习过程中，记录其学习路径、与电脑交谈情形及回答问题的答案，提供给教师了解学生学习的问题所在，若是属於课程软件的问题，则提供教师用以改进该课程软件，以达到更好的学习效果。若是属於学生学习方面的问题，则可进行个别辅导，达到大班教学、小班辅导的教学效果。所以，cmi实际上需要将各种cai软件纳入控制流程，再将教学过程所需要的管理活动变为计算机处理和决策，并配合学习数据收集功能、依赖与网络的信息传输功能，就构成了一个基本的cmi系统框架。 3 三、cmi的两个发展方向 cmi是一种由计算机管理知识教学活动，计算机不仅要吸收知识，还要把知识改编成合适于不同学生的教材，计算机要能依学生的知识程度呈现不同的教学策略、内容、顺序、方式(而不是传统的cai只有一套固定的管理知识教学的程序)。由此，cmi有两个重要的发展方向：intelligent cmi（智能型cmi）和stuctured cmi（结构化 cmi）。如果cmi系统具备学习知识、编辑教材、依据学生知识调整教学策略及调整用户界面(user interfaces)的功能，则可称为智能型cmi系统(intelligent cmi system)，简称icmi(intelligent cmi)。如果cmi系统只能以某一套固定的管理程序去管理教材，管理学生学习状况，管理教学策略，管理用户界面，则可称为结构化cmi系统(structured cmi system)。简称scmi (structured cmi)。 icmi和scmi是目前cmi发展的两大方向，其中智能型cmi和智能型tutoring (intelligent tutoring或称intelligent cai)的研究有密切关系，结构化cmi则与传统的教科书(textbook)及目前流行的超媒体(hypermedia)技巧有密切的关系。多数情况下，智能型cmi系统和结构化cmi系统两者之间会有一些交叉(partially icmi & partially scmi)。例如可能有一套cmi系统，只有用户界面部分是智能型的，其他的教材部分、学生学习状况部分及教学策略部分都是结构化的。 打个比方来理解cmi，智能型cmi相当于专家型教师（expert teacher），即一流教师的知识教学活动，教师会吸收知识，会把知识转化为教材，会记住某位学生的学习状况，会依据学生的知识程度调整教材内容和教学方法。而结构化cmi相当于精彩的教科书，在此指的是纸张型的教科书，而不是新兴的光盘教科书，其教材及隐含在教材中的教学策略即是固定的，其用户界面、文字、图片、色彩、形状等也是固定的。 四、icmi和scmi的特点 一 icmi intelligent cmi的发展，在概念上必须可以模拟expert teacher（专家教师）的知识教学活动，在技术上必须可能运用ai（人工智能）的技术（如knowledge representation, knowledge acqu**ition, natural language processing)，**神经网络的技术及多媒体的技术。在产品上必须选择某些知识教学内容，如物理知识教学、数学知识教学，做尝试性的intelligent cmi发展。从功能观点，intelligent cmi必须有下列特点： 1.智能型的教材管理功能 能获取知识，综合为教材，knowledge acqu**ition甚至learning。能有效管理教材库，也是一种知识库（knowledge base）。 2.智能型的学生学习状况管理功能 能较准确和适时地评估学生获取的知识数量与质量。能有准确地记录学生学习状况。在intelligent tutoring研究中，这部分称为student modelling。 3.智能型的教学策略管理功能 能依据某一位学生的学习状况及某一个知识教学内容，选取最优的(optimal)教学策略，如举例、图形、文字、反馈、评量题型、教材呈现顺序等。 4.智能型的用户界面管理功能 能以类似人类沟通的方式，如语言、书写文字、视觉和用户交谈。 20210311