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1关于多媒体CAI课件设计中的若干问题【摘要】：本文阐述了计算机辅助教学的基本概念及其发展与展望，强调了多媒体技术在计算机辅助教学中的重要意义，分析了多媒体辅助教学迅速发展的理论基础和在实际教学中存在的问题，提出了相应的解决方案，说明了多媒体CAI课件的设计原理与制作过程，并结合一个应用Authorware制作数学课件的实例，介绍了在多媒体CAI课件的开发过程中应当遵循的原则和方法，介绍了课件中交互、框架、导航和判断等关键功能的实现技术和方法。【关键词】：多媒体，CAI课件，计算机辅助教学，Authorware，高等数学。一引言科学技术的飞速发展使人们认识到，研究信息技术在教育领域中的应用，是当前教育研究的重要课题之一。传统的“三中心”(教师中心、课堂中心、书本中心)的教学模式已经不能适应信息社会的需要。为了解决以上矛盾，多媒体CAI课件应运而生了。多媒体CAI课件能把文字、图像、声音、动画和视频信息等众多媒体的信息集于一体，向学生提供一个丰富多彩、生动友好、方便灵活的交互式人机界面，使学生的各个感官能够同时接受到教学信息，从而起到良好的教学效果。因此，研究如何建立一套较为完整、先进、实用的现代化教学环境和多媒体CAI教学体系已逐渐成为各类学校教学改革的突出特点之一。二计算机辅助教学的基本概念及其发展与展望计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction，简称CAI）是计算机技术在教学领域应用的重要内容，是实现教育现代化的重要手段。由于CAI既有个别指导又有协作学习，既有适合学生个人的练习与操作，又有适合教师的课堂演示与动态模拟，既可进行启发式教学，又可让学生主动探索问题、求解方法，此外还有各种寓教于乐的特性，因而得到了迅速发展。它的兴起是教育领域中信息革命的最有代表性的产物，标志着为适应信息社会的需要而在教育领域中进行的又一次教育革命的开始。在九十年代后期，随着多媒体技术及Internet的迅猛发展，计算机辅助教学得到了进一步的深化和发展。在未来几年内，多媒体辅助教学和远程教育将是发展最快和效果最好的现代教育应用模式。三多媒体技术在计算机辅助教育中的重要意义心理学家在研究人的记忆率时得到了如下的结论：对同样的学习材料，单用听觉，三小时后能保持所获知识的60%，三天后下降为15%；单用视觉，三小时后能保持70%，三天后降为40%；如果视觉、听觉并用三小时后能保持90%，三天后可保持75%。而多媒体计算机技术不仅具有计算机的存储记忆、高速运算、逻辑判断、自动运行等功能，更可以把符号、语言文字、声音、图形、2动画和视频图像等多种媒体信息集于一体，使人通过多个感觉来获得相关信息，提高信息的传播效率；同时，由于多媒体采用了图形交互界面、窗口交互操作、触摸屏等技术，使人机交互能力大大提高，可实现教学信息的双向交流。将多媒体技术应用于CAI时，既可使多种高质量的声音和图像等信息同时作用于学生的视觉和听觉，又可使具有交互性的教学系统得以实现。因此，多媒体在计算机辅助教育中具有十分重要的意义。四当前我国多媒体辅助教学在设计中存在的一些问题首先，从功能上说，根据学生学习课件后取得的效果，可把课件分为“知识和技能的获取”型、“应用知识分析和解决问题”型和“创造性的解决问题”型三种。而从目前课件开发情况看，以第一类居多，第二类较少，第三类几乎还是空白。要加快这方面的发展关键在于教学理论和认知模型的创新。其次，从内容组织方式来说，目前课件基本都是通过超链接的方式组织起来的，学生可以根据自己的学习速度进行学习，交叉索引也比较方便，这与以前固定速度的教师传授或单一方向的印刷课本相比当然是个较大的进步；但课件各部分的内容及组织结构仍是预先固定好的，弹性较小。我们认为，理想的课件应能够根据学生的知识结构、学习类型和学习情况动态生成学习内容及组织结构。在动态组织这方面，目前我们能做到的还只是根据学生对每一小节后习题的完成情况动态增加一些预先准备好的补充页，这对于因材施教是远远不够的，这方面的改进还有待于在课件中提高智能化程度来解决。五CAI的理论基础和教学设计原理1．CAI的理论基础众所周知，自从1959年美国IBM公司研制成功第一个计算机辅助教学(CAI)系统，宣告人类开始进入计算机教育应用时代以来，计算机辅助教学的理论基础曾有过三次大的演变：(1)行为主义学习理论第一次是以行为主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的初级阶段。由于早期的CAI是由“程序教学”发展而来，因此在计算机辅助教学发展的初期，其理论基础也就不可避免地要打上行为主义学习理论的深刻烙印。在CAI课件设计中，基于框面的、小步骤的分支式程序设计，多年来一直成为CAI课件开发的主要模式，并且沿用至今，就是行为主义影响的明显例证。(2)认知主义学习理论第二次是以认知主义学习理论作为理论基础，是计算机辅助教学的发展阶段。经过二十多年的论战，在心理学领域行为主义已逐渐退出历史舞台，认知心理学已开始占据统治地位，计算机教育应用的理论基础也顺理成章地由行为主义学习理论转向认知主义学习理论。在CAI课件设计中，人们开始注意学习者的内部心理过程，开始研究并强调学习者的心理特征与认知规律；不再把学习看作是对外部刺激被动地做出的适应性反应；而是把学习看作是学习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主动做出的、有选择的信息加工过程。(3)建构主义学习理论与教学理论第三次是以建构主义作为理论基础，是计算机辅助教学的成熟阶段。建构主义学习理论的基本观点认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利3用必要的学习资料，通过建构意义的方式而获得。建构主义学习理论强调以学生为中心，它不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者；而且要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮助者、促进者。这就意味着教师应当在教学过程中彻底摒弃以教师为中心、把学生当作知识灌输对象的传统教学模式，而采用全新的教学模式、全新的教学方法和全新的教学设计思想。从而形成新一代的学习理论──建构主义学习理论。建构主义成为CAI的主要理论基础这个事实，标志着人们对CAI的认识已日益深化、日益全面、日益成熟。2．CAI的教学设计原理(1)以教为中心的课件设计原则：如上所述，在80年代后期(即CAI发展的第二阶段后期)，人们已开始认识到教学理论(尤其是教学设计理论)对CAI课件开发的重要意义，因而逐渐自觉地应用教学设计理论作为CAI课件脚本设计的指导思想。不过，那时候运用的还是传统的教学设计理论，其特点是以教师为中心，只强调教师的“教”而忽视学生的“学”。按这样的理论设计的课堂教学，学生参与教学活动的机会少，其主动性、积极性很难发挥，更不利于创造型人材的成长。按这种理论设计的CAI课件也存在同样的弊病。(2)以学为中心的课件设计原则：由于建构主义学习理论强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者，教师只对学生的意义建构起帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。可见在建构主义学习环境下，教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大的变化。相应的教学设计理论与传统教学相比也有很大不同。对于CAI课件开发来说，以学为中心的课件设计原则可以概括为：A.明确以学生为中心这一点对于课件设计有至关重要的指导意义。因为从“以学生为中心”出发，还是从“以教师为中心”出发，将得出两种全然不同的设计结果。而发挥首创精神、将知识外化和实现自我反馈可以说是体现以学生为中心的三个要素。B.强调“情境”对意义建构的重要作用建构主义认为，学习总是与一定的社会文化背景即“情境”相联系的。在实际情境下进行学习，可以激发学生的联想思维，使学习者能够利用自己原有认知结构中的有关经验，去同化和索引当前学习到的新知识，从而在新旧知识之间建立起联系，并赋予新知识以某种意义。在传统的课堂讲授中，由于不能提供实际情境所具有的生动性、丰富性，不利于激发学生的联想思维，因而将使学习者对知识的意义建构发生困难。C.强调“协作学习”对意义建构的关键作用建构主义认为，学习者与周围环境的交互作用对于学习内容的理解(即对知识意义的建构)起着关键性的作用。这是建构主义的核心概念之一。通过这样的协作学习，学习者群体(包括教师和每位学生)的思维与智慧就可以被整个群体所共享，即整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构，而不是其中的某一位或某几位学生完成意义建构。D.强调对学习环境(而非教学环境)的设计建构主义认为，学习环境是学习者可以在其中进行自由探索和自主学习4的场所。在此环境中学生可以利用各种工具和信息资源(如文字材料、音像资料、CAI与多媒体课件以及Internet上的信息等)来达到自己的学习目标。在以学生为中心思想指导下的课件设计应是针对学习环境而非教学环境的设计。这是因为教学意味着更多的控制与支配，而学习则意味着更多的主动与自由。E.强调利用各种信息资源来支持“学”(而非支持“教”)为了支持学习者的主动探索和完成意义建构，在学习过程中要为学习者提供各种信息资源(包括各种类型的教学媒体和教学资料)。但是必须明确：这里利用这些媒体和资料并非用于辅助教师的讲解和演示，而是用于支持学生的自主学习和协作式探索。因此对传统课件设计中有关“教学媒体的选择与设计”这一部分，将有全新的处理方式。例如在传统课件设计中，对媒体的呈现要根据学生的认知心理和年龄特征作精心的设计，而现在由于把媒体的选择、使用与控制的权力交给了学生，这种设计就完全没有必要了。反之，对于信息资源应如何获取、从哪里获取，以及如何有效地加以利用等问题，则成为以学生为中心的学习环境下所要解决的问题。F.强调学习过程的最终目的是完成意义建构(而非完成教学目标)在以“学”为中心的建构主义学习环境中，由于强调学生是认知主体、是意义的主动建构者，所以，把学生对知识的意义建构作为整个学习过程的最终目的。在这样的学习环境中，课件设计通常不是从分析教学目标开始的，而是从如何创设有利于学生意义建构的情境开始，整个课件设计过程都要紧紧围绕“意义建构”这个中心，都要有利于完成和深化对所学知识的意义建构。六多媒体CAI课件的设计与开发1.设计CAI课件要遵循的原则根据课堂教学的特点，我们认为，设计CAI课件要遵循五条原则：教学性原则﹑控制性原则﹑简约性原则﹑科学性原则和艺术性原则。(1)教学性原则：CAI的目的是优化课堂教学结构，提高课堂教学效率，既要有利于教师的教，又有利于学生的学。所以我们首先关心的是利用某个课件进行教学是否有必要性，即课件的教学价值。课件的教学性主要表现在课件的教学目标，内容选择及组织表现的策略。多媒体课件虽然以故事游戏的形式出现，但它必须以教学为目的，要注重教学信息的传播。其所有环节都要围绕教学目的来设计安排，并且在内容的组织上要发挥计算机的特有优势，符合学生的认知规律。利用动态模拟，激发学生的兴趣，扩大学生的感知量，帮助学生掌握概念和规律。可以采用布鲁纳的发现式教学方法，寓教于乐，从而完成教学任务。(2)控制性原则：课堂的教学时间是有限的，不能使教师和学生把宝贵的时间浪费在课件的调试和控制上，也不能把课件变成电影片，只能一放到底。因此课件的操作要简便﹑灵活﹑可靠，课件的导航功能要比较强大，各个部分都应有帮助和提示，便于教师和学生控制，使师生经过简单的训练就可以灵活使用。而在整个多媒体课件的学习和娱乐过程中，要始终让学生参与，如进行输入、选择、回答问题等，并给予及时的反馈。(3)简约性原则：课件的展示是通过计算机屏幕﹑大屏幕电视或大屏幕投影实现的，学生接受信息的主要渠道是视觉刺激，因此投影的画面应符合学生的视觉心理。画面的布局要突出重点，避免或减少引起学生注意的无益信息的干扰，保证全班的学生都能充分感知对象。内容的切入和退出最好采用淡入5和淡出，避免花俏的动作。(4)科学性原则：科学性是课件评价的重要指标之一，其基本