中国教育

　　当前，计算机早已在我国教育领域广泛应用，成为教学过程中不可缺少的重要的教学手段，并在影响和改变着传统的教学观念与教学模式。通过运行教学软件来实现教学的过程，称为计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，简称CAI）。其中，所运行的教学软件称为CAI课件（Computer）。不难看出，CAI课件在整个CAI系统中占有重要地位。一个CAI课件系统的结构如下：

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　　图1　传统CAI系统结构图

　　近年来，随着多媒体、网络技术的加入，使传统的CAI课件制作技术和观念都发生了变革。MCAI（Multimedia Computer Assisted Instruction）课件、基于CD-ROM课件向基于web课件转换的二次开发分别应运而生。可以说，CAI课件的功能已大大增强。

　　为了积极推动各学科教学的高效运行，我们有必要认清CAI的发展前景和方向，从而有意识地进行课件创新及其质量的提高，为在21世纪繁荣我国的CAI事业做出贡献。

　　一、传统CAI课件的缺陷1．缺乏适应能力。当学生使用一个CAI课件进行学习时，通常只能按照既定步骤顺序执行，课件各页面之间的流动是固定的。一旦设计好，就无法改变，且对所有学生都一视同仁。不能根据不同学生的实际情况和学习中的不同阶段进行动态调整，因而也就不能真正做到因材施教。虽然有的课件可预先把学生分成几个层次进行学习或通过菜单让学生自己选择学习内容，但其划分明显不细，且不能根据学生的当前水平和学习中的变化去指导学生，生成适合于他们的题目。缺乏适应能力是当前CAI课件的普遍问题。

　　2．缺乏交互能力。当前不少CAI课件人机交互能力差，表现在学生使用CAI课件的学习是被动的。学生仅能输入选择答案或是填空内容，而不能对一些具有个性思维的问题进行解答，特别是在课堂教学中，一般只能通过教师控制课件流程的操作，学生简单输入答案的方式进行。人机交互本应是CAI的优势，但目前却显得过于简单。

　　3．缺乏创造能力。当前，创造教育已被公认为是培养高素质创新人才的有效途径。CAI作为一种辅助教学手段也应为创造教育服务。而目前CAI课件无论从教学过程还是教学形式来看，都显得单调乏味，缺乏创造性。不外乎知识介绍、操作练习、单元测验、资料查询等形式。从内容上看其实质仍是课本搬家、教室搬家。长此以往，将不利于调动学生学习的积极性，更谈不上培养学生的创造能力了。

　　4．缺乏纠错能力。由于CAI课件自身对其所示教学内容并不理解，因此判定学生答案的正确与否只能通过课件编制者预先设定的标准来进行。这就造成了课件本身不能根据学生的回答作出评价，同样，对于出错的原因以及出错后所采取的步骤也无法给出相应的解决方案。

　　二、造成CAI课件上述缺陷的原因从CAI课件的理论基础来看，程序设计思想和行为主义学习理论分另构成其计算机和教育方向上的两大理论支柱。虽然教育理论在不断发展、变化，但迄今为止，以程序教学原理为基础的CAI课件设计思想仍占有统治地位。

　　以下是传统CAI课讲的设计流程：

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　　图2　传统CAI课件设计流程

　　在此流程中，每一页面都要与屏幕界面对应起来，包括所提问题、预想答案、学生回答后的反馈信息等。脚本全部编写好后，再由算法和具体程序来实现。所以，CAI课件在实际操作中就显得处处缚手缚脚，缺乏适应能力、交互能力、创造能力和纠错能力也就不足为奇了。难怪有专家称："CAI课件既不懂所要教的知识，也不了解所要教的对象，是一位可笑的、不称职的教师。"三、未来CAI的发展方向综上所述，传统CAI课件具有其自身无法克服的缺陷。随着计算机和各学科技术的飞速发展，教师和学习者两方面都对CAI提出了更高的要求。在此形势下，ICAI应运而生了。

　　ICAI系统（Intelligent Computer Assisted Instruction System）即智能计算机辅助教学系统，也称为智能教学系统（ITS：Intelligent Tutoring System）。它是将人工智能（AI：Artificial Intelligence）技术引入CAI系统中，赋予机器以人类高级智能的系统。

　　一个ICAI系统应克服传统CAI系统的缺陷，从而具备以下功能：

　　1．掌握每个学生的学习基础、水平和能力，以此为依据为不同的学生制定学习计划，有针对性地进行个别指导，并在学习过程中根据学生进度自动调整学习内容，从而具有适应能力。

　　2．允许学生用自然语言与计算机进行人机对话，并能对带有学生个性特点的问题作出解答，从而具备更好的交互能力。

　　3．大大拓宽了CAI的模式，例如建立虚拟教室、智能导师系统、教学模拟等。从而使CAI不再是简单的课本搬家、教室搬家，而具有更多的创造能力。

　　4．能诊断学生学习过程中的错误，并分析错误原因和给出解决方案，在此基础上逐渐积累"经验"，从而具备纠错能力。

　　为了实现上述功能，一个ICAI系统的结构应有别于传统的CAI系统，它应具有学生模块、教师模块、知识库和智能接口等主要部分。具体功能如下：

　　1．学生模块：记录每个学生原有的知识水平和学习能力。其依据为学生与系统之间的交互问答历史，并对每个学生的学习进步情况进行动态调整。

　　2．教师模块：根据学生模块情况作出智能化的教学决策，评判学生的学习效果，提出改进方法和意见等。

　　3．知识库：存储所要教的学科领域知识和教学知识。

　　4．智能接口：能够理解自然语言，实现更普遍意义上的人机对话。

　　以上各模块的系统结构图如下：

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　　目前，ICAI系统已经成为国际上计算机辅助教学研究的主要方向，是一个综合交叉学科。它涉及了计算机、教育两大学科的许多分支领域，包括程序设计、数据结构、算法分析、软件工程、人工智能等计算机学科以及认知心理学、教学设计等教育学科。这就给ICAI系统的建造带来了很大的困难，所以，一般认为，ICAI系统比一般意义上的专家系统更为复杂。

　　此外，随着网络技术的加入，ICAI系统将由一个个别化的教学系统向智能远程教学系统发展。而虚拟现实（Virtual Reality）技术的出现（由多媒体技术与仿真技术相结合而形成的一种交互世界），则使ICAI系统更加完善。

　　可以说，21世纪的CAI将以智能化为其发展方向，并结合Internet、多媒体等技术，使其更好地服务于教学，服务于教育事业。

　　ICAI在我国虽然刚刚起步，但可以肯定，它的发展前景是美好的。