基于計(jì)算機(jī)教學(xué)的人機(jī)互動(dòng)關(guān)系構(gòu)建

1計(jì)算機(jī)教學(xué)在智育過程中的現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)和多媒體已經(jīng)成為人們談?wù)摰慕裹c(diǎn)。它的快速發(fā)展、滲透性和廣泛普及是顯而易見的。計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)克服了傳統(tǒng)的文字教材、錄音教材、錄像教材不足,以其卓越的性能在教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)教學(xué)逐漸進(jìn)入特殊教育領(lǐng)域,尤其是在聾教育及盲教育中得到了快速的發(fā)展,但在弱智教育中,由于弱智學(xué)生自身特點(diǎn)的限制,計(jì)算機(jī)多媒體教學(xué)發(fā)展相比之下略顯緩慢。走進(jìn)弱智教育學(xué)校的教學(xué)一線,不難發(fā)現(xiàn),當(dāng)前的多媒體教學(xué)多處在一個(gè)低水平,低效益的階段?！耙慌_(tái)電腦,一臺(tái)投影,一班學(xué)生”的多媒體教學(xué)是當(dāng)前普遍的教學(xué)形式,而且當(dāng)前教學(xué)課件多數(shù)以演示的形式進(jìn)行,學(xué)生在多媒體教學(xué)中操作機(jī)會(huì)少,學(xué)習(xí)過程的人機(jī)互動(dòng)效果不佳。多媒體教學(xué)強(qiáng)調(diào)互動(dòng)學(xué)習(xí),強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,需要人機(jī)互動(dòng)?；?dòng)式多媒體課程軟件是令人注目的新科技,學(xué)生坐在計(jì)算機(jī)前,透過多媒體軟件就可以在多元化、開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)。當(dāng)前利用多媒體教學(xué)給人的感覺是互動(dòng)性好,但是由于中度弱智學(xué)生操作鼠標(biāo)和鍵盤的困難,學(xué)生在電腦前多數(shù)是在看和聽,極少操作和反饋,人機(jī)互動(dòng)的機(jī)會(huì)極為有限。因此當(dāng)前特殊教育多媒體教學(xué)最大的不足是互動(dòng)性不強(qiáng),人機(jī)互動(dòng)頻率不高,影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。中度弱智兒童要想從現(xiàn)代多媒體教學(xué)中獲得更多的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和更高的學(xué)習(xí)效率,需要構(gòu)建怎樣的學(xué)習(xí)平臺(tái)?怎樣的組網(wǎng)方式更能體現(xiàn)特殊學(xué)校教育投入的效益最大化?怎樣的輸入設(shè)備才能滿足中度弱智學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,怎樣的教學(xué)軟件利于中度弱智學(xué)生進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)?均是值得探討的問題。2利用多媒體教室,方便學(xué)生當(dāng)前,特殊學(xué)校應(yīng)用計(jì)算機(jī)教學(xué)最大的問題是經(jīng)費(fèi)的不足,建設(shè)多媒體教室是一個(gè)投資較大的項(xiàng)目,對(duì)當(dāng)前很多學(xué)校來說是一個(gè)奢侈的舉措。有些學(xué)校也為學(xué)生配置了電腦,但很多用來做個(gè)別化教學(xué),或作為教學(xué)演示之用,是一個(gè)多功能電視,其教學(xué)效果并不好。中度弱智學(xué)生的學(xué)習(xí)也需要集體學(xué)習(xí)的氛圍,也需要競(jìng)爭(zhēng)與激勵(lì)。為此,對(duì)于大多數(shù)經(jīng)濟(jì)條件不太好的特殊學(xué)校用PXE無盤工作站的組網(wǎng)技術(shù)建設(shè)一間多媒體教室是較好的選擇。一方面能實(shí)現(xiàn)集體教學(xué),每個(gè)學(xué)生一臺(tái)電腦,提高學(xué)習(xí)的效率;另一方面能節(jié)省大量資金,也易于維護(hù)與管理,節(jié)省財(cái)力人力。2.1保護(hù)卡的使用對(duì)大多數(shù)特殊教育學(xué)校而言,資金緊張是個(gè)普遍問題,學(xué)校組建一個(gè)電腦教室很不容易。以一個(gè)15臺(tái)PC的電腦教室為例,如果每臺(tái)電腦都配一個(gè)硬盤,以普通40GB硬盤500元左右計(jì)算,需要7500元的投資,如果再配硬盤保護(hù)卡,又要增加2000元左右的投資,這對(duì)許多農(nóng)村學(xué)校而言是筆不小的數(shù)目。而且現(xiàn)在硬盤的保修期一到兩年,又屬于易損壞部件,如果過保修期后損壞的話,對(duì)學(xué)校來說又是一大損失。采用無盤工作站可節(jié)省這個(gè)成本,而節(jié)省的成本可以用來配置對(duì)弱智學(xué)生更有用的硬件,如觸摸屏。按能滿足中度弱智兒童進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)的標(biāo)準(zhǔn)配置,4.5萬元左右就能組建一間帶觸摸屏的無盤工作站,做一個(gè)十五臺(tái)電腦帶觸摸屏的無盤工作站的具體配置如下:2.2保護(hù)卡和數(shù)據(jù)安全無盤工作站的另一個(gè)特點(diǎn)就是容易維護(hù),通過網(wǎng)卡利用遠(yuǎn)程啟動(dòng)芯片從服務(wù)器上遠(yuǎn)程啟動(dòng)計(jì)算機(jī),所有數(shù)據(jù)都存放在服務(wù)器上。這樣給管理員的工作帶來很大方便,平常只要照看服務(wù)器不被隨意改動(dòng)或刪除數(shù)據(jù),或者干脆在服務(wù)器上安裝一塊硬盤保護(hù)卡就能高枕無憂了。這可以少聘請(qǐng)一個(gè)專門的電腦技術(shù)人員,有一般電腦水平的教師就可以勝任維護(hù)工作了,這對(duì)特殊學(xué)校來說也是一個(gè)人力的節(jié)約。2.3天本機(jī)液的配置一般的多媒體教室要添加新軟件時(shí),需要在每臺(tái)電腦上都安裝一遍,或是把所有機(jī)器的硬盤都克隆一次,麻煩、工作量大。而無盤工作站只需要在一臺(tái)客戶機(jī)安裝一次,然后上傳到服務(wù)器上就行了,方便、快捷,這大大減少了維護(hù)人員的工作量。2.4無病毒傳播普通有盤工作站為了防病毒,平時(shí)要嚴(yán)格控制學(xué)生帶磁盤,以防病毒傳播。無盤工作站在這方面則有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì),如果確實(shí)有需要,管理員確認(rèn)無病毒,可在服務(wù)器上完成文件的拷貝。無盤工作站的安全性能解決了教師的后顧之憂,確保了教學(xué)的正常開展。3用控屏解決問題中度弱智兒童操作鼠標(biāo)和鍵盤有很大的困難,利用觸摸屏可以很好的解決這個(gè)問題。本人在教學(xué)中對(duì)本班學(xué)生作了一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較,發(fā)現(xiàn)了學(xué)生在利用鼠標(biāo)和用觸摸屏進(jìn)行信息輸入的反應(yīng)時(shí)的差別。3.1測(cè)試對(duì)象一個(gè)輕度班(七1班)和一個(gè)中度班(七2班),各12位學(xué)生。3.2視覺圖片顯示和顯示10組實(shí)物圖片,每組10個(gè)圖片,其中5個(gè)是學(xué)習(xí)過的,5個(gè)是沒有學(xué)習(xí)過的,圖片大小為4cm×4cm。自編軟件,能在屏幕上每次呈現(xiàn)一組的10個(gè)實(shí)物圖片,點(diǎn)擊5個(gè)圖片后呈現(xiàn)另一組圖片。點(diǎn)擊每一個(gè)圖片,都能做出正確與否的反饋,并能自動(dòng)記錄學(xué)生的反應(yīng)時(shí)。軟件用觸摸屏和鼠標(biāo)均可以操作。3.3先操作后操作要求學(xué)生分別用觸摸屏和鼠標(biāo)兩種輸入設(shè)備操作電腦,為了避免練習(xí)效應(yīng)的影響,分兩次進(jìn)行數(shù)據(jù)收集,第1次是先鼠標(biāo)操作后觸摸操作,第2次是先觸摸屏操作后鼠標(biāo)操作。學(xué)生點(diǎn)擊屏幕呈現(xiàn)的10個(gè)圖片中學(xué)習(xí)過的5個(gè)圖片,擊中學(xué)習(xí)過的圖片記錄“正確”,擊中沒有學(xué)習(xí)過的圖片記錄“錯(cuò)誤”,并記錄反應(yīng)時(shí)。圖片呈現(xiàn)到點(diǎn)擊圖片之間的時(shí)間間隔為學(xué)生的反應(yīng)時(shí)。電腦自動(dòng)記錄學(xué)生的點(diǎn)擊反應(yīng)時(shí)和點(diǎn)擊的正誤。先以一組圖片進(jìn)行學(xué)習(xí)操作,在保證學(xué)生都熟練掌握操作(100%點(diǎn)擊學(xué)習(xí)過的圖片)后進(jìn)行測(cè)試,記錄每次正確點(diǎn)擊的反應(yīng)時(shí)。3.4統(tǒng)計(jì)算法電子商務(wù)應(yīng)用于智能學(xué)習(xí)的工作中對(duì)于采用了球平均反應(yīng)時(shí)結(jié)果如下:由此可以看出,不同程度的學(xué)生使用觸摸屏的平均反應(yīng)時(shí)都比鼠標(biāo)操作的反應(yīng)時(shí)小很多,說明觸摸屏更利于學(xué)生的操作。而且不同程度學(xué)生用觸摸屏操作的平均反應(yīng)時(shí)相差不大,克服了學(xué)生水平差異大的教學(xué)困難,適合集體教學(xué)。因此觸摸屏可以克服弱智兒童計(jì)算機(jī)信息輸入的困難,是人機(jī)互動(dòng)的良好接口。在教學(xué)實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)利用觸摸屏能讓中度弱智學(xué)生順暢地進(jìn)行人機(jī)互動(dòng),學(xué)生能在操作中學(xué)習(xí),學(xué)生對(duì)觸摸屏電腦學(xué)習(xí)有濃厚的興趣。電腦觸摸屏作為良好的互動(dòng)接口,可以取代普通的鼠標(biāo)與鍵盤的操作,在多媒體教學(xué)中為中度弱智學(xué)生帶來了好處,使互動(dòng)學(xué)習(xí)成為可能。利用觸摸屏電腦除了可以進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)外,隨著電腦技術(shù)的發(fā)展,也將能夠使用一些應(yīng)用軟件,如進(jìn)行文本的編輯等。當(dāng)前的微軟OfficeXP以上的版本就帶有手寫輸入程序。只要對(duì)應(yīng)用程序稍做修改,中度弱智學(xué)生可以在電腦屏幕上用手寫字,代替鍵盤的輸入,也能方便地進(jìn)行文本編輯。為此弱智學(xué)生通過觸摸屏將有能力進(jìn)行更高級(jí)的互動(dòng)學(xué)習(xí),如網(wǎng)頁互動(dòng)及E-MAIL互動(dòng)等將成為可能。電腦觸摸屏有耐磨耐刮,性能穩(wěn)定,應(yīng)用系統(tǒng)簡(jiǎn)捷、清晰,一觸即現(xiàn),一目了然的特點(diǎn),當(dāng)前一塊800元左右的電腦觸摸屏就能達(dá)到教學(xué)的要求,而且觸摸屏安裝簡(jiǎn)單,對(duì)環(huán)境沒有特別的要求,對(duì)一般學(xué)校負(fù)擔(dān)不算太重。隨著科技的發(fā)展,觸摸屏應(yīng)用程序軟件的不斷創(chuàng)新,電腦觸摸屏的應(yīng)用越來越普遍,將在更多更寬廣的領(lǐng)域發(fā)揮重要作用?，F(xiàn)代技術(shù)產(chǎn)品為特殊兒童帶來了實(shí)惠,中度弱智學(xué)生掌握觸摸屏的操作,也將使他們適應(yīng)信息化時(shí)代的能力大大提高。當(dāng)然,觸摸屏作為一種新型的輸入設(shè)備,人們對(duì)此了解較少,在教育領(lǐng)域還沒有得到普遍的應(yīng)用。觸摸屏對(duì)編程提出了新的要求,與之適應(yīng)的學(xué)習(xí)軟件開發(fā)較少,開發(fā)觸摸屏互動(dòng)學(xué)習(xí)軟件要求教師有一定的編程技術(shù)。4開發(fā)適合弱智兒童的數(shù)字視頻監(jiān)控軟件,并將其作為使用對(duì)象的對(duì)象來確定當(dāng)前,可供一線教師使用的軟件數(shù)量太少,質(zhì)量不高,這是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí)。開發(fā)觸摸屏軟件似乎對(duì)一線教師的要求太高了,但只要懂得一些多媒體應(yīng)用軟件,如Flash、Authorware、VB等,編寫出互動(dòng)性強(qiáng)的教學(xué)軟件也不是太難的。開發(fā)適合中度弱智兒童的軟件,要考慮的不是內(nèi)容多么豐富,窗口有多么美觀,功能有多強(qiáng)大,其實(shí)最關(guān)鍵的是如何讓特殊兒童操作起來,每次操作之后能有一個(gè)簡(jiǎn)單的反饋,從而實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。從我校開發(fā)的跟蹤、配對(duì)、分類等小程序來看,學(xué)生對(duì)點(diǎn)擊、拖動(dòng)等簡(jiǎn)單的操作有特別的興趣。所以我們?cè)O(shè)計(jì)的軟件關(guān)注學(xué)生的點(diǎn)擊和拖動(dòng)等簡(jiǎn)單的操作,教師教學(xué)時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在操作中眼睛動(dòng)起來,手動(dòng)起來,嘴巴動(dòng)起來,這樣一個(gè)人機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)情境就呈現(xiàn)了。觸摸屏作為良好的人機(jī)互動(dòng)接口,需要有好的軟件與之配套才能發(fā)揮相應(yīng)的作用。觸摸屏只感應(yīng)點(diǎn)擊與拖動(dòng),所以觸摸屏軟件應(yīng)以點(diǎn)擊與拖動(dòng)來實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。下面以我校的“物體與文字配對(duì)”學(xué)習(xí)軟件為例(見圖),介紹觸摸屏互動(dòng)軟件設(shè)計(jì)的要點(diǎn):4.1視覺圖片設(shè)計(jì)中度弱智學(xué)生的注意力很容易被背景因素分散,因此軟件的界面應(yīng)避免雜亂的背景。如圖,屏幕呈現(xiàn)一組實(shí)物圖片(香蕉、牛奶、蘋果、餅干)和與之對(duì)應(yīng)的一組文字,背景為純白色,甚至連退出按鈕也設(shè)計(jì)為透明,為的是避免無關(guān)因素的干擾。界面的功能除了要引起學(xué)生的動(dòng)機(jī)與興趣,更重要的是突出學(xué)習(xí)的內(nèi)容。4.2技能互動(dòng)頻率簡(jiǎn)單的操作能降低學(xué)生記憶的負(fù)荷,也降低學(xué)生學(xué)習(xí)操作技能的要求,增加互動(dòng)的頻率。學(xué)生只要將上面的圖片,拖動(dòng)到對(duì)應(yīng)的文字上即可,配對(duì)正確在文字區(qū)域出現(xiàn)一個(gè)笑臉,錯(cuò)誤出現(xiàn)一個(gè)哭臉,這就完成了一次互動(dòng)過程。4.3設(shè)計(jì)獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng),認(rèn)識(shí)正確為了增強(qiáng)學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī),設(shè)計(jì)的程序要突出即時(shí)反饋系統(tǒng)。例如學(xué)生配對(duì)正確,則即時(shí)出現(xiàn)一個(gè)笑臉,反之出現(xiàn)一個(gè)哭臉,這樣可以讓學(xué)生知道自己的操作是否正確,以強(qiáng)化學(xué)生的操作。為了讓學(xué)生能有持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),在屏幕左上角還設(shè)計(jì)了獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng),學(xué)生每配對(duì)正確一次,獎(jiǎng)勵(lì)一個(gè)笑臉,正確10次可以得到一個(gè)紅心(如下圖)。強(qiáng)化反饋系統(tǒng)可以說是軟件的核心之一,有了它軟件就有了吸引力。4.4軟件的適應(yīng)性原則觸摸屏的精確度比鼠標(biāo)差,所以觸摸屏較難適應(yīng)當(dāng)前普通教學(xué)軟件的要求,因此軟件要加大按鈕面積,互動(dòng)的操作形式以點(diǎn)擊和拖動(dòng)為主。軟件的設(shè)計(jì)可以由學(xué)校的教師進(jìn)行,但有一點(diǎn)很重要,就是要考慮軟件的適應(yīng)性,因?yàn)樘厥鈨和膫€(gè)別差異很大,所以軟件的功能應(yīng)可以自定義。即可根據(jù)各班的學(xué)生情況,由各班的教師選擇、修改、上傳教學(xué)資源,這樣軟件才能適合更多學(xué)生的需要。當(dāng)然,如果學(xué)校里沒有電腦愛好者,制作軟件是很困難的,這樣可以請(qǐng)專門的電腦公司來做,這個(gè)花費(fèi)并不是太高。5人機(jī)對(duì)象技術(shù)在機(jī)械教學(xué)中的應(yīng)用經(jīng)過3年多的應(yīng)用實(shí)踐,發(fā)現(xiàn)中度弱智學(xué)生對(duì)人機(jī)互動(dòng)的操作有強(qiáng)烈的興趣,學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情高漲,效果令人滿意。分析其中原因,一是無盤工作站操作系統(tǒng)穩(wěn)定,讓教師有信心去上好每一節(jié)課,也讓教師有更多的時(shí)間進(jìn)行教學(xué)上的改進(jìn),而無須為電腦操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性而操心。二是觸摸屏作為信息輸入接口克服了中度弱智學(xué)生進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)的困難,讓學(xué)生不用擔(dān)心自己的操作能力卻能很自信地用電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)。三是學(xué)習(xí)軟件互動(dòng)性強(qiáng),能強(qiáng)烈地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,能讓每個(gè)學(xué)生在互動(dòng)中體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的快樂。當(dāng)然,在實(shí)踐中也發(fā)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)存在不足,首先是學(xué)生的適