第六章 信息技术教学环境第六稿.docx
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第六章信息技术教学环境第六稿
第六章信息技术教学环境
【学习目标】
1、了解信息技术教学硬件资源环境的构成；
2、知道多媒体教室、多媒体网络教室、校园网络的特点及使用方法；
3、了解常用的信息技术教学软件资源环境的构成；
4、了解网络资源库的结构及功能，明确网络资源选择时应注意的问题；
5、了解信息技术教学人文环境的构成。
【本章导读】
第一节信息技术教学资源环境
信息技术教学资源环境是指在信息技术教与学的实践活动中，所涉及的信息技术设施与各种资源。
即开展信息技术教学时，实现教学信息呈现与教学资源共享、有利于学生主动参与和协作讨论、有利于教学信息反馈和教师调控的现代化教学资源环境。
随着多媒体技术和网络技术的发展以及校园网络的普及，学校的现代教育技术环境得到了极大的改善，为信息技术教师运用现代教育理论、教学模式和教学方法提供了优良的支持平台，有利于丰富教学手段、改进教学方法、提高教学效率。
一、信息技术教学硬件资源环境
所谓信息技术教学硬件资源环境，是指由各种信息传播媒体组成的媒体化教学环境。
主要包括：
多媒体教室、多媒体网络教室、校园网络。
（一）多媒体教室
多媒体教室也称为也称为多媒体综合电教室。
当前很多学校都采用了多功能教室来进行计算机辅助教学。
多功能教室一般都是由比较大的阶梯教室改造而成，多媒体集中于讲台或讲台附近的立柜上，以方便教师操作和控制。
除了教学外，多功能教室还可以用于学术报告、会议等。
此教室的一般配置是一台多媒体电脑，一台大型投影仪，及扩音系统即可。
根据需要还可配备视频展示台、视音频设备及其它特殊专业用设备。
1、系统功能
（1）将计算机显示的高分辨率图形界面及视频设备播放的图像信号，投影到大屏幕上，便于教师演示和讲解。
（2）如具有视频展示台，可无需前期制作，便将文稿、图片、照片、书写胶片及立体实物等转换成高清晰度图像、投影至大屏幕上。
（3）可利用因特网进行现场教学。
（4）可与有线电视网相连，接受有线电视网传送的电视教学节目及其他节目。
（5）如装有摄录装置，可同期录制教学全过程，用于制作教学片、课后讲评及教学交流。
同时利用因特网，能将该系统的教学实况通过网络实现远距离教学。
2、系统组成
系统一般由中央控制系统、投影设备、视频展示设备、多媒体计算机、视频音频播放及录制设备、音响设备等部分组成。
（1）中央控制系统
采用图形化中文菜单控制界面，按钮或触摸控制，具有操作简单、易学易用、控制灵活等特点，使用者无需经过专业技术培训，均能利用该教学系统轻松进行计算机辅助教学及其它活动。
（2）投影设备
包括高亮度多媒体投影仪和电动银幕。
（3）视频展示设备
视频展示台可以投影实物、幻灯片、图文资料、照片等多种媒体，能把展示的对象转换成图像文件存储在计算机上，便于制作课件及其它资料保存。
（4）多媒体计算机
主要用于计算机应用软件及多媒体课件的演示教学。
（5）视音频设备
包括录像机、VCD、录音卡座、摄像头等，它的作用是用于播放录像资料片、DVD或VCD资料，转播有线电视节目，录制教学过程等。
（6）音响设备
主要包括功放、音箱、话筒等。
3、优点和缺点
多功能教室这种教学系统的优点包括：
适合使用演示性的CAI课件；操作简单，能同时结合常规教学手段（如使用传统媒体，粉笔、黑板、书本、挂图、标本、模型等）进行教学；易于扩大教学规模，对学生数量没有太大的限制等。
缺点是比较难于体现新的教学思想，成本较高。
（二）多媒体网络教室
多媒体网络教室综合利用计算机技术、网络技术、多媒体技术进行现代化教学活动。
它涵盖了电脑教室、语音教室及电化视听教室的全部功能，已成为现代化电子教室所必配的重要设备。
1、系统功能
教师可以通过电脑，利用图形、动画乃至声音、音乐、影带、VCD以及多媒体教学软件等先进手段进行课堂教学活动。
学生可以查询、获取多媒体课件中心制作的多媒体课件进行教学演示、学习、练习、考试和评价。
还可在学习过程中，实现点播校园网络中心媒体服务器上的视频节目，浏览图书馆服务器上的信息或者上网检索有关信息。
学生可根据自己的知识水平和能力层次控制学习的进度，选择不同的学习资料进行个别化和交互性学习，为学生学习提供了一个信息加工、探索和发现知识的环境，为感情交流和集体协同解决疑难问题创造了环境。
对话和分组功能为师生进行相互交流提供了可能。
多媒体网络教室的功能根据其所配备的软件和硬件不同可能有所不同，但通常都有以下功能：
视听广播、集体讨论、学生示范、个别辅导、语音教学、语音自学、双向对讲、电子白板、教学管理、电子举手、清除举手、黑屏解除、查看学生、学生分组、网络考试、黑屏等。
2、系统构成
系统一般由工作站计算机、服务器计算机、连网硬件、多媒体网络教学系统等部分组成。
（1）工作站计算机
在计算机局域网上作为工作站的计算机基本上就是一台单机，供学生使用。
在这台计算机上要加接联网必须的硬件，并要运行网络操作系统的工作站部分，便于除了使用本机资源外，还可以使用网络服务器的共享资源。
工作站可以不安装硬盘，建成无盘工作站。
（2）服务器计算机
作为网络服务器的计算机主要功能是提供共享资源给工作站上的用户使用，它的作用比工作站重要得多。
工作站计算机如出现故障，只要不破坏网络连接，网上其他计算机完全能正常工作，而服务器计算机如出现故障，所有共享该机资源的工作站都将无法获得必须的共享程序或数据，不能继续联网操作。
如果是无盘工作站，服务器故障将使其根本无法操作。
（3）连网硬件
最基本的联网硬件是插入个人计算机的网络接口及把计算机连接起来的电缆系统。
通过电缆系统的连接，可以建立起计算机局域教学网。
（4）多媒体网络教学系统
在已经安装的局域网上加装多媒体网络教学系统，能充分利用多媒体的优势，让教师开展生动活泼的课堂教学。
多媒体网络教学系统，根据其设计原理及实现方式的不同可归为三大类：
纯软件实现方式、软硬件结合实现方式、纯硬件实现方式。
①纯软件方式
运行于底层数据网环境（Novell、NT）之上，完全用软件来实现的多媒体网络教学系统，多媒体影音信号及控制信号均通过底层数据网进行传输。
该方式的特点是成本较低，无需添加其它附件，安装维护简单，软件版本容易升级。
但由于图像传输需要经过压缩/解压技术完成，故对计算机硬件配置及网络速度有较高限定要求，另外要求每台计算机必须加装声卡。
随着软件开发水平的逐步提高和网络通信的可靠性增强，使用软件架设多媒体教学系统的性价比最高，维护也相对简单，目前得到了比较广泛的应用。
②软硬件结合方式
在每台电脑中插装一块多媒体网卡，并用专用的多媒体传输网线将电脑串接起来，以此来实现多媒体影音信号的独立通道传输，这样就确保了影像的同步全屏传输，且对学生机的硬件配置要求不高。
多媒体网卡上自带语音功能，因而无需加装声卡。
此方式的特点是成本较高。
而且由于多媒体控制信号仍需借助于底层数据网实现传输，故每台电脑中需安装软件驱动程序，线缆多，整个系统安装、维护起来有一定难度。
③纯硬件方式
同样是在每台电脑中插装一块多媒体网卡，但此卡已智能化，带有CPU，自行完成系统的控制处理任务，多媒体影音信号、控制信号均由专用多媒体网线独立传输，系统自成体系，不依赖底层数据网而进行。
不占用主机及数据网资源，不用再安装驱动程序，也无需考虑操作系统平台兼容问题。
纯硬件方式的最大特点是对电脑硬件配置无要求，安装维护简捷，即插即用。
但此方式成本较高。
3、优点和缺点
多媒体网络教室作为教学系统的优点包括：
可使用交互性的CAI软件进行个别化学习，易开展新型的教学活动；视觉效果好；可同时兼顾计算机教学、语音教学和CAI教学，设备利用率高，成本低等。
其缺点是结合黑板等常规教学手段比较困难，学生人数受计算机数量限制，如果不控制课堂纪律，教学效果将很受影响。
（三）校园网络
校园网络通常是指利用各种网络设备、通信媒质、和相应的协议以及各类系统管理软件，将校园内计算机和各种终端设备有机地集成在一起，同时又通过防火墙和外部的Internet网络连接，以用于教学、科研、学校管理、信息资源共享等方面工作的局域网。
1、系统功能
（1）信息发布
学校的主页犹如学校的一个窗口，学校可以通过这扇窗口向世界各地的人们充分展示学校的形象。
一般说来，学校主页的主要内容应包括：
学校历史、院系、部门介绍、专业设置、招生与就业信息、教学与科研信息等等。
学校主页上可以发布学校的各种重大事件，会议通知和安排，也可以发布各种公文，这样既节省了时间和费用，又提高了信息传播的效率。
（2）教学应用
校园网最重要的功能就是教学应用，它可以由网络教学平台提供支持，以网络教学信息资源库作为信息来源，运用多种网络工具完成网络教学任务。
①网络教学支持平台：
网络教学支持平台是学校开展网络教学活动的支撑系统，它可以包括网络备课、网络授课、网上课程学习、网上练习、在线考试、虚拟实验室、网络教学评价、作业递交与批改、课程辅导答疑、师生交流、教学管理等模块。
因此一个完整的网络教学平台应具备以下功能：
具备支持教师备课、授课、提问答疑与讨论、作业布置与批改、题库维护、组织考试与活动、试卷分析等功能。
具备支持学生选课、学习、递交作业、提问、讨论、实验、资料查阅、考试等功能。
具备支持基于流媒体的网络实时与非实时授课系统。
具备支持教务人员进行学生管理、课程管理、资料管理、教学质量分析等功能。
具备支持教师通过各种网络工具，相互之间或与外校的教师之间进行教学方法、教学艺术的交流与探讨。
具备支持连接Internet，实现远程教育。
利用远程教学方式，使得那些受客观条件限制的学校的学生学习别的学校的课程成为可能。
②教学信息资源库：
教学信息资源库是学校进行网络教学的重要组成部分，它包括多媒体素材库、教案库、课件库、试题库、学科资料库等等。
同时资源库还应师生提供全文检索、属性检索，提供资源的增减与归类，还可以提供压缩打包下载等功能。
（3）管理应用
建立在校园网络基础上的学校管理信息系统（MIS）可以为学校在人事、教务、财务、日程安排、后勤管理等方面，提供一个先进的分布式管理系统。
将会使原有的管理模式从纵向、单通道的、主要依靠个人的经验、判断和决策的简单模式，发展成为现代的多向的、多通道的网络状的复杂模式，从而提高管理效率，达到事半功倍的效果。
基于校园网络的信息管理系统将大大提高原有人工管理或单机管理系统的效率，扩大管理系统的应用领域。
能更加及时地收集、统计、分析学校的各种信息，以利于学校的行政管理和教学管理，充分发挥学校的整体功能，更好地为教育工作服务。
基于校园网络的计算机管理信息系统，在功能上具有以下一些特点：
①共享数据库资源。
可以避免同样的数据在多处重复存贮的浪费现象，如全校学生、教职工的基本信息就可以为校内各个管理部门所共享。
②共享软硬件资源。
可以在本系统没有相应资源或本系统负载已满时，将新任务交给其它系统处理，并且避免了某些软件开发上的重复劳动。
③提高系统可靠性。
当某个计算机系统因故障停止工作时，可由冗余的计算机系统代为处理。
④提高办公效率。
校园网络还给学校建立办公自动化提供了技术基础，可以通过校园网络迅速地传递、复制或保存各类信息，将大大节约人力、时间、纸张印刷或交通差旅费用。
学校通过校园网络可以建立一个集中和分散相结合的分级、分布式数据库管理系统，既实现学校各部门之间大量数据的共享，同时也为管理人员及时提供数据、快速做出决策提供了帮助。
利用校园网络提供的通信功能，可以为教职工和管理人员提供较完善的多媒体电子邮件（E－Mail）功能，能向各部门和管理人员发送各类通知，布告等消息。
学校还可以利用校园网络召开视频会议。
（4）科研应用
校园网络可以使用户共享各类计算机软、硬件资源及学术信息资源，从而提高科研的效率。
另外，校园网络还可以降低科研的成本。
科研人员可以通过校园网络形成一个工作小组，在不同学校、不同地区甚至不同国家的科研人员可以很方便地通过网络与其他成员交流设计思想和设计方案。
同时，人们还可利用校园网络的对外联网，检索世界各地的信息资料，也可以使用电子公告栏（BBS）与世界各地的专家探讨最新的思想，发表、交流学术观点，交换论文等。
（5）数字化图书馆
校园网络的建设对数字化图书馆的建设与应用有着巨大影响。
数字图书馆是以数字化格式存储海量的多媒体信息并能对这些信息资源进行高效的操作，它的资源数字化、联系网络化、获取自主化等优点是传统图书馆无法比拟的。
数字图书馆对于教育的支持服务是全方位和个性化的，可以及时响应远程用户的需求。
不仅可以联机联机查询、借阅，还可为管理人员提供业务数据，及时分析研究，加强宏观管理。
更为重要的是，每个用户都可以通过校园网络方便地对图书馆的图书、文献信息进行检索与阅读，读者可以访问图书馆的联机数据库，可以在自己家中和办公室里通过校园网络阅读报刊或检索资料。
2、系统构成
校园网的硬件通常有服务器、工作站、互联设备、传输媒介等部分组成。
（1）服务器
服务器是网络上一种为客户端计算机提供各种服务的高性能计算机。
它在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、打印机及各种专用通讯设备提供给网络上的客户端共享，也能为网络用户提供集中计算、信息发表及数据管理等服务。
它的高性能主要体现在高速度的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
服务器的构成与微机基本相似，有处理器、硬盘、内存等，但它们是针对具体的网络应用特别制定的，因而服务器与微机在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面存在差异很大。
服务器根据其在网络中所执行的任务不同可分为Web服务器、数据库服务器、视频服务器、FTP服务器、Mail服务器、打印服务器、网关服务器、域名服务器等。
上述服务器既可以安装在同一台物理设备上，也可以分别安装在多台物理设备上。
（2）工作站
工作站是一台客户机，即网络服务的一个用户。
有时也将工作站当作一台特殊的服务器使用。
工作站一般通过网卡连接网络，并需安装相关的程序与协议才可以访问网络资源。
（3）网络互联设备
①集线器
集线器（Hub）是一种特殊的中继器，可作为多个网段的转接设备，因为几个集线器可以级联起来。
智能集线器，还可将网络管理、路径选择等网络功能集成于其中。
集线器是管理网络的最小单元，是局域网的星型连接点。
它对工作站进行集中管理，不让出问题的区段影响整个网络的正常运行。
Hub是局域网中应用最广的连接设备，目前若按配置形式可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种。
智能型集线器（IntelligentHub）改进了一般集线器的缺点，增加了桥接的能力，可滤掉不属于自己网段的帧（类似于网桥），增大网段的频宽，且具有网管能力和自动检测端口所连接的PC网卡速度的能力，目前智能型集线器大量用于交换式局域网。
市场上常见到的是10M、100M或10M/100M等速率的集线器（用于千兆以太网的1000M集线器也已面市）。
集线器的连接应考虑所使用的网络传输介质，集线器通常都提供三种类型的接口，即RJ-45接口、BNC接口和AUI接口，以适用于连接不同类型电缆构建的网络。
一些高档集线器还提供有光纤接口和其他类型的接口。
集线器接口数通常有8口、12口、16口等几种。
②交换机
交换（Switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
广义的交换机（Switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。
每一端口都可视为独立的网段，连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用。
当节点A向节点D发送数据时，节点B可同时向节点C发送数据，而且这两个传输都享有网络的全部带宽，都有着自己的虚拟连接。
总之，交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
③路由器
路由器是互联网的主要节点设备。
路由器根据路由表决定数据的转发。
转发策略称为路由选择（Routing），这也是路由器名称的由来（Router，转发者）。
作为不同网络之间互相连接的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互连网络Internet的主体脉络，也可以说，路由器构成了Internet的骨架。
路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的路径。
选择通畅快捷的途径，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。
④网关
顾名思义，网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。
比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192.168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。
在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。
而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。
如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。
网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。
⑤防火墙
防火墙指的是一个有软件和硬件设备组合而成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障，使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关，从而保护内部网免受外部网络非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问策略、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。
防火墙就是一个位于计算机和它所连接的网络之间的软件或硬件，所有流入流出的网络通信均要经过防火墙的验证、审核。
二、信息技术教学软件资源环境
所谓信息技术教学软件资源环境，是指由各种与信息技术教学相关软件所构成的媒体化教学环境。
在信息技术教学中，教学软件资源环境主要有两大类，一类是信息技术课程专用软件，另一类是信息技术整合用软件。
（一）信息技术课程专用软件
这类软件的选择依据是我国教育部2000年11月23日提出的《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》中制定的课程任务和教学目标。
根据《中小学信息技术课程指导纲要（试行）》，我们可以将所使用的软件分为以下几类：
操作系统、图形图像处理软件、数据库软件、文字处理软件、程序设计语言、多媒体制作软件、网络应用软件。
1、操作系统：
常用的的操作系统主要有Windows、Linux、Unix等。
2、图形图像处理软件：
常用的图形图像处理软件主要有Windows自带的画图程序、Photoshop等。
3、数据库软件：
常用的数据库软件主要有MicrosoftAccess、VisualFoxpro、MicrosoftSQLServer等。
4、文字处理软件：
常用的文字处理软件主要有MicrosoftWord、WPS、写字板等。
5、程序设计语言：
常用的程序设计软件主要有VisualBasic、C、C++、C#、Java。
6、多媒体制作软件：
常用的多媒体软件主要有Cakewalk、Authorware、Flash、Dreamweaver等。
7、网络应用软件：
常用的网络应用软件主要有Outlook、InternetExplorer、Flashget、MSN等。
（二）信息技术整合用软件资源
信息技术整合用软件是中小学教师在各个学科教学工作中，将信息技术整合到学科教学过程，利用信息技术作为自己教学的工具。
信息技术整合用软件资源环境主要由各种教学资源构成。
1、教学资源库的概念
教学资源库，应当是一种利用最先进的分布计算的方案开发的，集教学资源管理、优化、积累、检索、使用为一体的综合性系统。
从内容来说，它绝不是仅仅提供资源格式类型分类（文本，图形图像，动画，音频，视频），或课本知识点的汇总；从功能服务来说，它绝不是只有搜索、查询这些最简单的数据检索功能。
优秀的网络教学资源库，能够在促进学生的知识构建、知识生成、创新思维、创新意识、创新能力、协作能力、分享意识等方面起到作用，在促进老师自身知识构建、知识生成、知识创新、教学革新等方面起到作用，在促进师生互动上起作用。
它还能够根据不同学习者的个体特征，提供不同的教学模式，为教师和学生的教与学提供个性化服务。
网络教学资源库应该建设成知识库，它不是材料的堆砌，而是整合包括多媒体素材、课件、课程、案例、期刊、报纸、论文、数字图书等各种载体的资源，按照资源的教学功能和知识属性进行组织，以资源的知识属性为线索建立各种资源的内在联系，建立资源内在的知识网络，在资源检索与应用平台的支持下，向师生提供知识服务。
比如，教师需要公共理论课中关于理想信念的有关资料，资源库可以把解释和探讨理想信念的课件、案例、文献、图书资料等各类资源，按照相关程度，以标题、描述、原文的顺序依次提交给教师，供教师自主选择；假如教师在其中又看到了关于宗教的内容，希望进一步学习，资源库就立即把与宗教相关的知识有序地推送给教师。
依靠这种内在的知识网络，资源库可以以知识为线索提供连续不断的个性化服务，进而使教学资源库进化成学习资源库。
2、网络教学资源库的结构
从功能结构来看，网络教学资源库应具备五个特点：
第一，科学的资源分类，即按学科、知识段分类和按资源格式、类型分类，使教学资源库整体结构严谨。
第二，规范的资源格式，即整个系统以权威、通行的规定为标准。
第三，良好的可扩充性，即可动态增加科目、知识段、知识单元、知识点及资源其它性质等。
第四，多样的检索方式，即提供高级搜索、导航式搜索、图片预览式搜索、简单搜索、全文搜索等多种资源检索方式。
第五，有效的资源积累机制，即可以单个资源导入、批量资源导入等方式扩充资源。
从内容结构来看，网络教学资源库可分为两种类型：
教学资源库、学习资源库。
教学资源库的服务对象主要是教师，内容结构又可细分为教案库、试题库、CAI课件库、教学案例库等。
教案库和试题库是教师互相交流，找到最佳教学方法和教学效果的重要途径。
在教案库中，可以对学校积累的优秀教案、集体备课的通用教案、教师个人的典型教案，以及各类教学参考、教学设计等分别建库。
试题库则可以建成一个动态的大型的智能化题库系统，按年级、科目、单元、章节进行细化，实现智能查询、智能组卷，全面收录各类试题、习题，并注意随时吸收外界新增试题资源，尤其是来自Internet上的最新资料。
对CAI课件库的建设，主要有三条途径：
购买、下载、教师自己设计制作。
教学案例库，则是教师在教学中用到的一些教学案例。
学习资源库的服务对象主要是学生，内容结构又可细分为电子图书库、学习资料库、信息交流库等。
电子图书库利用各种媒体和Internet搜集整理、集成，可以为学校师生提供一个无限的图书资料空间。
学习资料库主要为学生提供合适的学习软件和学习资料等。
信息交流库通过整理大量典型学生的学习方法、学习经验、心理成长、社会实践等信息，建立学生、教师、家长、社会之间的交流讨论专区。
主题库是以专题知识为导向的资源库，内容上不同于系统的知识点或完整的课程；形态上，类似于网站，具有网站的基本性能；功能上，是一个供学生开展课程专题知识学习和研究性学习的平台。
主题库的建设，可以成为师生共同参与的、资源建设与教学实验相结合的研究项目。
在建设过程中，教师负责选题和任务分解，由学生承担具体的收集、编辑、制作工作，教师再适时地进行指
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