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摘要：市场上各种不同功能、不同内容的CAI课件和软件令人眼花缭乱，其品质也是良莠不齐。笔者对CAI软件系统的设计模式做了简要的剖析，并设想了理想的CAI系统的模式构建及特点。
关键词：CAI系统；NBCAI系统；建构主义；开放式体系结构
CAI是英文Computer Assisted Instruction的缩写 ，即计算机辅助教学，上世纪80年代在我国的一些大学的教学中开始使用这种系统。随着我国经济的发展，职业教育和技术教育的快速普及，市场上的CAI软件也呈现了百花齐放、百家争鸣的态势，各种不同功能、不同内容的CAI课件和软件令人眼花缭乱，其品质也是良莠不齐。笔者是一个从事计算机教学多年的高职教师，感觉有必要对CAI软件系统的设计模式做一个简要的剖析。
市场现有的CAI软件
按照其网络功能区分，市场上现有的CAI软件有两大类：
基于多媒体环境的“界面——分支结构模式”单机软件（课件）系统这类CAI系统本身也是知识的载体和教学的工具，其共同点是一般都有一个统一的操作主界面，在这个界面中，显示了此软件的教学信息和知识结构，用户可以通过点击按钮、链接和锚点进入某章节或某个知识点的学习，也可以从这些知识点跳转回软件的主界面。这一类是最常见的CAI软件，它又有许多不同的模式：（1）多媒体教材模式。这类CAI软件有一个类似于书面教材的分章节教学结构，以电子文档为主，加上图片、视频、动画等作为知识载体，比较详尽、系统地传递知识，主要便于自学者使用。（2）虚拟课堂模式。这类CAI系统是以教师授课的录像、或者仿真的动画加上真人配音等视频作为知识载体，以声、画并茂的形式组成音像教材，形成虚拟课堂教学环境。它注重多重感官刺激，特别适合喜好课堂教学学习，而又无法参加班级授课者。（3）电子教案模式。这类CAI系统充分利用多媒体素材，依据典型实例，提纲挈领地介绍知识点内容，类似于教师的讲授教案。内容精炼，突出重点、难点。这一类多媒体CAI课件，可供教师利用多媒体教室上课时，替代板书，作为讲授大纲使用。也可供学生复习重点、难点，或初步了解教学内容使用。（4）仿真练习与实验模式。这类CAI系统有的是设计一个饶有趣味的练习程序或者游戏，让学习者在使用过程中进一步熟悉和掌握知识，例如一些打字练习和英语学习软件等；有的是仿真书面作业或者上机考试的环境，并对练习结果进行评价，让学习者熟悉其应用环境，提高学习效果，例如一些计算机等级考试的练习软件等；还有的是仿真计算机、电子技术、实用操作技术等软件环境或者硬件环境，让学习者在计算机上就能练习这些复杂系统的使用，例如虚拟路由器配置软件、交通工具的虚拟驾驶软件等。这类CAI软件解决了复杂、昂贵设备的实验的问题，也是传统实验手段的有效补充，对提高学习效率十分有益。上述几类CAI系统，有的体现了传统的行为主义学习理论的特点，有的则综合了认知主义学习理论和建构主义学习理论与教学理论的一些特点。
基于网络环境的计算机辅助教学系统（NBCAI）其实现方式主要有两种：基于WWW的CAI系统和基于Client/Server的CAI系统。前者是教师将教学内容制成超文本文件或动态网页，发布到Internet或Intranet的WWW服务器上，学生通过使用WWW浏览器，登录到相应的网站以实现远程教学内容的学习，它可以不受地域的限制，能够方便地做到资源共享；后者是教师和学生通过各自的客户端软件，组织教学内容和学习课程知识，可以认为基于Client/Server的CAI是一种网络化的教学支撑平台。教师通过这个平台可以实施组织教学、课堂讲授、课堂与实验辅导、教学秩序监控等课堂教学工作的全过程、并对教学内容进行管理、分配，还可以管理服务器上的信息库，对其进行修改、增删、管理。显然NBCAI更能体现出建构主义教学思想，无疑是CAI的发展方向。
对现有CAI软件的评价
计算机辅助教学的理论基础曾有过三次大的演变，就是行为主义学习理论、认知主义学习理论和建构主义理论。客观地说，目前比较成熟并占领市场的是基于行为主义学习理论的CAI软件。这种软件的形式已为大家所熟悉，它们共同的技术特点是基于框面，采用小步驟的分支式程序设计，学生作为软件的使用者，被动地接受知识的灌输，因此它比较适用于传统教学模式，能为大部分自学者所接受。但软件的灵活性不够，交互性不强，不能充分调动学生学习的积极性，发挥学生学习的主动性，学生仍处于被动学习环境中。相比之下，网络环境的计算机辅助教学系统（NBCAI）较好地解决了这方面的问题，有相对优化的学习情境和环境，能够比较充分地体现建构主义理论的特点。但实际上网络CAI系统在市场的普及程度还比较低。现有的CAI系统，其实也问题很多，从笔者个人的使用来看，有这样一些问题：
NBCAI类软件性能不够稳定，抗崩溃、抗破坏能力差网络是一个复杂的工作环境，而课堂教学又是一项复杂的工作，这些网络CAI软件在遇到诸如数据的传送、课件和视频播放等工作时，时常会出现传递不畅、播放不同步甚至播放不出来的故障，至于学生端程序不能正常登录、不能正常提交文件、不能正常与教师端同步等等各种小故障更是时有发生；另外，虽然这类软件也提供了远程设置、远程开关机、远程遥控等功能，但对于那些有意断开网络不登录学生端程序、有意攻击服务器的破坏者也并不能有效管理，对网络病毒、木马的干扰更是没有任何抵御作用，这些故障时常造成对教学的影响。如此种种，说明这些网络CAI系统的性能还有待于提高。
软件功能还不完善例如，从“多媒体网络教室”和“成绩管理系统”一类教学平台类软件看（如图1为现在普遍使用的“多媒体网络教室”一类系统的功能模块图示），这类软件都没有良好的上机作业/考试的管理功能，使教师在上机作业/考试的收、发、评分和管理、评价等方面的工作成为难点，教师只能使用以文件收发加手工评分、统计的形式来完成。此外，这类软件也大多没有“课程开发系统”模块，有的也只是提供了一种简单的屏幕录像功能，因此教师只能用自己制作或者收集的PPT文档、FLASH动画、视频、音频文件等素材来进行教学。从CAI教学用课件、软件来看，其制作者有两类，一类是IT从业人员，另一类是专业的教学人员如教师、讲师等。对于第一类人员，他们对制作CAI系统的方法比较熟悉，但他们不是专业教学人员，他们的CAI软件可能在内容方面与教学的实际内容联系得不是十分紧密，也不甚了解教学工作对软件功能的要求；而对于第二类人员，他们对教学内容十分熟悉，但技术能力一般，他们制作的软件可能界面单调、功能单一。
软件的互动性、开放性依然不够强现在的单机版CAI系统，由于已经具备了超媒体技术的一些特点，学习者能够自由控制软件的开始、停止，并在各知识点之间跳转，但是，学习者无法与教师和其他学习者进行交流，更无法将自己的学习经验、成绩加入到系统中去。而网络版的CAI系统虽然改善了教师与学生相互交流的问题，但是，大多数的网络教学依然是封闭式的体系结构，其教学内容和方式也是固定的，学习者无法按照自己的学习需要自由调整、组合知识的结构，除系统管理员之外的其他教师也不能很方便地根据教学内容的变化和学习者的需要及时调整系统的功能与教学内容，更无法将所有使用该系统学习的人的经验、心得整合到系统中。
理想的CAI系统的模式构建及特点
无论CAI系统的功能与模式如何变化，总的发展方向应该符合建构主义学习理论，必须重视学习情境与环境的营造，强调学生是知识建构过程的积极参与者，通过自己的经验来建构知识。笔者认为，比较理想的CAI系统应该具有以下特点：（1）以超媒体、3D图形技术和网络技术为基础构建优良易用的用户界面和方便畅通的交流平台，使得CAI软件的用户能够流畅、自如地使用这一类软件，身临其境地体会实验环境，教师与学生之间、学生与学生之间能够自由地交流与沟通。（2）具备完善强大的应用功能。以教学平台和管理系统来说，应该有全面和完善的功能模块，其功能应该能够涵盖教学准备、教学实施、教学分析、教学管理的全过程。此外，还应该有强大的抗崩溃能力和网络管理功能，足以应付教学过程中可能出现的问题，保证顺利、流畅地完成教学和管理工作。（3）开放式体系结构。未来的NBCAI软件应该是基于Web2.0技术的开放式网络化体系结构，这样的CAI系统，它的知识体系、学习环境、练习手段都不再是固定不变的。这样，从学生角度看，可以按照自己的学习进度、学习习惯、学习兴趣自由地组织知识体系，还可以将自己的学习经验、心得和体验添加到CAI系统中；从教师角度看，不同的教师也可以根据自己的需要和学生的反馈及时地调整教学内容结构和手段，还可以将自己编写的教学工具、实验工具，加入到系统中。这样的CAI系统就像当今流行的网络游戏一样，成为一个虚拟的网络校园，成为一个以学习为目的的虚拟社会。如图2所示是笔者理想中的一个开放式结构的NBCAI系统的模式。（4）智能化教学过程。实现ICAI（人工智能技术课件系统）中的教学过程的智能化,这一点对于无法网络化的单机版CAI尤为重要。在该系统中组织了相应的规则库、学习历史纪录库和推理实现机制，如图3所示。系统会按照学生的认知能力的变化安排学生的学习。
CAI系統的设计与研究是一个教育、计算机、信息工程等多学科配合的一个综合工作，其复杂性和难度不言而喻，因此，本文对CAI系统的设计模式的研究纯属个人体会。要推进CAI系统的设计与研究，实现我国教育信息化的进步，还要靠全体教育工作者和信息技术方面的专家和技术人员的共同努力。
参考文献：
[1]熊才平.网络版多媒体课件设计模式研究[J].现代教育技术，2001，（2）.
[2]蒋东兴，等.设计一个基于Web的网络教学平台[OL]. http：//www.cic.tsinghua.edu.cn/jdx/lunwen/webjx.htm，2002-06.
[3]王昌达.基于Client/Server的课件系统的设计与实现[D].1999年江苏理工大学硕士学位论文.
[4]何克抗.CAI的理论基础和以学为中心的课件设计[J].教育技术通讯，2004，（2）.
[5]张伟.信息化教育随想之六：CAI软件综述[OL].www.ccw.com.cn，2002-11-29.
作者简介：
赵程鹏，湖北财税职业学院信息工程系讲师，研究方向为网站建设、计算机辅助教学等。
关键词：CAI系统；NBCAI系统；建构主义；开放式体系结构
CAI是英文Computer Assisted Instruction的缩写 ，即计算机辅助教学，上世纪80年代在我国的一些大学的教学中开始使用这种系统。随着我国经济的发展，职业教育和技术教育的快速普及，市场上的CAI软件也呈现了百花齐放、百家争鸣的态势，各种不同功能、不同内容的CAI课件和软件令人眼花缭乱，其品质也是良莠不齐。笔者是一个从事计算机教学多年的高职教师，感觉有必要对CAI软件系统的设计模式做一个简要的剖析。
市场现有的CAI软件
按照其网络功能区分，市场上现有的CAI软件有两大类：
基于多媒体环境的“界面——分支结构模式”单机软件（课件）系统这类CAI系统本身也是知识的载体和教学的工具，其共同点是一般都有一个统一的操作主界面，在这个界面中，显示了此软件的教学信息和知识结构，用户可以通过点击按钮、链接和锚点进入某章节或某个知识点的学习，也可以从这些知识点跳转回软件的主界面。这一类是最常见的CAI软件，它又有许多不同的模式：（1）多媒体教材模式。这类CAI软件有一个类似于书面教材的分章节教学结构，以电子文档为主，加上图片、视频、动画等作为知识载体，比较详尽、系统地传递知识，主要便于自学者使用。（2）虚拟课堂模式。这类CAI系统是以教师授课的录像、或者仿真的动画加上真人配音等视频作为知识载体，以声、画并茂的形式组成音像教材，形成虚拟课堂教学环境。它注重多重感官刺激，特别适合喜好课堂教学学习，而又无法参加班级授课者。（3）电子教案模式。这类CAI系统充分利用多媒体素材，依据典型实例，提纲挈领地介绍知识点内容，类似于教师的讲授教案。内容精炼，突出重点、难点。这一类多媒体CAI课件，可供教师利用多媒体教室上课时，替代板书，作为讲授大纲使用。也可供学生复习重点、难点，或初步了解教学内容使用。（4）仿真练习与实验模式。这类CAI系统有的是设计一个饶有趣味的练习程序或者游戏，让学习者在使用过程中进一步熟悉和掌握知识，例如一些打字练习和英语学习软件等；有的是仿真书面作业或者上机考试的环境，并对练习结果进行评价，让学习者熟悉其应用环境，提高学习效果，例如一些计算机等级考试的练习软件等；还有的是仿真计算机、电子技术、实用操作技术等软件环境或者硬件环境，让学习者在计算机上就能练习这些复杂系统的使用，例如虚拟路由器配置软件、交通工具的虚拟驾驶软件等。这类CAI软件解决了复杂、昂贵设备的实验的问题，也是传统实验手段的有效补充，对提高学习效率十分有益。上述几类CAI系统，有的体现了传统的行为主义学习理论的特点，有的则综合了认知主义学习理论和建构主义学习理论与教学理论的一些特点。
基于网络环境的计算机辅助教学系统（NBCAI）其实现方式主要有两种：基于WWW的CAI系统和基于Client/Server的CAI系统。前者是教师将教学内容制成超文本文件或动态网页，发布到Internet或Intranet的WWW服务器上，学生通过使用WWW浏览器，登录到相应的网站以实现远程教学内容的学习，它可以不受地域的限制，能够方便地做到资源共享；后者是教师和学生通过各自的客户端软件，组织教学内容和学习课程知识，可以认为基于Client/Server的CAI是一种网络化的教学支撑平台。教师通过这个平台可以实施组织教学、课堂讲授、课堂与实验辅导、教学秩序监控等课堂教学工作的全过程、并对教学内容进行管理、分配，还可以管理服务器上的信息库，对其进行修改、增删、管理。显然NBCAI更能体现出建构主义教学思想，无疑是CAI的发展方向。
对现有CAI软件的评价
计算机辅助教学的理论基础曾有过三次大的演变，就是行为主义学习理论、认知主义学习理论和建构主义理论。客观地说，目前比较成熟并占领市场的是基于行为主义学习理论的CAI软件。这种软件的形式已为大家所熟悉，它们共同的技术特点是基于框面，采用小步驟的分支式程序设计，学生作为软件的使用者，被动地接受知识的灌输，因此它比较适用于传统教学模式，能为大部分自学者所接受。但软件的灵活性不够，交互性不强，不能充分调动学生学习的积极性，发挥学生学习的主动性，学生仍处于被动学习环境中。相比之下，网络环境的计算机辅助教学系统（NBCAI）较好地解决了这方面的问题，有相对优化的学习情境和环境，能够比较充分地体现建构主义理论的特点。但实际上网络CAI系统在市场的普及程度还比较低。现有的CAI系统，其实也问题很多，从笔者个人的使用来看，有这样一些问题：
NBCAI类软件性能不够稳定，抗崩溃、抗破坏能力差网络是一个复杂的工作环境，而课堂教学又是一项复杂的工作，这些网络CAI软件在遇到诸如数据的传送、课件和视频播放等工作时，时常会出现传递不畅、播放不同步甚至播放不出来的故障，至于学生端程序不能正常登录、不能正常提交文件、不能正常与教师端同步等等各种小故障更是时有发生；另外，虽然这类软件也提供了远程设置、远程开关机、远程遥控等功能，但对于那些有意断开网络不登录学生端程序、有意攻击服务器的破坏者也并不能有效管理，对网络病毒、木马的干扰更是没有任何抵御作用，这些故障时常造成对教学的影响。如此种种，说明这些网络CAI系统的性能还有待于提高。
软件功能还不完善例如，从“多媒体网络教室”和“成绩管理系统”一类教学平台类软件看（如图1为现在普遍使用的“多媒体网络教室”一类系统的功能模块图示），这类软件都没有良好的上机作业/考试的管理功能，使教师在上机作业/考试的收、发、评分和管理、评价等方面的工作成为难点，教师只能使用以文件收发加手工评分、统计的形式来完成。此外，这类软件也大多没有“课程开发系统”模块，有的也只是提供了一种简单的屏幕录像功能，因此教师只能用自己制作或者收集的PPT文档、FLASH动画、视频、音频文件等素材来进行教学。从CAI教学用课件、软件来看，其制作者有两类，一类是IT从业人员，另一类是专业的教学人员如教师、讲师等。对于第一类人员，他们对制作CAI系统的方法比较熟悉，但他们不是专业教学人员，他们的CAI软件可能在内容方面与教学的实际内容联系得不是十分紧密，也不甚了解教学工作对软件功能的要求；而对于第二类人员，他们对教学内容十分熟悉，但技术能力一般，他们制作的软件可能界面单调、功能单一。
软件的互动性、开放性依然不够强现在的单机版CAI系统，由于已经具备了超媒体技术的一些特点，学习者能够自由控制软件的开始、停止，并在各知识点之间跳转，但是，学习者无法与教师和其他学习者进行交流，更无法将自己的学习经验、成绩加入到系统中去。而网络版的CAI系统虽然改善了教师与学生相互交流的问题，但是，大多数的网络教学依然是封闭式的体系结构，其教学内容和方式也是固定的，学习者无法按照自己的学习需要自由调整、组合知识的结构，除系统管理员之外的其他教师也不能很方便地根据教学内容的变化和学习者的需要及时调整系统的功能与教学内容，更无法将所有使用该系统学习的人的经验、心得整合到系统中。
理想的CAI系统的模式构建及特点
无论CAI系统的功能与模式如何变化，总的发展方向应该符合建构主义学习理论，必须重视学习情境与环境的营造，强调学生是知识建构过程的积极参与者，通过自己的经验来建构知识。笔者认为，比较理想的CAI系统应该具有以下特点：（1）以超媒体、3D图形技术和网络技术为基础构建优良易用的用户界面和方便畅通的交流平台，使得CAI软件的用户能够流畅、自如地使用这一类软件，身临其境地体会实验环境，教师与学生之间、学生与学生之间能够自由地交流与沟通。（2）具备完善强大的应用功能。以教学平台和管理系统来说，应该有全面和完善的功能模块，其功能应该能够涵盖教学准备、教学实施、教学分析、教学管理的全过程。此外，还应该有强大的抗崩溃能力和网络管理功能，足以应付教学过程中可能出现的问题，保证顺利、流畅地完成教学和管理工作。（3）开放式体系结构。未来的NBCAI软件应该是基于Web2.0技术的开放式网络化体系结构，这样的CAI系统，它的知识体系、学习环境、练习手段都不再是固定不变的。这样，从学生角度看，可以按照自己的学习进度、学习习惯、学习兴趣自由地组织知识体系，还可以将自己的学习经验、心得和体验添加到CAI系统中；从教师角度看，不同的教师也可以根据自己的需要和学生的反馈及时地调整教学内容结构和手段，还可以将自己编写的教学工具、实验工具，加入到系统中。这样的CAI系统就像当今流行的网络游戏一样，成为一个虚拟的网络校园，成为一个以学习为目的的虚拟社会。如图2所示是笔者理想中的一个开放式结构的NBCAI系统的模式。（4）智能化教学过程。实现ICAI（人工智能技术课件系统）中的教学过程的智能化,这一点对于无法网络化的单机版CAI尤为重要。在该系统中组织了相应的规则库、学习历史纪录库和推理实现机制，如图3所示。系统会按照学生的认知能力的变化安排学生的学习。
CAI系統的设计与研究是一个教育、计算机、信息工程等多学科配合的一个综合工作，其复杂性和难度不言而喻，因此，本文对CAI系统的设计模式的研究纯属个人体会。要推进CAI系统的设计与研究，实现我国教育信息化的进步，还要靠全体教育工作者和信息技术方面的专家和技术人员的共同努力。
参考文献：
[1]熊才平.网络版多媒体课件设计模式研究[J].现代教育技术，2001，（2）.
[2]蒋东兴，等.设计一个基于Web的网络教学平台[OL]. http：//www.cic.tsinghua.edu.cn/jdx/lunwen/webjx.htm，2002-06.
[3]王昌达.基于Client/Server的课件系统的设计与实现[D].1999年江苏理工大学硕士学位论文.
[4]何克抗.CAI的理论基础和以学为中心的课件设计[J].教育技术通讯，2004，（2）.
[5]张伟.信息化教育随想之六：CAI软件综述[OL].www.ccw.com.cn，2002-11-29.
作者简介：
赵程鹏，湖北财税职业学院信息工程系讲师，研究方向为网站建设、计算机辅助教学等。