CAI

計算機輔助教學(Computer Aided Instruction，簡稱CAI)是在計算機輔助下進行的各種教學活動，以對話方式與學生討論教學內容、安排教學進程、進行教學訓練的方法與技術。CAI為學生提供一個良好的個人化學習環境。綜合套用多媒體、超文本、人工智慧和知識庫等計算機技術，具有互動性、多樣性、個別性、靈活性等特點，克服了傳統教學方式單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質量和教學效率，實現最最佳化的教學目標。

基本介紹

• 中文名：計算機輔助教學
• 外文名：Computer Aided Instruction
• 英文簡稱：CAI
• 作用：縮短學習時間、提高教學質量等
• 主要內容：三項
• 組成：硬體、軟體

基本概況

計算機輔助教學(Computer Aided Instruction ，簡稱CAI)是指教師藉助計算機的輔助功能進行的教學實踐過程，這種教學手段通過採用多媒體技術、程式設計技術、動畫模擬技術和知識庫技術等計算機技術，有效解決了傳統教學手段單一和片面的不足。CAI能夠最大限度地縮短學生接受課程內容的時間，大幅度增強教學效果，最終使教學目標達到最最佳化。從目前的實踐來看，“計算機輔助教學”的範圍遠遠大於英語中CAI（Computer Assisted Instruction）的本義，隨著現代教育技術的不斷深化，這一領域的概念內涵和外延還在發生著變化。

相關名詞

計算機輔助學習（Computer-AssistedLearning），簡稱CAL，強調用計算機幫助"學"的方面甚於"教"的方面。一般來說，歐洲和美國東海岸地區偏向於CAL名稱。

計算機輔助訓練（Computer-AssistedTraining），簡稱CAT，主要指計算機在職業技能訓練中的套用，如工業訓練、軍事訓練等。

計算機輔助教育（Computer-BasedEducation），簡稱CBE，其基本出發點是：利用計算機的先進技術促進教育的發展，以計算機為主要工具幫助教育工作者進行教學和管理。

發展歷史

美國是進行計算機輔助教學研究和套用最早的國家，所以CAI的歷史基本上是以美國CAI發展歷史為主線。近四十年來，CAI的發展大體上經歷了五個階段。

1958--1965年

這是CAI發展的初期階段。在這個時期，主要是以大學和計算機公司為中心開展的軟硬體開發研究工作，並出現了一些有代表性的系統。如：PLATO系統。

1965--1970年

這一時期的特點是研究規模擴大，並且將以前的研究成果投入套用。史丹福大學在1966年研製了IBM1500教學系統。

1970--1975年

這一時期，CAI的套用範圍不斷擴大，並進一步趨向實用化。開發的科目除了數學，物理之外，在醫學、語言學、經濟學、音樂等多種學科領域均開展了CAI的套用。

1975--80年代後期

微型計算機進入教育領域之後，形成了極大的衝擊，使之成為多種教育環境中的理想工具。

80年代末以後

80年代末和90年代初，多媒體計算機的出現，CAI的發展產生了質的飛躍。

組成部分

計算機輔助教學系統由硬體系統和軟體系統組成。

硬體系統的構成可見圖所示。它包括：CPU（控制器和運算器）、存儲器、輸入設備和輸出設備。常用的輸入設備有：磁碟機、光碟機、磁帶機、數位照相機、掃瞄器、視頻採集卡、音效卡、MIDI合成器、話筒、調製/解調器和網路適配器、鍵盤、滑鼠、筆式輸入器等。常用的輸出設備有：磁碟機、光碟刻錄機、磁帶機、印表機、膠片記錄儀、高亮度投影儀、顯示器、音效卡及放大器和揚聲器　、MIDI合成器、調製/解調器和網路適配器。

軟體系統包括：作業系統、各種形式的課件、題庫、教學管理系統及其開發與支持環境軟體。顯然，現階段醫學院校計算機輔助教學的重點應是課件、題庫、教學管理系統等套用系統的開發、套用和研究。隨著計算機硬體的技術發展和大規模生產，硬體價格日益下降，使開展計算機輔助教學的硬體基礎日益堅實；而日益緊迫的需求則是適應教學實際的各種形式的課件和相關的套用系統。因此，開發出高質量的各種形式的課件，將其套用於教學中，並不斷地研究其中規律與真諦，使計算機輔助教學發揮更大的作用和優勢並促進本身的不斷的發展，這是每個在教學中採用這種先進教學模式的教育工作者應努力實現的目標。

相關要求

計算機輔助教學是一種教學形態，即以計算機的各種功能和特點，代替或部分代替教師面向學生，促使學生實現有效學習的教學形態。在教學中的套用形式既可以是人機對話式，也可以是藉助其他媒體（大螢幕投影或液晶投影）構成新的信息傳遞系統。所要達到的目的為：

（1）改進課堂教學

（2）最佳化傳統教學

（3）實現個別化教學

（4）改善學習態度。

對主要參與人員的要求

（1）對任課教師的要求應有較高的教學水平，熟悉計算機的一般操作。因為在最初的設計構思及以後的實踐套用中他們要起主要作用，可以說決定了輔助教學的成敗。沒有一定的教學水平，就提不出好的教學設計，也就編制不了好的教學流程圖。

（2）對軟體設計者的要求要有較高的製作水平，較高的悟性，細心、專心，更要有"否定-提高-再否定-再提高"的意識。對專家、教師所提出的教學設計、建議應仔細琢磨、領會，據此編制出軟體程式流程圖，還要與教師溝通，根據教學要求設計好稿本卡片。對資料的選擇、運用、組合及加工應在細心研究後進行。製作中要體現高度，適當展現現代製作水平。尤其要對試用中發現的新情況給予高度重視，要勇於否定自己，在不斷的否定中製作出精品。

設計計算機輔助教學軟體的基本要求

（1）科學選擇。由於在計算機輔助教學過程中，要花費較多的人力和物力。因此，對這一方式的使用要慎重，其它媒體可以解決的不用計算機，要在"代價最小，功效最大"的原則下決定使用與否。科學選擇還體現在課型、媒體、資料、使用方式等的選擇上。在自然課各種類型課中，並不是每一種類型都適用於計算機進行輔助教學，即使適用，也存在著選用哪種套用方式的問題，在確定使用前應解決好這些問題。

（2）科學決策。體現在教師對教材的處理、設計，以及製作者對構思的實現方式選擇上。具體體現在軟體製作的全過程。我們在實踐中的製作過程如下：決定課題→教學目標分析→教學設計（編制教學流程圖）→→輔助方案設計（編製程序流程圖）→準備製作（編制稿本）→製作→試用修正→輔助教學實踐→評價修正製作過程中，專家、教師、製作者應密切配合，力求科學選擇教材、處理教材、分析教學目標、設計教學、設計輔助方案、編制稿本、進行製作、進行教學實踐最終進行科學評價和修正。一個製作周期後，教學流程圖、程式流程圖、稿本卡片和一套完整軟體作資料保存。

實踐套用

1、計算機輔助教學手段在語文教學中的套用。

在低段語文教學中利用計算機輔助教學形象直觀的動態演示功能，形象地呈現事物的現象，具體地表達事物的過程，生動地揭示事物變化的規律，創設教學情境，使抽象的知識轉化為一定的物質形態，變得形象具體、生動活潑，把知識化難為易，成功地突出教學難點，突破教學重點，激發學生的求知慾，提高教學效率和質量。這是傳統教學手段所無法比擬的。

2、計算機輔助教學在體育教學中的套用
利用CAI輔助體育教學可以顯著增強體育課程中理論課的教學效果。體育課中的理論課主要指在教室中講授體育理論基礎知識的課程，比如太極拳第一課的太極拳發展史，太極拳的意義等內容。社會環境對人類在智力、個性化和職業能力的需求伴隨著信息技術的不斷發展而一直在提高。傳統理論教學授課方式已經漸漸脫離社會的需要，反觀多媒體CAI技術具有信息規模宏大、圖文聲像、生動直觀和視聽共享等特點，相對傳統教學方式顯示出巨大優勢。研究表明，記憶知識時如果眼耳手多種感官並用，則可很大程度上提高記憶的持久度和記憶效率。也就是說如果學生能同時看到和聽到要學習的知識，再進行進一步的複述，將大大提高記憶效率。

重要作用

一、計算機輔助教學的運用可以激發學生的學習興趣。

興趣是學生進行自主學習的最好的“老師”，有了興趣才可能產生欲望。在這裡一定要關注學生的體驗，創設的情景必須有利於每個學生都能在學習中獲得適應自己的發展。教師根據學生已有的知識結構和將要學習的知識，精心設計富於啟發性的導語或與同學生活緊密聯繫的事例導入新課，能激發學生的興趣和刨根問底的熱情，為教學順利地進行奠定基礎。激發學生的學習興趣關鍵是創設良好的教育環境和氛圍，激發學生的學習動機和情感。而在學習活動過程中，特別是在問題解決過程中，學生的學習動機是複雜的，情感又受制於多種因素的影響不斷變化，因此，他們採用的學習策略也是多樣的。研究表明：學生課堂的學習動機主要表現為成就動機，低成就動機者學習策略運用水平低；成就動機高的學生，他們會相應調整自己的學習方法和策略，採用較積極的策略形式，即具有較高的策略水平。學習策略運用水平越高，反過來會增強學生的自信心，進而提高成就動機水平。所以，如何激發及培養學生積極的學習動機，保持穩定的情緒、情感具有非常重要的意義。計算機輔助教學的運用，可以利用視聽互動的功能，通過大量的文字、圖片、聲音、影視資料等素材和豐富的轉場效果，創設一種與課堂內容相適應的氣氛，能使學生產生身臨其境的感覺，調動學生學習的積極性。它通過大螢幕展示出清晰的畫面，對學生來講，上課好似看電影，且畫面不停變化，學生的注意力不容易渙散，在不知不覺中學生就可以學到畫面所展示的豐富的內容，這樣就毫無疑問地激發了學生的學習興趣。如在講到《技術的兩面性》這一節時，如果教師僅僅是選幾個常見的案例來講解的話，學生對它理解就僅處於表象，而沒有對它形成全面的認識，為了使學生更深屋次的理解技術這一雙刃劍帶給人類社會的好處和危害，我給同學們精選了日本漫畫改編的哆啦a夢長篇之《白鐵皮飯店》動畫，在大螢幕上進行播放，之前我給同學精心設計了幾個問題，讓同學們在觀看的過程中去思考。通過維美的畫面，精妙的故事，隨著故事情節發展的問題，讓同學們在輕鬆，愉悅，沉思中學習。觀看完動畫後，又讓同學們根據問題展開，深入討論，每人書寫一篇觀看感。在閱讀同學們的觀感時我看到每一個學生在本節知識的學習當中獲益匪淺，對技術的兩面性都做了深入剖析，看到了同學們思想的閃光點。這樣的一堂課藉助多媒體教學，將單調的知識變的活潑，學生易於接受，樂於學習，興趣更為濃厚，我們為什麼不去大力推廣呢。

二、運用多媒體計算機進行通用技術課堂教學有利於培養學生的觀察力和創新能力

現在各個學校由於對通用技術課程的不重視，大多都沒有配備專門的通用技術實驗教室，但學校一般都配有專門的多媒體教室，因此我們可以充分利用多媒體教室。如多媒體計算機能把各種通用技術所涉及到的結構進行全方位的展示：平面的和立體的、空心的實體的、外部的形態和內部的結構等展現在學生眼前，而且計算機的可控性，使學生能夠有選擇地更仔細地觀察到教師收集到材料，不致漏掉某些關鍵的信息。這有利於學生觀察能力的培養。正是因為學生能充分接受多媒體計算機所提供的材料，才有利於學生認真分析所獲取的信息，得出所要掌握結構基本原理和規律。因為多媒體計算機能有效地創設出接近真實的結構事實情景，讓學生帶疑觀察，老師引導學生探究可能出現的結果，讓學生自己去發現問題，獨立解決問題。當結論與驗證結果一致時，學生會有一種成就感，更有利於激發學生的學習興趣，積極思考問題。再著通過計算機模擬演示各種結構的牢靠性，讓學生直觀感受每種結構的適用性，這比拿實物演示，費財又費事強很多倍。如果將學生帶入計算機教室，再讓學生通cai軟體進行結構的創新，這個時候學生那充滿相像力的設計會隨時呈現在你的眼前。這種方式學生易於接受，能全方位培養學生的觀察力和創新能力。例如在學習《技術與設計1》中結構的穩定性時，我們通多媒體軟體精心製作穩定性的實例，用動畫演示結構是否可靠，哪一種結構更趨合理，學生在這種氛圍中學習，它的效果自然也就非常好了。

三、計算機輔助教學可以幫助通用技術教師把握課堂效率

高中通用技術課程由於現實條件影響，一般情況下學校一周只開設一節課，例如《技術與設計1》必修，按照正常課時需要周二節，一學期才能正常修完，很顯然一周一節如果利用傳統的教學方式不可能一學期修完這本書。但是我們藉助計算機輔助教學，就可大大提高課堂效率，增加課堂容量，拓展學生視野。如在講完設計小凳子之後，課本又介紹了如何申請專利的流程，如果按正常方式講解，學生不愛聽，了解也不透徹，我們可以借用計算機教室，請同學們利用cai軟體直接在計算機里設計自已的小凳子，讓他們通過網路開拓思路，理清方向，然後請同學們將自已的作品小凳子當中的一些創新方法，不同之處，假定為是專利產品，請同學們通過網路來了解如何申請專利，並將整個過程通過電子文本匯報。這樣的教學方式，既為學校節省了創辦通用技術教室的成本，又提高了課堂效率，將幾節課的內容壓縮到一節里完成，同時也為同學們充分利用現代多媒體技術進行創作提供了思路。

四、計算機輔助教學對學生的學習能力的提升

在當今知識激增、社會變化日新月異的時代，自主學習的能力即“學會學習”的能力變得尤為重要。正如knowles指出：“教育的重要目標之一就是幫助人們樹立終身學習的觀念和掌握自主學習的技能。”由此可見，無論從學校本身的教育功能還是從時代發展對人才素質的要求來看，加強對學生學習能力的培養都有著極其重要的意義。在通用技術的學習中我們需要學習的不單是知識，而是如何運用知識及創新的特殊本領。計算機網路的快捷以及其豐富的信息資源正好迎合了學生的需求。學會利用網路中的無窮的資源,並學會分析和利用無疑非常利於學生的學習能力的培養。而這一點是傳統的書本所做不到的。通用技術教學可以充分藉助網路平台，為技術的創新與發展，提升學生能力起到充分的輔助作用。?

計算機輔助教學不僅僅是一種現代化的教學手段和教學方式，它更體現和代表了一種新的教育思想和教學觀。多媒體計算機在通用技術課堂教學中的運用，既提高了課堂教學效率，又使課堂教學生動形象，激發學生的學習興趣，有利於培養學生多方面的能力，更從一定程度上緩解了學校資源配置不足的矛盾。為了適應教育現代化的發展，廣大通用技術教師應當努力學習並掌握現代教學手段，尤其是多媒體計算機的使用，充分發揮多媒體技術的作用，恰如其分地、因地制宜地運用多媒體手段，努力為學生提供一個良好的學習環境，為通用技術教育教學工作服務。

發展方向

計算機輔助教學首先改變了幾百年來的一支粉筆、一塊黑板的傳統教學手段。它以生動的畫面、形象的演示，給人以耳目一新的感覺。但就總體而言，計算機輔助教學不僅能替代一些傳統教學的手段，而且能達到的傳統教學無法達到的教學效果。比如利用計算機的動態特性表現一些動態畫面、它的圖畫特性表現一些抽象的東西。這在一些輔助教學軟體中已表現得淋漓盡致。如數學學科的《幾何畫板》、《數學實驗室》等就是利用計算機的這些特點來實現良好的教學效果的。因此從計算機輔助教學的所表現出的特徵來看，它具有明顯的不可替代性。

實際意義

計算機輔助教學是隨著計算機技術的發展而產生和發展的。當現今社會正隨著各種新技術的湧現而邁向資訊時代的時候，人們接受知識的方式也發生了重大改變，對教育也提出了更高的要求，從而具有更多高新技術成份的計算機輔助教學愈發顯現出它在教育中的重要性。

由於採用了計算機輔助教學，學生不再僅僅向教師學習，而且可以通過知識庫和專家系統學習，可以通過課件光碟學習，可以通過網路在網上學習等。教師則著重於提高學生的分析問題和解決問題的綜合能力和加強他們的整體素上。同時由於知識更新速度加快，要求人們不斷學習，不斷更新知識，以學校為主的教育將轉向終身教育，學校的教育體制和功能也將發生顯著的變化。所以在這種情況下，傳統的教育觀念發生了根本的改變。

由於採用了計算機輔助教學，學生由過去的被動學習在很大程度上變成了主動學習。在學習內容選擇、學習進度控制上，學生有很大主動性。特別是在有多媒體技術和網路支持下的計算機輔助教學中，學生可共享更多的教學資源，學習方式、學習地點和學習時間安排都有很大的靈活性，更適應於個性不同的每個學生。這樣，教育方式也會發生巨大改變。

由於採用了計算機輔助教學，教師除了具有傳統的教師職能以外，更重要的職能是對教學信息進行加工，使之具有可在計算機輔助教學中套用的各種形式，例如：多媒體光碟、網際網路網頁、信息資料庫等等。同時學校也可以沒有明顯的校園界限，教育資源向公眾開放，學生沒有年齡的限制，學習則是由學生根據自己的特點安排和選擇的。在這種環境下的教師和教育機構的職能都與在傳統教學模式下時有極大的不同。

由於在教育中採用了以多媒體技術、網路等支持的計算機輔助教學，從而在教育內容上要求增加與之相關的專業。在教育研究中也出現了新教育模式下的認知理論及其套用研究、人－機界面的心理學研究、人的視聽分配和信息綜合的特徵研究等一系列新的研究領域和課題。因此它對教育內容和教育研究也產生了很大的影響。

由此可見，正是因為採用了計算機輔助教學，使得賦予教育以新的內容與概念，推動了教育的變革，使其適應社會的發展。它也有利於變被動教育為主動教育、變應試教育為素質教育。這不僅是教育方法和技術的更新，而且將深入地影響到教育結構、教學體制和教學管理的整體改革，從而促進教育的現代化。

誤區認識

一、傳統媒體過時傳統教學媒體一般是指示教板、教學掛圖、實物模型、錄音機、幻燈機、錄像機、投影儀等。與現代多媒體計算機相比，它們顯然是很落後了。於是有人視其為"過時"，棄之不用。此舉實在不可取，主要原因是：

1、傳統教學媒體不僅操作簡單靈活、方便快捷，而且它還有特殊的功能，如投影的靜物顯示功能、幻燈的實物放大功能、實物模型的立體空間展示功能等，這些都是多媒體計算機取代不了的。

2、一些教師計算機操作技能相對滯後，傳統教學媒體符合教師教學現狀。

3、繼續利用學校傳統教學媒體資源。很多學校經過多年的積累，在傳統教具裝備方面比較完善。

以上種種原因，決定了我們不能盲目地捨棄傳統教學媒體而去過分宣揚傳統教學媒體過時。

二、課堂教學"滿堂電"

有些教師認為：既然要推動教育現代化，促進教學模式改革，就必須運用計算機輔助教學。於是，在上公開課時，不管用得上用不上，教師在課堂上從頭到尾都使用計算機， 把傳統教學的"滿堂灌"發展為"滿堂電"。

CAI在教育教學中的套用，還是一個正在探討、實證的過程，我們應該把它定位在和以往教育媒體平等的地位上，作為常規教學的輔助手段，該用時就用，不該用時不要用，有效配合教師、學生，使教師更好地發揮主導作用，不斷提高學生學習的成效，而不要去盲目地追求"滿堂電"。

三、課件界面花哨

一個優秀的CAI課件， 應儘量少用與表現內容無關的圖像、聲音，它應該是內容與形式高度統一，在設計時應把重心放在教學內容重點、難點突破方法的推敲上。在此基礎上，儘量把外在形式設計得精美些。如果CAI課件操作界面重形式美，輕內容實，這無異於捨本逐末、買櫝還珠。

四、否定教師作用

多媒體計算機的互動性、大容量、超文本等功能可以實現對教學過程最有效的組織與管理，實現教學過程最最佳化。於是，一些激進的理論家認為："學校教育將會消失，教師的地位不復存在，多媒體計算機就是一位全知全能的教師。"這是一種認識上的誤區。授業、解惑可以只靠計算機，而點燃學生心靈的火炬卻需要教師的情與愛──因為人是需要情感交流的。課堂上的動態交流，不僅僅是知識的流動，還有師生之間、生生之間的情感流動，尤其對於小學生，教師往往通過一個眼神、一個動作、一句話就能與學生達到心與心的溝通。因此，機器不能代替教師，在有理由用機器代替教師的情況下,也必須把這種教學看成反常。特別在計算機智慧型技術還不十分完善的今天，更不要去大肆渲染多媒體萬能取代論，否定教師的教化功能。