“計算機控制技術(shù)”ＣＡＩ課件研制與輔助教學研究

摘要：多媒體輔助教學(CAI)已經(jīng)在教學中得到了廣泛的應用，本文介紹了綜合使用多種多媒體開發(fā)工具研制“計算機控制技術(shù)”CAI課件的方法，并對CAI課件在輔助教學方面的策略進行了研究。通過在教學中多次使用表明，該CAI課件及輔助教學方法可以提高課堂教學效率和教學質(zhì)量，同時對激發(fā)學生的學習興趣和創(chuàng)新性也起到了積極的效果。

關鍵詞：計算機控制技術(shù)；CAI；輔助教學；教學方法；

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A

1引言

隨著計算機技術(shù)的不斷提高，計算機在工業(yè)控制中的應用日益廣泛，“計算機控制技術(shù)”課程逐漸成為信息學科相關專業(yè)(如計算機、自動化、測控、信息等)的主要課程。這是一門理論性和實踐性都很強的學科，涉及到計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、自動控制理論、檢測技術(shù)、工程技術(shù)等多學科的理論，學習這門課程對鍛煉學生形成在計算機控制系統(tǒng)設計上的整體觀念、提高學生應用與創(chuàng)新能力等方面具有積極的意義。

傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”教學模式已不再適應現(xiàn)代教育的發(fā)展，近年來逐漸引入的計算機輔助教學(簡稱CAI)給教育帶來了新的革命，利用其交互性、直觀性、生動性等特點，可以在教師與學生之間架起一座橋梁，充分調(diào)動學生主動參與，打破傳統(tǒng)的單一的教學模式，大大推動了教學改革，提高了教學質(zhì)量。目前多媒體教學得到了廣泛應用，在教學上起到了很好的作用[1，2]。

針對“計算機控制技術(shù)”課堂教學的需要，我們結(jié)合多年教授計算機控制技術(shù)課程的經(jīng)驗，綜合多種開發(fā)工具研制了“計算機控制技術(shù)”CAI課件，此課件在教學中多次使用，獲得了良好的效果。使用CAI課件教學過程中，我們還研究并總結(jié)了一些計算機輔助教學方面的經(jīng)驗，以能進一步提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的應用和創(chuàng)新能力。

2 “計算機控制技術(shù)”CAI課件研制

2.1研制“計算機控制技術(shù)”CAI課件的必要性

第一，“計算機控制技術(shù)”課程屬交叉學科，涉及到的知識量較多，而且新的教學計劃壓縮了該課程的學時，通過CAI可以擴大課堂信息量，緩解教學內(nèi)容多、學時少的矛盾，老師可以減少寫黑板的時間，騰出更多的時間講解課程重點、解題思路或者提問學生、討論問題。

第二，利用CAI可以使課堂效果更生動，如通過圖片、動畫、視頻等方式，可以對課程的難點、疑點問題進行形象的介紹，有助于學生理解，并且提高學生的興趣。

第三，隨著高校擴招，學生人數(shù)越來越多，教師對學生的控制效果下降，現(xiàn)代化的教育手段可以增加交互性。學生可在課外通過教學網(wǎng)站、試題庫系統(tǒng)等方式進一步擴充知識面或者檢驗學習效果。

2.2 “計算機控制技術(shù)”CAI課件的開發(fā)流程

CAI課件本質(zhì)上是一種計算機應用軟件，它的開發(fā)過程和方法與一般軟件工程有著許多相同的地方，具有一般多媒體項目開發(fā)的許多共性。但由于CAI課件是一種教學軟件，其目的是通過課件的運行，使學習者完成對教學內(nèi)容的有效學習。因此它在內(nèi)容選擇、結(jié)構(gòu)組織、控制策略、交互特性等諸多因素上與其它類型的多媒體應用軟件有所區(qū)別，所以它的開發(fā)、實現(xiàn)方法又具有某些獨特性[3]，圖1是“計算機控制技術(shù)”CAI課件開發(fā)流程。

2.3 “計算機控制技術(shù)”CAI課件的主要內(nèi)容和開發(fā)工具

早期的教學課件大多數(shù)僅局限于用PowerPoint將備課內(nèi)容原樣搬到電腦上，用投影儀放出來，對課堂教學效率提高有限，不能完全發(fā)揮CAI課件的作用。而且隨著學生人數(shù)的增多，教師對學生的控制效果也就隨之迅速降低，學生與教師間缺乏直接聯(lián)系，學生互動學習受到限制，其教學效果便會大打折扣[4，5]。

“計算機控制技術(shù)”CAI課件遵循標準化、模塊化、開放性原則，規(guī)劃為三大模塊：課堂模塊、網(wǎng)絡模塊和題庫模塊，如圖2所示。

教程模塊是一個與教材同步的課堂使用課件，主要用于課堂教學，按教材順序設計課件框架，方便教學，同時結(jié)合圖片、動畫和視頻材料幫助學生理解疑難問題。主要采用PowerPoint、flash和Matlab等為開發(fā)平臺，PowerPoint用來制作基本電子講稿，其中可以插入圖片、flash制作的動畫及視頻等內(nèi)容，利用Matlab強大的計算和繪圖能力，使學生能看到控制系統(tǒng)的計算機仿真過程及效果，加深對教學內(nèi)容的理解。

網(wǎng)絡模塊為學生自學而設計，設置交互式學習，主要內(nèi)容包括公告欄、課程說明、教學目標、相關知識、學習方法、教學信息結(jié)構(gòu)、多媒體素材、網(wǎng)上答疑、網(wǎng)上作業(yè)、學習討論、在線學習、在線視頻等。基于Web模式，采用ASP為開發(fā)平臺，采用SQL Server作為數(shù)據(jù)庫。同時開發(fā)了基于Web的遠程仿真系統(tǒng)，學生可以在客戶機通過瀏覽器訪問裝有Matlab Web Server的服務器，實現(xiàn)網(wǎng)上遠程在線仿真。

題庫模塊是一套多媒體題庫，可以為學生提供學習效果檢驗、自測，同時也可以為期末和期終考試命題提供參考，該系統(tǒng)可以提供手動出卷、自動出卷，自動輸出試卷答案，試卷和答案都可以按指定格式導出到Word里面。該模塊采用Delphi為開發(fā)工具，采用Access作為數(shù)據(jù)庫。

圖3~6為“計算機控制技術(shù)”CAI課件使用效果圖。

該“計算機控制技術(shù)”CAI課件面向課堂教學、課后測試、網(wǎng)上互動自學， 充分利用多媒體計算機的交互性、控制性，合理組織教學內(nèi)容，使教學過程多元化、立體化、形象化，能激發(fā)學生的學習積極性，使學生們能在輕松愉快的環(huán)境中學習這門課程。

2.3研制CAI課件的體會

第一，CAI課件設計要有整體規(guī)劃，由于包含較多的模塊和內(nèi)容，綜合利用多種開發(fā)工具，需要多人合作完成，因此必須做好整體規(guī)劃和模塊間的銜接；

第二，CAI課件設計要有條理性，遵循循序漸進的原則，便于學生接受；

第三，CAI課件要突出生動性，使用CAI課件要增加授課的知識量，但決不能大量的照搬羅列課本上的內(nèi)容，CAI課件的主要目的應是講解疑難問題，幫助學生理解，可以通過圖片、flash、視頻等方式生動形象的表述疑難問題；

第四，CAI課件設計要有交互性，課堂模塊要設置一些提問、課堂討論的內(nèi)容，以促進師生交流，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)學生積極思考的習慣，網(wǎng)絡模塊和題庫模塊要適合學生課后使用，便于自學和自我測試。

第五，CAI課件既要緊扣教材，又要不斷更新教學內(nèi)容，充分發(fā)揮多媒體教學的優(yōu)勢，在有限的時間內(nèi)為學生展示豐富的、新穎的信息。

3 “計算機控制技術(shù)”課程輔助教學方法與策略

在使用CAI輔助教學過程中，我們通過多年的教學實踐和課題組討論，總結(jié)出了一些教學方法和策略。

第一，CAI課件和板書相結(jié)合。采用CAI能提高教學效率和教學效果，但也不能完全扔掉黑板，傳統(tǒng)的黑板教學方式在原理推導、解釋、歸納等方面仍有可用之處，另外在課堂上需要補充知識點或引申到其它知識點時，在黑板上出現(xiàn)比在課件上更合適，同時也可使學生長時間盯著屏幕產(chǎn)生的視疲勞得到緩解。

第二，采用循序漸進的教學方法，避免填鴨式教學方式。該課程涉及到多學科的知識，教師在教授時應提前對相關知識做簡單串講，逐步使學生建立起知識間的聯(lián)系，形成系統(tǒng)的概念。

第三，注重工程性和科研性，理論聯(lián)系實際。該課程一般在本科生的第六及第七學期開設，高年級學生已初步掌握了本專業(yè)的理論基礎知識，在課程教學中要有意識的引入一些實際工程和科研問題，這樣既可以保持教學的新穎性，又可以引導學生思考，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力，掌握一些工程意識和科研思路。

第四，采用啟發(fā)式和交互式方法，培養(yǎng)學生的獨立思考能力。創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，學生在四年內(nèi)學到的知識畢竟有限，更重要的是要學會思考和創(chuàng)新，在課堂教學中采用提問、討論等方式，有意識的啟發(fā)學生去思考，設置一些課程設計題目，讓學生分組查資料、做方案、相互討論，培養(yǎng)獨立思考的能力和創(chuàng)新能力。

4結(jié)束語

我們在“計算機控制技術(shù)”CAI課件的研制和輔助教學方面做了一些工作，得到了學校認可和學生的好評，“計算機控制技術(shù)”CAI課件光盤已經(jīng)隨我們自編的教材由機械工業(yè)出版社出版。今后我們要繼續(xù)改進和提高，為不斷提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新型人才而不斷努力。

參考文獻：

[1] 王志強. 多媒體應用系統(tǒng)設計與應用[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，1998.

[2] 金聰. CAI課件的綜合評價研究[J]. 計算機工程，2002，29(3):237-239.

[3] 范曉莉. “安全防范技術(shù)”多媒體CAI課件的研制[J]. 實驗室研究與探索，2006，25(8):939-941.

[4] 楊紅穎，王向陽. 多媒體CAI軟件研制開發(fā)策略綜述[J]. 計算機與現(xiàn)代化，2000，(6):84-93.

[5] 李鳳霞. 談計算機基礎課教學的點滴體會[J]. 計算機教育，2008，(1):27-30.