戴国忠 人机交互技术和智能信息处理实验室

1. 回归自然，回归大众，回归汉字文明 新信息技术和教学创新 戴国忠 人机交互技术和智能信息处理实验室

2. 教育创新与创新人才培养 中国最大的问题是教育问题。 --- 邓少平 一个能触及到从最富裕到最贫穷的公民的各个层次的大众教学系统，在我放任自己去关心的所有公共事物中，最早关心的是它，最后关心的还是它。 --- 托马斯.杰斐逊 1818

3. 教育创新与创新人才培养 • 中国科协第七期新观点新学说学术沙龙 • 2007.5.26-27 九华山庄，北京 • 可以看见的未来 – 信息技术的发展与教学创新 • 信息技术与教学创新 • 信息技术对教学创新的作用 – 替代论/工具论 • 信息技术和汉字教学 • 发展以人为中心的信息技术，促进教学创新

4. 新信息技术和教育创新 • 教学信息化(电子教学)之 “痛” • 教育信息化之思考 • 以人为本的新信息技术 • 教学技术的学习 • 新信息技术和教育信息化 • 交互白板 --- 教室的最伟大的技术革命 • 笔式交互 --- 人机交互的技术革命 • 和谐教学软件 --- 促进教育创新

5. 教育信息化之”痛” 网吧、网络游戏--明珠还是毒瘤? “无纸办公”神话? 信息化如何走出“黑洞”? 软件—产业还是泡沫? 科技投入会不会”打水漂” ? 太平盛世振兴汉字文化教育! …….. 教育信息化：谁对几佰亿工程一个交待?

6. 教育信息化之”痛” 教室中的计算机：过多销售和没有充分利用OVERSOLD & UNDERUSEDComputers in the ClassroomLarry CubanProfessor of educationStanford University 教师和学生如何在学校真正使用计算机?

7. 20世纪强大教育技术的令人沮丧的历史 电影 Films(1910s-1940s)广播 radio(1920s-1940s)电视 television(1950s-1980s) 信息技术(1970- ) 很高的期望 --- 大范围的应用 --- 令人失望的结果 教育信息化之”痛”

8. 多媒体教室的现状和思考! 场景:闭路电视、音像系统、投影、背投、 历史：计算机辅助教学、多媒体教室、多媒体教学、校校通、远程教学、移动教学 使用与满意理论-uses and gratification theory 提高教学效率? 符合知识传播规律? 减少学生认知负担? 减轻老师工作强度? 教育信息化之”痛”

9. 教育信息化之”痛” 太平盛世与汉字文化教育的危机 20世纪后期多数诺贝尔奖得主巴黎宣言第一句话：如果人类要在21世纪生存下去， 必须回首2500年去吸取孔子的智慧十年前，冰心、启功等9位德高望重的全国政协委员呼吁：“我国文化之悠久及其在世界文化史上罕有其匹的连续性，形成一条从未枯竭、从未中断的长河。但时至今日，这条长河却在某些方面面临中断的危险。”2005.10 ”呼唤汉字文化教育”为主题的高层论坛：“但十年过去了“如今却像个乞丐一样，向西方讨文化的饭吃”的倾向愈演愈烈。中华文化传统的延续受到了前所未有的挑战，中华文化的教育面临迫切需要拯救的冲击。 ”

10. 教育信息化之”痛” 太平盛世与汉字文化教育的危机 键盘输入法和汉字文化的嬗变

11. 教育信息化之”痛” 太平盛世与汉字文化教育的危机 • 容易输入错误（汉语的同音字太多） • “提笔忘字” （“失写症”） • 编码问题---认知负荷 • 记忆力减退 键盘输入法和汉字文化的嬗变 • 湖北一大学毕业生手写简历200字错12字 • 扬州某高校有博士学位的老师，新学期第一堂课， • 读/写错汉字十余字 • 上海一读者挑出<新华字典>4000多处错误

12. 教育信息化之”痛” 太平盛世与汉字文化教育的危机 计算机诞生于西方， 计算机应用大多是基于西方文化的， (Office软件和ERP软件等主流应用) 占全世界人口五分之一的汉语人群 人在使用计算机方面存在很大的鸿沟。 基于西方文化计算机的普及同时， 也引起了汉字文化的嬗变， 中华文化受到了前所未有的挑战。 全球出现了持续不断的“汉语热”， 缺乏有效的学习工具和方法。

13. 教育信息化之思考(面临的问题) 1.人才问题人适应计算机/计算适应人2.教学资源问题依靠厂商/依靠教师3.教学软件问题依靠厂商/依靠教师 硬件易得，软件难求 信息化和教学两张皮

14. 教育信息化之思考(职业特点) * 教师是专业化的职业，* 具有不可替代的独立特性： 知识的传递者， 道德的引导者， 思想的启迪者， 心灵世界的开拓者， 情感、意志、信念的塑造者。* “对于应用信息技术，最关健的问题并不在于技术和产品，而在于人。……….如何帮助在教学过程中有效和充分地使用这些设备。” 凯尼斯.格林 结论：不能照搬其它行业的经验 不能照搬外国的模式 教育信息化的主体是教师。

15. 原因：以技术为中心的设计取向 出路：以学习者为中心的设计取向 教育信息化之思考(出路) 未完成 的革命 达.芬奇的 电脑 多媒体 学习 信息时代的 儿童发展 以人为本的计算 Human-Centered Computing 新信息技术

16. 教育信息化之思考(出路) 认识论 • 以人为本的计算时代 • 工具论 / 替化论 • 科学技术和人文的结合 方法论 • 发展CHI技术，实现以人为本 • 发展平民技术，服务小康社会 • 发展基于汉字文化的信息技术 回归自然，回归大众，回归汉字文明

17. 以人为本的新计算技术 未完成的革命 --- 以人为本的计算机时代 迈克尔.德图佐斯 著 2001 现在计算13大问题： 非集成、超负荷、死机、 过渡学习…… • 以人为本的基本因素： • 实现与电脑对话 --- 自然交互 • 自动化的信息处理 --- 自动处理 • 个人化的信息访问 --- 智能搜索 • 帮助我们共同工作 --- 协同工作 • 个性化的软件服务 --- 量身定制

18. 以人为本的计算和新计算技术 达.芬奇的便携式电脑 本。施奈德曼：美国马利兰大学人机交互中心主任 ACM SIGCHI 终身成就奖获得者 • 达。芬奇：文艺复兴时期的代表， • 他用艺术家的 视角审视科学， • 用科学家的思维想象艺术。 • 达。芬奇最奇特的爱好是笔记本， • 一生草绘了近2万张笔记， • 保存7千张。 • 新信息技术至少忠实两条原则： • 技术必须与用户的需求协调一致。 • 艺术和科学的结合适合于每一个人。 • “替代论”和工具论”?

19. 以人为本的计算和新计算技术 • 激发新计算技术的灵感：达.芬奇的便携式电脑(2) • 旧计算技术：旧的计算技术关注计算机做什么； • 令人烦恼的网页：奇异的色彩给人误导，分散注意力的 • 动画， 令人迷惑不解，闪动的广告使人难以全神贯。 • 令人的失望界面：这样的出错报告： • “该程序执行了一个非法操作，将被终止。 • 如仍有问题，请与软件提供商联系。…….” • 令人挫折的操作：加州SBT协会对6000计算机用户的调 • 查 ，平均每周要浪费5.1小时

20. 以人为本的计算和新计算技术 • 新的信息技术：新的计算技术则关注用户能做什么！ • 至少忠实两条原则： • 技术上的桌越必须与用户的需求协调一致。 • 艺术和科学的结合适合于每一个人。 • 旧计算技术到新计算技术的转变 • 用户价值观的转变，功能到可用性 • 以机器为中心的自动化到以用户为中心的服务和工具。 • 达。芬奇最奇特的爱好是笔记本，一生草绘了近2万张笔记， • 保存7千张。 • 达.芬奇对轻便的笔记本的偏爱和他的壁画作品的启发

21. 以人为本的计算和新计算技术 • 人类的需要与新的计算技术。 • 旧的计算技术关注计算机做什么； • 新的计算技术则关注用户能做什么。 • 用户体验到安全感、控制感与成就感。 • 走向新计算技术 • 改变任何带宽下的不可用性 (高尔韦：紫红色手机) • 寻找普遍可用性(杰斐逊：延伸到乞丐和国王) • 以用户为中心的设计方法 (从AI到UI) • 支持认知思维活动 (五层人类需要：从生理需要到自我实现)

22. 以人为本的计算和新计算技术 普遍人类需要： 收集 个人 交流 亲朋 创造 同事 贡献 社会 四个关系圈 活动四阶段

23. 教育技术的学习(本质) 教学技术：学习资源和学习过程的 设计、开发、利用、管理、和评价 的理论和实践 本质： 开发、使用学习资源 系统设计和组织教育过程 实现教育最优化

24. 教育技术的学习(本质) 教-学过程 特定的 非特定的预定的 教学活动 教益活动非预定的 实践活动 随意学习 教学事件 引起注意、 告知目标、 激起回忆呈现刺激、 引导学习、 诱发行为提供反馈、 评估行为、 促进保持

25. 教育技术的学习(历史) 口耳相传(口述、耳闻) 语言 书写和阅读 文字和印刷术 直观教育 16世纪 视觉教具(平面/立体) 1809 黑板 媒体教育 留声机 录音机 收音机 幻灯机 电影 有声电影 电视 卫星电视 信息化教育 计算机 网络 数字化设备

26. 教育技术的学习(历史) 黑板/白板教学 优点：知识型信息交流 最有效的形式声、像、神、形 板书(过程、结果)教学互动 缺点：单一媒体 板书效率 板书环境 视觉效果 不可重复

27. 教学技术的学习(教学软件) 教育软件 教学软件 内容自由 课件 内容有关 内容特定 课件：课程软件 教/学辅助软件 教/学工具软件

28. 教学技术的学习(IT作用) IT技术在教学中的作用： 多媒体课堂教学 多媒体辅助教学 拟物 资源 教具 学具 IT技术 学生 教师 学伴 助手 信 息 社 会 拟人 拟社会 个性化教学 网络化教学

29. 教学技术的学习(IT作用) 浏览型讲授：预制课件+讲介 (翻页、图片连接、遮挡) 实物型讲授： 动画型讲授：Flash+讲介 介释型讲授：仿真板书/现埸板书 + 注介 分折型讲授：智能白板(几何、算术、物理、化学……) 练习型讲授：出题---答题---答案 讲-听、问-答、板书-看

30. 教学技术的学习(IT作用-问题) 屏和黑板并存：位置、大小、颜色，信息布局屏和黑板和学生的最佳距离手写屏的安装UI设计指南：底色、字色、大小、字体、布局、多媒体多形式的教学技术的融合(PPT、flash、实物展台、板书)一体化操作，自然交互(无意识)网上课件和独立课件的比例

31. 教学技术的学习(IT作用--原则) 教师的效率(单位时间备课和授课的内容) 教师的负荷 学生的接收率 学生的负荷(视、听、记、兴趣) 环境、成本(经济、学习、维护) 解决方案???

32. 交互白板 --- 教室的最伟大的技术革命 ● 交互式电子白板是教学领域(教室)中 最大的技术革命 ● 2006年末交互式电子白板的市场预测 达到了38.7万台，价值为6.35亿美金 ● “2007年是交互式电子白板之年”

33. 交互白板 --- 教室的最伟大的技术革命

34. 交互白板 --- 教室的最伟大的技术革命 • 超过60个国家的教育部部长参观了2006年BETT展对电子白板给予了高度关注 • 政府项目：全世界４１个国家进行的ＰＩＳＡ项目 • “国际学生评估项目”（Program for International Student Assessment） • 英国政府ＢＥＣＴＡ项目拨款５０００万， • 至年底已安装量将占50% • 成功案例; 效果印证, 提高教师工作效率的方式

35. 交互白板 --- 教室的最伟大的技术革命 BSF——“未来学校建设计划”英国教育与技能部 2003年发起，50年来最大的专项学校建设投资项目。 项目总投资450亿英镑，计划在未来的15年中 全面改善和更新全英国3500所高中的教学条件。 “校际联盟组织” （PfS— Partnership for Schools) 是英国政府为BSF项目所设立的专门机构， 旨在协助地方当局推行一计划。 启示：发挥正确方向下的政府主导作用

36. 笔式交互 --- 交互手段的技术革命 用户界面 发展历史 Main frame keyboard Textual command Scientific computing desktop mouse GUI command / WIMP Office works ????? space Post desktop mobile Non WIMP?? Post WIMP Non WIMP?? User-computer environment Ubiquitous computing Virtual reality

37. 笔式交互 --- 交互手段的技术革命 笔式用户界面：实现自然交互 一只眼睛 + 一个指头 Integrate into human life 脱离桌面

38. （a）交互墙DynaWall Roomware 笔式交互 --- 交互手段的技术革命 Xerox的Liveboard

39. （b）微软Tablet PC的设计原型 Tablet PC和智能笔 （a） 富士公司的Tablet PC 笔式交互 --- 交互手段的技术革命

40. 笔式交互 --- 交互手段的技术革命 笔式用户界面和笔式交互技术 自然: 笔输入代替键盘输入法，不需培训 纸/笔工作方式，苻合人的习惯和认知方式 自然实物界面(替代WIMP界面)，易学、易用 笔迹(ink)方式，便于交流 高效: 数字化 格式化 电子化 智能化

41. 和谐教学软件(思路) 1.突出教师空间，有助于教师进入佳境 2.增强师生信息交流的通道，实现互动 3.不需二次学习、和教师备课融合 4..投资小、投资保护 重要标准：不能中断教师/学生的连续思考 不能中断教师/学生的情感交流

42. 和谐教学软件(思路) • 教育是个体脑力工作，不能替代、只能辅助 • 教学信息化最基础建设：教师、学生会用计算机 • 教学信息化核心是教学应用软件 • 不同教学体系、不同的信息化方法 • 教学信息化主体应是教学工作者

43. 和谐教学软件(目标) 目标： 推出适合中国国情的教育信息化使能化解决 方案，切实推进我国教学信息化的进程， 形成教学行业IT产业。 中国国情： 控制成本、简单易用、安全可靠 买得起、用得好、离不了 使能化： 普及计算机、教师成为教学信息化的主体 开发、使用教学资源、教学软件 系统设计和组织教育过程 实现教育最优化

44. 和谐教学软件(手段) 笔式用户界面和笔式交互技术 自然: 笔输入代替键盘输入法，不需培训 纸/笔工作方式，苻合人的习惯和认知方式 自然实物界面(替代WIMP界面)，易学、易用 笔迹(ink)方式，便于交流 高效: 数字化 格式化 电子化 智能化

45. 和谐教学软件(功能) IT 教师 学生 讲课 重 放 预 习 复 习 播 板 白 放 书 板 胶片 学 生 信 息 作 业 考 试 作 业 考 试 正……勾 文……画 工 具 文 件 工 具 课堂讲课 P P T 图 片 范 例 教师备课 教师 办公 学生复习 资源制作 服务器 学校网 教育网平台(共享资源)(校校通、城域网、远程教学网)

46. 和谐教学软件(远程教学) 教师 摄象机 电子白板 计算机 主教室 电子 讲稿 投影仪 学生 校校通网 电视机 计算机 远程教室 投影仪 白板 学生 远程教室

47. 和谐教学软件(环境) 远程协同 自由办公 DB PIDB Mobile 移动办公 远程传送 会议讨论

48. 和谐教学软件促进教育创新 打字机文化 笔文化 专业用户(1亿) 大众用户 (9亿) 桌面环境 文秘工作 西方文化 自由环境 创新工作 东方文化 回归自然，回归大众，回归汉字文明

49. 全面的笔式数码教学 数码办公、数码备课、数码教室 给学校一个解决方案， 换祖国的美好未来。 和谐教学软件促进教育创新