关于CAI课件工程系统方法研究

关于CAI课件工程系统方法研究

作者：刘凌云王见成祁梦华

论文摘要:本文从教学论系统集成的研究角度出发，运用现代教学理论、学习理论、系统理论、控制论的方法来指导CAI课件系统工程的设计与开发。

论文关键词:CAI课件行为理论认识理论教学模型教学系统集成开发环境

0引言

人类学习知识过程的演进曾经历过两次革命:早在公元300年前，以孔子创立私塾和苏格拉底讲学为标志的第一次革命，它从此开创了教育的先河;以夸美纽斯创立课堂学习体系为标志的第二次革命，它将工业生产方式导入教育，创立了一对多的教学方式。前两次革命从信息传媒上讲，并没有发生根本性变革，只是教学组织形式的变化而已。近年来，随着信息技术尤其是互联网的迅猛发展，一种新的教育理念—网络远程教育逐渐兴起，这预示着第三次教育革命的到来。它无论是从教育方式、教育思想还是教育手段都将是对传统教育模式的挑战。而CAI以它的可控制性、交互性、有效性、矫正性、个别化、重复性和自适性成为第三次教育革命的灵魂。

1CAI课件的现状及发展

计算机辅助教学(ComputerAidedInstruction)简称CAI，是充分利用计算机及视音频电子采录设备组织开发教育资源，实现最优化教学目标，达到最佳教学目的的教学辅助系统。教学系统集成就是依据教学理论，运用现代信息技术把各种有益于提高教育质量的资源达到最优化配置的教学技术合成。随着计算机信息技术的发展及教学方法的变革，CAI课件的设计与开发已成为教育科学与教育技术的重要内容，代表着教育改革的新方向，并成为教育科学研究的战略性任务。

CAI在60-70年代的欧美国家已经开始普及到教学中，国际信息处理协会曾三次召开CAI课件国际会议，交流并推广各国CAI经验。到70年代末，美国教育实验服务处开始对PLATO-IV等系统效果进行全面评估，其结果表明，在计算数学等理科教学及英语教学领域可取代教师的许多劳动。目前，从国际上看，CAI课件系统的发展正沿着网络化、智能化、超媒体化方向发展。全球最大的CAI-CB-I或CBI网络开发者计划首推欧共体DELTA工程。

我国CAI起步于1980年，华东师范大学成立首家CBE研究中心，“七·五”期间，将CBE的许多课题列入国家重点科技开发项目，加大资金投入，我国的CAI课件的发展大体可以分成几个阶段:

(1)基于高级语言的CAI编程制作阶段，属零星分散实验探索时期(1980-1986年);

(2)以写作系统为CAI工具的制作阶段，并逐步推广时期(1987年一1995年);

(3)由多媒体技术和网络支持的CAI广泛应用阶段(1996年一1999年);

(4)进入专家系统和人工智能技术支持的深入发展的高级阶段(200。年以后)。自1986年以来，我国一年一度的CBE(ComputerBasedEducation)学会分别在北京、上海、广州召开了近20次CAI经验交流会，提交近200篇学术论文。

2学习理论与CAI设计

2.1.两种学习理论

在教学理论体系中，世界教育史上最富有影响力的两种理论是:美国斯金纳的行为主义理论和美国心理学家奈塞尔的认知学习理论。

行为主义理论认为学习的起源是外界对人产生刺激，由刺激—反应使人脑发生记忆，通过刺激信号的加强实现学习这一目的，因此，只要教师有意控制行为就能控制学习结果，而计算机程序式教学正是利用了行为主义学习理论，该行为理论的学习过程用图式表示为:认知理论认为，人类的学习过程，虽然外界的刺激非常重要，但不能解释行为的原因外部环境提供的信号刺激只有产生支配外部行为的心理，认识过程才能被编码、储存、加工和操作。因此人的认识过程不是由外界刺激直接给予的，而是外部刺激和认识主体内部心理相互作用的结果，其学习过程用图式表示为:

2.2.行为理论与CAI设计模型

依据行为理论的刺激—反应和强化刺激—强化反应—长时记忆的学习理论特点。基于此理论的CAI课件模型宜适用于记忆型知识的获取学习环境，如公理、定律、概念、定义及语言的学习等。整个教学过程系统设计应遵循教学目标确定、明确强化信息、自我测试、实时反馈、控制程式的原则。设计方法中应充分利用文本、图形、图像、动画、语言、开窗、加亮等多种变化方式来加强信号刺激，强化记忆效果，并灵活运用反复设定、逻辑测试等手段，配合训练习题来巩固学习和加强记忆成果。CAI系统设计流程模式图为:2.3.认知理论与CAI设计模型

依据认识理论，人类的学习过程注重于S-R联系的扩展，学习就是一个对知识进行编码到储存并转向长时记忆的过程，编码就是内部心理的主观逻辑加工过程。于是，基于认识理论的CAI课件设计模型应注重将新旧知识有机联系起来，找出由低级向高级递进的内在逻