CAI软件设计中的教学设计理论的应用

[摘要]随着信息技术的发展，CAI 软件的应用越来越广泛和深入。本文分析了当前CAI 软件中存在的问题和为题的原因，从教学设计理论的角度讨论了CAI 软件设计的过程，学习内容分析、学习者分析与CAI 软件设计的关系等方面，并指出CAI 软件设计模式正随着教学设计理论的发展而发生转变。

[关键词]教学设计 CAI 软件 组织形式 教学模式 理念转变

四川广播电视大学教学处 刘林沙

一、问题的提出

计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction）简称CAI , 是教师将计算机用作教学媒体，学生通过与计算机的交互作用进行学习的一种教学形式，在我国教育技术界已研究了多年，并已有了较成熟的系统。CAI软件能充分利用计算机存储量大、快速处理图象、声音、动画等功能，产生出图文并茂、声色俱全的视听效果，达到改善学习环境、优化教学效果的目的，完成传统教学方式难以实现的教学任务。使用CAI软件教学不但有利于改进教学，提高教学质量，还有助于推动学生变被动接受教育为主动学习，促进教育从应试型向素质型转变。

但是，综观目前已有的CAI软件，还存在着一些问题，主要可概括为以下几点：

1．有些CAI软件缺乏交互，可控性低，是用计算机观看的电视教学片，学习者无法根据自身的学习风格、学习习惯来进行学习。

2．某些CAI软件以文字浏览为主或是大搞题海战术，完全是课本或题库搬家。

3．智能水平低，缺乏对学习者学习效果的跟踪、记录、分析。

究其原因，笔者认为主要有三点：

1．缺乏教育理论、学习理论的指导，对CAI软件的认识不足。

2．缺乏科学、系统的设计。

3．人工智能技术、虚拟现实技术、网络技术在CAI软件中的应用有待进一步发展和完善。

深入研究和理解教学设计理论，有助于科学、系统地设计CAI软件，以利于CAI软件更好地发挥其优势。

二、CAI软件设计中教学设计理论的应用

1．教学设计的概念阐述

教学设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标，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。它以优化教学效果为目的，以学习理论、教学理论和传播学为理论基础,是学习理论、教学理论和传播学理论到教学过程的桥梁，是CAI软件设计中应首要重视的理论。

2．以产品为中心的教学设计过程与CAI软件设计、开发过程。

伯格曼（R.E.Bergman）和穆尔（T.V.Moore）曾提出的以产品为中心的教学设计过程模式中包含六个主要阶段的活动：分析、设计、开发、生产、创作和批推合法。其中，开发阶段制定的生产文件包括情节顺序板、音频材料的稿本、图象的分镜头稿本、美工与图形的草案和管理制作的数据库等；生产阶段是在生产文件基础上分别制作相应的声音序列和图象序列材料、图表图形和文字教材；创作阶段是通过编码、试验和调整三个子活动把已制作好的单个媒体材料整合进完整的产品当中；批准合法阶段要把完成的产品与预定的目标相比较、找出问题作最后的修改。对于CAI软件的开发，可以将整个过程分为四个阶段，分析阶段、设计阶段、开发和调试阶段以及评价和修改阶段。如图1所示。很显然，开始软件的创意和设计之前，首先应当分析软件的使用对象和学科特点等问题，这就是教学设计系统方法中所阐述的学习需要分析、学习内容分析和学习者分析。

图1

3．分析学习内容和学科特点与CAI软件中学习材料的组织形式。在教学设计中，为了保证教学目标的实现，要求教学必须有正确的、合乎目的的内容。分析学习内容的工作以总的教学目标为基础，旨在规定学习内容的范围、深度和揭示学习内容各组成部分的联系，以保证达到教学最优化的内容效度。自20世纪90年代以来，建构主义理论在教学设计中占据了十分重要的地位。在建构主义理论强调以学生为中心的教学设计中，包含了学生学习环境的设计，而学习环境中不可避免地包含了学习材料的设计。因此，在CAI软件的分析阶段有必要分析学科特点，根据学科内容制定教学策略，确定教学重点。例如，中小学语文的教学任务是通过读写训练，培养学生听说、读、写的能力以及对语言信息的查找、筛选、归纳、概括和删改、编辑等能力。对于语文学科的CAI软件设计，应当考虑为学生提供语言环境和语文环境，使学生在有兴趣的前提下逐步培养能力。而数学教育的任务是培养学生的数学知识、数学思维、数学精神、数学方法，注意开发式教育，启发学习者的发散与收敛思维。所以，对于数学学科的CAI软件设计，应考虑在组织教学内容的过程中，为学生提供有益的训练，使学生在获得数学知识的同时，掌握数学方法，培养良好的思维习惯。在学科特点分析之后，可以确定学习材料的媒体表现形式以及知识体系组织和内容层次结构。

4． 学习者分析与CAI软件的教学模式。

教学设计的一切活动都是为了学习者的学，学生是学习环境的主人，他们是学习的主体，教师在学生的学习过程中是学生学习的帮助者、促进者。教学目标是否实现，要在学习者自己的认识和发展的学习活动中体现出来，学生在学习过程中要以自己的特点来进行学习。因此，要取得教学设计的成功，必须重视对学习者的分析。同样的，设计CAI软件之前进行学习者分析也是尤为重要的。学习者分析包括学生的特征分析、学习风格分析及学习者初始能力分析等。例如学生当前的学习起点、智力水平、知识技能等。例如，对于同一门英语学科的CAI软件，尽管它的使用者都是毫无英语基础的，但由于学习者的不同年龄阶段，软件可以具有完全不同的风格与教学模式。《洪恩GOGO学英语》与《从零开始学英语》就是这样的例子。《洪恩GOGO学英语》是面向儿童的英语学习的英语学习软件，因此整个教学软件的教学过程有数十个精彩的动画构成，用卡通形象、故事情节、英文童谣、歌曲等形式引导学习者融入英语环境，领会英语的精华。而《从零开始学英语》是面向成年人的英语学习软件，其特点是通过老师的带领进入日常生活的场景，在英语环境和练习中提高英语水平。

对于学习者的分析还应当重视对学习者当前创新能力的分析。新世纪需要有创新能力的新型人才。CAI软件的设计与开发，必须考虑如何培养学生的创造力和协作能力。何克抗教授在专著《创造性思维理论——DC模型的建构与论证》中指出，创造性思维的出现在于发散思维的方向性指导，然后再通过人类的时间逻辑思维、形象思维和直觉思维这三种基本思维要素的某些循环操作过程，并由辩证思维提供宏观的指导策略及横纵思维提供微观的心理加工策略而得。要培养创造力首先要在发散思维达好基础，并要以综合的方式来训练时间逻辑思维、形象思维和直觉思维。例如，物理、化学、数学、地理等学科有直觉思维的内容，美术、音乐、语文等有助于培养形象思维，数学能综合地训练时间逻辑思维和直觉思维。在这一分析中有必要分析学习者当前的思维能力，也就是学习者已经经过了怎样的学习训练，在本CAI软件中如何依据学科特点和教学策略进一步培养学生的思维能力，从而逐步培养学习者的创新能力。经过分析、评价、修改、再分析之后就可以确定CAI软件的教学策略、教学材料的呈现方式、顺序等问题，确定CAI软件的教学模式。

三、 教学设计理论的发展与CAI软件设计模式的理念转变

综观教学设计理论的发展，从行为主义理论的以知识为中心的教学设计到20世纪90年代以来所风靡的建构主义理论的以学生为中心的教学设计。人们对学习过程的认识逐渐深入，从认为学习是建立一种刺激（S）和反应(R)之间的联结并予以强化的过程到认为学习的本质并非简单的S-R联结而是一个复杂的个体信息加工过程。在20世纪90年代末西方发达国家开始用行为理论作为教学设计的理论框架，其基本思想是人类行为是人与形成社会和物理环境的事物以及社会和物理环境所造就的事物之间的双向交互的过程。人的意识与行为是辩证的统一体。在这个过程中CAI软件设计的模式也经历了一系列转变。早期地程序教学机是典型的行为主义理论的产物，发展到操练和练习模式、模拟演示模式，个别授导模式。在信息技术发展的前提下，CAI软件设计模式开始向智能导学、研究型学习模式、资源型学习模式、基于网络的合作型、互助型等模式发展。这些CAI软件设计模式的理念转变更加体现了以学习者为中心，重在发展学习者的素质和能力的教学设计理论思想。

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