面向?qū)ο笏枷雽?duì)多媒體CAI的啟示

 多媒體技術(shù)是20世紀(jì)80年代發(fā)展最迅速、最活躍的技術(shù)。大量的科學(xué)工作者和教師正在為推動(dòng)多媒體技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行著不懈的努力，取得了可觀的成果、產(chǎn)生了大量的論文。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有專門的學(xué)術(shù)性較強(qiáng)的刊物來(lái)刊載多媒體研究方面的論文，因此對(duì)散見(jiàn)于各種學(xué)術(shù)刊物上的相關(guān)文章進(jìn)行整理和分析就顯得很有必要。通過(guò)對(duì)多媒體技術(shù)內(nèi)容相關(guān)發(fā)表在2011年的核心期刊上的論文進(jìn)行分析得出結(jié)論：對(duì)多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的研究熱度比去年（2010年）有所升溫，這說(shuō)明多媒體相關(guān)技術(shù)越來(lái)越多地被應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)中，并且“其他應(yīng)用”類的文章數(shù)目和所占比例的增加，也說(shuō)明多媒體應(yīng)用呈現(xiàn)出多樣性的特點(diǎn)。多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域里的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，相關(guān)文章也大量涌現(xiàn)，大部分都是應(yīng)用到具體的學(xué)科教學(xué)的文章，再就是關(guān)于課件開(kāi)發(fā)流程，開(kāi)發(fā)工具及改進(jìn)的文章也較多，而且刊物級(jí)別也不高。多媒體CAI是多媒體技術(shù)在教育領(lǐng)域里的應(yīng)用之一。從目前的研究現(xiàn)狀來(lái)看，把多媒體CAI作為一個(gè)系統(tǒng)工程整體來(lái)研究，成為一個(gè)整體體系，還沒(méi)有這么做的。查閱并分析了大量的相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)多媒體CAI研究的內(nèi)容界定也說(shuō)法不一，通過(guò)研究分析最終確定本文的多媒體CAI的研究?jī)?nèi)容。同時(shí)找出了多媒體CAI現(xiàn)在存在的不足，將運(yùn)用面向?qū)ο蟮乃枷耄瑥暮暧^和微觀兩個(gè)層面上，分析當(dāng)前的不足，提出解決當(dāng)前不足的方法，并提出了企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)架構(gòu)和理論基礎(chǔ)。
1 多媒體CAI概念
多媒體CAI概念的由來(lái)首先要追溯到媒體的概念。媒體一詞來(lái)源于拉丁語(yǔ)“Medium”，音譯為媒介，意為兩者之間。它是指人借助用來(lái)傳遞信息與獲取信息的工具、渠道、載體、中介物或技術(shù)手段。媒體在計(jì)算機(jī)中的兩種含義：一是指存儲(chǔ)新的物理實(shí)體，如磁盤、磁帶、光盤等；二是指信息的表現(xiàn)形式或載體，如文字、圖形、圖像、聲音、動(dòng)畫和視頻等。多媒體技術(shù)中的媒體通常指后者。多媒體的英文單詞是Multimedia，它由media和multi兩部分組成。一般理解為多種媒體的綜合。多媒體就是多重媒體的意思，可以理解為直接作用于人感官的文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音和視頻等各種媒體的統(tǒng)稱，即多種信息載體的表現(xiàn)形式和傳遞方式。通常情況下，多媒體并不僅僅指多媒體本身，而主要是指處理和應(yīng)用它的一套技術(shù)。因此，多媒體實(shí)際上常被看作多媒體技術(shù)的同義詞。多媒體教育是多媒體技術(shù)眾多應(yīng)用領(lǐng)域之一。多媒體教育中的一種重要形式是計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件的運(yùn)用。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（Computer Assisted Instruction簡(jiǎn)稱CAI）是一門綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等課程相結(jié)合的邊緣交叉學(xué)科，包括將計(jì)算機(jī)直接用于為教學(xué)目的服務(wù)的各類應(yīng)用。按照課程內(nèi)容相關(guān)性對(duì)教學(xué)軟件進(jìn)行分類，在教學(xué)軟件中，內(nèi)容特定軟件為課件，內(nèi)容相關(guān)軟件為學(xué)習(xí)資源，內(nèi)容無(wú)關(guān)軟件為學(xué)習(xí)工具。媒體、多媒體、多媒體教育和CAI，它們之間的關(guān)系如圖1所示。
這里所研究的多媒體CAI等于多媒體加CAI。廣義上指教學(xué)軟件總稱。并不是特指課件本身。因此，這里的多媒體CAI包含的內(nèi)容如表1所示。
2 多媒體CAI的現(xiàn)狀
目前，多媒體CAI課件開(kāi)發(fā)人員的組成由組織管理人員、CAI教師、學(xué)科教師、編程人員、藝術(shù)教師等人員組成。開(kāi)發(fā)課件的組織機(jī)構(gòu)一般是學(xué)校或者是專門進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的公司，如果學(xué)校組織教師進(jìn)行開(kāi)發(fā)，一般都是面向個(gè)人的教學(xué)軟件，無(wú)法成套，成體系。因?yàn)閷W(xué)校有關(guān)資金和一些實(shí)際情況制約著。如果是專門進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)的公司進(jìn)行CAI課件的開(kāi)發(fā)，又會(huì)存在教育性不強(qiáng)，價(jià)格昂貴等一系列問(wèn)題。當(dāng)然，在這方面也有做的很好的公司，如東北師范大學(xué)理想信息技術(shù)研究院，這是一所有高?？蒲袌F(tuán)隊(duì)支持的進(jìn)行中小學(xué)教育軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的公司，目前的產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)并且很成熟，而且已經(jīng)占據(jù)了中小學(xué)的大部分市場(chǎng)。另外還有洪恩教育軟件公司在國(guó)內(nèi)也比較知名。針對(duì)目前我國(guó)多媒體CAI發(fā)展的現(xiàn)狀，歸納出多媒體CAI現(xiàn)狀存在以下幾點(diǎn)不足：①開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)分散，不系統(tǒng)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員也分散，各干各自的。②開(kāi)發(fā)出的教學(xué)軟件也是不成體系的，各自為各自的服務(wù)，不能成系列，成套，成批。③開(kāi)發(fā)出的教學(xué)軟件由于是各自開(kāi)發(fā)的，通用性不強(qiáng)，可移植性不強(qiáng)。④開(kāi)發(fā)人員之間沒(méi)有組織結(jié)構(gòu)，相互之間沒(méi)有溝通，聯(lián)系，重復(fù)開(kāi)發(fā)，資源浪費(fèi)。⑤開(kāi)發(fā)人員層次不同，水平參差不齊，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)的教學(xué)軟件也良莠不齊。
3 面向?qū)ο笏枷?
在對(duì)多媒體CAI進(jìn)行設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)時(shí)可以借鑒面向?qū)ο蟮木幊趟枷胧欠浅１匾?，因?yàn)檫@有助于設(shè)計(jì)出可擴(kuò)展的、靈活的和模塊化的多媒體CAI。下面對(duì)多媒體CAI中的面向?qū)ο笏枷胱髟敿?xì)分析。
面向?qū)ο笫且环N新興的程序設(shè)計(jì)方法，或者說(shuō)它是一種新的程序設(shè)計(jì)范型，其基本思想是使用對(duì)象，類，繼承，封裝，消息等基本概念來(lái)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。面向?qū)ο螅∣bject，Oriented，OO）是當(dāng)前計(jì)算機(jī)界關(guān)心的重點(diǎn)，它是90年代軟件開(kāi)發(fā)方法的主流。面向?qū)ο蟮母拍詈蛻?yīng)用已超越了程序設(shè)計(jì)和軟件開(kāi)發(fā)，擴(kuò)展到很寬的范圍。如數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、交互式界面、應(yīng)用結(jié)構(gòu)、應(yīng)用平臺(tái)、分布式系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)、CAD技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域。應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)在可以擴(kuò)展到多媒體教育領(lǐng)域了。面向?qū)ο蟮奶卣魅缦拢?
①對(duì)象唯一性：每個(gè)對(duì)象都有自身唯一的標(biāo)識(shí)，通過(guò)這種標(biāo)識(shí)，可找到相應(yīng)的對(duì)象。在對(duì)象的整個(gè)生命期中，它的標(biāo)識(shí)都不改變，不同的對(duì)象不能有相同的標(biāo)識(shí)。
②封裝性：在面向?qū)ο笏枷胫?，封裝指的是使對(duì)象成為黑箱的概念，這樣當(dāng)使用對(duì)象時(shí)就不知道它的內(nèi)部工作原理。在模式方面，這一概念就變成了創(chuàng)建這樣的類型：類型是預(yù)先定義的，并且只要引用該類型就可以很容易地在任何地方創(chuàng)建和交換數(shù)據(jù)。這樣便實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο笏枷胫械姆庋b性。
③繼承性：繼承性是子類自動(dòng)共享父類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和方法的機(jī)制，這是類之間的一種關(guān)系。在定義和實(shí)現(xiàn)一個(gè)類的時(shí)候，可以在一個(gè)已經(jīng)存在的類的基礎(chǔ)之上來(lái)進(jìn)行，把這個(gè)已經(jīng)存在的類所定義的內(nèi)容作為自己的內(nèi)容，并加入若干新的內(nèi)容。軟件重用是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的另一個(gè)重要部分?？梢酝ㄟ^(guò)繼承實(shí)現(xiàn)軟件重用。在編程語(yǔ)言中，通過(guò)子類提供這一能力。
在軟件開(kāi)發(fā)中，類的繼承性使所建立的軟件具有開(kāi)放性、可擴(kuò)充性，這是信息組織與分類的行之有效的方法，它簡(jiǎn)化了對(duì)象、類的創(chuàng)建工作量，增加了代碼的可重性。采用繼承性，提供了類的規(guī)范的等級(jí)結(jié)構(gòu)。通過(guò)類的繼承關(guān)系，使公共的特性能夠共享，提高了軟件的重用性。
④多態(tài)性：多態(tài)性是指相同的操作或函數(shù)、過(guò)程可作用于多種類型的對(duì)象上并獲得不同的結(jié)果。不同的對(duì)象，收到同一消息可以產(chǎn)生不同的結(jié)果，這種現(xiàn)象稱為多態(tài)性。多態(tài)性增強(qiáng)了軟件的靈活性和重用性。
4 面向?qū)ο笏枷氲亩嗝襟wCAI
根據(jù)面向?qū)ο笏枷胫械娜ヅ汉虾蛢?nèi)聚的設(shè)計(jì)模式，宏觀上，首先需要成立一個(gè)企事業(yè)聯(lián)盟，該企事業(yè)聯(lián)盟基于多媒體CAI資源建設(shè)平臺(tái)來(lái)展開(kāi)工作，由政府、學(xué)校、公司共同構(gòu)成。其中該聯(lián)盟中的學(xué)校代表事業(yè)單位或科研機(jī)構(gòu)，公司代表企業(yè)，政府作為紐帶。用來(lái)解決第一點(diǎn)不足，開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)分散，不系統(tǒng)，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)人員也分散，各干各自的情況。該企事業(yè)聯(lián)盟體現(xiàn)的是面向?qū)ο笏枷胫械恼系乃枷?。把多媒體CAI看待成是一個(gè)整體工程來(lái)進(jìn)行管理，企事業(yè)聯(lián)盟作為這個(gè)整體工程的總的管理者或者是組織機(jī)構(gòu)。通過(guò)這個(gè)企事業(yè)聯(lián)盟來(lái)制定統(tǒng)一的制作規(guī)范，建設(shè)教學(xué)軟件資源庫(kù)，人才培養(yǎng)計(jì)劃，統(tǒng)一的培訓(xùn)機(jī)制，形成資源共建共享機(jī)制；不斷發(fā)展擴(kuò)大規(guī)模，吸收新力量；定期舉行政府、學(xué)校、公司的資源建設(shè)交流會(huì)、研討會(huì)，加強(qiáng)政府、學(xué)校、公司之間的聯(lián)系與溝通。該企事業(yè)聯(lián)盟注重破除政府、學(xué)校、公司之間的溝通壁壘，實(shí)現(xiàn)相互之間價(jià)值增值；以提高多媒體CAI的教學(xué)軟件質(zhì)量，共建共享教學(xué)軟件資源為根本出發(fā)點(diǎn)，以滿足公司盈利需要，以提升學(xué)校的教育教學(xué)質(zhì)量，以政府為紐帶來(lái)實(shí)現(xiàn)這三者之間的深度融合和互動(dòng)。政府、學(xué)校、公司三者關(guān)系如圖2所示。
其次以企事業(yè)聯(lián)盟為后盾加上協(xié)同的理論基礎(chǔ)發(fā)展成為企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)架構(gòu)。如圖3所示。
該企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)的理論基礎(chǔ)來(lái)源于德國(guó)著名物理學(xué)家哈肯（Hermann Haken，1971）提出協(xié)同的概念?！皡f(xié)同創(chuàng)新”是指創(chuàng)新資源和要素有效匯聚，通過(guò)突破創(chuàng)新主體間的壁壘， 充分釋放彼此間“人才、資本、信息、技術(shù)”等創(chuàng)新要素活力而實(shí)現(xiàn)深度合作。另（Veronica Serrano·Thomas Fischer，2007）提出了基于協(xié)同創(chuàng)新的合作績(jī)效變化理論。該理論主要從行為互動(dòng)維度（X軸）、資源整合維度 （Y軸）兩個(gè)維度來(lái)動(dòng)態(tài)描述協(xié)同創(chuàng)新對(duì)合作績(jī)效產(chǎn)生的重要影響。其中，行為互動(dòng)維度主要包含互惠信息、共同約定、系統(tǒng)協(xié)調(diào)、優(yōu)化同步等協(xié)同要素，資源整合維度主要包含信息、目標(biāo)、性能、行動(dòng)等創(chuàng)新要素。如圖4所示。
企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)架構(gòu)給多媒體CAI的發(fā)展提供了良好的環(huán)境支持。有了這個(gè)發(fā)展平臺(tái)，微觀上，可以按照面向?qū)ο蟮能浖こ趟枷雭?lái)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)多媒體CAI軟件，需求分析階段，設(shè)計(jì)階段，編碼階段，單元測(cè)試階段，驗(yàn)收測(cè)試階段，維護(hù)階段。軟件開(kāi)發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，經(jīng)過(guò)學(xué)生、教師、編程人員等各類人員的通力合作，并結(jié)合具體學(xué)科的特點(diǎn)，以此提高開(kāi)發(fā)效率，保證軟件質(zhì)量。
第三，在企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)架構(gòu)下，進(jìn)一步開(kāi)展多媒體CAI的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和研究。有了統(tǒng)一的規(guī)范，加之企事業(yè)聯(lián)盟運(yùn)行平臺(tái)架構(gòu)，通過(guò)面向?qū)ο蟮奶卣鞯膯⑹?，得出以下的解決辦法。
①由面向?qū)ο蟮姆庋b性得出可以建立多媒體CAI資源庫(kù)（積件庫(kù)）。在面向?qū)ο笏枷胫?，封裝指的是使對(duì)象成為黑箱的概念，這樣當(dāng)使用對(duì)象時(shí)就不知道它的內(nèi)部工作原理。我們可以把課件也看成是封裝好的一個(gè)一個(gè)積件，有些使用者直接可以拿過(guò)來(lái)二次使用，而不用去考慮這個(gè)積件是怎么編程的，怎么生成的，增強(qiáng)了重用性。同時(shí)加強(qiáng)這類可編輯課積件的研制和開(kāi)發(fā)，組織人力物力財(cái)力聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出豐富、實(shí)用的可編輯積件系統(tǒng)并推廣應(yīng)用。
②由面向?qū)ο蟮睦^承性得出可以開(kāi)發(fā)出一些課件、積件、軟件的二次開(kāi)發(fā)工具。這些二次開(kāi)發(fā)工具留有進(jìn)一步生成課件的接口，同時(shí)集成了一些其他開(kāi)發(fā)工具，這些工具也可以重新封裝，作為新的使用工具，使用者不用考慮其原理和背后的編程代碼，直接拖過(guò)來(lái)就可以使用，大大的降低了軟件開(kāi)發(fā)的難度，更利于一線教師開(kāi)發(fā)出更符合教學(xué)目標(biāo)的課件或者教學(xué)軟件。
③由面向?qū)ο蟮亩鄳B(tài)性得出可以從資源庫(kù)里原有的積件加以改進(jìn)生成新的多媒體CAI，并不用徹底從頭開(kāi)發(fā)，這就需要在積件的編制和開(kāi)發(fā)過(guò)程中要注意遵守統(tǒng)一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并留有接口，注重資源整合和共享。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，多媒體CAI的發(fā)展已經(jīng)朝著智能化、協(xié)同化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化的方向前進(jìn)。多媒體CAI與當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人工智能，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等有機(jī)的結(jié)合，其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)將呈現(xiàn)出：
①智慧化：像智慧校園，智慧城市，智慧交通一樣，智慧教育也將越來(lái)越多的影響多媒體CAI的未來(lái)發(fā)展。這需要當(dāng)前很多先進(jìn)技術(shù)的配合發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，云技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。②游戲化：將越來(lái)越多的教育游戲引入多媒體CAI中，使學(xué)習(xí)變得越來(lái)越輕松，寓教于樂(lè)。③體驗(yàn)化：將可穿戴技術(shù)引入多媒體CAI中，學(xué)習(xí)者將身臨其境，同時(shí)也可以根據(jù)學(xué)習(xí)者特點(diǎn)，選擇適合學(xué)習(xí)者的多媒體CAI資源，按照自己的人腦的聯(lián)想的思維方式，非線性地組織多媒體信息，改變以往的學(xué)習(xí)感悟；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的引入讓學(xué)生置身于逼真的仿真環(huán)境，學(xué)習(xí)和探索現(xiàn)實(shí)世界中不可能接觸到的事物，為學(xué)生提供一種新型的學(xué)習(xí)環(huán)境。這些都將讓學(xué)習(xí)者有全新的體驗(yàn)。
經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)科研工作者和學(xué)者的不懈努力，如果再能得到國(guó)際的專家的指導(dǎo)和幫助，相信多媒體CAI的未來(lái)發(fā)展會(huì)更好。