实验指导ＣＡＩ软件设计模式探讨..doc

实验指导ＣＡＩ软件设计模式探讨 摘要：实验教学CAI软件是培养学生实验技能的重要工具，采用边学边练，学练结合的设计模式非常行之有效。教学设计的关键在于以现代学习理论为指导，应用多媒体技术，创设一个良好的学习情境；同时尽量利用人机交互性，直接引导学生边学边模拟演练，促使学生主动进行意义建构，从而达到教学目的。br　　关键词br本文来自：计算机毕业网 ：实验教学；CAI；现代学习理论；CAI模式br　　　　　　br　　计算机辅助教学CAI（Computer Aided Instruction）是指将计算机作为教学媒体，为学生提供一个学习环境。CAI借助多媒体、超媒体技术，以比电视、幻灯、投影等媒体更为丰富多样的形式、灵活的可控性和强大的交互性而日益成为教师上课、学生课外学习的主要形式之一。进入新世纪后，信息社会对人才培养提出了全新的要求，现代教育要求学生具备四种最基本的学习能力：即学会认知，学会做事，学会共同生活和学会生存。我们培养的人才不仅要有渊博的知识，而且必须具有强能力、素高质。这四种最基本的学习能力的培养很大程度上要依靠实验教学。因此，在实验教学中如何引入和开发CAI教学或学习软件就成为实验教学改革的一个重要内容。br　　本文探索以现代学习理论为指导思想来进行实验教学CAI软件设计的方法，以边教边练的模式促使学生主动学习，从而使实验教学软件具有较好的辅助学习效果。br　　br　　1经典CAI学习理论对实验教学软件的影响br　　br　　所谓经典CAI是相对于现代CAI而言的。对经典CAI影响最大的是行为主义和认知主义，而这两种理论的认识论基础都是客观主义[1]。br　　客观主义认为，世界是客观存在的，关于世界的知识是不依赖人脑而独立存在的具体实体。知识可被人认识，但只有在知识完全“迁移”到人的“大脑内部”后，并进入人的内心活动世界时，人们才能获得对知识的真正理解。因而客观主义的学习理论强调“知识灌输”，即学生是知识的接收者，教师作为知识拥有者的任务是如何向学生传授知识，使知识成为学生头脑中的东西。因此教师往往处于教学的中心地位。CAI应以辅助教师知识传授为中心，甚至让计算机直接担任传授知识的教师的角色。br　　在传统教学中，客观主义的学习理论一直处于主导地位，CAI的实际应用基本上以它为指导。现在常见的CAI模式，如操练与练习、个别指导、辅助测试等，使用的CAI软件几乎都是把计算机作为知识传授者、学生作为知识的接收者来设计开发的。例如，很多实验指导CAI软件（包括很多计算机软件使用指导），除了用文字来呈现有关内容外，涉及具体实验操作时，基本上采用实验演示来传送教学信息。尽管采用了动态图片、屏幕录制软件操作过程，甚至视频录像等多种媒体来体现实验过程和实验要点，但其实质还是让学生被动地接受教育。应用这种模式学习，学生普遍反映看过之后记不住，或者只记得其中的部分或片段，因而难以提高学习效果。有些软件，例如著名的“开天辟地”，注意到了这种情况，在软件中专门开辟了“边学边练”模块，目的是让学生学习时就能上机应用，但是“边学边练”和操作内容学习处于不同模块的分离状态，学生是在被动学习后再主动上机练习的，实质上还是客观主义的学习理论使然。br　　从技术角度来说，具有多媒体呈现功能和强大的人机交互功能应该是CAI的两大特色。然而，依据传统CAI学习理论来设计的软件，只是较多地调用了计算机多媒体表现功能，界面非常美观，引人入胜，信息量也非常丰富，能将一些学生难以理解的或者非常抽象的实验过程直观地呈现出来。这都有利于学生掌握实验知识与技能。另一方面，它们却没有用到或者很少用到人机交互性来解决学生学习的问题。人机交互性只是较多地用于学习内容选择、导航控制、问题解答（如正确选择答案等）、资源链接等方面。br　　br　　2 基于现代学习理论构建新的CAI学习环境br　　br　　进入上一世纪九十年代，建构主义学习理论又将CAI引向新的飞跃[2]。br　　建构主义理论认为，知识是个体建构的，它内在于人的心灵之中；科学活动是一种创造意义的活动，这种活动像人类的其他活动一样，也是带有偏见并经过人的价值观念的过滤的；个体在知识的建构中必须依靠意义的共享或协商，人际关系最基本的形式应该是合作而不是权威的命令或控制。也就是说，知识是个体与外部环境交互作用的结果，学习者并不是接受知识并将他们存储在头脑中，而是从外部世界吸收信息，然后建构自己的知识领域。人们对事物的理解与个体的先前经验有关，因而知识是学习者在与情景（包括其他个体）的交互过程中自行建构的。这样建构主义的学习理论强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构，并把“情境、协作、会话与意义建构”作为学习环境中的四大要素，从而确立学习者在