ＣＡＩ教育模式初探

彭　欣

自從第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，50年來(lái)，隨著電子技術(shù)日新月異的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)工業(yè)從第一代產(chǎn)品邁入了第五代產(chǎn)品；尤其是70年代末第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，使人類從此進(jìn)入了“第二次計(jì)算機(jī)革命”的偉大信息時(shí)代。今天，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)正對(duì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、軍事、科學(xué)領(lǐng)域滲透，必然對(duì)人類活動(dòng)主要組成部分的教育產(chǎn)生前所未有的巨大影響。這突出地表現(xiàn)在兩個(gè)方面。其一，教育要培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展要求的人才，各級(jí)各類學(xué)校必須盡快普及計(jì)算機(jī)知識(shí)教育；其二，教育水平和教育質(zhì)量的提高，有必要引入計(jì)算機(jī)技術(shù)，加速教育技術(shù)的現(xiàn)代化。由此，計(jì)算機(jī)開(kāi)始對(duì)教育產(chǎn)生直接的影響。計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始與教育相結(jié)合，派生出許多有關(guān)計(jì)算機(jī)輔助教育的模式。在所有這些與教育有關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用中，涉及應(yīng)用面最廣、影響最大、發(fā)展最為成熟的，首推計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)。CAI的興起與發(fā)展，已經(jīng)給傳統(tǒng)的教育思想、教育理論、教育方法、教育技術(shù)和教師的職能與素質(zhì)帶來(lái)了劃時(shí)代的變革。

(一)CAI的起源及定義

縱觀CAI的發(fā)展，我們可以追溯到最早的程序教學(xué)和程序教學(xué)機(jī)。這種機(jī)器通常包括輸入、輸出、存儲(chǔ)和控制四個(gè)部分，其主要功能是存儲(chǔ)和顯示教材，接受學(xué)生的反映或答案，進(jìn)行計(jì)分、計(jì)時(shí)、報(bào)成績(jī)等。以后出現(xiàn)了利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行程序教學(xué)，就稱之為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)。這方面的第一個(gè)成功典范是20世紀(jì)60年代由美國(guó)伊利諾斯大學(xué)一群專業(yè)人員開(kāi)發(fā)的，命名為PLATD(Pro-grammed Learning And Teaching Opera-tion)。這也是世界上第一套計(jì)算機(jī)多媒體輔助教學(xué)系統(tǒng)的最初雛型。

CAI發(fā)展到今天已成為一個(gè)炙手可熱的時(shí)髦教育名詞。為了求得對(duì)教育戰(zhàn)線這一新生領(lǐng)域有一個(gè)基本共識(shí)，有必要先搞清楚CAI的確切定義。首先，我們這里探討的CAI，指的是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，是把計(jì)算機(jī)作為學(xué)習(xí)的對(duì)象，學(xué)習(xí)的過(guò)程是借助于計(jì)算機(jī)幫助的過(guò)程，而不是在研究計(jì)算機(jī)；其次，在借助計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)別的學(xué)科時(shí)，不可避免地會(huì)學(xué)到計(jì)算機(jī)本身的重要內(nèi)容，但依靠計(jì)算機(jī)來(lái)教學(xué)，教學(xué)的主體或目標(biāo)并不是計(jì)算機(jī)本身；最后，在一切應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的領(lǐng)域中，應(yīng)當(dāng)把計(jì)算機(jī)管理學(xué)習(xí)，以及對(duì)各行各業(yè)人員計(jì)算機(jī)知識(shí)的短期培訓(xùn)與在教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用計(jì)算機(jī)深入探討學(xué)科內(nèi)容區(qū)別開(kāi)來(lái)。由此，可以給CAI下這樣一個(gè)定義：在教學(xué)活動(dòng)中，利用計(jì)算機(jī)及技術(shù)傳導(dǎo)教學(xué)過(guò)程中的信息，達(dá)到教育的目的，完成教學(xué)任務(wù)，使實(shí)際信息(教學(xué)內(nèi)容)從計(jì)算機(jī)傳遞給學(xué)習(xí)者，或是有關(guān)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過(guò)程的反饋，或是學(xué)習(xí)者正在使用的模式的有關(guān)信息，或是學(xué)習(xí)者與其教師之間的信息交流。

(二)CAI的主要特色

我們現(xiàn)行的傳統(tǒng)教育方式中，最大的弊端仍然是“滿堂灌”，導(dǎo)致不少學(xué)生失去對(duì)學(xué)習(xí)的興趣和求知欲，學(xué)習(xí)成了一種被動(dòng)的機(jī)械活動(dòng)，甚至成了一種負(fù)擔(dān)。而CAI的出現(xiàn)，給學(xué)生帶來(lái)一個(gè)嶄新的、有活動(dòng)感的學(xué)習(xí)空間，在交談式的學(xué)習(xí)環(huán)境下，讓學(xué)習(xí)者對(duì)課程感興趣，在這樣一個(gè)結(jié)合聲音、圖形、圖象、音樂(lè)的環(huán)境下學(xué)習(xí)，可以啟發(fā)和滿足學(xué)習(xí)者的求知欲望。我們可以從以下幾方面認(rèn)識(shí)CAI與傳統(tǒng)的人工授課相比所獨(dú)具的特色：(1)有利于因材施教。幾乎所有的CAI課件都采用“菜單”選擇方式，學(xué)生們可以根據(jù)自己的“口味”各取所需，隨時(shí)選擇他們想學(xué)的課程；每次學(xué)習(xí)的進(jìn)度、內(nèi)容、分量由學(xué)生自定。(2)有利于提高學(xué)習(xí)效率。由于坐在屏幕前的學(xué)生，就好像身邊有一位“教師”一樣，如遇到不會(huì)做的題，可立刻查閱有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，也可索取正確答案。課件本身一般都具有成績(jī)管理和計(jì)時(shí)功能，反饋迅速，傳統(tǒng)手工批閱過(guò)程無(wú)法相比。尤其是在學(xué)生自選課外練習(xí)時(shí)，CAI這位“老師”嚴(yán)格控制時(shí)間，對(duì)提高學(xué)習(xí)效率大有好處。此外，它還有利于信息快速反饋，有利于減輕教師的工作強(qiáng)度，有利于提高社會(huì)效益。

CAI課件可節(jié)約大量的人力，物力和財(cái)力，尤其是在提高教育質(zhì)量、教學(xué)水平，提高學(xué)生素質(zhì)和解決問(wèn)題的能力方面成效顯著。它不僅受到學(xué)生們的歡迎，而且也受到社會(huì)的歡迎。

(三)CAI的教學(xué)模式

教學(xué)過(guò)程，是一個(gè)典型的依靠各種媒介傳導(dǎo)信息和幫助學(xué)習(xí)者對(duì)日益增長(zhǎng)的知識(shí)進(jìn)行條理化的過(guò)程。計(jì)算機(jī)作為一種新的教學(xué)媒介物，其主要優(yōu)點(diǎn)就在于：處理信息的能力既快又準(zhǔn)，這使得計(jì)算機(jī)能夠接受學(xué)習(xí)者的種種應(yīng)答，并按照教師或?qū)W習(xí)者的指令進(jìn)行工作。同時(shí)，隨著文字處理、多媒體技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，計(jì)算機(jī)還可以提供文字和圖象信息，以及其它形象、生動(dòng)的形式。此外，計(jì)算機(jī)還可以控制接收或傳遞其它電子裝置的信息。例如利用液晶顯示板控制幻燈投影儀、錄像機(jī)、圖像掃描儀等。而更重要的是計(jì)算機(jī)可以根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)“人工智能化”進(jìn)行下一步的課程計(jì)劃，這就使得計(jì)算機(jī)能充分適應(yīng)學(xué)習(xí)者的要求，幫助他們解決困難，取得學(xué)習(xí)進(jìn)步。

CAI的實(shí)質(zhì)就是一個(gè)教學(xué)過(guò)程。而由于教學(xué)過(guò)程是多方面、多形式、多渠道、多手法的綜合過(guò)程。所以它不可避免地存在著多種模式。根據(jù)CAI課件的特點(diǎn)，其教學(xué)模式大體上可歸納成如下六種：(1)啟發(fā)式。計(jì)算機(jī)充當(dāng)一個(gè)指導(dǎo)教師的角色，一步一步地向?qū)W生描述一種新的知識(shí)，在描述過(guò)程中，計(jì)算機(jī)不斷地就學(xué)習(xí)內(nèi)容向?qū)W生提供學(xué)習(xí)指導(dǎo)，以達(dá)到幫助學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)的目的。學(xué)生在啟發(fā)式方式下學(xué)習(xí)與自己看書(shū)學(xué)習(xí)是不一樣的，因?yàn)樵趩l(fā)式方式下，計(jì)算機(jī)在向?qū)W生描述信息、講述概念的同時(shí)，還要向?qū)W生提問(wèn)，給學(xué)生恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)指導(dǎo)。(2)模擬式。由計(jì)算機(jī)模擬一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的景物或系統(tǒng)，讓學(xué)生在這個(gè)系統(tǒng)中充當(dāng)一個(gè)角色，他們按照預(yù)定的方式或步驟操縱這個(gè)系統(tǒng)，從而獲得有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。模擬方式既可用來(lái)教給學(xué)生新知識(shí)，也可用來(lái)幫助學(xué)生復(fù)習(xí)已學(xué)過(guò)的內(nèi)容。(3)分析式。計(jì)算機(jī)給出一個(gè)原始模型系統(tǒng)，由學(xué)生來(lái)操縱。學(xué)生可以改變系統(tǒng)的參數(shù)，甚至可以改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，然后觀察系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生什么結(jié)果，從而總結(jié)出系統(tǒng)中各元素相互作用的關(guān)系。(4)問(wèn)題式。計(jì)算機(jī)向?qū)W生描述一個(gè)問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題中包含一批相互關(guān)聯(lián)的因子，學(xué)生通過(guò)閱讀計(jì)算機(jī)對(duì)這些因子的描述，自己進(jìn)行推理，提出可能的假設(shè)，直至總結(jié)出這些因子之間的關(guān)系。在學(xué)生進(jìn)行推理的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)要給予恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力，訓(xùn)練推理的技巧大有好處。(5)操練式。學(xué)習(xí)者要回答計(jì)算機(jī)提供的一系列問(wèn)題(事先由教師或其他人員設(shè)計(jì)好)，計(jì)算機(jī)按程序進(jìn)行合理處理，以決定回答是否“正確”。(6)游戲式。

(四)CAI的開(kāi)發(fā)過(guò)程

按照軟件工程的概念，一個(gè)軟件的開(kāi)發(fā)可分為六個(gè)主要階段，即計(jì)劃、需求分

析、設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、測(cè)試和運(yùn)行維護(hù)。我國(guó)高等學(xué)校CAI開(kāi)發(fā)有其獨(dú)特之處，就目前的條件而言，要在CAI開(kāi)發(fā)中嚴(yán)格按照軟件工程的要求做還有一定的困難。就近期國(guó)內(nèi)外一些著名大學(xué)CAI開(kāi)發(fā)過(guò)程積累的經(jīng)驗(yàn)看，大致可分為五個(gè)部分：(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其任務(wù)是根據(jù)教學(xué)的實(shí)踐情況確定適當(dāng)?shù)能浖_(kāi)發(fā)總目標(biāo)，包括教學(xué)上的目標(biāo)和軟件上的目標(biāo)。(2)腳本設(shè)計(jì)。腳本設(shè)計(jì)要盡量詳細(xì)，主要的畫(huà)面安排、演示過(guò)程、所用公式及實(shí)現(xiàn)算法、可調(diào)參數(shù)及范圍等都應(yīng)包括。最后的腳本應(yīng)類似于一個(gè)分鏡頭劇本，可供無(wú)學(xué)科背景的編程人員編程用。(3)程序編制。(4)系統(tǒng)測(cè)試。測(cè)試包括技術(shù)測(cè)試、教學(xué)內(nèi)容檢查及相應(yīng)的文檔審查。(5)運(yùn)行維護(hù)。

(五)CAI的展望

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的深入開(kāi)展已成大勢(shì)所趨，人心所向。隨著計(jì)算機(jī)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，其未來(lái)將呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象：(1)CAI滲透至所有教育學(xué)科，所有教學(xué)過(guò)程，成為不可或缺的教學(xué)工具和手段。(2)CAI的網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)化是世界計(jì)算機(jī)發(fā)展的主流，目前在一些專業(yè)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)了全部門的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。CAI也不例外，教育與教室、實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)室、學(xué)校與學(xué)校、國(guó)家與國(guó)家最終將形成一個(gè)巨大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。教師與學(xué)生可以足不出戶進(jìn)行教學(xué)、交流和討論，教學(xué)質(zhì)量和效率大幅度提高。計(jì)算機(jī)和CAI網(wǎng)絡(luò)將把各國(guó)的學(xué)校和師生聯(lián)結(jié)起來(lái)共享人類文明成果。(3)CAI的多媒體化。多媒體技術(shù)可將文字、聲音、圖象、圖形等各類信息排列組合，進(jìn)行綜合表現(xiàn)，既生動(dòng)，又現(xiàn)實(shí)。在計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)中引入多媒體技術(shù)，學(xué)習(xí)者不僅僅聽(tīng)到或看到各種信息，而且可以身臨其境地進(jìn)入學(xué)習(xí)內(nèi)容中去，徹底地打破了教學(xué)中感性知識(shí)和理性知識(shí)的分離、直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)的脫節(jié)等弊病，使學(xué)習(xí)者在面對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)提高總體信息的獲取量，易于發(fā)現(xiàn)許多以前沒(méi)有的關(guān)聯(lián)和啟示，學(xué)習(xí)者從中獲得的全方位豐收是傳統(tǒng)教育所不可能做到的。

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展，是人類教育史上的一次偉大進(jìn)步和變革，它促進(jìn)了傳統(tǒng)教育模式的改革，推動(dòng)了現(xiàn)代化教育的進(jìn)程，它所顯示的強(qiáng)大生命力和創(chuàng)造力為世人所矚目。不遠(yuǎn)的將來(lái)，計(jì)算機(jī)將成為主要的教學(xué)工具，CAI也將成為主要的教學(xué)手段和方法，各類CAI研究中心將相繼成立，CAI方面的專門人才培訓(xùn)如火如荼，一個(gè)學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用CAI的高潮將在全國(guó)掀起，并將形成振興教育事業(yè)的滾滾洪流。

作者單位：廣西商業(yè)高等?？茖W(xué)校(南寧530003)

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