工程制圖課程cai電子教案的設計與應用

1、<p>　　工程制圖課程CAI電子教案的設計與應用 </p><p>　　【摘要】將計算機多媒體技術(shù)應用于工程制圖課堂教學，能夠較大地提升教學效率和教學質(zhì)量，從而解放教育生產(chǎn)力，推進教學方式改革。CAI電子教案必須注重“意義構(gòu)建”， 應體現(xiàn)課程的內(nèi)容體系，應注意把握本學科的思維特征，注重對學生創(chuàng)新意識和思維能力的培養(yǎng)，應根據(jù)課程的內(nèi)容特點和媒體的教學特征，對教學媒體進行合理的選擇和設計。　 </p

2、><p>　　【關(guān)鍵詞】工程制圖教學；CAI電子教案；教學設計；界面設計 </p><p>　　1.計算機多媒體電子教案教學的基本特點 </p><p>　　CAI（Computer—Assisted Instruction），即一種利用計算機多媒體技術(shù)作為教學手段的教學系統(tǒng)。隨著計算機多媒體技術(shù)應用于課堂教學，利用CAI電子教案授課已被廣泛應用。同其他助教型CAI課

3、件及錄像教學不同，電子教案授課不是課堂教學中錦上添花的穿插式講授，而是完全甩掉傳統(tǒng)的黑板、粉筆的全程CAI教學。電子教案授課的工具即多媒體電子教案，是由任課教師根據(jù)學生的實際情況和課程教學要求，自行制作的、供自己使用的課堂演示型多媒體教學軟件。上課時，由教師操作計算機，通過視頻投影儀、投影大屏幕等設備將教案向?qū)W生演示。演示過程由教師隨堂講解，運行速度由教師手動控制，隨著教師的教學思路和課堂節(jié)奏，將經(jīng)多種媒體包裝后的授課內(nèi)容逐一詳細深入地

4、呈現(xiàn)。就總體而言，計算機輔助教學不僅取代了一部分傳統(tǒng)教學的手段，而且能實現(xiàn)傳統(tǒng)教學方式無法達到的教學效果，還可以大大增加課程容量，提高課程密度。由于利用多媒體、網(wǎng)絡通訊等手段，使課堂講授更直觀清晰、更具吸引力。因此不論從理解或記憶的角度看，計算機輔助教學都能更有利于學生掌握和鞏固教學內(nèi)容。　 </p><p>　　從具體的課堂教學過程看，CAI教學的優(yōu)越性是顯而易見的。 </p><p>

5、;　　1.1有利于發(fā)揚光大傳統(tǒng)教學方式中的精華。與傳統(tǒng)授課方式一樣，電子教案體現(xiàn)了教師個體的教學風格和創(chuàng)造性勞動，因為教案是教師根據(jù)對學生特點的把握，根據(jù)自己的教學經(jīng)驗和教學風格親自編制的。在課堂教學中，由教師自行講解，自行控制演示過程。因此，教師在課堂上完全能模仿傳統(tǒng)教學方式中循序漸進的傳授知識過程，啟發(fā)學生思維，及時獲取學生的反饋信息，隨時調(diào)整講課的方式、節(jié)奏和進度；師生之間思想互動，情感交流，更利于教學呼應、教學相長，這正是課堂教

6、學的精髓所在。因此，電子教案授課能有效發(fā)揚光大傳統(tǒng)教學方式中的精華。 </p><p>　　1.2發(fā)揮了多媒體信息資源的優(yōu)勢。電子教案授課效果的優(yōu)劣與教案本身的質(zhì)量高低密切相關(guān)。電子教案融文本、圖形、動畫等多種媒體信息于一體，通過圖文并茂的畫面、形象逼真的動畫，使得一些抽象難懂、枯燥無味的教學內(nèi)容，變得生動、形象、具體，并著力對課程的重、難點內(nèi)容進行渲染和剖析，拓展了學生的思維空間，活躍了課堂的氣氛，使學生積極主

7、動地參與學習過程，有利于達到最佳的教學效果。例如：通過大屏幕動畫演示，模擬傳統(tǒng)教學方式的作圖板書，過程高效、生動有趣，并且可以無限次數(shù)“重做”等等。計算機多媒體教學的效果是傳統(tǒng)教學無可比擬的。 </p><p>　　1.3提高課堂的教學效率，解放了教育生產(chǎn)力。電子教案授課完全甩掉了傳統(tǒng)的黑板、粉筆，節(jié)省了教師課堂板書、畫圖的時間，在相同的時間內(nèi)使得課堂信息容量增大，豐富了授課內(nèi)容，提高了教學效率。同時，由于教案中

8、的教學素材，如文字、圖表等用電子教案制作出來后可以永久保留，不需每次上課都重新設計、重新繪制。因此將教師從機械、繁瑣、重復的勞動中解放了出來，能把更多的精力和時間用于富于創(chuàng)造性的教學和科研活動中，有利于保證教學質(zhì)量和教師自身業(yè)務水平的提高。 </p><p>　　1.4電子教案制作方便，修改容易。教學過程是一個動態(tài)的過程。教師在教學中，隨著知識的不斷更新，隨著教學經(jīng)驗的不斷積累，需要不斷地補充、修改教案。在紙質(zhì)載

9、體的傳統(tǒng)教案中，修改很困難，尤其是大幅度的修改，往往需要重寫教案，耗時費力，使教師不勝其煩。而電子教案修改容易；教師可根據(jù)具體情況，對內(nèi)容作局部的修改，對相應的教學素材作適當?shù)恼{(diào)整，經(jīng)“保存”后，即可形成一份新的教案，使教案常用常新，不斷完善。另一方面，與傳統(tǒng)教案相比，電子教案制作技術(shù)難度不大，制作周期短，依托目前流行的多媒體制作工具軟件，普通學科教師可獨立編制完成。 </p><p>　　2. CAI電子教案

10、教學設計中的幾個問題 </p><p>　　工程制圖課程是大學工科學生必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)主干課程。該課程的主要任務是培養(yǎng)學生繪制和閱讀工程圖樣的能力，以及對三維形狀與相關(guān)位置空間的邏輯思維和形象思維能力。 </p><p>　　長期以來，工程制圖教學以傳統(tǒng)的“黑板+粉筆”的模式為主，通過教師的講解，輔以模型、掛圖等直觀教具的靜態(tài)展示，引導學生分析空間幾何關(guān)系，理解三維空間形體與二維平面圖形

11、之間的對應轉(zhuǎn)換。顯然，教學上存在著較大的局限性。 </p><p>　　因此，工程制圖課程多媒體電子教案應充分發(fā)揮計算機多媒體形式多樣、形象生動、信息量大、重現(xiàn)力強等方面的優(yōu)勢，以彌補傳統(tǒng)教學在直觀感、立體感和動態(tài)感等方面的不足，將教學內(nèi)容用多種媒體包裝后以簡潔明了的方式傳授給學生，營造一個生動活潑，有利于對知識深入理解的教學環(huán)境，達到提高教學質(zhì)量，提高學習效率，使學生實現(xiàn)有效學習的根本目的。因此，根據(jù)課程教學大

12、綱的要求和課堂教學規(guī)律，汲取傳統(tǒng)教學的精華，溶入現(xiàn)代教學思想方法進行教學設計，是保證電子教案質(zhì)量的關(guān)鍵所在?！?</p><p>　　2.1電子教案必須注重“意義構(gòu)建”，打造好CAI與工程制圖課程教學整合的基礎(chǔ)。CAI技術(shù)的發(fā)展為教學的改革提供了先進的物質(zhì)條件，但要充分發(fā)揮CAI的多種優(yōu)越功能，在教案設計時必須首先充分注重教學的意義構(gòu)建?，F(xiàn)代教育理論強調(diào)學生是認知的主體，是學習意義的主動構(gòu)建者。整個學習過程的最終

13、目的是完成學習者知識意義的構(gòu)建，因而整個教案都要以“意義構(gòu)建”為中心去設計和實施。 </p><p>　　工程制圖課程課堂教學是由多個要素所構(gòu)成的一個復雜的系統(tǒng)。大量CAI課件進入課堂，使得原本就復雜的教學系統(tǒng)構(gòu)成要素發(fā)生了變化，也使得教學系統(tǒng)的操作更加復雜化。要使CAI與工程制圖課程教學達到和諧統(tǒng)一，就需要對CAI與工程制圖課程進行整合，使課程內(nèi)容的各要素相互滲透，整體協(xié)調(diào)，使系統(tǒng)各要素及整體發(fā)揮最大效益。課程

14、整合的目的是減少知識體系的分割及學科間隔離，把不同的知識體系有機聯(lián)系起來。CAI與工程制圖課程的整合，不是簡單的把CAI技術(shù)僅僅作為輔助教師課堂教學的演示工具，而是把它作為教與學的工具和培養(yǎng)學生各種素質(zhì)的載體。要在現(xiàn)代教學理論指導下，把CAI作為促進學生自主學習的認知工具、豐富教學環(huán)境的創(chuàng)設工具，并將這些工具全面地應用到教學過程中，使課堂教學資源，各個教學要素和教學環(huán)節(jié)，經(jīng)過整理、融合，在系統(tǒng)優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生聚集效應，從而使傳統(tǒng)的教學模

15、式得到根本的變革。 </p><p>　　2.2電子教案應體現(xiàn)課程的內(nèi)容體系，它既不應是文字教材的翻版，也不應是傳統(tǒng)教案的電子移植。電子教案的內(nèi)容就是教師課堂演示的內(nèi)容。教師在對課程內(nèi)容深入剖析的基礎(chǔ)上，去粗取精，提煉出課程各章節(jié)的框架體系，將對應的教學內(nèi)容分解為若干個知識單元，再將每個知識單元細分為若干個知識點，然后，以知識點為核心制作電子教案中的微教學單元。例如，將“直線的投影”這部分內(nèi)容作為一個知識單元，以

16、單元內(nèi)的“各類直線的投影特性”、“直線上點的投影特性”、“用直角三角形法求線段的實長”等知識點為核心，分別制作的“小課件”就構(gòu)成了電子教案中的多個微教單元。最后，將各個微教學單元按課程的內(nèi)容體系和教師的講課順序編排。這樣制作出來的電子教案在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)上都具有相當?shù)娜嵝?；不拘泥于某一特定版本的教材，方便教師根?jù)不同的教學對象和教學要求加工、重組教案。 </p><p>　　在課堂教學中，電子教案應起到提綱挈領(lǐng)的作用

17、，重點突出，簡潔明了而不求面面俱到。細節(jié)內(nèi)容可由教師講解發(fā)揮（或由配套教材體現(xiàn)），有助于形成一個清晰明確的知識結(jié)構(gòu)，有助于對教學內(nèi)容的理解和把握。 </p><p>　　2.3電子教案應注意把握本學科的思維特征，注重對學生創(chuàng)新意識和思維能力的培養(yǎng)。工程制圖學科的思維特征是不斷地完成“空間 平面”、 “平面 空間 ”的動態(tài)思維，即不斷地畫圖和讀圖，由淺入深，循序漸進，這對于培養(yǎng)學生的空間思維能力起著十分重

18、要的作用。在傳統(tǒng)教學中，由于教學手段的局限，無法對思維的動態(tài)轉(zhuǎn)換過程做形象直觀的展示，容易使學生陷入極度的思考之中。在電子教案中，可以利用計算機強大的動態(tài)圖形處理功能，充分展示圖形的生成和轉(zhuǎn)換過程，使抽象的理論按照它的本來面目形象直觀地展示出來，讓思維過程變得可視化。例如，在視圖表達部分，通過動畫、仿真等技術(shù)表現(xiàn)空間立體的平面抽象和平面圖形的立體再現(xiàn)過程；在剖視面部分，著力表現(xiàn)剖切面切剖立體的過程和斷面及斷面后面的剩余部分生成平面圖形的

19、過程。通過讓學生全面地了解、把握圖形的生成和轉(zhuǎn)換的全過程，不但促進了對有關(guān)知識的學習，而且在潛移默化中培養(yǎng)了學生的空間思維能力。 </p><p>　　運用CAI教案的目的是為了服務于教與學，提高課堂教學效率和質(zhì)量，而不是用來為課堂教學做點綴。所以要注意發(fā)揮CAI的技術(shù)力量，去做傳統(tǒng)教學器具或手段不能做或做得不完善的事情，從而更合理地優(yōu)化教學資源，構(gòu)建互動式、多樣化的學習環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣和理解能力，領(lǐng)悟工

20、程制圖的本質(zhì)。學生的學習過程就是建立自己的認識和理解的過程，如果CAI教案只是用來驗證知識的結(jié)論，就只能整固學生對知識的理解和記憶，而不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。所以，CAI教案在設計和制作上都要從啟迪創(chuàng)新角度出發(fā)，圍繞教師的主導作用和學生的主體地位來進行。通過提供生動、直觀的學習材料，激發(fā)學生的聯(lián)想，激活學生的有關(guān)知識、經(jīng)驗或表象，同化新知識，從中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。 </p><p>　　2.4電子教案

21、應根據(jù)課程的內(nèi)容特點和媒體的教學特征，對教學媒體進行合理的選擇和設計。工程制圖教學的特點是：以圖為主，建立概念，說明原理，推導特性和規(guī)律；以圖為主進行實踐。從工程制圖課程的內(nèi)容來看，無論是基本理論的闡述，空間立體和構(gòu)件的圖示，還是空間幾何問題的圖解，都必須依托于圖形。因此，圖形（包括靜圖和動畫）是工程制圖課程的核心元素。在教案中，可以用大量的規(guī)范圖形直觀地展示基本概念、基本原理以及國家標準規(guī)定的各種畫法及標注方法。文字主要用于基本概念、

22、基本原理、基本方法的表達，以及對知識的總結(jié)歸納、對圖形的注釋和關(guān)鍵提示。文字應簡明扼要，切忌連篇累牘。運用CAI可以使許多抽象的概念和難以理解的空間邏輯關(guān)系變得生動有趣、直觀形象，在數(shù)學中收到了事半功倍的效果。 </p><p>　　動畫能通過一幅幅畫面藝術(shù)造型和動態(tài)模擬，將各種空間幾何關(guān)系，各種動態(tài)的變化過程簡要夸張地展現(xiàn)出來，具有很強的感染力和說明力。在教案中，應注意應用動畫加強對課程重難點內(nèi)容的渲染和剖析。

23、例如，選擇一些教師用口頭和板書難以表達清楚的，學生難以理解和掌握的空間概念，層次復雜或難以想象的立體構(gòu)造過程及投影作圖過程用對應的二維或三維動畫表達。 </p><p>　　動畫的畫面設計，是影響動畫效果的重要因素之一，好的動畫設計應符合學生的認知規(guī)律，體現(xiàn)以學生為主體、教師為主導的現(xiàn)代教育觀念。例如，對于幾何元素的相對位置、投影變換、截交相貫、組合體視圖畫法等強調(diào)作圖過程和步驟的內(nèi)容，用二維動畫表達，動畫的設計

24、就應與作圖的思路和手工作圖步驟相一致。上課時，教師通過計算機鍵盤或鼠標手動控制，在投影大屏幕上一步一步地進行動畫演示，模擬傳統(tǒng)教學中教師在黑板上一筆一劃的作圖示范，效果惟妙惟肖。在演示過程中，根據(jù)學生的反饋信息，教師可以隨時停下來講解，并可以無限次地通過“重做”——再現(xiàn)作圖過程。三維動畫設計應著眼于展示生動清晰的空間概念和形象直觀的動態(tài)過程，以拓展學生的思維空間。比如，在講組合體三視圖這部分內(nèi)容時，設計了這樣一組三維動畫：在對組合體進行

25、形體分析的基礎(chǔ)上，制作出組成該組合體的各個基本形體的立體圖，并將它們以不同的角度展示出來，然后象搭積木似地逐個組合在一起，最后將組合體慢慢地轉(zhuǎn)動，讓學生從不同的角度去觀察：從組合體的內(nèi)部到外部，從一個面到另一個面。栩栩如生的動畫效果使學生直觀地了解了組合體的構(gòu)成、各形體之間的相對位置和表面過渡關(guān)系，并且印象深刻，為下</p><p>　　3. CAI電子教案的界面設計 </p><p>　

26、　良好的界面設計應做到：主題突出、圖形清晰、文字簡煉、視覺明確、色彩和諧、整體協(xié)調(diào)。 </p><p>　　3.1畫面要直觀。電子教案是用于課堂演示的，因此，畫面一定要直觀，即文字、圖形、圖象、動畫等各種媒體信息應視覺清晰、準確無誤、含義明確，不應有多義性?？紤]到一部分學生距離屏幕較遠。因此，教案正文部分的文字應設計得稍大些，整個畫面顏色的對比可設計得稍強些，確保計劃范圍內(nèi)的學生都能看得清楚，否則會影響課堂教學效

27、果。 </p><p>　　3.2使學生的注意力始終集中在當前的教學內(nèi)容上。為保證主題突出，每一畫面應只設置一個概念及與此相關(guān)的教學信息。課堂演示時，畫面上的各種信息應隨著教師的教學思路和講課的節(jié)奏逐步呈現(xiàn)，使學生的注意力始終集中在當前的教學內(nèi)容上。 </p><p>　　3.3畫面信息的分布結(jié)構(gòu)符合人的視覺心理規(guī)律。視覺心理學研究表明，根據(jù)人的眼動規(guī)律，人眼對畫面的左上方區(qū)域總是最先注

28、意到，而且觀察頻率最高，而畫面右下象限為最低觀察區(qū)域。因此，界面設計時，應盡可能將主要的教學信息或需要重點觀察的對象放在畫面的左上方區(qū)域。如果畫面內(nèi)容本身的特點決定了重點內(nèi)容恰好落在觀察頻率低的區(qū)域，則可通過色彩對比，明暗變化或其他提示手段來吸引學生的注意力，保證學生對主要的教學信息優(yōu)先、充分地感知。 </p><p>　　3.4將正文的大小標題用不同的字號加以合理的間隔。標題通常對內(nèi)容起到概括和提綱挈領(lǐng)的作用。

29、在教案中如果將正文的大小標題用不同的字號加以合理的間隔（至少應相差兩個字號），使標題與內(nèi)容區(qū)分開來，會使學生在學習過程中自然注意到這些標題，以便于學生對教學內(nèi)容的脈絡結(jié)構(gòu)形成一個清晰的認識。同理，將正文中的一些關(guān)鍵字（不可太多），用不同的顏色或不同的字體區(qū)別于其他的內(nèi)容，也可起到畫龍點晴的作用。 </p><p>　　3.5防止媒體應用中的負效應。連篇累牘的文字，擁擠、雜亂的畫面布局，強烈的色彩對比，各種媒體信息

30、呈現(xiàn)時大幅度的快速跳躍，令人眼花瞭亂的動畫效果等等，諸如此類，都會耗費學生有限的注意力資源，使處于被動接受狀態(tài)的大腦和眼睛不能持久適應，容易疲勞，造成媒體應用中的負效應。 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p><p>　　成功的CAI教學離不開高質(zhì)量的電子教案的設計與應用。在計算機多媒體技術(shù)日益普及的今天，教師自己開發(fā)制作多媒體課堂教學軟件已逐步成

31、為日常教學工作的一部分。如何利用好現(xiàn)有的CAI課件，編寫適用于課堂教學的多媒體電子教案，應是我們在新形勢下教學改革研究的重點課題。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　1.夏俊芳、趙純清，工程制圖教學中傳統(tǒng)教學方式與CAI的有機結(jié)合（J），華中農(nóng)業(yè)大學學報 (社會科學版)2003年04期；67～69 </p><p

32、>　　2.袁望姣，工程制圖CAI課件（J），宜春學院學報， 2005年02期; 53～56 </p><p>　　3.杜力、馮俊，工程制圖教學中傳統(tǒng)與現(xiàn)代教學手段的探（J）討，重慶工商大學學報(自然科學版) 2004年05期; 100～102 </p><p>　　4.劉希玲，工程制圖教學中現(xiàn)代教學媒體的優(yōu)化應用（J）， 長沙鐵道學院學報(社會科學版) 2004年03期; 134～