cai软件设计.ppt

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1、cai软件设计软件设计l一、 行为主义学习理论l二、 认知学习理论l三、 建构主义学习理论l4.1 CAI软件设计理论与软件设计理论与CAI软件设计软件设计一、行为主义学习理论与一、行为主义学习理论与 CAI软件设计软件设计l（一） 行为主义学习理论l（二）为 CAI软件设计提供的原则 1接近原则，即反应必须在刺激之后立即出现。 2重复原则，重复练习能加强学习和促进记忆。 3反馈与强化原则，与反应正确性有关的信息可以促进学习。 4提示及其衰减原则，在减少提示的条件下，朝着期望的反应引导学生，从而完成学习。二、认知学习理论与二、认知学习理论与CAI软件设计软件设计l认知学习理论，例如信息加工的理

2、论，基本上还是 采取客观主义的传统，认为世界是由客观实体、其特征以及客观事物之间的关系所构成。与行为主义学习理论所不同的是它强调学习者内部的认知过程。教学的目标在于帮助学习者习得这些事物及其特性，使外界客观事物(知识及其结构)内化为其内部的认知结构。l根据认知学习理论对学习的解释，认为学习的各个内部过程分别是接受、期待、提取信息到短时记忆、选择性知觉、语义编码、反应、强化、激发信息的保持、形成概念。二、 认知学习理论与CAI软件设计(3) 学习过程的不同阶段学习过程的不同阶段 CAI提供的相应环境提供的相应环境 接受接受 引起注意引起注意 期待期待 告诉学生目标告诉学生目标提取信息到短时记忆提

3、取信息到短时记忆 刺激学生对先前学习的回忆刺激学生对先前学习的回忆选择感觉信息选择感觉信息 呈现刺激材料呈现刺激材料语义编码语义编码 提供学习指导提供学习指导反应反应 诱发期待的行为诱发期待的行为强化强化 提供反馈提供反馈激发信息的保持激发信息的保持 评定行为评定行为形成概念形成概念 增强记忆和学习迁移增强记忆和学习迁移为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（1）l1.引起注意引起注意这是用以唤起和控制学生注意的活动。其基本方法是，在 CAI课件的开始。利用能体现课件内容且具有强烈感染力的图形序列（或图像），或者利用智能性的询问，如询问学习者的名字，当学习者回答他们的名字后，计算机显

4、示：“同学，我很高兴和你一起学习课程!”，以此来激发学习者的学习兴趣，博得学习者的注意。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（2）l2.告诉学生目标告诉学生目标学习开始时，应当让学生了解学习目标，知道他们学习之后将会做什么，从而激起学生对学习的期望。当学生意识到课程的期望时，他们会以更高的热情去学习那些所期望的内容。学生的期望又会影响到获取知识时所使用的将要回忆到短时记忆的知识、技能和策略。描述目标时应使用学生容易理解的语言，而不要使用那些为满足教学的需要，教学设计人员使用的技术术语。期待是可以选择的，引导学生的期待，使他们把注意力集中到关键部分，为此可以对那些重要的内容加以明显的

5、标记，例如采用彩色、反显或划底线等方法来吸引学生的注意。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（3）l3.刺激学生对先前学习的回忆刺激学生对先前学习的回忆由于学习要求把已有的与新的知识结合起来，因此在学习新的知识之前，应指出学生应具备的先决知识和技能。例如,通过测试，刺激学生回忆以前的学习，如果缺少这些预先要求的知识和技能，就在新课开始之前进行补救。同时这也使学生意识到自己已掌握的知识和技能与学习目标的关系，使他们有可能充分利用他的认知结构中已有的合适的概念来同化新知识。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（4）l4.呈现刺激材料呈现刺激材料向学生呈现刺激材料，是教学活动

6、的重要组成部分。呈现的刺激材料应具有鲜明的特征，以促进选择性知觉的内部过程。如学习概念和规则时，使用各种各样的实例作为刺激材料；要求学生掌握规则的使用时就安排各种例题，让学生看到这些规则的应用。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（5）l5.提供学习指导提供学习指导这项活动旨在促进语义编码的内部过程。我们知道，语义编码是为信息的长期存储作准备的加工过程，为了促进这一过程，在 CAI中，对学生进行有针对性的指导，通过一系列的提示或问题，为学生提供思考问题的思路，启发学生去寻求问题的答案，达到对新知识的理解。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（6）l6.诱发学生行为诱发学

7、生行为这是促进学生作出反应的活动。为了检验学生对新知识的理解程度，要求学生“做一下”，以表明他们已经理解“怎么做”。这一思想在教学设计中被称为“参与”原则，即主动地学习，其方法是提供足够多的练习，形成新的刺激，诱发学生的行为。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（7）l7.提供反馈提供反馈在学生作出反应、表现出行为之后，应及时让学生知道其反应的正确性及正确程度，即向学生提供反馈信息。在学习过程中，反馈是非常重要的，它可以用于形成所期望的行为并强化成功的反应。在错误反应之后的反馈要比正确反应后的反馈更有价值，特别是当学生的反应情绪高涨时，反馈的作用更显著。因此，绝大多数的课件都带有某

8、种类型的相对于正确和错误反应的反馈。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（8）l8.评定行为评定行为评定行为的目的是为了促进进一步的回忆并巩固学习结果，是检索和强化的内部过程。其方法是对学生进行测试，并评定成绩，使成功的意义建构加以强化。为为CAI软件设计提供的原则（软件设计提供的原则（9）l9.增强记忆和学习迁移增强记忆和学习迁移这些活动旨在促进检索与归纳的内部过程，帮助学生对新知识进行归类和重组，使之纳入长时记忆的认知结构，牢固地掌握所学内容，同时也培养应用所学知识和技能解决新问题的能力。为此，为学生布置新的任务，这些任务的完成必须应用已学过的概念和知识。在 CAI设计中，可提

9、供有利于学习迁移的实例和情境，让学生去求解、去探索，这不仅有利于学习的迁移，对于发展学生的认知策略也是不可缺少的。三、三、 建构主义学习理论与建构主义学习理论与CAI软件设计软件设计l（一） 建构主义对学习的基本解释建构主义是认知主义的进一步发展，该学习理论认为，学习是学习者主动地建构内部心理表征的过程，加州大学的维特罗克（M. C. Wittrock, 1983）提出的学生学习的生成过程（Generative Process）模式较好地说明了这种建构过程。短时记忆短时记忆长时记忆长时记忆最初与最初与记忆生成联系记忆生成联系选择性知觉选择性知觉 注意注意持续的兴趣持续的兴趣 长时记忆长时记忆有

10、关的记有关的记忆存储忆存储归类进归类进入记忆入记忆 过去经验的过去经验的影响影响感觉信息感觉信息主动建构意义（主动建构意义（实验性的）实验性的）意义的理解意义的理解感觉到的感觉到的经验经验对照感觉对照感觉经验做检验经验做检验对照记忆对照记忆经验做检验经验做检验生成学习模式的图式表征生成学习模式的图式表征不成功不成功成功成功生成学习模式的图式表征生成学习模式的图式表征1. 支架式教学支架式教学l支架式教学是指，“教学应当为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。” 建

11、构主义者从这一思想出发，借用建筑行业中使用的“脚手架”作为上述概念框架的形象化比喻，其实质是利用上述概念框架作为学习过程中的“脚手架”，以便发展学生对问题的进一步理解。即通过这种“脚手架”的支撑作用（或曰“支架作用”）不停顿地把学生的智力从一个水平提升到另一个新的更高水平。支架式教学的几个基本环节支架式教学的几个基本环节l搭脚手架。搭脚手架。围绕当前学习主题，建立概念框架。l进入情境。进入情境。将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个节点）。l独立探索。独立探索。让学生独立探索。探索内容包括：确定与给定概念有关的各种属性，并将各种属性按其重要性大小顺序排列。开始时要先由教师启发引导，然后让学

12、生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。l协作学习。协作学习。进行小组协商、讨论。在共享集体思维成果的基础上达到对当前所学概念比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。l效果评价。效果评价。对学习效果的评价包括学生个人的自我评价和学习小组对个人的学习评价，评价内容包括：自主学习能力；对小组协作学习所作出的贡献：是否完成对所学知识的意义建构。2. 抛锚式教学抛锚式教学l抛锚教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，因为一旦这类事件或问题被确定了，整个教学内容和教学进程也就被确定了（就像轮船被锚固定一样

13、）。抛锚式教学以真实事例或问题为基础（作为“锚”），所以有时也被称为“实例式教学”或“基于问题的教学”。抛锚式教学的基本环节抛锚式教学的基本环节l创设情境。创设情境。使学习能在和现实情况基本一致或相类似的情境中发生。l确定问题。确定问题。在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容（让学生面临一个需要立即去解决的现实问题）。l自主学习。自主学习。教师不直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是向学生提供解决该问题的有关线索，并特别注意发展学生的“自主学习”能力。包括：确定学习内容表的能力（学习容表是指，为完成与给定问题有关的学习任务所需要的知识点清单）；获取有

14、关信息与资料的能力（知道从何处获取以及如何去获取所需的信息与资料）；利用、评价有关信息与资料的能力。l协作学习。协作学习。讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正，加深每个学生对当前问题的理解。l效果评价。效果评价。由于抛锚式教学要求学生解决面临的现实问题，学习过程就是解决问题的过程，即由该过程可以直接反映出学生的学习效果。因此对这种教学效果的评价往往不需要进行独立于教学过程的专门测验，只需在学习过程中随时观察并记录学生的表现即可。3. 随机进入教学随机进入教学l随机进入教学的基本思想源于建构主义学习理论的一个新分支一“弹性认知理论”。这种理论的宗旨是要提高学习者的理解能力和他们的知识迁移能

15、力。l由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对事物内在性质和事物之间相互联系的全面了解和掌握，即真正达到对所学知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。往往从不同的角度考虑可以得出不同的理解。为克服这方面的弊病，在教学中就要注意对同一教学内容，要在不同的时间、不同的情境下、为不同的教学目的、用不同的方式加以呈现。即让学习者随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。随机进入教学的基本环节随机进入教学的基本环节l呈现基本情境。呈现基本情境。向学生呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境。l随机进入学习。随机进入学习。取

16、决于学生“随机进入”学习所选择的内容，而呈现与当前学习主题的不同侧面特性相关联的情境。l思维发展训练。思维发展训练。由于随机进入学习的内容通常比较复杂，所研究的问题往往涉及许多方面，因此在 这类学习中，教师还应特别注意发展学生的思维能力。其方法是：教师与学生之间的交互应在“元认知级”进行；要注意建立学生的思维模型，即要了解学生思维的特点；注意培养学生的发散性思维。l小组协作学习。小组协作学习。围绕呈现不同侧面的情境所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论，同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并作出反映。l学习效果评价。学习

17、效果评价。包括自我评价与小组评价，评价内容与支架式教学中相同。建构主义学习理论在建构主义学习理论在CAICAI软件设计中的应用软件设计中的应用l、以学生已有的经验为基础，学生的学习过程是一个个性化的学习过程。l、教学双方的地位已经有所转换，在教学过程中，教师的地位不再是知识传授者、信息垄断者身份，而学生的中心地位得到确认。l、教学过程从面向课程转向了面向学生的教学。l、从重视学生的行为表现转向学生内部知识建构。l、知识的建构不光表现在学生身上，也体现在教学过程中，教师也有一个知识的建构过程。因而在整个教学过程中不光是学生的学习，教师也同样在整个教学过程中有一个学习的过程。l、知识建构有一定规律

18、，教师可以利用这些规律去促进学生学习。一、教学设计方法学习需要分学习需要分析析学习内容分学习内容分析析学习者分学习者分析析学习目标的阐学习目标的阐述述教学策略的制教学策略的制定定教学媒体的选择和教学媒体的选择和运用运用教学设计成果的评价教学设计成果的评价总结性总结性评价评价修修改改图324 教学设计过程的一般模式形成性形成性评价评价4.2 CAI教学软件设计流程教学软件设计流程二、CAI软件设计模型需求分析需求分析使用者分析运行环境分析可行性分析任务分析设计设计教学单元和目标分析教学内容分析制定教学策略结构设计编写脚本制作制作素材准备素材采集界面制作媒体编辑编写文字材料商品商品评价和修改评价和

19、修改开始设计流向三、设计模型中各阶段的任务三、设计模型中各阶段的任务l模型的一般流向是从左向右。但需要注意的是，从一个阶段到另一个阶段只能是通过“评价和修改”这一通道。任何一个阶段完成后，都要进行评价，然后进入下一个阶段，也可以返回原来的阶段作些补充，或返回到前面那个阶段，进行必要的修改。在整个模型中没有停止点。在 CAI软件开发期间，要花大量的时间在实施、评价和修改之间进行循环，即使作为商品大量使用后，也仍然需要不断地吸收用户的意见，修改和完善后，推出新的版本。1. 需求分析需求分析l（1）使用者分析。明确使用软件的对象，包括他们的年龄、阅读水平、教育类型以及使用者的其它特性，如个人爱好等。

20、 l（2）运行环境分析。软件的运行环境包括：使用 CAI课件时要不要有人管理、使用课件的物理位置以及使用的计算机系统。不同的物理位置，如用于课堂，或是用于CAI教室及家庭或是用于帮助老师备课，或用于整合，相应的软件会有明显不同的特点和风格。l（3）可行性分析。l（4）任务分析。在具体编写脚本和软件设计之前，应当明确 CAI软件的学科内容及所要达到的目的和目标。2. 设计设计l第二阶段的主要目的是分析和确认达到预期结果的最好计划。具体的任务有：第二阶段的主要目的是分析和确认达到预期结果的最好计划。具体的任务有：（1）教学单元和目标分析。将课程内容细分成多个单元，对每一个教学单元进）教学单元和目标

21、分析。将课程内容细分成多个单元，对每一个教学单元进行分析，明确要达到的目标。行分析，明确要达到的目标。（2）教学内容分析。在明确教学目标的情况下，通过）教学内容分析。在明确教学目标的情况下，通过 教学内容分析，明确使教学内容分析，明确使能性目标，即为达到目标预先应具备的知识和技能，从而明确能性目标，即为达到目标预先应具备的知识和技能，从而明确CAI课件应包括课件应包括的内容；或者应用的内容；或者应用CAI软件在整合中所要扮演的角色。软件在整合中所要扮演的角色。（3）制定教学策略。根据已确定的教学目标和教学内容，选择适当的）制定教学策略。根据已确定的教学目标和教学内容，选择适当的CAI模式，模式

22、，即在即在CAI中使用的教学方法。根据教学目标和教学内容以及媒体的特性，选择中使用的教学方法。根据教学目标和教学内容以及媒体的特性，选择适当的媒体，以便收到更好的效果。适当的媒体，以便收到更好的效果。 （4）结构设计。）结构设计。 以上几个方面的因素确定之后，即可对软件的整体结构进行以上几个方面的因素确定之后，即可对软件的整体结构进行设计，即教学流程，此时可画出表现软件结构的流程图。设计，即教学流程，此时可画出表现软件结构的流程图。 （5）编写脚本。通过以上的分析和设计，设计者对课件要包括的教学内容、教）编写脚本。通过以上的分析和设计，设计者对课件要包括的教学内容、教学目标、教学方法、选用的媒

23、体，以及课件的整体结构都已十分清楚，接下来学目标、教学方法、选用的媒体，以及课件的整体结构都已十分清楚，接下来应进行脚本的编写工作。应进行脚本的编写工作。l一旦第二阶段的设计完成后，进入评价和修改阶段中的评价状态。在这里，对一旦第二阶段的设计完成后，进入评价和修改阶段中的评价状态。在这里，对第一阶段和第二阶段的设计质量和正确性都要进行评估，先给评论小组说明设第一阶段和第二阶段的设计质量和正确性都要进行评估，先给评论小组说明设计，在程序设计开始之前，评论小组提出反馈信息，以便更改前两个阶段的设计，在程序设计开始之前，评论小组提出反馈信息，以便更改前两个阶段的设计。如果认为作出的设计是可行的，则可

24、进入第三阶段。计。如果认为作出的设计是可行的，则可进入第三阶段。3. 制作制作l这一阶段的工作是将脚本从纸面上转换成学生使用的实际材料。具体工作包括：这一阶段的工作是将脚本从纸面上转换成学生使用的实际材料。具体工作包括：素材准备；素材采集；界面设计；媒体编辑；编写文字材料。最后，进行测试素材准备；素材采集；界面设计；媒体编辑；编写文字材料。最后，进行测试和调整软件、进行评价和修改。在这一阶段，产生计算机程序，最后生成一个和调整软件、进行评价和修改。在这一阶段，产生计算机程序，最后生成一个或一套或一套 CAI课件，这些课件应能实现预先制定的目标。课件，这些课件应能实现预先制定的目标。（1）素材准

25、备。根据脚本的要求，准备所需要的素材，特别是声音和视频素材，）素材准备。根据脚本的要求，准备所需要的素材，特别是声音和视频素材，通过录音和摄像得到。通常这些素材保存的是模拟信息，需经过转换才能使用。通过录音和摄像得到。通常这些素材保存的是模拟信息，需经过转换才能使用。（2） 素材采集。把准备好的音频和视频素材，通过音卡和视频采集卡，转换素材采集。把准备好的音频和视频素材，通过音卡和视频采集卡，转换为计算机可识别的数据文件。为计算机可识别的数据文件。（3）界面设计和制作。对屏幕上将要显示的信息的布局进行设计，包括主菜单、）界面设计和制作。对屏幕上将要显示的信息的布局进行设计，包括主菜单、不同级别

26、的操作按纽、教学信息的显示背景、翻页和清屏方式等。不同级别的操作按纽、教学信息的显示背景、翻页和清屏方式等。（4）媒体编辑。根据脚本提供的要求和建议，利用媒体编辑工具或程序设计语）媒体编辑。根据脚本提供的要求和建议，利用媒体编辑工具或程序设计语言，产生言，产生 CAI软件，并对软件进行反复地调试，排除出现的各种问题，达到实软件，并对软件进行反复地调试，排除出现的各种问题，达到实用的程度。用的程度。（5）编写文字材料。）编写文字材料。l一个阶段的工作完成之后，不能直接进入下一个阶段，应经过评价，满意后才一个阶段的工作完成之后，不能直接进入下一个阶段，应经过评价，满意后才进入下一个阶段。这种评价称

27、为形成性评价。进入下一个阶段。这种评价称为形成性评价。CAI课件制作流程课件制作流程4. 商品阶段商品阶段l商品阶段，CAI软件要在大的范围内使用，并会发现软件的错误和缺陷，开发者应加以纠正和改善，产生新的软件版本。 4.3 脚本编制脚本编制 脚本(Script)也称故事板(Story Board)或描述板，它描述了学生将要在计算机上看到的细节。它在 CAI软件设计中占有非常重要的地位，它是设计阶段的总结，又是开发和实施阶段的依据。 一、脚本编写要求一、脚本编写要求 二、脚本举例二、脚本举例 一、脚本编写要求 2.明确教学目的和各教学单元的教学目标。 3.根据教学目标，使用的教学内容应准确无误

28、。 4.根据教学目标和教学内容，选择适当的教学方法( CAI模式)和传递教学信息的媒体。 5.学习理论的应用。无论采用什么样的模式，都必须注意学习理论的应用，以提高软件的教学效果。 6.应考虑计算机的输出和显示能力。二.脚本举例1. A类脚本（1）格式编号： 课件名称： 使用对象： A 设计者： 填写日期： 注释图327 A类脚本格式卡体卡头1. A类脚本A类脚本的基本作用是： 在卡头部分说明课件的名称、课件的使用对象、设计者、脚本卡的编号和编写日期。 在卡体部分概括说明课件的基本内容，课件包括的单元及其目标和知识点，教学策略设计和结构设计。 在注释部分填写对卡体内容的说明。编号：A1 课件名

29、称：Summit Meeting 使用对象：研究生设计者：刘达威填写日期：2002.07 课件总介 本软件作为研究生的新闻内容视听教材，目的是要培养学生的听力，词汇应用能力，阅读能力和理解能力。要求学生在正常的语速下，能够正确理解并回答问题，能够掌握必要的关键词汇等，要求作到正确拼写使用。软件的内容，节选的是关于美国总统罗纳德.里根与前苏联总统米哈依.戈尔巴乔夫进行“星球大战”问题高级会谈的新闻报道，以及对星球大战的讲解，演示。在选题上，既具有较强的时事性，又有空间上的展现，配之生动的视频材料，非常有助于学生的英语学习。 脚本卡中使用媒体的表示符号： 文本T 图形G 动画M 声音S 视频V 热

30、键H 学习者书写区W 操作信息D 弹出式窗口P 正确反馈TF 错误反馈FF 上一节点PN 下一节点NN 学习者控制区（包括菜单，按钮）C + 同时出现 + 新的内容出现后，原来的内容不消失 激活新的内容 新的内容出现后，原来的内容消失 注释： 2B类卡类卡 B类卡的格式与A类卡的格式基本相同，只是卡头的编号部分以B开头。 卡体部分是B类卡的最重要部分，它包含着学习者将要在计算机的屏幕看到的细节，例如，用各种媒体展示的教学信息；计算机提出的问题；计算机对学习者各种回答（正确的或错误的）的反馈；在不同的情况下，学生应进行的正确操作，等等。在卡体部分将这些信息的内容及显示的位置描述出来，同时用相应的符号表示这些信息的类型。 注释部分，详细地说明卡体中各种信息显示的逻辑关系，即先显示什么内容，后显示什么内容；后来的内容显示时，先前的内容是否还保留；操作信息的作用，等等。