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多媒體CAI系統(tǒng)在電子技術(shù)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
南京炮兵學(xué)院 熊飛1 徐夢婕2 2013/8/31 13:01:19
一、CAI簡介
1、CAI的介紹
CAI是計算機(jī)輔助教學(xué)（Computer-Assisted Instruction）的縮寫，是指利用計算機(jī)媒體幫助教師進(jìn)行教學(xué)或利用計算機(jī)進(jìn)行教學(xué)的廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。CAI是計算機(jī)科學(xué)、教育學(xué)、心理學(xué)等多門學(xué)科交叉形成的一門綜合性新興學(xué)科。它既代表一個十分廣闊的計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，又是一項重要的教育技術(shù)。計算機(jī)輔助教學(xué)是教師將計算機(jī)用作教學(xué)媒體，學(xué)生通過與計算機(jī)的交互作用進(jìn)行學(xué)習(xí)的一種教學(xué)形式，CAI軟件能充分利用計算機(jī)存儲量大，快速處理圖象，聲音，動畫等功能，產(chǎn)生出圖文并茂，聲色俱全的視聽效果，達(dá)到改善學(xué)習(xí)環(huán)境，優(yōu)化教學(xué)效果的目的，完成傳統(tǒng)教學(xué)方式難以實現(xiàn)的教學(xué)任務(wù)。
教育信息基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)奠定了CAI堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。新的科技成果層出不窮，知識呈加速增長。教育信息技術(shù)論、教育控制系統(tǒng)論、教育傳播學(xué)和教育技術(shù)的心理學(xué)基礎(chǔ)幫助人們科學(xué)地分析人類學(xué)習(xí)行為的機(jī)理，為CAI奠定了理論基礎(chǔ)。信息社會的發(fā)展，要求廣泛地進(jìn)行計算機(jī)教育，這為CAI的產(chǎn)生和發(fā)展提出了社會要求和提供了社會環(huán)境；計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使CAI的發(fā)展成為可能；而學(xué)習(xí)理論的應(yīng)用和指導(dǎo)，是CAI能不斷發(fā)展成為一個新的學(xué)科并成為教育技術(shù)的重要組成部分的靈魂。
我國的計算機(jī)教育應(yīng)用實踐始于80年代初，習(xí)慣上將計算機(jī)的各類教育應(yīng)用統(tǒng)稱為CBE（計算機(jī)輔助教育），將計算機(jī)直接支持教與學(xué)的各類應(yīng)用統(tǒng)稱為CAI，將計算機(jī)用于實現(xiàn)教學(xué)管理任務(wù)的各類應(yīng)用統(tǒng)稱為CMI（Computer Managed Instruction，計算機(jī)管理教學(xué)），并且將CAI和CMI看作為構(gòu)成CBE領(lǐng)域的兩個大的方面。
2、多媒體CAI系統(tǒng)
當(dāng)今， CAI軟件系統(tǒng)主要有三種：
（1）有廣泛內(nèi)容的分布式系統(tǒng)。利用有線電視系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊，各個終端與CAI中央系統(tǒng)相連。
（2）智能系統(tǒng)。模仿具有豐富經(jīng)驗的教師的智能和思想，可根據(jù)學(xué)生的實際情況調(diào)整教學(xué)策略。
（3）多媒體CAI 系統(tǒng)。多媒體技術(shù)的應(yīng)用，使得聲音、圖像和視頻及文字可以很容易進(jìn)行處理，且可以得到生動的教學(xué)效果。這意味著計算機(jī)與人類離得更近。多媒體的顯著特點是其集成性和交互性。
二、多媒體CAI系統(tǒng)在電子技術(shù)實驗中的開發(fā)應(yīng)用
下面，我們就詳細(xì)地介紹我們新近開發(fā)的具有仿真功能的多媒體CAI系統(tǒng)中的一個課件-----“基本放大電路實驗”。
2.1 “基本放大電路實驗”簡介
只有一個晶體管的基本放大電路是電子線路中一個很重要的單元電路。這一實驗的目的是：掌握放大器的靜態(tài)工作點的測試與調(diào)整；掌握放大器的電壓增益的測試方法；學(xué)習(xí)如何測量放大器的輸入輸出電阻；進(jìn)一步熟悉常用電子儀器的使用。通過做基本放大電路實驗，學(xué)生可以更好地理解放大電路的原理與特性。在實驗中，學(xué)生們需要組成電路，并選擇元器件的參數(shù)，同時，還要通過改變元器件的參數(shù)，分析電路的失真情況。此外，還要測試放大器的電壓增益，以和理論值進(jìn)行比較。
2.2 “基本放大電路實驗”課件的分析
圖3.2電子實驗平臺 (仿真實驗室)
基本放大電路實驗的課件主要包括四個部分：背景知識，實驗原理，電子實驗平臺和實驗報告。
背景知識包括儀器的使用，實驗?zāi)康�，實際實驗操作的視頻演示等。
實驗原理部分詳細(xì)介紹了本實驗的工作原理，討論了電路靜態(tài)工作點的變化與電路失真之間的關(guān)系，電路輸入輸出電阻的測量方法，影響放大器電壓增益的因素等。
電子實驗平臺，就是一個虛擬電子實驗室，虛擬了一個逼真的實驗環(huán)境，讓學(xué)生在此做實驗。學(xué)生可以從元件盒中方便地取出所需要的元器件，測試所需的實驗儀器則在右上角的儀器架上。在下方的通用實驗板上，可以構(gòu)成一些簡單的電子線路。
實驗報告是一個電子實驗報告系統(tǒng)。每一個學(xué)生都有自己不同的標(biāo)識，教師可以在本機(jī)上或是通過網(wǎng)絡(luò)批改學(xué)生的實驗報告。
事實上，這四個部分并不是彼此獨立的�？梢栽谔摂M電子實驗室里取得所需要的元器件和實驗儀器，構(gòu)成一個“真實”的電路，而儀器上的數(shù)據(jù)可以直接用于實驗報告；在任何時刻，也都可以得到關(guān)于“真實”電路的理論分析；若對某一實驗儀器不熟悉，可以直接進(jìn)入背景知識，看看有關(guān)儀器的使用。
使用MICROMEDIA 公司的AUTHORWARE多媒體編輯系統(tǒng)來作為整個CAI系統(tǒng)的多媒體開發(fā)平臺。在背景知識和實驗原理部分，用AUTHORWARE將聲音、圖像以及動畫集成在一起，幫助學(xué)生更清楚地理解實驗原理以及相關(guān)知識。用3D Studio MAX制作了大量的用于電子實驗平臺的3D模型（未完，下一頁）
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