1、多媒體與CAI入門4.4 多媒體CAI初步計算機輔助教學（Computer Assisted Instruction, CAI）是指用計算機幫助或代替教師執行部分教學任務，向學生傳授知識和提供技能訓練，直接為教學服務。用于執行教學任務的計算機程序稱為教學軟件或課程軟件，簡稱為課件。計算機輔助教學（CAI）主要包含兩種含義，一種是教師運用CAI課件開展教學活動，幫助教師更好地完成教學任務；另一種含義是由教師設計計算機課件，學生則通過在計算機上運行課件展開學習。441 多媒體CAI的基本概念和模式一、 CAI的特點 CAI具有如下特點: 1、支持大容量的非順序式信息閱讀方式。 計算機可存貯大量信息

2、，包括一門課程或與某個對象有關的全部知識。學習者可以瀏覽，并與系統實行交互，主動地選擇自己所學內容。 2、學生可以控制學習內容和進度。 CAI系統允許學生選擇學習內容，也設置一些同步措施，僅當學生掌握了前一部分知識后才進入下一步的學習。這樣，學生的學習進度不受時間與地點的限制，可以選擇適合每個人的最佳學習速度。 3、實現因人施教的教學原則和及時反饋原則。 CAI系統可通過提問、判斷、轉移等交互活動，分析學生的能力和學習狀況，調節學習過程，實現因人施教的教學原則和系統獲得及時反饋原則。 學生在CAI活動中處于一種積極、主動的狀態。因為教學進度由學生的學習進展狀況來控制的，通過連續的提問反饋或是操

3、作一反應刺激等交互活動，學生在CAI活動中處于一種積極、主動的精神狀態，不象被動受教時那么容易疲勞和受干擾，從而可以取得較好的教學效果。 對教師或軟件開發者提供了教學決策支持。計算機可保留各個學生的學習進展紀錄，及時進行各個學生的學習進程分析和群體學習分析，對教師或軟件開發者提供了教學決策支持。 網絡技術使CAI可獲得群體的支持。目前的網絡技術使CAI可獲得群體的支持，解決個別化學習與群體學習的矛盾。二、 CAI系統的構成 用于進行各種各樣教學活動的CAI系統是一個復雜的計算機應用系統，它由硬件、系統軟件以及課件三個部分組成，這些部分相互作用，支持CAI總目標的實現。1、硬件計算機輔助教學系統

4、中所有的物理設備、裝置稱為CAI硬件（hardware）。硬件是CAI系統的基礎。硬件包括主機和外圍設備。主機的主要部分是進行信息處理和控制的中央處理器，又稱為CPU，以及存放信息數據的內存儲器。外部設備包含存放CAI及有關信息的大容量外存儲器（磁帶、磁盤、光盤等），用于輸入信息的輸入設備（鍵盤、鼠標等）和用于信息輸出的輸出設備（顯示器、打印機等）。硬件是實現CAI系統活動的物理基礎。 2、系統軟件 CAI系統的硬件是十分復雜的，為了協調工作，提高硬件的工作效率，并方便用戶的使用和擴充計算機系統的功能，計算機公司會提供各種各樣的系統軟件，通常包括操作系統、計算機語言及編譯程序、數據庫管理系統以

5、及工具軟件和一些實用程序等。 3、課件 CAI活動中，呈現教學內容，接受學生的要求和回答，指導和控制教學活動的程序及有關的教學資料稱之為課件(Courseware)。它包括用于控制和進行教學活動的程序，以及幫助開發、維護和使用這些程序的有關文檔資料，幫助教師、學生使用課件的課本、練習冊(紙)等。只把程序當作課件是不夠全面的，程序是最重要的、起決定作用的部分，程序以外的其它部分在教學活動中都是教師和學生不可缺少的重要材料，它們的質量同樣能影響教學活動的效果，因此不可忽視。三、 CAI課件的結構類型 課件依結構組織方式的不同分為固定型、生成型及智能型三種結構類型。 1、固定結構類型 固定結構類型又

6、稱框面型(frameoriented)，是目前使用較多的一種結構方式。它將各種與教學活動有關的信息(教學內容、提問與預計回答、反饋、控制轉移方式等)組織成一個個框面，以這些框面為單位，通過控制、轉移的預定路徑實現教學活動。 框面型課件的內容結構清晰，教學活動進行的方式明確，制作方便，適合用著作者語言或寫作系統開發。 但是，框面型課件結構固定，內容、回答問題的方式、學生的學習路徑等都受到預先規定的限制，使學生缺乏主動性。同時，許多框面上有著相當的冗余量(因為一個框面教學內容不宜過多)，所以這種軟件所需存儲容量較大。 2、生成型結構 生成型課件是依據教學活動中的有關信息為參數，形成教學內容，或是決

7、定教學活動的控制轉移。 有的課件是以模型的方式把教學內容的規律與公式、定律等存放于計算機內，利用計算機內的隨機數產生算法，隨機地產生該模型的輸入參數，從而產生所要呈現的例子和問題。在這種方式下，存儲一個模型可以產生許多例子和問題，大大節省了CAI的存儲空間。 有的課件則注重學生學習路徑的生成問題。它們不但根據學生在一次練習中的回答情況，分支控制學習路徑，而且還結合學生學習的歷史，分析其學習能力與缺陷，進一步調節學生學習的順序與分支。這種學習有時稱之為可調節型課件。 3、智能型結構 智能型課件是將人工智能的研究成果應用于課件的結構設計。智能型課件由能產生教學內容的知識庫、可檢測學生能力與知識狀態

8、的模型機制、可決定教學內容呈現次序與呈現方式的策略模塊以及可對學生進行授導、練習等教學會話的人機界面等模塊組成。 四、 多媒體CAI課件的基本模式多媒體計算機輔助教學軟件CAI在完成知識傳遞的過程中各有不同的表達方式，這就是所謂的“教學模式”或“教學策略”。通常可分為教學式、練習測驗式、模擬式、教材庫式等多種，每一種不同的教學模式隨著教學性質不同各有自己適用的場合。 1、教學式（Tutorials）課件。這種方式重在知識的傳授，此種形式的軟件強調先把教材內容提供給學生，再依照學生的學習速度教給學生各種概念和技巧；軟件中還必須設計評價學生成績和進行診斷與補救的方法。教學式課件包括呈現各種形式的教

9、學材料(概念敘述、公式、規則、例子、說明等)和提問、回答與判斷反饋等各個方面。它通過仔細安排的人機會話，使學生處于一種個別指導方式的教學環境下進行學習，以達到預定的教學目標。通常，教學型課件把教學過程分解為許多很小的教學單元，每個單元進行一項最基本的教學活動，達到一個最起碼的小目標，課件把這些簡單的教學單元按照教學順序和教學策略有機地組織成一系列有計劃的教學活動，以達到整個課件的教學目標。 一套良好的教學式軟件應該是可供學生自學的教材。因此設計這種模式的課件必須講究課程設計原理以及學習心理。這一類的課件常用來引入和介紹新知識，特別適合于教授那些不能簡單地用書面文字來解釋的知識。這種課件的作用是

10、模擬教師(特別是家庭教師)向學生進行講授、指導與幫助。目前市面上的大部分教學軟件都屬于這一類。 2、練習測驗式課件（Practice & Testing）。這種方式的課件是針對某個知識點提供帶有啟發性的反復練習的機會，或者在教學活動進行到一個階段后用于評價學生的學習成效，以決定下一階段的學習進程。 練習測驗型課件所提供的教學方式是逐個或一批批地向學生提出問題，當學生送入回答后，計算機判斷其正確情況，并根據學生回答的情況給予相應反饋，以促進學生掌握有關知識與相應的技能技巧。通常，當學生答對時，課件會予以適當鼓勵，強化學生的理解與記憶;當學生答錯時，課件會給予適當提示與幫助，或者把問題分解

11、為若干個較簡單的問題，引導學生逐一回答。練習與測驗的問題相當多，直到學生對該范圍的知識或技能的掌握達到要求為止。3、 模擬式（Simulation）課件。這種方式通常應用于現實情況不允許或者不容易實現的場合或過程，用計算機摹仿實際狀況，讓學生從屏幕上感受到各種內部實際變化過程，使學生形象地理解并做出適當的決策及反應。也就是利用計算機模擬自然科學或社會科學的某些規律，產生各種與現實世界相類似的現象，供學生觀察，幫助學生認識(發現)和理解這些規律與現象的本質。這種模式近年來逐步受到許多教育學家和心理學家的注意。 模擬型課件在教學活動中應用的方法多種多樣，包括：(1)演示模擬；(2)操作模擬；(3)

12、過程模擬；(4)模擬訓練器等等。4、游戲型(Gaming)模式游戲型課件的教學方式是寓教學于游戲娛樂之中。它提供或控制一種富有趣味性和競爭性的教學環境，激發學生的學習動能，使學生在教學目標明確富有教學意義的游戲活動中得到訓練或有所發現，以取得積極的教學效果。游戲型課件有著明確的教學目標和具體的教學內容，并且含有經過仔細考慮的教學策略。 游戲型模式的類型有：(1)操練與練習方式的游戲；(2)模擬方式的游戲。5、 問題求解型(Problem Solving)模式 問題求解型模式的輔助教學的方式是多種多樣的。最簡單的一種是讓學生利用計算機作為解題工具，進行計算或設計各種解題策略、方案等，以開拓學生解

13、決問題的能力。6、教材庫式（Instruction Data Bank）CAI課件開發模式。自從超文本（Hypertext）、超媒體（Hypermedia）技術臻于成熟并被廣泛應用于多媒體CAI以后，分冊、分篇的零散教材得以有機地鏈結起來，學習者在整個學習過程中可以根據需要在這類軟件的各章節之間跳轉，將各相關概念有機地聯系起來，加速融匯貫通，建構出知識的體系。442 多媒體CAI課件的制作一、優秀多媒體課件的標準 優秀的課件既要能很好地輔助學生掌握知識，也要有利于教師使用、推廣，即這個課件首先要受教師歡迎并引起學生興趣，具有一定的震撼力。既能有效地實施教學，還要方便使用、易于操作，且能靈活多變

14、，真正做到優化教學。1、 一個有利于學生學習的課件，除了它具有常規教學必須具備的基本要求之外，還應體現以下幾方面的特點：(1) 必須充分地運用三維、二維動畫，以彌補常規教學之不足。動畫進程和各種狀態的畫面應能有效地實施控制；(2) 循序漸進，要與學生的思維同步；(3) 盡可能地提供較多高質量的習題及多種解法；(4) 可以即時改變題設的條件，以利學生更好地理解概念、掌握方法，使例題發揮更好的效能；(5) 信息傳遞適當（不要亂加插圖、音樂、背景等）；(6) 課件無論在視覺、聽覺與結構上，要美觀、動聽，邏輯關系清晰。 2、一個好的課件也應有利于教師實施教學，它應具備：(1) 提供一目了然的教學意圖、

15、教學步驟及操作方法(可以在課件中包含該項內容，或另附read me文件)；(2) 教師可以方便地獲取教案腳本的部分或全部（具備靈活的打印功能）；(3) 教師可以因時、因地、因人而異地對課件進行修改或重組；(4) 使用簡便而且較為普及的操作平臺制作，教師能夠在課堂內當場根據學生的實際情況變更習題的題設與結果。 多媒體課件制作的樣式可以多種多樣、豐富多彩，但要防止以下幾個傾向：1、 華而不實、花里胡哨。多媒體課件需要借助一定的藝術形式，但不能單純地為藝術而藝術，僅僅停留于作表面文章。只有充實的內容與完美的外在形式的有機結合，才能真正達到傳授知識、調動學生積極性、改善教學環境的目的。2、 呆板單調、

16、索然無味。多媒體課件的一個基本出發點就是以文字為基礎，配合圖像、聲音、動畫等手段，從多方面刺激學生的感官，引起學生的興趣。一個形式呆板的多媒體課件與黑板加粉筆的教學方式是沒有什么區別的，它所獲得的教學效果自然就不會好。3、 生硬拼接、胡拼亂湊。多媒體課件的制作講求取材合適，用材得當。不能混淆時代等特征的背景，否則就會顯得有些不倫不類，甚至因此破壞整個課件的風格。二、制作多媒體CAI課件的一般步驟多媒體CAI一般的制作步驟是：確定課題、編寫腳本、準備素材、課件合成、修改調試等。如下圖所示：圖4.4-1下面，以多媒體CAI課件音樂欣賞：梁祝的制作過程來說明多媒體CAI課件的一般制作步驟。 1、選擇

17、教學課題，確定教學目標無論哪門學科，一般都可以實施多媒體輔助教學，但是考慮到制作CAI課件的性價比，對于那些用常規教學方法就能達到教學目的的教學內容，就沒有必要使用計算機來進行輔助教學。而課程內容比較抽象、難以理解、教師用語言不易描述、某些規律難以捕捉、需要學習者反復練習的內容等，就有必要實施計算機輔助教學。同時要追求內容形式的統一，CAI課件應該對課堂教學起到化難為易、化繁為簡、變苦學為樂學等作用，決不能“牽強附會”起“畫蛇添足”的作用。選題的同時，還必須分析和確定課題實施所能達到的目標，應符合教學目標的要求。特別注意要發揮多媒體的特長，根據教學內容的特點，精心設計、制作多媒體素材，集圖、文

18、、聲、像的綜合表現功能，有效調動和發揮學生學習的積極性和創造性，提高學習效率。“梁祝”是我國著名音樂家何占豪和陳剛根據民間流傳至今的“梁山伯與祝英臺”的一段愛情悲劇故事，譜寫的一個優秀的小提琴協奏曲。在音樂欣賞課的教學中，為了給學生介紹“梁祝”這個小提琴協奏曲中的主題旋律，嘗試運用計算機多媒體技術，采用音畫結合的方法，讓學生通過相對具體的電影畫面來理解相對抽象的音樂主題。 2、研究教材內容，編寫多媒體腳本教材是教學的基本依據，也是CAI課件設計的藍本，在選擇好課題后，應仔細分析和研究教學內容，理解重點、難點問題，確定課件的內容結構、表現形式及教學順序。腳本設計是制作CAI課件的重要環節，需要對

19、教學內容的選擇、結構的布局、視聽形象的表現、人機界面的形式、解說詞的撰寫、音響和配樂的手段等進行周密的考慮和細致的安排。它的作用相當于影視劇本。多媒體課件腳本的創作通常分兩步進行。第一步是文字稿本的創作。編寫文字稿本時，應根據主題的需要，按照教學內容的內在聯系和教育對象的學習規律，對有關畫面和聲音材料分出輕重主次，合理地進行安排和組織，以完善教學內容。第二步是編輯稿本的編寫。它不是直接地、簡單地將文字稿本形象化，而是要在吃透了文字稿本的基礎上，進一步的引申和發展，根據多媒體表現語言的特點反復構思。編輯稿本是制作CAI課件的直接基礎。在多媒體課件音樂欣賞：梁祝中，計劃分以下幾部分：（1） 簡單介

20、紹小提琴協奏曲梁祝的背景知識，如作曲家、民間故事等；（2） 欣賞小提琴協奏曲梁祝；（3） 小提琴協奏曲梁祝中用七個音樂主題來反映“梁山伯與祝英臺”愛情故事的七個階段，分別欣賞七個音樂主題；（4） 分別欣賞與七個音樂主題有關的七段電影畫面（注意，電影畫面次序與音樂主題次序不一致）；（5） 要求學生將七個電影畫面與七個音樂主題一一對應配對，即電影畫面的內容要與音樂主題一致；（6） 音畫結合，配合七段電影畫面欣賞七個音樂主題。3、收集媒體素材“多媒體素材”是多媒體課件中用到的各種聽覺的和視覺的材料，它包括圖形、動畫、圖像、文本和聲音等。搜集素材應根據腳本的需要來進行，素材的取得可以通過多種途徑。比如，利用掃描儀采集圖像，利用動畫制作軟件生成動畫，用話筒輸入語音，從CD唱片錄制音樂，從VCD中獲取動態影像，從Internet或從各種多媒體素材光盤中取得各種多媒體素材。關于“梁山伯與祝英臺”的故事，現在有關的資料，主要有好幾個版本的小提琴協奏曲梁祝CD唱片、現場