CAI交互工具軟件的研究及應(yīng)用分析

◆景亞琴

作者：景亞琴，碩士，講師，定西師范高等專科學(xué)校物電系，主要研究方向?yàn)榻逃夹g(shù)、信息技術(shù)教育。

1 CAI概述

1.1 CAI

CAI，就是Computer Aided Instruction（計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)），是以計(jì)算機(jī)為主要教學(xué)媒介所進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，即利用計(jì)算機(jī)幫助教師教學(xué)和幫助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的教學(xué)活動(dòng)。

CAI下進(jìn)行的各種教學(xué)活動(dòng)，是以人機(jī)交互的方式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的傳播和接收。它利用多媒體技術(shù)和交互工具軟件為教師和學(xué)生提供了良好的傳播環(huán)境和虛擬情境，使得教學(xué)和學(xué)習(xí)多樣化、多媒化，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)的效率，也提高了教學(xué)質(zhì)量。

1.2 CAI教學(xué)的功能

CAI在教學(xué)中發(fā)揮著重要的作用，能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與、積極探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力；能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；CAI課件能突破時(shí)間和空間的限制，模擬出現(xiàn)實(shí)中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)或者創(chuàng)設(shè)問(wèn)題的情境；提供感性的材料和動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)；提高教學(xué)質(zhì)量和效率；等等。總之，隨著教育信息化的發(fā)展和素質(zhì)教育的實(shí)施，CAI課件是教育教學(xué)過(guò)程中不可或缺的產(chǎn)物，教師必須很好地發(fā)揮它的作用，為教學(xué)服務(wù)。

2 CAI交互工具軟件

2.1 通用CAI交互工具軟件

常用的CAI交互工具軟件有PowerPoint、Authorware、Flash等。

1）PowerPoint，是微軟公司設(shè)計(jì)的演示文稿軟件，用于設(shè)計(jì)制作專家報(bào)告、教師授課、產(chǎn)品演示、廣告宣傳的電子版幻燈片，制作的演示文稿可以通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕或投影機(jī)播放。

2）Authorware，是一個(gè)基于流程圖的多媒體制作工具，通過(guò)對(duì)圖標(biāo)的調(diào)用來(lái)編輯一些控制程序走向的活動(dòng)流程圖，可以將文本、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體數(shù)據(jù)編輯在一起，通過(guò)系統(tǒng)提供的交互功能，使非專業(yè)人員能夠快速開發(fā)交互式多媒體軟件。

3）Flash，是一個(gè)基于時(shí)間軸的二維動(dòng)畫制作工具，通過(guò)導(dǎo)入文本、圖像、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體數(shù)據(jù)，快速設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的動(dòng)畫，開發(fā)交互式多媒體軟件。

2.2 專業(yè)CAI交互工具軟件

專業(yè)CAI交互工具軟件多數(shù)偏向于理科學(xué)科，常見(jiàn)的有下面幾種。

1）幾何畫板。幾何畫板是一個(gè)通用的數(shù)學(xué)、物理教學(xué)環(huán)境，提供豐富而方便的創(chuàng)造功能使用戶可以隨心所欲地編寫出自己需要的教學(xué)課件。它主要以點(diǎn)、線、圓為基本元素，通過(guò)對(duì)這些基本元素的變換、構(gòu)造、測(cè)算、計(jì)算、動(dòng)畫、跟蹤軌跡等，構(gòu)造出其他較為復(fù)雜的圖形，是數(shù)學(xué)、物理教學(xué)中強(qiáng)有力的工具。

2）生物畫板。生物畫板是專門用于編寫教學(xué)文檔，進(jìn)行電子備課、試題編輯、課件制作及生物多媒體教學(xué)的通用工具。該工具軟件基于Word平臺(tái)，彌補(bǔ)了Word編輯過(guò)程中輸入各種學(xué)科圖形符號(hào)不便的遺憾，極大地方便了作圖。

3）化學(xué)畫板。化學(xué)畫板是一個(gè)制作化學(xué)文章、課件的專用軟件。該軟件建立在Office平臺(tái)之上，既有Office軟件的功能強(qiáng)大，同時(shí)添加了許多實(shí)用的功能，可以靈活地輸入化學(xué)式、化學(xué)方程式、化學(xué)符號(hào)等。

4）物理畫板。物理畫板是一款基于Office平臺(tái)的作圖工具，它彌補(bǔ)了Word在編輯方面不便輸入各種物理圖形符號(hào)的缺憾，是一款專門用于物理教師進(jìn)行電子備課、試題編輯、課件制作等方面的軟件。它包含200多個(gè)物理圖形和符號(hào)，并且可以對(duì)這些圖形進(jìn)行諸如旋轉(zhuǎn)、縮放等操作。

5）超級(jí)畫板。超級(jí)畫板是一款國(guó)內(nèi)專家開發(fā)的數(shù)學(xué)教學(xué)工具和平臺(tái)，它不僅能方便地繪出解析幾何圖形、函數(shù)圖象，還具有測(cè)量、計(jì)算等功能。

6）互動(dòng)物理。美國(guó)Knowledge Revolution公司推出的Interactive Physics（互動(dòng)物理）軟件，為物理教學(xué)提供了交互式的教學(xué)模式。它可以通過(guò)人機(jī)交互的方式，完成建立數(shù)學(xué)模型、用模型仿真實(shí)際物理過(guò)程、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和得出結(jié)果等一系列工作，由此體驗(yàn)研究物理問(wèn)題的思路、方法及過(guò)程。

表1 CAI交互工具軟件的研究論文數(shù)量

3 CAI交互工具研究和應(yīng)用情況

3.1 CAI交互工具研究情況

通過(guò)從中國(guó)知網(wǎng)上收集的資料得出，研究CAI交互工具的教師越來(lái)越多，從2010～2012年的發(fā)表論文來(lái)看，主題涉及CAI交互工具各軟件的研究論文數(shù)量在逐漸上升，如表1所示。

通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，研究和使用通用交互工具軟件的教師越來(lái)越多，而且在研究和使用中越來(lái)越注重工具軟件的交互功能；研究和使用專業(yè)交互工具的教師并不是很多，其中大多數(shù)是高校的教師。

通過(guò)對(duì)CAI交互工具的研究，如表1所示，2010～2012年，通用工具軟件的研究幾乎保持一個(gè)穩(wěn)定的發(fā)展，研究者比較重視Flash動(dòng)畫的運(yùn)用及研究，這也是由Flash的特性所決定的。而對(duì)Authorware交互軟件的研究較少，因?yàn)榇蠖鄶?shù)教師不會(huì)使用它。其實(shí)是教師不了解它的優(yōu)勢(shì)，Authorware系統(tǒng)自帶的11種交互能夠幫助教師解決很多問(wèn)題，也不需要程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。PowerPoint的研究越來(lái)越少，大家在研究中只表現(xiàn)出其基本的功能，而沒(méi)有充分發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)；如果使用者懂得VB程序設(shè)計(jì)，那么制作出來(lái)的PPT課件的交互性不亞于Authorware。

在表1中還發(fā)現(xiàn)，專業(yè)交互工具軟件只有幾何畫板運(yùn)用和研究得比較多，其他的畫板研究得較少。幾何畫板的研究對(duì)象包括中小學(xué)和大學(xué)教師，其他的畫板中學(xué)教師研究的較多。互動(dòng)物理軟件只有兩位教師做過(guò)研究，分別是天津大學(xué)王萊老師于1999年發(fā)表的《用于物理仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的交互式CAI軟件Interactive Physics》和河南省焦作市第十一中學(xué)張懷華老師于2004年發(fā)表的《利用Interactive Physics簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)電荷在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)》。

圖1 定西師范高等專科學(xué)校教師使用CAI情況

3.2 CAI交互工具應(yīng)用情況

筆者所在學(xué)校中常使用CAI課件進(jìn)行教學(xué)的有66位教師，包括生物、化學(xué)、中文、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)、物理、學(xué)期教育等多個(gè)專業(yè)的課程，大家都是用PowerPoint制作的課件。因?yàn)镺ffice辦公軟件的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致一些專業(yè)軟件的功能不能很好地發(fā)揮作用。在66人中，年齡在40歲以上的教師只有10人。筆者所在學(xué)校教師的使用情況如圖1所示。

通過(guò)分析得知，教師對(duì)通用CAI交互工具的使用表現(xiàn)的是輕車熟路，只是為了傳遞知識(shí)或者展示圖像等，沒(méi)有真正發(fā)揮CAI交互工具的作用。

教師對(duì)CAI專業(yè)交互工具的使用幾乎為零，只有數(shù)學(xué)專業(yè)的一位教師在使用幾何畫板，其他教師根本就沒(méi)有使用專業(yè)交互工具軟件的意識(shí)，更談不上發(fā)揮專業(yè)CAI交互工具的作用了。在筆者所在學(xué)校的使用人群中，年輕教師用得較多，年齡較大的教師用得很少，比例如圖2所示。

高校的應(yīng)用如此，那么中小學(xué)用得怎么樣呢？在筆者調(diào)查的中小學(xué)教師中，教師幾乎不使用CAI教學(xué)課件，一是因?yàn)榻處熥陨砬啡敝谱鰿AI課件的能力；二是教師缺乏CAI教學(xué)的意識(shí)，習(xí)慣于傳統(tǒng)的應(yīng)試教學(xué)方式；三是沒(méi)有環(huán)境。眾多因素導(dǎo)致很好的CAI交互工具軟件沒(méi)有人去使用，只有迫不得已的情況下去使用CAI教學(xué)，那就是公開課或者參加教學(xué)競(jìng)賽的時(shí)候。

圖2 定西師范高等專科學(xué)校使用CAI的教師年齡分布圖

通過(guò)比較和分析，發(fā)現(xiàn)CAI教學(xué)的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)揮其應(yīng)用的作用。為什么如此好的CAI交互工具軟件沒(méi)有人使用呢？是教師不夠?qū)I(yè)還是軟件不夠?qū)I(yè)？究其原因，首先是教師的意識(shí)。教師習(xí)慣于使用PPT演示文稿，當(dāng)然用得好也行。但是大多數(shù)教師的PPT只是替代了黑板而已。其次是代價(jià)問(wèn)題。制作一個(gè)PPT演示文稿不需要太多的精力和代價(jià)，幾乎所有的教師都能夠做出來(lái)。還有就是教師自身的專業(yè)素質(zhì)是不是過(guò)硬，因?yàn)閷I(yè)CAI交互工具軟件需要專業(yè)知識(shí)，通用CAI交互工具軟件不需要過(guò)多的專業(yè)知識(shí)。另外像互動(dòng)物理沒(méi)有漢化版的，所以很少有教師去研究和使用。

4 使用CAI交互工具軟件的注意事項(xiàng)

CAI交互工具軟件的使用體現(xiàn)了現(xiàn)代教育技術(shù)極大的優(yōu)越性，但是應(yīng)該清楚地認(rèn)識(shí)到，這些優(yōu)越性都要在現(xiàn)代教育技術(shù)被合理應(yīng)用的前提下才會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。因此，在使用CAI交互工具軟件時(shí)應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題。

1）不能喧賓奪主。在教學(xué)活動(dòng)中，學(xué)生是處于主體地位的，教師處于主導(dǎo)地位，CAI交互工具軟件的應(yīng)用及其軟件開發(fā)的課件應(yīng)該屬于輔助地位，不能喧賓奪主。

2）不能“以人機(jī)對(duì)話代替師生對(duì)話”。教學(xué)活動(dòng)是師生信息交流的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，可以借助計(jì)算機(jī)多媒體手段傳遞信息，但不能過(guò)分強(qiáng)調(diào)人機(jī)對(duì)話，而忽略師生之間的信息、情感的交流，這樣會(huì)使課堂缺乏感染力。

3）注意學(xué)生的反饋，不要不間斷地展示CAI課件。教學(xué)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)交互反饋的系統(tǒng)。通過(guò)學(xué)生的反饋信息，教師能夠了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，也反映出當(dāng)前教師教學(xué)的效果。另外，教師可以根據(jù)反饋信息來(lái)調(diào)整自己的教學(xué)策略和教學(xué)方式方法以及進(jìn)度等。

5 結(jié)束語(yǔ)

值得深思的是專業(yè)教師為什么不去研究和使用專業(yè)CAI交互工具軟件呢？難道課堂就不需要專業(yè)的交互工具軟件嗎？值得注意的是，CAI不是萬(wàn)能的，它里面可以有精美的圖片和時(shí)尚的動(dòng)畫效果，但是缺少學(xué)習(xí)者的思考和師生的交互。不要讓CAI只代替?zhèn)鹘y(tǒng)的黑板，教師應(yīng)該不斷地去研究和應(yīng)用新的媒體、新的方法，研究專業(yè)知識(shí)和技能。

[1]何克抗.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1997.

[2]徐長(zhǎng)繪.談優(yōu)化使用CAI輔助教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(33):216.

[3]吳明.PPT不是英語(yǔ)課堂中的萬(wàn)能鑰匙[J].考試周刊,2011(91):123-124.