多媒体CAI课件的设计与开发是基于教学设计原理的，主要是对教学内容、教学方法和教学过程进行设计与实现。以下是多媒体教学软件的开发流程图，如图8-2-1所示。
图8-2-1 多媒体教学软件的开发流程
8.2.1 多媒体CAI系统的需求分析
1.选择适合于使用计算机辅助教学（CAI）的教学内容
在实际教学中，不是任何教学内容的使用CAI课件都能取得良好的教学效果。对于用常规教学方法就能达到教学目的的教学内容，就没有必要使用课件来进行辅助教学，以避免人力、物力的浪费。对于比较抽象、难以理解、用语言讲解不易描述的内容，采用计算机辅助教学（CAI）就可达到更好的效果。
2.确定课件设计的目标
采用计算机辅助教学（CAI）方式进行教学可从以下几方面进行考虑和分析：是否优化或改进了原有的教学效果；是否在教学模式上有了改进；是否节省了教学成本与教学时间；是否取代或减少了某些实践环节的危险性等。只有通过上述的分析，才能确定课件的设计目标，才能设计出真正实用的课件。
3.确定使用者
一般情况下，课件的使用者包括教师与学生。教师掌握计算机辅助教学（CAI）的能力是设计时应考虑的一个因素。此外还应考虑使用设备的能力，所从事的学科、学历背景等。学生的情况也是必须认真考虑的一个方面，包括其年龄、知识背景、学习能力、学习兴趣等因素。这关系到如何确定合适的课件类型，应采取何种教学方式等设计问题。例如，不同年龄的学生其认知结构差别很大，在选择教学方式及媒体时就要做相应的考虑，如6～12岁的孩子，其认知结构为“直觉思维图式”，对于该年龄段的学生，课件的首要目标是要有吸引力和感染力，将教学内容以图文并茂的多媒体形式展现，才能收到好的教学效果。而对于12～15岁的学生，其认知结构为“运算思维图式”，课件要有助于学生由直觉思维向抽象思维过渡。而在设计大学生使用的课件时，就应给予教学方法与教学策略的严谨性以充分的重视。
4.确定开发规模
课件开发是一项系统工程，在开发的过程中需要做大量复杂的工作。因此在保证达到设计目标的前提下，需限制课件的规模和复杂程度，认真分析课件开发的工作量，尽量减少课件的复杂程度，选择熟悉的开发工具及技术来设计课件。此外，多媒体CAI课件系统的需求分析还应包括如下内容。
课题名称：应选择适合于超媒体技术来表现的学科内容，并且以当前在教学活动中急需解决的问题作为研究课题，在课程的名称中要体现教学软件的主题内容。
制作目的：说清楚所制作的软件是属于哪种类型的超媒体教学软件及其用途。
使用对象：说明所制作的软件适合于哪类学习者使用。
主要内容：说明软件所覆盖的主要知识内容。
组成部分：说明软件的大体结构及其各主要模块。
多媒体教学软件开发课题的选择不是由开发者个人所决定的，而应当由从事教学实践工作的教师根据教学的实际需求，来选择需要制作成计算机辅助教学（CAI）软件的教学内容。在选择教学内容时，应考虑为什么要选择这一教学内容。在这一步骤中要注意几个问题：本教学内容的重点和难点是什么？传统教学方法为什么不能或没能很好地处理教学中这一重点和难点？利用了多媒体教学软件的什么特点来处理教学中的重点和难点？
8.2.2 多媒体课件的教学设计
多媒体CAI课件的系统设计要应用系统科学的观点和方法，按照教学目标和教学对象特点，结合学习理论合理地选择和设计教学媒体信息，并在系统中有机地组合，形成优化的教学系统和教学结构。其中包括如下基本工作：分析学生特征、确定教学目标、制定教学策略（选择教学模式、教学媒体、设计教学过程结构）、实施教学计划、进行学习评价等。
1.分析学生特征
学生的特征主要是指学生的原有认识结构和原有认识能力。原有认识结构是学生在认识客观事物的过程中在自己头脑里已经形成的知识经验系统。原有认识能力是学生对某一内容的识记、理解、应用、分析、综合和评价的能力。对学生的特征进行分析就是要运用适当的方法来确定学生关于当前概念的原有认识结构和原有认识能力，并将它们描述出来，作为确定教学目标和教学策略的主要依据，以便使制作出来的多媒体教学软件对学生更有针对性。所以在设计课件的过程中，必须考虑学习者的具体情况，如年龄特征、心理发展状况、情感发展特征及需要、感官感知的需要、环境和情绪的要求等。在本课件的设计过程中，教学对象主要是大学一、二年级的学生，根据实际教学过程中的经验，可以了解到其中大部分是计算机知识的初学者，由于年龄及生活学习环境的影响，对计算机及多媒体知识有着不同程度的理解，他们在生活中喜欢多姿多彩的方式，在学习中求知欲望强，有一定的好奇心，考虑问题时思路多呈现出一定的跳跃性，容易由一个内容联想到另一内容，大部分学生在受到鼓励时容易接受挑战竞争；由于学习习惯的影响，对新知识的学习会有一些畏难情绪和依赖心理，需要提供帮助和提示，并提供积极的鼓励。同时应注意创造性思维和解决问题能力的培养。所以需有针对性地进行设计，首先通过动态的画面引入，配以声音提示，以吸引学习者的注意力，激发学生的学习兴趣和动机，在教学内容的组织上可以采用超文本结构，并配合声音、图像等多种媒体形式。人机交互界面设计需友好，学生在操作时才容易上手。此外还可以提供实践操作的环境以进行操作技能的训练。
2.分析确定教学目标及选择教学模式
（1）确定教学目标
确定教学目标是教学设计的首要工作，也是其他设计工作的基础。要确定教学目标，需考虑三个方面的因素：一是社会的需要；二是学习者的特征；三是教学的内容。对于本课件来说，由于社会及用人单位对计算机专业学生应用能力和动手实践能力的要求在不断提高，学校教学活动在这方面的指导性训练还稍显不足，所以亟须有针对性地加强该环节的工作。在本课件的教学内容中，重点是多媒体方面的知识及其应用技术，难点则是多媒体计算机的组成及多媒体应用软件的使用。多媒体方面的知识及应用是当前计算机应用的一个热点，而在课堂讲授时由于条件所限，往往不能表达得那么具体和形象，生动性就更难以体现，学生在学习时会觉得不够具体。在其上机实践时由于条件所限（如硬件设备的配置不足，指导教师人数少等），学习效果也就难以得到保证，这就直接影响到了学生对这部分知识的综合运用能力及对后续课程的学习造成了影响。由于超媒体独特的结构特点，在教育、教学领域上具有其特有的优势。所以我们可以尝试结合计算机辅助教学（CAI）的原理及超媒体技术来解决这一问题。使学生通过该教学软件的帮助实现自己控制的“个别教学”，并根据具体情况适当配合教师的指导，了解多媒体的基本概念，熟悉多媒体计算机的组成及多媒体附件的作用、操作技巧等。并在确定教学目标前先选择好教学内容，在确定教学内容后，进一步根据学科的特点，将教学内容分解为许多的知识点，分析这些知识点的知识内容是属于事实、概念、技能、原理、问题解决等的哪一类别，并考虑到学习者的特点和社会需要，把各知识点的教学目标确定为知道、理解、应用、分析、综合和评价等不同层次。在本课件中，教学内容有多媒体的基本概念，多媒体的主要组成部件及其性能、作用，多媒体附件的使用等。如表8-2-1所示。
表8-2-1 课件教学内容及对应的教学目标
（2）选择教学模式
计算机辅助教学（CAI）课件的设计过程中可采用的模式有：操作与练习、个别指导、游戏、模拟、问题求解等类型。其中，操作与练习类课件是对课堂教学的补充；个别指导课件是相对独立的教学单元，用来教授学生掌握一些概念和规则，并通过练习及测试评估学生的理解力；游戏类课件可设计成与教学中的操练、练习有关的内容，用来锻炼学生的决策能力，增加趣味性；模拟类课件则选用算法模型模仿真实现象的行为。在本课件的设计中，考虑到由于教学内容相对独立，但其包含信息类型较多，而且有些内容还需要通过实际训练来进行学习，在具体教学中综合使用了多种不同的教学模式，在教学模式的选择上以个别指导型为主，辅以操作与练习、游戏及模拟等。
3.合理选择与设计媒体信息
根据对教学内容与教学目标分析的结果和各类媒体信息的特性，选择合适的媒体信息（如文本、图形、动画、图像、影像、解说、效果配音等）。将其分别安排在不同的信息单元（即节点）中，如表8-2-2所示。其中A1：课件封面及启动画面；A2：主菜单界面；A3：多媒体的基本概念；A4：多媒体计算机的组成；A5：多媒体附件的基本知识；A6：多媒体附件的实践操作训练；A7：小测验；A8：知识小结；A9：小游戏；A10：帮助；A11：导航图。
表8-2-2 课件教学内容及媒体信息选择表
4.设计教学过程的知识结构
在本课件的设计过程中采取了如下的设计思路。
（1）利用超文本的非线性网状结构信息组织方式，结合认知建构主义理论进行设计，以促进学习者的知识信息加工与转换首先将教学内容划分为若干个学习单元，如基础知识，多媒体的基本概念，多媒体的基本组成，小测验等，单元内容有文字、图片、概念、动态演示等，这样就得到了教学内容的基本学习单元，这些单元就是超媒体教学软件中的一个个节点，它们之间又通过一些概念或关键字（如按钮、图标、热键等）相连，这些概念及关键字即为链，是和本单元内容直接相关的下一单元入口。这样，各教学单元就连接成一条主线（Mainstream）。主线中的单元呈现的是基本教学，学习者必须掌握，而非主线中的单元内容作为参考内容（如指导材料、概念解释等）。在本课件中根据教学经验并考虑学生的认知结构，先将教学内容中的基本概念“多媒体的基本概念”作为基本节点，再联系多媒体的组成部件进行讲解，并配合实例演示及多媒体附件的操作实践训练，使学习者能够建立起关于多媒体知识的具体架构。各单元之间通过按钮、热键及图标等进行链接，学生通过顺序学习或自由学习模式能够认识到什么是多媒体，多媒体计算机的主要组成部件有哪些，它们是安装在计算机的什么位置，多媒体技术有什么应用等知识。
（2）利用超媒体系统来提示和分解信息的复杂性，以减轻学习者的认知负荷在本课件的设计中，将一些教学内容中的难点知识，如多媒体计算机的主要组成部件的知识分解成几个小知识点，分别用文字讲解、图片演示、视频图像等不同的方式和从不同角度进行讲解，然后再根据概念之间的相互关联关系来设计节点之间的链路，通过跳转进行对照式的比较学习，通过测试的方式进行复习和巩固，保证了学习效果；在多媒体附件的使用部分则通过操作使用技巧分步讲解及操作步骤的动态演示来进行多角度的综合指导，并配合实际的操作训练环境进行实践训练。
（3）在设计超媒体节点时利用超媒体系统的信息呈现方式多样性来呈现内容，以实现多样化的学习方式在课件的设计过程中，根据教学内容的需要，在节点的设计上选择了不同的媒体表现形式，如文本类节点、图文类节点、声音类节点、视听类节点、程序类节点等，利用多媒体系统实现多样化的学习方式。
5.导航策略设计
为更好地引导学生进行有效的学习，避免学习者偏离教学目标，在课件的设计过程中进行了一些有针对性的设计。在设计时提供了导航图导航，该导航图解决了两个问题：一是可以为学生指明该网状知识库中各知识节点间的链接关系；二是指明学生当前所处的概念点与其想到达的概念点之间的路径，从而帮助学生直接回到所需的概念点或是沿某一指定的路径返回。此外还有“返回”及“跳转”按钮及图标设计等，使学生能即时返回入口处节点或跳转到其他相关联的节点处。
6.学习评价及知识小结的设计
（1）学习评价设计
在教学过程中，除了呈现知识内容、演示一些过程现象、进行举例说明以外，当教学进行到一定程度时还应提出一些问题，以供学习者思考，并通过小测验的形式对学习效果进行评价。为突出人机交互的特点，利用问题进行教学。先提出问题，等待学习者问答，后向学习者提供反馈信息，在学习出现错误时通过多媒体的结构设计链接到相关知识节点上，提供实时有效的帮助。通过及时反馈帮助学习者修正自己的认识，并且通过不同方式的提问让学习者熟练运用知识和规律，把短时记忆加深成长期记忆，并建立联想式的知识结构。在本课件的设计中，根据教学目标要求和教学内容设计了一些练习题，对学生进行考核，以了解学生对内容的掌握程度，并促进学生进行深入的思考，使学生对问题的理解逐渐加深，起到强化、矫正的作用。在设计时主要通过问题提问形式及游戏形式，在练习的设计中包括以下三个方面的内容。①提问部分。提问是整个问题的第一部分，在设计时应注意问题的针对性及完整性，使用的形式有单项选择题、多项选择题、是非判断题、操作步骤填空题等。②应答方式。应答方式设计时应注重操作的方便性，只需鼠标单击或拖放相应答案即可，在屏幕上给予适当提示，并且允许尝试两次以上，保证有较多的成功机会。应答的结果与评分相结合，作为学生的成绩记录在案。③反馈方式。对学习者的应答，通过设计给予反馈评价，并根据不同的情况分别做出不同形式的反馈。如“答案不完整”“提示错误”“再想一想”“检查答案”“辅导提示”等。
（2）知识小结的设计
在本课件的教学内容中设计了一个教学内容小结单元，对前面所学知识进行了概括性的小结。因为在教学过程中适时地对教学内容进行系统的总结是很有必要，也是很有效果的，它可以说明知识间的内在联系，帮助学生对新知识进行归类和重组，使之纳入长时记忆的认知结构中，从而促进知识的保持。
8.2.3 多媒体课件界面和框架结构的设计
由于本课件是用来进行计算机辅助教学的，所以在屏幕设计上除了要求美观、形象生动之外，还要求屏幕呈现的内容具有较强的教学性，所以屏幕设计应做到布局合理、整洁美观、生动形象、符合教学需要，注重交互界面的友好性和易用性，并保持相对的一致性，使学习者能根据屏幕显示的界面内容轻松地完成教学内容的学习。本课件在设计界面内容时考虑了如下一些方面。
1.文字和图形的布局
显示的方式会直接影响学习者对课件的学习兴趣，本课件中的内容主要通过文字显示配合图形或图片进行讲解，在课件中文字和图片是课件的主要内容。所以在设计时从显示方式、字体形象、颜色搭配、布局及修饰方面都进行了考虑。通过相应的软件工具处理后，使用反复比较、试用等方法来进行设计。
2.动画设计
课件在讲解一些具体的操作过程或动态过程时有着其优越性，所以根据具体内容的需要设计了一些动态模拟画面来进行演示和说明，如多媒体附件的操作和使用过程等。另外，使用动画技术对于理解一些特殊内容是很有效的。
3.课件中的页面媒体设计
在课件的页面设计上，使用多种媒体进行适当的组合，有纯文字、文字配合图片，或者图片加上配乐及解说等多种形式。
4.动画式菜单界面的设计
菜单是一种直观及操作简便的界面，动画是增强教学效果的有效工具，在本课件中设计了动态的图形化菜单，当鼠标指针指向相应目标即可激活菜单的动态画面，使其更具表现力，画面也更生动活泼。
5.图标的设计
图标是采用仿真、模拟的方法进行设计的，用简洁的图形符号模拟现实世界中的事物，使学生很容易和现实中的事物联系起来。如使用“小喇叭”来表示声音控制开关，用电影胶片形状的图形来做图标，表示在这里可以观看活动图像、视频片断等，用一本小书的形状做图标，表示帮助信息等。图标可以设置在屏幕的任何位置，学习者使用时会很方便。因此，图标在多媒体教学系统的交互界面设计中是很重要的一个部分。
6.按钮的设计
按钮的设计是指设计一种模仿按钮形状的符号，当操作它时，它会像普通按钮一样上下活动，可作为在屏幕之间进行跳转时的控制钮。
7.热键的设计
热键一般在文本中出现，当使用者将鼠标指针移动或单击该区域时会改变颜色或出现动态的提示信息，给用户提供操作的指示。
8.超文本／超媒体的设计
超文本／超媒体是针对人类记忆的网状结构来设计和组合信息，以适应不同的使用者，从而可以按不同的方式学习。它由若干内部互联的文本块及其他信息块如图像、声音、动画、视频文件等组成，这些信息块可以是计算机屏幕，也可以是窗口、文件或更小的块信息。这些信息块通过按钮、图标、热键等的链接而成为一个网状知识库。学生可根据自己的需要在其中选择相应内容进行学习。
9.特殊效果
①使用渐变、开窗口、翻页等技法对页面内容进行切换及组接，使教学信息能逐段或逐项进行显示，产生时间差显示效果，以吸引学生的注意力及激发学习兴趣。
②重要信息的提示（闪烁、反转字符、着重号）。
③灵活在稿本中使用图形、动画与声音及其组合以产生不同的关联效果。
8.2.4 多媒体课件的稿本编写
多媒体CAI课件设计工作完成后，应在此基础上编写出相应的稿本，作为制作多媒体教学软件的直接依据。规范的多媒体教学软件稿本，对保证软件质量水平，提高软件开发效率具有积极作用。因此多媒体教学软件的稿本编写，是多媒体教学软件研究和开发工作中的一项重要内容。稿本是基于软件设计的思想和方法编写出来的，不仅能反映软件设计的各项要求，还能给出要显示的各种内容及其位置的排列、基于学习者学习情况的各种处理和评价、显示的特点及方法、编程的指示和技巧等，为多媒体教学软件的制作提供了直接的依据。
为了更好地促进计算机辅助教学在各学科中的应用，在开发多媒体教学软件的工作中，除了要具有丰富教学经验的学科教师和计算机软件制作人员外，还必须有教学设计人员参与。教学软件开发中的教学设计人员的主要工作是将由学科教师编写好的文字稿本，按照教学设计的思想和方法编写成软件制作脚本，并作为软件制作的蓝本，实现教学思想、教学经验与计算机技术的统一和结合。稿本的编写包括文字稿本编写和制作脚本两方面的内容。
1.文字稿本的编写
（1）学习者特征的描述文字稿本
对学习者的特征进行分析是要运用适当的方法来确定学习者关于当前所学概念的原有认知结构和原有认知能力，并将它们描述出来，以便对学习者进行更有针对性的教学。
（2）教学目标描述文字稿本
教学目标的确定是十分重要的，一方面要根据教学目标的要求具体规定一系列的教学内容；另一方面要依据教学目标的要求采用一些方法来检查学习者通过软件的学习是否达到了预期效果。一套完整的多媒体教学软件由若干单元组成，每个单元达到一个或一些独立的教学目标，整套教学软件的总体教学目标是由这些独立的教学目标组合而成的。软件中的单元划分一般要考虑教学目标的先后次序和连续性，还要在时间上加以限制。对每个单元的教学目标的分析是先将该单元的教学内容划分为若干个知识点，确定其应达到的目标层次，利用一些操作性行为动词加以描述。
（3）知识结构的分析文字稿本
知识结构是指各知识内容之间的相互关系及其联系的形式。由于一套完整的多媒体教学软件是由若干个相对独立的单元构成的，因此，知识结构的分析重点是分析各单元内容知识点与知识点的相互关系及其联系。
（4）问题的编写文字稿本
在教学过程中，除了呈现知识内容、演示一些过程现象、进行举例说明以外，还应提出一些问题，供学习者思考反馈。问题的设计在文字稿本的编写中是必不可少的，一方面检查学习者对讲授内容的掌握情况；另一方面通过提问促进学习者进行深入的思考，使学习者对问题的理解逐渐深化。对问题的设计与编写包括提问、回答、反馈三个部分。
①提问部分。
提问是整个问题的第一部分，提问是否为学习者所理解将直接影响回答的结果。因此，提问部分必须意义完整、问题明确，能促进学习者进行思考。提问的问题要与知识点内容紧密联系，并反映相应的教学目标。
②回答部分。
按照提问要求，将学习者可能做出的反应情况全部罗列出来，根据这些可能性，计算机将做出不同的反应。
③反馈部分
对于正确答案给予鼓励性反馈；对于有缺点的、错误的答案给予指正或补救性的建议。
2.制作脚本的编写
在多媒体教学软件的制作过程中，应考虑各种信息内容的呈现位置、大小、显示特点，还要考虑信息处理过程中的各种编程方法及技巧。需要在文字稿本的基础上改写成多媒体软件制作脚本。通常制作脚本应包含软件系统结构的说明、知识单元的分析、屏幕的设计、链接关系的描述等。
（1）软件系统结构说明脚本
依据教学内容的知识结构流程图，考虑教学软件在实际应用中的具体情况，可以建立软件的系统结构。它反映了整个教学软件的主要框架及其教学功能。
（2）知识单元的分析脚本
①知识单元的划分。
不同的知识单元在屏幕设计和链接关系上是有区别的，因此知识单元的划分是非常重要的工作。划分的准则：一是考虑知识内容的属性，即按照加涅的学习内容分类，可分为事实、概念、技能、原理、问题解决等；二是考虑知识内容之间的逻辑关系，如因果关系的知识内容应划分为不同的知识单元。
②知识单元的屏数及其各屏之间的关系。
知识单元的呈现是由若干屏幕来完成的，屏数的确定可参考文字稿本中与该知识单元相对应的内容及互相之间的关系来确定。
（3）屏幕的设计制作脚本
屏幕设计一般包括屏幕版面设计、显示方式设计、颜色搭配设计、字体形象设计和修饰美化设计等。用来进行多媒体教学的软件，其屏幕设计要求比一般多媒体产品的要求更高，除了追求屏幕的美观、形象、生动之外，还要具有较强的教学性，符合教学需要。
①屏幕版面设计。
图8-2-2 屏幕版面设计
屏幕版面设计要安排教学信息呈现区域、帮助提示区域和交互作用区域。教学信息呈现区域，主要呈现知识内容、演示说明、举例验证、问题提问等，在安排媒体信息的呈现区域时，重点是对各种可视信息，如文本、图形、图像、动画进行定位和大小设计。整个教学信息呈现区域，在屏幕版面上应处于醒目的位置。并占有较大的面积，如图8-2-2所示。
帮助提示区域，多媒体教学导航策略的设计很重要，可以指导学习者沿着正确的路径进行学习。因此在制作脚本中应有相应内容的描述，并在屏幕版面上有所考虑。
交互作用区域，交互作用区域根据学生操作习惯，一般位置是在右边、下面或右下角。
②显示方式设计的制作脚本。
显示方式设计是根据教学顺序和学生的认识规律，设计屏幕版面上各部分的显示方式。此外，还应考虑颜色搭配设计、字体形象设计及修饰美化设计等方面，总体上要求整洁、美观、大方。