CAI交互工具软件的研究及应用分析

◆景亚琴

作者：景亚琴，硕士，讲师，定西师范高等专科学校物电系，主要研究方向为教育技术、信息技术教育。

1 CAI概述

1.1 CAI

CAI，就是Computer Aided Instruction（计算机辅助教学），是以计算机为主要教学媒介所进行的教学活动，即利用计算机帮助教师教学和帮助学生进行学习的教学活动。

CAI下进行的各种教学活动，是以人机交互的方式进行教学内容的传播和接收。它利用多媒体技术和交互工具软件为教师和学生提供了良好的传播环境和虚拟情境，使得教学和学习多样化、多媒化，提高了学生学习的兴趣和学习的效率，也提高了教学质量。

1.2 CAI教学的功能

CAI在教学中发挥着重要的作用，能够引导学生主动参与、积极探究，培养学生的创新意识、实践能力；能够激发学生的学习兴趣；CAI课件能突破时间和空间的限制，模拟出现实中无法实现的实验或者创设问题的情境；提供感性的材料和动态的数据；提高教学质量和效率；等等。总之，随着教育信息化的发展和素质教育的实施，CAI课件是教育教学过程中不可或缺的产物，教师必须很好地发挥它的作用，为教学服务。

2 CAI交互工具软件

2.1 通用CAI交互工具软件

常用的CAI交互工具软件有PowerPoint、Authorware、Flash等。

1）PowerPoint，是微软公司设计的演示文稿软件，用于设计制作专家报告、教师授课、产品演示、广告宣传的电子版幻灯片，制作的演示文稿可以通过计算机屏幕或投影机播放。

2）Authorware，是一个基于流程图的多媒体制作工具，通过对图标的调用来编辑一些控制程序走向的活动流程图，可以将文本、图像、声音、动画、视频等多媒体数据编辑在一起，通过系统提供的交互功能，使非专业人员能够快速开发交互式多媒体软件。

3）Flash，是一个基于时间轴的二维动画制作工具，通过导入文本、图像、声音、动画、视频等多媒体数据，快速设计简单的动画，开发交互式多媒体软件。

2.2 专业CAI交互工具软件

专业CAI交互工具软件多数偏向于理科学科，常见的有下面几种。

1）几何画板。几何画板是一个通用的数学、物理教学环境，提供丰富而方便的创造功能使用户可以随心所欲地编写出自己需要的教学课件。它主要以点、线、圆为基本元素，通过对这些基本元素的变换、构造、测算、计算、动画、跟踪轨迹等，构造出其他较为复杂的图形，是数学、物理教学中强有力的工具。

2）生物画板。生物画板是专门用于编写教学文档，进行电子备课、试题编辑、课件制作及生物多媒体教学的通用工具。该工具软件基于Word平台，弥补了Word编辑过程中输入各种学科图形符号不便的遗憾，极大地方便了作图。

3）化学画板。化学画板是一个制作化学文章、课件的专用软件。该软件建立在Office平台之上，既有Office软件的功能强大，同时添加了许多实用的功能，可以灵活地输入化学式、化学方程式、化学符号等。

4）物理画板。物理画板是一款基于Office平台的作图工具，它弥补了Word在编辑方面不便输入各种物理图形符号的缺憾，是一款专门用于物理教师进行电子备课、试题编辑、课件制作等方面的软件。它包含200多个物理图形和符号，并且可以对这些图形进行诸如旋转、缩放等操作。

5）超级画板。超级画板是一款国内专家开发的数学教学工具和平台，它不仅能方便地绘出解析几何图形、函数图象，还具有测量、计算等功能。

6）互动物理。美国Knowledge Revolution公司推出的Interactive Physics（互动物理）软件，为物理教学提供了交互式的教学模式。它可以通过人机交互的方式，完成建立数学模型、用模型仿真实际物理过程、进行数据处理和得出结果等一系列工作，由此体验研究物理问题的思路、方法及过程。

表1 CAI交互工具软件的研究论文数量

3 CAI交互工具研究和应用情况

3.1 CAI交互工具研究情况

通过从中国知网上收集的资料得出，研究CAI交互工具的教师越来越多，从2010～2012年的发表论文来看，主题涉及CAI交互工具各软件的研究论文数量在逐渐上升，如表1所示。

通过相关数据分析，研究和使用通用交互工具软件的教师越来越多，而且在研究和使用中越来越注重工具软件的交互功能；研究和使用专业交互工具的教师并不是很多，其中大多数是高校的教师。

通过对CAI交互工具的研究，如表1所示，2010～2012年，通用工具软件的研究几乎保持一个稳定的发展，研究者比较重视Flash动画的运用及研究，这也是由Flash的特性所决定的。而对Authorware交互软件的研究较少，因为大多数教师不会使用它。其实是教师不了解它的优势，Authorware系统自带的11种交互能够帮助教师解决很多问题，也不需要程序设计的基础。PowerPoint的研究越来越少，大家在研究中只表现出其基本的功能，而没有充分发挥它的优势；如果使用者懂得VB程序设计，那么制作出来的PPT课件的交互性不亚于Authorware。

在表1中还发现，专业交互工具软件只有几何画板运用和研究得比较多，其他的画板研究得较少。几何画板的研究对象包括中小学和大学教师，其他的画板中学教师研究的较多。互动物理软件只有两位教师做过研究，分别是天津大学王莱老师于1999年发表的《用于物理仿真实验教学的交互式CAI软件Interactive Physics》和河南省焦作市第十一中学张怀华老师于2004年发表的《利用Interactive Physics简单实现电荷在电磁场中的运动》。

图1 定西师范高等专科学校教师使用CAI情况

3.2 CAI交互工具应用情况

笔者所在学校中常使用CAI课件进行教学的有66位教师，包括生物、化学、中文、计算机、数学、物理、学期教育等多个专业的课程，大家都是用PowerPoint制作的课件。因为Office办公软件的广泛应用，导致一些专业软件的功能不能很好地发挥作用。在66人中，年龄在40岁以上的教师只有10人。笔者所在学校教师的使用情况如图1所示。

通过分析得知，教师对通用CAI交互工具的使用表现的是轻车熟路，只是为了传递知识或者展示图像等，没有真正发挥CAI交互工具的作用。

教师对CAI专业交互工具的使用几乎为零，只有数学专业的一位教师在使用几何画板，其他教师根本就没有使用专业交互工具软件的意识，更谈不上发挥专业CAI交互工具的作用了。在笔者所在学校的使用人群中，年轻教师用得较多，年龄较大的教师用得很少，比例如图2所示。

高校的应用如此，那么中小学用得怎么样呢？在笔者调查的中小学教师中，教师几乎不使用CAI教学课件，一是因为教师自身欠缺制作CAI课件的能力；二是教师缺乏CAI教学的意识，习惯于传统的应试教学方式；三是没有环境。众多因素导致很好的CAI交互工具软件没有人去使用，只有迫不得已的情况下去使用CAI教学，那就是公开课或者参加教学竞赛的时候。

图2 定西师范高等专科学校使用CAI的教师年龄分布图

通过比较和分析，发现CAI教学的优势在实际教学过程中并没有发挥其应用的作用。为什么如此好的CAI交互工具软件没有人使用呢？是教师不够专业还是软件不够专业？究其原因，首先是教师的意识。教师习惯于使用PPT演示文稿，当然用得好也行。但是大多数教师的PPT只是替代了黑板而已。其次是代价问题。制作一个PPT演示文稿不需要太多的精力和代价，几乎所有的教师都能够做出来。还有就是教师自身的专业素质是不是过硬，因为专业CAI交互工具软件需要专业知识，通用CAI交互工具软件不需要过多的专业知识。另外像互动物理没有汉化版的，所以很少有教师去研究和使用。

4 使用CAI交互工具软件的注意事项

CAI交互工具软件的使用体现了现代教育技术极大的优越性，但是应该清楚地认识到，这些优越性都要在现代教育技术被合理应用的前提下才会成为现实。因此，在使用CAI交互工具软件时应注意几个问题。

1）不能喧宾夺主。在教学活动中，学生是处于主体地位的，教师处于主导地位，CAI交互工具软件的应用及其软件开发的课件应该属于辅助地位，不能喧宾夺主。

2）不能“以人机对话代替师生对话”。教学活动是师生信息交流的过程，在这个过程中，可以借助计算机多媒体手段传递信息，但不能过分强调人机对话，而忽略师生之间的信息、情感的交流，这样会使课堂缺乏感染力。

3）注意学生的反馈，不要不间断地展示CAI课件。教学活动应当是一个交互反馈的系统。通过学生的反馈信息，教师能够了解学生对知识的掌握情况，也反映出当前教师教学的效果。另外，教师可以根据反馈信息来调整自己的教学策略和教学方式方法以及进度等。

5 结束语

值得深思的是专业教师为什么不去研究和使用专业CAI交互工具软件呢？难道课堂就不需要专业的交互工具软件吗？值得注意的是，CAI不是万能的，它里面可以有精美的图片和时尚的动画效果，但是缺少学习者的思考和师生的交互。不要让CAI只代替传统的黑板，教师应该不断地去研究和应用新的媒体、新的方法，研究专业知识和技能。

[1]何克抗.计算机辅助教学[M].北京:高等教育出版社,1997.

[2]徐长绘.谈优化使用CAI辅助教学中应注意的问题[J].科技创新导报,2009(33):216.

[3]吴明.PPT不是英语课堂中的万能钥匙[J].考试周刊,2011(91):123-124.