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1、题目：* CAI课件设计一、前言1 课题研究的意义；国内外研究现状和发展趋势1.1 课题研究的意义计算机辅助教学是随着计算机技术的发展而产生和发展的。当现今社会正随着各种新技术的涌现而迈向信息时代的时候，人们接受知识的方式也发生了重大改变，对教育也提出了更高的要求，从而具有更多高新技术成份的计算机辅助教学愈发显现出它在教育中的重要性。由于采用了计算机辅助教学，学生不再仅仅向教师学习，而且可以通过知识库和专家系统学习，可以通过课件光盘学习，可以通过网络在网上学习等。教师则着重于提高学生的分析问题和解决问题的综合能力和加强他们的整体素上。同时由于知识更新速度加快，要求人们不断学习，不断更新知识，以
2、学校为主的教育将转向终身教育，学校的教育体制和功能也将发生显着的变化。所以在这种情况下，传统的教育观念发生了根本的改变。由于采用了计算机辅助教学，学生由过去的被动学习在很大程度上变成了主动学习。在学习内容选择、学习进度控制上，学生有很大主动性。特别是在有多媒体技术和网络支持下的计算机辅助教学中，学生可共享更多的教学资源，学习方式、学习地点和学习时间安排都有很大的灵活性，更适应于个性不同的每个学生。这样，教育方式也会发生巨大改变。由于采用了计算机辅助教学，教师除了具有传统的教师职能以外，更重要的职能是对教学信息进行加工，使之具有可在计算机辅助教学中应用的各种形式，例如：多媒体光盘、因特网网页、信
3、息数据库等等。同时学校也可以没有明显的校园界限，教育资源向公众开放，学生没有年龄的限制，学习则是由学生根据自己的特点安排和选择的。在这种环境下的教师和教育机构的职能都与在传统教学模式下时有极大的不同。由于在教育中采用了以多媒体技术、网络等支持的计算机辅助教学，从而在教育内容上要求增加与之相关的专业。在教育研究中也出现了新教育模式下的认知理论及其应用研究、人机界面的心理学研究、人的视听分配和信息综合的特征研究等一系列新的研究领域和课题。因此它对教育内容和教育研究也产生了很大的影响。由此可见，正是因为采用了计算机辅助教学，使得赋予教育以新的内容与概念，推动了教育的变革，使其适应社会的发展。它也有利
4、于变被动教育为主动教育、变应试教育为素质教育。这不仅是教育方法和技术的更新，而且将深入地影响到教育结构、教学体制和教学管理的整体改革，从而促进教育的现代化。1.1.1 CAI概述计算机辅助教学(Computer Aided Instruction ，简称CAI是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个人化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式上单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。图1-1 CAI的交互作
5、用1.1.2 CAI基本内容 计算机辅助教学技术的主要研究内容包括： （1）计算机辅助教学模式：目前CAI系统通常采用的教学模式有以下6种： 练习：包括编排题目、比较答案及登记分数，通常作为正常教学的补充； 个别指导：包括教授规则、评估学生的理解和提供应用的环境等； 对话与咨询：又称为“苏格拉底”教学模式，允许学生与计算机之间进行比较自由的“谈话”； 游戏：创造一个带竞争性的学习环境，游戏的内容和过程与教学目标相联系； 模拟：用计算机模仿真实现象(自然的或人为的现象)，并加以控制，如模拟化学或物理实验和飞机、车船驾驶训练等； 问题求解：让学生以多种途径运用规则和概念，得到问题的解，既要求学生不
6、仅知道问题的正确答案，而且掌握其解答过程。在具体的教学过程中，根据教学内容表达的需要和教学目的的要求，需要在同一课程不同的内容或不同的教学环节中交叉使用这些教学模式。 （2）计算机辅助教学课件的制作： CAI系统工程核心是课件。由课件设计者根据教学要求用CAI写作工具或计算机语言编制而成。 （3）计算机辅助教学写作工具与环境：CAI写作工具是提供给课程教师编制课件的写作环境。良好的写作系统和开发工具是提高CAI课件开发效率的关键。1.1.3 CAI发展历史 美国是进行计算机辅助教学研究和应用最早的国家，所以CAI的历史基本上是以美国CAI发展历史为主线。近四十年来，CAI的发展大体上经历了五个
7、阶段。（1）1958-1965年这是CAI发展的初期阶段。在这个时期，主要是以大学和计算机公司为中心开展的软件硬件开发研究工作，并出现了一些有代表性的系统。如：PLATO系统。（2）1965-1970年这一时期的特点是研究规模扩大，并且将以前的研究成果投入应用。斯坦福大学在1966年研制了IBM1500教学系统。（3）1970-1975年这一时期，CAI的应用范围不断扩大，并进一步趋向实用化。开发的科目除了数学，物理之外，在医学、语言学、经济学、音乐等多种学科领域均开展了CAI的应用。（4）1975-80年代后期微型计算机进入教育领域之后，形成了极大的冲击，使之成为多种教育环境中的理想工具。（
8、5）80年代末以后80年代末和90年代初，多媒体计算机的出现，被称为计算机的一场革命，它具有能够综合处理文字、图像、声音、图形的能力，显示了计算机在教育方面的非凡才能，很快成为CAI发展的重要方向。计算机辅助教学的原理受到心理学家B. F. Skinner的学习机(learning machine)的影响，虽然计算机辅助教学的原理早已形成，但其发展和普及都深受计算机科技的影响。在计算机辅助教学的发展史上，有两个重要的系统，对后来的发展影响深远，一是PLATO系统，这个系统是六十年代一群依利诺州立大学(U. of Illinois)的计算机工程师及教育学者共同研制而成；另一个是1972年Mitr
9、e公司开发的TICCIT系统。此两大系统所强调的互动性及学习者控制，充分表现了CAI的基本精神，可谓CAI发展史上的重要典范。不过，当时这些系统都运行在大型计算机上，并不十分普及。1978年Apple II 及 1981年IBM个人电脑的出现和普及，对CAI的发展和普及影响很大。从此以后，大部分的CAI软件的运行环境均以个人电脑为平台。1984年Apple公司推出Macintosh 个人电脑，使鼠标开始流行，图形化用户界面的运用受到重视。除了个人电脑的日益发展外，文档编辑工具的发展也非常迅速，这些都是促使CAI蓬勃发展的有利条件。1991年，美国麻省理工学院MIT研究开发的Athena，开启了
10、网络化CAI的新纪元。时至今日，多媒体的应用更是百花齐放，远距离教学也成为各方关注的焦点，CAI的研究又将进入一个新的时代。1.1.4 CAI课件重要作用 （1）有助于观察能力的培养。计算机辅助教（学可以根据学生观察的需要把事物化静为动、化虚为实、化繁为简，使难以观察到的事物清晰地呈现在学生面前，从而使学生可以细致、全面地进行观察，启发积极思考。（2）有助于概括能力的培养。思维活动有许多的特点，概括能力是其中最基本的特点。概括的过程是把个别事物的本质属性推及为同类事物本质属性的过程，也就是思维由个别通向一般的过程。掌握概念，就是对一类事物加以分析、综合、比较，从中抽象出共同的、本质的属性或特征
11、，然后把它们概括起来。（3）有助于逻辑思维能力的培养。利用表象形成概念是培养学生概括思维能力的主要方法，巩固知识和应用知识是培养学生推理思维的主要方法。总之，计算机辅助教学的运用对促进学生的思维能力发展效果是显著的。从学习兴趣对比实验的结果看出：计算机进课堂对学生长时记忆效果明显；培养学生简单应用知识能力效果明显；能激发学生学习兴趣，提高学生学习积极性；对培养学生思维能力效果明显。1.1.5 目的与要求 计算机辅助教学是一种教学形态，即以计算机的各种功能和特点，代替或部分代替教师面向学生，促使学生实现有效学习的教学形态。在教学中的应用形式既可以是人-机对话式，也可以是借助其他媒体（大屏幕投影或
12、液晶投影）构成新的信息传递系统。所要达到的目的为：（1）改进课堂教学；（2）优化传统教学；（3）实现个别化教学；（4）改善学习态度。1.1.6 对主要参与人员的要求（1）对任课教师的要求应有较高的教学水平，熟悉计算机的一般操作。因为在最初的设计构思及以后的实践应用中他们要起主要作用，可以说决定了辅助教学的成败。没有一定的教学水平，就提不出好的教学设计，也就编制不了好的教学流程图。（2）对软件设计者的要求要有较高的制作水平，较高的悟性，细心、专心，更要有否定-提高-再否定-再提高的意识。对专家、教师所提出的教学设计、建议应仔细琢磨、领会，据此编制出软件程序流程图，还要与教师沟通，根据教学要求设计
13、好稿本。对资料的选择、运用、组合及加工应在细心研究后进行。制作中要体现高度，适当展现现代制作水平。尤其要对试用中发现的新情况给予高度重视，要勇于否定自己，在不断的否定中制作出精品。1.2 国内外研究现状和发展趋势1.2.1 CAI课件的发展现状人类已进入信息时代，以计算机和网络为核心的现代技术的不断发展，正在越来越深刻地改变着我们的生产方式、生活方式、工作方式和学习方式。(1) CAI课件对教育教学的积极作用多媒体课件大致可分为演示型、交互型、智能型、综合型。演示型课件，其优点是直观、简洁明了，视觉效果突出，缺点是不能接受用户的反馈信息，这类课件比较适合于教师课堂上进行讲课。交互型课件的优点是
14、用户可以主动控制自己的兴趣点及浏览的进程，缺点是如果设计不好，容易让使用者迷失方向。这类课件比较适合于学生自习时使用。智能型课件最大的特点是具有模拟的人工智能，如有些教育软件可以根据学生的答题情况判定学生的当前水平，而生成适合于学生个人的试题。综合型课件则综合了前三种类型课件的所有特征。CAI作为一种有效的教学手段近年来得到广大教育工作者的欢迎，那么相对于传统的教学手段它的主要优势有哪些呢? 创设情景，激发兴趣，培养学生创新意识 变静为动 扩大视野，突破教学重难点 集中有利信息，加大教学密度 主动参与学习，优化教学过程（2） CAI课件实践中存在的问题 CAI课件和软件开发周期长，容易被淘汰。
15、一方面，CAI课件的开发周期比较长，另一方面，现代科学的发展使知识更新速度加快，人们的意识也不断改变，在大力弘扬素质教育的同时，一些课本知识也不断更新，在这种情况下，一些开发周期较长的课件很快就不适应了当前教育的需要，形成了资源浪费，这些都是现在的教学软件较难避免的问题。 片面追求无用的花俏效果，分散学生学习的注意力。课件素材的采用应为课题而服务，不能喧宾夺主。 盲目追求高技术含量。这种现象多表现在课件评比中，本来一个课件用PowerPoint制作完全可以了，而非要用3DMAX、FLASH、Authorware，片面追求”技术含量”做法，可谓劳民伤财。可见课件的制作还是以简单实用为准则。 粗制滥造，缺乏美感。CAI课件是由图形、图像、声音、视频和文字等多种媒体组成，它们的有机结合，形成美的环境，给学生以美的熏陶，激发学生对知识的渴求和强烈的学习欲望，在整个的学习过程中，能使学生保持兴奋的情绪，在愉快中接受教育，获取知识。所以一个具有美感的课件应该色彩和谐，构图平衡，音乐宜人，字体简洁（一般不超3种）。1.2.2 CAI应用的发展趋势 回顾我国学校计算机教育应用的发展历史，主要经历了两次重要转折。第一次是从程序设计教学转向计算机辅助教学，发生在80年代中期。当前正在进行的第二次转折是从课件思
