ＣＡＩ教育模式初探

彭　欣

自从第一台电子计算机ENIAC诞生，50年来，随着电子技术日新月异的迅猛发展，计算机工业从第一代产品迈入了第五代产品；尤其是70年代末第一台微型计算机的问世，使人类从此进入了“第二次计算机革命”的伟大信息时代。今天，现代计算机科学技术正对政治、经济、文化、军事、科学领域渗透，必然对人类活动主要组成部分的教育产生前所未有的巨大影响。这突出地表现在两个方面。其一，教育要培养适应现代科学技术发展要求的人才，各级各类学校必须尽快普及计算机知识教育；其二，教育水平和教育质量的提高，有必要引入计算机技术，加速教育技术的现代化。由此，计算机开始对教育产生直接的影响。计算机技术开始与教育相结合，派生出许多有关计算机辅助教育的模式。在所有这些与教育有关的计算机应用中，涉及应用面最广、影响最大、发展最为成熟的，首推计算机辅助教学(CAI)。CAI的兴起与发展，已经给传统的教育思想、教育理论、教育方法、教育技术和教师的职能与素质带来了划时代的变革。

(一)CAI的起源及定义

纵观CAI的发展，我们可以追溯到最早的程序教学和程序教学机。这种机器通常包括输入、输出、存储和控制四个部分，其主要功能是存储和显示教材，接受学生的反映或答案，进行计分、计时、报成绩等。以后出现了利用电子计算机进行程序教学，就称之为计算机辅助教学(CAI)。这方面的第一个成功典范是20世纪60年代由美国伊利诺斯大学一群专业人员开发的，命名为PLATD(Pro-grammed Learning And Teaching Opera-tion)。这也是世界上第一套计算机多媒体辅助教学系统的最初雏型。

CAI发展到今天已成为一个炙手可热的时髦教育名词。为了求得对教育战线这一新生领域有一个基本共识，有必要先搞清楚CAI的确切定义。首先，我们这里探讨的CAI，指的是计算机辅助教学，是把计算机作为学习的对象，学习的过程是借助于计算机帮助的过程，而不是在研究计算机；其次，在借助计算机辅助学习别的学科时，不可避免地会学到计算机本身的重要内容，但依靠计算机来教学，教学的主体或目标并不是计算机本身；最后，在一切应用计算机辅助教学的领域中，应当把计算机管理学习，以及对各行各业人员计算机知识的短期培训与在教学过程中运用计算机深入探讨学科内容区别开来。由此，可以给CAI下这样一个定义：在教学活动中，利用计算机及技术传导教学过程中的信息，达到教育的目的，完成教学任务，使实际信息(教学内容)从计算机传递给学习者，或是有关学习者学习过程的反馈，或是学习者正在使用的模式的有关信息，或是学习者与其教师之间的信息交流。

(二)CAI的主要特色

我们现行的传统教育方式中，最大的弊端仍然是“满堂灌”，导致不少学生失去对学习的兴趣和求知欲，学习成了一种被动的机械活动，甚至成了一种负担。而CAI的出现，给学生带来一个崭新的、有活动感的学习空间，在交谈式的学习环境下，让学习者对课程感兴趣，在这样一个结合声音、图形、图象、音乐的环境下学习，可以启发和满足学习者的求知欲望。我们可以从以下几方面认识CAI与传统的人工授课相比所独具的特色：(1)有利于因材施教。几乎所有的CAI课件都采用“菜单”选择方式，学生们可以根据自己的“口味”各取所需，随时选择他们想学的课程；每次学习的进度、内容、分量由学生自定。(2)有利于提高学习效率。由于坐在屏幕前的学生，就好像身边有一位“教师”一样，如遇到不会做的题，可立刻查阅有关章节内容，也可索取正确答案。课件本身一般都具有成绩管理和计时功能，反馈迅速，传统手工批阅过程无法相比。尤其是在学生自选课外练习时，CAI这位“老师”严格控制时间，对提高学习效率大有好处。此外，它还有利于信息快速反馈，有利于减轻教师的工作强度，有利于提高社会效益。

CAI课件可节约大量的人力，物力和财力，尤其是在提高教育质量、教学水平，提高学生素质和解决问题的能力方面成效显著。它不仅受到学生们的欢迎，而且也受到社会的欢迎。

(三)CAI的教学模式

教学过程，是一个典型的依靠各种媒介传导信息和帮助学习者对日益增长的知识进行条理化的过程。计算机作为一种新的教学媒介物，其主要优点就在于：处理信息的能力既快又准，这使得计算机能够接受学习者的种种应答，并按照教师或学习者的指令进行工作。同时，随着文字处理、多媒体技术的出现及应用，计算机还可以提供文字和图象信息，以及其它形象、生动的形式。此外，计算机还可以控制接收或传递其它电子装置的信息。例如利用液晶显示板控制幻灯投影仪、录像机、图像扫描仪等。而更重要的是计算机可以根据学习者的学习过程，通过“人工智能化”进行下一步的课程计划，这就使得计算机能充分适应学习者的要求，帮助他们解决困难，取得学习进步。

CAI的实质就是一个教学过程。而由于教学过程是多方面、多形式、多渠道、多手法的综合过程。所以它不可避免地存在着多种模式。根据CAI课件的特点，其教学模式大体上可归纳成如下六种：(1)启发式。计算机充当一个指导教师的角色，一步一步地向学生描述一种新的知识，在描述过程中，计算机不断地就学习内容向学生提供学习指导，以达到帮助学生掌握所学知识的目的。学生在启发式方式下学习与自己看书学习是不一样的，因为在启发式方式下，计算机在向学生描述信息、讲述概念的同时，还要向学生提问，给学生恰当的学习指导。(2)模拟式。由计算机模拟一个现实生活中的景物或系统，让学生在这个系统中充当一个角色，他们按照预定的方式或步骤操纵这个系统，从而获得有关的经验。模拟方式既可用来教给学生新知识，也可用来帮助学生复习已学过的内容。(3)分析式。计算机给出一个原始模型系统，由学生来操纵。学生可以改变系统的参数，甚至可以改变系统的结构，然后观察系统会产生什么结果，从而总结出系统中各元素相互作用的关系。(4)问题式。计算机向学生描述一个问题，这个问题中包含一批相互关联的因子，学生通过阅读计算机对这些因子的描述，自己进行推理，提出可能的假设，直至总结出这些因子之间的关系。在学生进行推理的过程中，计算机要给予恰当的指导，这对培养学生分析问题的能力，训练推理的技巧大有好处。(5)操练式。学习者要回答计算机提供的一系列问题(事先由教师或其他人员设计好)，计算机按程序进行合理处理，以决定回答是否“正确”。(6)游戏式。

(四)CAI的开发过程

按照软件工程的概念，一个软件的开发可分为六个主要阶段，即计划、需求分

析、设计、程序编写、测试和运行维护。我国高等学校CAI开发有其独特之处，就目前的条件而言，要在CAI开发中严格按照软件工程的要求做还有一定的困难。就近期国内外一些著名大学CAI开发过程积累的经验看，大致可分为五个部分：(1)系统设计。其任务是根据教学的实践情况确定适当的软件开发总目标，包括教学上的目标和软件上的目标。(2)脚本设计。脚本设计要尽量详细，主要的画面安排、演示过程、所用公式及实现算法、可调参数及范围等都应包括。最后的脚本应类似于一个分镜头剧本，可供无学科背景的编程人员编程用。(3)程序编制。(4)系统测试。测试包括技术测试、教学内容检查及相应的文档审查。(5)运行维护。

(五)CAI的展望

计算机辅助教学的深入开展已成大势所趋，人心所向。随着计算机工业的蓬勃发展，其未来将呈现出一派欣欣向荣的景象：(1)CAI渗透至所有教育学科，所有教学过程，成为不可或缺的教学工具和手段。(2)CAI的网络化。网络化是世界计算机发展的主流，目前在一些专业领域已实现了全部门的计算机联网。CAI也不例外，教育与教室、实验与实验室、学校与学校、国家与国家最终将形成一个巨大的计算机网络。教师与学生可以足不出户进行教学、交流和讨论，教学质量和效率大幅度提高。计算机和CAI网络将把各国的学校和师生联结起来共享人类文明成果。(3)CAI的多媒体化。多媒体技术可将文字、声音、图象、图形等各类信息排列组合，进行综合表现，既生动，又现实。在计算机辅助教学中引入多媒体技术，学习者不仅仅听到或看到各种信息，而且可以身临其境地进入学习内容中去，彻底地打破了教学中感性知识和理性知识的分离、直接经验与间接经验的脱节等弊病，使学习者在面对现实世界的同时提高总体信息的获取量，易于发现许多以前没有的关联和启示，学习者从中获得的全方位丰收是传统教育所不可能做到的。

计算机辅助教学的产生与发展，是人类教育史上的一次伟大进步和变革，它促进了传统教育模式的改革，推动了现代化教育的进程，它所显示的强大生命力和创造力为世人所瞩目。不远的将来，计算机将成为主要的教学工具，CAI也将成为主要的教学手段和方法，各类CAI研究中心将相继成立，CAI方面的专门人才培训如火如荼，一个学习、研究、应用CAI的高潮将在全国掀起，并将形成振兴教育事业的滚滚洪流。

作者单位：广西商业高等专科学校(南宁530003)

责任编辑：海文