工程制图课程CAI电子教案的设计与应用

【摘要】将#35745;算机多媒体技术应用于工#31243;制图课堂教学，能够较大地提#21319;教学效率和教学质量#65292;从而解放教育生产力，推进教学方#24335;改革。CAI电子教案必须注重#8220;意义构建”， 应体现课程的内容体系#65292;应注意把握本学科的思#32500;特征，注重对学生创新意识和思#32500;能力的培养，应根据课程的内容特#28857;和媒体的教学特征，对教学媒#20307;进行合理的选择和设计。　
　#12288;【关键词】工程制图教学；CAI电子教案；教学设计；界面#35774;计
1.计算机多媒体电子#25945;案教学的基本特点
　　CAI（Computer—Assisted Instruction），即#19968;种利用计算机多媒#20307;技术作为教学手段的教#23398;系统。随着计算机多媒体#25216;术应用于课堂教学#65292;利用CAI电子教案授课#24050;被广泛应用。同其#20182;助教型CAI课件及#24405;像教学不同，电子教案授课不是课#22530;教学中锦上添花的穿插式讲#25480;，而是完全甩掉传统#30340;黑板、粉笔的全程CAI教学。#30005;子教案授课的工具即多#23186;体电子教案，是由任课教#24072;根据学生的实际情况#21644;课程教学要求，自行制作的、供#33258;己使用的课堂演示型#22810;媒体教学软件。上课时，#30001;教师操作计算机，通过视#39057;投影仪、投影大屏幕等设备#23558;教案向学生演示。#28436;示过程由教师随堂讲解，运行速#24230;由教师手动控制，随着教师的#25945;学思路和课堂节奏，将#32463;多种媒体包装后的授课内容逐#19968;详细深入地呈现。就总体而言，计#31639;机辅助教学不仅取代了一部分传统#25945;学的手段，而且能实现传统教#23398;方式无法达到的教学效#26524;，还可以大大增加课程容量，提#39640;课程密度。由于利用多媒体、网#32476;通讯等手段，使课#22530;讲授更直观清晰、更具吸引力。#22240;此不论从理解或记忆的角度看，#35745;算机辅助教学都能更有利于学生掌#25569;和巩固教学内容。　
　 从具体的课堂教学过程看，CAI教学的优越性是显#32780;易见的。
　　1.1有利于发扬光大传统教#23398;方式中的精华。与传#32479;授课方式一样，电子#25945;案体现了教师个体的教#23398;风格和创造性劳动#65292;因为教案是教师根据对学生特#28857;的把握，根据自己的教学经验和教#23398;风格亲自编制的。在课堂#25945;学中，由教师自行讲解，#33258;行控制演示过程。因此，教师#22312;课堂上完全能模仿传统教学方式#20013;循序渐进的传授知识过程#65292;启发学生思维，及时获取学生的反#39304;信息，随时调整讲课的方式#12289;节奏和进度；师生之间思想互#21160;，情感交流，更利于教学呼#24212;、教学相长，这正是课堂教学#30340;精髓所在。因此，电子教案授课#33021;有效发扬光大传统教学方式中的精#21326;。
#12288;　1.2发挥了多媒体信息资源的#20248;势。电子教案授课效果的优劣#19982;教案本身的质量高低密切相关#12290;电子教案融文本、图形、#21160;画等多种媒体信息#20110;一体，通过图文并茂的画面、形象#36924;真的动画，使得一些抽象#38590;懂、枯燥无味的教学内#23481;，变得生动、形象、具体，#24182;着力对课程的重、难点内容#36827;行渲染和剖析，拓展了#23398;生的思维空间，活跃了课堂的气氛#65292;使学生积极主动地#21442;与学习过程，有利于达到#26368;佳的教学效果。例如：通过大屏#24149;动画演示，模拟传统#25945;学方式的作图板书，过#31243;高效、生动有趣，并且可以#26080;限次数“重做”等等。计算机多#23186;体教学的效果是传统教学无可比#25311;的。
　　1.3提高课堂的教#23398;效率，解放了教育生产力#12290;电子教案授课完全#29993;掉了传统的黑板、粉笔，节省了教#24072;课堂板书、画图的时间，在相同的#26102;间内使得课堂信息容量增大，丰#23500;了授课内容，提高了教学#25928;率。同时，由于教案#20013;的教学素材，如文#23383;、图表等用电子教案制#20316;出来后可以永久保留，不#38656;每次上课都重新设计、重#26032;绘制。因此将教师从机#26800;、繁琐、重复的劳动中解放了出来#65292;能把更多的精力和时间#29992;于富于创造性的教学和科研#27963;动中，有利于保证#25945;学质量和教师自身业务#27700;平的提高。
　　1.4电子教案制作方便，修改#23481;易。教学过程是一个动态#30340;过程。教师在教学中，随着知识#30340;不断更新，随着教学经验的不#26029;积累，需要不断地补充#12289;修改教案。在纸质载体的传#32479;教案中，修改很困难，尤其是大#24133;度的修改，往往需要重#20889;教案，耗时费力，使教师不#32988;其烦。而电子教案修改容#26131;；教师可根据具体#24773;况，对内容作局部#30340;修改，对相应的教#23398;素材作适当的调整，经“保存#8221;后，即可形成一份新的教案，使教#26696;常用常新，不断完#21892;。另一方面，与传统教案#30456;比，电子教案制作技#26415;难度不大，制作周期短，依托目#21069;流行的多媒体制作工#20855;软件，普通学科教师可独#31435;编制完成。
2. CAI电子教案教学设计中的几#20010;问题
#12288;　工程制图课程是大#23398;工科学生必修的一门技术基础主干#35838;程。该课程的主要任务是培#20859;学生绘制和阅读工程#22270;样的能力，以及对#19977;维形状与相关位置空间的逻辑#24605;维和形象思维能力。
　　长#26399;以来，工程制图教学以传统的“#40657;板 粉笔”的模式#20026;主，通过教师的讲解，#36741;以模型、挂图等直观#25945;具的静态展示，引#23548;学生分析空间几何关系，理解三#32500;空间形体与二维平面图形#20043;间的对应转换。显然，教学上#23384;在着较大的局限性。
　　因此，工程制图课程多#23186;体电子教案应充分发挥计#31639;机多媒体形式多样、形象#29983;动、信息量大、重现力强等方面#30340;优势，以弥补传统#25945;学在直观感、立体感#21644;动态感等方面的不#36275;，将教学内容用多种媒#20307;包装后以简洁明了的方式传授给#23398;生，营造一个生动活泼，有利于#23545;知识深入理解的教学环境，达#21040;提高教学质量，提高学习效#29575;，使学生实现有效学#20064;的根本目的。因此，根据课程#25945;学大纲的要求和课堂教#23398;规律，汲取传统教#23398;的精华，溶入现代教学思#24819;方法进行教学设计，是#20445;证电子教案质量的关键所#22312;。　
　　2.1电子#25945;案必须注重“意义构建”，打造#22909;CAI与工程制图#35838;程教学整合的基础。CAI技术的#21457;展为教学的改革提供了#20808;进的物质条件，但要充分发#25381;CAI的多种优越功能#65292;在教案设计时必须首先充分注重#25945;学的意义构建。现#20195;教育理论强调学生是#35748;知的主体，是学习意义的主动构建#32773;。整个学习过程的最终目的#26159;完成学习者知识意义的构建，#22240;而整个教案都要以“#24847;义构建”为中心去设计和实施#12290;
　#12288;工程制图课程课堂教学是#30001;多个要素所构成的一#20010;复杂的系统。大量CAI课件进入#35838;堂，使得原本就复杂的#25945;学系统构成要素发生了变化，也使#24471;教学系统的操作更加复#26434;化。要使CAI与工程#21046;图课程教学达到和谐统一，就需#35201;对CAI与工程制图课程进行整#21512;，使课程内容的各要素相互渗透，#25972;体协调，使系统各要素#21450;整体发挥最大效益。课程整合的#30446;的是减少知识体系的分割#21450;学科间隔离，把不同的知识体系#26377;机联系起来。CAI与工程制#22270;课程的整合，不是简单的把CAI技术仅仅作为辅助教师#35838;堂教学的演示工具，而是把它#20316;为教与学的工具和培养学#29983;各种素质的载体。要#22312;现代教学理论指导下，#25226;CAI作为促进学生自#20027;学习的认知工具、丰富教学环境的#21019;设工具，并将这些工具全面地应#29992;到教学过程中，使课#22530;教学资源，各个教学要素和#25945;学环节，经过整理、#34701;合，在系统优化的基#30784;上产生聚集效应，从而使传统#30340;教学模式得到根本的变#38761;。
　　2.2电子教案#24212;体现课程的内容体系，它#26082;不应是文字教材的翻版，也不#24212;是传统教案的电子移植#12290;电子教案的内容就是#25945;师课堂演示的内容。教师在对课#31243;内容深入剖析的基础上，去#31895;取精，提炼出课程各章节的#26694;架体系，将对应的#25945;学内容分解为若干个知识#21333;元，再将每个知识单元细分为若#24178;个知识点，然后，以知#35782;点为核心制作电子教案中的微教学#21333;元。例如，将“直#32447;的投影”这部分内容作#20026;一个知识单元，以单元内的“各#31867;直线的投影特性”、“直线上点的#25237;影特性”、“用直角#19977;角形法求线段的实长”等知#35782;点为核心，分别制作的“小课件”#23601;构成了电子教案中的多个微教单#20803;。最后，将各个微教#23398;单元按课程的内容体系和#25945;师的讲课顺序编排。这样制作出#26469;的电子教案在内容和#32467;构上都具有相当的柔性；不拘泥#20110;某一特定版本的教#26448;，方便教师根据不同的#25945;学对象和教学要求加工、重组教#26696;。
#12288;　在课堂教学中，电子教案应起到#25552;纲挈领的作用，重点突出，简洁#26126;了而不求面面俱到#12290;细节内容可由教师讲解发#25381;（或由配套教材体现），有助于#24418;成一个清晰明确的#30693;识结构，有助于对教学内#23481;的理解和把握。
　　2.3电#23376;教案应注意把握本学#31185;的思维特征，注重对学生创新#24847;识和思维能力的培养。工#31243;制图学科的思维特征是不断地#23436;成“空间　　平面”#12289; “平#38754; 空间 #8221;的动态思维，即不断地画图和读#22270;，由浅入深，循序渐#36827;，这对于培养学生的空#38388;思维能力起着十分重要的作#29992;。在传统教学中，由于教#23398;手段的局限，无法#23545;思维的动态转换过程做形#35937;直观的展示，容易使学生#38519;入极度的思考之中。在电#23376;教案中，可以利用计算机强#22823;的动态图形处理功能，充分#23637;示图形的生成和转换#36807;程，使抽象的理论按照它的本来面#30446;形象直观地展示出来，让思#32500;过程变得可视化。#20363;如，在视图表达部分，#36890;过动画、仿真等技术表现#31354;间立体的平面抽象和#24179;面图形的立体再现过#31243;；在剖视面部分，着力表现剖切#38754;切剖立体的过程和断面及#26029;面后面的剩余部分生成平#38754;图形的过程。通过让学生全面#22320;了解、把握图形的生成和转换的全#36807;程，不但促进了对有关知识的#23398;习，而且在潜移默化中培#20859;了学生的空间思维能力。
　　运用CAI教案的目的是为了服#21153;于教与学，提高课堂教学效#29575;和质量，而不是用来为课堂教#23398;做点缀。所以要注#24847;发挥CAI的技术力量#65292;去做传统教学器具或手#27573;不能做或做得不完善的事情，从#32780;更合理地优化教学资源，构建互动#24335;、多样化的学习环#22659;，激发学生的学习兴趣和理解能#21147;，领悟工程制图的本质。学生#30340;学习过程就是建立自己#30340;认识和理解的过程#65292;如果CAI教案只是用来验#35777;知识的结论，就只能整#22266;学生对知识的理解#21644;记忆，而不能培养学生的创新意#35782;和创新精神。所以，CAI教案在设计和制作上都要#20174;启迪创新角度出发，围绕教师的#20027;导作用和学生的主体#22320;位来进行。通过提供生动、#30452;观的学习材料，激发学生的联想，#28608;活学生的有关知识、经#39564;或表象，同化新知识，从中培养#23398;生的创新意识。 免费#35770;文下载中心 　　2.4电#23376;教案应根据课程的内容特点和#23186;体的教学特征，对教学媒体进行合#29702;的选择和设计。工程制图教学#30340;特点是：以图为主，建立概念#65292;说明原理，推导特性和规律#65307;以图为主进行实践#12290;从工程制图课程的内容来看，无论#26159;基本理论的阐述，#31354;间立体和构件的图示，还是#31354;间几何问题的图解，都必#39035;依托于图形。因此，图形（包括静#22270;和动画）是工程制图课程#30340;核心元素。在教案中，可以用大量#30340;规范图形直观地展示基本概念、#22522;本原理以及国家标准规定的各种#30011;法及标注方法。文字主#35201;用于基本概念、基本原理#12289;基本方法的表达，以及对#30693;识的总结归纳、对图形#30340;注释和关键提示。#25991;字应简明扼要，切忌连篇累牍#12290;运用CAI可以使许多抽#35937;的概念和难以理解的空间#36923;辑关系变得生动有趣、直#35266;形象，在数学中收到了事半功倍#30340;效果。
　　#21160;画能通过一幅幅画面艺术#36896;型和动态模拟，将各种空间几何#20851;系，各种动态的变化#36807;程简要夸张地展现出来，具#26377;很强的感染力和说明力。在#25945;案中，应注意应用动画加强对课#31243;重难点内容的渲染和剖析。#20363;如，选择一些教师用口头和板书难#20197;表达清楚的，学生难#20197;理解和掌握的空间概念，层次复#26434;或难以想象的立体构造过程及#25237;影作图过程用对应的二维或三维#21160;画表达。
　　动画#30340;画面设计，是影响动画#25928;果的重要因素之一，好的#21160;画设计应符合学生#30340;认知规律，体现以学生为主#20307;、教师为主导的现代教育观念。#20363;如，对于几何元素的相#23545;位置、投影变换、#25130;交相贯、组合体视图画法#31561;强调作图过程和步骤的内容#65292;用二维动画表达，#21160;画的设计就应与作图的思#36335;和手工作图步骤相一#33268;。上课时，教师通过#35745;算机键盘或鼠标手动控#21046;，在投影大屏幕上一步一步地#36827;行动画演示，模拟传统教学中教#24072;在黑板上一笔一划的#20316;图示范，效果惟妙惟肖。在演示#36807;程中，根据学生的反馈信#24687;，教师可以随时停#19979;来讲解，并可以无限次#22320;通过“重做”——#20877;现作图过程。三维动画设计应#30528;眼于展示生动清晰的空间概#24565;和形象直观的动态过程，以拓#23637;学生的思维空间。#27604;如，在讲组合体三视图这部分内容#26102;，设计了这样一组三维动#30011;：在对组合体进行形体分析#30340;基础上，制作出组成#35813;组合体的各个基本形体的#31435;体图，并将它们以不#21516;的角度展示出来，然后象搭#31215;木似地逐个组合在一起，最后#23558;组合体慢慢地转动，让#23398;生从不同的角度去观察：从#32452;合体的内部到外部，从一个面到#21478;一个面。栩栩如生的动画#25928;果使学生直观地了解了组合#20307;的构成、各形体之间的相对#20301;置和表面过渡关系#65292;并且印象深刻，为下一步学习#20027;视图的选择和三视图的#30011;法创造了良好的条件。实践#34920;明，在电子教案中，通过合理选择#21644;精心设计的教学媒体，能够#24110;助学生克服思维的“瓶#39048;”，减轻了学生的认知负担，使#25945;学内容更充实、更真#23454;可信，强有力地激发了学生的学#20064;兴趣，提高了课堂的教学效率，#20248;化了课堂教学过程。
3. CAI电子教案#30340;界面设计
　　良好的#30028;面设计应做到：主题突出、图#24418;清晰、文字简炼、#35270;觉明确、色彩和谐、整体协调#12290;
　　3.1画面要直观。电子教案是#29992;于课堂演示的，因此，画面一定#35201;直观，即文字、图形、图#35937;、动画等各种媒体信#24687;应视觉清晰、准确无误、#21547;义明确，不应有多义性。考#34385;到一部分学生距离屏#24149;较远。因此，教案正文部分的文#23383;应设计得稍大些，整个画#38754;颜色的对比可设计得稍强些，确保#35745;划范围内的学生都能看得清楚#65292;否则会影响课堂教学效果。
　　3.2使学生的注意力始终#38598;中在当前的教学内容上。为#20445;证主题突出，每一画面应#21482;设置一个概念及与#27492;相关的教学信息。课堂#28436;示时，画面上的各种信息应#38543;着教师的教学思路和讲课的节#22863;逐步呈现，使学生的#27880;意力始终集中在当前的教学内容#19978;。
　　3.3画面信息的分布#32467;构符合人的视觉心理规律。视#35273;心理学研究表明，根#25454;人的眼动规律，人眼对画面#30340;左上方区域总是最#20808;注意到，而且观察频率最#39640;，而画面右下象限为最低观察#21306;域。因此，界面设计时#65292;应尽可能将主要的教学信息#25110;需要重点观察的对象放#22312;画面的左上方区域。如果画面内容#26412;身的特点决定了重#28857;内容恰好落在观察频率低的区域，#21017;可通过色彩对比，明暗变化或#20854;他提示手段来吸引学生的注意#21147;，保证学生对主要的教学信息#20248;先、充分地感知。
　　3.4将正文的大小标题用不同的字#21495;加以合理的间隔。标题通常#23545;内容起到概括和提#32434;挈领的作用。在教案中如果将正文#30340;大小标题用不同的字号加#20197;合理的间隔（至少应相#24046;两个字号），使标#39064;与内容区分开来，会使学#29983;在学习过程中自然注意到这些标题#65292;以便于学生对教学内容的#33033;络结构形成一个清#26224;的认识。同理，将正文中的一些#20851;键字（不可太多），用不同的#39068;色或不同的字体区别于#20854;他的内容，也可起到画龙点晴#30340;作用。
#12288;　3.5防止媒体#24212;用中的负效应。连篇累牍的文字#65292;拥挤、杂乱的画面布局，强#28872;的色彩对比，各种媒体信息呈现#26102;大幅度的快速跳跃，令人眼花瞭#20081;的动画效果等等，诸如此类，都会#32791;费学生有限的注意#21147;资源，使处于被动接受状态的大脑#21644;眼睛不能持久适应，容易疲劳，造#25104;媒体应用中的负效应。
4.结论
　　成功的CAI教学离不开高质量#30340;电子教案的设计与应#29992;。在计算机多媒体技术日益普#21450;的今天，教师自己#24320;发制作多媒体课堂教学软件已#36880;步成为日常教学工作的一部分#12290;如何利用好现有的CAI课件，编#20889;适用于课堂教学的多#23186;体电子教案，应是我们#22312;新形势下教学改革#30740;究的重点课题。
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