關于CAI課件工程系統方法研究

作者：劉凌云王見成祁夢華

論文摘要:本文從教學論系統集成的研究角度出發，運用現代教學理論、學習理論、系統理論、控制論的方法來指導CAI課件系統工程的設計與開發。

論文關鍵詞:CAI課件行為理論認識理論教學模型教學系統集成開發環境

0引言

人類學習知識過程的演進曾經歷過兩次革命:早在公元300年前，以孔子創立私塾和蘇格拉底講學為標志的第一次革命，它從此開創了教育的先河;以夸美紐斯創立課堂學習體系為標志的第二次革命，它將工業生產方式導入教育，創立了一對多的教學方式。前兩次革命從信息傳媒上講，并沒有發生根本性變革，只是教學組織形式的變化而已。近年來，隨著信息技術尤其是互聯網的迅猛發展，一種新的教育理念—網絡遠程教育逐漸興起，這預示著第三次教育革命的到來。它無論是從教育方式、教育思想還是教育手段都將是對傳統教育模式的挑戰。而CAI以它的可控制性、交互性、有效性、矯正性、個別化、重復性和自適性成為第三次教育革命的靈魂。

1CAI課件的現狀及發展

計算機輔助教學(ComputerAidedInstruction)簡稱CAI，是充分利用計算機及視音頻電子采錄設備組織開發教育資源，實現最優化教學目標，達到最佳教學目的的教學輔助系統。教學系統集成就是依據教學理論，運用現代信息技術把各種有益于提高教育質量的資源達到最優化配置的教學技術合成。隨著計算機信息技術的發展及教學方法的變革，CAI課件的設計與開發已成為教育科學與教育技術的重要內容，代表著教育改革的新方向，并成為教育科學研究的戰略性任務。

CAI在60-70年代的歐美國家已經開始普及到教學中，國際信息處理協會曾三次召開CAI課件國際會議，交流并推廣各國CAI經驗。到70年代末，美國教育實驗服務處開始對PLATO-IV等系統效果進行全面評估，其結果表明，在計算數學等理科教學及英語教學領域可取代教師的許多勞動。目前，從國際上看，CAI課件系統的發展正沿著網絡化、智能化、超媒體化方向發展。全球最大的CAI-CB-I或CBI網絡開發者計劃首推歐共體DELTA工程。

我國CAI起步于1980年，華東師范大學成立首家CBE研究中心，“七·五”期間，將CBE的許多課題列入國家重點科技開發項目，加大資金投入，我國的CAI課件的發展大體可以分成幾個階段:

(1)基于高級語言的CAI編程制作階段，屬零星分散實驗探索時期(1980-1986年);

(2)以寫作系統為CAI工具的制作階段，并逐步推廣時期(1987年一1995年);

(3)由多媒體技術和網絡支持的CAI廣泛應用階段(1996年一1999年);

(4)進入專家系統和人工智能技術支持的深入發展的高級階段(200。年以后)。自1986年以來，我國一年一度的CBE(ComputerBasedEducation)學會分別在北京、上海、廣州召開了近20次CAI經驗交流會，提交近200篇學術論文。

2學習理論與CAI設計

2.1.兩種學習理論

在教學理論體系中，世界教育史上最富有影響力的兩種理論是:美國斯金納的行為主義理論和美國心理學家奈塞爾的認知學習理論。

行為主義理論認為學習的起源是外界對人產生刺激，由刺激—反應使人腦發生記憶，通過刺激信號的加強實現學習這一目的，因此，只要教師有意控制行為就能控制學習結果，而計算機程序式教學正是利用了行為主義學習理論，該行為理論的學習過程用圖式表示為:認知理論認為，人類的學習過程，雖然外界的刺激非常重要，但不能解釋行為的原因外部環境提供的信號刺激只有產生支配外部行為的心理，認識過程才能被編碼、儲存、加工和操作。因此人的認識過程不是由外界刺激直接給予的，而是外部刺激和認識主體內部心理相互作用的結果，其學習過程用圖式表示為:

2.2.行為理論與CAI設計模型

依據行為理論的刺激—反應和強化刺激—強化反應—長時記憶的學習理論特點。基于此理論的CAI課件模型宜適用于記憶型知識的獲取學習環境，如公理、定律、概念、定義及語言的學習等。整個教學過程系統設計應遵循教學目標確定、明確強化信息、自我測試、實時反饋、控制程式的原則。設計方法中應充分利用文本、圖形、圖像、動畫、語言、開窗、加亮等多種變化方式來加強信號刺激，強化記憶效果，并靈活運用反復設定、邏輯測試等手段，配合訓練習題來鞏固學習和加強記憶成果。CAI系統設計流程模式圖為:2.3.認知理論與CAI設計模型

依據認識理論，人類的學習過程注重于S-R聯系的擴展，學習就是一個對知識進行編碼到儲存并轉向長時記憶的過程，編碼就是內部心理的主觀邏輯加工過程。于是，基于認識理論的CAI課件設計模型應注重將新舊知識有機聯系起來，找出由低級向高級遞進的內在邏