ＣＡＩ在电路原理教学中的应用研究

摘要：从分析CAI在电路原理教学中应用的目的入手，研究了CAI在电路原理教学中应用的技术方案及应注意的几个问题，研究了如何发挥CAI课件在电路原理教学中的功能及利用CAI课件优化教学过程，并通过数据对比，得出了CAI在电路原理教学中取得的效率主要参数。

关键词：CAI;电路原理；应用研究

随着计算机科学的快速发展，计算机在各个领域的应用越来越广泛。CAI是在计算机辅助下进行的各种教学活动，以对话方式与学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练为内容的教学方法与技术。CAI为学生提供一个良好的个性化学习环境。综合应用多媒体、超文本、人工智能和知识库等计算机技术，克服了传统教学方式单一、片面的缺点。它的使用能有效地缩短学习时间、提高教学质量和教学效率，实现最优化的教学目标。

CAI的主要研究内容包括三个方面。

第一是CAI模式。CAI系统通常采用的教学模式有以下6种：（1）练习：包括编排题目、比较答案及登记分数，通常作为正常教学的补充。（2）个别指导：包括教授规则、评估学生的掌握程度和提供应用的环境等。（3）对话与咨询：又称为“苏格拉底”教学模式，允许学生与计算机之间进行比较自由的“谈话”。（4）游戏：创造一个带竞争性的学习环境，游戏的内容和过程与教学目标相联系。（5）模拟：用计算机模仿真实现象(自然或人为现象)，并加以控制。如模拟化学或物理实验或飞机、车船驾驶训练等。（6）问题求解：让学生以多种途径运用规则和概念，得到问题的答案，既要求学生知道问题的正确答案，又能掌握其解答过程。在具体的教学过程中，根据教学内容表达的需要和教学目的的要求，需要在同一课程不同的内容或不同的教学环节中交叉使用这些教学模式。

第二是CAI课件的制作。CAI系统工程核心是课件，由课件设计者根据教学要求用CAI写作工具或计算机语言编制而成。

第三是CAI写作工具与环境。CAI写作工具是提供给课程教师编制课件的写作环境。良好的写作系统和开发工具是提高CAI课件开发效率的关键。

在电路原理教学中，主要利用CAI将电路原理以动态的形式再现以及实现交直流电路图模拟和仿真。

CAI在电路原理教学中应用的目的

电路原理这门课程的特点是抽象，教师用语言很难让学生理解电路原理的概念，而且各类电路原理表达曲线、曲面众多，表述电路原理的图形又为动态。根据电磁场的麦克斯韦方程组，建成电路原理仿真程序后，生动地再现电路原理随条件变化而出现的各类静动态画面。在课堂中，应用EWB、Multisinm等电路仿真软件，仿真、设计软件实现了使用虚拟仪器对用图形方式创建的电路进行仿真计算和分析。

因为CAI具有多媒体技术，将图文、声像、动画等信息同时呈现给学生，甚至可以取代电路实验手段。因此，CAI在电路原理教学中应用的目的，就是要让学生不易理解的抽象内容变成学生容易理解的具体而生动的内容。

CAI在电路原理教学中的优点

CAI是采用现代化教学设备,通过计算机与学生、教师之间的交互活动来达到教学目的的一种教学方式。它可以利用多媒体技术将图文、声像等信息同时呈现在学生眼前,使教学内容形象、具体、形式活泼,更具有吸引力,从而使教学内容更容易理解和记忆。利用CAI课件,可以使学生在相对轻松的环境中,将静态的理解变为动态的分析,有利于培养学生的创造性思维。CAI教学不但能提高教学质量,而且能提高教学效率,因此，允许教师在课堂上增加信息量,以适应现代科学技术对高等教育的要求。传统教学方式的弊端是:教学内容只能用粉笔呈现在黑板上,这种“粉笔加黑板”的教学模式,信息的呈现方式是平面化的,方法简单,手段单一，形式呆板。教师讲课费时费力,学生听课容易产生单调乏味的感觉,分散注意力。同时,在传统教学方式中,在限定的学时内教师所传递的信息量有限。看录像片和放幻灯片的方法虽然能增加信息量,但是缺少了学生与教师间的及时交流,效果也很不理想。

总之,CAI教学的优点是显而易见的,只要合理地使用,定能收到良好的教学效果。

CAI应用的技术方案

在利用CAI课件教学过程中,要充分发挥CAI教学的优势,启发学生的思维，活跃课堂气氛，调动学生的积极性，尤其电路原理是一门实践性很强的课程，所以,更要注意使用CAI课件的方式方法。如果CAI课件教学与传统教学方式没有实质性的改变，学生的积极性就会下降,甚至会产生抵触情绪，影响教学效果。在电路原理教学应用中，首先要建立应用CAI的技术方案，在建立方案时，要考虑教学过程中的以下几个问题：

发挥教师的主导作用,切忌照本宣科课件是教师在上课前制作好的，是为课堂教学服务的工具。教师在讲课过程中不能照着课件上的内容宣读,那样与传统教学中的看录像片和放幻灯片没什么两样。教师在课堂上的主导作用不能丢，讲课的逻辑性和启发性不能放弃。这就要求教师要认真备课,设计好要讲解的内容，真正用活和用好课件。

注意循序渐进，控制讲课节奏采用CAI课件讲课，节省了传统教学方式中板书和画图所用的大量时间,可以丰富教学内容,增大信息量，同时可以使教学进度加快。但是应用不当,容易造成学生消化不良。一堂课信息量过大，使学生的思维处于高度紧张状态,稍有疏忽就会跟不上，很容易造成学生来不及思考，没时间记笔记或者干脆不记笔记，严重影响学生的学习效果。正确的做法是，课程内容要循序渐进地展开，根据讲解的内容随时调用课件。注意控制讲课的节奏，切忌把内容一下子都打在屏幕上,应该把文字、公式、电路图等,一层一层地播放。给学生一个思考的空间和时间，尽量照顾到学生的思维节奏和接受能力。可以利用课堂提问和课堂讨论的方式，启发学生积极思考,有利于加深理解，消化吸收。

活跃课堂气氛，抓住教学重点由于CAI教学是使用大屏幕投影方式进行教学，学生长时间注视屏幕，眼睛会感觉疲劳。另外，如果室内光线比较暗,有的学生就会有想睡觉的感觉。因此，教学中除了使用CAI课件的动态图形之外，教师也要给学生营造动感的环境,活跃课堂气氛，吸引学生的注意力。刚接触CAI时，学生会被多彩的画面和真实逼真的三维动画等激发出好奇的学习兴趣，但却忽视了教师在课堂上的言行等。而且，CAI课件毕竟不像故事情节很紧凑的电视剧那样引人入胜，久而久之就会感到枯燥乏味，学习兴趣难以持久。反之，如果过分追求视觉图像、声音和色彩，又易将学生的注意力分散，掌握不到学习重点，达不到教学目的。

注意与其他教学方式的配合CAI教学的优点是明显的，但是也有不足。例如，程序固定、情节定型、交互性不够，不利于教师和学生的个性发挥，不适应千变万化的课堂教学。但是，课件是死的，人是活的，千万不要让课件束缚教师的思想和行动。传统的教学方式虽然有缺点，但广大教师在多年的教学实践中积累了丰富的教学经验,大都具有自己精彩的讲课风格和独到的授课方式,这是一笔宝贵的财富。譬如，层层递进的逻辑推理、生动诙谐的语言表达、赏心悦目的板书板图、起伏有致的教学节奏以及教师的人格魅力，都在一定程度上影响着学生的学习效果。还有师生间的情感交流,灵活多变的课堂调控,譬如，课堂上察言观色，敏感准确地捕捉反馈信息，及时灵活地调整讲授速率、语调、方式等也是激活学生思维的重要手段。所以，CAI教学不能也不应该完全代替传统教学方式，而应该将两者互补，充分发挥两者的优势。

CAI与传统教学数据对比

表1是CAI教学与传统教学效果的数据对比（课程为《电路原理》）。

CAI技术的应用，为课堂教学提供了崭新的手段，在教学领域中有着十分光明的前景；但也不能盲目夸大应用CAI教学的效果，因为它毕竟只是教学辅助手段，不能完全代替教师,任何先进的教学手段都必须通过教师才能发挥作用。教师作为CAI教学的实施者，只有充分发挥主观能动性，才能利用CAI这一现代化教学手段，为提高教学质量做出应有的贡献。

参考文献：

[1]李航.综述计算机辅助教育的若干问题[J].电气电子教学学报，2001,(3).

[2]刘儒德.影响计算机辅助课堂教学效果的因素[J].中国电化教育，1997,(3).

[3]王宛苹,董晓聪,胡晓萍.CAI电路原理实验系统的设计与实现[J].杭州电子科技大学学报,2004,24(2).

作者简介：

于海平（1978—）,江苏盐城人，常州工学院讲师,研究方向为电工技术。

（本文责任编辑：尚传梅）

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