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从CAI课件的教学设计到脚本的转化 王纯 方瑾 邱全胜 张伟 连慕兰 桑建利 陈晓霞（北京师范大学生命科学学院 北京，100875）TELEmail：论著选摘【摘 要】计算机辅助教学软件教学设计决定了教学内容的总体安排，教学中具体单元、知识的安排，教学媒体的选择等问题。而脚本则直接面向软件开发，必须要清晰、准确、适合制作人员使用。本文详细讨论了这教学设计转化为制作脚本这一重要过程的具体实现方法。包括在教学设计到制作脚本的转化中，应该遵循的一些原则，如：逐步细化的原则、结构参照内容设计的原则、最小开销原则、开放性原则、统一性原则；以及参照的一些现成模式，如：操作与练习模式、指导模式、咨询型模式、模拟模式、游戏模式等。【关键字】 课件 教学设计 脚本 结构 程序流程CAI课件在整个教学活动中起到连接使用者（学生或教师）和计算机系统的作用。CAI课件的开发属于软件系统工程，遵循软件工程开发的一般规律。CAI课件的开发，一般要经过前期规划、教学设计、脚本写作、素材采集与制作、系统集成、发行与后期工作等阶段，在制作过程中还要有及时的反馈与修正。在整个开发过程中，教学设计到脚本（script）的转换是一个非常重要的步骤。教学设计要从整体上决定课件的基本要素及其相互联系，而制作脚本就要详细地说明制作中的每个细节。能否在脚本中完整地再现教学设计的意图，关系到软件最终的效果，因而有必要研究从实现教学设计到脚本的转化。一、跨跃CAI课件的设计与制作的关键环节：教学设计是运用系统方法分析教学问题，包括确定教学目标，建立解决教学问题的策略方案，试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程（邬美娜，1993）。在CAI课件的设计与开发中需要运用教学设计的理论、方法解决以下问题：对学习者的分析：包括分析学习需求、学习者的特点等；教学内容的总体安排：教学目标的确定，教学内容的选择，以及相互之间的关系；教学中具体单元、知识的安排：教学中的重点、难点的表现方式及相应的教学方法；教学媒体的选择：如何选择、安排并运用各种素材、媒体，以及各种媒体的使用等。针对同一教学内容进行的教学设计可以有多种模式，教学设计的结果将极大地影响脚本写作。优化的教学设计方案可以使课件结构更加清晰、合理，容易制作和维护。从基本的教学设计到课件的文字脚本或制作脚本过程之间的转换过程连接着宏观目标和具体方案技术，是至关重要的。而在这一阶段中担当主要角色的学科教师面临着很高的难度。在实际工作中经常会出现下面两种情况：教学设计与脚本写作由同一个人来进行，这个人精通专业知识，但不很了解软件制作，因此写出的脚本不方便软件开发人员进行工作，甚至提出一些难以达到的要求；或是脚本写作者直接参与软件制作，这个人非常了解软件制作的过程、特点，但是对于专业知识及教学设计并不熟悉，因此不能透彻地理解教学设计者的意图，使得软件不符合教学规律，难以起到传递知识的作用。为解决这个问题，笔者将结合有关教学设计理论和在多媒体CAI开发过程中的体会探讨这一转换过程。二、教学设计到脚本转换的一般原则及常见模式：对于脚本写作者和软件制作人员来说，如何将教学设计转化为清晰的脚本是个关键问题。所谓“清晰的脚本”是指：脚本可以清晰地表现教学设计的思路，同时脚本里也要表现出清晰的程序结构，即将知识的结构与程序的结构融为一体。因此，如何将教学的思路溶解在程序的结构里就成为了重点要解决的问题。CAI课件的结构是知识结构与程序结构的有机结合。一般来说，不论多么复杂的程序都可以用顺序（sequence）、条件（condition）和重复（repetition）三种基本的构造表示，并且可以用这三种基本的构造来描述教学的过程。例如：斯金纳（Skinner）的程序式教学法的要点是“小步子”和“自定进度”，即将教学内容分解为比较小的知识单元，学习者通过一步步地学习这些知识单元来进行整个学习过程。因此学习的进度是有学习者自己掌握的。这种学习的方式直接转化为程序，其主要形式就是顺序结构以及局部的循环结构。而由布鲁纳（Brunei）等人所倡导的认知式学习方法则主张让学习者置身于一个可以交互的世界中，让其通过操作、实验来寻找例证及反例，通过不断地发现新知识来进行学习。这种学习方式转化为程序，就更多地表现为条件结构和循环结构。可以发现，教学的设计方式决定教学的过程。因此，教学设计决定了脚本的结构，也决定了最终的程序结构。由于不可能要求所有人都精通教学设计、专业知识和软件开发，所以有必要找出一些在“教学设计清晰的制作脚本”这一过程中应该遵循的一般规律，有必要设计一些教学设计到脚本转化的方法，用来分析教学设计以达到脚本写作的需要。下面介绍一些原则。逐步细化的原则：在完成完整的教学设计之后，不要急于实现每个帧（frame）的设计，应该自顶向下逐步细化。首先确定总体的教学策略，决定总体上使用哪种结构模式。然后根据教学目标、按照知识的逻辑关系确定内容的模块划分，并绘制逻辑关系图和流程图。再根据教学重点、难点和学生的情况，结合现有素材，确定局部的教学策略，为每个教学重点、难点选定最合适的教学方法以及结构模式。最后将每个模块细化到帧的水平，并作出脚本设计。这样，可以保证课件的结构清晰，符合知识的内在联系。并且可以将设计集中到模块的水平，以减少重复开发工作，加快工作进度。结构参照内容、设计的原则：不管处于什么结构层次，在设计软件的结构时不妨优先考虑按照知识的内在联系进行设计。这样设计可以保证课件的安排接近学习者的习惯。当然，也要按照教学策略进行安排。例如采取反向分析进行的教学设计，就可以按照同样的思路，首先考虑在了解足够预备知识的条件下如何实现最后的教学目标，然后考虑如何让使用者了解这些预备知识。这样，脚本的结构就容易作到与教学设计相一致。最小开销原则：这个原则实际上有两个含义。第一，是指结构应该最精简，模块数量尽量少，复用度尽量高。这样，可以使软件的编制工作量最小，也可以减少产生程序编制过程中产生的错误，还便于后期维护。第二，是指用于媒体上的开销应该尽可能地小，能用简单媒体如图片、文字说明并达到良好效果的时候，就不采用复杂媒体如动画、交互程序等。这样可以使开发的成本尽量降低，还可防止过于复杂的媒体产生分散学生注意力等不良影响。当然，在使用复杂的媒体可以达到更好的教学效果时，应该尽量使用它们。开放性原则：应该保证，课件的结构是开放的、容易维护的。在教学设计发生变化的情况下，应该可以容易地改变课件的结构，并且容易追加新的教学内容。由于结构化程序设计方式本身的原因，这点不容易做到，但至少局部的变化是可行的。如果需要整体上的容易改变，就需要运用面向对象（Object Oriented）的分析和设计技术。还有其他的一些规律，如：统一性原则、同中求变等，都是在制作过程中需要考虑的问题。当然，这些只是一般性的原则，在实际设计过程中不应该拘泥于这些规矩，而应按照实际需要进行制作脚本的设计。在实际的制作工作中，由于教学内容的复杂性，教学设计不可能完全依照某种理论，因此课件的结构也就不可能是单一的顺序或者循环，必然是复合的结构形式。以下是一些经常会在教学软件中出现的结构模式，在教学设计向脚本转化的过程中可以作为参考。操作与练习（Drill and Practice）模式：适用于基本知识与技能的学习和巩固。常见的方式是由计算机向学生提出一系列问题（事先存储的或者即时生成的），并根据学生回答的情况进行相应反馈（强化或者纠正）。其基本结构为：首先向学生提出问题，然后接收学生对于问题的回答，再对学生的回答进行判断并予以反馈，最后判断是否达到预定要求，若达到则推出，否则继续提问。目前，市面上流行的许多教学软件均主要采用此种模式。可以肯定，这种学习方式对于学习者掌握一定的知识或技能能产生较好的效果。但不利于学习者思维灵活性的培养，在CAI课件中不应该单纯采取此种结构。指导（Tutorial）模式：适用于新知识的传授的一种模式。常见的方式是通过仔细安排人机对话，如显示一定的文字、图片，并设置可进行选择的不同流程来引导学生进行学习。学习者在学习过程中选择不同的流程将导致学习过程的不同。指导模式中最简单的形式可以是一系列的教学内容的连续显示，好象计算机在自动翻书一样，因此也被称为“翻页器（page turner）”，复杂一些的指导模式可以包括提问及判断、反馈、分支等模块。我们在高中生物教学软件的开发过程中，大量地采用了这种结构模式。在制作过程中，通过仔细地安排输出的信息，如问题、图片、声音、动画等引起学习者的注意，促使其按照预定的路线进行学习。同时引入可选择的交互性分支，使学习者可以按照自己的兴趣安排学习的过程。总体的结果是使学习者在愉快的心情下完成了所有内容的学习。咨询型（Inquiring）模式：适用于大量、有紧密联系的知识的学习。可能的实现方式很多，如通过选择菜单查询需要的信息（实际是一个检索系统），或者采用超文本方式。以超文本方式组织的课件为学习者提供了灵活的选择余地，可以按照一种近似于“联想”的方式进行学习，即通过点击页面中的“热字（hot word）”或是“热点（hotspot）”来学习相关的内容。这种模式在高等学校普通生物学系列教学软件中有大量的应用。由于技术以及内容上的原因，这个系列的课件中经常需要在很少的屏幕中显示大量的内容。因此我们在制作过程中采用了咨询型模式安排内容，同时也安排了一条学习的主线以及下级分支。这样就可以使学习者在按一定顺序学习的情况下获取大量所感兴趣的知识，并且可以有比较灵活的跳转来选择学习路线。这个设计方法提供了一种兼顾课堂教学与个人学习的可能性。模拟（Simulation）模式：适用于各种规律的学习。基本的方式是利用计算机模拟自然科学或者社会科学的某些规律，供学习者观看，帮助其发现或理解这些规律的本质，其实现形式很多。如模拟某个实验，学习者通过调节实验参数而得到不同的结果，进而学习实验所表现的规律。也可以模拟自然系统（如生态系统）或社会系统（如金融系统），学习者通过决策行动来影响这个模拟的系统，可以了解其运行的规律。还可以模拟某种仪器，让使用者在接触真正的仪器前熟悉其使用要点。由于模拟所能表现的内容丰富、真实，反应灵活，因而容易引起学习者的兴趣，目前教育界对这种模式比较重视，发展也比较快。然而其实现的技术要求较高，对于未进行过专门学习的人来说较难。游戏（Gaming）模式：这种模式要求提供明确的教学目标，以及一个竞争的环境，让使用者通过游戏式的竞争过程掌握预定的教学内容。即可以采用人-机竞赛的方式，更可以运用人-人竞赛的方式。使用者在内部动力（好胜）的驱使下进行学习，其效率是比较高的。很多学习软件，如TT等均采取了游戏方式。本模式非常适合于技能的训练，如打字、算术等技能的训练，用于知识的传授也很合适（何克抗，1996）。三、今后教学软件发展趋势及相应的教学设计对策：在我们总结经验的时候，国外的技术、思想又有了长足的发展。因此我们必须注意发达国家的发展动向。根据近年来的技术与教育的发展，笔者认为网络化、智能化是今后教学软件的发展趋势。Internet的发展，为教育的滞后问题提供了解决的可能性。任何一台连接到Internet的电脑都可以通过网络及时了解世界上科学技术的最新发展，这对于传统的教学方法来说是一种巨大的冲击。今后的教学软件必须要具备网络功能。一方面需要通过Internet直接获取信息的能力，也需要通过局域网进行交流的网络教室能力。这就要求软件具有开放的接口，良好的数据库管理能力，可靠的安全性等特点。另外，人工智能技术的进步对教学软件的设计也将产生巨大的影响。今后的教学软件应该具有分析、记录学习者水平，并自动调整教学策略、进度的能力。使用这种“人性化”的软件对于学习者来说是一件愉快的事，也能提高教学效果。以上思想体现在教学设计上可以表现为：开放性地选择、安排教学内容，使学习者有机会接触到更多、更新的知识；利用网络