CAI交互工具軟件的研究及應用分析

◆景亞琴

作者：景亞琴，碩士，講師，定西師范高等專科學校物電系，主要研究方向為教育技術、信息技術教育。

1 CAI概述

1.1 CAI

CAI，就是Computer Aided Instruction（計算機輔助教學），是以計算機為主要教學媒介所進行的教學活動，即利用計算機幫助教師教學和幫助學生進行學習的教學活動。

CAI下進行的各種教學活動，是以人機交互的方式進行教學內容的傳播和接收。它利用多媒體技術和交互工具軟件為教師和學生提供了良好的傳播環境和虛擬情境，使得教學和學習多樣化、多媒化，提高了學生學習的興趣和學習的效率，也提高了教學質量。

1.2 CAI教學的功能

CAI在教學中發揮著重要的作用，能夠引導學生主動參與、積極探究，培養學生的創新意識、實踐能力；能夠激發學生的學習興趣；CAI課件能突破時間和空間的限制，模擬出現實中無法實現的實驗或者創設問題的情境；提供感性的材料和動態的數據；提高教學質量和效率；等等。總之，隨著教育信息化的發展和素質教育的實施，CAI課件是教育教學過程中不可或缺的產物，教師必須很好地發揮它的作用，為教學服務。

2 CAI交互工具軟件

2.1 通用CAI交互工具軟件

常用的CAI交互工具軟件有PowerPoint、Authorware、Flash等。

1）PowerPoint，是微軟公司設計的演示文稿軟件，用于設計制作專家報告、教師授課、產品演示、廣告宣傳的電子版幻燈片，制作的演示文稿可以通過計算機屏幕或投影機播放。

2）Authorware，是一個基于流程圖的多媒體制作工具，通過對圖標的調用來編輯一些控制程序走向的活動流程圖，可以將文本、圖像、聲音、動畫、視頻等多媒體數據編輯在一起，通過系統提供的交互功能，使非專業人員能夠快速開發交互式多媒體軟件。

3）Flash，是一個基于時間軸的二維動畫制作工具，通過導入文本、圖像、聲音、動畫、視頻等多媒體數據，快速設計簡單的動畫，開發交互式多媒體軟件。

2.2 專業CAI交互工具軟件

專業CAI交互工具軟件多數偏向于理科學科，常見的有下面幾種。

1）幾何畫板。幾何畫板是一個通用的數學、物理教學環境，提供豐富而方便的創造功能使用戶可以隨心所欲地編寫出自己需要的教學課件。它主要以點、線、圓為基本元素，通過對這些基本元素的變換、構造、測算、計算、動畫、跟蹤軌跡等，構造出其他較為復雜的圖形，是數學、物理教學中強有力的工具。

2）生物畫板。生物畫板是專門用于編寫教學文檔，進行電子備課、試題編輯、課件制作及生物多媒體教學的通用工具。該工具軟件基于Word平臺，彌補了Word編輯過程中輸入各種學科圖形符號不便的遺憾，極大地方便了作圖。

3）化學畫板。化學畫板是一個制作化學文章、課件的專用軟件。該軟件建立在Office平臺之上，既有Office軟件的功能強大，同時添加了許多實用的功能，可以靈活地輸入化學式、化學方程式、化學符號等。

4）物理畫板。物理畫板是一款基于Office平臺的作圖工具，它彌補了Word在編輯方面不便輸入各種物理圖形符號的缺憾，是一款專門用于物理教師進行電子備課、試題編輯、課件制作等方面的軟件。它包含200多個物理圖形和符號，并且可以對這些圖形進行諸如旋轉、縮放等操作。

5）超級畫板。超級畫板是一款國內專家開發的數學教學工具和平臺，它不僅能方便地繪出解析幾何圖形、函數圖象，還具有測量、計算等功能。

6）互動物理。美國Knowledge Revolution公司推出的Interactive Physics（互動物理）軟件，為物理教學提供了交互式的教學模式。它可以通過人機交互的方式，完成建立數學模型、用模型仿真實際物理過程、進行數據處理和得出結果等一系列工作，由此體驗研究物理問題的思路、方法及過程。

表1 CAI交互工具軟件的研究論文數量

3 CAI交互工具研究和應用情況

3.1 CAI交互工具研究情況

通過從中國知網上收集的資料得出，研究CAI交互工具的教師越來越多，從2010～2012年的發表論文來看，主題涉及CAI交互工具各軟件的研究論文數量在逐漸上升，如表1所示。

通過相關數據分析，研究和使用通用交互工具軟件的教師越來越多，而且在研究和使用中越來越注重工具軟件的交互功能；研究和使用專業交互工具的教師并不是很多，其中大多數是高校的教師。

通過對CAI交互工具的研究，如表1所示，2010～2012年，通用工具軟件的研究幾乎保持一個穩定的發展，研究者比較重視Flash動畫的運用及研究，這也是由Flash的特性所決定的。而對Authorware交互軟件的研究較少，因為大多數教師不會使用它。其實是教師不了解它的優勢，Authorware系統自帶的11種交互能夠幫助教師解決很多問題，也不需要程序設計的基礎。PowerPoint的研究越來越少，大家在研究中只表現出其基本的功能，而沒有充分發揮它的優勢；如果使用者懂得VB程序設計，那么制作出來的PPT課件的交互性不亞于Authorware。

在表1中還發現，專業交互工具軟件只有幾何畫板運用和研究得比較多，其他的畫板研究得較少。幾何畫板的研究對象包括中小學和大學教師，其他的畫板中學教師研究的較多。互動物理軟件只有兩位教師做過研究，分別是天津大學王萊老師于1999年發表的《用于物理仿真實驗教學的交互式CAI軟件Interactive Physics》和河南省焦作市第十一中學張懷華老師于2004年發表的《利用Interactive Physics簡單實現電荷在電磁場中的運動》。

圖1 定西師范高等專科學校教師使用CAI情況

3.2 CAI交互工具應用情況

筆者所在學校中常使用CAI課件進行教學的有66位教師，包括生物、化學、中文、計算機、數學、物理、學期教育等多個專業的課程，大家都是用PowerPoint制作的課件。因為Office辦公軟件的廣泛應用，導致一些專業軟件的功能不能很好地發揮作用。在66人中，年齡在40歲以上的教師只有10人。筆者所在學校教師的使用情況如圖1所示。

通過分析得知，教師對通用CAI交互工具的使用表現的是輕車熟路，只是為了傳遞知識或者展示圖像等，沒有真正發揮CAI交互工具的作用。

教師對CAI專業交互工具的使用幾乎為零，只有數學專業的一位教師在使用幾何畫板，其他教師根本就沒有使用專業交互工具軟件的意識，更談不上發揮專業CAI交互工具的作用了。在筆者所在學校的使用人群中，年輕教師用得較多，年齡較大的教師用得很少，比例如圖2所示。

高校的應用如此，那么中小學用得怎么樣呢？在筆者調查的中小學教師中，教師幾乎不使用CAI教學課件，一是因為教師自身欠缺制作CAI課件的能力；二是教師缺乏CAI教學的意識，習慣于傳統的應試教學方式；三是沒有環境。眾多因素導致很好的CAI交互工具軟件沒有人去使用，只有迫不得已的情況下去使用CAI教學，那就是公開課或者參加教學競賽的時候。

圖2 定西師范高等專科學校使用CAI的教師年齡分布圖

通過比較和分析，發現CAI教學的優勢在實際教學過程中并沒有發揮其應用的作用。為什么如此好的CAI交互工具軟件沒有人使用呢？是教師不夠專業還是軟件不夠專業？究其原因，首先是教師的意識。教師習慣于使用PPT演示文稿，當然用得好也行。但是大多數教師的PPT只是替代了黑板而已。其次是代價問題。制作一個PPT演示文稿不需要太多的精力和代價，幾乎所有的教師都能夠做出來。還有就是教師自身的專業素質是不是過硬，因為專業CAI交互工具軟件需要專業知識，通用CAI交互工具軟件不需要過多的專業知識。另外像互動物理沒有漢化版的，所以很少有教師去研究和使用。

4 使用CAI交互工具軟件的注意事項

CAI交互工具軟件的使用體現了現代教育技術極大的優越性，但是應該清楚地認識到，這些優越性都要在現代教育技術被合理應用的前提下才會成為現實。因此，在使用CAI交互工具軟件時應注意幾個問題。

1）不能喧賓奪主。在教學活動中，學生是處于主體地位的，教師處于主導地位，CAI交互工具軟件的應用及其軟件開發的課件應該屬于輔助地位，不能喧賓奪主。

2）不能“以人機對話代替師生對話”。教學活動是師生信息交流的過程，在這個過程中，可以借助計算機多媒體手段傳遞信息，但不能過分強調人機對話，而忽略師生之間的信息、情感的交流，這樣會使課堂缺乏感染力。

3）注意學生的反饋，不要不間斷地展示CAI課件。教學活動應當是一個交互反饋的系統。通過學生的反饋信息，教師能夠了解學生對知識的掌握情況，也反映出當前教師教學的效果。另外，教師可以根據反饋信息來調整自己的教學策略和教學方式方法以及進度等。

5 結束語

值得深思的是專業教師為什么不去研究和使用專業CAI交互工具軟件呢？難道課堂就不需要專業的交互工具軟件嗎？值得注意的是，CAI不是萬能的，它里面可以有精美的圖片和時尚的動畫效果，但是缺少學習者的思考和師生的交互。不要讓CAI只代替傳統的黑板，教師應該不斷地去研究和應用新的媒體、新的方法，研究專業知識和技能。

[1]何克抗.計算機輔助教學[M].北京:高等教育出版社,1997.

[2]徐長繪.談優化使用CAI輔助教學中應注意的問題[J].科技創新導報,2009(33):216.

[3]吳明.PPT不是英語課堂中的萬能鑰匙[J].考試周刊,2011(91):123-124.