【摘要】將計算機多媒體技術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量，從而解放教育生產力，推進教學方式改革。CAI電子教案必須注重“意義構建”， 應體現課程的內容體系，應注意把握本學科的思維特征，注重對學生創新意識和思維能力的培養，應根據課程的內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。

【關鍵詞】工程制圖教學；CAI電子教案；教學設計；界面設計

1.計算機多媒體電子教案教學的基本特點

CAI（Computer—Assisted Instruction），即一種利用計算機多媒體技術作為教學手段的教學系統。隨著計算機多媒體技術應用于課堂教學，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學生演示。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奏，將經多種媒體包裝后的授課內容逐一詳細深入地呈現。就總體而言，計算機輔助教學不僅取代了一部分傳統教學的手段，而且能實現傳統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容。

從具體的課堂教學過程看，CAI教學的優越性是顯而易見的。

1.1有利于發揚光大傳統教學方式中的精華。與傳統授課方式一樣，電子教案體現了教師個體的教學風格和創造性勞動，因為教案是教師根據對學生特點的把握，根據自己的教學經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教學方式中循序漸進的傳授知識過程，啟發學生思維，及時獲取學生的反饋信息，隨時調整講課的方式、節奏和進度；師生之間思想互動，情感交流，更利于教學呼應、教學相長，這正是課堂教學的精髓所在。因此，電子教案授課能有效發揚光大傳統教學方式中的精華。

1.2發揮了多媒體信息資源的優勢。電子教案授課效果的優劣與教案本身的質量高低密切相關。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、枯燥無味的教學內容，變得生動、形象、具體，并著力對課程的重、難點內容進行渲染和剖析，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“重做”等等。計算機多媒體教學的效果是傳統教學無可比擬的。

1.3提高課堂的教學效率，解放了教育生產力。電子教案授課完全甩掉了傳統的黑板、粉筆，節省了教師課堂板書、畫圖的時間，在相同的時間內使得課堂信息容量增大，豐富了授課內容，提高了教學效率。同時，由于教案中的教學素材，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造性的教學和科研活動中，有利于保證教學質量和教師自身業務水平的提高。

1.4電子教案制作方便，修改容易。教學過程是一個動態的過程。教師在教學中，隨著知識的不斷更新，隨著教學經驗的不斷積累，需要不斷地補充、修改教案。在紙質載體的傳統教案中，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；教師可根據具體情況，對內容作局部的修改，對相應的教學素材作適當的調整，經“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，與傳統教案相比，電子教案制作技術難度不大，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。

2. CAI電子教案教學設計中的幾個問題

工程制圖課程是大學工科學生必修的一門技術基礎主干課程。該課程的主要任務是培養學生繪制和閱讀工程圖樣的能力，以及對三維形狀與相關位置空間的邏輯思維和形象思維能力。

長期以來，工程制圖教學以傳統的“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展示，引導學生分析空間幾何關系，理解三維空間形體與二維平面圖形之間的對應轉換。顯然，教學上存在著較大的局限性。

因此，工程制圖課程多媒體電子教案應充分發揮計算機多媒體形式多樣、形象生動、信息量大、重現力強等方面的優勢，以彌補傳統教學在直觀感、立體感和動態感等方面的不足，將教學內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境，達到提高教學質量，提高學習效率，使學生實現有效學習的根本目的。因此，根據課程教學大綱的要求和課堂教學規律，汲取傳統教學的精華，溶入現代教學思想方法進行教學設計，是保證電子教案質量的關鍵所在。

2.1電子教案必須注重“意義構建”，打造好CAI與工程制圖課程教學整合的基礎。CAI技術的發展為教學的改革提供了先進的物質條件，但要充分發揮CAI的多種優越功能，在教案設計時必須首先充分注重教學的意義構建。現代教育理論強調學生是認知的主體，是學習意義的主動構建者。整個學習過程的最終目的是完成學習者知識意義的構建，因而整個教案都要以“意義構建”為中心去設計和實施。

工程制圖課程課堂教學是由多個要素所構成的一個復雜的系統。大量CAI課件進入課堂，使得原本就復雜的教學系統構成要素發生了變化，也使得教學系統的操作更加復雜化。要使CAI與工程制圖課程教學達到和諧統一，就需要對CAI與工程制圖課程進行整合，使課程內容的各要素相互滲透，整體協調，使系統各要素及整體發揮最大效益。課程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系起來。CAI與工程制圖課程的整合，不是簡單的把CAI技術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學生各種素質的載體。要在現代教學理論指導下，把CAI作為促進學生自主學習的認知工具、豐富教學環境的創設工具，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節，經過整理、融合，在系統優化的基礎上產生聚集效應，從而使傳統的教學模式得到根本的變革。

2.2電子教案應體現課程的內容體系，它既不應是文字教材的翻版，也不應是傳統教案的電子移植。電子教案的內容就是教師課堂演示的內容。教師在對課程內容深入剖析的基礎上，去粗取精，提煉出課程各章節的框架體系，將對應的教學內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”這部分內容作為一個知識單元，以單元內的“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容和結構上都具有相當的柔性；不拘泥于某一特定版本的教材，方便教師根據不同的教學對象和教學要求加工、重組教案。

在課堂教學中，電子教案應起到提綱挈領的作用，重點突出，簡潔明了而不求面面俱到。細節內容可由教師講解發揮（或由配套教材體現），有助于形成一個清晰明確的知識結構，有助于對教學內容的理解和把握。

2.3電子教案應注意把握本學科的思維特征，注重對學生創新意識和思維能力的培養。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 ”的動態思維，即不斷地畫圖和讀圖，由淺入深，循序漸進，這對于培養學生的空間思維能力起著十分重要的作用。在傳統教學中，由于教學手段的局限，無法對思維的動態轉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圖形處理功能，充分展示圖形的生成和轉換過程，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、仿真等技術表現空間立體的平面抽象和平面圖形的立體再現過程；在剖視面部分，著力表現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過程。通過讓學生全面地了解、把握圖形的生成和轉換的全過程，不但促進了對有關知識的學習，而且在潛移默化中培養了學生的空間思維能力。

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量，而不是用來為課堂教學做點綴。所以要注意發揮CAI的技術力量，去做傳統教學器具或手段不能做或做得不完善的事情，從而更合理地優化教學資源，構建互動式、多樣化的學習環境，激發學生的學習興趣和理解能力，領悟工程制圖的本質。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論，就只能整固學生對知識的理解和記憶，而不能培養學生的創新意識和創新精神。所以，CAI教案在設計和制作上都要從啟迪創新角度出發，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，激發學生的聯想，激活學生的有關知識、經驗或表象，同化新知識，從中培養學生的創新意識。 2.4電子教案應根據課程的內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，推導特性和規律；以圖為主進行實踐。從工程制圖課程的內容來看，無論是基本理論的闡述，空間立體和構件的圖示，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，可以用大量的規范圖形直觀地展示基本概念、基本原理以及國家標準規定的各種畫法及標注方法。文字主要用于基本概念、基本原理、基本方法的表達，以及對知識的總結歸納、對圖形的注釋和關鍵提示。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系變得生動有趣、直觀形象，在數學中收到了事半功倍的效果。

動畫能通過一幅幅畫面藝術造型和動態模擬，將各種空間幾何關系，各種動態的變化過程簡要夸張地展現出來，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容的渲染和剖析。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造過程及投影作圖過程用對應的二維或三維動畫表達。

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律，體現以學生為主體、教師為主導的現代教育觀念。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作圖過程和步驟的內容，用二維動畫表達，動畫的設計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容時，設計了這樣一組三維動畫：在對組合體進行形體分析的基礎上，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動，讓學生從不同的角度去觀察：從組合體的內部到外部，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成、各形體之間的相對位置和表面過渡關系，并且印象深刻，為下一步學習主視圖的選擇和三視圖的畫法創造了良好的條件。實踐表明，在電子教案中，通過合理選擇和精心設計的教學媒體，能夠幫助學生克服思維的“瓶頸”，減輕了學生的認知負擔，使教學內容更充實、更真實可信，強有力地激發了學生的學習興趣，提高了課堂的教學效率，優化了課堂教學過程。

3. CAI電子教案的界面設計

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、整體協調。

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。考慮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，確保計劃范圍內的學生都能看得清楚，否則會影響課堂教學效果。

3.2使學生的注意力始終集中在當前的教學內容上。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奏逐步呈現，使學生的注意力始終集中在當前的教學內容上。

3.3畫面信息的分布結構符合人的視覺心理規律。視覺心理學研究表明，根據人的眼動規律，人眼對畫面的左上方區域總是最先注意到，而且觀察頻率最高，而畫面右下象限為最低觀察區域。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域。如果畫面內容本身的特點決定了重點內容恰好落在觀察頻率低的區域，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先、充分地感知。

3.4將正文的大小標題用不同的字號加以合理的間隔。標題通常對內容起到概括和提綱挈領的作用。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），使標題與內容區分開來，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容的脈絡結構形成一個清晰的認識。同理，將正文中的一些關鍵字（不可太多），用不同的顏色或不同的字體區別于其他的內容，也可起到畫龍點晴的作用。

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，各種媒體信息呈現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。

4.結論

成功的CAI教學離不開高質量的電子教案的設計與應用。在計算機多媒體技術日益普及的今天，教師自己開發制作多媒體課堂教學軟件已逐步成為日常教學工作的一部分。如何利用好現有的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。

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