高校ＣＡＩ課件的開發與設計

CAI全稱計算機輔助教學(Computer Assisted Instruction)，1958年美國IBM公司研制成功第一個CAI系統，宣告人類開始進入計算機教育應用時代。 隨著計算機、網絡和多媒體等技術的進一步發展， CAI已經在高校的課堂教學活動中得到普遍使用。與傳統的課堂教學方法相比，多媒體教學具有圖、文、聲、像、影并茂的特點，能為教學創設形象逼真的教學環境、聲像同步的教學情景、動靜結合的教學圖像、生動活潑的教學氣氛。現在計算機輔助教學(CAI)在高等學校發展迅速，制作了大量的教學CAI課件，對于推動我國計算機輔助教學的發展起了很大作用。CAI課件和其他計算機應用軟件在設計與制作流程上是相似的。CAI課件設計與制作流程可以分成系統分析、系統設計、課件制作和測試評價、修改等幾個階段。本文主要詳細論述CAI課件設計制作中如何進行系統分析和系統設計。

一、系統分析

設計多媒體CAI課件的目的就是為了發揮多媒體計算機在信息的存儲、處理、呈現及人機交互方面的優勢，以實現最優化的教學效果。為最大限度地實現這種最優化的目標，在進行CAI課件開發時，首先要對整個課件開發項目進行科學的系統分析，以保證開發工作的有效性。

1.需求分析

目前，大規模計算機網絡化的教學環境還沒有完全實現，我們應該對每一個多媒體計算機課件的開發項目作認真的需求分析。對設計CAI課件進行需求分析，其實質就是看該課件是否符合學生學習的需求。其中最主要是對學生的特征進行分析，可以從以下三個方面進行：

（1）學生的一般特征

學生的一般特征的分析不涉及具體的教學內容，但對教學內容的具體舉例和學習者水平的確定具有制約作用。一般特征包括學生的年齡、年級、社會經濟背景、學生所在的地區等。即使是對學生的一般特征進行簡單的分析也會對CAI課件教學效果有重要的影響，因為它影響教學內容和教學媒體的選擇。比如古詩的學習，即使是同一首古詩，從幼兒園到大學老師都講，老師講的方法和內容卻不一樣。幼兒學古詩是簡單的記憶，幼兒老師是用形象的語言、圖形和動畫讓幼兒體會古詩描繪的優美意境。而對大學生講古詩，則更多的是講解該詩的寫作背景、遣詞造句，讓學生體會其意境和詩詞的寫作技巧。

（2）學生與教學內容相關的基礎知識和基本能力現狀

在設計CAI課件時，要對學生的基礎知識和基本能力有一個比較準確的分析和估計。因為基本知識是學生進行再學習的基礎，基本能力是再學習的本領。如果對學生的基本知識和能力沒有正確的分析，估計過高則學生學習時難以理解產生畏難情緒，估計過低則學生學習時索然無味產生厭學情緒。對于學生基本知識和基本能力的分析可以參照學生以前的學習成績來估計，也可采取問卷調查和測試的方法來獲得。

（3）學生的學習習慣和方法

學生的學習習慣和方法是學生學習的特點，它直接影響教學策略和教學模式的選擇。CAI課件要能適應具有不同學習特性的學生，否則運用CAI課件進行教學其教學效果要受到影響。學生學習習慣和方法的分析需要在日常教學活動中觀察獲得，也可以用問卷調查的方法獲取。

2.內容分析

內容分析是對教學目標規定的期望水平，以及如何將學習者的實際水平轉化為這一期望水平所需要的各項知識內容的詳細剖析過程并闡明教學目標。闡明教學目標就是闡明教學所要傳遞的信息、解決的問題、建立的概念、學習的技能、改變的態度等。教學的目標要準確和具有可操作性，教學目標應具有以下四要素：行為、條件、要求達到的目標和行為主體(學生)等四要素。明確闡明教學目標就必須包括這四要素，否則教學目標就會模糊不清。比如學習《C語言程序設計》中循環控制一章的教學目標闡述：學生學習完循環控制一章的知識后要掌握C語言中可以用哪些語句來實現循環、循環的嵌套、循環在程序設計中的應用、循環語句和其他語句之間的配合等。

3.資源分析

資源是指設計CAI課件所涉及到的物質條件。資源條件涉及的范圍很廣，如經費、設備、人員、時間等方面。對資源進行分析，實際上就是考慮資源條件是否具備。這些資源條件可以分為人力、物力、財力三個方面。資源分析的目的是為了確定開發課件的客觀可能性如何。

二、系統設計

1.教學設計

教學設計是應用系統科學方法分析和研究教學問題，確定解決它們的方法和步驟，是課件制作的核心。首先根據教學目標找出各個知識點，確定每個知識點的子目標，然后根據每個子目標，將知識點分成若干個教學單元。教學設計實際上就是教學單元的設計。課件的教學單元按照內容不同可分為課文單元和問答單元兩種類型。

（1）課文單元設計

課文單元設計主要用于顯示教學內容，如一個概念，一條定律，一個示例等。課文單元設計首先意義要明確。課文單元要顯示的教學內容，包括文字、圖形、動畫、聲音等信息都要有明確的意義。在課文單元中所使用的語言和圖例應當規范化，不得有二義性。其次，屏幕上的信息不能過于擁擠，要保持清晰，要把重要的內容放在屏幕中央，使學習者能很快發現教學內容。為了突出重點，可以在屏幕中央采取動畫、反體、閃爍等技術來引起學生的注意力。圖形、文字的安排應簡單明了，盡量保持平衡，要注意屏幕的美感。再次，還要注意設計要有節奏感、要利于導航、生動活潑等。

（2）問題單元的設計

問題單元提供了類似于教師提問和學生回答的教學環境，旨在對學生進行訓練和個別化的教學。問答單元是人機交互活動的主要部分。在CAI中，為了對學生的學習效果進行檢驗，也常用問答單元的形式對所學的內容進行測驗。因此，問題單元是計算機提問中的重要環節。問答單元不僅涉及到對問題的描述，對學生回答的解釋判斷與反饋，而且涉及到學生學習效果的檢查和CAI的應變能力。它包括計算機提問、學生回答、計算機判斷和反饋、退出系統等步驟。

2.框面設計

課件設計的最終結果是課件中每一幀框面的設計。框面設計也稱屏幕設計，是課件設計中最基本的工作。框面設計是根據每個教學單元的結果，確定教學單元中教學信息在屏幕上呈現的位置和具體內容。計算機的屏幕是傳輸教學內容的主要手段。它所呈現信息的形式，對學生接受和理解教學內容的影響也比較大，因此要合理地安排。首先屏幕上顯示的教學內容應該是完整的，而且意義是明確的。在一幅屏幕上的語句不能支離破碎，意義含糊不清，圖形和動畫也要圍繞要說明的內容安排。其次，屏幕上顯示的內容要引人注目，屏幕的內容有限，應該防止大量的文字、公式占滿整個屏幕，容易使學生產生疲勞。因此，要以突出教學內容的重點為主，正確運用色彩、特征、圖像、動畫和字符顯示等技術，不要在屏幕上濫用色彩、圖像和動畫，以免畫蛇添足，影響教學效果。對于主要文字可采用變體、閃爍等技術，加強對學生的刺激。

3.腳本編寫

文字稿本主要是由學科教師按教學過程的先后順序，將知識內容和呈現方式描述出來的一種形式。制作腳本是以文字稿本為基礎改寫而成的，是溝通課件的構思者與課件制作者之間的橋梁，為課件的技術制作提供直接依據。制作腳本的主要內容包括：界面的元素與布局，畫面的時間長度及切換方式，人機交互方式，色彩的配置，文字信息的呈現，音樂或音響效果和解說詞的合成，動畫和視頻的要求，各個知識點之間的連接關系等。關于制作腳本的具體格式也沒有一定之規，但它一定要清楚直觀地將屏幕外觀設計、各元素的內部鏈接關系和人機交互機制這三項內容表達清楚。

4.素材的準備

腳本編寫完后，對多媒體課件用到的各種素材進行收集和編輯，以備在多媒體課件中使用。多媒體素材是指課件中用到的各種聽覺和視覺材料，有文本、圖形、圖像、動畫、音頻、視頻等形式。多媒體素材一般是以文件的形式存放在磁盤和光盤上，計算機可直接對其加工和使用。照片、錄像帶、錄音帶上的信息計算機不能直接使用，必須將它們轉換為計算機能夠識別的課件素材，需要做一些專門的工作。我們把從現有的各種資料中提取的有用信息轉換為課件中可以引用的素材的過程，稱為多媒體素材的采集和編輯。多媒體的采集和編輯比較復雜，一般都要有專用設備和軟件。不同類型的數據，其采集的方法也不同。

經過以上工作后，下一步工作就是選擇一種課件制作平臺，按照腳本對課件進行合成，即進入了課件的制作階段。課件成型以后面臨著一個評價與分析的過程，整個課件直到生命周期結束(停止使用)，才能停止其維護改進的工作。