ＣＡＩ在電路原理教學中的應用研究

摘要：從分析CAI在電路原理教學中應用的目的入手，研究了CAI在電路原理教學中應用的技術方案及應注意的幾個問題，研究了如何發(fā)揮CAI課件在電路原理教學中的功能及利用CAI課件優(yōu)化教學過程，并通過數(shù)據(jù)對比，得出了CAI在電路原理教學中取得的效率主要參數(shù)。

關鍵詞：CAI;電路原理；應用研究

隨著計算機科學的快速發(fā)展，計算機在各個領域的應用越來越廣泛。CAI是在計算機輔助下進行的各種教學活動，以對話方式與學生討論教學內(nèi)容、安排教學進程、進行教學訓練為內(nèi)容的教學方法與技術。CAI為學生提供一個良好的個性化學習環(huán)境。綜合應用多媒體、超文本、人工智能和知識庫等計算機技術，克服了傳統(tǒng)教學方式單一、片面的缺點。它的使用能有效地縮短學習時間、提高教學質(zhì)量和教學效率，實現(xiàn)最優(yōu)化的教學目標。

CAI的主要研究內(nèi)容包括三個方面。

第一是CAI模式。CAI系統(tǒng)通常采用的教學模式有以下6種：（1）練習：包括編排題目、比較答案及登記分數(shù)，通常作為正常教學的補充。（2）個別指導：包括教授規(guī)則、評估學生的掌握程度和提供應用的環(huán)境等。（3）對話與咨詢：又稱為“蘇格拉底”教學模式，允許學生與計算機之間進行比較自由的“談話”。（4）游戲：創(chuàng)造一個帶競爭性的學習環(huán)境，游戲的內(nèi)容和過程與教學目標相聯(lián)系。（5）模擬：用計算機模仿真實現(xiàn)象(自然或人為現(xiàn)象)，并加以控制。如模擬化學或物理實驗或飛機、車船駕駛訓練等。（6）問題求解：讓學生以多種途徑運用規(guī)則和概念，得到問題的答案，既要求學生知道問題的正確答案，又能掌握其解答過程。在具體的教學過程中，根據(jù)教學內(nèi)容表達的需要和教學目的的要求，需要在同一課程不同的內(nèi)容或不同的教學環(huán)節(jié)中交叉使用這些教學模式。

第二是CAI課件的制作。CAI系統(tǒng)工程核心是課件，由課件設計者根據(jù)教學要求用CAI寫作工具或計算機語言編制而成。

第三是CAI寫作工具與環(huán)境。CAI寫作工具是提供給課程教師編制課件的寫作環(huán)境。良好的寫作系統(tǒng)和開發(fā)工具是提高CAI課件開發(fā)效率的關鍵。

在電路原理教學中，主要利用CAI將電路原理以動態(tài)的形式再現(xiàn)以及實現(xiàn)交直流電路圖模擬和仿真。

CAI在電路原理教學中應用的目的

電路原理這門課程的特點是抽象，教師用語言很難讓學生理解電路原理的概念，而且各類電路原理表達曲線、曲面眾多，表述電路原理的圖形又為動態(tài)。根據(jù)電磁場的麥克斯韋方程組，建成電路原理仿真程序后，生動地再現(xiàn)電路原理隨條件變化而出現(xiàn)的各類靜動態(tài)畫面。在課堂中，應用EWB、Multisinm等電路仿真軟件，仿真、設計軟件實現(xiàn)了使用虛擬儀器對用圖形方式創(chuàng)建的電路進行仿真計算和分析。

因為CAI具有多媒體技術，將圖文、聲像、動畫等信息同時呈現(xiàn)給學生，甚至可以取代電路實驗手段。因此，CAI在電路原理教學中應用的目的，就是要讓學生不易理解的抽象內(nèi)容變成學生容易理解的具體而生動的內(nèi)容。

CAI在電路原理教學中的優(yōu)點

CAI是采用現(xiàn)代化教學設備,通過計算機與學生、教師之間的交互活動來達到教學目的的一種教學方式。它可以利用多媒體技術將圖文、聲像等信息同時呈現(xiàn)在學生眼前,使教學內(nèi)容形象、具體、形式活潑,更具有吸引力,從而使教學內(nèi)容更容易理解和記憶。利用CAI課件,可以使學生在相對輕松的環(huán)境中,將靜態(tài)的理解變?yōu)閯討B(tài)的分析,有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維。CAI教學不但能提高教學質(zhì)量,而且能提高教學效率,因此，允許教師在課堂上增加信息量,以適應現(xiàn)代科學技術對高等教育的要求。傳統(tǒng)教學方式的弊端是:教學內(nèi)容只能用粉筆呈現(xiàn)在黑板上,這種“粉筆加黑板”的教學模式,信息的呈現(xiàn)方式是平面化的,方法簡單,手段單一，形式呆板。教師講課費時費力,學生聽課容易產(chǎn)生單調(diào)乏味的感覺,分散注意力。同時,在傳統(tǒng)教學方式中,在限定的學時內(nèi)教師所傳遞的信息量有限?？翠浵衿头呕脽羝姆椒m然能增加信息量,但是缺少了學生與教師間的及時交流,效果也很不理想。

總之,CAI教學的優(yōu)點是顯而易見的,只要合理地使用,定能收到良好的教學效果。

CAI應用的技術方案

在利用CAI課件教學過程中,要充分發(fā)揮CAI教學的優(yōu)勢,啟發(fā)學生的思維，活躍課堂氣氛，調(diào)動學生的積極性，尤其電路原理是一門實踐性很強的課程，所以,更要注意使用CAI課件的方式方法。如果CAI課件教學與傳統(tǒng)教學方式?jīng)]有實質(zhì)性的改變，學生的積極性就會下降,甚至會產(chǎn)生抵觸情緒，影響教學效果。在電路原理教學應用中，首先要建立應用CAI的技術方案，在建立方案時，要考慮教學過程中的以下幾個問題：

發(fā)揮教師的主導作用,切忌照本宣科課件是教師在上課前制作好的，是為課堂教學服務的工具。教師在講課過程中不能照著課件上的內(nèi)容宣讀,那樣與傳統(tǒng)教學中的看錄像片和放幻燈片沒什么兩樣。教師在課堂上的主導作用不能丟，講課的邏輯性和啟發(fā)性不能放棄。這就要求教師要認真?zhèn)湔n,設計好要講解的內(nèi)容，真正用活和用好課件。

注意循序漸進，控制講課節(jié)奏采用CAI課件講課，節(jié)省了傳統(tǒng)教學方式中板書和畫圖所用的大量時間,可以豐富教學內(nèi)容,增大信息量，同時可以使教學進度加快。但是應用不當,容易造成學生消化不良。一堂課信息量過大，使學生的思維處于高度緊張狀態(tài),稍有疏忽就會跟不上，很容易造成學生來不及思考，沒時間記筆記或者干脆不記筆記，嚴重影響學生的學習效果。正確的做法是，課程內(nèi)容要循序漸進地展開，根據(jù)講解的內(nèi)容隨時調(diào)用課件。注意控制講課的節(jié)奏，切忌把內(nèi)容一下子都打在屏幕上,應該把文字、公式、電路圖等,一層一層地播放。給學生一個思考的空間和時間，盡量照顧到學生的思維節(jié)奏和接受能力。可以利用課堂提問和課堂討論的方式，啟發(fā)學生積極思考,有利于加深理解，消化吸收。

活躍課堂氣氛，抓住教學重點由于CAI教學是使用大屏幕投影方式進行教學，學生長時間注視屏幕，眼睛會感覺疲勞。另外，如果室內(nèi)光線比較暗,有的學生就會有想睡覺的感覺。因此，教學中除了使用CAI課件的動態(tài)圖形之外，教師也要給學生營造動感的環(huán)境,活躍課堂氣氛，吸引學生的注意力。剛接觸CAI時，學生會被多彩的畫面和真實逼真的三維動畫等激發(fā)出好奇的學習興趣，但卻忽視了教師在課堂上的言行等。而且，CAI課件畢竟不像故事情節(jié)很緊湊的電視劇那樣引人入勝，久而久之就會感到枯燥乏味，學習興趣難以持久。反之，如果過分追求視覺圖像、聲音和色彩，又易將學生的注意力分散，掌握不到學習重點，達不到教學目的。

注意與其他教學方式的配合CAI教學的優(yōu)點是明顯的，但是也有不足。例如，程序固定、情節(jié)定型、交互性不夠，不利于教師和學生的個性發(fā)揮，不適應千變?nèi)f化的課堂教學。但是，課件是死的，人是活的，千萬不要讓課件束縛教師的思想和行動。傳統(tǒng)的教學方式雖然有缺點，但廣大教師在多年的教學實踐中積累了豐富的教學經(jīng)驗,大都具有自己精彩的講課風格和獨到的授課方式,這是一筆寶貴的財富。譬如，層層遞進的邏輯推理、生動詼諧的語言表達、賞心悅目的板書板圖、起伏有致的教學節(jié)奏以及教師的人格魅力，都在一定程度上影響著學生的學習效果。還有師生間的情感交流,靈活多變的課堂調(diào)控,譬如，課堂上察言觀色，敏感準確地捕捉反饋信息，及時靈活地調(diào)整講授速率、語調(diào)、方式等也是激活學生思維的重要手段。所以，CAI教學不能也不應該完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)教學方式，而應該將兩者互補，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。

CAI與傳統(tǒng)教學數(shù)據(jù)對比

表1是CAI教學與傳統(tǒng)教學效果的數(shù)據(jù)對比（課程為《電路原理》）。

CAI技術的應用，為課堂教學提供了嶄新的手段，在教學領域中有著十分光明的前景；但也不能盲目夸大應用CAI教學的效果，因為它畢竟只是教學輔助手段，不能完全代替教師,任何先進的教學手段都必須通過教師才能發(fā)揮作用。教師作為CAI教學的實施者，只有充分發(fā)揮主觀能動性，才能利用CAI這一現(xiàn)代化教學手段，為提高教學質(zhì)量做出應有的貢獻。

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作者簡介：

于海平（1978—）,江蘇鹽城人，常州工學院講師,研究方向為電工技術。

（本文責任編輯：尚傳梅）

（本欄責任編輯：張維佳）