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1多媒体与CAI入门4.4多媒体CAI初步计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction,CAI）是指用计算机帮助或代替教师执行部分教学任务，向学生传授知识和提供技能训练，直接为教学服务。用于执行教学任务的计算机程序称为教学软件或课程软件，简称为课件。计算机辅助教学（CAI）主要包含两种含义，一种是教师运用CAI课件开展教学活动，帮助教师更好地完成教学任务；另一种含义是由教师设计计算机课件，学生则通过在计算机上运行课件展开学习。4．4．1多媒体CAI的基本概念和模式一、CAI的特点CAI具有如下特点:1、支持大容量的非顺序式信息阅读方式。计算机可存贮大量信息，包括一门课程或与某个对象有关的全部知识。学习者可以浏览，并与系统实行交互，主动地选择自己所学内容。2、学生可以控制学习内容和进度。CAI系统允许学生选择学习内容，也设置一些同步措施，仅当学生掌握了前一部分知识后才进入下一步的学习。这样，学生的学习进度不受时间与地点的限制，可以选择适合每个人的最佳学习速度。3、实现因人施教的教学原则和及时反馈原则。CAI系统可通过提问、判断、转移等交互活动，分析学生的能力和学习状况，调节学习过程，实现因人施教的教学原则和系统获得及时反馈原则。学生在CAI活动中处于一种积极、主动的状态。因为教学进度由学生的学习进展状况来控制的，通过连续的提问－反馈或是操作一反应刺激等交互活动，学生在CAI活动中处于一种积极、主动的精神状态，不象被动受教时那么容易疲劳和受干扰，从而可以取得较好的教学效果。对教师或软件开发者提供了教学决策支持。计算机可保留各个学生的学习进展纪录，及时进行各个学生的学习进程分析和群体学习分析，对教师或软件开发者提供了教学决策支持。网络技术使CAI可获得群体的支持。目前的网络技术使CAI可获得群体的支持，解决个别化学习与群体学习的矛盾。二、CAI系统的构成用于进行各种各样教学活动的CAI系统是一个复杂的计算机应用系统，它由硬件、系统软件以及课件三个部分组成，这些部分相互作用，支持CAI总目标的实现。1、硬件计算机辅助教学系统中所有的物理设备、装置称为CAI硬件（hardware）。硬件是CAI系统的基础。硬件包括主机和外围设备。主机的主要部分是进行信息处理和控制的中央处理器，又称为CPU，以及存放信息数据的内存储器。外部设备包含存放CAI及有关信息的大容量外存储器（磁带、磁盘、光盘等），用于输入信息的输入设备（键盘、鼠标等）和用于信息输出的输出设备（显示器、打印机等）。硬件是实现CAI系统活动的物理基础。2、系统软件CAI系统的硬件是十分复杂的，为了协调工作，提高硬件的工作效率，并方便用户的使用和扩充计算机系统的功能，计算机公司会提供各种各样的系统软件，通常包括操作系统、2计算机语言及编译程序、数据库管理系统以及工具软件和一些实用程序等。3、课件CAI活动中，呈现教学内容，接受学生的要求和回答，指导和控制教学活动的程序及有关的教学资料称之为课件(Courseware)。它包括用于控制和进行教学活动的程序，以及帮助开发、维护和使用这些程序的有关文档资料，帮助教师、学生使用课件的课本、练习册(纸)等。只把程序当作课件是不够全面的，程序是最重要的、起决定作用的部分，程序以外的其它部分在教学活动中都是教师和学生不可缺少的重要材料，它们的质量同样能影响教学活动的效果，因此不可忽视。三、CAI课件的结构类型课件依结构组织方式的不同分为固定型、生成型及智能型三种结构类型。1、固定结构类型固定结构类型又称框面型(frame－oriented)，是目前使用较多的一种结构方式。它将各种与教学活动有关的信息(教学内容、提问与预计回答、反馈、控制转移方式等)组织成一个个框面，以这些框面为单位，通过控制、转移的预定路径实现教学活动。框面型课件的内容结构清晰，教学活动进行的方式明确，制作方便，适合用著作者语言或写作系统开发。但是，框面型课件结构固定，内容、回答问题的方式、学生的学习路径等都受到预先规定的限制，使学生缺乏主动性。同时，许多框面上有着相当的冗余量(因为一个框面教学内容不宜过多)，所以这种软件所需存储容量较大。2、生成型结构生成型课件是依据教学活动中的有关信息为参数，形成教学内容，或是决定教学活动的控制转移。有的课件是以模型的方式把教学内容的规律与公式、定律等存放于计算机内，利用计算机内的随机数产生算法，随机地产生该模型的输入参数，从而产生所要呈现的例子和问题。在这种方式下，存储一个模型可以产生许多例子和问题，大大节省了CAI的存储空间。有的课件则注重学生学习路径的生成问题。它们不但根据学生在一次练习中的回答情况，分支控制学习路径，而且还结合学生学习的历史，分析其学习能力与缺陷，进一步调节学生学习的顺序与分支。这种学习有时称之为可调节型课件。3、智能型结构智能型课件是将人工智能的研究成果应用于课件的结构设计。智能型课件由能产生教学内容的知识库、可检测学生能力与知识状态的模型机制、可决定教学内容呈现次序与呈现方式的策略模块以及可对学生进行授导、练习等教学会话的人机界面等模块组成。四、多媒体CAI课件的基本模式多媒体计算机辅助教学软件CAI在完成知识传递的过程中各有不同的表达方式，这就是所谓的“教学模式”或“教学策略”。通常可分为教学式、练习测验式、模拟式、教材库式等多种，每一种不同的教学模式随着教学性质不同各有自己适用的场合。1、教学式（Tutorials）课件。这种方式重在知识的传授，此种形式的软件强调先把教材内容提供给学生，再依照学生的学习速度教给学生各种概念和技巧；软件中还必须设计评价学生成绩和进行诊断与补救的方法。教学式课件包括呈现各种形式的教学材料(概念叙述、公式、规则、例子、说明等)和提问、回答与判断反馈等各个方面。它通过仔细安排的人机会话，使学生处于一种个别指导方式的教学环境下进行学习，以达到预定的教学目标。通常，教学型课件把教学过程分解为许多很小的教学单元，每个单元进行一项最基本的教学活动，达到一个最起码的小目标，课3件把这些简单的教学单元按照教学顺序和教学策略有机地组织成一系列有计划的教学活动，以达到整个课件的教学目标。课程设计原理以及学习心理。这一类的课件常用来引入和介绍新知识，特别适合于教授那些不能简单地用书面文字来解释的知识。这种课件的作用是模拟教师(特别是家庭教师)向学生进行讲授、指导与帮助。目前市面上的大部分教学软件都属于这一类。2、练习测验式课件（Practice&Testing）。这种方式的课件是针对某个知识点提供带有启发性的反复练习的机会，或者在教学活动进行到一个阶段后用于评价学生的学习成效，以决定下一阶段的学习进程。练习测验型课件所提供的教学方式是逐个或一批批地向学生提出问题，当学生送入回答后，计算机判断其正确情况，并根据学生回答的情况给予相应反馈，以促进学生掌握有关知识与相应的技能技巧。通常，当学生答对时，课件会予以适当鼓励，强化学生的理解与记忆;当学生答错时，课件会给予适当提示与帮助，或者把问题分解为若干个较简单的问题，引导学生逐一回答。练习与测验的问题相当多，直到学生对该范围的知识或技能的掌握达到要求为止。3、模拟式（Simulation）课件。这种方式通常应用于现实情况不允许或者不容易实现的场合或过程，用计算机摹仿实际状况，让学生从屏幕上感受到各种内部实际变化过程，使学生形象地理解并做出适当的决策及反应。也就是利用计算机模拟自然科学或社会科学的某些规律，产生各种与现实世界相类似的现象，供学生观察，帮助学生认识(发现)和理解这些规律与现象的本质。这种模式近年来逐步受到许多教育学家和心理学家的注意。模拟型课件在教学活动中应用的方法多种多样，包括：(1)演示模拟；(2)操作模拟；(3)过程模拟；(4)模拟训练器等等。4、游戏型(Gaming)模式游戏型课件的教学方式是寓教学于游戏娱乐之中。它提供或控制一种富有趣味性和竞争性的教学环境，激发学生的学习动能，使学生在教学目标明确富有教学意义的游戏活动中得到训练或有所发现，以取得积极的教学效果。游戏型课件有着明确的教学目标和具体的教学内容，并且含有经过仔细考虑的教学策略。游戏型模式的类型有：(1)操练与练习方式的游戏；(2)模拟方式的游戏。5、问题求解型(ProblemSolving)模式问题求解型模式的辅助教学的方式是多种多样的。最简单的一种是让学生利用计算机作为解题工具，进行计算或设计各种解题策略、方案等，以开拓学生解决问题的能力。6、教材库式（InstructionDataBank）CAI课件开发模式。自从超文本（Hypertext）、超媒体（Hypermedia）技术臻于成熟并被广泛应用于多媒体CAI以后，分册、分篇的零散教材得以有机地链结起来，学习者在整个学习过程中可以根据需要在这类软件的各章节之间跳转，将各相关概念有机地联系起来，加速融汇贯通，建构出知识的体系。4．4．2多媒体CAI课件的制作一、优秀多媒体课件的标准优秀的课件既要能很好地辅助学生掌握知识，也要有利于教师使用、推广，即这个课件首先要受教师欢迎并引起学生兴趣，具有一定的震撼力。既能有效地实施教学，还要方便使用、易于操作，且能灵活多变，真正做到优化教学。1、一个有利于学生学习的课件，除了它具有常规教学必须具备的基本要求之外，还应4体现以下几方面的特点：(1)必须充分地运用三维、二维动画，以弥补常规教学之不足。动画进程和各种状态的画面应能有效地实施控制；(2)循序渐进，要与学生的思维同步；(3)尽可能地提供较多高质量的习题及多种解法；(4)可以即时改变题设的条件，以利学生更好地理解概念、掌握方法，使例题发挥更好的效能；(5)信息传递适当（不要乱加插图、音乐、背景等）；(6)课件无论在视觉、听觉与结构上，要美观、动听，逻辑关系清晰。2、一个好的课件也应有利于教师实施教学，它应具备：(1)提供一目了然的教学意图、教学步骤及操作方法(可以在课件中包含该项内容，或另附readme文件)；(2)教师可以方便地获取教案脚本的部分或全部（具备灵活的打印功能）；(3)教师可以因时、因地、因人而异地对课件进行修改或重组；(4)使用简便而且较为普及的操作平台制作，教师能够在课堂内当场根据学生的实际情况变更习题的题设与结果。1、华而不实、花里胡哨。多媒体课件需要借助一定的艺术形式，但不能单纯地为艺术而艺术，仅仅停留于作表面文章。只有充实的内容与完美的外在形式的有机结合，才能真正达到传授知识、调动学生积极性、改善教学环境的目的。2、呆板单调、索然无味。多媒体课件的一个基本出发点就是以文字为基础，配合图像、声音、动画等手段，从多方面刺激学生的感官，引起学生的兴趣。一个形式呆板的多媒体课件与黑板加粉笔的教学方式是没有什么区别的，它所获得的教学效果自然就不会好。3、生硬拼接、胡拼乱凑。多媒体课件的制作讲求取材合适，用材得当。不能混淆时代等特征的背景，否则就会显得有些不伦不类，甚至因此破坏整个课件的风格。二、制作多媒体CAI课件的一般步骤多媒体CAI一般的制作步骤是：确定课题、编写脚本、准备素材、课件合成、修改调试等。如下图所示：下面，以多媒体CAI课件《音乐欣赏：梁祝》的制作过程来说明多媒体CAI课件的一般制作步骤。1、选择教学课题，确定教学目标无论哪门学科，一般都可以实施多媒体辅助教学，但是考虑到制作CAI课件的性价比，图4.4-15对于那些用常规教学方法就能达到教学目的的教学内容，就没有必要使用计算机来进行辅助教学。而课程内容比较抽象、难以理解、教师用语言不易描述、某些规律难以捕捉、需要学习者反复练习的内容等，就有必要实施计算机辅助教学。同时要追求内容形式的统一，CAI课件应该对课堂教学起到化难为易、化繁为简、变苦学为乐学等作用，决不能“牵强附会”起“画蛇添足”的作用。选题的同时，还必须分析和确定课题实施所能达到的目标，应符合教学目标的要求。特别注意要发挥多媒体的特长，根据教学内容的特点，精心设计、制作多媒体素材，集图、文、声、像的综合表现功能，有效调动和发挥学生学习的积极性和创造性，