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计算机辅助教学

第六章计算机辅助教学

本章学习目标

了解计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction简称CAI）的基本意义、以及产生和发展的过程；熟悉计算机辅助教学的组织结构及常用技术；掌握计算机辅助教学的模式与结构；了解计算机辅助教学的原则；熟悉多媒体课件的开发与创作的过程和方法；能够熟练利用Authorware制作课件。

第一节计算机辅助教学的产生与发展

计算机辅助教学（ComputerAssistedInstruction简称CAI）的研究与应用始于1958年，至今已有四十多年的历史。

它得到了迅速发展，并对教育教学改革产生了深刻的影响，而它自身也已发展成为有着广阔应用前景的新兴学科。

计算机技术在教学领域中的应用是二十世纪后半期教育发展的重大成就之一，它也是当今教育现代化的一个重要标志。

在电子计算机问世之初，就有人设想把它用于教育。

美国从50年代末60年代初就开始从事这方面的研究工作。

计算机辅助教育的研究及应用不过40多年的历史，但发展非常迅猛。

计算机在教育中的应用--计算机辅助教育（Computer-BasedEducation，简称CBE）已逐步发展成为一个新兴的交叉学科，形成了它自己的理论、概念、方法和技术，CBE研究计算机在教育领域中的应用。

计算机辅助教学的产生与发展有赖于心理于学研究和计算机技术的发展。

    在20年代中期，美国心理学家普莱西（S.L.Pressey）就开始研究程序教学和教学机器并设计了一台能同时完成测验和计分两种功能的自动教学机器，但由于社会的惰性和科技限制，未能走向实用。

    在50年代，美国心理学家斯金纳（B.F.Skinner）根据自己长期的研究和实验，发表了《学习的科学和教学艺术》（1954）、《教学机器》（1958）。

将程序教学应用于实际教学中，收到了良好的教学效果，使程序教学受到了社会的承认，从而导致教学机器和程序教学的兴起。

1958年美国IBM公司沃斯顿研究中心，开始尝试将程序教学和教学机器理论应用到计算机上，并设计了世界上第一个计算机教学系统，标志着计算机辅助教育的产生。

一、计算机辅助教学的产生

同其它学科一样，CAI的产生和发展具有广泛的基础，归纳起来主要有三方面，即计算机辅助教学产生和发展的：

1.物质基础

计算机的诞生和发展奠定了其物质基础。

2.社会基础

信息社会对教育的要求构成了其社会基础。

3.理论基础

计算机辅助教育的产生和发展，受到多方面理论的影响，其中最重要的是教育心理学的影响。

CAI思想的形成受到两个概念的影响：

教学机器和程序教学。

程序教学是20世纪50年代发展起来的。

当时美国教育心理学家斯金纳（B.F.Skinner）根据从实验室中对动物实验引出的操作条件反射和积极强化的理论，设计了教学机器和程序教学。

他是在普莱西的教学机器的基础上提出了学习材料程序化的想法，后来就发展成为不用教学机器只用程序教材的“程序教学”。

二、计算机辅助教学的发展历程

从二十世纪50年代末第一个计算机辅助教育系统问世至今已有40多年的历史了，计算机辅助教育的发展经历了三个阶段：

研究试验阶段、普及应用阶段和综合发展阶段。

    研究试验阶段（二十世纪50年代末-70年代末），这一阶段对各种类型的计算机辅助教育系统进行了研究和试用，并在教育理论上进行了探讨。

许多组织和机构如美国教育考试中心，为了检验计算机辅助教育的效果和衡量新的教育手段的教育价值，专门组织力量进行评价和实验研究。

总的来说，从各个方面可以证明计算机辅助教育是今后教育发展的一种十分重要的教育手段。

    普及应用阶段（二十世纪70年代末-80年代末），这一阶段最大的特点是微型计算机的出现、迅速发展和广泛应用。

微机的价廉、体积小、功耗低、可靠性高，而且对工作环境的要求不高，这些优势使微机迅速在教育应用上显示出它的价值。

美国、英国、日本等国家的政府部门加大了对教育资金投入的力度，购买微机用于教学和教学行政管理，用于计算机辅助教育系统的研究和开发，以及培训中、小学教师计算机应用能力。

随着计算机辅助教育普及应用，也出现了一系列的问题，希望得到交流和解决。

国际信息处理联合会为此自1971年开始，经常举行世界计算机教育应用会议，交流计算机教育应用方面的政策、系统的研制和开发、新技术在教育中的应用、计算机辅助教育评价和实验研究等等。

众多发展中国家认识到发展计算机辅助教育是迎接信息时代挑战、提高国民素质的重要举措，各自提出了计算机教育应用的发展计划。

我国也在此时开始了计算机辅助教育的研究和应用实践。

综合发展阶段（二十世纪80年代末-），这一阶段计算机多媒体技术、人工智能技术、视听数字化技术和网络通信技术有了突飞猛进的发展，同时在教育科学中，信息科学技术引入，使教育的发展开始进入新的阶段。

多媒体、超媒体技术的发展，为计算机辅助教育系统的研制提供了多媒体环境和以超文本方式组织信息的可能。

无论从视觉、听觉上，或是时间、空间上为CAI开辟出一个无限广阔的前景。

网络通信技术发展弥补了个体化学习的不足，使合作学习成为可能，研究群体教育，如何把人的潜能充分发挥出来，是我们这一时代的重要任务。

同时网络通信又为远程教育的实现创造了优越的条件。

人工智能技术、软件工程方法、面向对象的程序设计方法，又大大促进和提高了教学软件生产的质量和效率。

在我国，CAI的研究和应用开展的比较晚。

1．引进介绍国外经验、理论的准备阶段

这一阶段为80年代初到80年代中后期。

我国计算机辅助教学起步较晚，加之硬件设备和理论基础薄弱，因此可以说在此之前计算机在教育、教学中的应用几乎是空白，而此时国外计算机辅助教育却发展极为迅速，成效极大。

所以，为加快我国计算机辅助教学的步伐，提高发展的起丸我“探取积极引进的态度。

这个阶段的文章主要是介绍、翻译国外尤其是美国和日本的先进经验和成果。

文章发表在两种期刊的“外国电化教育”，“外国之窗”等栏目。

2．注重硬件配置的实施阶段

这一阶段为80年代中后期到90年代初。

在对国外计算机辅助教育初步了解的基础上，一些有识之士提出我国应加快发展计算机辅助教育。

《电化教育研究》早在1983年第三期就刊登丁有豫的《电教课要给计算机辅助教育以适当地位》。

发展就需要有物质基础作为前提，所以硬件配置成为首先需要解决的问题。

正巧此时计算机价格下降，在一些有条件的地区和学校配置起一定数量的微机，我国计算机辅助教育进入了具体的实施阶段。

这时的文章除了继续介绍国外的一些经验、成果外，主要是介绍一些计算机的配置、购买与维护等内容，文章采集于“电教设备与媒介”等栏目。

3．注重软件开发的发展阶段

1994年以来，由于计算机价格不断下降，拥有计算机的学校日益增多。

在全国掀起了一股学微机、用微机的高潮，为CAI的发展提供了极好的契机。

《中国电化教育》、《电化教育研究》都专门增设了“微机教学”、“计算机辅助教育”等栏目，当硬件不再是问题的时候，人们对丰富的计算机课件的要求越来越迫切。

“课件”、“CAI”等词频繁地出现在各个栏目的文章中。

不仅重视课件的编制，也重视课件的评价与推广发行。

这一时期是教学软件兴盛的时期。

CAI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在教育领域中进行的又一次教育革命的开始。

三、计算机辅助教学的发展趋势

回顾CAI的发展，可以看出学习理论、计算机技术对它产生的巨大作用，同时也可以看出社会的发展现状对它的期望和约束，这种期望集中地表现在社会对人才培养的要求上。

多媒体和Internet在教育中的应用，在提高学习效率和效果方面的成果已被教育工作者和整个社会所承认。

社会发展是不平衡的，它对教育的要求和它所能够提供的物质条件存在较大的差异。

基于此，CAI的未来发展将会呈现出多态性。

从研究方面看：

（1）多媒体和Internet在教育中将得到较广泛地应用，在提高学习效率和效果方面将会发挥明显的作用；

（2）新的学习理论的应用；（3）人工智能的进一步应用。

从应用方面看：

（1）应用方式的多样化：

在我国，除了提供交互环境的CAI软件得到广泛应用之外，用于课堂演示和帮助教师备课的软件也将得到发展，特别是以计算机技术为中心的信息技术与课程、教学的整合，受到了世界各国教育界的普遍重视。

（2）多种学习资源的集成化：

先进的学习理论为我们开发CAI软件提供了重要的理论依据，这是提高CAI软件质量的重要的保证。

在建构能够体现先进学习理论的学习环境时，不可否认计算机有着不可替代的作用，但这并不意味着计算机是唯一的学习资源。

重要的是各种学习资源的综合运用，从而形成各种学习资源集成的优化的学习环境。

目前，建构主义学习理论的应用受到人们的高度重视，多媒体、计算机网络为实现这一理论提供了不可多得的条件。

因此，体现建构主义学习理论的CAI软件将会得到迅速的发展。

同时也应看到，人类教师和计算机软件的有机配合，会更有效地建构体现建构主义学习理论的学习环境，而且用费会少得多。

人类教师的灵活性和在教学中正确行为对学生的良好影响，无论如何计算机是无法作到的。

（3）研究、使用和教师培训的互动：

对CAI软件的开发作理论上、技术上和应用方面的深入研究，是促进CAI不断发展的基础工作。

同时也应不断地解决CAI应用中的实际问题，其中教师的培训是一个关键。

不仅要使教师掌握软件的具体使用方法，更重要的是观念的转变，CAI的应用是为了促进教学改革，提高教学质量，应以改革促进应用，反之又通过应用促进教学改革。

因此，把研究、应用和教师培训有机地结合起来，以研究促进应用，反过来又以应用促进研究，使其形成互动机制，是CAI迅速发展的正确途径。

第二节计算机辅助教学的组织结构及常用技术

一、计算机辅助教学的优势

与传统教学方法相比较，计算机辅助教学有其显著的优势。

1.有利于个别化教学

由于运用了计算机技术，采用计算机辅助教学的学生可对教学进度和所学知识的深度和广度进行任意的控制，从而真正实现因人施教、因材施教的个别化教学。

例如：

理解快、掌握好的学生在自行操作计算机进行学习时，可在课件中选择更进一步的学习内容或练习内容，而稍差的学生则可反复对某一内容进行学习和练习，直至掌握。

2.实现人机充分交互

在计算机辅助教学中，学生控制着课件的流程，而计算机是在控制下向学生展示教学内容或提出问题，进而学生理解教学内容或回答问题，计算机再作出回答正误或进一步提示的反馈等等，从而采用计算机辅助教学的学生以人机对话方式充分地进行人机间的交互，形成双向沟通的教学方式。

学生面对计算机，心理上没有在大庭广众前回答问题的那种紧张和窘迫感，这更有利于学生的思维和对教学内容的理解。

3.及时反馈教学信息

计算机辅助教学可及时反馈各种教学信息。

学生可以通过计算机提供的反馈信息来了解自己对所学知识的掌握程度，从而再次选择是否进一步学习或重复练习等等。

教师也可通过计算机网络或学生磁盘，来掌握学生的学习次数、学习时间、学习内容、练习次数、练习和测验成绩等信息，这样可随时调整教学过程，以符合教与学双方的客观实际情况，使教学过程处于最佳状态，以达到最好的教学效果。

4.实现无限制的协作学习

通过计算机辅助教学，学生可在计算机上进行真实情景下的协作学习，这是指学生们对学习内容用多种不同观点进行比较、观察、分析和归纳等交互活动。

这种协作学习是在计算机网络上通过讨论而实现的，它不受年龄、职业、时间、地点的限制。

这样就避免了传统教学模式的局限性，可将参加同一内容协作学习的学生的智力集中起来，从而使每个学生受益。

5.加强教学管理自动化

由于计算机可大量存贮、快速处理和传递各教学环节中的信息，因此可以实现教学管理的自动化或半自动化，提高教学管理的效率和质量。

例如：

通过计算机网络或学生磁盘，可自动生成有关教学管理的数据库文件，用计算机可进行查询、统计和分类打印输出等。

二、计算机辅助教学系统的组成

计算机辅助教学系统由硬件系统和软件系统组成。

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