计算机多媒体在课堂教学中的运用技巧

（一）多媒体技术简介

1.多媒体的概念

“多媒体”不是多种媒体的简单集合，而是以计算机为中心把处理多种媒体信息的技术集成在一起，是用来扩展人与计算机交互方式的多种技术的综合。20世纪90年代初期，人机交互方式仍主要是通过基于文字或简单图形的界面来实现，枯燥而单调。多媒体技术则为人机之间的信息交流提供了全新的手段，包括：高保真度的声音、达到照片质量的图像、二维和三维动画、活动影像等。

2.多媒体教学系统的优势

（1）多媒体计算机的交互性有利于激发学生的学习兴趣和认知主体作用的发挥

人机交互、立即反馈是计算机的显著特点，是任何其他媒体所不能比拟的。多媒体计算机进一步把电视机所具有的视听合一功能与计算机的交互功能结合在一起，产生出一种新的图文并茂、丰富多彩的人机交互方式，而且可以立即反馈。这样一种交互方式对于教学过程具有重要意义，它能够有效地激发学生的学习兴趣，使学生产生强烈的学习欲望，从而形成学习动机。交互性是计算机所独有的，正是因为这个特点使得多媒体计算机不仅是教学的手段、方法，而且成为改变传统教学模式乃至教学思想的一个重要因素。

在传统教学过程中，一切都是由教师决定的。从教学内容、教学策略、教学方法、教学步骤，甚至学生做的练习都是教师事先安排好的，学生只能被动地参与这个过程，即处于被动灌输的状态。而在多媒体计算机这样的交互式学习环境中，学生则可以按照自己的学习基础、学习兴趣来选择自己所要学习的内容。可以选择适合自己水平的练习，如果教学软件编得好，连教学模式也可以选择。学生在交互式学习环境中有了主动参与的可能，而不是一切都由教师安排好，学生只能被动接受。按认知学习理论的观点，人的认识不是外界刺激直接给予的，而是外界刺激与人的内部心理过程相互作用产生的，必须发挥学生的主动性、积极性，才能使学生获得有效的认知。这种主动参与性就为学生的主动性、积极性的发挥创造了很好的条件，即能真正体现学生的认知主体作用。

（2）多媒体计算机提供外部刺激的多样性有利于知识的获取与保持

多媒体计算机提供的外部刺激不是单一的刺激，而是多种感官的综合刺激。这对于知识的获取和保持都是非常重要的。实验心理学家特瑞赤拉（Treichler）做过两个著名的心理实验，一个是关于人类获取信息的来源，就是人类获取信息到底主要通过哪些途径。他通过大量的实验证实：人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉，这两个加起来就有94%。还有3.5%来自嗅觉，1.5%来自触觉，l%来自味觉。多媒体计算机既能看得见，又能听得到，还能用手操作。这样通过多种感官的刺激获取的信息量，比单一地听老师讲课强得多。信息和知识是密切相关的，获取大量的信息就可以掌握大量的知识。他还做了另一个实验，是关于知识保持即记忆持久性的实验，结果是这样的：人们一般能记住自己阅读内容的10%，自己听到内容的20%，自己看到内容的30%，自己听到和看到内容的50%，在交流过程中自己所说内容的70%。^[1]这就是说，如果既能听到又能看到，再通过讨论、交流，用自己的语言表达出来，知识的保持将大大优于传统教学的效果。这说明多媒体计算机应用于教学过程不仅非常有利于知识的获取，而且非常有利于知识的保持。

（3）超文本功能可实现对教学信息最有效的组织与管理

超文本（Hypertext）是按照人脑的联想思维方式非线性地组织管理信息的一种先进技术。如果所管理的信息不仅是文字，还包含图形、图像、声音等其他媒体信息，那就成为一个超媒体系统。换句话说，超媒体就是多媒体加超文本。事实上，目前的绝大多数多媒体系统都是采用超文本方式对信息进行组织与管理。因此在一般情况下，也可以对超媒体系统与多媒体系统不加区分，即把超文本看作是多媒体系统的一种特有的功能。

如果按照超文本方式组织一本书，就和传统的文件或印刷的书籍完全不同。这时的正文（文章、段落、一句话、一个词）都按相互间的联系被组织成正文网。这本书无所谓第一页和最后一页，从哪段正文开始阅读，以及接下来读什么都由读者的意愿来决定。选择下一段正文的依据不是顺序，也不是索引，而是正文之间的语义联系。认知心理学的研究表明，人类思维具有联想特征，人在阅读或思考问题过程中经常由于联想，从一个概念或主题转移到另一个相关的概念或主题。所以把按超文本的非线性、网状方式组织管理信息和按传统文本的线性、顺序方式组织管理信息相比较，前者更符合人类的思维特点和阅读习惯。

超文本之所以具有上述优越性是由其结构特征决定的。超文本的基本结构由节点（node）和链（link）组成，节点用于存储各种信息，节点内容可以是文本、语音、图形、图像或一段活动影像。节点大小可以是一个窗口，也可以是一帧或若干帧所包含的数据。链则用来表示各节点（即各种信息）之间的关联。节点和链均有多种不同的类型，因而形成各种不同的多媒体系统。

利用多媒体的超文本功能实现对教学信息的组织与管理，其优越性在于以下几点。

①可按教学目标的要求，把包含不同媒体信息的各种教学内容组成一个有机的整体。在传统的印刷教材中，有关语音和活动影像的内容无法与文字内容组成一体化的教材。只能以教科书、录音带、录像带三者各自独立的形式，分别出版。显然，这样的教科书，其内容必然是单调、枯燥的，与超文本方式组织的图、文、音、像并茂的丰富多彩的电子教材不可同日而语。

②按教学内容的要求，把包含不同教学要求的各种教学资料组成一个有机的整体。教学过程的每个教学单元均包含课文、练习、习题、提问、测验、对测验的解答及相应的演示或实验，把这些教学内容相关而教学要求不同的教学资料有机地组织在一起，无疑对课堂教学、课外复习或自学都是大有好处的。而按照传统文本的线性、顺序方式来组织、管理教学内容绝不可能做到这一点。

③可按学生的知识基础与水平把相关学科的预备知识及开阔视野所需要补充的知识组成有机的整体。因材施教是优化教学过程的重要目标之一，但由于学生个体之间差异很大，要在传统印刷教材中同时满足基础较差学生、一般学生和优秀学生对教学内容的不同需求是做不到的。而在多媒体电子教科书中这却是轻而易举的事情，只要利用超文本功能设置和预备知识有关的热键以及和补充知识有关的热键即可。

（4）多媒体计算机可作为认知工具实现最理想的学习环境

从80年代中期到90年代初，计算机作为工具在教育领域被广泛应用，主要有两个方面：一是作为数据处理工具（如各种数据库和电子表格处理软件的应用）；二是作为文字处理工具（如WPS和WORD软件）。近年来，计算机在教育领域作为工具应用的一大发展，是作为教学过程中一种有效的认知工具。

在过去的20年中，强调“刺激—反应”，并把学习者看作是对外部刺激做出被动反应即作为知识灌输对象的行为主义学习理论，已经让位给强调认知主体的内部心理过程并把学习者看作是信息加工主体的认知学习理论。随着心理学家对人类学习过程认知规律研究的不断深入，认知学习理论的一个重要分支——建构主义学习理论在西方逐渐流行。由于多媒体计算机和网络通信技术所具有的多种特性特别适合于实现建构主义学习环境，换句话说，多媒体计算机和网络通信技术可以作为建构主义学习环境下的理想认知工具，能有效地促进学生的认知发展。所以随着多媒体计算机和Internet网络的飞速发展，建构主义学习理论正愈来愈显示出其强大的生命力，并在世界范围内日益扩大其影响。

（二）计算机辅助教学

计算机辅助教学（CAI）是将计算机用作教学媒体（工具），为学生提供一个良好的学习环境，使学生通过与计算机的交互对话来进行学习的一种新型教学形式。作为教学媒体，计算机与其他教学媒体（如黑板、投影仪、电视机、录像机等）一样，都能够帮助教师提高教学效果、扩大教学范围、延伸教师的教育功能。但是，由于计算机具有交互特性而且具有快速存取和自动处理等功能，不仅能够呈现教学信息，还能接收学生的回答并进行判断，进而能对学生进行学习指导。因此，在利用计算机进行学习时，能够使学习者有多种控制。如选择学习内容和进度；根据学生的学习情况，选择不同的学习路径；可实现个别化教学和因材施教；收集每个学生在学习过程中的执行信息，以便为教师提供多方面的报告；学生在这样的学习环境中，必须保持注意力高度的集中，不允许像在课堂上那样走神等。显然，这些功能是其他教学媒体无法做到的。计算机之所以能够做到这一点，一方面是计算机设备本身具有的能力；另一方面，也是最重要的方面，就是教师事先编制好了具有各种功能的CAI软件，计算机只是执行这些软件。总之，在学习CAI时必须深刻地理解它的交互性和个别化特点。

（三）CAI的基本原理与CAI系统

1.基本原理

将计算机用作教学媒体，可以完成教学过程中对教学信息的处理和传递。由于计算机在程序的控制下可以通过输出设备（如计算机的显示器）向人们呈现各种信息，通过输入设备（如键盘）接收使用者输入的各种信息，并对输入信息进行判断，根据判断结果进行转移和提供有针对性的提示信息。因此，把具有教学功能的软件（即通常所说的课件）配置到计算机之后，计算机就能像人类教师那样，与学生构成教学系统，完成一定的教学任务。学生通过与计算机的交互作用进行学习。其基本过程如下。

（1）选择学习内容

在一个庞大的CAI系统中，通常存在着多种科目的课件。而每个科目又按内容的不同以章、节进行组织，就是较简单的CAI系统，也能提供内容丰富的学习材料。因此在一开始学生要根据自己的需要或教师的安排来选择学习的内容。

（2）计算机呈现教学内容

计算机将有关的教学内容按一定的结构，用文字、图形、动画、声音等形式呈现出来，在生动、有趣的环境中向学生说明一个概念或某种技能，特别是对抽象的概念，通过形象的方法使概念变得容易理解。

（3）学生接收教学信息

学生通过自己的感官，接收计算机呈现的教学信息，经过思维加以理解和记忆。

（4）计算机提问

当一个概念讲解或演示完后，计算机立即提出一些问题要求学生进行回答，这在CAI中是必不可少的，通过提问了解学生对刚学过的内容掌握的程度。

（5）学生反应

学生根据对所学知识的理解，通过思考和判断，对计算机提出的问题做出反应，从键盘（或其他输入设备）输入自己的回答。

（6）判断和反馈

计算机接收学生的应答，判断学生做出回答的正确程度，根据不同情况给出适当的反馈信息，这包括在学生做出正确回答时给以肯定和表扬；在学生做出错误回答时，指出其回答的不对之处，必要时还要分析错误的原因，并鼓励学生再次回答。

（7）反馈的强化作用

反馈在CAI中是十分重要的，它具有明显的强化作用。学生在做出反应之后，对自己的回答结果特别关心。这时看到计算机提供的反馈信息，给他的印象就特别深刻。

（8）做出教学决策

根据学生完成回答或测试的情况，计算机做出下一步的决策：是继续学习，呈现新的教学内容；或是复习，呈现原来的教学内容；或是进行补习，提供更为详细易懂的学习材料；或是结束学习。这些决策也可以由学生自己做出。需要指出的是，上面描述的CAI的大致过程，并不是说所有CAI都是这样，不同的CAI模式，其过程也不尽相同。但不管出现的基本过程有多大差别，就交互性、个别化、调动学生的学习积极性等方面应是共同的。

2.CAI系统

CAI系统是指开发和使用CAI课件的计算机系统。开发CAI课件所使用的CAI系统除了常用的计算机硬件和软件（如主机、显示器、硬盘、操作系统、语言处理系统）之外，还应有图形输入设备。写作语言、软件工具、写作系统、学习终端等。使用CAI课件时，与开发时有所不同，此时不需要写作语言、软件工具、写作系统等。

（1）硬件

硬件是指计算机系统中各种实际的物理设备，包括主机（控制器、运算器、内存储器）；输入设备（键盘、光笔、鼠标器等）；输出设备（显示终端、录音机、录像机、打印机、绘图机等）；外存储器（磁盘等）；教学终端和通讯线等，习惯上把主机以外的其他设备统称为外部设备。硬件是实现CAI的物质基础。

在硬件方面，CAI系统与通用的计算机系统有许多是相同的。例如，主机的基本作用都是用来存储和处理信息；输入设备是将信息（包括程序和数据等）输入给主机；输出设备是将主机处理后的信息输出来。

（2）系统软件

从一般意义上讲，系统软件也叫系统程序，它是指在计算机系统中，所有供用户使用的软件，包括操作系统、汇编程序、编译程序以及各种服务性程序等。系统软件是计算机系统的重要组成部分，没有系统软件的支持，仅有硬件（称为裸机）什么事情也做不成。因此，对于计算机系统，不仅要有功能齐全的硬件，更重要的是要有丰富的软件，这样才能充分发挥计算机的作用。

（3）应用软件(www.xing528.com)

工具软件——为了适应某些形式CAI的需要，许多CAI系统提供了功能较强的工具软件，例如图形开发工具、表格处理工具、文字处理工具等，这些工具软件常以软件包或组合软件包的形式提供给用户。

课件写作系统——课件写作系统是各种写作工具中功能最强的系统，也是较复杂的软件系统。由于许多课件不仅要求具有文本和图形，而且要求有声音、动画等。因此，一般的课件写作系统都能够支持文本、图形和声音的编辑。

根据功能划分写作系统可分为样板型写作系统和集成型写作系统。样板型写作系统是根据某种教学策略，通过人机交互作用，写作者把教学内容写入系统提供的结构内，系统自动形成教学软件。写作系统的这一特点，使不懂得编程技巧的教师也能够编写课件。集成型写作系统是功能更强的课件生成系统，它不仅具有样板型写作系统的全部功能，写作者不必编程即可产生课件，而且还提供一种写作语言，给写作者以充分的灵活性，能够根据具体合格的教学目标，利用写作语言编写出更具特色的课件。

课件——课件是计算机辅助教学系统中的核心部分，它是为进行教学活动，采用计算机语言、写作系统或其他写作工具所产生的计算机软件以及相应的文档资料，包括用于控制和进行教育活动的计算机程序，帮助开发维护程序的文档资料以及与软件配合使用的课本和练习册等。随着多媒体教学系统的发展，在多媒体CAI中使用的视频、音频媒体更加丰富多彩，这些媒体也属于CAI课件。

（四）CAI的基本模式

在CAI中，所谓模式是指根据教学目标和教学内容所选择的教学方法，也称教学策略，它反映了利用计算机进行教学活动时的交互方式。

1.个别指导

个别指导能起到代替教师呈现信息和指导学生学习，使学生获得知识的作用。在这种模式中，在程序的控制下，计算机与学生之间有着良好的交互对话，计算机呈现教学信息，向学生提出问题，学生通过输入设备回答问题，计算机接收回答、判断并呈现有针对性的反馈信息，像家庭教师那样对学生进行个别指导，在CAI发展初期，个别指导广泛用于各种CAI课件中。

2.操练和练习

许多教育者认为操练不能充分发挥计算机的优势，许多操练通过使用工作手册或闪烁卡是很容易实现的。确实，大多数现有的操作，未能充分发挥计算机的效能，但计算机的操练比起工作手册、闪烁卡、教师控制的操练来说，显得更加有效。实际上，教师不可能像计算机那样同时对那么多学生快速地、准确地、不知疲倦地为学生提供操练。在教学过程中，练习是非常重要的。操练和个别指导等方法结合在一起为学生提供练习，特别是对于一些诸如基本数学技能、外语、拼写等需要熟练掌握的教学内容，是十分必要的。操练是跟在用来提供信息和指导学生的教学方法之后。在计算机辅助教学中，操练是在适当的个别指导和模拟之后，即以计算机为基础的操练，是在阅读活动、一节课或小组讨论之后进行的。

3.模拟

模拟是在控制状态下对真实世界的再现。模拟中的控制可以通过计算机软件实现，模拟软件在显示器上呈现某种真实现象或过程的情景，学生通过键盘或鼠标输入适当的参数，可观察到屏幕上情景的变化，并在短时间内看到真实事物长时间的变化过程；也可以通过硬件实现模拟中的控制，这些硬件通常称为模拟器，它实际上是一种设备的复制品，一般用于教学生如何操作或维修实际的设备。

在教育中，模拟是一种通过模仿或再现真实世界的某些方面而教授有关知识的有力工具。模拟课件不仅能激发学生的学习动机，还能通过交互作用促进学习。

与交互式指导不同，它不是通过提供信息和应用适当的“提问—回答”技巧帮助学生学习，而是让学生通过在一个类似于真实世界的背景中实际操作将要学习的活动从而进行学习。

根据模拟实现的目标可将模拟分为两大类，即教授知识的模拟和教授技能的模拟，前者可分物理模拟和过程模拟。后者分为程序模拟和情境模拟。

实际上，绝大多数模拟不能单纯地归入某一类，而是不止一种类型的组合。

（1）物理模拟

在计算机辅助物理模拟中，一般是在屏幕上呈现一个物理实体或现象，让学生学习有关知识。例如一个物理实验模拟，在实验中，学生推动一个炮弹从加农炮中射出，改变射出的速度、角度和其他参量。程序显示炮弹的路径并用图形显示其他信息，学生可以观察到什么样的加农炮角度可使炮弹射得最远。利用模拟做这个实验的好处是学生可以付出比在实验室中用真实实体做实验更少的努力而完成更多次的尝试，学生能够比较在不同条件下实体射出的路径。在真正的实验室中，学生只能研究一个有限的速度范围中实体的发射，而不能操纵摩擦力或其他参数，也不能观察到发射体的精确路径。

（2）过程模拟

过程模拟与物理模拟都试图教授有关事物的一些知识，在这一点上它们十分相似。过程模拟一般是用来告知学生有关一个过程或概念的知识，而这个过程或概念在现实中是不能以视觉形态呈现给学生的，比如经济如何运作、供求规律如何影响价格变动、人口如何增减等。

过程模拟另外一个显著特征是它是真实过程的加速或减速的变形，即它们将真实的情境过程中发生的速率改变到可以促进学习的那一种状态。一些行为太快以至不能观察到，比如电子的运动或光的传播。另一些行为则需很长时间，以致要获得有关这些过程的结果是很困难的，例如，遗传模拟课件，能使学生在几分钟内就能了解基因遗传规律，类似的有关人口数量的模拟，可以帮助学生研究各种不同因素对人口增长的影响。

（3）程序模拟

绝大多数程序模拟的目的是教授能构成一个程序的行为序列，例如操作一个手持计算器或电话机，诊断一个设备的故障或使航天飞机着陆等。

程序模拟的一个重要类型是“诊断”模拟。学生面对一个需要解决的问题，必须遵循一系列步骤来确定解决方法，例如在医疗情境中，学生必须诊断病人的病情并开出合适的处方，其他的模拟像诊断电子设备或汽车的故障，鉴定未知物质或矿产等。

程序模拟的一个主要特征是学生学习操作的一些行为序列，会有一个或多个正确的或为某些学生所喜爱的步骤顺序，然而，达到同样的结论，也许有许多不同的方式，但它们并不是同等有效的，程序模拟给学生提供了探索这些不同路径及其相关结果的机会。

（4）情境模拟

情境模拟是研究处于不同情境下人们的态度或行为，而不是技能性操作。与教授系列规则和程序模拟不同，情境模拟通常允许学生探索一个情境中采取不同方式行为的结果，或在其中扮演不同的角色，在所有的情境模拟中，学生都是情境的一个组成部分，承担其中一个主要角色，其他角色可以由与同一个程序有交互作用的学生承担，亦可由扮演人的角色的计算机来承担。

4.游戏

游戏是通过熟练地使用一套规则而成功地达到目标的过程。游戏软件经常给参与游戏的人构成一种拼搏和解决问题的环境，使他们受到刺激，激起对最后的结果——获得胜利的期望，从而进行激烈的拼搏。

关于游戏的定义至今还没有一个公认的令人满意的说法。但是当我们考察各类教学游戏时会发现它们都在不同程度上显示出一些共同的特征，这些特征是：

（l）目标——每一个游戏都有一个目标，这是每个游戏者最终要获得的结果。在一些游戏中这种结果是分数；在另一些游戏中，这种结果可能是解了多少个谜，答对了多少个单词，或者解决了多少个问题等等。

（2）规则——规则是在一个游戏中允许的行动和强加的限制。规则可以更改，以适应变化的需要，使游戏更加有趣。

（3）竞争——游戏通常包含某种形式的竞争，这种竞争可以是与对手对抗，与自己对抗，与机遇对抗或与时间对抗，许多游戏将这些要素合并在一起。

（4）挑战性——游戏最具吸引力的特征之一是它提供某种类型的挑战性，与目标不同，它促使游戏者采取各种行动以便达到目标。

（5）幻想性——游戏通常依靠幻想性来激发动机，幻想性的程度可以是接近真实情景或远离真实，直到一种完全是想象出来的游戏。

5.测试

测试是教学活动中的重要一环。利用计算机进行测试是计算机辅助教育的一项重要内容，它是CAI不可缺少的组成部分，其作用是：判定学生知道什么，不知道什么；根据学生表现排顺序；安排升级或降级。更重要的作用有大学升学考试和干部选拔考试等。

在测试过程中使用计算机有两种主要途径：一是在计算机的帮助下构成测试，二是使用计算机管理测试。在计算机构成测试中利用计算机出题、打印、阅卷判分。另外随着微型计算机和带终端的网络计算机的大量使用，通过计算机或终端直接管理学生的测试已经成为可能。这两种应用各有优势和局限，但只要使用得当就能在保证质量的情况下节省大量时间，通常还能够提高测试质量。

6.问题解答

问题解答型课件是为使用者提供一个软件环境，以帮助他们对计算问题和操作性问题的求解。

在计算软件包中含有各种计算程序，学生可以根据需要进行调用，让计算机完成计算问题，而学生把主要精力放在分析实际问题、建立表达式上。

在不存在数学训练情况下，可以使用模型或计算机程序等各种技术来辅助问题求解。

例如，商业学校利用交互式财政规划系统IFPS（Interactive Financial Planning Sys⁃tem）来帮助学生掌握与财政规划有关的内容以及成本与售价间差额单的使用等。程序还允许学生根据预算、产品、销售以及其他因素来建立一个商业模型，然后操纵这个商业模型，以进一步提高他们的规划商业的能力，这实际上是一个模拟问题。

利用计算机进行问题解答与通过其他方法进行问题解答之间没有什么本质区别，在这里计算机是学生们必须学习操纵的工具，如同他们操纵其他工具那样。但是利用计算机进行问题解答能够以新的方法获得更多的学习经验。

7.发现学习

发现学习模式是教师将学生置于构造好的环境之中，并给他们提供探索、分析和掌握新概念和原理的工具，通过学生自己的探索进行学习。许多开拓性工作是由美国麻省理工学院的西摩·佩伯特及其合作者指导完成的。佩伯特很久以前就注意到了学生掌握数学的基本概念和运算中的问题。他将数学学习和语言学习做了比较，并且推断学生学习语言要容易，因为语言是他们日常生活中最活跃的部分，而且是他们论及周围世界的最重要的工具。

佩伯特试图利用计算机为学习数学建立一个环境。他研究了一种叫作LOGO的计算机程序语言，允许学生用简单的术语与计算机通讯。LOGO能按指定的方向画线，学生按照一定的语言规则在终端屏幕上移动一个“海龟”，以产生各种各样的图形。学生学习语言操作，试着使用各种命令及其新的组合，产生预期的或偶然发现的几何图形。因此使他们以极高的兴趣，主动而自然地应用和了解数学原理。