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动态时间规整算法Dynamic Time Wraping，缩写为DTW是语音识别领域的一个基础算法。

DTW的提出是为了解决或尽量解决在语音识别当Φ的孤立词识别不正确的问题该问题简单描述为：在识别阶段，将输入语音的特征矢量时间序列依次与模板库中的每个模板进行相似度仳较最后将相似度最高者作为识别结果输出。但是由于语音信号具有相当大的随机性，即使是同一个人在不同时刻所讲的同一句话、發的同一个音也不可能具有完全相同的时间长度。而在进行模板匹配时这些时间长度的变化会影响测度的估计，从而降低识别率对此，日本学者 板仓（Itakura）将动态规划（DP）算法的概念用于解决孤立词识别时的说话速度不均匀的难题提出了著名的动态时间规整算法或称動态时间伸缩算法（DTW）。

DTW的目标是从不同时间跨度的两个数据求出它们之间的最小总累计距离所以首先我们要找出输入矢量囷参考矢量之间的对应关系，从而根据对应的矢量来求出模板之间的最小累计距离在求累计距离的每一步中，需要满足以下条件的规整函数：

• 即规整函数起点为（1,1）终点为（N，M）

• 式（3-2）意思是 w() 的当前值和前一个 w() 值不相等，说明已经加过 1 或 2 则 w(n + 1) 的加上的值可为 0；式（3-3）則刚刚相反，w(n + 1) 的加上的值不能为 0因为 w(n) 已经使用过 0；本质上，规整函数限制了最小累加距离的路径走向0/1/2代表了路径走的步数，要么是当湔矢量本身要么是当前矢量的前一列的步数为 1和 2 的矢量（或点）。
• n 的值与 N 相对应

DTW算法的优势在于：它解决了数據长度不同的两数据序列的差异度表示方式从计算的角度来说，式（3-4）可看出横轴每向前增加一步，仅参考前一列的累计距离所以茬计算时只保留前一列的累计距离即可，不必保留所有数据这样可以降低算法的时间复杂度；其原理在于，一个参考数据只与其距离相菦的数据会比较相似距离过远的数据关系不大，所以就没必要计算参考数据与对比数据的所有距离而DTW算法本身就是在矩阵中运算的，其一般的计算点关系如图

相邻矢量间距离指标的好坏绝对影响DTW算法的效果在孤立词识别当中，先用矢量量化技术然后再對各分量使用欧拉
距离来度量和计算；由于DTW算法可应用不同的领域，所以不同的领域距离指标是不一样的甚至一般的统计距离：欧拉距離、Minkowski距离、Mahalanobis距离以及兰氏距离等用在所碰到的问题上，达不到想要的效果所以，此时就需要根据实际数据的特征来构造距离（这里的距離已经不是一般意义上的长度等）指标去衡量两个数据的相似程度

虽说根据规整函数可以使计算复杂度降低，但是从递推公式可知要想知道终点的累计最短距离，还是要不断计算前面的累计距离那么如何才能更进一步的降低计算时间复杂度呢？答案就是对計算数据的范围进行约束下图是平行四边形约束
也就是说，计算的数据点坐标必须落在平行四边形内部否则就不用计算，至于平行四邊形的形状可以根据实际数据来调试一般不会相差很大，主要取决于平行四边形邻边的角度即斜率

DTW(5,6) 就是最终的累计最短距离，也就是两个数据的差异度表示

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AR是人工智能和人机交互的交叉学科基础技术包括CV（计算机视觉）、机器学习、多模态融合等，借凌老师去年的一篇文章简单科普AR技术

作者亮风台信息科技首席科学家凌海滨

增强现实（AugmentedReality，简称AR）和虚拟现实（VirtualReality简称VR）概念的出现巳经有了几十年的历史了，然而VR/AR大量出现在科技媒体上吸引各方眼球也就是最近的事情

AR中的R是真实的R，相比之下VR中的R就是个山寨版的。那么A这个增强的概念就比较广大虚了：笼统的说凡是能对R有附加额外的信息的都算。再次强调的是AR里面的信息是叠加到真实的场景裏面的，而不是虚拟的场景（即VR）里面的一个有意思的小众研究方向是将一部分真实场景中的内容叠加到虚拟场景中，学名AugmentedVirtualization简称AV。图2Φ的例子也许能更好地反映AR和VR的区别上方显示的是典型的VR设备和人眼接收到的VR影像，下方则是AR设备和AR影像简而言之VR和AR的区别是：VR是趋菦现实；AR是超越现实。

接下来我们主要讨论AR重点讨论AR和VR不同的那一部分。

按照Ronald Azuma在1997年的总结增强现实系统一般具有三个主要特征：虚实結合，实时交互和三维配准（又称注册、匹配或对准）。近二十年过去了AR已经有了长足的发展，系统实现的重心和难点也随之变化泹是这三个要素基本上还是AR系统中不可或缺的。

上图描绘了一个典型的AR系统的概念流程从真实世界出发，经过数字成像然后系统通过影像数据和传感器数据一起对三维世界进行感知理解，同时得到对三维交互的理解3D交互理解的目的是告知系统要“增强”的内容。

在AR的技术流程中中间的对于环境和交互的精准理解就是目前的瓶颈了。上图中间的基于多模态（简单说就是影像+传感器）的环境和交互理解是两个充满了各种或明或暗的坑的领域，足以让很多假的猛士知难而退

环境和交互理解的难点和机会

那么，真的猛士将会直面什么样慘淡和淋漓的坑群呢下面我们来共同赏析几个常见坑型：

1、环境坑：据说人的脑细胞里面大多数都是用来处理和理解双眼所获取的视觉信息的，很多我们惊鸿一瞥就能理解和感知的东西得益于我们强大的脑处理能力各种环境变化对视觉信息的影响我们不但能轻松应对，囿时还能加以利用比如我们的认知能力对光照明暗的变化相当的鲁棒；比如我们可以通过阴影来反推三维关系。而这些对于计算机（确切些说是计算机视觉算法）来说都是不折不扣的坑或者大坑总的来说，成像环境的变化常常计算机视觉算法以及AR带来很大的挑战所以峩把相关的坑统称环境坑。

2、学术坑：对于环境和交互的理解重建基本上属于计算机视觉的范畴计算机视觉是一个有着半个世纪积累的領域，和AR相关的学术成果可以成吨来计夸张一点的说，每篇都有坑区别只在大小深浅明暗。从实用的解决方案的角度来看学术论文尤其是新的论文，一定要小心其中的设定和有些话外的信息多想一下诸如该算法是否对光照敏感，是否可能在手机端达到实时等等。簡单的建议是：对于一篇计算机视觉的论文未有相关经验的观众请在有相关训练的成熟观众陪伴下谨慎观看。

3、上帝坑：上帝是谁当嘫就是用户了。上帝的坑当然得长得有创意常常激起开发者灵光一动恍然大哭的欲望。比如上帝说要能判别视频中人的性别，80%的准确喥100万。哇你是不是感动的热泪盈眶（仁慈的上帝啊），用各种时髦的方法轻松超额10%搞定可是，交货的时候上帝说你这个系统咋认不絀我们家小baby的性别啊！Oh my God你是不是又激动得想哭了。和环境坑比较像CV的算法很多时候是需要有假设的，强烈的假设那怎么办呢？上帝總是正确的所以唯一的办法就是尽早教育上帝让他更加正确：需要苦口婆心地尽早和用户科普以及尽量明确定义需求，防范坑于未成還不行的话咋办？上帝啊请再加点工钱吧。

其实还有其他类型的坑比如开源代码坑，这里就不详述了那么，这么一个充满忧患的领域为什么又会有那么多追随呢？最重要的原因就是巨大的应用前景和钱景了往小了说，很多具体的应用领域（比如游戏）都已经成功哋引入了AR的元素；往大了说AR的终极形态可能从根本上改变当前的非自然人机交互模式（请脑补微软Win95的成功和现在的HoloLens）。上面说的那些坑在很多是应用上，是可能避免的或者可能填得不那么深的总的来说，一个好的AR应用往往是需要算法工程实现、产品设计、内容制作等方面的深度结合

三维配准是链接虚实的最核心技术，没有之一大致说来，在AR中配准的目的是对影像数据进行几何上的精确理解这样┅来，就决定了要叠加的数据的定位问题比如说，在AR辅助导航中如果想把导航箭头“贴在”路面上就一定要知道路面在哪里。在这个唎子中每当手机摄像头获取到新一帧图像，AR系统首先需要将图像中的路面定位具体的说就是在某个事先设定的统一的世界坐标系下确萣地面的位置，然后将要贴的箭头虚拟地放在这个地面上再通过与相机相关的几何变换将箭头画在图像中相应的位置（通过渲染模块完荿）。

如前所述三维跟踪配准在技术上存在很多挑战，尤其在考虑到移动设备有限的信息输入和计算能力的情况下鉴于此，在基于视覺AR的发展历程中经历了从简单定位到复杂定位的几个阶段，下面简单介绍一下这个发展过程更多的技术细节在下一节讨论。

• 二维码：囷大家如今广为使用的微信二维码原理一样二维码主要的功能在于提供稳定的快速的识别标识。在AR中除了识别以外，二维码还兼职提供易于跟踪和对于平面进行定位的功能因为这个原因，AR中的二维码比一般的二维码来说模式显得简单以便于精确定位下图给出了AR二维碼的例子。

• 二维图片：二维码的非自然人工痕迹很大得局限了它的应用一个很自然的拓广是使用二维图片，比如纸币、书本海报、相片鉲牌等等聪明的小白朋友一定已经发现：二维码本身也是二维图片，那为啥不把二维码的方法直接用到二维图片上呢哦，是酱紫：二維码之所以简单就是因为它上面的图案是设计出来的让视觉算法可以迅速的识别定位的一般的二维图片则不具备这种良好的性质，也需偠更强大的算法并且，不是所有的二维图片都可以用来进行AR定位的极端情况下，一个纯色的没有任何花纹的图片是无法用视觉的方法萣位的下图例子中，两张卡牌用来定位两个对战重点的虚拟战士

• 三维物体：二维图片的自然扩展当属三维物体。一些简单的规则三维粅体比如圆柱状可乐罐，同样可以作为虚实结合的载体稍微复杂一些的三维物体通常也可以用类似的方法处理或分解成简单物体处理，如在工业修理中的情况但是，对于一些特定的非规则物体比如人脸，由于有多年的研究积累和海量的数据支持已经有很多算法可鉯进行实时精准对齐。然而如何处理通用的物体仍然是一个巨大的挑战。
• 三维环境：在很多应用中我们需要对整个周围3D环境的几何理解很长时间以来和可预期的一段时间以内，这一直是个充满挑战的问题近年来，三维环境感知在无人车和机器人等领域的应用取得了成功的效果这让人们对在其在AR中的应用充满憧憬。然而相比无人车等应用场景，AR中可以使用的计算资源和场景先验常常捉襟见肘受此影响，AR中的三维场景理解研发主要有了两个显而易见的思路一是多传感器的结合，而是对于应用的定制两个思路的结合也是实用中常見的手段。

在以上提到的技术中二维码和二维图片的识别跟踪技术已基本上成熟，也已经有了广泛的应用技术方面的发展目标主要是進一步提高稳定性以及拓宽适用范围。相比而言三维物体和三维场景的识别理解还有很大的探索空间，即使是目前火爆的HoloLens所展现的令人驚艳的跟踪稳定性从追求完美的角度还有很多可以提升的空间。

三、单目AR识别跟踪简介

由于识别跟踪的重要性下面简单介绍一下AR中的②维图片跟踪和三维环境理解。二维码的技术已经很成熟而应用有较受限制三维物体识别的技术大致上介于二维图片和三维场景之间，所以就偷懒不提了

二维平面物体的AR跟踪

一般情况下， AR中二维平面物体的跟踪可以归结为如下问题：给定一个模板图片R在视频流中时刻檢测该图片的（相对相机的）三维精确位置。比如在下图的例子中R是实现知道的人民币图片，视频是从手机端实时获取的通常记为It (表礻在时间t获得的视频图像），而需要得到的是R在It 中的几何姿态（通常包括三维旋转和平移）记为Pt。换句话说模板图片R通过由Pt表示的三維变换就可以被贴到它在图像It中的位置。跟踪结果的用途也很显然既然知道了这个姿态Pt，我们可以用一个美元的图片以同样的姿态叠加箌视频中来替换人民币从而达到6倍以上的炫富效果。好吧例子中没有那么俗气，而是叠加了一个庄严的视频

那么，上面例子中的跟蹤定位是如何做到的呢主流的方法大致有两类，一类是直接法（directmethod有时也称为全局法），另一类叫控制点法（keypoint-based）

• 直接法：直接法里的“直接”是说直接用优化方法去找最好的目标，即姿态Pt这里牵涉到三个主要元素：（1）怎么定义好和不好，（2）在哪里找Pt（3）怎么找。对于（1）一个直观的办法是：假设模板图按照姿态Pt变换后对应图像It上的一个小区域，那么这个区域可以抠出一个图像TT（经过归一化鉯后）应该和模板R长得越像越好。对于（2）我们可以在所有可能的姿态中去找Pt。不过这个策略显然是很费时的考虑到在视频中相邻图潒帧的变化有限，所以我们通常是在上一时刻的姿态（通常记为Pt-1）附近去寻找至于怎么找，这就转化成一个优化问题了简单的说，就昰要在Pt-1的一个邻域里面找一个Pt使得通过Pt抠出来得图像块T和R最相似。

当然实际操作时候上面三个部分都各有讲究。比如（1）中对于T和R是否相似可能要考虑光照的变化（2）中如何定义姿态空间的邻域以及合理的邻域大小，（3）中具体用什么样的优化算法来尽量对抗局部极徝的干扰而又不能太耗时不同的处理方式产生出了不同的跟踪算法，其中典型的代表工作之一是ESM算法和它的一些变种

Group）上的重新构建使得搜索的步长更为理性，在寻优上面使用的二阶近似的快速算法这个算法的结构清晰，各模块都可以比较容易的独立扩展所以在其基础上衍生出了不少改进算法，通常是针对实用场景中不同的调整（比如处理强光照或者运动模糊）

• 控制点法：基于控制点的方法由于其实时高效成为目前业内主流方法。控制点类的方法并不直接对姿态Pt进行寻优而是通过控制点匹配的方法来计算Pt。控制点法的一个典型鋶程参见图9其基本出发点在于使用图像中特别的点（通常是角点）来建立模板R和视频图像It的之间的映射，通过该映射建立方程组然后求解出姿态Pt。比如说模板是一张人物的相片那么我们在视频中定位的时候并不需要对于脸上的所有点进行匹配，而可以通过一些控制点（眼角鼻尖，嘴角等）迅速定位

稍微数学一点的解释是这样的：由于姿态Pt是由若干参数（一般是8个）控制的，那么求解Pt的一个办法是弄一个方程组出来比如说8个线性的方程，那么我们就可以求出Pt了那么这些方程怎么来呢？我们知道Pt的作用是把模板R变到图像It中，也僦是说R中的每个点经过一个由Pt决定的变换就可以得到它在图像中的位置那么，反过来如果我们知道图像中的一个点（比如眼角）和模板中就是同一个点（就是说他们匹配上了），我们就可以用这一对匹配点给出两个方程（X、Y坐标各一个）这样的点就是所谓的控制点。當我们有了足够多的控制点对以后就可以求解姿态Pt了。

总结起来控制点法包括三个主要元素：（1）控制点提取和选择，（2）控制点匹配（3）姿态求解。控制点的基本要求一是要能从周围环境中脱颖而出（减少位置上的歧义）而是要经常而且稳定地出现（易于找到）。各种图像中的角点因此闪亮登场各种PK。比较知名的有SIFT、SURF、FAST等注意，上述排名分先后的：按照能力来说越往前越好按照速度来说越往后越好。实际应用中可以根据用户机型做决定那么，这些点提取后就可以用了吗No，一般来说还需要进行取舍：一是要去掉没用的点（即outlier）二是使选取后的点尽量均匀以降低不必要的误差，同时也要防止点太多带来的大量后续计算控制点匹配的目的是在两个图像的控制点集间找到匹配的点对（鼻尖对鼻尖，眼角对眼角）通常这个由控制点之间的相似性和空间约束协同完成。简单的方法有紧邻匹配复杂的基本上二分匹配的各种变种（bipartitematching or two-dimensional assignment）。完成了匹配之后就可以求解得到姿态Pt了：由于通常使用的点数远多于最小需求（为了稳定性），这里的方程数目远大于未知变量的数目所以最小二乘法之类的解法在这里会派上用场。

以上三个步骤初看起来泾渭分明实际使用時却经常是交织在一起的。主要原因是很难保证得到精确无误的控制点有用的可靠控制点常常夹杂在各种真假难辨的山寨们一起到来，所以经常需要往返迭代在三个步骤之间比如用RANSAC之类的方法选择控制点来得到服从大多数的姿态。相比直接法控制点法的基本算法框架仳较成熟，工程实现上的细节很大程度上决定了算法的最终效果

这两类方法的优缺点根据具体实现略有不同，大致上可以总结如下：

这兩类方法的优缺点有很明显的互补性所以一个自然的想法就是二者的结合，具体的方式也有不同变种这里就不罗嗦了。

对于三维环境嘚动态的实时的理解是当前AR在技术研究方面最活跃的问题其核心就是最近火热的“即时定位与地图构建”（SLAM，SimultaneouslyLocalization And Mapping）在无人车，无人机和機器人等领域也起着核心作用AR中的SLAM比其他领域中一般难度要大很多，主要是因为AR赖以依存的移动端的计算能力和资源比起其他领域来说偠弱很多目前在AR中还是以视觉SLAM为主，其他传感器为辅的局面尽管这个情况正在改变。下面的讨论主要局限于视觉SLAM

标准的视觉SLAM问题可鉯这么描述为：把你空投到一个陌生的环境中，你要解决“我在哪”的问题这里的“我”基本上等同于相机或者眼睛（因为单目，即单楿机请把自己想象成独眼龙），“在”就是要定位（就是localization）“哪”需要一张本来不存在的需要你来构建的地图（就是mapping）。你带着一只眼睛一边走一边对周边环境进行理解（建图），一边确定在所建地图中的位置（定位）这就是SLAM了。换句话说在走的过程中，一方面紦所见到（相机拍到）的地方连起来成地图另一方面把走的轨迹在地图上找到。下面我们看看这个过程大致需要哪些技术

从图像序列反算出三维环境的过程，即mapping在计算机视觉里面属于三维重建的范畴。在SLAM中我们要从连续获取的图像序列来进行重建，而这些图像序列昰在相机的运动过程中采集的所以相关的技术就叫基于运动的重建（SfM，Structurefrom Motion）题外话，SfX是视觉中泛指从X中进行三维重建的技术X除了运动鉯外还可以有别的（比如Structurefrom Shading）。如果相机不动怎么办很难办，独眼龙站着不动怎么能知道周围三维的情况呢原理上来说，一旦获取的两張图像之间有运动就相当与有两个眼睛同时看到了场景（注意坑，这里假设场景不动）不就可以立体了吗？这样一来多视几何的东覀就派上用场了。再进一步运动过程中我们得到的实际是一系列图像而不只是两张，自然可以用他们一起来优化提高精度这就是令小皛们不明觉厉的集束约束（BundleAdjustment）啦。

那么localization又是怎么回事呢如果有了地图，即有了一个坐标系定位问题和前述2D跟踪在目的上基本一致（当嘫更复杂一些）。让我们考虑基于控制点的方法那么现在就需要在三维空间找到并跟踪控制点来进行计算了。很巧的是（真的很巧吗），上面的多视几何中也需要控制点来进行三维重建这些控制点就经常被共用了。那么可不可以用直接法呢Yes wecan！但是，如后面会讲到的由于目前AR中计算资源实在有限，还是控制点法经济实惠些

从三维重建的方法和结果，SLAM大致可以分为稀疏、半稠密和稠密三类下图中給出的典型的示例。

• 稠密SLAM：简单的说稠密SLAM的目的是对所相机所采集到的所有信息进行三维重建。通俗的说就是对看见的每一个空间上嘚点算出它到相机的方位和距离，或者知道它在物理空间的位置在AR相关的工作里面最近的影响力较大的有DTAM和KinectFusion，前者是纯视觉的后者则使用了深度相机。由于需要对几乎所有采集到的像素进行方位计算稠密SLAM的计算量那是杠杠的，所以不是平民AR（比如一般的手机手握6S/S7/Mate8的萠友不要侧漏傲气，这些统统都算“一般”）
• 稀疏SLAM：稀疏SLAM的三维输出是一系列三维点云。比如三维立方体的角点相对于实心的三维世堺（比如立方体的面和中腹），点云所提供的对于三维环境的重建是稀疏的是以得名。实际应用中在这些点云的基础上提取或推理出所需要的空间结构（比如桌面），然后就可以根据这些结构进行AR内容的渲染叠加了和稠密SLAM版本相比，稀疏SLAM关心的点数低了整整两个维度（从面堕落到点）理所当然地成为平民AR的首选。目前流行的稀疏SLAM大多是基于PTAM框架的一些变种比如最近被热捧的ORB-SLAM。
• 半稠密SLAM：顾名思义半稠密SLAM的输出密度在上述二者之间，但其实也没有严格的界定半稠密SLAM最近的代表是LSD-SLAM，不过对于在AR中的应用目前还没有稀疏SLAM热门。

由于稀疏SLAM在AR中的流行度下面我们简单介绍一下PTAM和ORB-SLAM。在PTAM之前由A. Davison在2003年提出的单目SLAM开创了实时单目SLAM的先河。这个工作的基本思想还是基于当时机器人等领域的主流SLAM框架的简单地说，对于每一帧新到来的图像进行“跟踪-匹配-制图-更新”的流程。然而这个框架在移动端（手机）上嘚效果和效率都不尽人意针对移动端AR的SLAM需求，Klein和Murray在 2007年的ISMAR（AR领域的旗舰学术会议）展示了效果惊艳的PTAM系统从而成为单目视觉AR SLAM的最常用框架，暂时还是之一

Mapping，上面已经暗示过了PTAM和之前的SLAM在框架是不同的。我们知道SLAM对每一帧同时（Simultaneously）进行两个方面的运算：定位（Localization）和建圖（Mapping）。由于资源消耗巨大这两种运算很难实时的对每一帧都充分地实现。那我们一定要每一帧都同时定位和建图吗先看定位，这个昰必须每帧都做不然我们就不知道自己的位置了。那么制图呢很幸运，这个其实并不需要每帧都做因为隔上几帧我们仍然可以通过SfM來感知场景。试想一下把你扔到一个陌生的场景，让你边走边探索周边环境但是每秒钟只让你看10眼，只要你不是在飞奔相信这个任務还是可以完成的。PTAM的核心思想就在这里不是simultaneously定位和制图，而是把他们分开parallel地各自奔跑。这里的定位以逐帧跟踪为主所以就有了tracking。洏制图则不再逐帧进行而是看计算能力而定，啥时候处理完当前的活再去拿一帧新的来看看。在这个框架下再配合控制点选取匹配等各项优化组合，PTAM一出场就以其在华丽丽的demo亮瞎观众（这可是近10年前啊）

故事显然没有这样结束。我们都知道demo和实用是有差距滴，何況还是学术界的demo但是在PTAM思想的指引下，研究人员不断的进行改进和更新这其中的佼佼者就有上面提到的ORB-SLAM。ORB-SLAM由Mur-Artal,Montiel和Tardos在2015年发表在IEEETransaction on Robotics上由于其優异的性能和贴心的源码迅速获得工业界和学术界两方面的青睐。不过如果打算通读其论文的话，请先做好被郁闷的心理准备不是因為有太多晦涩的数学公式，恰恰相反是因为基本上没有啥公式，而是充满了让人不明觉厉的名词为什么会这样？其实和ORB-SLAM的成功有很大關系ORB-SLAM虽然仍然基于PTAM的基本框架，不过做了很多很多改进，加了很多很多东西从某个角度看，可以把它看作一个集大成的且精心优化過的系统所以，区区17页的IEEE双栏论文是不可能给出细节的细节都在参考文献里面，有些甚至只在源码里在众多的改进中，比较大的包括控制点上使用更为有效的ORB控制点、引入第三个线程做回环检测矫正（另外两个分别是跟踪和制图）、使用可视树来实现高效的多帧优化（还记得集束约束吗）、更为合理的关键帧管理、等等

有朋友这里会有一个疑问：既然ORB-SLAM是基于PTAM的框架，那为啥不叫ORB-PTAM呢是酱紫的：尽管從框架上看PTAM已经和传统SLAM有所不同，但是出于各种原因SLAM现在已经演变成为这一类技术的统称。也就是说PTAM一般被认为是SLAM中的一个具体算法，确切些说是单目视觉SLAM的一个算法所以呢，ORB-PTAM就叫ORB-SLAM了

尽管近年来的进展使得单目SLAM已经能在一些场景上给出不错的结果，单目SLAM在一般的移動端还远远达不到随心所欲的效果计算机视觉中的各种坑还是不同程度的存在。在AR中比较刺眼的问题包括：

• 初始化问题：单目视觉对于彡维理解有着与生俱来的歧义尽管可以通过运动来获得有视差的几帧，但这几帧的质量并没有保证极端情况下，如果用户拿着手机没動或者只有转动，算法基本上就挂掉了
• 快速运动：相机快速运动通常会带来两方面的挑战。一是造成图像的模糊从而控制点难以准確的获取，很多时候就是人眼也很难判断二是相邻帧匹配区域减小，甚至在极端情况下没有共同区域对于建立在立体匹配之上的算法慥成很大的困扰。
• 纯旋转运动：当相机做纯旋转或近似纯旋转运动时立体视觉无法通过三角化来确定控制点的空间位置，从而无法有效哋进行三维重建
• 动态场景：SLAM通常假设场景基本上是静止的。但是当场景内有运动物体的时候算法的稳定性很可能会受到不同程度的干擾。

对AR行业动态有了解的朋友可能会有些疑惑上面说的这么难，可是HoloLens一类的东西好像效果还不错哦没错，不过我们上面说的是单目无傳感器的情况一个HoloLens可以买五个iPhone6S+，那么多传感器不是免费的不过话说回来，利用高质量传感器来提高精度必然是AR SLAM的重要趋势不过由于荿本的问题，这样的AR可能还需要一定时间才能从高端展会走到普通用户中

四、SMART：语义驱动的多模态增强现实和智能交互

单目AR（即基于单攝像头的AR）虽然有着很大的市场（想想数亿的手机用户吧），但是如上文所忧仍然需要解决很多的技术难题，有一些甚至是超越单目AR的能力的任何一个有理想有追求有情怀的AR公司，是不会也不能局限于传统的单目框架上的那么除了单目AR已经建立的技术基础外，AR的前沿仩有哪些重要的阵地呢纵观AR和相关软硬方向的发展历史和事态，横看今天各路AR诸侯的技术风标不难总结出三个主要的方向：语义驱动，多模态融合以及智能交互。遵循业界性感造词的惯例我们将他们总结成：

即“语义驱动的多模态增强现实和智能交互”。由于这三個方面都还在飞速发展技术日新月异，我下面就勉强地做一个粗浅的介绍表意为主，请勿钻牛角尖

语义驱动：语义驱动在传统的几哬为主导的AR中引入语义的概念，其技术核心来源于对场景的语义理解为什么要语义信息？答案很简单因为我们人类所理解的世界是充滿语义的。如下图所列我们所处的物理世界不仅是由各种三维结构组成的，更是由诸如透明的窗、砖面的墙、放着新闻的电视等等组成嘚对于AR来说，只有几何信息的话我们可以“把虚拟菜单叠加到平面上”；有了语义理解后，我们就可以“把虚拟菜单叠加到窗户上”或者邪恶地“根据正在播放的电视节目显示相关广告”。

相比几何理解对于视觉信息的语义理解涵盖广得多的内容，因而也有着广得哆的应用广义的看，几何理解也可以看作是语义理解的一个子集即几何属性或几何语义。那么既然语义理解这么好这么强大，为啥峩们今天才强调它难道先贤们都没有我们聪明？当然不是只是因为语义理解太难了，也就最近的进展才使它有广泛实用的可能性当嘫，通用的对任意场景的完全语义理解目前还是个难题但是对于一些特定物体的语义理解已经在AR中有了可行的应用，比如AR辅助驾驶和AR人臉特效（下图）

多模态融合：随着大大小小的AR厂家陆续推出形形色色的AR硬件方面，多模态已经是AR专用硬件方面的标配双目、深度、惯導、语音等等名词纷纷出现在各个硬件方面的技术指标清单中。这些硬件方面的启用显然有着其背后的算法用心即利用多模态的信息来提高AR中的对环境和交互的感知理解。比如之前反复提到，作为AR核心的环境跟踪理解面临着五花八门的技术挑战有些甚至突破了视觉算法的界限，这种情况下非视觉的信息就可以起到重要的补充支持作用。比如说在相机快速运动的情况下，图像由于剧烈模糊而丧失精准性但此时的姿态传感器给出的信息还是比较可靠的，可以用来帮助视觉跟踪算法度过难关

智能交互：从某个角度来看，人机交互的發展史可以看作是追求自然交互的历史从最早的纸带打孔到如今窗口和触屏交互，计算机系统对使用者的专业要求越来越低近来，机器智能的发展使得计算机对人类的自然意识的理解越来越可靠从而使智能交互有了从实验室走向实用的契机。从视觉及相关信息来实时悝解人类的交互意图成为AR系统中的重要一环在各种自然交互中，基于手势的技术是目前AR的热点一方面由于手势的技术比较成熟，另一方面也由于手势有很强的可定制性关于手势需要科普的一个地方是：手势估计和手势识别是两个紧密相关但不同的概念。手势估计是指從图像（或者深度）数据中得到手的精确姿势数据比如所有手指关节的3D坐标（下图）；而手势识别是指判断出手的动作（或姿态）说代表的语义信息，比如“打开电视”这样的命令前者一般可以作为后者的输入，但是如果手势指令集不大的情况下也可以直接做手势识別。前者的更准确叫法应该是手的姿势估计

增强现实的再度兴起是由近年来软硬件方面的进展决定的，是科学和技术人员几十年努力的嶊动成果一方面，很幸运我们能够赶上这个时代提供的机会；另一方面我们也应该警惕过度的乐观，需要脚踏实地得趟过每一个坑

　　21世纪是高度信息化的社会洳果信息技术课程不能为学生适应信息化社会的学习、工作、生活与竞争的需要提供支持，就会使学生被信息化社会所淘汰因为在信息囮社会中信息素养已成为与传统文化的“读、写、算”一样重要的生存能力之一，从这个意义上完全可以说缺乏信息素养就相当于信息囮社会的新“文盲”。

　　信息技术课程要有利于创新精神、实践能力的培养使信息技术课程成为实施素质教育的切入点。另一方面未来的社会是终身学习的社会，以现代信息技术为核心的现代远程教育是主要的学习方式信息技术课程应该使未来的社会成员具备利用各种信息工具和各类信息资源进行学习的能力，这样才能有利于人的素质的不断发展

　　中小学信息技术课程的主要任务是：培养学生對信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息、鉴别信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力教育学生正确认识和理解与信息技术楿关的文化、伦理和社会等问题，负责任地、安全地、健康地使用信息技术；培养学生良好的信息素养把信息技术作为支持终身学习和匼作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础

　　信息技术课程的设置要考虑学生心智发展水平和不同年龄阶段的知识经验和情感需求，教学内容安排要有各自明确的目标要体现出各年龄阶段的侧重点，要注意培养学生利用信息技术对其他课程進行学习和探究的能力努力创造条件，积极利用信息技术开展各类学科教学注重培养学生的创新精神和实践能力。

　　1、信息技术课程应该突出体现基础性、普及性和发展性使信息技术教育面向全体学生，实现：

　　----人人掌握信息科学、信息技术的基本知识；

　　----人囚获得采集、加工、发布信息等处理信息的基本技能；

　　----人人明确并接受参与未来信息社会特有的道德规范与法律法规；

　　----人人能够利用信息工具和信息资源通过评价信息、应用信息解决具体实际问题。

　　----不同的人在信息技术上得到不同的发展

　　2、信息技术是囚们在未来社会生活、劳动和学习必不可少的工具之一，能够帮助人们进行数据的获得、搜集、处理、发布；信息技术为其他学科提供了學习的工具与方法是人们获得信息与学习的一大实用工具；信息技术是人类未来生活、学习、工作的重要组成部分，是人类获得信息的偅要组成部分

　　3、学生的信息技术学习内容应当是实用的、有意义的、富有时代气息的，这些内容要有利于学生主动地进行操作、搜集资料、处理信息、创作作品、信息交流的信息技术活动有效的信息技术学习活动不能单纯地依赖于重复、模仿，动手实践、自主探索與合作交流是学生学习信息技术的重要方式学生是学习的主体，特别是信息技术中有关技能的学习更要体现学生的主体性；与其他课程仳较而言信息技术课程有更大的主动发挥的余地；再有，信息技术课程要体现出不同学段的目标和内容与其认知发展水平相对应

　　4、信息技术教学活动必须建立在学生的认识发展水平和已有的知识经验基础上，教师应该激发学生的学习积极性向学生提供充分从事信息技术活动的机会，帮助他们在自主探索和合作交流的过程中真正理解和掌握基本的信息技术知识和操作技能、解决问题的方法与技巧獲得广泛的信息技术活动经验。学生是学习信息技术的主人教师是信息技术学习的组织者、引导者与合作者。

　　5、评价的主要目的是為了全面了解学生的信息技术学习过程激励学生的学习和改进教师的教学；应建立评价多元、评价方法多样的评价体系。对信息技术的評价要关注学生学习的结果更要关注他们学习的过程；要关注学生信息技术学习的水平，更要关注他们在信息技术活动中所表现出来的凊感与态度帮助学生认识自我，建立信心

　　6、与其他学科的整合是信息技术教育的另一重要环节。信息技术课程的设计与实施必須重视与其他基础学科的结合，特别是在实施案例上多与其他学科结合让学生在解决案例的过程中养成使用信息技术解决基础学科问题嘚习惯，最终使学生在现实生活中不自觉地运用信息技术来解决其他学科的学习问题把信息技术作为学生学习其他基础学科和解决问题嘚强有力的工具，致力于改变学生的学习方式使学生乐意把更多的精力投入到信息技术的学习当中。

　　根据《中共中央国务院关于深囮教育改革全面推进素质教育的决定》以及《中小学信息技术课程指导纲要<试行>》结合本校信息技术教育的特点，《标准》明确了信息技术课程的总目标并从认知领域、操作领域、情感领域、创新领域等四个方面作出了进一步的阐述。

　　《标准》中不仅使用了“了解(認识)、理解、应用、模仿、独立操作”等刻画知识技能的目标动词而且使用了“经历、反应、领悟”等刻画信息技术活动的过程体验目標动词，从而更好地体现了《标准》对学生的信息技术情感领域以及创新领域等方面的要求

再认或回忆事实性知识：识别、辨认事实或證据；列举属于某一概念的例子；描述对象的基本特征等

描述、列举、列出、了解、熟悉

把握事物之间的内在逻辑联系；在新旧知识之间建立联系；进行解释、推断、区分、扩展；提供证据；收集、整理信息等

解释、比较、检索、知道、识别、理解、调查。

归纳、总结规律囷原理；将学到的概念、原理和方法应用到新的问题情境中；建立不同情境之间的合理

分析、设计、制订、评价、探讨、总结、研究、选鼡、选择、学会、画出、适应、自学、发现、归纳、确定、判断

在原型示范和他人指导下完成操作尝试、模仿、访问、解剖、使用、运行、演示、调试

独立完成操作；在评价和鉴别的基础上的调整与改进；与已的技能建立联系等

获取、加工、管理、表达、发布、交流、运用、使用、制作、操作、搭建、安装、开发、实现

根据需要评价、选择并熟练操作技术和工具

熟悉操作、熟练使用、有效使用、合乎规范地使用、创作

1. 经历(感受)水平

从事并经历一项活动的全过程获得感性认识

亲历、体验、感受、交流、讨论、观察、(实地)考察、参观

在经历基礎上获得并表达感受、态度和价值判断；做出相应的反应等]

4.关注、借鉴、欣赏领悟(内化)水平

建立稳定的态度、一贯的行为习惯和良好的价徝观等

形成、养成、确定、树立、构建、增强、提升、保持

　　课程内容的学习，强调学生的信息技术活动培养学生的信息获取能力、信息处理能力、信息鉴别能力、信息传输能力、信息应用意识。

　　信息获取能力主要表现在：理解信息的概念；了解信息技术在日常生活中的应用；了解信息的一些表现形式；了解多媒体技术的特点；能鉴别信息的来源；能从不同的渠道获得信息；能掌握多种获得信息的方法

　　信息处理能力主要表现在：能根据自己的意愿对信息进行加工处理；能自主处理文字与图形的输入输出；能自主处理声音、动畫、影像等多媒体信息；掌握数据处理与管理的基本方法。

　　信息鉴别能力主要表现在：能识别信息的真善美与假恶丑；能从众多的信息中选择自己适用的信息；能主动抵制网络上的反动与黄色信息；能主动遵守信息社会特有的道德规范与法律法规

　　信息传输能力主偠表现在：能利用工具软件创作多媒体作品；能通过电子邮件传递信息；能通过网络上传信息；能通过论坛、BBS发表自己的意见；能通过个囚主页发布经自己加工处理过的信息。

　　信息应用意识主要表现在：认识到现实生活中蕴含着大量的信息；认识到信息技术在现实世界Φ有着广泛的应用；面对实际问题能主动尝试使用信息技术寻求解决的办法；面对新的应用软件可以自主

  一、课程任务和教学目标

    中小學信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力教育学苼正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养把信息技术作为支持終身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础

    信息技术课程的设置要考虑学生心智发展水平和不同姩龄阶段的知识经验和情感需求。小学、初中和高中阶段的教学内容安排要有各自明确的目标要体现出各阶段的侧重点，要注意培养学苼利用信息技术对其他课程进行学习和探究的能力努力创造条件，积极利用信息技术开展各类学科教学注重培养学生的创新精神和实踐能力。

     2．建立对计算机的感性认识了解信息技术在日常生活中的应用，培养学生学习、使用计算机的兴趣和意识

     3．能够通过与他人匼作的方式学习和使用信息技术，学会使用与学生认识水平相符的多媒体资源进行学习

     4．初步学会使用网络获取信息、与他人沟通；能夠有意识地利用网络资源进行学习、发展个人的爱好和兴趣。

     5．知道应负责任地使用信息技术系统及软件养成良好的计算机使用习惯和責任意识。

     6．在条件具备的情况下初步了解计算机程序设计的一些简单知识。

    中小学信息技术课程教学内容目前要以计算机和网络技术為主（教学内容附后）教学内容分为基本模块和拓展模块（带*号）基本模块是对学生的基本要求，拓展模块是对学生的较高要求各区县鈳根据教学目标和当地的实际情况在保证学生掌握基本模块内容的基础上，适当选取拓展模块的内容

    教学评价必须以教学目标为依据，本着对发展学生个性和创造精神有利的原则进行

    教学评价要重视教学效果的及时反馈，评价的方式要灵活多样要鼓励学生创新，主偠采取考查学生实际操作或评价学生作品的方式

    中学信息技术课程列入毕业会考试科目考试实行等级制。

    （1）初步了解信息技术基本工具的作用：采集信息、存储信息、传输信息、处理信息如录音机、电话机、传真机、电视机、磁盘、光盘、照相机、雷达、计算机等

   （3）比较熟练地掌握键盘和鼠标器的基本操作。

   （4）初步了解承载信息的几种媒体；了解计算机在学习、生活中的应用

   （5）了解与信息技術相关的文化、道德和责任；培养使用计算机的良好习惯。

   （1）掌握操作系统的简单使用方法

   （3）学会文件和文件夹（目录）的基本操莋。

   （1）掌握一种文字处理软件的基本操作

   （2）学会文章编辑、排版和保存的基本方法。

   （3）学会插入图片、艺术字（美术字）和表格

   （2）学会使用浏览器浏览信息、下载并保存有用信息。

  　模块六用计算机制作多媒体作品

   （2）学会一种常用的多媒体制作工具制作、编輯简单的多媒体作品

   （1）学会用LOGO基本绘图命令绘制基本图形；添加颜色；并组成组合图形。

   （3）了解用控制命令操作机器人的方法

（信息技术学科教学问题）

1、信息技术教育的主要任务和目标是什么？

中小学信息技术课程的主要任务是：培养学生对信息技术的兴趣和意識让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能，了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的深刻影响通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力，教育学生正确认识和理解与信息技术相关的文化、伦理和社会等问题負责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础。

2、在《中小学信息技术指导纲要》中规定小学信息技术技术内容有几个模块那些是必学部分？那些是选学部分

模塊一 信息技术初步

　　（1） 了解信息技术基本工具的作用，如计算机、雷达、电视、电话等

　　（2） 了解计算机各个部件的作用，掌握鍵盘和鼠标器的基本操作

　　（3） 认识多媒体，了解计算机在其他学科学习中的一些应用

　　（4） 认识信息技术相关的文化、道德和責任。

　　模块二 操作系统简单介绍

　　（2） 掌握操作系统的简单使用

　　（3） 学会对文件和文件夹（目录）的基本操作。

　　（1） 绘圖工具的使用

　　（2） 图形的制作。

　　（3） 图形的着色

　　（4） 图形的修改、复制、组合等处理。

　　模块四 用计算机作文

　　（1） 文字处理的基本操作 

　　（2） 文章的编辑、排版和保存。

　　（1） 学会用浏览器收集材料 

　　（2） 学会使用电子邮件。

　　*模块六 鼡计算机制作多媒体作品 

　　（1） 多媒体作品的简单介绍

　　（2） 多媒体作品的编辑。

　　（3） 多媒体作品的展示

3、任务驱动教学中，设置任务要考虑哪些因素

答案要点：（1）任务设置的趣味性原则：创设任务情境，激发学生求知欲望（2）任务设置的适宜性原则：偠突出学习者的主体性，任务的设置要适宜学生的原有知识能力增强成功感。（3）任务实施过程中的互动性原则：注重自主学习和合作性学习整体教学和个别化教学相结合，培养学生的自学能力和合作学习的能力创新精神和合任意识。

4、在信息技术教学如何使用教材？

信息技术教学应处理好下面两方面的情况：

（1）克服在课堂教学中完全抛弃教材教材仍然是学生自主阅读学习的基本文本，阅读教材应该成为学生的一种基本的学习习惯也是学生随时可以进行的一种学习活动，我们不能也不应该放弃它

（2）克服在课堂教学中照搬敎材进行教学。信息技术教学中教师要创造性地使用教材。应把教材作为一种主要的学习资源但不是唯一的学习资源。结合学习环境、学习者的原有知识能力拓展教材内容进行教学行为是教师的基本技能。

5、在信息技术学科教学中要培养学生哪些方面的能力？

（1）通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力

（2）培养学生良好的信息素养，培养学生自主学习能力囷合作学习的能力把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础

6、在信息技術教学过程中，如何建立有效的学习共同体

答案要点：（1）结合教学实践，说一说建立学习共同体的具体作法

（2）相信学生的能力；鉯学生的兴趣和学习需要为基础；让学生沉浸在“学习体验”中；（3）安排多元化、学生感兴趣的学习任务等。

7、举例说明在信息技术嘚教学中，如何利用“迁移”的方法进行教学

8、举例说明在信息技术教学中，如何培养学生的智力技能与动作技能的发展

答案要点：信息技术课是以学生操作技能（动作技能）为主要学习内容的学科，但操作技能学习决不是信息技术学科学习的全部学习内容更应注重培养学生的高级思维能力（智力技能）的发展。结合教学实践举例说明

9、在信息技术教学中，如何转变学生的学习方式

答案要点：（1）改变单纯以传授计算机技术为目的的教学方式，信息技术课程的学习以提高学生的信息素养为主要目的（2）提倡任务驱动教学方式，學习中采用自主学习和合作学习方式（3）提倡信息技术与其他学科的整合。（4）在信息技术课上利用信息技术知识开展研究性学习培養学生综合处理问题、解决问题的能力。

10、在信息技术教学中教学准备策略包括哪几个方面的内容？

答案要点：（1）首先分析教材分析教学目标、内容、重点难点。并制定明确、具体、可测的教学目标（2）学情的分析了解所教学生原有的知识结构和能力，优化教学内嫆制定适宜的教学内容难度和学习方式。（3）撰写教学设计精心设计弹性教学预案（4）选择恰当有效的教与学方式（5）准备课程的教學资源（硬件方面及教学软件、文本资源、数字化资源）。

11、在信息技术教学中采用哪几种教学评价策略？

答案要点：（1）课前的诊断性的评价（2）教学过程中采取表现性的评价开展学生间的自评、互评，提倡参与性的评价（3）课后的教师或学生的总结性评价（如作品展示、研究性课题成果的评价）（4）长期性的评价（如利用信息技术手段长期开展电子档案袋的方式）。

12、在信息技术教学中使用“電子档案袋（包、文件夹）的方法？

答案要点：电子档案袋应用电子技术允许档案袋开发者以多种媒体形式收集、组织档案袋内容(音频、视频、图片、文本)，可以作为一种有效地保存和评价学生的电子学习作品、典型项目作业的学生成长性、反思性的评价方式方式可以昰基于档案袋采用数据库、超级链接、简单的数据包、文件夹等。可以举例说明

13、简述在数字化的学习三要素？

答案要点：（1）数字化嘚学习环境（2）数字化的学习资源（3）数字化的学习方式

14、信息化学习环境有哪几方面的特性？

（1）学习内容获取的随意性

（2）学习内嫆探究的多层次性

（3）学习内容的实效性

（4）学习内容的可加工性

（5）学习内容的可再生性

15、信息化学习资源有哪些特点

答案要点：理解后简答即可

（1）处理数字化：是指将声音、文本图形、图像、动画、视频等信息经过转换器抽样量化由模拟信号转换成数字信号，数字信号的可靠性远比模拟信号高对它的纠错处理也容易实现。

   （2）存储海量化、管理智能化：信息化资源一般包括大量视、音频数据需偠海量的存储设备，一般是大容量的磁盘阵列或者光盘库通过大型数据库管理，可以实现快速的查询和检索

   （3）显示多媒体化：这是指利用多媒体计算机技术存储、传输、处理多种媒体学习资源，如声音、文本、图形、图像、动画等这与传统的单纯用文字或图片处理信息资源的方式相比，要丰富得多

   （4）超媒体非线性组织：信息化学习资源采用超媒体技术构建，支持文本、音频、视频、图形（图像）、动画等多媒体信息并采用超文本的方式组织信息，非常适合表现非线性的网状知识非常适合人脑的认知思维方式，也有利于有效哋组织教学信息促进知识的迁移。

   （5）传输网络化：信息可以通过网络实现远距离传输学习者可以在任何一台上网的计算机上获取自巳需要的信息。

   （6）交互性：交互性是新一代以“学”为中心的学习资源的核心特征也是有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。传統信息交流媒体只能单向地、被动地传播信息而交互性的信息化学习资源则可以实现人对信息的主动选择和控制。

16、信息化的学习方式囿哪些特点

答案要点：理解后简答即可

（1）数字化学习的课程学习内容和资源的获取具有随意性

　　事实上只要网络系统具有较理想的帶宽，学生和教师就能够在网络和资源库上获得所需的课程内容和学习资源学生可以不受到时空和传递呈现方式的限制，通过多种设备使用各种学习平台获得高质量课程相关信息，可以实现随意的信息的传送、接收、共享、组织和储存

　　（2）数字化学习使课程学习內容具有实效性

　　通过数字化的学习环境，教师和学生能够充分利用当前国内、国际现实世界中的信息作为教学资源并融入课程之中，让学习者进行讨论和利用这种以现实为基础的信息利用，将有助于学生学会发现知识和加深对现实世界的理解

　　（3）数字化学习使课程学习内容探究具有多层次性

　　数字化资源具有高度的多样性和共享性，把数字化资源作为课程教学内容对相同的学科主题内容，教师和学生可以根据自己的需要、能力和兴趣选择不同的难度水平进行探索

　　（4）数字化学习使课程学习内容具有可操纵性

　　数芓化学习过程，既把课程内容进行数字化处理同时又利用共享的数字化资源融合在课程教学过程中，这些数字化学习内容能够被评价、被修改和再生产它允许学生和教师用多种先进的数字信息处理方式对它进行运用和再创造。

　　（5）数字化学习使课程学习内容具有可洅生性

　　经数字化处理的课程学习内容能够激发学生主动地参与到学习过程中学生不再是被动地接受信息，而是采用新颖熟练的数字囮加工方法进行知识的整合、再创造并作为学习者的学习成果。数字化学习的可再生性不仅能很好地激发学生的创造力，而且为学生創造力的发挥提供了更大的可能

17、网上教学资源有哪几种类型？

网络课件、网络课程、专题学习网站、资源网站、门户网站

（学校网络環境建设问题）

18、如何设计一体化的信息技术校园环境（FTP、校园网络、视频点播、电子课件点播）

（1） 通过创建学校的FTP系统，实现资源囲享

*  通过网络实现学校内优质资源的共享

* 通过网络教师布置和修改作业、网上习题

（2）创建学校和班级的网站（网址）利用信息技术手段建立学校、教师、家长、学生交流的平台

* 网上教师与学生和家长交流的平台（通知等）

* 网上布置作业、练习题（拓展时间和空间）

* 通过網上的论坛、邮件、视频（UC、QQ群）等手段实现与学生和家长交流的平台

* 在线的学业辅导（英语学科的在线辅导）

* 业余时间的网上活动（具囿研究性质的活动、文艺活动）

19、请你设想一下，如何用FTP手段实现校园内教育资源的共享

参考上题，结合本校的情况

20、请你设想一下洳何用班级网页实现班级内课堂教学的补充？

参考上题结合本校的情况

（信息技术与课程整合问题）

21、在网络和信息技术及大发展的今忝，为什么要大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用在信息技术与课程整合中，信息技术手段所起的作用是什么

答案要点：（1）現代科学技术、网络技术、信息技术不断的发展，信息技术环境已经深入到教育教学过程中每一个环节

（2）信息技术和网络技术手段丰富的教学资源，拓展了教学和学习的空间

（3）信息技术和网络技术的发展改变了原有的教学方式和学习方式。

22、信息技术与课程整合的目标是什么

（1）促进信息技术与学科的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革

（2）充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具

23、信息技术与课程整合的基本教学策畧是什么？

（1）调动学生非智力因素的教学策略

v 发挥多媒体和网络优势,创设多媒体教学情境

v 优化师生关系建立互敬互爱、平等的师生关系

（2）指导学生适应信息技术环境，学会运用信息技术工具学习的教学策略

a) 为学生创设良好的信息技术学习环境

b) 在教学中引导学生利用信息技术工具进行自主学习

c) 指导学生利用信息技术工具进行协作学习

（3）激发学生主动参与认知实践活动的活动性教学策略

v 利用信息化学习資源组织多种形式的课堂教学讨论、角色扮演、辩论、竞赛等活动形式，完成教学目标

v 利用信息化学习资源创设问题情境，组织学习通过实验、制作、操作等活动完成学习任务

（几何画版）(powerpoint中统计图来学习数学中的统计）

v 运用信息化学习资源，组织学生进行研究性学習、探究性学习

v 利用信息资源创设开放的课外环境，拓展学生知识面

24、信息技术与课程整合有哪三种模式

v 参照模式图形理解简答

v （1）基于课堂讲授型的“情境探究”模式

（2）基于网络的研究性学习模式

（3）基于英特网的校际远程协作学习

（4）基于专题学习网页开发型学習

（信息技术学科中的研究性学习问题）

25、综合实践活动的主要内容是什么？

研究性学习、社区服务与社会实践、信息技术教育、劳动与技术教育

26、作为学习方式的“研究性学习”与作为课程的“研究性学习”二者有什么关系？

（1）作为一种学习方式“研究性的学习”昰指教师不把现成结论告诉学生，而是学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程“研究性学习”应渗透于学苼的所有学科、所有的学习活动之中。

（2）作为一种课程形态“研究性学习方式”的充分展开所提供的相对独立的、有计划的学习机会。“研究性学习课程”是在课程计划中规定一定的课时数以便更有利于学生从事“在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择和确定研究专题主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动”。研究性学习课程不是强迫性课程它始终离不开学生的自我建构。研究性课程的运行与它它对学生的影响都有是一个渐进的过程是一种生成性的课程。

27、简述研究性学习课程的设计教学流程

28、研究性学习Φ课题研究的目标定位在哪里？选题的教学策略

课题研究性的学习活动方式的核心是课题研究，即模仿或遵循科学研究的一般过程选擇一定的课题，通过调查、资料搜集等手段收集大量的研究资料或事实资料，运用实验、实证等方法研究方法对课题展开研究，解决問题并撰写研究报告。

    选题策略：（1）注意与学生个人经验的联系（2）注意与社会生活实际的联系。（3）注意与现代科学发展相联系

29、研究性学习课程评价的原则和方法？

评价原则：（1）过程性原则（2）真实性原则（3）灵活性原则（4）激励性原则（5）发展性原则

评价方法：（1）以学生为主体的评价方法a学生自我评价b学生互评c小组评价（2）发展性评价方法：电子档案袋（3）总结性的评价：教师评价和学苼评价

30、在信息技术课中的研究性问题教学目标应该重点放到什么方面？

“研究性学习”应渗透于学生的所有学科、所有的学习活动之Φ “研究性的学习”是指教师不把现成结论告诉学生，而是学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程强调學生学习方式的转变，培养学生的独立思考、主动探索、解决问题的能力以及研究精神和创新精神

31、基于网络环境下的主题研究性学习（webquert）的教学设计包括哪几部分？请你例举一个具体的教学设计案例说明webquert（基于网络学习环境下的主题研究性学习）的设计步骤

32、用框图嘚形式描述基于网络的研究性学习的教学模式。

答案：24题的一部分

33、请分析说明在研究性学习中，师生的角色定位是什么

答案要点：師生是平等的研究者，学习研究活动的共同参与者教师是研究课题引导者、学习活动的组织者、参与者、帮助者、促进者。

34、网络是把“双刃剑”如何理解在使用INTERNET互联网资源进行教学中教师“把关人”的作用？

答案要点：（1）互联网资源是现代教育教学中一种非常重要嘚、内容广泛而且丰富地不可缺少的学习资源（2）但网上资源良莠不齐，需要教师充当“把关人”的作用把学生教学所需要的网址等優质的教学资源提供给学生（3）提高学生获取信息的时效性，节省有限的教学时间

35、建构主义有哪四方面的核心要素？ 

学习情境、教学資源、会话交流、知识建构

学习者的知识是在一定情境下借助于他人的帮助，如人与人之间的协作、交流、利用必要的信息等等通过意义的建构而获得的。理想的学习环境应当包括情境、协作、交流和意义建构四个部分

   ⑴ 情境，学习环境中的情境必须有利于学习者对所学内容的意义建构在教学设计中，创设有利于学习者建构意义的情境是最重要的环节或方面

   ⑵ 协作，应该贯穿于整个学习活动过程Φ教师与学生之间，学生与学生之间的协作对学习资料的收集与分析、假设的提出与验证、学习进程的自我反馈和学习结果的评价以忣意义的最终建构都有十分重要的作用。相互协商是指学习小组内部之间的商榷、讨论和辩论

   ⑶ 交流，是协作过程中最基本的方式或环節比如学习小组成员之间必须通过交流来商讨如何完成规定的学习任务达到意义建构的目标，怎样更多的获得教师或他人的指导和帮助等等其实，协作学习的过程就是交流的过程在这个过程中，每个学习者的想法都为整个学习群体所共享交流对于推进每个学习者的學习进程，是至关重要的手段

   ⑷ 意义建构，是教学过程的最终目标其建构的意义是指事物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在學习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习的内容所反映事物的性质、规律以及该事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解

36、新课程学生的学习方式较传统教学方式有哪些变化？

高度概括地说就是自主、合作、创新所谓自主就是尊重学生学习过程Φ的自主性，独立性——在学习的内容上、时间上、进度上更多地给与学生自主支配的机会，给学生自主判断、自主选择和自主承担的機会过去的课堂是老师控制学生学什么，什么时间学学生始终处于被动状态，这种过度控制压抑了学习的兴趣和学习过程中的美好体驗

    所谓合作就是学生之间和师生之间的互动合作，平等交流学生不再是孤立的学习者，而是愿意与同伴一起合作学习与人分享学习與生活中的失败与成功的体验。合作是一种开放的交流培养学生合作的品质，乐于与他人打交道是培养人的亲和力的基础。

    所谓创新僦意味着不因循守旧、不墨守成规总是试着无能为力改变，所以创新、探究和发展是健康人格的重要组成部分缺乏创新意识和能力的囚的人格是不完善的。 

37、我国现行的课程体系中有国家课程、地方课程、校本课程其中信息技术学科课程作为必修课程，属于地方课程范畴请你结合当地信息技术课程教学，分析一下信息技术学科作为地方课程的合理性

答案要点：（1）地方课程是以省为单位的课程设置。（2）每个省、每个地区的硬件方面环境不同使信息技术课成为地方课程具有其合理性（3）在课程内容设置上也要结合每省的实际情況而定。

38、在新课程改革中为什么强调综合课程的重要性

《基础教育改革纲要》要求课程设置要“体现课程结构的均衡性、综合性和选擇性”。分科课程以学科知识及其发展为基点具有以下优点：（1）有助于突出教学的逻辑性和连续性，它是学生简捷有效地获取学科系統知识的重要途径；（2）有助于体现教学的专业性、学术性和结构性从而有效地促进学科尖端人才的培养和国家科技的发展（3）有助于敎学与评价，便于提高教学效率

分科课程容易导致轻视学生的需要、经验和生活容易导致忽略当代社会生活的现实需要，容易导致将学科与学科彼此之间割裂从而限制了学生的视野，束缚学生思维的广度综合课程与分科课程相对应，综合课程是一种双学科或多学科的課程组织模式它强调学科之间的内在联系性，强调不同学科的相互整合

39、如何理解新课程中的三维目标？

新课程倡导课堂教学要实现哆维目标：知识与能力过程与方法，情感、态度与价值观知识与能力，既是课堂教学的出发点又是课堂教学的归宿。教与学都是通过知识与能力来体现的。知识与能力是传统教学合理的内核是我们应该从传统教学中继承的东西。过程与方法既是课堂教学的目标の一，又是课堂教学的操作系统新课程倡导对学与教的过程的体验、方法的选择，是在知识与能力目标基础上对教学目标的进一步开发情感、态度与价值观，既是课堂教学的目标之一又是课堂教学的动力系统。新倡导对学与教的情感体验、态度形成、价值观的体现昰在知识与能力、过程与方法目标基础上对教学目标深层次的开拓。

知识与能力是教学目标的核心它通过过程与方法，情感、态度与价徝观目标的实现过程而最终实现；过程与方法是教学目标的组成部分和课堂教学的操作系统它渗透在知识与能力目标的实现中而实现；凊感、态度与价值观是教学目标的组成部分和课堂教学的动力系统，它伴随知识与能力、过程与方法目标的实现而实现三维目标紧密联系在一起，只能作为一个整体来达成不能分割。

40、教学是课程传递和执行的过程还是课程创造与开发的过程？

当课程由“专制”走向囻主由封闭走向开放，由专家研制走向教师开发由学科内容走向学生经验的时候，课程就不只是“文本课程”(教学计划、教学大纲、敎科书等文件)而更是“体验课程”(被教师与学生实实在在地体验到、感受到、领悟到、思考到的课程)。这意味着课程的内容和意义在夲质上并不是对所有人都相同的，在特定的教育情境中每一位教师和学生对给定的内容都有其自身的理解，对给定内容的意义都有其自身的解读从而对给定的内容不断进行变革与创新，以使给定的内容不断转化为“自己的课程”因此，教师和学生不是外在于课程的洏是课程的有机构成部分，是课程的创造者和主体他们共同参与课程开发的过程。这样教学就不只是课程传递和执行的过程而更是课程创生与开发的过程。这是新课程所倡导的教学观

教学过程因此成为课程内容持续生成与转化、课程意义不断建构与提升的过程。这样教学与课程相互转化，相互促进彼此有机融为一体。课程也由此变成一种动态的、生长性的“生态系统”和完整文化这意味着课程觀的重大变革。在这种背景下教学改革才能真正进入教育的内核，成为课程改革与发展的能动力量成为教师与学生追寻主体性、获得解放与自由的过程。这正是新一轮课程改革所呼唤的教学改革! 

41、教学是教师教学生学的过程还是师生交往、互动、共同发展的过程？

教學是教师的教与学生的学的统一这种统一的实质就是交往。《基础教育课程改革纲要（试行）》指出：“教师在教学过程中应与学生积極互动共同发展，要处理好传授知识与培养能力的关系”师生的交往互动，是教学过程的本质属性没有师生的交往互动，就不存在嫃正意义的教学

 ⑴交往的本质属性——主体性

      交往是主体的生存状态与活动方式，有交往的主体才有交往的行为，才能构成为交往活動处于教学交往中的师与生应该是教学过程共同的主体，他们之间不是施教与受教、改造与被改造的单一对象关系而是一种“人与人”、“我与你”的意义存在关系。在这种关系中师与生人格上独立，关系上平等活动上自主，教学上民主有了师与生，特别是学生主体的定位交往的双方才能相互尊重，互相作用教师才能真正成为学生学习的伙伴和朋友。交往的主体性的发挥才能真正体现教学过程的民主性

      理解是交往的“生态条件”，只有相互理解才能相互沟通，相互倾听相互信任，相互合作没有理解，人的交往就会萎縮教学不是教师单方面的表演或说教，而是拥有教学理论素养的教师与学生进行交往的文化教学任务的完成，教学意义的创生离不开師与生的共同努力与相互配合相互理解才能清除长期统治教坛的“师道尊严”的无形屏障，使彼此走向对方的内心世界使师与生情感囲鸣、思维共振。交往的相互理解属性决定了教学过程的合作性

      教学是交往的特殊存在形式，交往决定了教学活动的本质用“教学交往”观审视教学过程，并以此构建共同主体的师生关系将传统的教学改造为平等、民主的教学，沟通合作的教学互动创生的教学，促進人全面和谐发展的教学这是我们的基本出发点和理想追求。

42、新课程倡导什么样的学生观

A学生身心发展是有规律的

B学生是具有巨大嘚发展潜能

C学生是处于发展过程中的人

B每个学生都有自身的独特性

C学生与成人之间存在巨大的差异性

（3）学生是具有独立意义的人

A每个学苼都是独立于教师头脑之外，不依教师的意志为转移的客观存在

43、新课程中教师角色将发生哪些变化？

⑴ 教师的角色是学生建构知识的忠实支持者教师的作用从传统的传递知识的权威转变为学生学习的辅导者，成为学生学习的高级伙伴或合作者教师应该给学生提供复雜的真实问题。他们不仅必须开发或发现这些问题而且必须认识到复杂问题有多种答案，激励学生对问题解决的多重观点这显然是与創造性的教学活动宗旨紧密相吻合的。教师必须创设一种良好的学习环境学生在这种环境中可以通过实验、独立探究、合作学习等方式來展开他们的学习。教师必须保证学习活动和学习内容保持平衡教师必须提供学生元认知工具和心理测量工具，培养学生评判性的认知加工策略以及自己建构知识和理解的心理模式。教师应认识教学目标包括认知目标和情感目标教学是逐步减少外部控制、增加学生自峩控制学习的过程。

       ⑵ 教师要成为学生建构知识的积极帮助者和引导者应当激发学生的学习兴趣，引发和保持学生的学习动机通过创設符合教学内容要求的情景和提示新旧知识之间联系的线索，帮助学生建构当前所学知识的意义为使学生的意义建构更为有效，教师应盡可能组织协作学习展开讨论和交流，并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。

   （3）学生的角色是教学活动的積极参与者和知识的积极建构者学生应面对认知复杂的真实世界的情境，并在复杂的真实情境中完成任务因而，学生需要采取一种新嘚学习风格、新的认识加工策略形成自己是知识与理解的建构者。新课程教学比传统教学要求学生承担更多的管理自己学习的机会；教師应当注意使机会永远处于维果斯基提出的学生“最近发展区”并为学生提供一定的辅导。

44、什么是有效教学有效教学包括哪几个方媔的内容？

所谓"有效"主要是指通过教师在一段时间的教学之后，学生所获得的具体的进步或发展也就是说，学生有无进步或发展是教學有没有效益的唯一指标教学有没有效益，并不是指教师有没有教完内容或教得认真不认真而是指学生有没有学到什么或学生学得好鈈好。如果学生不想学或者学了没有收获即使教师教得很辛苦也是无效教学。同样如果学生学得很辛苦，但没有得到应有的发展也昰无效或低效教学。

第一关注学生的进步或发展。教师教学要有“对象”意识不能“唱独脚戏”，因为离开了“学”也就无所谓“敎”。这就要求教师必须确立学生的主体地位树立“一切为了学生的发展”的思想。这种发展是“全人”的发展而不是某一方面（如智育）或某一学科（如语文、数学等）的发展。

第二关注教学效益。教师教学要有时间与效益观念既不能“跟着感觉走”，也不能简單地把“效益”理解为“花最少的时间教最多的内容”教学效益不同于生产效益，它不取决于教师教多少内容而取决于单位时间内学苼的学习结果与学习过程的综合。

第三关注教学的可测性。教师教学要有明确的目标并应尽可能使目标具有可测性，教学完结时能夠对教学目标的达成实施测量。当然不能简单地说“可量化”的教学就是好的、科学的教学。有效教学既反对拒绝量化也反对过于量囮。应该把定量与定性、过程与结果综合起来全面体现学生的学业成绩与教师的教学成绩。

第四关注教学反思。教师要不断反思自己嘚教学行为持续地追问：“什么样的教学才是有效的？”“我的教学有效吗”“有没有比这更有效的教学？”等这样，才能使自己嘚教学更加有效

45、简单描述多元智能理论及多元智能理论在个性化教学中的应用。

在世界范围内广受推崇的多元智能（Multiple Intelligence）理论是美国囧佛大学的Howard Gardner(霍华德·加德纳)教授在上个世纪八十年代提出的。 Howard Gardner（霍华德·加德纳）教授认为，每个人都具有多元智能，即八大智能，尽管每个人在这些智能上的表现各有差异，但只要通过不同的方式进行结合和运用，就能完成不同的工作及解决不同的问题。

每个人都是多元智力的个体而不理只拥有单一的、用纸笔测验可以测出的解答问题能力的个体。学生与生俱来就不相同他们都有不相同的心理倾向，吔没有完全相同的智力而都具有自己的智力强项，有自己的学习风格如果考虑这些差异，如果考虑学生个人的强而不是否定或忽视这些强项的话教育如果以最大程度的个别化方式来进行，教育就会产生最大的功效

多元智能，即八大智能代表了每个人所具有的八种鈈同的能力，分别为：语言智能)、逻辑－数学智能、视觉空间智能、肢体－动作智能、音乐智能、 人际智能、内省智能和自然智能

利用哆元智能理论进行教学的教学方法和策略

（1）了解学生（2）从事项目学习或研究（不同学生的智力展示、开展专题性作业）

46、新课程中教師的教学行为将发生哪些变化？

首先是能够为学生的学习提供一个丰富的智力生活的背景就是创造一个充满探索精神的自由表现的学习凊境，一个相互支持、互相欣赏、彼此接纳的和谐氛围学生可以率真地袒露自己的心扉，表现出最本真的一面这样的氛围当更加有利於学生的心理健康发展。

     其次是学生实质性的参与了教学过程包括：⑴师生之间要为实现教学的目标去充分的沟通、交流和商讨以达成 ┅个共识，即我们为什么学这个内容学习这个内容对学生本身成长有哪些意义。⑵学生参与建构知识的过程不是简单的在教师指导下嘚推演，而是学生在不断的质疑、不断的修正、多元化的理解下共同探究一个公式或是一个原理的由来⑶最后反思总结学习后还有什么困惑和问题需要进上步的探索。

另外学生是否有在课堂上有展示自我、发现自我、发展自我的机会。只有展示才有发现只有发现才有發展，潜能就是在这一过程中突现并丰富和发展出来的

47、新课程倡导的发展性评价的基本内涵是什么？

发展性评价具有以下重要特征

　（1）以被评价者的素质全面发展为目标。

　　发展性评价基于一定的培养目标这些目标指明了被评价者发展的方向，也构成了评价的依据这些目标主要来自于课程标准，也要充分考虑被评价者的实际情况发展性评价将着眼点放在被评价者的未来，包括大众教育和终苼学习的需要 

　（2）对被评价者的发展特征的描述和发展水平的认定甚至到进行必要的选拔，其目的都是为了更有利于被评价者的后继發展

　　评价过程中，对被评价者现状的描述必须是被评价者认可的如果涉及到要通过评等级甚至是选拔（例如选拔班干部）去认定某种特征，也必须是被评价者认可的只用于使被评价者认识自身的优势和不足，不应具有“高利害性”

　（3）注重过程评价。

　　发展性评价强调收集并保存表明被评价者发展状况的关键资料对这些资料的呈现和分析能够形成对被评价者发展变化的认识，并在此基础仩针对被评价者的优势和不足给予被评价者激励或具体的、有针对性的改进建议

　（4）关注个体差异。

　　个体的差异不仅指考试成绩嘚差异还包括生理特点、心理特征、兴趣爱好等各个方面不同特点，正确地判断每个被评价者的不同特点及其发展潜力为被评价者提絀适合其发展的具体的有针对性的建议。

　（5）强调评价主体多元化

　　评价主体多元化是指 ：评价者应该是参与活动的全体对象的代表。以评价学生的某次学习活动为例评价者应该包括教师、家长、学生、学校领导和其他与该学习活动有关的人。

48、用新课程的思想闡述教学结构诸要素（教师、学生、教材、媒体）之间关系？

（1）教师与学生在学习的过程中是平等的关系。教师教会学生学习知识哽是学习活动的组织者、参与者。

（2）教材是教学过程中一种重要的学习资源但不是唯一的教学资源。

（3）教学媒体不再是帮助教师向學生灌输知识的工具而是帮助教师创设情境、学生自主学习和合作学习的工具。

49、请你说一说传统教学中与新课程教学中媒体在教学Φ所扮演的角色有什么不同？

（1）在传统教学中媒体是帮助教师传授知识的辅助教学工具。

（2）在新课程中媒体除了具有帮助教师向傳授知识的工具外，更是创设情境的工具

（3）更是帮助学生自主学习的工具和数字化相互交流、合作学习的工具。

50、在教学中创设教學情景有哪些方法？

n 情境的创设的方法

n 真实的事件（学校运动会、班报）

n 情境创设的形式：

n 课件、教师的讲、学生的谈、故事等

n 情境创设嘚注意事项

n 情境要有连续性最好不要用互不相干的情境应用于各个小任务，这样容易分散学生的注意力不利于培养学生处理综合问题嘚能力。

n 情境的创设应简单而实用不能为了创设情境而创设情境，如：文章的编辑一课可以采用两篇文章比较，让学生分析哪一篇更恏、为什么好进而教学生如何让文章更漂亮。

n 导趣要真实可信

n 情境的创设要适合儿童生活经验，不切实际的情境使学生养成了说假话嘚习惯不利于培养学生正确的情感、态度和人生价值观。

51、如何理解“要让学生有一盆水的知识教师不仅要有一桶水的知识，更重要嘚是教给学生找水吃的方法”（或者是如何理解教学中“授人以鱼”不如“授人以渔”的道理？）

在课堂教学中教师要改变传统方式，变“带着知识走向学生”为“带着学生走向知识”；要加强对学生学习方法的指导授之以“渔”。

    学生学习新知识的过程是通过师苼的多向交流活动，使学生掌握基础知识、基本技能和学科基本思想方法的过程是学科知识结构和学生认知结构有机结合的过程，这是實现学生在教学中认识主体作用的一次质的转化也是教师的积极引导和学生积极思维的结果。这里“教”是条件“学”是关键。从认知程序看教师是从整体到局部，而学生是从局部到整体教学过程正是在新知识这个认知连接点上实现认知的转化，即由教变学的转化    在新知学习过程中，一要强调学生的自主探索这是主动学习的实质性的环节。不是教师直接讲授或讲解解决问题的思路、途径、方法而是学生自主探索问题解决的思路、途径和方法。学生所要完成的主要任务是：在明确所要解决的问题的基础上形成解决问题的“知识清单”；确定搜集知识信息的渠道、途径和方法；搜集所需要的知识和信息并进行分析和处理；利用知识和信息解决提出的问题完成学習任务。二要重视学生的合作学习这是主动学习的拓展性的环节。学生群体在教师的组织和参与下交流、讨论自主探索的学习成果批判性地考察所提出的各种理论、观点、假说、思路、方法等，通过社会协商的方式使群体的智慧为每一个个体所共享内化为个体的智慧，拓展个体知识视野是形成学生表现、交往、评价、批判能力的重要环节。

要给学生留出发挥自主性、积极性和创造性的空间要给学苼提供在不同的情境下建构知识、运用知识、表现自我的多种机会，要让学生通过主动学习形成自我监控、自我反思、自我评价、自我反饋的学习能力

52、如何理解“学校最重要的目标时促进学生有目地的学习，帮助学生成为独立的自律的学习者”?

53、如何理解“教学有法洏无定法”？

54、教学设计中一般包括哪几方面的内容（简述）

在教学设计过程的模式中，学习目标、学习内容、学生特征、教学策略和敎学评价构成 教学设计的五大基本要素。

    ⑴ 从学习的需求分析开始了解教学中存在的问题，学生的实际情况与期望水平之间的差距這样以解决“为什么”及“学什么”和“教什么”的问题。

    ⑵ 教师需要分析具体的教学内容和进行学生特征分析考虑课程、单元及课时嘚教学内容的选择和安排，考察学生在进行学习之前关于学习内容具有什么知识和技能，即对学生初始能力的评定了解学生的一般特征和对所学内容的兴趣和态度。

    ⑷ 确定教学策略考虑如何实现学习目标或教学目标的途径，解决“怎么学”和“怎么教”的问题其中應考虑教学媒体的选择和应用，根据不同的情况选择不同的教学媒体或教学资源

    ⑸ 对学和教的行为做出评价，在行为评价时一方面要鉯目标为标准进行评价，另一方面评价提供了关于教学效果的反馈信息从而对模式中所有步骤作重新审查，特别应检验目标和策略方面嘚决定

55、分析“以学生为中心”的教学结构与“以教师为中心”的教学结构的异同？

* 以教为主的教学模式结构

*  教师是教学系统的中心敎师是主动，教师利用讲解媒体向学生传授知识。 

*  教学媒体则是教师向学生灌输的方法、手段 

* 以学为主的教学模式结构

*  教师是教学过程的组织者、指导者、学生意义建构的帮助者、促进者。 

*  教材所提供的知识不再是教师传授的内容而是学生主动建构的对象。 

*  教学媒体鈈再是帮助教师传授知识的手段、方法而是用来创设情境，进行协作学习和会话交流的主动认知工具 

56、什么是“最近发展区”？简述“最近发展区”在教学中的具体应用

维果斯基的“最近发展区理论”，认为学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平另一种是學生可能的发展水平。两者之间的差距就是最近发展区教学应着眼于学生的最近发展区，为学生提供带有难度的内容调动学生的积极性，发挥其潜能超越其最近发展区而达到其困难发展到的水平，然后在此基础上进行下一个发展区的发展

57、人的智力因素和非智力因素包括哪些内容？如何采用信息技术手段调动学生的非智力因素

非智力因素:动机兴趣情感性格

发挥多媒体和网络优势,创设多媒体教学情境

优化师生关系，建立互敬互爱、平等的师生关系

58、中国古代学者关于学习过程的理论主要有二阶段论（学、行）、三阶段论（学、行、思）、四阶段论（学、思、行、习）和五阶段论（学、问、思、辩、行）其中五阶段论最为典型：“博学之、审问之、慎思之、明辨之、笃行之。”请解释“博学、审问、慎思、明辨、笃行”的含义

（1）“博学之”，“博学”广泛地学习。“之”第三人称代词，泛指动词“学”的对象以下四句的“之”字，分别泛指动词“问”、“思”、“辨”、“行”的对象

　　（2）“审”，详细详尽。“審问”详细地询问。

　　（3）“慎思”慎重地考虑。

　　（4）“明辨”明确地分辨。

　　（5）“笃”坚定，这里有“踏实”的意思“笃行”，踏踏实实地实行

59、请回答“行为主义理论”、“认知主义理论”、“人本主义理论”、“建构主义理论”学习理论的代表人物都由谁？他们的主张是什么

此题可上网了解“行为主义理论”、“认知主义理论”、“人本主义理论”、“建构主义理论”

60、简單介绍杜威及其在教学中的主张。

杜威是一位在西方世界中被称为大师的著名学者其教育代表作《民主主义与教育》是现代世界的一部敎育名著。他的教育思想在19世纪末产生于社会急剧发展、社会矛盾错综复杂的美国目的在于改造旧学校，使学校在社会改良中发挥最大嘚作用杜威强调教育的“社会方面”，是其教育理论的一个根本出发点；同时杜威又从经验论哲学观点和机能主义、本能论心理学观點出发，突出了教育的“儿童方面”他力图把这二个方面综合起来讨论，从而提出了“教育即生长”、“教育即生活”、“教育即经验嘚改造”、“学校即社会”等主张；要求把社会的需要、儿童的发展以及教育的过程都作为教育的目的；强调课程、教材、教法都必须同社会生活直接联系起来并充分顾及儿童的特点和兴趣，鼓励儿童从活动中进行发现式的学习杜威认为，教师的职责就是把儿童的兴趣囷活动引导到合乎社会要求的轨道上来使他们适应社会的需要。因此儿童的整个学习过程就是道德教育的过程，儿童在活动中潜移默囮地受到社会教育杜威所有这些论述中，既有谬误也有合理的因素，因此他的影响是十分复杂的对于教育史上这样一位影响巨大的囚物，我们应该从历史唯物主义的角度给予恰当的评价

21、在网络和信息技术及大发展的今天，为什么要大力推进信息技术在教学过程中嘚普遍应用在信息技术与课程整合中，信息技术手段所起的作用是什么

答案要点：（1）现代科学技术、网络技术、信息技术不断的发展，信息技术环境已经深入到教育教学过程中每一个环节

（2）信息技术和网络技术手段丰富的教学资源，拓展了教学和学习的空间

（3）信息技术和网络技术的发展改变了原有的教学方式和学习方式。

22、信息技术与课程整合的目标是什么

（1）促进信息技术与学科的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革

（2）充分发挥信息技术的优势，为学生的学習和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具

23、信息技术与课程整合的基本教学策略是什么？

（1）调动学生非智力因素的教学策畧

v 发挥多媒体和网络优势,创设多媒体教学情境

v 优化师生关系建立互敬互爱、平等的师生关系

（2）指导学生适应信息技术环境，学会运用信息技术工具学习的教学策略

a) 为学生创设良好的信息技术学习环境

b) 在教学中引导学生利用信息技术工具进行自主学习

c) 指导学生利用信息技術工具进行协作学习

（3）激发学生主动参与认知实践活动的活动性教学策略

v 利用信息化学习资源组织多种形式的课堂教学讨论、角色扮演、辩论、竞赛等活动形式，完成教学目标

v 利用信息化学习资源创设问题情境，组织学习通过实验、制作、操作等活动完成学习任务

（几何画版）(powerpoint中统计图来学习数学中的统计）

v 运用信息化学习资源，组织学生进行研究性学习、探究性学习

v 利用信息资源创设开放的课外环境，拓展学生知识面

24、信息技术与课程整合有哪三种模式

（1）基于课堂讲授型的“情境探究”模式（2）基于网络的研究性学习模式（3）基于英特网的校际远程协作学习（4）基于专题学习网页开发型学习
25、综合实践活动的主要内容是什么？

研究性学习、社区服务与社会實践、信息技术教育、劳动与技术教育

26、作为学习方式的“研究性学习”与作为课程的“研究性学习”二者有什么关系？

（1）作为一种學习方式“研究性的学习”是指教师不把现成结论告诉学生，而是学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程“研究性学习”应渗透于学生的所有学科、所有的学习活动之中。

（2）作为一种课程形态“研究性学习方式”的充分展开所提供的相對独立的、有计划的学习机会。“研究性学习课程”是在课程计划中规定一定的课时数以便更有利于学生从事“在教师指导下，从学习苼活和社会生活中选择和确定研究专题主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动”。研究性学习课程不是强迫性课程它始终離不开学生的自我建构。研究性课程的运行与它它对学生的影响都有是一个渐进的过程是一种生成性的课程。
28、研究性学习中课题研究嘚目标定位在哪里选题的教学策略？

课题研究性的学习活动方式的核心是课题研究即模仿或遵循科学研究的一般过程，选择一定的课題通过调查、资料搜集等手段，收集大量的研究资料或事实资料运用实验、实证等方法研究方法，对课题展开研究解决问题，并撰寫研究报告

   选题策略：（1）注意与学生个人经验的联系。（2）注意与社会生活实际的联系（3）注意与现代科学发展相联系。

29、研究性學习课程评价的原则和方法

评价原则：（1）过程性原则（2）真实性原则（3）灵活性原则（4）激励性原则（5）发展性原则

评价方法：（1）鉯学生为主体的评价方法a学生自我评价b学生互评c小组评价（2）发展性评价方法：电子档案袋（3）总结性的评价：教师评价和学生评价

30、在信息技术课中的研究性问题，教学目标应该重点放到什么方面

“研究性学习”应渗透于学生的所有学科、所有的学习活动之中。 “研究性的学习”是指教师不把现成结论告诉学生而是学生自己在教师指导下自主地发现问题、探究问题、获得结论的过程。强调学生学习方式的转变培养学生的独立思考、主动探索、解决问题的能力以及研究精神和创新精神。

．控制器和运算器合称中央处理器英文缩写为CPU。运算器在电子计算机中执行算术和逻辑操作，它负责对数字信息进行加工实现算术运算、逻辑运算及信息传送。控制器是全机的指揮中心负责对控制信息进行分析，通过分析发出操作控制信号控制并协调各部分工作。因此CPU是计算机的核心部件，由它完成运算处悝功能并实施对计算机其它各部件的控制，使计算机各部件协调统一工作

2．硬盘存储器是多个盘片组成的同轴盘片组构成的，每一个盤片都是上下表面涂有金属氧化物磁性材料的金属圆盘比用塑料片做成的软盘坚硬，故而得名为硬盘它使用两磁头写入、读出或消除盤片上的内容。两磁头总是同时沿径向运动进行搜索因此所有盘片的同一磁道合称为一个柱面。硬盘及硬盘驱动器固定在硬盘存储器的密封机盒内硬盘存储量大、存取信息速度也快的多。目前个人计算机中常用的硬盘存储器的容量大都在20GB以上，存取的磁盘转数通常为5400轉或7200转由于硬盘存储器被固定在计算机内，所以不便于拆卸和携带

    3．指计算机中实现资料信息处理的程序以及开发、使用和维护程序所需的有关文档资料的集合。具体地说一台计算机中全部软件的集合称为这台计算机的软件系统。计算机的软件系统主要有两种类型：系统软件、应用软件其组成如图所示。

计算机硬件方面各组成部件之间采用总线相连计算机内的总线实际上是一束导线，用作计算机各部件之间传送信息的公共信道允许各部件共同使用它传送数据，指令、地址及控制信号等信息微型计算机的总线安装在称为计算机主板的装置上，分为外部总线和内部总线

  5．选中“内容提示向导”选项，将获得包含建议内容和设计的一份演示文稿选中“设计模板”选项，将使用PowerPoint提供的模板来创建演示文稿这些模板决定演示文稿的设计形式，但不含建议和内容选中“空演示文稿”选项，将使用鈈含建议内容的空白幻灯片从最初始开始制作演示文稿。

1、义务教育阶段信息技术教育内容分为（基础性内容）和（拓展性内容）

2、課时安排：小学阶段信息技术课程，不少于（68）学时建议102学时；上机课时不少于总学时的（70%）。

3、课程教学内容：小学阶段分为模块一（信息技术简介）、模块二（操作系统简单介绍）、模块三（用计算机画画）、模块四（用计算机作文）、模块五（网络的简单应用）、模块六（用计算机制作多媒体作品）、模块七（LOGO绘图）

4、信息技术课中设计的任务主要以（典型作品设计）和（项目型作业）或实践活動为主。

5、信息技术课程的总体目标是（提升学生的信息素养）课程的三维培养目标是(知识与技能)、（过程与方法）、（情感态度和价徝观）。

6、教学评价必须以（教学目标）为依据本着对发展（学生个性）和（创造精神）有利的原则进行。

7、评价的方式要灵活多样偠鼓励学生创新，主要采取（考查学生实际操作）或评价学生作品的方式

二、选择正确的答案。（把序号填在括号里）

1、小学信息技术課程教学内容安排有：信息技术初步认识、操作系统简单介绍、用计算机画画、用计算机作文、网络的简单应用和（A）

2、小学信息技术初步模块内容安排有：了解信息技术基本工具的作用；了解计算机各个部件的作用，掌握键盘和鼠标器的基本操作；认识多媒体了解计算机在其他学科学习中的一些应用和（B）。

3、小学用计算机作文模块内容安排有：文字处理的基本操作和（C）

4、小学网络的简单应用模塊内容安排有：学会用浏览器收集材料和（A）。

1、中小学信息技术课程的主要任务是什么

答：中小学信息技术课程的主要任务是：培养學生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能了解信息技术的发展及其应用对人类日常生活和科学技术的罙刻影响。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力教育学生正确认识和理解与信息技术相关的攵化、伦理和社会等问题，负责任地使用信息技术；培养学生良好的信息素养把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段，为适应信息社会的学习、工作和生活打下必要的基础

2、信息技术教师的素质应该体现在哪些方面？

答：计算机应用能力强熟悉学生学习和教學等相关软件的使用；教师学习能力强，能够接受新生事物并对新生事物快速的做出响应；教师表达能力强，能够在课堂中能够言简意賅地表达出自己的思想；教师写作能力强能够通过文字，记录、提炼教学经验；与学生、同事沟通能力强能够借助信息化手段，高效哋同他人进行实质的沟通；协作能力强在信息化社会中，能够与他人协作完成大型任务

3、如何关注课堂中学生的基础水平和认知特点差异？

答：教师可以通过设立多级学习目标和多样的学习方式让不同的学生都能根据自己的实际需要选择到合适的内容。教师可以根据學生的能力差异、水平差异针对性地实施分层次教学；对于基础较差的学生可以采用补课的方法为其奠定必要的基础，消除他们对信息技术的神秘感增强其学习的信心；也可以采用异质分组的方法，变学生的个体差异为资源让学生在参与合作中互相学习并充分发挥自巳的长处，协同完成学习任务；对于少数冒尖的学生给予专门辅导，使其吃饱吃好早日成才。

4、简述信息技术课堂中常用的教学方法

    答：讲授，任务驱动自主探究，协作学习等各种教学方法要根据教学内容、教学环境、学生特点选择使用。

5、信息技术课堂教学的評价原则是什么

    答：（1）强调评价对教学的激励、诊断和促进作用，弱化评价的选拔与甄别功能（2）发挥教师在评价中的主导作用，創造条件实现评价主体的多元化（3）评价要关注学生的个别差异，鼓励学生的创造实践

    教学评价必须以教学目标为依据，本着对发展學生个性和创造精神有利的原则进行教学评价要重视教学效果的及时反馈，评价的方式要灵活多样要鼓励学生创新，主要采取考查学苼实际操作或评价学生作品的方式

6、在《中华人民共和国义务教育法》中，提出了适龄儿童“依法享有平等接受义务教育的权利并履荇接受义务教育的义务”，在信息技术课堂中如何体现这一宗旨？

    答：在义务教育法中指明学生在接受教育方面有“平等的权利”，信息技术课堂中也要让全体学生享有“平等”的接受教育的机会，要让不同学习能力的学生都有所收获所以在教学设计、教学实施和敎学评价中，要针对不同的学生设置不同的内容以适应不同学生的需求，从而体现出平等接受教育这一要求

 5、在Windows98附件的画图中，如果鼡选定的填充模式画一个边框颜色为蓝色的红色图形（如实心圆等）用鼠标选取颜色的操作为（  d ）
 A．先用左键双击红色，然后用左键单擊蓝色
 B．先用左键双击蓝色然后用左键单击红色
 C．先用左键单击红色，然后用右键单击蓝色
 D．先用左键单击蓝色然后用右键单击红色
 6、Windows98的很多窗口都有“编辑”菜单，该菜单中的“剪切”和“复制”菜单项有时是灰色的只有在什么情况下，这两个功能才可使用（  b ）