交互式CAI课件开发实例分析

蔡洪涛，方海光，王延红

(1沈阳医学院计算机教研室，辽宁 沈阳 110034;2首都师范大学教育技术系，北京 100048)

交互式CAI课件开发实例分析

蔡洪涛1，方海光2，王延红1

(1沈阳医学院计算机教研室，辽宁 沈阳 110034;2首都师范大学教育技术系，北京 100048)

结合目前在医学院校教学过程中CAI的应用现状，以《微机原理与接口课程》CAI交互式课件开发为例，介绍了在开发医学课程CAI课件时所使用的交互式技术，并列举了相关开发方法。

交互;CAI;课件

1 医学课程中CAI课件应用现状

目前，医学院校教师在授课时普遍使用多媒体CAI形式进行教学，教师利用CAI课件能够在单位时间内传递较多的教学内容。教师所使用的课件大多是以Powerpoint软件来制作，这类课件一般称为PPT，它只是将教材中的文字或图片投影到大屏幕上，致使教师在教学时无法将教学内容灵活的表现出来［1-3］。这种教学方式使得教学内容单方面传输，教师无法根据学生特点进行有效的课堂教学，更无法实现在课堂上与学生进行互动［4］。现以医学影像专业中《微机原理与接口课程》CAI课件开发为例，结合其他医学课程的特点，着重研究医学课程中CAI制作的方法。

良好的CAI课件不应只是以教师操作、演示为主，它应该体现交互性，要给学生思考、想象、理解的时间与空间。教师在授课时能够利用自己制作的CAI控制整个教学过程;学生在学习时，通过动手、动脑，可全身心地参与到学习中［5］。

2 医学课程交互式CAI课件开发方法

在医学院校目前比较适合教师使用的CAI课件开发工具有 Authorware、Flash、Powerpoint等。Authorware软件交互功能强，适合对教学软件整体框架的构建，并利用其提供的十三种交互功能制作CAI中的交互;Flash适合制作课件中的动画片断，然后将其导入到Authorware制作的主程序文件中;而教师常用Powerpoint软件制作出的课件交互功能较弱，它适合用于大量文字的编辑，静态文字、图片的讲解［6］。

2.1 CAI课件设计的总体思路

《微机原理与接口》CAI的主程序采用Authorware制作，在设计时充分利用框架图标、导航图标、群组图标对各章节内容进行管理。知识点的链接使用导航图标制作，使所授内容与相关内容可以进行互相跳转。课程中描述性的静态教学内容使用PPT，并通过OLE技术将其融合到整个CAI中。课程中的重点、难点涉及到人机交互式内容则完全采用Flash动画及Authorware所提供的交互功能实现。

2.2 交织导航技术

医学课程中很多知识点是相互关联，互相补充的，这些知识点可以是本学科的，也可以是相关学科的。这就需要教师在制作CAI课件时，能将这些相关知识点通过链接形式有条不紊的串联起来。教师在进行授课时可以根据需要将所需的教学内容即时地呈现在屏幕上。这种展示方式称其为CAI课件的交织导航，它的实现一般通过超媒体的形式来实现。超媒体是一种新的多媒体信息管理技术，利用它可以方便地建立起多种媒体信息之间的连接。它是一个非线形的网状结构，把多种媒体分成不同的信息块必称为结点，结点之间按它们的关联连接成网。在教学过程中，它改变了传统文字教材的线形学习结构，适合对学习程度不等的学生做到因材施教。交织导航技术是交互式课件制作过程中比较复杂的一种，它需要教师在设计本课程课件时，对所授内容的控制有较强的把握能力，可以根据学生学习情况，适时地调整教学进度，穿插课程中预先设计好的教学内容。它不是网页的超级链接形式，而是教师根据教学需要，系统地进行教学设计的结果。

例如:在制作《微机原理与接口》CAI时，由于各章节知识内容紧密相关，使用框架和导航图标可以设定翻页结构，解决教学过程中的迷航问题。相关知识点进行链接，课程内容无需重复制作。利用导航图标和交互图标制作了许多超链接，教学过程中教师可以根据授课的需要直接从讲述的内容跳转到相关的知识点进行补充教学，而且在讲述完毕时又可回到原处继续讲解，交织导航结构如图1所示。

图1 交织导航结构示意图

框架图标建立内利用热区或热对象建立本课程及章节内知识点的链接，在框架图标下方建立群组图标，通过导航图标对框架内各群组图标进行跳转。在主界面使用框架图示、交互图标是通过按钮或热区的形式进入主干课程的学习。各章节内部相互关联的知识点，使用导航图标与框架图标进行链接，但在制作时要注意能够正常返回原始位置。这种导航方式在其他医学课程中进行应用，教师反映对教学节奏和教学内容的全程控制非常方便。

2.3 案例分析中的交互式动画设计

案例教学中使用图片、视频或动画往往比单纯使用文字更形象、更直观地说明问题。这种交互方法的设计首先由教师把制作好的案例视频或动画集成到教学课件中，根据案例内容提出问题，并在此处设置相应的交互形式供学生解答时使用。学生在解答过程中的交互响应形式是多种多样的，如使用热区交互、按钮交互及输入交互等，都是在教学过程常用到的交互响应。教师根据以往的教学经验，即学生在解答时可能经常出现的多种错误，据此列出相关提示。在课堂上通过课件演示向学生呈现教学内容，学生提出问题，并通过思考主动与课件进行交互，若交互后出现错误提示，则教师根据错误提示进行讲解以纠正学生在学习过程中的错误。最后，引导出正确结果并用视频、动画进行总结(如图2所示)。

图2 案例分析程序设计示意图

例如:在制作《微机原理与接口》CAI关于数据传递与汇编语言程序设计时，首先通过一组动画演示教学相关硬件连接过程，然后在进行汇编语言录入过程时，将汇编程序显示在屏幕上，利用计算机模拟语言执行的过程。汇编语言模拟执行时显示寄存器状态值，当遇到关键语句时提示学生进行输入，如果学生输入正确，则系统根据情况演示正确的结果;否则给出错误提示，这些错误是教师在制作课件时已经准备好的、学生容易出错的几种答案。这类CAI需要教师在进行课件设计时，根据自身多年的教学经验，找出学生在此问题上经常出现的问题进行布局、收集资料，作出多种预期的结果。如果课堂时间有限，学生还可以在课下自行学习。

2.4 画面缩放技术

这是在交互式CAI课件中常用的一种方法。在制作CAI时，考虑到屏幕整体布局，在设计某些细节部分时，由于当前屏幕的教学内容较多，可以将一些教学信息隐藏起来，通过在课件程序中对相应文字或图像设置热区或热对象完成。

具体方法是:当鼠标移至相应的位置或对象上方时，弹出与此相关的信息，教师可在此时利用课件进行讲解后，将弹出的信息消失。这样在不影响屏幕整体结构的情况下，隐藏的教学信息的显示与否完全由教师控制。若课堂教学不需要这部分内容出现，可供学生课后复习时使用。这部分教学信息的主干信息始终呈现在屏幕上，通过细节的变化充实了这部分的教学，画面缩放屏幕布局如图3所示。

图3 画面缩放屏幕布局示意图

2.5 限定时间解答交互应用

课堂练习是教学过程中不可或缺的，教师可以根据所授内容提出一系列问题让学生在规定的时间内回答。针对问题需要学生在有限时间内作出解答，这种属于限时交互［7］。在制作时可以通过Authorware软件提供的时间交互功能设定交互时间，当教师提出问题时学生就要针对问题，进行快速分析，由电脑计时。当时间到达时，可根据学生完成问题的程序给出不同的响应结果(如图4所示)。这种教学方式比教师用单纯语言描述要更有效，同时也能提高学生的积极性。

图4 限时解答流程示意图

例如:在《微机原理与接口》CAI课堂练习CPU与存储器进行读写操作时序时，由于每个读写操作是在4个不同的时钟周期内完成，每个时钟周期CPU各引脚的电平值不同，状态也不一样。在设计此段程序时，将4个不同的时钟周期依次划分为4个限制时间交互，利用动画演示时钟进行计时。这时，学生通过使用鼠标和计算机交互选出在本时钟周期内CPU各引脚的电平值。如果学生在规定的时间内没有完成或选择错误，则CAI系统给出提示，由教师对此进行分析、讲解，按此过程完成整个课堂练习。学生在课堂上进行这样的练习，极大地提高了学习的兴趣，并且对所学知识的不足还能有充分认识。

2.6 OLE技术的应用

通过与任课教师的沟通发现，教师在制作说明性教学内容的课件时，能够熟练使用Power-point来制作PPT。因此，充分利用教师以前制作好的PPT，把精力放在制作教学中需要交互功能的课件上，可以极大地提高CAI课件制作效率。虽然PPT类课件不具有交互性，但是可以利用Authorware的OLE技术将原有的PPT整合到新CAI课件中，简化课件对文字、图片等素材的编辑，提高课件的交互性。Authorware提供OLE技术是一种嵌入式程序技术，开发者无须重写代码程序［8］。

实现过程是:在流程线上添加一个显示图标，打开该显示图标。在菜单中选择“插入→OLE Object…”选项，在弹出的选择OLE对象对话框中选择“由文件创建”，浏览选择要引入的PPT文件。单击“确定”后，PPT文件就出现在显示图标里。可以通过鼠标拖动调整OLE对象显示窗口的大小。之后，对它的属性进行交互控制设置。单击演示窗口中的OLE对象，选择“编辑→演示文稿OLE Object”选单选项。选择“属性…”选项命令，弹出OLE对象属性窗口，其中“激活触发条件”是OLE对象的激活事件(用于控制PPT的播放)，选择“单击”;触发值下拉列表是OLE交互动作，选择“打开”。以上设置完毕后，运行课件时，鼠标单击OLE对象后，PPT文件将自动播放。在《微机原理与接口》CAI中，我们将一般性的教学内容制作成PPT课件，然后通过OLE技术将PPT课件融入整个课程的CAI中。

需要注意的是，在Authorware中可以通过菜单“命令＞转换工具＞Microsoft Powerpoint到Authorware XML”的方法将PPT导入到Authorware程序文件中，PPT中的每一页内容以群组的形式加入到框架图标中。此功能对于教师目前经常使用的Powerpoint 2003版本制作的PPT兼容性较差，PPT中的文字、图片等无法正常显示在屏幕上，而且导入后PPT中的文字内容也会被放置到显示图标中，并以图片形式存在，这对于教师修改文字内容带来了很多不便。

3 医学课程交互式CAI开发方法典型应用

本课题通过对交互式CAI课件开发方法的研究，开发制作的《微机原理与接口课程》CAI课件获得辽宁省教育厅举办的第十一届教育课件大赛高等教育组一等奖。同时，这些技术与方法也都应用到其他医学课程CAI课件的开发中。

3.1 学生自主学习型课件应用

学生自主学习型课件是指教师不在现场的情况下，学生根据教师课件的内容自主选择学习目标，完成学习计划。教师在制作时应该很好地应用交织导航技术进行界面设计，导航要明确，要易于学生操作。另外，根据教学内容的需要，合理设计交互。例如:在《急救学》CAI中，使用限时解答交互。针对不同症状的急救病人，需要在一定时间内将处理方法正确地表述出来。我们在制作时使用了大量的计时交互功能。例如:在问题提出后，利用计时图标功能在屏幕上显示倒计时时间，如果学生能在规定的时间将正确的处理方法回答，则出现下一个问题，否则，系统将给出此问题的正确解答或动画演示。

3.2 教师课堂演示型课件应用

课堂辅助型课件是指以教师为主，用计算机课件来辅助教学的，教师在课堂授课时使用的课件大多是这种类型。例如:在《心肌疾病》CAI中，使用画面缩放技术。为介绍扩张型心肌病临床表现，将病程三个阶段即无症状期、症状期、病情晚期的特征图片并排放置在同一个显示屏幕上，使学生对不同时期的心肌情况加以对比。教师通过对这些图片设置热对象，授课时只要点击图片就可以将其放大到整个屏幕，作进一步的讲解。当此问题讲述完毕，在屏幕上单击就可将此图片缩回到原处，授课的重点始终展现在学生面前。

3.3 演示和学习共用型课件应用

演示和学习共用型课件既具备教师授课时使用的课件特点，又可以在课后为学生自学提供指导。这种课件在制作时，需要教师掌握大量课件制作的知识和技巧，因此，教师在制作时花费的精力也是最大的。例如:在《心律失常》CAI中，我们使用案例动画交互制作了演示和学习共用型课件。教师在授课时，首先给学生演示一个病人心电图的视频资料，然后在课件中用交互的方式提出问题，让学生思考，之后由学生亲自输入问题的答案，由CAI系统针对学生的回答进行判断，给出结果，并给出相应处理结果的演示动画。此时，再加上教师对此问题的综合讲解，既真实又生动。课后学生根据课堂上学习的内容，完成教师在课件中所布置的一些练习题。这些练习题也是教师使用案例动画交互方法精心设计、制作的。学生在使用时与课堂上形式一致，教师的讲解由文字或视频形式替代。通过这种方式，在很大程度上提高了学生分析问题的能力，加深了对问题的理解［9-10］。

经过教学实践证明，在医学课程中使用交互式CAI课件不但能辅助教师突出重点、难点，解决一些传统教学中不易解决的问题。而且，在CAI课件开发过程中，合理的使用交互功能，也能充分发挥多媒体的形象、直观和非线性等特点，在课堂教学时创造出更为生动的教学氛围，提高课堂教学效率。但在CAI课件制作过程中，由于教师现代教育技术能力有限及硬件条件限制，教师所制作的CAI课件中存在图片分辨率不高，影像不够清晰等问题，应该在以后引起重视。

［1］王贤文，谭梅芳.基于工作主线的PPT教学策略［J］.中国信息技术教育，2010，16(6):45-46

［2］李雪琦，申广浩.谈PPT设计与呈现策略［J］.中国医学教育技术，2010，24(2):136-138

［3］李规.浅谈Authorware多媒体课件在教学上应用［J］.计算机光盘软件与应用，2010，24(8):179-179

［4］丁一.浅析医学多媒体教学课件使用中存在的问题［J］.中国医学教育技术，2008，22(6):297-299

［5］齐丽君，王建斌.关于课件制作的基本思路和应注意的几个问题［J］.河北广播电视大学学报，2003，8(2):20-22

［6］智文静.计算机辅助教学课件设计软件的选择［J］.集宁师专学报，2009，31(4):54-55

［7］张森，宗绪锋.多媒体 CAI课件基本原理与制作技术［M］.北京:北京航空航天大学出版社，2000:131-135

［8］刘俊英，李光仲.交互式多媒体教学法在诊断学实验教学中的应用探讨［J］.中国医学教育技术，2008，22(6):542-544

［9］石安华.应用Authorware平台改革中医院校病理学教学模式的尝试［J］.云南中医学院学报，2010，33(3):58-59

［10］张跃，吴一丁.临床医学专业多媒体实验教学体系的建立与应用［J］.中国医学教育技术，2004，18(3):142-145

Case analysis of interactive CAI courseware development

Cai Hongtao1，Fang Haiguang2，Wang Yanhong1
(1Department of Computer Science，Shenyang Medical College，Shenyang 110034;2Department of Educational Technology，Capital Normal University，Beijing 100048，China)

Based on the present status of CAI application in medical college teaching，this paper introduces the interactive technology used in developing CAI courseware of medical courses by using CAI interactive software development for the Microcomputer Principles and Interface course as an example.It lists the related development approaches.

interactivity;CAI;courseware

G434

A

1004-5287(2011)02-0136-04

辽宁省教育厅资助一般项目(W2010427)

2010-11-10

蔡洪涛(1975-)，男，辽宁沈阳人，讲师，软件工程硕士，主要研究方向:多媒体CAI教育软件开发。