計算機(jī)輔助教學(xué)(Computer Aided Instruction ，簡稱CAI)是在計算機(jī)輔助下進(jìn)行的各種教學(xué)活動，以對話方式與學(xué)生討論教學(xué)內(nèi)容、安排教學(xué)進(jìn)程、進(jìn)行教學(xué)訓(xùn)練的方法與技術(shù)。是用計算機(jī)幫助教師進(jìn)行教學(xué)或用計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)的廣闊應(yīng)用領(lǐng)域。它既是計算機(jī)在教育中的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，又代表一種新的教育技術(shù)和教學(xué)方式。CAI為學(xué)生提供一個良好的個人化學(xué)習(xí)環(huán)境。綜合應(yīng)用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)教學(xué)方式上單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學(xué)習(xí)時間、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，實現(xiàn)最優(yōu)化的教學(xué)目標(biāo)。

計算機(jī)輔助教學(xué)是教師將計算機(jī)作為教學(xué)媒體，使用計算機(jī)幫助教師進(jìn)行教學(xué)或用計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)，為學(xué)生提供個別化的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生通過與計算機(jī)的交互作用進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)形式。計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer-AssistedInstruction）其英文縮寫為CAI。CAI是計算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等多門學(xué)科交叉形成的一門綜合性新興學(xué)科。它既代表一個十分廣闊的計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，又是一項重要的教育技術(shù)。

計算機(jī)輔助學(xué)習(xí)（Computer-AssistedLearning），簡稱CAL，CAL強(qiáng)調(diào)用計算機(jī)幫助"學(xué)"的方面甚于"教"的方面。一般來說，歐洲和美國東海岸地區(qū)偏向于CAL名稱。

計算機(jī)輔助訓(xùn)練（Computer-AssistedTraining），簡稱CAT，主要指計算機(jī)在職業(yè)技能訓(xùn)練中的應(yīng)用，如工業(yè)訓(xùn)練、軍事訓(xùn)練等。

計算機(jī)輔助教育（Computer-BasedEducation），簡稱CBE，其基本出發(fā)點是：利用計算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)教育的發(fā)展，以計算機(jī)為主要工具幫助教育工作者進(jìn)行教學(xué)和管理。

中國的計算機(jī)教育應(yīng)用實踐始于80年代初，習(xí)慣上將計算機(jī)的各類教育應(yīng)用統(tǒng)稱為CBE，將計算機(jī)直接支持教與學(xué)的各類應(yīng)用統(tǒng)稱為CAI，將計算機(jī)用于實現(xiàn)教學(xué)管理任務(wù)的各類應(yīng)用統(tǒng)稱為CMI（ComputerManagedInstruction，計算機(jī)管理教學(xué)），并且將CAI和CMI看作為構(gòu)成CBE領(lǐng)域的兩個大的方面。

計算機(jī)輔助教學(xué)

1)計算機(jī)輔助教學(xué)模式：目前CAI系統(tǒng)通常采用的教學(xué)模式有以下6種：

(1)練習(xí)：包括編排題目、比較答案及登記分?jǐn)?shù)，通常作為正常教學(xué)的補(bǔ)充；

(2)個別指導(dǎo)：包括教授規(guī)則、評估學(xué)生的理解和提供應(yīng)用的環(huán)境等；

(3)對話與咨詢：又稱為“蘇格拉底”教學(xué)模式，允許學(xué)生與計算機(jī)之間進(jìn)行比較自由的“談話”；

(4)游戲：創(chuàng)造一個帶競爭性的學(xué)習(xí)環(huán)境，游戲的內(nèi)容和過程與教學(xué)目標(biāo)相聯(lián)系；

(5)模擬：用計算機(jī)模仿真實現(xiàn)象(自然的或人為的現(xiàn)象)，并加以控制，如模擬化學(xué)或物理實驗和飛機(jī)、車船駕駛訓(xùn)練等；

(6)問題求解：讓學(xué)生以多種途徑運(yùn)用規(guī)則和概念，得到問題的解，既要求學(xué)生不僅知道問題的正確答案，而且掌握其解答過程。在具體的教學(xué)過程中，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容表達(dá)的需要和教學(xué)目的的要求，需要在同一課程不同的內(nèi)容或不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中交叉使用這些教學(xué)模式。

2）計算機(jī)輔助教學(xué)課件的制作： CAI系統(tǒng)工程核心是課件。由課件設(shè)計者根據(jù)教學(xué)要求用CAI寫作工具或計算機(jī)語言編制而成。

3)計算機(jī)輔助教學(xué)寫作工具與環(huán)境：CAI寫作工具是提供給課程教師編制課件的寫作環(huán)境。良好的寫作系統(tǒng)和開發(fā)工具是提高CAI課件開發(fā)效率的關(guān)鍵。

計算機(jī)輔助教學(xué)，簡稱CAI，是英文COMPUTER ASSISTED INSTRUCTION的縮寫。

美國是進(jìn)行計算機(jī)輔助教學(xué)研究和應(yīng)用最早的國家，所以CAI的歷史基本上是以美國CAI發(fā)展歷史為主線。近四十年來，CAI的發(fā)展大體上經(jīng)歷了五個階段。

（1）1958--1965年

這是CAI發(fā)展的初期階段。在這個時期，主要是以大學(xué)和計算機(jī)公司為中心開展的軟件硬件開發(fā)研究工作，并出現(xiàn)了一些有代表性的系統(tǒng)。如：PLATO系統(tǒng)。

（2）1965--1970年

這一時期的特點是研究規(guī)模擴(kuò)大，并且將以前的研究成果投入應(yīng)用。斯坦福大學(xué)在1966年研制了IBM1500教學(xué)系統(tǒng)。

（3）1970--1975年

這一時期，CAI的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，并進(jìn)一步趨向?qū)嵱没?。開發(fā)的科目除了數(shù)學(xué)，物理之外，在醫(yī)學(xué)、語言學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、音樂等多種學(xué)科領(lǐng)域均開展了CAI的應(yīng)用。

（4）1975--80年代后期

微型計算機(jī)進(jìn)入教育領(lǐng)域之后，形成了極大的沖擊，使之成為多種教育環(huán)境中的理想工具。

（5）80年代末以后

80年代末和90年代初，多媒體計算機(jī)的出現(xiàn)，被稱為計算機(jī)的一場革命，它具有能夠綜合處理文字、圖像、聲音、圖形的能力，顯示了計算機(jī)在教育方面的非凡才能，很快成為CAI發(fā)展的重要方向。

中國的CAI試驗起步階段開始于20世紀(jì)70年代末期，一批高校和軟件公司從20世紀(jì)80年代初進(jìn)行CAI系統(tǒng)的研制開發(fā)。

中國在20世紀(jì)80年代中期開始了CAI的普及工作。

計算機(jī)輔助教學(xué)的基本過程如下：

計算機(jī)輔助教學(xué)

首先由學(xué)習(xí)者向CAI系統(tǒng)提出所需學(xué)習(xí)內(nèi)容的申請，由CAI受理后，檢索出相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，通過顯示器展示給學(xué)習(xí)者，通過思維理解后再由CAI系統(tǒng)提出問題展現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，當(dāng)學(xué)習(xí)者接受刺激后做出應(yīng)答，同時反饋給CAI系統(tǒng)，CAI經(jīng)檢測評定后確認(rèn)應(yīng)答的正確、錯誤再反饋展示給學(xué)習(xí)者以強(qiáng)化理解，完成的是一個典型的交互過程。

選擇課題學(xué)生根據(jù)自己的興趣或教師的安排，從計算機(jī)中的CAI課件中選擇一個課題，計算機(jī)立即將相應(yīng)的內(nèi)容調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行，并在顯示屏幕上顯示序言。

呈現(xiàn)信息計算機(jī)呈現(xiàn)一小段教學(xué)信息，可以用文字、圖形等形式表現(xiàn)。

注意教學(xué)信息學(xué)生集中注意力，理解和記住顯示器呈現(xiàn)出的教學(xué)信息。

提問計算機(jī)向?qū)W生提一些與剛才呈現(xiàn)的教學(xué)信息有關(guān)的問題，要求學(xué)生回答。在CAI中提問是十分重要的，它是為了測試學(xué)生對剛才所呈現(xiàn)內(nèi)容的理解程度，對計算機(jī)隨后的教學(xué)策略有重要影響。

反應(yīng)學(xué)生通過思考和判斷，對計算機(jī)的提問做出反應(yīng)，通常在鍵盤上或用鼠標(biāo)器輸入他們的回答。

評價與反饋計算機(jī)接受學(xué)生的反應(yīng)，判斷其正確程度，并提供適當(dāng)?shù)姆答佇畔?。該信息通常包括關(guān)于問題結(jié)果的知識，對學(xué)生的表揚(yáng)和勉勵、對錯誤原因的分析以及對進(jìn)一步學(xué)習(xí)的建議等。

注意反饋信息學(xué)生對自己剛才反應(yīng)的結(jié)果十分關(guān)心，計算機(jī)提供的結(jié)果知識幫助他確認(rèn)結(jié)果，明白為什么正確、為什么錯誤以及出錯的原因等。此時，學(xué)生要根據(jù)計算機(jī)的提示信息進(jìn)入下一步學(xué)習(xí)。

教學(xué)決策計算機(jī)根據(jù)對學(xué)生反應(yīng)的判斷和某種教學(xué)策略，來決定下一步的教學(xué)行為，一般有下列選擇：

1．繼續(xù)：呈現(xiàn)新的教學(xué)信息。

2．復(fù)習(xí)：呈現(xiàn)同樣或類似的教學(xué)信息。

3．補(bǔ)習(xí)：提供與剛才內(nèi)容有關(guān)的更詳細(xì)的說明材料信息。

4．提示：提供啟發(fā)信息，然后呈現(xiàn)剛才呈現(xiàn)的問題，讓學(xué)生反應(yīng)。

5．測驗：提供一個小測驗，檢查是否達(dá)到目標(biāo)，通常在一課結(jié)束后進(jìn)行。

1CAI一般可分為計算機(jī)硬件、系統(tǒng)軟件和課程軟件三部分。

1.系統(tǒng)硬件 （略）

2.系統(tǒng)軟件 包括操作系統(tǒng)、語言處理系統(tǒng)、各種工具軟件和寫作系統(tǒng)。

工具軟件是指為了幫助和支持CAI課件的開發(fā)，提高CAI課件的質(zhì)量，完成某種特定功能的專用軟件，如文字處理工具、表格處理工具、圖形處理工具和動畫制作工具等。

課件寫作系統(tǒng)是一種為了免除教師學(xué)習(xí)程序設(shè)計語言而設(shè)計的應(yīng)用軟件。教??元之間的連接關(guān)系、問題與答案等，系統(tǒng)就能自動生成課件。這種課件寫作系統(tǒng)大大減輕了教師編程的負(fù)擔(dān)，有利于CAI的推廣。我們推薦PowerPoint、Authorware兩種軟件，簡便實用。

3.課程軟件 它是教師或程序設(shè)計人員根據(jù)教學(xué)要求，用計算機(jī)語言或課件寫作系統(tǒng)編制的教學(xué)應(yīng)用軟件。課件反映了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)策略和教學(xué)經(jīng)驗。課件的開發(fā)要依靠教師，如果教師在硬件和技術(shù)上有困難，可以向電教中心提出。電教中心可以承擔(dān)技術(shù)方面的工作，與教師共同完成CAI課件的編制工作。

進(jìn)行多媒體計算機(jī)輔助教學(xué)，重要的是要構(gòu)建與之相適應(yīng)的教學(xué)環(huán)境。

（一）計算機(jī)輔助教學(xué)的制作環(huán)境

1.硬件

計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中所有的設(shè)備裝置稱為硬件（hardware）。硬件是CAI系統(tǒng)的基礎(chǔ)，在CAI活動中它們呈現(xiàn)具體的教學(xué)內(nèi)容、接受學(xué)生的反應(yīng)，并執(zhí)行各種具體的教學(xué)信息的處理、分析，進(jìn)行決策判斷和控制等等。除了常規(guī)的硬件如主機(jī),內(nèi)存,硬盤,顯示器,網(wǎng)卡之外，還有音頻信息處理硬件、視頻信息處理硬件及光盤驅(qū)動器等部分。

2.軟件

在計算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)中，計算機(jī)的軟件大致可分為以下三類：

（1）操作系統(tǒng)軟件：如Window2000、Windows xp等。

（2）素材制作軟件：如繪圖軟件、圖像處理軟件、聲音編輯軟件、視頻編輯軟件以及動畫制作軟件等，用來完成圖像掃描輸入與處理、聲音錄制與編輯、視頻采集與壓縮編碼、動畫制作與生成等。

（3）多媒體創(chuàng)作軟件：是處理和統(tǒng)一管理文本、圖形、聲音、靜態(tài)圖像、視頻圖像和動畫等多種媒體信息的創(chuàng)作工具，用來編制與生成各種多媒體課件。

（二）多媒體計算機(jī)輔助教學(xué)的實施環(huán)境

1.多媒體教室系統(tǒng)

多媒體教室的功能主要是利用教室內(nèi)配備的多媒體計算機(jī)和大屏幕投影等設(shè)備向?qū)W生呈現(xiàn)多媒體課件，輔助教師進(jìn)行課堂教學(xué)。如果接入校園網(wǎng)，還可以登錄到各種教學(xué)網(wǎng)站和各種教學(xué)資源庫，點播所需要的多媒體課件或者下載所需的多媒體課件并在本地進(jìn)行呈現(xiàn)。

多媒體教室的硬件設(shè)備主要包括一臺由主講教師控制的多媒體計算機(jī)和相應(yīng)的投影設(shè)備，以及教師所利用的各種教學(xué)資源。

2. 交互式多媒體教室系統(tǒng)

交互式多媒體教室不僅能實現(xiàn)對多媒體課件的點播功能，而且教師和學(xué)生之間可以通過多媒體教室內(nèi)各自的多媒體計算機(jī)進(jìn)行交流。在交互式多媒體教室中，教師通過自己控制多媒體計算機(jī)播放所需的多媒體教學(xué)課件，每臺學(xué)生用機(jī)能同時顯示教師用主控機(jī)上所播放的教學(xué)內(nèi)容，主講教師還可以通過主控計算機(jī)的控制平臺監(jiān)視每一臺學(xué)生用機(jī)的具體情況。更重要的是每個學(xué)生可以通過學(xué)生機(jī)根據(jù)自己實際的學(xué)習(xí)情況與教師進(jìn)行必要的交流。

網(wǎng)絡(luò)化是計算機(jī)輔助教學(xué)的重要發(fā)展趨勢?！盁o機(jī)不聯(lián)”正是當(dāng)今計算機(jī)使用情況的真實寫照。因為計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，才大大提高了計算機(jī)信息的共享和利用率，在教育領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)也已大顯身手，并繼續(xù)大有作為。網(wǎng)絡(luò)不但擁有從幼兒教育到當(dāng)前科學(xué)最前沿的所有知識資源，還提供了在校學(xué)生和教師通過網(wǎng)絡(luò)在計算機(jī)屏幕上進(jìn)行公共討論的場所，學(xué)生、教師和其他研究人員在教學(xué)科研中可通過網(wǎng)絡(luò)獲取、交流更多的信息獲得更完善的服務(wù)。四通八達(dá)、覆蓋全球的網(wǎng)絡(luò)和瞬間千里的傳輸速度縮短了教育之間的距離，中國學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)可以獲得麻省理工學(xué)院教師的指導(dǎo)。同時，網(wǎng)絡(luò)也將在促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)教育發(fā)展中扮演重要角色，中小學(xué)的各種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也廣泛建立起來了，每所中學(xué)都有其校內(nèi)的局域網(wǎng)或和其他學(xué)校相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)絡(luò)，不同地區(qū)、不同學(xué)校學(xué)生和教師可以進(jìn)行教學(xué)交流或者跨地區(qū)、跨學(xué)校教學(xué)。

（二）向標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展

計算機(jī)輔助教學(xué)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在設(shè)計開發(fā)過程中，必須制訂和遵守統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保證系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。建立國家標(biāo)準(zhǔn)計算機(jī)輔助教學(xué)的數(shù)據(jù)編碼標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，制訂教學(xué)應(yīng)用軟件開發(fā)和建設(shè)規(guī)范，規(guī)范教學(xué)應(yīng)用軟件系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)，保證應(yīng)用的有機(jī)集成。

（三）向虛擬化方向發(fā)展

虛擬化是計算機(jī)輔助教學(xué)發(fā)展的另一主要趨向。隨著計算機(jī)的運(yùn)行速度的快速提高，大容量、高速度的數(shù)據(jù)存儲工具的發(fā)明以及各種人機(jī)界面技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)處理大批量的聲音、圖像信息將變得隨心所欲。在計算機(jī)輔助教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用，學(xué)生不僅僅聽到或看到各種信息，而且可以進(jìn)入到學(xué)習(xí)內(nèi)容中去；地理課將身臨其境地感受世界風(fēng)土人情；歷史課將走入的時間道，重溫歷史事件；實驗課將真實再現(xiàn)遺傳變異、原子裂變……總之，教學(xué)中的感性知識和理性知識隔裂，直接經(jīng)驗與間接經(jīng)驗脫節(jié)的情況隨著虛擬技術(shù)在計算機(jī)輔助教學(xué)中的推廣運(yùn)用一去不復(fù)返。

（四）向合作化方向發(fā)展

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為合作學(xué)習(xí)提供了廣闊空間和多種可能，教室與教室、實驗室與實驗室、學(xué)校與學(xué)校、國家與國家最終將形成一個巨大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將把各國的學(xué)校和師生聯(lián)結(jié)一起，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的合作學(xué)習(xí)充分開發(fā)和利用了教學(xué)中的人力資源，它把教學(xué)建立在了更加廣闊的交流背景之上，教師與學(xué)生可以足不出戶進(jìn)行教學(xué)、交流和討論，學(xué)生可以自主、自助進(jìn)行各種學(xué)習(xí)活動，根據(jù)自身情況安排學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過交流、商議、集體參與等實現(xiàn)合作學(xué)習(xí)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度，并在合作中提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率，通過貢獻(xiàn)智慧、分享成果，進(jìn)而學(xué)會合作。

大致歸納為以下幾點：

在CAI中，要注意發(fā)揮它的優(yōu)勢，克服其不足帶來的影響。