多媒体教学软件概述

　　一、多媒体教学软件的基本性质

　　多媒体教学软件是一种根据教学目标设计的，表现特定的教学内容，反映一定教学策略的计算机教学程序，它可以用来存储、传递和处理教学信息，能让学生进行交互操作，并对学生的学习作出评价的教学媒体。
　　因此，多媒体教学软件具有如下基本要求：
　　1．教学性
　　多媒体教学软件必须符合学科的教学规律，反映学科的教学过程和教学策略。在多媒体教学软件系统中，通过多媒体信息的选择与组织、系统结构、教学程序、学习导航、问题设置、诊断评价等方式来反映教学过程和教学策略。一般情况下，在多媒体教学软件系统中，大都包含有知识讲解、举例说明、媒体演示、提问诊断、反馈评价等教学基本部分。
　　2．科学性
　　多媒体教学软件必须正确表达学科的知识内容。在多媒体教学软件系统中，教学内容是用多媒体信息来表达的，各种媒体信息都必须是为了表现某一个知识点的内容，为达到某一层次的教学目标而设计、选择的。各个知识点之间应建立一定的关系与联系的形式，以形成具有学科特色的知识结构体系。
　　3．交互性
　　多媒体教学软件必须具有友好的入机交互界面。交互界面是学生和计算机进行信息交换的通道，学生就是通过交互界面进行人—机交互作用的。在多媒体教学软件系统中，交互界面的形式包括有图形菜单、图标、按钮、窗口、热键等。
　　4．集成性
　　多媒体教学软件必须是由文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体信息集成在一起，经过加工和处理所形成的教学系统。正因为多媒体教学软件具有多种媒体的集成性，图文声像并茂，具有较强的表现力和感染力，所以能引起学生的学习兴趣和提高学生的学习积极性。
　　5．诊断性
　　多媒体教学软件必须具有诊断评价、反馈强化的功能。在多媒体教学软件系统中，通常设置一些问题作为形成性练习，向学生提问并要求学生作出反应。通过问题的提出与回答，可以使学生进行思考与操练，也可以了解学生的学习情况，并作出相应的评价，使学生获得的知识得到巩固。对于学生的学习反应，多媒体教学软件应作出相应的反馈，及时指出错误，肯定正确，给出评价信息，使学生对学习内容加深理解并得到巩固。

　　二、多媒体教学软件的类型

　　根据多媒体教学软件的内容与作用的不同，可以将多媒体教学软件分为如下几种类型。
　　1．课堂演示型
　　这种类型的多媒体教学软件一般来说是为了解决某一学科的教学重点与教学难点而开发的，它注重对学生的启发、提示，反映问题解决的全过程，主要用于课堂演示教学。这种类型的教学软件要求画面要直观，尺寸比例较大，能按教学思路逐步深入地呈现。
　　2．学生自主学习型
　　这种类型的多媒体教学软件具有完整的知识结构，能反映一定的教学过程和教学策略，提供相应的形成性练习供学生进行学习评价，并设计许多友好的界面让学习者进行人—机交互活动。利用个别化系统交互学习型多媒体教学软件，学生可以在个别化的教学环境下进行自主学习。
　　3．模拟实验型
　　这种类型的多媒体教学软件借助计算机仿真技术，提供可更改参数的指标项，当学生输入不同的参数时，能随时真实模拟对象的状态和特征，供学生进行模拟实验或探究发现学习使用。
　　4．训练复习型
　　这种类型的多媒体教学软件主要是通过问题的形式用于训练、强化学生某方面的知识和能力。这种类型的教学软件在设计时要保证具有一定比例的知识点复盖率，以便全面地训练和考核学生的能力水平。另外，考核目标要分为不同等级，逐级上升，根据每级目标设计题目的难易程度。
　　5．教学游戏型
　　这种类型的多媒体教学软件与一般的游戏软件不同，它是基于学科的知识内容，寓教于乐，通过游戏的形式，教会学生掌握学科的知识和能力，并引发学生对学习的兴趣。对于这种类型软件的设计，特别要求趣味性强、游戏规则简单。
　　6．资料、工具型
　　资料工具型教学软件包括各种电子工具书、电子字典以及各类图形库、动画库、声音库等，这种类型的教学软件只提供某种教学功能或某类教学资料，并不反映具体的教学过程。这种类型的多媒体教学软件可供学生在课外进行资料查阅使用，也可根据教学需要事先选定有关片断，配合教师讲解，在课堂上进行辅助教学。

　　三、多媒体教学软件的教学功能

　　由于多媒体技术自身的集成性、控制性、交互性等特点的影响，使多媒体技术的教学应用过程与传统的教学过程或一般的电化教学过程不同，概括起来主要有如下几方面：
　　1．图文声像并茂，激发学生学习兴趣
　　多媒体教学软件由文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体信息组成，图文声像并茂，所以给学生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，这种刺激能引起学生的学习兴趣和提高学生的学习积极性。
　　2．友好的交互环境，调动学生积极参与
　　多媒体教学软件提供图文并茂、丰富多彩的人机交互式学习环境，使学生能够按自己的知识基础和习惯爱好选择学习内容，而不是由教师事先安排好，学生只能被动服从，这样，将充分发挥学生的主动性，真正体现学生的认知主体的作用。
　　3．丰富的信息资源，扩大学生知识面
　　多媒体教学软件提供大量的多媒体信息和资料，创设了丰富有效的教学情境，不仅利于学生对知识的获取和保持，而且大大地扩大了学生的知识面。
　　4．超文本结构组织信息，提供多种学习路径
　　超文本是按照人的联想思维方式非线性地组织管理信息的一种先进的技术。由于超文本结构信息组织的联想式和非线性，符合人类的认知规律，所以便于学生进行联想思维。另外，由于超文本信息结构的动态性，学生可以按照自己的目的和认知特点重新组织信息，按照不同的学习路径进行学习。

　　四、多媒体教学软件的开发

　　多媒体教学软件本质上是一种计算机应用软件，它的开发过程和方法与一般的软件工程有着许多相同的地方。根据软件工程学的理论，计算机软件的开发过程包括以下几个步骤：①问题定义；②可行性研究；③需求分析；④总体设计；⑤详细设计；⑥编码和单元测试；⑦综合测试。但与一般的工业和商业软件相比，多媒体教学软件具有很强的特殊性，这就要求多媒体教学软件的开发不仅要遵循一般的软件工程规范，而且要考虑其特殊性。我们将多媒体教学软件分为一般的教学软件和与课程教学相配套的教学软件两大类，分别详述它们的开发和制作过程。

　　（一）一般软件的开发步骤与方法
　　由于多媒体教学软件是面向教学，且具有数据量大、交互性强的特点，从而决定了多媒体教学软件的开发有其独特的方法。多媒体教学软件开发过程，首先是选择课题，接着通过教学设计、系统设计、脚本编写、数据准备、软件编辑等步骤编制成教学软件，将教学软件在教学过程中试用评价，发现不足之处，进行修改，最后形成产品。
　　1．项目定义
　　多媒体教学软件的项目定义，通常包括如下内容：
　　（1）课题名称
　　我们应选择适合于多媒体技术来表现的学科内容，又是当前在教学活动中急需解决的问题作为研究课题。研究课题的名称在表述上应能体现教学软件的主题内容。
　　（2）制作目的
　　这一部分内容要说明清楚所制作的教学软件是属于哪种类型的多媒体教学软件，具有怎样的教学功能，可作为哪些方面的用途。
　　（3）使用对象
　　这一部分内容要说明清楚所制作的教学软件适合于哪种类型的学习者使用。
　　（4）主要内容
　　这一部分内容要说明清楚教学软件所覆盖的主要知识和内容。
　　（5）组成部分
　　这一部分内容要说明清楚教学软件的大体结构及其各主要模块。
　　2．软件的教学设计
　　多媒体教学软件是根据教学目标而设计的计算机教学程序，它是能让学生进行交互作用的一种教学媒体，所以它不同于一般的多媒体计算机软件。在多媒体教学软件的开发过程中，软件的教学设计是关键的环节，主要有学生特征的分析、教学目标的确定、多媒体信息的选择、教学内容知识结构的建立和形成性练习的设计等。详细内容将在后面有关章节进行论述。
　　3．软件的系统设计
　　由于多媒体教学软件的信息量大且要求具有友好的交互性，因此，必须认真设计多媒体教学软件的系统结构，以保证多媒体教学软件能达到最佳的教学效果。软件的系统设计将在本书第四章中详细介绍。通常情况下，软件的系统设计包括如下内容：
　　（1）软件封面的显示方式
　　软件封面是教学软件与学习者的第一个交互界面，用于说明多媒体教学软件所包含的主要内容。
　　（2）建立信息间的层次结构和浏览顺序
　　层次结构和浏览顺序是教学信息间的逻辑结构和相互间的联系。如某个知识点或教学内容应隶属于哪一层次结构，这一层次结构可用哪些媒体信息表示，这些媒体信息的排列顺序如何等。只有建立了一个良好的层次结构和浏览顺序，才能使学习者很容易地找到所需的信息而不至于无所适从。
　　（3）确定信息间的跳转关系
　　交叉跳转，即多媒体教学软件的超文本功能，它是指从某个具体的信息或主题跳转到与其相关的另一个信息或主题。交叉跳转的确定会影响多媒体教学软件开发的难易程度以及教学软件的使用效果。
　　4．软件的脚本编写
　　多媒体教学软件的教学设计和系统设计，确定了软件开发的思想方法，但其中具体的细节问题，需要通过脚本的形式来加以描述和体现，并将脚本作为教学软件开发与制作的直接蓝本。
　　多媒体教学软件的脚本分为文字脚本和制作脚本。文字脚本是按照软件教学设计的要求进行描述的一种形式；制作脚本是按照软件系统设计的要求进行描述的一种形式。关于两种脚本的编写，详细内容将在后面有关章节进行论述。
　　5．软件的数据准备
　　多媒体教学软件需要用到大量的文本、声音、图形、图像、动画、视频等多种数据，我们可将这些数据称为多媒体素材。多媒体素材需要花大量的时间和精力来制作。素材的准备工作一般主要包括文本的键入，图形、图像的扫描与处理，动画的制作和视频的截取等。素材要根据教学内容和选择设计的媒体内容来准备，不能选择那些不符合教学规律和教学内容的素材。在教学软件开发中，可充分利用原先已有的素材；如果没有合适的素材，就应当自己去制作。
　　6．软件的编辑
　　文本、声音、图形、图像、动画、视频等多种数据准备好以后，便要根据实际情况选定多媒体著作工具，利用著作工具将各种数据进行编辑，编制成多媒体教学软件。也可根据编制者的软件设计水平和所要实现的功能，选择利用程序语言或多媒体开发工具编写和生成所需的软件，编写好的程序要经过调试运行，以确保程序无误。
　　7．软件的试用与评价
　　编制出来的多媒体教学软件应该用到实际的教学环境中，进行计算机辅助教学活动。利用多媒体软件进行辅助教学，可采用课堂辅助教学或个别化教学方式。利用多媒体教学软件进行课堂辅助教学时，要设计好课堂教学过程结构，注意多媒体教学软件在课堂中的使用时机和使用方法。经过教学试用，发现在编制调试阶段未能发现的技术错误和不足，通过修改程序、使程序能正常工作。
　　根据学习评价理论，收集有关的数据进行统计分析，对教学效果进行评价。在多媒体教学软件的开发过程中，教学效果的评价分析应分为两部分进行：一部分是分析教学软件本身对教学效果的影响；另一部分是学习内容与学习水平的确定、媒体内容的选择与设计以及教学过程结构的设计对教学效果的影响。
　　分析软件本身对教学效果的影响，可使教学软件开发者清楚地看到软件结构、素材质量以及编制质量对教学效果的影响，从而能发现问题的所在，尽快改进教学软件的不足之处。分析学习内容与学习水平的确定、媒体内容的选择设计以及教学过程结构的设计对教学效果的影响，将有助于对学习内容与学习水平进行更深入细致的分析，有助于选择最佳的媒体内容。有助于设计出更好的教学过程结构。而这些内容的修改又将会对软件结构的设计、素材的准备和程序的编写产生很大的影响。因此，详细分析影响教学效果的因素对多媒体教学软件的开发有着重要的意义。
　　8．软件产品的成型
　　经过对前面各项工作的反复执行，确定了多媒体教学软件的具体内容之后，就可将多媒体教学软件制作成产品并进行推广使用。

　　（二）课程配套软件的开发步骤与方法
　　课程配套的多媒体教学软件是指与具体课程教学紧密联系，能解决课程的教学难点和重点，进行课程教学改革相配套的、系列化的多媒体教学软件。
　　前面提到，多媒体教学软件是一种根据教学目标设计的，表现特定的教学内容，反映一定的教学策略的教学程序，它可以用来存储、传递和处理教学信息，能让学生进行交互操作并能对学生的学习情况作出反馈评价的教学媒体。根据多媒体教学软件的特点和开发工作的步骤，结合课程教学改革的具体情况，有关课程配套的多媒体教学软件的开发工作，可概括为如下几个步骤：
　　1．分析课程教学问题，确定软件使用目标
　　分析原有课程的教学问题和教学矛盾，根据教学改革和人才培养的需要，提出课程改革的目标和方向，并确定多媒体教学软件的教学作用。
　　2．分析教学内容，选定开发专题
　　根据教学单元的教学重点和难点，确定开发选题，并形成一定的专题系列。
　　3．进行教学设计，编写制作脚本
　　在现代教育教学理论和软件开发理论的指导下，确定软件的框架结构，并采用文字脚本和制作脚本的形式描述出来。
　　4．选择开发平台，统一制作风格
　　根据课程的类型以及所要开发软件的特点，选择合适的软件开发工具进行开发。考虑到目前学校的实际情况，一般的教学软件应能在Windows的环境下运行，所以最好采用微软公司本身或与之兼容性较好的开发工具。另外，注意软件的总体形象，软件的封面、封底要统一，具有鲜明的特征形象标志。
　　5．进行教学试验，总结教学规律
　　利用软件进行教学试验研究，探索教学规律。并利用有关的教学研究手段和工具，收集教师和学生的反馈信息。
　　6．根据反馈信息，进行修改完善
　　根据反馈情况对教学软件进行修改和完善。
　　7．集成录制光盘，撰写使用手册
　　将软件刻录成光盘，并撰写有关的使用手册。使用手册需说明软件的使用对象、教学内容与教学功能，软件运行的硬件环境以及软件的安装过程，主要按键的使用及功能等方面。
　　8．申报鉴定，推广应用
　　将文字脚本、制作脚本、试用报告、用户手册等有关的文档资料准备好，向上级有关部门申请鉴定。对经审定通过的教学软件应积极宣传，争取在更大的范围内推广应用。

五、多媒体教学软件的应用

　　多媒体技术在教学中的应用，不仅是教学手段现代化的一种体现，而且可以成为教学整体改革的突破口。大量的事实表明，通过开展多媒体教学应用，可以促进教学观念与形式的变革，促进教学结构与教学方法的变革，促进教学思想与教学理论的变革以及教学体制和教学管理的变革。
　　在教学过程中应用多媒体技术，需要了解多媒体技术的教学特点，建设多媒体技术的应用环境，更要重视多媒体教学设计，努力探索多媒体教学模式。

　　（一）多媒体技术教学应用环境
　　多媒体技术在教学中的应用离不开各种多媒体计算机教学环境，目前，在学校中实现多媒体教学的环境主要有如下几种：
　　1．多媒体综合电教室
　　这种教学环境通常是在一般综合电教室的基础上，增加多媒体计算机，还包括VGA－TV转换卡、闭路电视系统和扩音设备等。
　　2．多媒体CAI网络教室
　　这种教学环境建有几十个学生工作站（终端），可作为学生个别化学习的环境，也可进行课堂集中演示教学。目前有许多学校在原有计算机房（未联网），或计算机网络（已联网，但非多媒体网）的基础上，经过改造建成多媒体的CAI网络系统。有些学校的多媒体CAI网络教室甚至与Internet相连，可进行多媒体远程教学。
　　3．学科多媒体专用教室
　　这种教学环境根据学科的教学特点和需要，在综合电教室或小型计算机网络的基础上，增添专门的硬件装置或软件系统，使之具有特殊的教学作用和功能，适应不同学科的技能训练要求。
　　4．多媒体电子阅览室
　　这种教学环境由多台多媒体计算机组成，可联网（或尚未联网），供学生第二课堂或课外自
　　己进行个别化学习使用。不少学校的多媒体电子阅览室已与Internet相连，学生可上网进行信息的检索和利用处理。

　　（二）多媒体教学应用设计方法
　　应用多媒体技术进行教学改革的关键是教学设计。教学设计是应用系统方法分析研究教学的问题和需求，确立解决问题和需求的教学策略、教学步骤和教学方法，并对教学结果作出评价的一种计划过程与操作程序。关于教学设计理论的详细内容将在本书第二章中介绍。
　　目前，在学科的多媒体教学研究与实践中，由于对教学设计理论的重视程度和应用水平的影响，普遍存在如下几方面的问题：
　　（1）教学方案没有明确的设计思想，反映不出理论（特别是现代教育理论）的指导，仍然是经验型的思路。
　　（2）教学目标不明确，不具体。
　　（3）教学结构流程反映不出新型教学模式的四个转变（教师角色、学生地位、媒体作用、教学过程等四方面的转变），也反映不出学科教学的规律。
　　（4）没有充分发挥多媒体的教学作用。
　　根据以上存在的问题，结合当前建构主义理论对教学改革的指导意义和教学设计理论的影响，我们将多媒体教学应用设计方法概括为如下几方面：
　　1．分析教学内容，确定教学目标
　　根据教学大纲的要求和教学内容的属性与难易程度，考虑学生的实际情况，结合教学的经验，确定每个知识点的教学目标。
　　2．选择教学媒体，创设教学情境
　　媒体的选择，就是根据教学内容和教学目标，选择记录和储存教学信息的载体（软件），直接介入教学活动过程，用来传递和再现教学信息，把教学信息转化为对学习者的感官作最有效刺激的信号的教学设备（硬件）。
　　情境创设是指创设有利于对主题意义理解的情境。所创设的情境要反映新旧知识的联系；促进学生的思维联想；利于学生对知识的重组和改造；帮助学生知识的同化和顺应。
　　3．指导自主学习，组织协作活动
　　自主学习即让学生自我学习、自我探讨。常用的方法有支架式教学、抛锚式教学、随机进入学习等。协作学习是在学生自主学习的基础上，通过小组讨论、协商，以进一步完善和深化对主题的意义建构。
　　4．确定教学要素关系，形成教学过程结构
　　课堂教学系统是由教师、学生、教学内容及教学媒体等要素组成的。根据系统科学理论，要使课堂教学取得好的教学效果，必须注重教师、学生、教学内容及教学媒体这些要素之间的相互联系，以形成最佳的组织结构，因此，需要对课堂教学进行结构设计。
　　5．设计测量工具，进行学习评价
　　以教学目标为依据，设计各种检测工具和手段，检查学生的学习效果。

　　（三）典型的多媒体教学应用模式
　　随着多媒体技术的迅速发展和推广普及，多媒体技术已广泛应用于学科的教学过程中，并逐渐形成各种各样的教学模式和方法。我们相信，随着多媒体技术和网络通讯技术的发展，多媒体教学应用的模式也将不断发展。这里介绍目前几种典型的多媒体教学模式：
　　1．课堂集中演示教学
　　这种教学模式是在课堂教学中，在多媒体综合电教室或多媒体CAI网络教室的环境下，由教师向全体学生播放多媒体教学软件的片段，演示教学过程，创设教学情境，或进行标准示范等。
　　2．课堂学生自主（协作）学习
　　这种教学模式是在课堂教学中，在多媒体CAI网络教室的环境下，教师向学生提出学习要求，学生利用学生工作站（终端）进行个别化自主学习。对于具有协作学习功能的多媒体CAl网络教室。学生还可以利用网络的通讯功能进行协作学习。在学生进行自主或协作学习的时候，教师可对学生进行监控或个别指导。目前，在学校的课堂多媒体教学中，集中演示教学模式和学生自主（协作）学习模式常常结合在一起使用。
　　3．专业技能训练
　　这种教学模式是在课堂教学中，在学科多媒体专用教室的环境下，利用专门的教学功能进行专业技能的示范和训练，或进行特殊情境的仿真、实验数据的分析和处理等。
　　4．课外学生检索阅读
　　这种教学模式是学生在课余时间里，在多媒体电子阅览室的环境下，进行资料的检索或浏览，以获取信息。扩大知识面。

　　六、多媒体教学应用发展趋势

　　综合近年来多媒体技术在教学中的应用情况，可以发现，多媒体教学应用有如下几方面的发展趋势。
　　1、向网络化方向发展
　　自1995年底美国SUN公司在Internet上推出“WWW浏览器HotJava”，就彻底改变了Internet浏览器只能查询检索Internet上信息的状况，为Internet的教学应用开辟了广阔的前景，从此，基于Internet的多媒体教学应用便不断发展起来。目前，发达国家都在大力开展基于Internet的多媒体教学应用，这是多媒体教学应用中一个十分明显的发展趋势，也是当前发展最快的一个趋势。我国在这方面也投入了大量的人力和物力，也取得了一定的成果，如开发了不少的网上教学软件并开设了网上课程、网上学校等。
　　2、向智能化方向发展
　　多媒体教学软件和智能辅助教学系统在功能上存在有很大的互补性，如能将这两者结合起来，便可以扬长避短，从而推出新一代高性能的智能辅助教学系统。
　　要使多媒体教学软件具有智能化，主要涉及学生模型的建造和人工智能领域的知识表示与知识推理，后者要求探索出一种适合于多媒体环境的新的知识表示方法和相应的推理机制。除此以外。还可设法使多媒体知识库中的导航功能智能化。智能化导航不仅具有一般的导航功能，而且还可根据学生当前的知识水平，及时向学生建议下一步最合适的路径；当学生遇到困难时，能对学生进行帮助等。
　　3、向虚拟现实方向发展
　　虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）是由多媒体技术与仿真技术相结合而形成的一种交互人工世界，在这种人工交互世界里可以创造一种身临其境的完全真实的感觉。一般情况下，要进入虚拟现实的环境需要戴上一个特殊的头盔和一副数据手套。
　　VR技术在教学中的应用有非常令人鼓舞的前景，如美国休斯顿大学和NASA（美国国家航空和宇航局）约翰孙空间中心的人员建造了“虚拟物理实验室”的系统，这种系统可以让学生进行万有引力定律等各种虚拟实验，从而达到对物理概念和物理定律的深刻理解。
　　随着多媒体技术和仿真技术的发展，实现VR的理论和方法也不断发展。如“QTVR（快速虚拟）”的出现，它不是利用特殊的头盔和数据手套来产生幻觉，而是使用360度全景摄影技术所拍摄的高质量图像来生成逼真的虚拟情景。美国学习城市设计与规划的学生利用这一套系统可以设计一座虚拟城市，当学生改变城市场景的视图时，能产生浏览观光的真实幻觉。
　　上述的例子说明，多媒体技术与仿真技术的结合，使虚拟现实逐步普及到教学的各个领域，我们相信，不久的将来，虚拟现实将会进入到中小学的课堂中。