计算机辅助教学在《电子技术》课程教学现代化中的应用

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  摘要:随着科技的进步,计算机辅助教学日益普及。结合计算机辅助教学在《电子技术》课程教学中的应用,阐述了计算机辅助教学和《电子技术》课程教学现代化的关系。认为促进教学思想的更新和提高对教学技术现代化的认识是开展计算机辅助教学的前提和基础,同时,只有充分发挥计算机辅助教学的特有功能,才能全面促进教学技术现代化的进程。最后,提出了几点建议和思考。
  关键词:计算机辅助教学;电子技术;教学现代化
  中图分类号:G434文献标识码:A文章编号:1009-3044(2008)21-30577-03
  
  The Application of CAI in the Teaching Modernization of Electronic Technology Class
  HU Xu-bo1,LI Jun-feng2
  (1.Applied Physics Department, College of Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2.Information and Technology Department, Guang Dong Electric School, Guangzhou 510520, China)
  Abstract: With the development of technology, Computer-aided instruction (CAI) is applied more and more popularly. According to the application of CAI in the teaching of Electronic Technology class, the relation of CAI and the teaching modernization of Electronic Technology class is specified. Firstly, Improving the renovation of teaching mentality and enhancing the understanding of the teaching modernization are the precondition and foundation of developing CAI. Secondly, only exerting all proper functions of CAI can improve the overall development of teaching modernization. At last, several suggestions are mentioned.
  Key words: Computer-aided instruction; Electronic Technology; teaching modernization
  
  1 引言
  
  信息时代的到来,一方面使传统教育面临着严峻的挑战,另一方面,也为教育进一步发展创造了良好的机遇。传统课堂教学的主要缺陷是信息功能弱,个别化教学能力差,这些缺陷是由传统教学的传递结构所决定的,不是改变教法所能弥补的。为了解决传统教学所面临的难题,我们别无选择,只有变革“生产工具”。具体地说就是变革课堂教学的传递结构,扩展信息功能,增加个别化教学的能力。而这一重任只能由计算机来承担,因为计算机就是用于存储、处理和传递信息的工具,它能高质量、高效率、高智能地处理声音、语音、图形、图像、动画、视频。随着计算机网络技术的发展,又实现了资源的共享。正是计算机对信息的处理功能,使得计算机很快地进入教育领域。几年来,我们在研究运用现代化教学手段,采用计算机技术辅助教学方面取得了一些进展。我们加强了计算机辅助《电子技术》课程教学的研究,拓宽了计算机技术的应用范围,把文字、数据、图形、图像和声音等信息媒体作为一个集成体由计算机处理,优化教学过程,加强素质教育和提高教学质量。
  
  2 提高对教学技术现代化的认识
  
  教育现代化不仅要求在设备、技术手段等“硬件”方面更新,最重要的是思想观念、思想内容和思想方法等“软件”方面的更新。后者是教育现代化的重要方面和教学改革的深层目标。它意味着对科学文化、教育传统的继承、转变和创新,要求更新观念,转变落后于时代的教育思想、教学内容和教学方法。
  传统的教学是以“传道、授业、解惑”为基本宗旨的,传授知识是教学的根本目标。这种旧的教学思想和教学模式不符合《电子技术》课程的教学规律,阻碍学生的电子技术素质的提高,不利于人才的培养。其具体表现是重教轻学、重知(识)轻能(力)、重结果轻过程、重“学会”轻“会学”、重方法轻思路等。传统的教学观念远远落后于现代的教学思想,难以达到我国目前对人才的要求——能在21世纪迎接挑战的、全面发展的、潜能大、素质高的现代化人才。因此对于旧的传统的教学要在继承和借鉴其经验与长处的同时,必须改革那些陈旧的、落后的低效高耗的内容、方法和手段,引进新的现代化教学技术。
  《电子技术》是高等院校电子类专业的一门基础课[1]。由于它具有内容覆盖面广、课程理论性强、内容抽象、电路种类多、器件工作状态复杂、电路分析方法灵活等特点,这给电子技术课程的教学带来了一定的困难。学生们普遍认为《电子技术》枯燥难学,甚至有一部分学生在思想上有放弃本门课程的想法。同时它也是一门正在不断地迅速发展着的学科,内容更新快,不断有新产品和新技术的出现。是否能找到一个最佳方案,使大多数学过《电子技术》课程的学生,既能在有限的学时内较好地达到本门课程的基本要求,又具有一定的灵活应用电子技术知识的能力,是任课老师应当思考的一个问题。研究和实践证明,运用和不运用现代化教学手段,教学效果大不一样。因此,我们要充分利用计算机等现代教育技术作为教学媒体,提高教学质量。计算机辅助教学向着多媒体化、智能化、网络化发展,必将大大促进对未来一代《电子技术》的教育[2]。如果说《电子技术》教学中的实验教学在提高学生能力和素质上的作用是不可低估、不可替代的教学手段,那么使用计算机辅助《电子技术》教学将会异军突起,在体现和实现教学目的观、结构观、质量观和发展观方面将成为不可多得的形式。计算机辅助教学的健康发展既会使常规课堂教学、某些实验教学相形见绌,又会使常规课堂教学、实验教学如虎添翼[3]。
  计算机是现代科学技术的基础和核心。人类已经进入了计算机时代、信息高速公路时代,近30年来世界科学技术90%以上的发明、发展都与计算机技术紧密相连。把计算机引进课堂教学、引进家庭辅导,作为现代化教学技术的重要组成,不仅有利于加强教学的时代性、竞争性和开拓性,有利于面对新时代的挑战,而且也有助于学生在学习过程中形成新思想、新观念、新方法,对他们今后成为高素质的人才有着重要的积极作用。计算机与基础教育的结合是世界范围内教育改革的一大趋势,计算机辅助《电子技术》课程教学的潮流也将势不可挡。
  
  3 充分发挥计算机辅助教学的特有功能
  
  《电子技术》教学方法是《电子技术》教师教学方式与学生学习方法的集合,而教学方法是属于一定的教学思想。教学思想的更新必然导致教学方法的深刻变革,现代教学论已把《电子技术》教学的目的提高到“知识——能力——思维——实践”的高度,着眼于发展学生的智能。通过辅助常规教学手段、实验教学手段并与其它教学媒体有机结合,使之相辅相成发挥整体优势,计算机辅助教学必将带来一场具有时代特色的教学改革。计算机辅助教学的特点是教学内容的形象化、多样化,它有严谨的科学性、统一的适用性和及时的交互性,有利于实施个体化教学。尤其值得提出的是,在揭示电子元器件内部过程的微观实质,展示逻辑电路的形成过程,描述电路的实验现象,以及相关概念的形成与发展等方面,计算机辅助教学都有其独到之处。
  3.1 突破教学难点
  现代计算机技术对图形处理能力高超,利用这一特有功能可以变抽象为具体,变静态为动态,将微观过程进行宏观模拟,把宏大场景作缩微处理,对瞬变搞定格分析,化枯燥为生动。“学习障碍”的存在是教学难点的成因之一。抽象思维的障碍、逻辑思维的障碍、语言表达的障碍等在计算机技术的上述功能下被打通了、降解了、消失了,从而降低了学习难度,使教学难点得以顺利突破。学生也为其形式之新颖,声画之精彩而耳目一新,从而产生乐学情绪。比如,在讲授三极管电流分配和放大作用这一节内容时,我们制作了课件《三极管内部载流子运动规律》。这部分内容抽象、枯燥、难度大,用一般模型演示不能给学生以动感,且易造成概念模糊。利用flash动画制作软件来模拟载流子在三极管内部运动的情形就很成功。计算机的二维及三维的图像与动画模拟达到了其它教学手段无法或很难达到的效果。它将发射区向基区发射电子、基区中电子的扩散与复合、集电区收集电子等过程都表示得清清楚楚,使学生有了直观的感受,能较科学准确地理解三极管电流分配和放大作用。
  又如,课件《PN结形成与特性》利用计算机把无法用肉眼观察到的半导体材料内部载流子的扩散运动模拟成宏观图景加以演示,形象地描述了电子和空穴的扩散运动随着内电场的加强达到平衡,最终在界面处形成稳定的空间电荷区,从而弥补了电子学实验也难以展现的微观世界的动态变化。软件的运用交错穿插在学生实验、老师讲解之间,教学效果达到了最佳状态:理解透彻、掌握准确、印象深刻、记忆牢固。
  传统的教学模式必须改变,因其信息传输通道狭窄单一、信息容量孝传输速度慢、效果差,单纯的文字板书、声音都远不如画面图像易于人们对信息的接收,过去靠老师说、靠比划、靠表格、靠挂图、靠模型等手段的教学一经和计算机课件比较,立刻相形见绌。黑板上的平面板书无论如何也难以唤起学生的共鸣,但是计算机辅助教学利用其逼真的主体画面、清晰的比较鉴别、精练的规律归纳,牢牢地吸引住学生,激发了他们的求知欲。
  3.2 加大教学密度
  利用计算机多媒体技术可以做到高密度的知识传授,大信息量的优化处理,大大提高课堂效率。图形不是语言,但比语言更直观和形象,比语言包容的信息量更大。动画又比图形更高级地输出信息,利用文字闪动,图像缩放与移动,颜色变换的手段,不仅容量更大,速度更快、效果也更好。计算机辅助教学中的声、光、电的多媒体软件因其信息传输通道宽阔多样,容量大,速度快,效果好,使得加大教学密度并非难事,这是因为45分钟的课堂时空被计算机拓宽和延长了。
  例如在讲授基本运算电路这一部分的内容时,由于这部分设计到的各种运算电路图和推导公式比较多,如果使用传统的教学模式,用粉笔在黑板上推导和演示就很费时费力,一般需要4个课时才能讲完这部分内容。但是,如果使用事先制作好的课件《基本运算电路》,我们只需2个课时就可以将这部分知识讲解清楚,从而可使学生在较短时间内掌握好基本放大电路这部分内容,也有效地解决了该课程内容多与课时少的矛盾。
  3.3 反馈教学成果
  建立计算机多媒体教室,为计算机辅助教学创设特定的环境,在这个环境中一人一机操作,可进行教学、练习、检测等。重要的是,缩短了时空距离,加速了人与人之间的联系沟通。教师还可以利用网络技术将全部学生答案迅速收集统计,及时分析教学效果,从而调整教学的节奏和进程,迅速地及时反馈,使教学的调控合理化,又进一步调动了学生学习的积极性和主动性。既提高了课堂教学效率,又减轻了学生过重的课业负担。而且,在练习或检验过程中的任何时刻都可了解任何学生(或全班学生)的进度、成绩及任意一题的通过情况,这是过去常规教学中难以实现的;常规教学往往是:要么耗时费力,时过境迁;要么望洋兴叹,心有余而力不足。这样的课件还能随意调出需要重新讲解或答疑解难的问题,重点剖析,加强教学的针对性。
  计算机联网中的辅助教学信息处理系统的使用,为知识反馈答疑和进一步深化的及时性创造了条件,缩短了反馈周期,也使教室中的每位学生个体的学习行为置于教师主机的监控之下,加强了调控的针对性,形成了课时内讲、练、评一体化。
  3.4 优化教学过程
  现代教学方法的根本出发点是让学生积极主动地获取知识,全面提高各种能力,使每个学生获得充分发展。我们在课堂上讲解理论知识的同时,可以利用《电子工程师》仿真软件来演示实验效果,也可以让学生自己动手来操作,逼真的演示效果可以使学生眼耳手脑全部调动并聚焦于一点,达到了教学的最优化。同时仿真软件的使用可以激发学生的学习兴趣,调动他们做实验的积极性。教师在软件的配合辅助下使学生顺利完成了由“知”到“懂”到“会”到“对”(正确),再到规范的全过程。
  计算机以其独特的功能创造良好的思维情境,培养能力,发展智力,教师、计算机、学生形成一个有机的组合。教师通过计算机教懂、教准、教活、教精,又促使学生乐学、善学、勤学、活学,师生共同进入教与学的自觉状态和最佳状态,增加了课堂教学的活力,优化了课堂教学过程。
  
  4 几点思考
  
  通过几年来的实践,我们认识到计算机技术在《电子技术》教学过程中主要用于教学信息的呈现、教学效果的分析和教学过程的控制。在教学中它已经发挥了巨大作用,但这方面特别符合本校的可资借鉴的现成经验并不多,必须加强研究。结合自己的教学体会,提出了以下几点思考。
  第一,进行计算机辅助教学的研究首先要明确其地位是“辅助”,而不是“代替”,不可盲目地、不加分析地用计算机辅助教学代替其它教学方法和手段。要坚持不可取代性原则,尽可能地避免或缩短形式上的追求过程。
  第二,一切能够用实验去研究的教学问题就绝不能脱离实验,可以通过计算机解决其局部放大模拟或微观变化宏观展现。鉴于实验教学的功能是任何手段替代不了的,学生在实验中所经受的思维、操作、分析、观察能力的锻炼,在实验中对情绪、意志、毅力等品质的形成只能通过实验来实现。因此,不能因计算机辅助教学的开展而削弱实验教学,即坚持以实验为基础的教学原则。
  第三,发挥计算机辅助教学的独特功能去作最佳结合,即功效最佳原则。从生理学及心理学的角度分析,无论是有意注意还是无意注意,变换方式最有效果。如果不是特别必要,尽量避免一整堂课的全程计算机教学。否则学生的视觉疲劳、心理疲劳将会抑制大脑对信息的接受。研究最佳结合点是开展计算机辅助教学的一个核心问题。有的课虽然只用了2分钟的软件辅助,却解决了最难突破的关键点,说得上是画龙点睛、雪里送炭,堪称好课件。
  第四,开发与应用并行、专职与兼职并重、教学人员与研制人员并用,形成一个相对稳定的计算机辅助教学开发、研制及应用系统。
  
  5 总结
  
  随着科技的进步,计算机辅助教学在《电子技术》课程中的广泛应用是必然的,我们必须进行一系列教学改革,以适应这种高科技的教学手段,加速教学进程、提高学习效率。我们虽然已经把计算机辅助教学应用在《电子技术》教学上,并作了一些大胆的探索与尝试,但这一新生事物对于我们仍然充满了神奇的魅力,吸引我们去追求。为了培养21世纪祖国需要的人才,我们一定要把充满生命力的计算机辅助教学工作深入下去,创造出璀璨的教学成果。
  
  参考文献:
  [1] 付植桐.电子技术[M].高等教育出版社,2002:1-464.
  [2] 姜志忠.高校的电子技术课如何实施创新教育[J].重庆石油高等专科学校学报,2004.6(3):35-39.
  [3] 罗军.高师物理专业电子技术课程与计算机的融合[J].重庆教育学院学报,2002.15(6):10-12.
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