1.2　多媒體CAI相關概念及系統(tǒng)構成

1.2.1　多媒體CAI及其相關概念

1.計算機輔助教育

隨著計算機科學技術的不斷發(fā)展，計算機在教育領域得到了廣泛應用，并且正迅速成為最有發(fā)展前景的教學媒體和教育管理工具。計算機在教育領域中的運用，導致了教學手段、教學方法、教材形式、教學模式及課堂教學結(jié)構等方面發(fā)生了深刻變化，從而促進了教育思想和教學理論的變革與發(fā)展。由此而產(chǎn)生的一系列基本思想、基礎理論和技術方法在實踐中日漸積累，不斷地豐富和完善，形成了一門把教育學知識與計算機科學技術相結(jié)合的、新興的綜合學科——計算機輔助教育。計算機輔助教育來自于英文Computer Based Education，其原意是“基于計算機的教育”或“計算機化教育”，當時出于對這一新的教育技術的謹慎態(tài)度，將其譯為“計算機輔助教育”，簡稱為CBE，是指以計算機為媒介所進行的各種教育活動。

2.計算機輔助教學

計算機輔助教學（Computer Assisted Instruction，CAI）是計算機輔助教育（CBE）中的重要組成部分。狹義地理解，CAI是一種教學形態(tài)，是利用計算機的功能和特點，代替（或部分代替）教師面向?qū)W習者，促進學習者實現(xiàn)有效學習的教學形態(tài)。隨著CAI的深入發(fā)展，可在更加廣泛的意義上來理解這一概念。CAI是一項重要的新興教育技術，包括了一個極為寬廣的計算機應用領域。

由于教育思想的差異和對概念理解角度的不同，國內(nèi)外與之相關的概念與定義如下：

①計算機輔助學習（Computer Assisted Learning，CAL）：作為CAI的同義詞，但在一定程度上反映出教育思想的差別。CAL較之CAI，強調(diào)計算機幫助“學”的方面甚于“教”的方面，即CAL強調(diào)的是用計算機來幫助學習者學習。例如，用計算機來查詢有關教學內(nèi)容；查閱有關的信息資料；用計算機來從事問題求解，學習各種學科問題的解決方法等。

②計算機化教學（Computer Based Instruction，CBI）：作為CAI的同義詞或作為較高程度的計算機在教學方面的應用。

③計算機化學習（Computer Based Learning，CBL）：作為CAI的同義詞或較高程度的計算機在學習方面的應用。

近年來，由于現(xiàn)代學習理論中以學習者為中心的教育思想在國際上得到加強，因此，CAL和CBL之類的定義變得更為流行。從概念范圍來看，“學習”（Learning）比“教學”（Instruction）的含義更加廣泛。教學系統(tǒng)是學習系統(tǒng)的子系統(tǒng)，一般來說，教學系統(tǒng)帶有預先確定的目標，而學習系統(tǒng)的目標難以預定，但必須滿足學習者比較廣泛的學習需求?；谶@一認識，可將“教學”看作“教”與“學”的相交過程，則CAI和CBI系統(tǒng)可以做CAL和CBL系統(tǒng)的子系統(tǒng)。據(jù)此，CAI與CAL或CBI與CBL之間的邏輯關系如圖1-3所示。

在實際應用中，人們并不太計較這些概念之間的差異，使這些概念的內(nèi)涵與外延具有很大的自由度，因此，許多人常將CAI與CBE混同使用。

3.多媒體CAI

多媒體CAI即多媒體計算機輔助教學（MCAI）是將多媒體計算機用作教學工具，為教學提供一個良好的環(huán)境，教師和學習者利用計算機對各種教學媒體（如文本、聲音、圖形、圖像、活動視頻和動畫等）信息存儲、處理和多形態(tài)呈現(xiàn)的功能來支持自己的教和學的一種活動方式。

作為教學媒體，多媒體計算機與其他教學媒體（如黑板、投影儀、電視機和錄像機等）沒有什么不同，都能夠幫助教師改善教學效果、擴大教學范圍、延伸教師的教育功能。但是，由于多媒體計算機具有交互特性而且具有快速存取和自動處理教學信息等功能，不僅能夠呈現(xiàn)教學信息，還能接收學習者對問題的回答并進行判斷，能對學習者進行學習指導。在利用多媒體計算機輔助教學時，學習者能夠自主地選擇學習內(nèi)容和進度，能夠根據(jù)自身的需要選擇不同的學習路徑，從而實現(xiàn)個別化教學和因材施教；教師能及時收集每個學習者在學習過程中的反饋信息，可隨時根據(jù)需要調(diào)整教學進度，及時評價學習者的學習情況。學習者在這樣的學習環(huán)境中，注意力必須保持高度集中，不允許走神。顯然，這些功能是其他教學媒體不具備的。多媒體計算機之所以能做到這一點，一方面是計算機設備本身具有的能力；另一方面，也是最重要的方面，就是教師事先編制好了具有各種功能的多媒體CAI課件，計算機只是執(zhí)行這些課件。

多媒體CAI技術是現(xiàn)代教育技術中最有活力、最具前景的新興技術，是教育信息化的重要手段。隨著計算機的日益普及和多媒體、網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展，以及素質(zhì)教育的全面實施，應用多媒體CAI技術已經(jīng)成為廣大教育工作者改革教學方法與模式、改進教學手段、提高教學質(zhì)量的首選途徑。

1.2.2　多媒體CAI系統(tǒng)的構成

多媒體CAI系統(tǒng)是一套復雜的計算機應用系統(tǒng)，主要由硬件平臺、軟件平臺和課件三大部分構成。多媒體CAI的教學功能由課件所決定，硬件、軟件是課件設計、運行的環(huán)境，課件應基于多媒體CAI的硬件和軟件，并在充分利用硬件、軟件資源的基礎上進行設計。

1.多媒體CAI的硬件平臺

多媒體CAI的硬件平臺是計算機輔助教學的基礎，在多媒體CAI教學活動中，是由硬件平臺具體地呈現(xiàn)教學內(nèi)容、接收學習者的反應，并執(zhí)行各種教學信息的處理、分析，對教學過程實施決策判斷和控制評價等。從系統(tǒng)硬件組成的角度看，一套標準的多媒體CAI硬件系統(tǒng)主要由主機和外圍設備構成。主機即多媒體計算機單元，其主要部分是進行信息處理和控制的中央處理器（CPU）以及存放信息數(shù)據(jù)的內(nèi)存儲器。外圍設備包含存放大量信息的外存儲器（磁盤、U盤和光盤等）、輸入設備（鍵盤、鼠標、光盤驅(qū)動器、掃描儀和數(shù)碼照相機等）、輸出設備（顯示器、打印機、刻錄機和投影儀等）、視頻系統(tǒng)（攝像機、視盤機、錄像機、視頻卡等）、音頻系統(tǒng)（MIDI設備、音響設備、傳聲器、耳機及揚聲器等）等單元。具體組成如圖1-4所示。

2.多媒體CAI的軟件平臺

開展多媒體CAI活動除了需要必備的硬件平臺外，還必須要有軟件平臺的支持，才能使多媒體的教學功能得以實現(xiàn)。多媒體CAI系統(tǒng)的軟件平臺主要包含三大部分：一是多媒體系統(tǒng)軟件；二是多媒體教學信息素材采集與制作軟件；三是多媒體教學信息素材編輯合成即多媒體CAI課件的創(chuàng)作軟件。

（1）多媒體CAI的系統(tǒng)軟件

多媒體CAI系統(tǒng)軟件的核心就是通常所說的操作系統(tǒng)，它是最底層的多媒體軟件，主要用于管理多媒體CAI系統(tǒng)的硬件、軟件資源，組織協(xié)調(diào)多媒體計算機的運行，增強系統(tǒng)的處理能力，同時提供人機接口，提高硬件的工作效率，并且方便用戶的使用和擴充系統(tǒng)功能。從我國的具體情況來看，比較常用的多媒體操作系統(tǒng)主要有Windows系統(tǒng)和Mac OS X操作系統(tǒng)。其中Windows操作平臺帶有多媒體擴展功能，是一個基于圖形的多任務、多窗口的操作環(huán)境，因此是目前多媒體CAI系統(tǒng)的主要操作系統(tǒng)。

除了操作系統(tǒng)外，多媒體CAI的系統(tǒng)軟件還應包括多媒體外圍設備的驅(qū)動程序等。由于在多媒體CAI硬件系統(tǒng)中各種多媒體板卡和外設并不是一安裝到機器上就能使用，要使系統(tǒng)能夠有效地管理這些設備，使它們發(fā)揮應有的功能，就必須用相應的驅(qū)動程序來驅(qū)動。這些驅(qū)動程序通常是由多媒體設備廠商在出售相應設備時配套提供，因此，在多媒體計算機系統(tǒng)中擴充一些多媒體外圍設備時，除了正確地完成硬件的連接外，還需安裝運行這些驅(qū)動程序，這樣擴充的設備才能正常工作。

（2）多媒體教學信息素材采集與制作軟件

編制多媒體CAI課件時首先應進行各種教學信息素材的準備，對各種教學素材進行采集或制作就必須用到相應的計算機軟件。常用的素材制作與采集軟件主要有五大類：一是文本輸入與處理軟件；二是音頻素材采集與制作軟件；三是靜圖素材采集與制作軟件；四是動態(tài)視頻素材采集與制作軟件；五是動畫素材采集與制作軟件。這些軟件結(jié)構特點及具體操作使用方法與技巧將在第3章中詳細介紹。

（3）多媒體教學信息素材編輯合成軟件

近年來，國內(nèi)許多大型軟件公司及一些專門的多媒體CAI創(chuàng)作系統(tǒng)公司相繼推出了一系列多媒體CAI課件的創(chuàng)作工具，大大簡化了CAI課件的開發(fā)過程。借助這些工具軟件，制作者可以簡單直觀地編制程序、調(diào)度各種媒體信息、設計用戶界面等，從而擺脫煩瑣的底層設計工作，將注意力集中于課件的創(chuàng)意和設計。目前，最為流行且簡單易用的編輯、創(chuàng)作、合成軟件主要有：PowerPoint、幾何畫板、Authorware、方正奧思、FrontPage、Flash等。