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1、21第1章 多媒体CAI课件基础知识本章主要介绍多媒体技术的基本概念以及在计算机辅助教学这一新兴的教育技术领域的应用，介绍多媒体电子出版物的发展、计算机辅助教学的基本概念，并且描述多媒体CAI制作理论设计思想、教学设计原理、CAI课件分类等基本知识。为了更好地制作和应用多媒体CAI课件，本章还较为详细地介绍与此相关的计算机网络技术、多媒体制作技术和相关技术，同时还介绍多媒体CAI课件制作条件。本章学习重点 了解多媒体电子出版物的特点和发展趋势； 了解计算机辅助教学的各种方法与手段； 掌握CAI制作的基本知识和分类； 了解CAI制作的基本原则。1.1 多媒体电子出版物多媒体电子出版物（Multi
2、-medium Electronic Publications，MEP）是以电子数据的形式，把文字、图形图像、动画、声音、影像等信息贮存在电、光、磁、胶片等非纸质载体上，并通过计算机或网络通信来播放以供人们阅读的出版物。也有专家认为多媒体电子出版物是把多媒体信息经过精心组织、编辑，以图、文、声、像等多种形式表现并且由计算机及其网络对这些信息以内在的统一方式进行存储、传送、处理及再利用的电子出版物。多媒体电子出版物一般认为包括电子图书、电子期刊、电子新闻报纸、电子手册与说明书、电子公文或文献、电子图画、电子广告、电子声像制品等。多媒体电子出版物是计算机、视频、通信、多媒体等高技术与现代出版业相结
3、合的产物，它将文字、声音、图形图像、动画、视频等多媒体信息集成在磁、光、电介质上，其内容丰富多彩，情节五光十色。目前，多媒体电子出版物正在教育、百科、旅游、家庭、娱乐等领域崭露头角。多媒体电子出版物的传播媒体形态，包括软盘、只读光盘、交互式光盘、图文光盘、照片光盘和集成电路卡等。其中光盘和网络传输站点是多媒体电子出版物的主要载体。多媒体电子出版物提倡“无纸”，是一种顺应时代潮流的“绿色出版物”。光盘版、联机版出版物的开发，可节省大量的木材资源，有利于保护地球生态。多媒体电子出版物最具特色的是以下5个优点：存储容量大，一张光盘可以存储几百本长篇小说；可以集成文本、图形、图像、动画、视频和音频等多
4、种媒体信息；运输与携带方便，检索迅速；可长期保存，不会出现纸质出版物那样变色、发霉、虫蛀和粉化等；能及时传播，通过因特网可立即发行到国内外各地；价格低廉，单位成本是普通图书的几分之一，甚至几百分之一。专家预测，今后全球的多媒体电子出版产业将以年平均24%的增长率发展，多媒体电子出版物在出版物中所占的份额将越来越大。印刷媒介与电子媒介的竞争，将成为数字化时代最引人注目的现象之一。同时，在现代教育技术的普及中，多媒体电子出版物中计算机辅助教学课件占有很大的比例。1.2 计算机辅助教学计算机辅助教学（Computer Assisted Instruction，CAI）是利用计算机作为主要的教学媒体来
5、进行教学活动，即利用计算机来辅助教师执行教学。计算机辅助教学一词在国家教育部制定的计算机辅助教学软件制作规范定义为：以数字方式将表现学科教学内容和教学过程的图、文、声、像、动画以及活动影像等信息通过计算机系统存储、加工、传输和呈现，用户可通过人机交互方式使用，以便辅助教师教和学生学。 随着科学的进步与时代的发展，计算机辅助教学已被大部分教师认可。计算机辅助教学手段的应用，以其软件多方位、立体化的开发和利用，以及储存信息量大、画面丰富、多种媒体综合运用等特点，在教学过程中为学生建立了一个动态教学环境，开阔学生的视野，丰富学生的想象力，调动学生的学习兴趣，从而大大提高课堂教学效率。（除特别说明外，
6、本书CAI即表示利用多媒体技术的计算机辅助教学）。1.2.1 基本概念CAI教学是把计算机作为一种新型教学媒体，将计算机技术运用于课堂教学、实验课教学、学生个别化教学（人机对话式）及教学管理等各教学环节，以提高教学质量和教学效率的教学模式。由于采用了CAI教学，学生不再仅仅向教师学习，而且可以通过知识库和专家系统学习，可以通过课件光盘学习，可以通过网络在网上学习等。教师则着重于提高学生的分析问题和解决问题的综合能力和加强他们的整体素质。同时由于知识更新速度加快，要求人们不断学习，不断更新知识，以学校为主的教育将转向终身教育，学校的教育体制和功能也将发生显著的变化。所以在这种情况下，传统的教育观
7、念发生了根本的改变。现在学生由过去的被动学习在很大程度上变成了主动学习。在学习内容选择、学习进度控制上，学生有很大主动性。特别是在有多媒体技术和网络支持下的计算机辅助教学中，学生可共享更多的教学资源，学习方式、学习地点和学习时间安排都有很大的灵活性，更适应于个性不同的每个学生。这样，教育方式也会发生巨大改变。采用了CAI教学，教师除了具有传统的教师职能以外，更重要的职能是对教学信息进行加工，使之具有可在计算机辅助教学中应用的各种形式，例如多媒体光盘、因特网网页、信息数据库等。同时学校也可以没有明显的校园界限，教育资源向公众开放，学生没有年龄的限制，学习则是由学生根据自己的需要和情况安排与选择。
8、在这种环境下的教师和教育机构的职能都与传统教学模式有极大的不同。在教育中采用了以多媒体技术、网络等支持的计算机辅助教学，使教育研究中也出现了新教育模式下的认知理论及其应用研究、人-机界面的心理学研究、人的视听分配和信息综合的特征研究等一系列新的研究领域和课题。因此它对教育内容和教育研究也产生了很大的影响。由此可见，正是因为采用了CAI教学，使得赋予教育以新的内容与概念，推动了教育的变革，使其适应社会的发展。它也有利于变被动教育为主动教育、变应试教育为素质教育。这不仅是教育方法和技术的更新，而且将深入地影响到教育结构、教学体制和教学管理的整体改革，从而促进教育的现代化。1.2.2 学习模式从20
9、世纪80年代末开始，随着计算机技术、多媒体技术、网络技术的迅速发展，以及信息技术被引入教育科学和教育理论研究，CAI教学发展进入了一个新的阶段。尤其是自20世纪90年代后期起人工智能、虚拟技术、超文本和超媒体技术的实用化，CAI教学内容的组织和呈现方式表现出多样化特点。我国CAI教学起步较晚，但发展较快。从20世纪70年代末期开始，我国开始了CAI教学的研究和应用实践。1978年教育部在华东师范大学和北京师范大学首先成立了现代教育技术研究所，专门从事电视和计算机等高新技术在教育领域中的应用研究。20世纪80年代初期有些高校研制了一些CAI教学系统，如华东师范大学的“微机辅助BASIC语言教学系
10、统”。1987年上海成立了中国CAI教学学会，该学会对推动我国CAI教学的发展起了很大的作用。同年在国家“七五”攻关项目中，列入了两项CAI教学方面的专题项目，一项是面向大专院校，另一项是面向中小学。20世纪90年代，我国许多师范院校成立了电化教育系或电教中心，同时，国家在“九五”科技攻关项目中，各学科出现了一些较为优秀的教学软件。这些都为我国多媒体CAI教学的发展奠定了良好的基础。我国当前流行的几种CAI教学主要学习模式。1以学生-计算机交互为中心的交互形式这种形式包括个体化学习乃至基于生-机交互的群体学习，甚至还可以包括基于网络的生-机交互学习。这种学习显然是以“课件”概念为代表的学习，这
11、种学习形式的存在以市场上推出的形形色色CAI教学课件为标志，适宜于个别化学习的传统“课件”式CAI教学软件，积极地展示计算机的交互性能，这种辅助教学形式在面向知识选择能力和自我控制能力较强的成人，在继续教育方面起到了明显的作用；在中小学生的学习时也起到了一定的辅助作用。2CAI授课的形式面对面的人际交流永远是充满魅力的交流，其存在是永远不可代替的。计算机走进课堂，可以使这种交流锦上添花，更加充分地提高效率。如何使计算机进入课堂，国内也已经有了许多成功的理论探讨与实践，需要继续认真研究的是：针对不同的学习者，针对不同的教学内容，如何在传授知识中实现具象与抽象的最佳平衡这种教学形式在我国当前教育改
12、革实践中的重要作用，通过人与人之间的直接交流而获得的学习对任何一个学习者来说都是必不可少的。3基于Internet的学习形式Internet学习方式的最大优点在于，它突破了传统课堂对人数及地点的限制，只要传输带宽足够，软件支持交互式操作，人们可以完成非常生动活泼的学习过程。而且，认知学徒理论、十字交叉形理论、教练理论以及支架理论等教学方法都支持这种教学模式。利用 Internet，传统的CAI教学功能有了非常大的拓展，真正实现了互动式教学过程。实现这种模式可分为下列方式：（1）实时式讲授在这种模式中，教师和学生可以不在同一地点，师生之间可以通过视频进行实时交流，就如同在一个教室中一样。这种实时
13、交互式远程教学系统将网络、多媒体及虚拟现实技术结合起来，达到双方或多方实时交互。（2）非实时式讲授这种模式是由教师将教学要求、教学内容以及教学评测等材料编制成HTML文件，存放在Web服务器上，学生通过浏览这些网页来达到学习目的。（3）个别辅导模式这种教学方式可通过基于Internet的CAI课件以及教师与单个学生之间的密切通信来实现，个别指导可以在学生和教师之间通过电子邮件非实时地实现，也可以通过Internet上的在线交谈方式实时实现。（4）群体讨论模式这种 Internet教学模式适用于协同学习理论。实现群体讨论学习的方式有多种，最简单实用的是利用现有的 BBS。这种系统具有用户管理、讨
14、论管理、文章讨论、实时交流、用户留言、电子邮件等诸多功能，因而很容易实现集群讨论模式。（5）探索学习模式这种Internet教学模式适合于认知学徒理论和教练教学理论。通过Internet发布一些适合由特定的学生对象来解决的问题，要求学生解答。（6）协作学习模式在基于Internet的协作学习过程中,通过竞争、协同、伙伴、角色这些模式来实现。CAI技术的发展，可以看出人类学习理论、计算机技术对其起到了巨大的推动作用，同时也看到社会的发展现状对它的期望和约束。基于这种原因，CAI 的未来发展将会呈现出多态性。 （1）应用方式的多样化除了能提供交互环境的CAI软件之外，用于课堂演示和帮助教师备课的C
15、AI软件也将得到发展。 （2）多种学习资源的集成化计算机不能说成是唯一的学习资源。重要的是各种学习资源（包括教师）的综合运用，发挥各种媒体的各自的独特作用，从而形成各种学习资源集成的优化的学习环境。 （3）研究、使用和教师培训的互动CAI软件的研究和应用的根本目的在于改革教学、提高学生的培养质量。把研究、应用和教师培训有机地结合起来，以研究促进应用，反过来又以应用促进研究，使其形成互动机制，是保证CAI正确发展的有效途径。1.2.3 CAI课件制作规范教育研究部门、高等院校、中小学内的电教人员是CAI教学软件制作的主要力量。CAI课件制作的标准化问题值得注意。本书仅简略介绍2007年12月由国
16、家教育部制定的计算机辅助教学软件制作规范（Production Regulation of Computer Assisted Instruction Software）。其引言指出：“本规范规定了计算机辅助教学(CAI)软件的术语、硬件运行环境、软件运行环境、网络运行环境、表现形式以及文件格式、文档编写要求等。本规范适用于各级各类高等学校、出版单位以及计算机软件公司研制、开发、推广和使用的高等教育用计算机辅助教学软件。”该规范共分九大部分，规定了CAI教学软件的术语、硬件运行环境、软件运行环境、网络运行环境、表现形式以及文件格式、文档编写要求等。第一部分为引言；第二部分术语介绍计算机辅助教学
17、的定义和相关的名词术语，包括课件脚本、文字脚本、制作脚本等；第三部分介绍硬件运行环境；第四部分介绍软件运行环境；第五部分介绍网络运行环境；第六部分介绍出版要求；第七部分介绍CAl表现形式要求；第八部分介绍文档编写；第九部分介绍CAI软件开发规程。规范由国家教委“计算机辅助教学软件制作规范研究”项目组负责起草，并委托国家教委高等教育文、理、工、农、医CAI与试题库协作组共同解释。1.2.4 CAI课件制作条件根据目前多媒体电子出版物的开发系统组成情况看，CAI课件制作系统存在着单机制作环境和网络制作环境两大类。CAI课件制作系统从其网络组成形式，又可分成对等网络制作系统及客户机/服务器网络制作系
18、统两大类。1硬件设备1）多媒体微型计算机用于开发CAI课件的微机最低配置要求包括：CPU为P，主频450MHz；内存512MB；显示卡为12801024分辨率，24位真彩色（具备图形功能）；硬盘100GB以上；高保真立体声音箱；优质麦克风等。2）专用板卡类音频处理卡、文本/语音转换卡、视频采集/播放卡、VGA/TV转换卡，视频压缩/解码卡（MPEG卡，JPEG卡）等。3）外部设备类图像扫描输入设备：分辨率为14401440 DPI的平板式彩色扫描仪、摄像头、数字照相机、数字摄像机；图像输出设备：彩色激光打印机或高分辨率彩色喷墨打印机；数据记录设备：光盘刻录机。4）网络通信类电话拨号上网设备：5
19、6Kb/s调制解调器（Modem）；网络适配器（俗称网卡），一般使用NE2000的10MB网卡或100MB即插即用的其他型号的网卡。5）其他多媒体处理工具关于其他各类媒体处理工具，在本书的第4章将有较为详细的介绍。2软件条件1）多媒体操作系统多媒体操作系统又称多媒体核心系统（MultiMedia Kernel System）。它应具有实时任务调度、多媒体数据转换和同步控制机制，对多媒体设备的驱动和控制，以及具有图形和声像功能的用户接口等。例如，Microsoft公司在PC上推出的 Windows with Multimedia Extension 1.0或Multimedia Developm
20、ent kil。2）多媒体系统开发软件工具多媒体系统开发软件工具也称为媒体处理系统工具，或称为多媒体系统开发工具软件，是多媒体系统重要组成部分。多媒体创作软件工具。例如Macromedia公司的Extreme 3D，为三维图形视觉空间的设计和创作，提供了包括建模、动画、渲染以及后期制作等 功能。3）数据库对多媒体的支持多媒体系统开发软件涉及到数据库技术，包括关系数据库和面向对象数据库（OODB）。Foxpro、Access、Paradox、Sybase、Oracle等一批商品化的扩展关系型多媒体数据库的出现，使扩展关系数据的方法上了一个新台阶。3创作开发人员条件CAI课件制作队伍一般由专业教师
21、编导、文字编辑、美术编辑、视频编辑、音频编辑和软件工程师组成。通常采用工作组制，每个工作组由35人组成，其中主要人员有软件工程师（可兼编导、音频编辑或视频编辑）、文字编辑和美术编辑。一般情况下，CAI课件开发小组应包含以下人员：1）专业教师、专家和脚本设计人员该人员应对开发CAI课件的学科领域具有充分的了解，能对系统所表达的主题内容的精确性负责。这类人员还应该承担着脚本编写工作，负责完成所表达内容的组织工作。脚本设计人员的职责是在原始讲稿的基础上，写出能够用多媒体信息表现的创作脚本，这种脚本设计应有一定的格式，对每一帧画面上出现的内容及格式有明确的说明。2）媒体素材制作人员媒体素材制作人员的任
22、务是制作CAI课件中需要的各种媒体数据。这类人员应能利用各种设备，如扫描仪、摄像机、录音设备和电视制作设备，制作出CAI课件脚本中所要求的声音、图像、文本、电视片段、动画等。3）美术音乐设计人员美术音乐设计人员用来创造在屏幕上显示的电子美术和在计算机上出现的电子音乐。美术音乐设计人员除了决定节目的整体外观、包括背景颜色、字体格式及使用界面的色调等外，还要决定个别区域所使用的音、视频要素，负责CAI课件内容讲解部分的语音对话、背景音乐、特殊音响等。4）交互媒体创作人员创作人员应十分熟悉多媒体的表现手法，熟悉创作工具的性能。这些工作包括CAI课件需求分析、网页制作任务确定、超链接的内容组织、创作概
23、念形成和超文本流程绘制等。如果需要编写程序，还应协助CAI课件软件人员完成程序的编制。5）计算机硬件维护和软件编程人员硬件维护人员应保证CAI课件正常运行的网络工作环境。计算机硬件维护和软件编程人员有责任建立一个统一的工作平台，以适应CAI课件软件的顺利运行。软件编程人员负责CAI课件软件的编写、多媒体数据库的开发和整个CAI课件的日常维护与管理。1.2.5 CAI课件播放条件随着现代化教学系统在各大院校的不断推进，CAI课件播放条件就是建立集多功能教室系统、多媒体教学系统、演播系统于一体的新型现代化教育的教室。这里初步介绍一个多媒体CAI课件教学环境。CAI课件教学环境整个系统要高效率地完成
24、教学任务，结合各个系统，充分发挥各个系统的功能，实现现代化的教学。1多媒体显示系统多媒体显示系统由高亮度、高解析度的液晶投影机和电动屏幕构成；完成对各种图文资料的大屏幕显示。2多媒体电教室A/V系统多媒体电教室A/V系统由计算机、DVD、VCR（录像机）、实物展台、功放、音箱等A/V设备构成；完成对各种图文信息（包括各种软体的使用、DVD/CD碟片、录像带、各种实物、声音）的播放功能；实现多媒体电教室的现场扩音、播音，配合大屏幕投影系统，提供优良的视听效果。3智能型多媒体中央控制系统多媒体电教室各种电子设备要求能集中控制。包括：要求操作简单、人性化、智能化；要求整个系统可靠性高；尽量多地体现出
25、各种设备的卓越功能，让所有设备工作在最佳状态，发挥设备的最大功效；能够控制投影机，进行开/关机、输入切换等功能；并实现屏幕的上升、停止、下降功能；能够控制DVD、VCR进行播放、停止、暂停等功能；能够控制实物展台进行放大、缩小等功能；能够控制音量，进行音量大小的调节功能；能够实现音视频、VGA信号自动切换控制功能。4多媒体电教室功能1）多媒体显示系统的控制通过主机后的串口（RS232/IR接口），控制投影机的所有功能，如开/关机、VIDEO/VGA输入切换等；并且能够自动实现关联动作，如关闭系统时，自动将投影机关闭；通过控制投影机的输入切换（VIDEO、VGA1、VGA2、VGA3），实现对视
26、频图像、计算机图像、预留计算机图像的切换；通过内置4路强电继电器，控制屏幕的上升、下降、停止；并且能够自动实现关联动作，如投影机开时，屏幕自动下降，投影机关时屏幕自动上升。 2）实现A/V系统的控制通过主机后的红外控制口和红外发射棒，控制DVD（录影机、实物展台）的所有动作，如播放、暂停、停止、快进、快退、上一曲、下一曲、菜单、上/下/左/右等；并且可以自动将DVD录像机、实物展台的图像切换到投影机，投影机自动选择视频输入，自动将DVD录像机、实物展台的声音切换到功放；通过主机内置的音频切换模块，自动切换DVD、VCR、计算机的音频输入；通过主机内置的音量控制模块，控制功放输出音量的大小； 通
27、过主机内置的视频切换模块，自动切换DVD、VCR、实物展台、预留视频的图像到投 影机。3）网络的接入通过专用光纤，与控制主机联接进入学校的校园网，连通Cernet、Internet，获取更大的教学资源，并可以进行远程教育，开办视频网络课堂等。1.3 多媒体技术的基本概念多媒体集文本、声音、图像、视频和动画等为一体，是计算机处理信息多元化的技术和手段。多媒体技术本质上是一种计算机接口技术，它采用图形交互界面、窗口选择操作等，使人机交互能力增强，有利于人与计算机之间的信息交流。如何熟练地应用多媒体技术是制作相对完美的多媒体CAI课件的基石和基本功。1.3.1 媒体及媒体的分类国际电报电话咨询委员会
28、（Consultative Committee for International Telegraph and Telephone，CCITT）是一个负责开发通信标准的国际组织。目前，该组织已经成为国际电讯联盟标准化组（ITU-T）。该组织将媒体信息表示和传播的形式载体分为5类：感觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体。感觉媒体：指直接作用于人的感觉器官，使人产生直接感觉的媒体。如引起听觉反应的声音、引起视觉反应的图像等。感觉媒体又可以分为视觉类媒体、听觉类媒体和触觉类媒体。视觉和听觉类媒体是信息传播的内容，触觉类媒体是实现人机交互的手段。表示媒体：指传输感觉媒体的中介媒体，即用于数据
29、交换的编码。如图像编码、文本编码和声音编码等。表示媒体是承载信息的载体，如文字、声音、图像、动画、视频等。表现媒体：指进行信息输入和输出的媒体。如键盘、鼠标、显示器等。存储媒体：指用于存储表示媒体的物理介质。如磁盘、光盘、磁带等。传输媒体：指传输表示媒体的物理介质。如电缆、光缆和电磁波等。1.3.2 多媒体的定义“多媒体”一词译自英文Multimedia，从字面上看，多媒体就是由单媒体复合而成的。多媒体技术从不同的角度有着不同的定义。在视觉媒体上，包括图形、动画、图像和文字等媒体，在听觉媒体上，则包括语言、立体声响和音乐等媒体。有人定义多媒体是 “文字、图形、图像以及逻辑分析方法等与视频、音频
30、以及为了知识创建和表达的交互式应用的结合体”。现在多媒体这个名词或术语几乎已经成为文字、图形、图像和声音的同义词，也就是说，一般人都认为，多媒体就是声音、图像与图形等的组合，所以在一般的文章中也就一直沿用这种不太准确的词。目前人们对多媒体的理解，主要仍是指文字、图形、图像、声音等人的器官能直接感受和理解的多种信息类型，这已经成为一种较狭义的多媒体的理解。在计算机和通信领域，信息中包含的正文、图形、声音、图像、动画和视频都可以称为媒体。从计算机和通信设备处理信息的角度来看，可以将自然界和人类社会原始信息存在的形式数据、文字、有声的语言、音响、绘画、动画、图像（静态的照片和动态的电影、电视和录像）
31、等，归结为三种最基本的媒体：声、图、文。目前人们所说的多媒体，是指能够同时采集、处理、编辑、存储和展示两个或以上不同类型信息媒体的技术，这些信息媒体包括文字、声音、图形、图像、动画和活动影像等。1.3.3 多媒体的元素多媒体包括文本、图形、静态图像、声音、动画、视频剪辑等基本要素。不同的文档格式是为不同的情况而设定的，互不兼容。1文本文字是一连串人们能理解的字符，可算是最基本的沟通媒体。它包括普通文本、图形文字和动态文字。具体可分为以下几类，如图1-1所示。（1）记事本文档（TXT）：只有ASCII码，没有任何格式化编码。（2）文本文档（DOC）：包含文字及格式化编码，但需使用特别软件打开及导
32、出。（3）RTF（Rich Text Format）文档：包含文字及格式化编码，而且是跨平台的，可用一般文件处理软件打开及导出。（4）PDF（Portable Document Format）文档：能保留原文件的版面设定及排版格式。图1-1 文本类型及格式间的转换（5）线性文本与非线性文本超文本（Hypertext）。用超文本技术开发的多媒体软件更接近学习者联想的特点，更符合学习者的身心特点，十分方便信息的查寻与检索，在多媒体应用中具有很大的潜力称之为非线性文本超文本。但是，超文本的开发所花的工作量远远超过线性文本的开发。2图片图片包括图形（Graphic）和图像（Still Image）两种
33、。与文本信息相比，图片信息一般比较直观，抽象程度较低，阅读容易，而且图片信息不受宏观和微观、时间和空间的限制，许多内容都可用图片来表现。图形指的是从点、线、面到三维空间的黑白或彩色几何图，也称矢量图（Vector Graphic）。图形的颜色是指颜色产生的方式，以及在图形中识别的方法。其基本描述有以下几种：（1）RGB（Red Green Blue）：常用于计算机显示屏上，可提供24位元全彩颜色。（2）CMYK：常用于彩色打印及出版业，可提供高达32位元色彩。（3）索引颜色（Indexed Colour）：为了节省图片所需存储空间，按个别图片的颜色分布，从原来RGB 全彩色版选取256种颜色建
34、立颜色表，并给每种颜色一个索引。索引颜色多用于多媒体制作中。（4）灰度（Grayscale）：将灰色由不同比例的黑色和白色调和而成，8位元灰度图形內的每个像素，其光暗以0（黑色）255（白色）来表示。灰度多用于黑白照片中。图形的存储格式包括BMP（bitmap）、JPEG（Joint Photographic Experts Group）、GIF（Graphics Interchange Format）、PNG（Portable Network Graphics）及TIFF/TIF（Tag Image File Format）5种。一般所说的图像不是指动态图像，而指的是静态图像，静态图像是一个
35、矩阵，其元素代表空间的一个点，称之为像素点（Pixel），这种图像也称位图。图像中的位（Bit）用来定义图中每个像素点的颜色和密度。对于黑白线条图常用1位值表示，如灰度图常用4位（16种灰度等级）或8位（256种灰度等级）表示该点的密度，而彩色图像则有多种描述方法。位图图像适合表现层次和色彩比较丰富，包含大量细节的图像。彩色图像需要由硬件(显示卡)合成显示。3声音声音是人类听觉范围内的声波，这种一连串的模拟信号，可通过音效卡转换为数字信号。除了视觉以外，人类获得的大部分信息来源于所听到的声音，声音不一定是最主要的刺激因素，但它有着自身独特的性质和作用。声音信息主要有瞬时性、顺序性两方面的特性。
36、在多媒体系统中，存储声音信息的文件的常见格式有WAVE (WAV)、MIDI (MID)、MP3、Real Audio (RA)几种。4动画动画是由靠显示一连串顺序的图片或帧以模拟动作。动画与视频一样，显示帧的速度越高，画面越流畅。动画文件主要有两种格式：一种是Autodesk公司的动画软件3D studio和Animator Pro生成的FLIC动画文件；另一种由Macromedia公司的Director生成的MMM格式，也就是标准Windows术语所称的多媒体影片文件。5视频视频是由一连串附有音轨的顺序帧(frame)组成。这些帧在显示器上迅速（例如每秒30格）顺序出现，在眼睛内造成“视觉
37、残留”，产生活动影像的效果。视频中声音的质量，取决于帧大少、帧速率及位速率。两者的数值愈高，获得的声音的质量愈高。视频文件一般是以AVI、MOV、MPG、DAT等格式存储的。1.3.4 多媒体技术特点多媒体技术主要有以下几个特点：（1）集成性：能够对信息进行多通道统一获取、存储、组织与合成。（2）控制性：多媒体技术是以计算机为中心，综合处理和控制多媒体信息，并按人的要求以多种媒体形式表现出来，同时作用于人的多种感官。（3）交互性：是多媒体应用有别于传统信息交流媒体的主要特点之一。（4）非线性：多媒体技术的非线性特点将改变人们传统循序性的读写模式。（5）实时性：当用户给出操作命令时，相应的多媒体
38、信息都能够得到实时控制。（6）信息使用的方便性：用户可以按照自己的需要、兴趣、任务要求、偏爱和认知特点来使用信息，任取图、文、声等信息表现形式。（7）信息结构的动态性：“多媒体是一部永远读不完的书”，用户可以按照自己的需要和认知特征重新组织信息，增加、删除或修改节点，重新建立链接。多媒体技术的应用领域十分广泛，它不仅覆盖了计算机的所有应用领域，而且开拓了计算机应用新的应用领域。其中表现最为突出的是计算机辅助教学。以多媒体计算机为核心的现代教育技术使教学手段丰富多彩，计算机辅助教学使教学模式发生了深刻变化。多媒体技术在未来的几十年将彻底改变教育模式。老师在教学过程中更像向导或顾问，而不是教学基本
39、信息的提供者。目前教育软件通常只是“丰富”教学过程，而不是潜在地取代传统的以教师为基础的模式。多年来的实践已证明采用多媒体技术的教学系统有如下效果：学习效果好。说服力强。教学信息的集成使教学内容丰富，信息量大。感官整体交互，学习效率高。 各种媒体与计算机结合可以使人类的感官与想象力相互配合，产生前所未有的思维空间与创造资源。利用多媒体的集成性和交互性的特点编制出的计算机辅助教学软件，能给学生创造图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境，激发学生的学习积极性和主动性，提高学习兴趣和效率。多媒体课件能集各种教学经验于计算机应用软件，提高教学效果。这类软件为学员的学习增加了不依赖教室、训练指导人员及严
40、格的教学计划的自主独立性。1.3.5 电子出版物多媒体技术在教育领域的应用的另一大方面是电子出版物的推出。国家新闻出版署对电子出版物定义为：“电子出版物，是指以数字代码方式将图、文、声、像等信息存储在磁、光、电介质上，通过计算机或类似设备阅读使用，并可复制发行的大众传播媒体”。该定义明确了电子出版物的重要特点。电子出版物的内容可分为电子图书、辞书手册、文档资料、报刊杂志、教育培训、娱乐游戏、宣传广告、信息咨询、简报等，许多作品是多种类型的混合。电子出版物的特点：集成性和交互性，即使用媒体种类多，具有较强的表现力，特别是信息的交互性不仅能向读者提供信息，而且能接受读者的反馈。电子出版物的出版形式
41、有电子网络出版和单行电子书刊两大类。电子网络出版是以数据库和通信网络为基础的新出版形式，在计算机管理和控制下，向读者提供网络联机服务、传真出版、电子报刊、电子邮件、教学及影视等多种服务。而单行电子书刊载体有软磁盘（FD）、只读光盘（CD-ROM）、交互式光盘（CD-I）、图文光盘（CD-G）、照片光盘（Photo-D）、集成电路卡（IC）和新闻出版者认定的其他载体。随着以多媒体技术为主导的电子出版物不断创新和发展，它在人们自主学习、自我培训方面显得越来越重要，已成为教育领域不可缺少的重要组成部分。1.4 CAI课件的学习理论思想在教育技术领域中，计算机作为辅助教学的一种手段并非自然而然地优越于
42、其他媒体，CAI课件课程实践离不开合理的理论指导。这些学习理论流派为CAI课件领域的研究和发展提供了有利的条件。对CAI课件制作和使用两者来说，行为主义、认知主义的学习理论以及正赋予新内容的建构主义理论为CAI课件的深入研究和发展奠定了的理论基础。1.4.1 行为主义理论基础知识按经典的条件作用学说，让一个中性刺激伴随着另一个产生某一反应的刺激连续重复呈现，直至单凭那个中性刺激就能诱发这种反应。例如，在著名的巴普洛夫实验中，铃声替代了肉丸引起狗流口水。刺激替代现象在人身上也时有发生，例如讲课中当教师转向黑板时，学生就会拿起笔来准备做笔记。比较有实际意义的是斯金纳创立的操作性条件作用学说和强化理
43、论。他把机体由于刺激而被动引发的反应称为“应激性反应”，机体自己主动发出的反应称为“操作性反应”。操作性反应可以用来解释基于操作性行为的学习，如人们读书或写字的行为。为了促进操作性行为的发生，必须有步骤地给予一定的条件作用，这是一种“强化类的条件作用”。强化包括正强化和负强化两种类型：正强化可以理解为机体希望增加的刺激：负强化则是机体力图避开的刺激。增加正强化物或减少负强化物都能促进机体行为反应的概率增加。这一发现被提炼为“刺激-反应-强化”理论。按照这一理论，在学习过程中，当给予学习者一定的教学信息“刺激”后，学习者可能会产生许多种反应。在这些反应中，只有与教学信息相关的反应才是操作性反应。
44、在学习者做出了操作性反应后，要及时给予强化，从而促进学习者在教学信息与自身反应之间形成联结，完成对教学信息的学习。当一个刺激被重复呈现，且都能引起适当的反应，则称该反应是受刺激控制的。建立刺激控制取决于两个条件：一是积极练习，多次练习作正确反应：二是跟随强化，练习后紧接着反应以强化。1.4.2 认知主义学习理论基础知识认知学习理论认为，有意义的学习过程始终在认知结构基础上进行。先学习的知识对以后的学习总会产生各种影响。认知学习理论强调的不是刺激反应，不是环境和学习者的外部行为变化，而是学习者认知结构的变化。它把学习看做是掌握事物的意义、把握事物内部联系的意义学习。它认为学习的本质是在用语言符号
45、表征的新观念和学生认知结构中原有的适当观念之间建立实质性的、非人为的联系。认知学习理论强调知识的获得不是对外界信息的简单接收，而是对信息的主动选择和理解。人并不是对所有作用于感官的信息兼收并蓄，而是在认知结构的控制、影响下，只对某些信息给予注意，受到注意的信息被选择接收并加工。根据认知主义学习理论，学习，特别是一些高级的学习，是一种学习者内在的思维活动过程。1感觉寄存面对外界大量的刺激，感觉寄存器应从这众多的刺激信息中选取某种所需的特定信息，称这个过程为注意选择。信息在感觉寄存器中的保持时间较短，约为1/48s。在这一时间内，被选定的信息传至短时记忆区，未被传递的信息自动消失。2短时记忆短时记
46、忆不仅要对信息进行保持，还要对信息进行编码等各种处理。为了延长信息在短时记忆过程中的保持时间，短时记忆过程中需要对信息不断地进行编排，用以反复地激活记忆的痕迹。短时记忆区是一个过渡性记忆缓冲器，其容量有限，只能记录72个信息组块，只能保持大约1530s。3长期记忆短时记忆区中的信息经过复述和编码过程转化为长时记忆，传递至长期记忆区后可长期保持。长期记忆区是一个相当持久的、容量极大的信息库。长期记忆区中对信息的记忆主要有插语记忆（Episodic Memory）和语义记忆（Semantic Memory）。4控制过程控制过程对上述各种过程中信息流的控制，它包括感觉通道的选择、模式识别、信息的传递
47、和处理、反应的开始等各种操作的控制。1.4.3 建构主义理论基础知识行为主义的程序教学理论和认知主义的教学设计理论之间虽然存在着冲突，但有一个共同点，即以客观主义认识论为基础。进入20世纪80年代以后，客观主义认识论碰到了来自建构主义认识论的挑战。建构主义认为，学习者的知识应该是他们在与环境的交互作用中自行建构的，而不是灌输的。建构主义的学习观点可以简单地概括为以下几个方面：1学习是一种建构的过程知识来之于人们与环境的交互作用。学习者在学习新的知识单元时，不是通过教师的传授而获得知识，而是通过个体对知识单元的经验解释从而将知识转变成了自己的内部表述。知识的获得是学习个体与外部环境交互作用的结果
48、。2学习是一种活动的过程学习过程并非是一种机械的接受过程，在知识的传递过程中，学习者是一个极活跃的因素。知识的传递者不仅肩负着“传”的使命，还肩负着调动学习者积极性的使命。对学习者们的许多开放着的知识结构链，教师要能让其中最适合追加新的知识单元的链活动起来，这样才能确保新的知识单元被建构到原有的知识结构中，形成一个新的、开放的结构。学习的发展是以人的经验为基础的。由于每一个学习者对现实世界都有自己的经验解释，因而不同的学习者对知识的理解可能会不完全一样，从而导致了有的学习者在学习中所获得的信息与真实世界不相吻合。此时，只有经过社会“协商”，经过一定时间的磨合之后才可能达成共识。3学习必须处于丰富的情境中学习发生的最佳境态（Context）不应是简单抽象的，相反，只有在真实世界的情境中才能使学习变得更为有效。学习的目的不仅仅是要学生懂得某些知识，而且要让学生能真正运用所学知识去解决现实世界中的问题。学习者如何运用自身的知识结构进行思维，是衡量学习是否成功的关键。如果学生在学