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计算机的发展及应用,使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生,计算机辅助设计的研究构想发端于1950年,但使用计算机绘图的最早记录是在1963年,美国麻省理工学院的研究人员伊凡·苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的博士论文,从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年,这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术,使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。
最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”,由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具,但随着后来信息技术的飞速发展,计算机技术在各领域的广泛应用,CAD的含义也在不断变化扩展,随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等,使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形,从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。1970年的威尼斯双年展首次接纳了计算机绘画作品,这也标志着新的视觉艺术形式的诞生得到了社会的承认。
我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似,国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初,随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及,在环境艺术设计和创作领域,计算机技术应用的价值,逐渐得到人们的重视。
二、我国计算机辅助环境艺术设计的现状
计算机作为信息时代重要的技术工具,在环境艺术设计领域得到普遍应用。在20世纪90年代前,国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法,到了20世纪90年代初期,计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到了20世纪末,计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初,设计师主要运用AutoCAD软件进行施工图的绘制,在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步,它自身的强大优势得以显示,同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。
随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展,计算机建筑效果表现的类型己经有了很细致的划分,可以分为:计算机建筑效果图、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果图主要是通过3DSMAX,Lightscape,Photoshop等计算机软件制作的静态的效果图。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视图,透视点位置及视点角度均可变换,然后再渲染出二维图像,这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3DSMAX软件的三维动画功能,在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果,使人们能够在未来的建筑物中漫游,因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。
三、计算机辅助环境艺术设计的发展趋势
当前,随着计算机软硬件技术的迅猛发展,计算机辅助设计在环境艺术设计领域受到了广泛的重视和应用,比如各种方案的汇报、投标以及招商广告中随处可见,从而出现了大量的绘图软件的教程以及在教学上更加重视计算机绘图软件的教学课程。人们更多的关注计算机技术,想方设法掌握各种绘图软件,在模型、材质、灯光以及各种渲染技法上花费大量的时间,而忽略了最终的效果图的艺术性。计算机辅助设计是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科。计算机辅助设计在视觉艺术创造规律、形式法则和审美方法与传统的艺术设计是相同的。所谓视觉艺术,是通过人的视觉感受而将客观内容纳入主观心灵并予以对象化呈现的艺术形态。一些美学研究者认为,从审美主体的角度来看,艺术离不开创造者和欣赏者两个方面,而这两个方面都要通过一定的感官和相应的感性物质媒介,前者创造出审美对象,后者达到审美愉悦。所以说,作为视觉艺术的计算机辅助设计作品既要真实的描绘场景,又要使欣赏者达到审美偷悦。不可否认,人们的欣赏水平在不断提高,求新、求异的视觉口味也越来越高。这源于技术的发展、审美的进步,计算机技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。
在计算机辅助环境艺术设计发展的初级阶段,设计师的目标是使效果图具有真实感,能够模拟未来场景的真实效果,具有一定的实用性。目前的计算机建筑效果图的风格单一,已经不能满足大众的不断提高的视觉口味。计算机建筑效果图既是表现的技术同时它又是视觉艺术。设计师创造出审美对象,筑物内部空间的效果,使人们能够在未来的建筑物中漫游,因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉,采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景,可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案,所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现,而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景,将给环境艺术设计带来革命性的改变。
设计师创造出审美对象,要使欣赏者达到审美愉悦而不是审美疲劳。为此,根据目前我国计算机辅助环境艺术的发展情况,未来计算机建筑效果图应呈现艺术化、人情化和多样化趋势。
参考文献:
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虽然计算机辅助教学具有很多优越性,但是,这些优越性的发挥,要受到教师、硬件、软件这三个要素的影响,只有正确处理好这些要素的关系,计算机辅助教学才能取得良好的教学效果。本文将对这三个要素进行探讨,以供同仁参考、指正。
教师要素
在教学活动中,教师起主导作用,对计算机辅助教学的成功与否起关键作用。教师要利用计算机辅助教学,就必须熟练掌握驾驭它的基本知识和技能,以及启用计算机之后教师原已建构的传统教育理论和教育方法的应变与适应。具体来讲教师要具备以下几个方面的知识与技能才能顺利开展计算机辅助教学。
1、计算机应用水平
教师应用计算机的最低要求是:掌握基本的计算机知识和操作技能,会利用多媒体课件制作工具如Authorware等编写适用于教学的简单课件。目前大多数学校,只有教计算机课的教师懂计算机,其他任课教师不仅对计算机知之甚微,而且存在普遍对计算机的恐惧感。认为计算机太复杂了,怀疑自己是否学会等等。这些都是一个初次接触计算机的教师的正常心理。所以,对教师进行计算机培训的第一步就是要消除教师对计算机的恐惧感,使他们认识到,只要粗通计算机知识和操作,了解一些常见的应用软件,就可以在课堂上使用计算机了。
①拖“下水”
要克服教师们对计算机的恐惧感,就得让他们去实践。我们利用对教师进行业务培训的机会,编写了一个调用CAI课件的步骤(例:1、打开主机电源开关;2、C:>cd3、C:>cai)给教师,让他们依此执行。他们只动手敲了几下键,就把画面清新的课件调出来了,通过按动方向键就可实施计算机辅助教学,而且教学效果比自己通过嘴讲,要好过十倍,使他们乐不可支。多进行这样的尝试,使教师们逐渐对计算机产生了亲近感,久之,就消除了对计算机的恐惧感。
②教会“游泳”
教师既然下了“水”,就得去学习“游泳”的技巧与技能,有了良好的心态,就会使自己的计算机操作水平上升很快。我们通过现有的计算机网络教室,给教师们辅导了DOS、Windows操作系统,教会他们参考软件说明书,利用软件进行课堂教学。与此同时,我们还把学习计算机的积极分子,集中一起学习课件制作工具软件Authorware,编写简单课件,使他们像“星星之火”一样,带动全校教师学习计算机,参与到CAI队伍中去。
2、调整固有的教学思想和方法
计算机在课堂教学中所发挥的作用同教师的教学思想与教学方法密不可分。计算机辅助教学不仅仅要教师具有操作计算机的基本技能,更重要的是要改变以前固有的教学思想与方法。坚持正确的计算机辅助教学观,把课堂中启用计算机这一媒体所引起的课堂变化弄清楚,否则就会把计算机看成传统教学的附属物,把计算机当作录像机、录音机、投影仪,只用于演示传统电教媒体均能做到的软件,不能真正发挥计算机的作用,实际上是“新瓶装旧酒”,会造成资源浪费,得不偿失。因此,调整固有的教学思想和方法为重中之重。
硬件要素
“巧妇难为无米之炊”,具有了教师这一能动的第一要素,还不能使CAI正常进行,还必须具有计算机硬件。
1、建立多媒体计算机网络教室
目前在学校资金普遍投入不足的情况下,如何利用有限的资金,实现最大价值,是摆在广大计算机工作者面前的一个重大课题。建立多媒体计算机局域网络教室,形成资源共享,实为明智之举,一室多用,一室多能。
①多媒体计算机网络的硬件构成
A、工作站计算机。
在微机局域网上作为工作站的计算机基本上就是一台单机。在这台计算机上要加接联网必须的硬件,并要运行网络操作系统的工作站部分,以便除了使用本机资源外,还可以使用网络服务器的共享资源。工作站可以不安装硬盘,建成无盘工作站,为了保证能运行多媒体CAI课件,内存需4M以上,一般学校用局域网有40-60台工作站就可以了。
B、服务器计算机。
作为网络服务器的计算机主要功能是提供共享资源给工作站上的用户使用,它的作用比工作站重要得多。工作站计算机如出现故障,只要不破坏网络连接,网上其他计算机完全能正常工作,而服务器计算机如出现故障,所有共享该机资源的工作站都将无法获得必须的共享程序或数据,不能继续联网操作。如果是无盘工作站,服务器故障将使其根本无法操作。所以,服务器必须选用性能稳定,可靠性高的产品。同时磁盘的访问速度也很重要,为了提高磁盘的读取速度,一般采用磁盘高速缓冲的办法来解决,所以对服务器的内存提出更高的要求,一般应具有64M-128M或更高的内存空间。
C、联网硬件。
最基本的联网硬件是插入个人计算机的网络接口及把其连接起来的电缆系统。通过电缆系统的连接,可以建立起局域微机教学网,为了更加适应多媒体CAI教学需要,建议服务器要安装光驱共享系统,工作站要加装声效卡和耳机。这样,就可以把光盘中的CAI课件直接加载到服务器上,提供给工作站使用,对有声的CAI课件,也能听到声音,使其更富吸引力,提高学生学习的兴趣。
D、安装多媒体网络教学系统。
在已经安装的局域网上加装多媒体网络教学系统,能充分利用多媒体的优势,让教师开展生动活泼的课堂教学。多媒体网络教学系统具有下列的功能,实时屏幕和声音广播,实时屏幕和声音监听、监看,远程用键盘和鼠标直接辅导学生,远程复位或锁定学生机,语音双向对讲,电子举手等。
②计算机网络教室的作用
网络教室中的教学是一种十分理想的教学形式。通过网络学生可随时根据需要提取合适的学习材料进行学习,并直接在计算机上完成作业。每个学生的学习情况,如完成作业,练习,向计算机提出的问题,以及自己的学习体会,都可以由网络传送给教师和同学,所有的教师和同学在不同的时间内,都可以就同一个学习内容,开展讨论,形成一种交互式的学习。这种教学形式既能使学生在学习的内容、时间、地点和进度的安排方面都具有主动性,同时又给他们提供了与教师和同学共同学习的环境。将个别教学与课堂教学有机地结合起来,这是计算机辅助教学的发展方向。随着信息高速公路的实施,这种先进的教学形式将会更加广泛地使用。
2、建立计算机演示教室
没条件和资金相对困难,不能建立计算机网络的学校,可考虑建立计算机演示电化教室,此教室的硬件投入不大,一般配置一台多媒体电脑,一台大型投影仪,及扩音系统即可进行计算机课件演示教学,把那些难于理解的过程、抽象的概念,直观地演示给学生。如果教室中安装了闭路电视系统,可以直接利用系统中的电视机充当电脑显示器进行CAI,具体做法如下:
选取便携型机箱,在机箱中安装上主板、CPU、带视频输出接口的显示卡(如丽台S680)、声效卡、光驱、硬磁盘、软驱等配件,教师在上课时可以把主机与键盘拿到教室中,接驳到教室中的电视机上进行教学。方便、经济、可控性高,不失为最佳选择。
多媒体计算机课堂演示,能给学生展示清晰的静止图像,也可以展示生动的运动画面,还可以极为方便地配上必要的文字和声音。能使学生获得极为丰富、生动、形象的感性材料。这种演示教学是目前积极推广的一种教学形式。
软件要素
如果说硬件是计算机的躯体,软件则是计算机的灵魂,我们在这里探讨的不是计算机的系统软件,而是计算机辅助教学的软件。
目前,国内市面上流行的计算机辅助教学软件,主要有两种,一种是题库,另一种是个别辅导软件。这些课件,有些是整个教材做成不可分割的一个整体,有些绘图太小不利于演示,鉴于此种种原因,目前,市面上的大多数软件不利课堂教学,只适用于家庭用。由于目前辅助教学软件的现状,制约着学校计算机辅助教学的发展。如何解决这对矛盾呢?有许多专家进行了这方面的探讨,我们也对这方面进行了尝试,收到了很好的效果。
1、收集教学素材,建立软件资料库
目前,市场上的电子图书和设计素材光盘很多,素材中如一自然现象的景观,某一动物的生活习性或者某一例题的真实情境,一段适合教学的音乐、谈话、文字以及一张利于教学的图片,通过教师根据教学需要,稍加整理即可形成自己的课件,运用于教学中,发挥计算机的作用。也可以利用Windows系统中的画笔和写字板创作教学的素材,或者利用视频捕获卡、扫描仪来获取图像资料,通过收集、整理、创作素材,把自己的资料库建立起来,这是实施计算机辅助教学成功的第一步。
2、编写适合课堂教学的软件
(一)有利于提升学生的空间想象能力
在计算机的辅助下,机械模型可以通过三维视频展现出来,成为一种更加立体而全面的建筑物展现形式。学生可以根据这种3D画面的展示,在头脑中形成良好的印象,从而形成一定的设计思维能力。
(二)有利于增强学生的比例掌握水平
在机械设计中,对机械成品比例的把握能力十分关键。计算机辅助设计应用于机械设计教学中,能够利用计算机,通过建模,将不同比例的物体搭配或者融合,从而清晰机械设计中,各个部分的比例关系和整体与部分之间的联系,通过长时间的学习,使学生形成一定的比例掌握能水平。
(三)有利于丰富学生的资料收集内容
多方面的比较的观察能够使机械设计更加的完善、全面,从而在各个细节中,展现机械设计的独到之处。计算机辅助设计应用于机械设计中,有利于丰富学生的资料收集内容,学生可以借助计算机收集更多他们所需要的各类材料和图像、数据等等,为学生机械设计的学习奠定良好的基础。
二、计算机辅助设计应用于机械设计教学中的方式
计算机辅助设计应用于机械设计教学中,可以通过计算机辅助设计和传统教学方式的融合,结合计算机软件特点引导课程教学活动等方式来开展。
(一)计算机辅助设计和传统教学方式的融合
传统的教学方式经过长时间的教学实践,已经形成了一定的模式和教学结构,对于学生机械设计知识的学习具有一定的积极影响。但是多数教师在机械设计教学的过程中,会利用草图等指导学生进行机械结构的设计和规划,这种方式对学生机械设计知识的学习和机械设计能力的培养会带来一定的阻碍性因素。新时代背景下,在机械设计教学的过程中,教师可以采用传统教学方式和计算机辅助设计相融合的方式,继承传统教学方式的优势之处,同时也利用计算机辅助设计的独特价值,深入开展机械设计教学活动。计算机辅助机械设计能够使机械设计更加的完整而全面,提升学生的机械设计知识灵活运用水平。但是在学生利用计算机辅助机械设计的过程中,教师要注意适当控制学生利用计算机辅助进行机械设计的时间,不能够使学生过分依赖于计算机,而忽视了自身设计功底的练习和学习。教师要注意将计算机辅助设计和传统的教学模式有机结合,真正展现计算机辅助设计应用于机械设计教学的价值和作用。
(二)结合计算机软件特点引导课程教学活动
计算机辅助设计应用于机械设计教学中,可以结合计算机软件的特点,引导机械设计课程教学活动,展现计算机辅助设计的价值和特点。例如在指导学生对机械设计进行构思期间,可以借助sketchUp草图设计软件,指导学生细致分析各类机械中的体量关系,打开学生的思维空间,展现学生的初步设计理念。在此基础上,学生可以利用3dmax等计算机软件进行实际的3D设计,将学生的初步想法和设计理念通过3dmax软件展现出来,明确具体的方向。接下来,在学生明确机械设计的方向和大体形式的前提下,可以借助计算机的渲染软件,对所设计机械的细节进行渲染和深入加工,形成一个明确而完整的机械设计图像,展现每一位学生的设计想法和设计后的大体形态。在学生设计完成之后,教师可以组织学生通过互动的方式,借助计算机的多媒体技术,观看每一位学生的机械设计图像,互相分享设计理念,学习他人的优点和创新理念,提升每一位学生的机械设计水平,展现机械设计教学的价值和意义。
三、结束语
1.1计算机辅助结构设计的含义
计算机辅助结构设计就是结构CAD,它是结构设计工作人员的一种得力工具。计算机辅助结构设计的应用水平是衡量一个结构设计单位技术高低的重要内容。计算机辅助结构设计包括利用计算机绘制工程图纸和对结构进行相关力学分析计算的两个内容。在进行结构设计过程中,确定初始结构设计内容之后,最重要的工作就是通过绘制工程图纸来表达自己的结构设计理念,因为工人是通过工程图纸来制造实物的。有时候为了绘制表达一个结构设计的思想理念,结构设计人员需要画出几千张甚至上万张的工程图纸。随着计算机的应用越来越广泛,各种各样的计算机绘图软件也如雨后春笋一样飞速的发展起来,出现了计算机图形结构设计这个新的内容,很大程度上解放了手工绘图的体力劳动,同时,也提高了绘图的工作效率。以前需要几个月甚至几年来完成的结构设计力学分析,现在运用计算机绘图软件只要几十天就可以做完,而且绘制的图纸准确度比手工绘制要高很多。
1.2计算机辅助结构设计的应用
计算机辅助结构设计的应用过程中,程序设计和计算模型的假定是最核心的内容,因为这直接影响到结构设计分析的表达效果。比如高层结构设计分析软件,现在我国的工程应用中比较常见的主要有如下几类:基于薄壁理论的三维结构设计分析软件,薄壁理论的优势在于结构设计的自由度小,能够把复杂的多层结构设计分析进行简单化。但是,薄壁理论的三维结构设计分析软件也存在一定的缺陷,在实际的工程操作过程中剪力墙很难满足薄壁理论的假设,计算结果与实际相比差异较大,计算结果精度比较低;基于薄板理论的结构设计分析软件是把没有洞口或者洞口比较小的剪力墙模型进行简化,看做一个板单元,把洞口比较大的剪力墙模型也进行简化,看做板梁连接体系。基于薄板理论的结构设计分析软件对剪力墙模型的简化结果不够具体;基于壳元理论的二维结构设计分析软件,壳元不但有平面的里刚度,还有平面的外刚度,壳元理论下的二维结构设计是模拟剪力墙和楼板能够较理想的反映真实的受力情况,从理论上来讲比较科学,分析结果的准确度也比较高。
1.3计算机辅助结构设计及其应用的意义
随着经济的高速发展,人们的生活水平也在不断提高,对于居住环境的要求也越来越高,这就需要结构设计人员和建筑人员深入了解复杂的建筑结构体系。结构设计人员应用计算机辅助设计软件不但能够简便快捷的计算各种比较复杂的空间结构的静力和动力关系,还能够对不同的结构设计方案进行相互比较,进而选择最优最佳的方案。以前因为计算方法相对落后,虽然结构设计人员想在出结构设计方案时进行多方案相互比较,但是人工计算的难度和工作量都很大,计算的工程图也不是足够的科学合理,很难做到对复杂的三维结构精确的进行分析,工作时间过长,多方案比较很难实现。现在计算机的计算速度加快,内存增加,这使得那些复杂的空间结构设计分析难度下降,计算时间大大减少,计算精度也大大提高,可以在很短的时间里进行多方案比较,进而找到技术先进、经济合理的结构设计方案。在结构设计的工程试验中,随着计算机辅助软件的应用,人们开始逐渐研究利用计算机模拟工程的应用。计算机辅助软件模拟工程的优势是它可以完全不受空间尺寸的约束,提供完整清楚的结构数据和图形,节省人力、物力和财力,利用计算机辅助软件,能够快速检验到出桩的承载力和结构合理性。
2计算机辅助结构设计及其应用中的注意事项
计算机辅助结构设计的重点在于对计算模型的假定,当应用计算机辅助结构进行结构设计时,应该坚持人机结合,但应该发挥结构设计人员的主观性,保持清醒的头脑,对计算机的辅助结构设计不能太依赖,所有的设计还应该以实际的受力情况为根本。在进行结构设计前,应该进行多方相互比较,进而确定合理的受力结构。计算完成后应该对计算结果仔细检查:保证工程项目的安全顺利进行。虽然计算机辅助结构设计的应用已经非常广泛,但其中还是存在很多不足,我们应该充分认识到目前计算机辅助结构设计软件还不是很完善,应用过程中具体需要注意以下几个方面:在结构计算前应该选择准确的结构受力方案,如果没有准确合理的结构受力方案去运用计算机辅助结构设计软件进行分析,就一定不会得到准确的结果,比如现在的很多中小型建筑,连选择什么样的结构都不确定,就开始应用计算软件,分析的结果数据也当然就不会准确合理了;结构设计人员在进行计算机辅助结构设计之前,必须对软件进行相关的检查,而且检测工作一般都应该是具有结构设计经验的工程师来做的,检查的内容有软件的适宜运行的内部和外部环境、软件的计算准确度以及软件运行过程中可能出现的问题,比如某院所有的计算机辅助结构设计应用软件,应用之前都会由几个经验丰富的结构工程师进行检查,确定该软件能够正常运用于工程项目之后才将其投人使用;结构设计人员在进行计算机辅助设计的过程中,应该根据具体工程的相应的特征运用科学合理的方法来选择计算的参数。计算参数是计算结构受力体系的基础,如果基础不科学甚至出现错误,那计算的结果也不会合理甚至出现错误,进而加大工程事故发生的几率,比如某框架的结构设计由于计算参数不科学,计算结果出现了很大的错误;当结构计算完成后,结构设计人员必需对所得到的计算结果进行认真仔细的校核,确认没有错误之后,才能够开始施工,计算机辅助结构设计绘图软件的开发商通常会在软件的买卖合同中写明:“本软件应用于工程设计时请相关结构设计人员核准结果后使用”的字样,这从侧面反映出计算机辅助软件还处在发展阶段,有些功能有待完善,需要不断的进行升级改进;此外,严格对计算机进行管理和维护,避免计算机被病毒入侵,如果选择局域网络版的软件应用,应该要求所有的外来软件必须进行杀毒才可以复制到系统里,防止病毒破坏计算机软件的数据,对计算机系统定期检查,及时发现病毒,及时进行杀毒处理。
3结束语
(一)计算机审计规章标准尚待完善。我国审计法规比较完善但涉及到计算机审计还有空白,计算机辅助审计仍在试验阶段。各行各业人员组织安排、管理模式、工作思路重点均不相同,计算机辅助审计的开展情况也不尽相同。
(二)限制计算机辅助审计运用的核心问题数据的搜集和使用还没解决。海量数据及其复杂关系给计算机审计带来数据存储和处理双重挑战。海量数据的增、删、修、查、存、统计、导入、导出、格式转换等要求极高数据处理速度。日益庞大的数据库系统对现有数据整合处理方法提出挑战,计算机硬软件的快速更新要求也使审计的深度和广度难以拓展。
(三)缺少审计分析模型。审计工作中最有价值财产是经验,而审计模型则是审计技巧与审计经验的完美组合。虽不断被优化与深化,但审计模型仍受初始数据真实性、数据可靠性以及建模人员审计经验的影响。现有软件多是采用查询审计模型库外加审计经验判断方法进行审计。
(四)审计方式有待转变。审计在方式、方法、思维、机制和手段等方面与外部经营环境的变化和业务的进步仍有代沟,无法适应监督控制职能的需要。尤其是在如何运用非现场审计方式,包括采用信息技术系统对风险与效益状况进行实时预警,纵向、真实、即时、实用的阶段评价分析和监测方面还有较大提升空间。
二、开展计算机辅助审计中的问题对策
(一)丰富计算机辅助审计理论基础,加速法规出台。没有强大的理论后盾,计算机辅助审计难以为继,也不可能发挥应有的作用。及时总结经验,拓展理论研究,尤其要研究技术、对象、线索、方法,加强和规范计算机辅助审计的独立性、客观性和公正性。加快计算机审计立法进程,使其有法可依。
(二)与会计信息系统相匹配的审计准则和制度的讨论制订应加快步伐。信息化条件下,审计线索、审计对象和审计方式等已发生质变,现有审计准则已不能推进计算机审计发展。上到行业从战略层面应建立、完善并统一计算机辅助审计制度;下至审计部门可结合自身特点,制定具有可操作性的标准、规范。重点梳理计算机审计过程,审计技术,相关人员资质,信息系统后评价及数据收集等方面应遵循的准则,保障当前计算机审计顺利进行。
(三)加强计算机辅助审计软件的多样化、信息化性和通用化。研制跨平台和多环境使用的辅助审计软件,研制行业通用版本的辅助审计软件,研制符合行业实际的辅助审计软件,并尽可能延长软件生命周期。同时还要针对规范审计手段和审计行为,提升审计水平、提高审计效率、扩大审计领域,推进网络化进程。在网络互联实现审与被审双方信息的共享交流的前提下,通过辅助审计软件,加快审计工作速度,节约人力物力,更好地发挥监督职能。
(四)完善审计机构计算机的运行条件,提高计算机软配置。审计机构负责人应具备发展审计事业的长远眼光,对设备硬件建设予以倾斜,切实调整计算机硬件升级,整合调试审计资料与审计内网,紧跟会计电算化发展的步伐,促进审计事业的现代化。
(五)实行周期动态监测,建立监督长效机制。验证目前审计方法在周期监控中的实用性,筛选合适的审计方法,探讨便于周期监控的审计方法思路;构建监控模块体系,定期不定期进行关键件领域的监控,实施危机动态预警。全盘评估被审计对象的财务风险,实时预警风险,变落伍的事后评价为事前预警、事中补救和事后总结“三位一体”;还要对各项监测数据进行统计分析,掌握信息系统的运行情况,便于及时的维护预防。
关键词:CADCAMCAX应用
[summary]:quickdevelopmentthatCAD/CAE/CAMtechniqueispushingthemanufacturingindustryfromtheproducttodesigntomaketechnocracyaseriesdeep,completely,havethereplacingofprofoundmeaning.CAtheDisnotonlyandonlyis"jiltthedrawingboard"alreadyandgraduallyknowforpeople.Thistextdiscussedthecalculatortolendsupporttothedeepoftechnique(CAX)toapplytheinsidesuchasthebusinessenterprisetoprogramfromthepracticalangle,andthesoftwarechoosethetype,personnelthetraining,applicationexpansionetc.theproblem,methodtowardsCAD/CAMsoftwarechosetypemadethepointintroductionwithstep,andtryhardfortohavethefunction,advanced,science.
Keywords:CADCAMCAXapplication
一.前言
随着计算机技术的迅速普及,计算机的应用已渗透到人们生产、生活的各个领域,CAD--计算机辅助设计、CAPP--计算机辅助工艺过程管理、CAM--计算机辅助制造、CAQ--计算机辅助质量管理统称为CAX即计算机辅助技术,已为广大工程技术人员所熟悉,CAX的应用水平不仅是衡量企业产品开发、设计、制造能力和技术先进性的重要标志,更进一步影响着企业在激烈的市场竞争中的生存空间和发展潜力。
对于许多企业和工程技术人员而言,CAX早已不是"旧时玉谢堂前燕",CG---计算机辅助绘图的应用已深入人心,CG所实现的"甩图板"固然是推动计算机辅助技术在工程技术开发领域应用所迈出的一步,但同时应当看到相对于真正意义上的产品CAD--CAD/CAE/CAM全面集成,AM--敏捷制造和CE---并行工程而言,无论在技术含量上,还是在预期经济效益上这都只是第一步。因而,三维建模,智能化CAD以及PDMS---产品数据管理系统,乃至全系统集成等CAD的推进深入工作又站在一个全新的起跑线上,重新面临着整体规划、软件选型、人员培训、应用推广等问题.
二、企业级"CAX"应用整体规划
凡事预则立,不预则废。CAX应用亦然。首要重点就是企业级的整体规划,具体而言,包括时间、空间两个方面。
在时间范畴上,企业CAX的应用、深化作为一项系统工程,决不能一哄而上、一蹴而就的,所以从实施之初就应当立足生产实际,结合企业发展大计,制定长期战略,长计划短安排,从CAD。CAM、PDM等系统的初步建立,逐步完善,到全面集成系统管理,步步为营,并依据各阶段计划落实情况和企业发展变化对计划进行适当的修正。
在空间范畴上,由于产品设计开发部门、工艺设计部门乃至车间级工艺人员都是CAX企业应用的主体,故整体规划工作必须立足现实情况,针对不同层次的应用部门,人员定位作出不同规划。例如:设计开发部门考虑配备高、中端CAD/CAM集成系统(三维造型、有限元分析);工艺部门、车间级CAD/CAM则可配备完整2D功能,简单3D功能(装配、自动编程);若只允许检索、查阅,甚至可以只配备模型图档浏览工具,但应当特别指出两点:
1.各部门系统间数据、档案应确定交换通畅,各系统无虚连接;
2.不论高、中、低端系统,也不论开发级规划、车间级安排都应预先考虑对将来的入企业产品数据管理系统PDM的轨道是否会产生副面效应。
这里可举软件系统组合范例如下:
1、某模具厂,开发部门采用UG为CAD、CAM高端、SolidEdge为CAD中端;工艺部门以SolidEdgeOrigin3D为CAX平台,MasterCAM为CAM中端;车间级人员仅允许查阅,故采用SolidEdgeOrigin+Viewer;
2、企业长期使用AutoCAD,规划设计部门以MDT为开发平台,工艺部门则采用AutoCAD/AutoCADLT,车间工艺员采用AutoCADLT/Viewer。
三、软件选型
随着计算机软硬件技术的突飞猛进和CAX市场日益扩大,基于各种运行平台、技术核心,定位于不同性能价位的CAD、CAM软件百花齐放,性能及易用性更是长江后浪推前浪,令人眼花缭乱。对于以经济效益为核心的企业而言,只有最适合于自身产品开发的软件才是最有价值的,因此,选型必须立足于自身产品,离开这一基本点,任软件技术先进,功能强大,终将沦为"鸡肋"。
通常,CAD、CAM软件的选型分以下几个步骤:
3.1.立足产品,需求定位
对软件的选型应切合实际,根据自身产品的特点、复杂程度、企业内部设备来明确需求定位,才不至于迷失于众多CAD/CAM厂商的宣扬中。例如对于一家电产品厂而言,其CAX系统只要定位于产品设计,则它需要的是一个较强造型能力、装配功能完善,工程出图快捷的CAD系统,通常还应具备从顶向下的设计功能;对于产品呈系列化、改型频繁的企业而言,对CAD系统的迫切要求则首先是具备强大参数化功能,甚至要求装配的参数化,此外,造型(Modeling)--装配(Assembly)--绘图(Drafting)的全相关也是一个重点;对于注塑模生产厂家而言,模具型腔常有复杂曲面,且企业自行拥有数控铣床或加工中心,则在配备具有优良曲面操作能力和模具增强功能的三维CAD的同时,还须引入较强NC(数控)编程能力的CAD软件,对于复杂注塑件,模具设计中流动分析常不可避免,这就要考虑Moldflow或C-Mold等CAE系统,当然,一个CAD/CAM/CAE一体的高端系统也可能是理想之选;又如某些企业产品在钣金,管路上有所侧重,他们对CAX的要求又迥然不同。
因而,任何一个CAD系统都不是全能的,针对不同产品和不同企业,不同单位要求不同,软件选型考察侧重点必然不同,因此,具体选型开始务必立足产品,明确:什么样的系统才是本单位所期待的--即需求定位。
3..2广泛考察,多方研究
确定需求后,应对整个CAX市场做一全面调查,对软件功能、技术优势、厂商资历等进行广泛了解,在今天这样一个信息时代,Internet盛极一时,这项工作不过是举手之劳,可以查询CAX软件供应商、商站点来了解软件资料、厂商概况、下载Demo演示信息,也可以上中立专业测试公司站点,查询软件评价报告,比较测评表,还可以登录专业院校、研究机构、行业协会CAD方面BBS、聊天室,看看天南海北的用户对各种CAX软件的正面推崇、反面批驳,乃至唇枪舌战的辩论,虽有可能失之偏颇,却往往一针见血,切中要害,让你了解到厂商提供资料以外的另外一面。当然,正面接触软件商以获取书面资料、软件演示版或技术人员现场介绍,都有助于对有关软件的认识。除此外,咨询专业人士、考察软件用户、参观兄弟企业均对选型大有裨益。
由于选型之初已明确要求,经广泛考察、多方研究后,即可初步拟订几种基本方案,通常这些方案在价位、技术优势或运行环境上有所区别,但对企业需求均有可能较好满足。
通常,许多企业倾向的主流软件有:
流动分析CAE:Moldflow、C-mold等;
低端CAD:AutoCADKMCADCAXA电子图板等;
中端CAD:MasterCAM、Cimatron、Powermill、SurfCAM等;
中端三维CAD:SolidEdge、Solidworks、AutodeskMechanicalDesktop等;
CAX集成化系统:ProEngineer、Unigraphics、I_DEAS等模块化集成。
3.3.现场测试最终定型
针对基本方案的进一步筛选,不仅应大处着眼,更应细处着手。典型的做法是邀请软件商到企业做现场测评,对各种方案的软件功能进行详细比较,以企业典型产品和复杂产品为案例,重点考虑以下因素:
a、技术功能指标:造型核心,组件技术,二维功能,三维功能,装配功能等;
b、用户界面指标:任何软件的考评中,用户界面都是一个重要指标,因为所有软件的使用主体均为人,所以易用性不言而喻不可或缺;
c、开放扩展功能:文件转换接口、二次开发能力、本地化国标化程度,此外丰富的三方支援常对软件后继扩展有重要影响;
d、价格定位--性能价格比;
e、服务水平:培训、技术支持、版本更新、疑难解答,包含软件商的发展能力。
通过综合评价,软件最终定型。
四、人员培训
计算机的发展及应用,使人们的生活日新月异。计算机辅助设计源于计算机图形技术的产生,计算机辅助设计的研究构想发端于1950年,但使用计算机绘图的最早记录是在1963年,美国麻省理工学院的研究人员伊凡·苏泽兰在美国计算机联合会会议上发表了名为《画板》的博士论文,从而开始了计算机辅助设计的发展历程。他从1950年开始着手开发通过图形技术来处理人与电脑交互对话的操作系统。1963年,这套以电脑主机、显示屏、光电笔和键盘为工具的图形画线系统得到实现。这套图形画线系统开发和引进了许多计算机绘图的基本思想和技术,使用户可以运用电脑画出直线、复杂曲线以及简单的标准部件。
最初CAD被解释为“计算机辅助绘图”,由于当时计算机在设计上的作用是替代传统手工绘图的一种新工具,但随着后来信息技术的飞速发展,计算机技术在各领域的广泛应用,CAD的含义也在不断变化扩展,随着20世纪70年代像素的产生、80年代三维曲面造型系统的开发等,使电脑绘图从只能用“线”这一基本绘制元素发展到可以用点、面、体进行绘制计算机图形,从而使CAD的含义也发展成现在人们比较熟知的计算机辅助设计这个概念了。1970年的威尼斯双年展首次接纳了计算机绘画作品,这也标志着新的视觉艺术形式的诞生得到了社会的承认。
我国的计算机辅助设计起源于20世纪70年代。与国外计算机辅助设计发展的轨迹相似,国内计算机辅助设计的研究与应用基本上是从各高等院校发展起来的。20世纪90年代初,随着我国现代化进程的迅速发展以及计算机的进一步普及,在环境艺术设计和创作领域,计算机技术应用的价值,逐渐得到人们的重视。
二、我国计算机辅助环境艺术设计的现状
计算机作为信息时代重要的技术工具,在环境艺术设计领域得到普遍应用。在20世纪90年代前,国内对环境艺术设计效果的表现是使用手工绘制的方法,到了20世纪90年代初期,计算机辅助设计技术开始在我国建筑业应用。计算机辅助设计技术在建筑设计表现领域以不可逆转的潮流迅速发展。尤其是到了20世纪末,计算机辅助设计逐渐成为建筑效果表现的主流。起初,设计师主要运用AutoCAD软件进行施工图的绘制,在方案阶段还以手绘为主。但随着相关专业软硬件的更新和进步,它自身的强大优势得以显示,同时对传统手绘表现产生了越来越大的冲击。
随着近十几年来我国计算机辅助环境艺术设计的发展,计算机建筑效果表现的类型己经有了很细致的划分,可以分为:计算机建筑效果图、计算机建筑漫游动画和计算机建筑效果虚拟现实。计算机建筑效果图主要是通过3DSMAX,Lightscape,Photoshop等计算机软件制作的静态的效果图。通过计算机三维软件从平面、立面数据中得到透视图,透视点位置及视点角度均可变换,然后再渲染出二维图像,这种方式是目前社会上应用最广泛的。计算机漫游动画是利用3DSMAX软件的三维动画功能,在建筑物的室内或室外的设计阶段就能以可视的、动态的方式全方位展示建筑物所处的地理环境、建筑物外貌和各种附属设施以及建筑物内部空间的效果,使人们能够在未来的建筑物中漫游,因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。
三、计算机辅助环境艺术设计的发展趋势
当前,随着计算机软硬件技术的迅猛发展,计算机辅助设计在环境艺术设计领域受到了广泛的重视和应用,比如各种方案的汇报、投标以及招商广告中随处可见,从而出现了大量的绘图软件的教程以及在教学上更加重视计算机绘图软件的教学课程。人们更多的关注计算机技术,想方设法掌握各种绘图软件,在模型、材质、灯光以及各种渲染技法上花费大量的时间,而忽略了最终的效果图的艺术性。计算机辅助设计是科学与艺术以及计算机与艺术设计相结合的边缘学科。计算机辅助设计在视觉艺术创造规律、形式法则和审美方法与传统的艺术设计是相同的。所谓视觉艺术,是通过人的视觉感受而将客观内容纳入主观心灵并予以对象化呈现的艺术形态。一些美学研究者认为,从审美主体的角度来看,艺术离不开创造者和欣赏者两个方面,而这两个方面都要通过一定的感官和相应的感性物质媒介,前者创造出审美对象,后者达到审美愉悦。所以说,作为视觉艺术的计算机辅助设计作品既要真实的描绘场景,又要使欣赏者达到审美偷悦。不可否认,人们的欣赏水平在不断提高,求新、求异的视觉口味也越来越高。这源于技术的发展、审美的进步,计算机技术的发展对于社会和艺术创造产生了重大的推动作用。
在计算机辅助环境艺术设计发展的初级阶段,设计师的目标是使效果图具有真实感,能够模拟未来场景的真实效果,具有一定的实用性。目前的计算机建筑效果图的风格单一,已经不能满足大众的不断提高的视觉口味。计算机建筑效果图既是表现的技术同时它又是视觉艺术。设计师创造出审美对象,筑物内部空间的效果,使人们能够在未来的建筑物中漫游,因而成为建筑设计方案及装修效果展示、建筑方案投标、论证、评审的有力工具。使用的软件有Creator系列三维建模工具及Vega场景管理软件。计算机建筑效果虚拟现实技术强调的是一种身临其境的感觉,采用的是人与人之间自然的交互方式。它可以实现逼真的、纯三维的场景,可以全方位、多角度、完全由用户自由控制在场景中漫游。作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案,所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现,而且也是一种推敲方案的有利手段。VR技术在我国的环境艺术设计领域中有着广泛的应用前景,将给环境艺术设计带来革命性的改变。
设计师创造出审美对象,要使欣赏者达到审美愉悦而不是审美疲劳。为此,根据目前我国计算机辅助环境艺术的发展情况,未来计算机建筑效果图应呈现艺术化、人情化和多样化趋势。
参考文献:
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随着计算机技术的蓬勃发展和广泛应用,计算机辅助教学管理也日趋普及。计算机辅助高等教育评估是其中一个比较新的分支,它的出现不仅改善了教育评估方式,而且有力地促进了传统教育评估方法向高效率、高质量和更加准确可靠的方向转变,促进了教育评估系统的改革,推动了教育评估方法的更新。教育评估是高等教育活动中一个非常重要的方面。而建筑工程专业毕业设计(论文)工作则是本科生培养中一个至关重要的环节,做好本科生毕业设计(论文)评估工作,有助于改进建筑工程专业本科生的培养。遗憾的是,多年来对本科生毕业设计(论文)评估工作普遍重视不够,或者虽然重视,却仅仅停留在定性评价的阶段,缺乏准确可靠的评价标准,所有这些都不同程度地影响了本科生毕业设计(论文)工作的质量。在这种情况下,将计算机引人本科生毕业设计(论文)评估活动中来,可以大大改善这种状况。计算机具有存储量大、可连续工作等特点,而且利用计算机处理评估材料,获得评估结果,具有速度快、效率高、结果可靠的特点,只要指标体系建立合理,计算机能不受任何人为因素的干扰,提供给教学管理人员实事求是的结果,成为他们工作中得力的助手。为此,我们开发研制了建筑工程专业毕业设计(论文)计算机辅助评估预测系统(以下简称评估预测系统)。
二、评估预测系统的开发研制
(一)基本原理与方法
如何实现评估过程从定性到定量的转变,是开发研制该系统的关键所在。我们依据高等教育评估的原理,采用模糊综合评价的基本原理和方法,给出了建筑工程专业毕业设计(论文)评估的量化模型,具体步骤如下:
1.建立毕业设计(论文)评估指标体系。一级指标分为教师、学生、选题、客观条件四个方面。各方面再细分则为二级指标,如:教师方面分为准备工作、课堂讲授、出勤率、答疑情况、教学方式、教师职称等六个方面;学生方面分为学习态度、平时成绩、计算书完成情况、图纸完成情况、创新情况、译文完成情况等六个方面;选题方面分为结构类型、课题新颖程度、计算机应用合理程度、题目性质、外文资料、创新性等六个方面;客观条件分为设计教室、绘图仪器及图板、机房及出图设施、每位教师指导学生人数等四个方面。
2. 设立评价等级V,V=1好(VI),较好(V2),—般(V3),较差(V4)|。
3. 构造单因素评判矩阵R,
其中,R中每一个元素rij表示第i个评价因素对第j个评价等级的隶属度。
4. 设立各评价因素权重集A,例:一级指标权重集八=(0_35,0.35,0.15,0_15),八的取值可根据经验,并依据以往各届毕业设计(论文)评估结果经反复试算确定。
5.计算综合评判矩阵
6.对各级指标体系重复步骤
7.计算测评结果
求得最终评判矩阵B该量化模型针对毕业生总体进行评估,评价毕业生的综合质量,改变了过去仅片面地对个人进行评估的状况。
(二)评估预测系统的计算机开发语言
系统采用流行的Windows人机交互式界面,力争做到界面友好,操作方便。根据本系统的特点和具体要求,我们选用了Windows环境下的VisualBasic5.0可视化编程语言开发本系统。VisualBasic5.0是微软公司开发的功能十分强大而又简单易用的可视化编程环境,编程速度快,界面质量高,是编写Windows应用程序的最佳选择。使用VisualBa¬sic语言开发本系统充分体现了本系统处理数据、信息快捷方便的特点。
(三)评估预测系统的总体结构
在Windows操作系统下安装本系统后,启动系统,进人主菜单,依据界面提示您就可以轻松完成评估工作,系统主框图如下:
三、评估预测系统的优点
1. 量化评估,提前预测,动态管理。该计算机辅助评估预测系统能够对毕业设计(论文)工作方案可能取得的效果进行预测。教学管理人员只要依据该系统的提示输人各项有关毕业设计(论文)工作方案的参数,系统随即能计算出毕业设计(论文)工作的成绩,从而对各项工作方案的结果作出预测。通过反复改变参数——计算成绩,教学管理人员就能够发现各种方案的优缺点,即哪一项安排对毕业设计(论文)工作是有利的,如果实施下去会取得好的工作效果;哪一项安排对毕业设计(论文)工作是不利的,实施下去必将导致毕业设计(论文)工作成绩下滑。这种预测如果安排在毕业设计(论文)工作开始之前,管理者就能有效地对毕业设计(论文)方案进行调整,从而获得满意的效果。我们将99届与往届的工作方案作了一下比较,发现由于老教授退休较多,本次毕业设计年轻教师比例上升,但年轻教师职称偏低,讲师居多,教授、副教授比例严重下降,用该系统初步预测发现毕业设计整体质量将要下滑。根据这个信息,系学术委员会马上采取措施,对年轻教师提出更高要求:指导教师中讲师一级必须具有硕士学历,且应有一定的工程实践经验,在课题选择及指导上必须具有较强的创新性,最后经系学术委员会严格审查后方可上岗。再用本系统预测后发现,毕业设计(论文)工作最终得分并未降低,反而稍有提高。目前,99届毕业设计(论文)工作已经结束,最终得分的确较98届有所提高,与系统预测结果吻合较好。
2. 有效监督,对症下药。毕业设计(论文)工作进行到中期时,系里为了加强对毕业设计(论文)工作的监督管理,一般要求安排一次中期检查。该检查能发现一些问题,但对这些问题造成的结果却很难预知。这样的话,发现缺点往往不能及时纠正,任其发展下去必将导致不良后果。这时,如果用该计算机辅助评估预测系统进行一下“中期评估”,各种问题可能导致的结果将一览无遗,且该系统会帮助教学管理人员清楚地发现各种导致毕业设计(论文)工作成绩偏低的原因,从而有针对性地,高效率地对缺点进行纠正,对优点给予肯定,保证毕业设计(论文)工作顺利进行,最终取得优异成绩。例如,99届某老师所带设计组,由于指导教师出勤率过低,中期检查时系统评估预测该设计小组成绩偏低,系领导马上对指导教师进行了批评教育。由于纠正及时,最终这个小组成绩达到了总体平均成绩。
3.总结校核,公平合理。毕业设计(论文)工作结束后,系里要对指导教师、学生的工作学习成绩进行评定。由于诸多非客观因素的影响,结果往往难以做到公平合理。此时借助该系统对毕业设计(论文)工作的成绩进行校核评估,可使毕业设计(论文)成绩评定1:作更加公平合理。该软件是“诚实的检查官”,只要输入的各项参数正确,系统将实事求是地予以评分,这就摒弃了人为因素的干扰。
1教师教学方法单调,学生学习主动性差在建筑课程教学中,由于概念性较强、理论知识较多,通常采用灌输模式的教学方法,导致学生对课程枯燥,积极性不高,使其不能很好的理解掌握知识。
2教学直观性不够,学生学习效率低目前,职业院校建筑课程仍已理论为主,然而由于课程特点因素,需要很多的直观性教学体验,教材上的图解及文字表述,无法达到使学生理解掌握专业知识的要求。同时传统的教学使得课堂上教师的表述及书写方式,使学生的理解速度和主动参与都受到严重的限制。教师仅仅侧重于讲授专业知识,实践动手能力严重缺失,进而学生只是频于应付测试及考试,但是专业素养的培养却未达到实际标准。
3课堂教学缺乏交流,师生互动弱高等职业教育的培养目标是应用型人才,需要使理论和实践有机的结合起来。建筑课程因现场情况复杂、问题多样及解决办法多样等问题,需要了解实际现场情况,具有针对性的进行更多的课堂交流及讨论。
4理论学习与实践脱节,立体空间建模缺失建筑专业是研究实体与空间、体块与体量、光与影的科学,涉及建筑中尺度、比例和三维空间设计的基本原则。进而使理论与实践有机的结合,然而传统教育方法无法搭建起这样的桥梁关系。
二使用计算机辅助手段在建筑课程教学中的优势
1课前准备更充分,教学控制更加自如,提高教学质量采取计算机辅助教学模式,教师前期准备会更加充分,既能熟悉教材的教学内容,又能搜集与教学内容相关的更多实效性资料;突出重点、难点,进而将大量的信息呈现于课堂上,使课题内容尽可能的延伸和发展。同时对教学的控制也有更好实现。
2注重提升实验性、实训性,提高学生实践水平能力在建筑专业课程教学内容中,涉及实验性、实训性内容广泛,比如“基坑支护”、“地基与基础”、“钢筋混凝土结构”、“钢结构”等,不仅要有理论作为支撑,同时要进行不断的实验、实训,对于学生而言,要具有对构件受到空间多维力的作用分析能力,结构的构造处理能力,对测量技术的操作能力。利用计算机辅助教学,可以将此类情况进行地基模拟实验分析、结构模拟分析工程等,把各环节具体、形象地展现给学生,使其具有较强的工程性和实践性。把学生从工地实践中解脱出来,防止施工现场实践的意外发生。
3注重抽象的知识变得形象具体,通俗易懂现阶段,传统教学模式仍处主要的建筑教学模式,按教学设计的思路简单的课件仍存在局限性。在教学过程中,加强立体思维、空间思维,同时强调发散思维,计算机辅助教学实现具有动静结合,化繁为易的效果,教师可运用AUTOCAD、Flash和3DMAX等软件,制作出形象生动的教学情境,再结合讲授使学生很容易置身其中,增强了课堂教学的活力,优化了课堂教学的过程。
4拓展思维,扎实技能水平,提高学生自学能力计算机辅助教学具有立体感、空间感及逼真感,形神兼备的特点,利用此类方法手段,开拓学生思维,培养学生扎实技能水平。利用创设模拟的真实形象环境,给建筑教学带来突破。比如:在教学过程中,运用计算机辅助教学软件对某种建筑的结构剖视图讲解,使学生可以三维图立体不同角度的转换进行查看,研究建筑结构的内部特征,使其提高实践能力,同时激发学生自我研究、剖析问题的能力。
三计算机辅助教学应注意的相关问题
1计算机辅助教学要与传统教学相结合计算机辅助教学虽然可以增强生动性、形象性及直观性,激发学习兴趣。更能突出重点、难点,提升教学质量及效率,使教学实践能力得到提高。但理论知识无法达到教学内容的面面俱到,并非所有内容都可以采用此类教学模式,必须注意与传统教学方法有机结合,在教学中有针对性、有选择地使用,进而根据教学内容及要求和施教对象而定。
计算机辅助教学(ComputerAssistedInstruction)简称CAI,是将计算机作为教学媒体,为学生提供一个良好的学习环境,使学生通过与计算机的对话来进行学习的一种新型教学形式。作为教学媒体,计算机能帮助教师改善教学效果,扩大教学范围,延伸教师的教育功能,而且,计算机具有交互性,具有快速存取和自动处理等功能,它不仅能够呈现教学信息,还能接收学生回答问题并进行判断,对学生进行学习指导。总之,计算机具有许多其他教学媒体所不具备的功能。
近几年的实践中,CAI在课堂教学方面充分显示出积极作用:
1.有利于发展学生智力,培养学生能力。在计算机辅助教学的环境中,需要学生手脑并用,通过各种输入设备与计算机“对话”,利用各种途径学习所需知识,解决学习中的重点、难点。
2.可以提供形象化的教学信息。计算机能以多种方式向学生提供学习材料,屏幕显示的内容可以随意重复和迅速更换,可以表现事物的动态变化,还可以随画面变化产生相应的声音,利用多媒体技术使某些抽象的、难以表现的教学过程得以实现。
3.可在有限的时间内增大课容量,提高课堂教学效率和效益。利用计算机的大容量存储和快速显示功能,对大量教学信息进行优化处理。还可通过课件向学生提供一些与课文内容相关的自然、人文等资料,扩充学生的视野,帮助学生更好地理解课本内容。
4.通过图文并茂、生动有趣的多媒体界面展示学习内容,提高学生的学习兴趣。
5.便于学生自学和个别训练。学生的学习速度(如阅读、答题时间)可由自身掌握,也可由电脑控制,因而可提高学生的学习效率。
计算机之所以能在教学中起这样的积极作用,一方面是计算机设备本身具有的能力,另一方面,也是最重要的方面,就是教师事先编制好了具有各种功能的CAI课件,计算机只是执行这些课件。
二、CAI课件的设计与制作策略
1.稿本设计
编写课件稿本是CAI课件设计的重要环节,它是CAI课件制作的依据。所以CAI课件稿本的编写质量,直接影响课件的制作和使用效果。稿本设计需重视几个方面:
(1)动态性。用计算机制作动画,表现事物的动态变化过程,是辅助教学最重要的优势之一。历史学科的动态性,包括影视动画效果、图表动画效果、图片及文字的动画效果等。如课件《秦始皇统一六国》,用计算机动画配上声音,模拟秦王陆续灭掉东方六国的过程,很好地解决了用语言和挂图难于表述大规模统一战争的问题。然后让一幅秦始皇画像徐徐移入屏幕,恰到好处地表现了“秦王扫六合,虎视何雄哉”的神韵和气势。
(2)实用性。CAI课件的设计,应以突出重点、难点为中心,以实现教学目的为宗旨。如课件《帝国主义之间的矛盾和第一次世界大战》,在揭示帝国主义之间矛盾的根源和实质,以及突出帝国主义之间最主要的矛盾──英德矛盾的过程中,采用宏观动画和表格对比的方法,形象地表达了“帝国主义之间经济政治发展不平衡”,出现“实力与拥有殖民地倒挂的状况”,引起帝国主义对殖民地的争夺。这样的软件,能做到教有所用,学有所用,真正实现了CAI的价值。
(3)直观性。直观性既是教学原则,也是CAI课件设计中不可缺少的要素。在历史教学中,可以用电影、电视再现历史情境,也可以通过模型达到直观教学的目的。但揭示历史规律或本质时,也需要借助计算机技术来达到直观教学的目的。如揭示“中国社会半殖民地化一步步加深的进程”,采用计算机技术,在空白的中国地图上,陆续加上《》、《》、《》的主要内容,可以看到割地的面积越来越大,赔款的数额越来越多,被迫开放的港口越来越多、越来越深入到内陆,甚至一些
重要城市如天津等。
(4)可操作性。在CAI稿本设计中,应考虑到CAI课件在制作完成之后易于操作。课件内容应突出重点、难点,以解决教学中存在问题为中心;课件结构合理,方便教师在教学过程中合理运行课件辅助教学;操作简便,并配有简要操作说明,方便师生使用。避免出现教师讲课时忙于操作媒体或学生进行人机会话时无所适从的情况,易于操作的软件才易于广泛应用。
(5)创新性。在CAI稿本设计过程中,应以建构主义学习理论为指导,以学生为中心,充分利用各种信息资源,来支持学生的自主学习和协作式探索,完成对新知识的意义建构。在教学中,由传统的知识呈现、知识表征,向高层次知识建构发展。
2.课件使用
CAI课件制作的最终目的,就是为教学服务。但并不是任何情况下都适合使用CAI课件辅助教学,在实际使用中应注意如下几个特点:
(1)最佳效果特点。在教学中,不应为用CAI而用,应精心挑选那些非CAI不能或只有CAI效果最佳的知识内容,进行设计使用,充分发挥CAI的优势。如上文提到的用动画模拟“秦灭六国”的过程和用CAI揭示“帝国主义之间矛盾的根源和实质”。
(2)最佳效益特点。在教学中,计算机作为最先进的媒体,同时也是成本最高的媒体。它应和其它媒体优化组合,产生最佳教学效果,才有最佳效益。如果利用CAI课件教学所产生的效果,其它媒体也能达到,则虽有最佳效果,却无最佳效益。因此我们利用CAI课件教学时,应注意计算机与普通媒体的优化组合,以期产生最佳教学效益。
(3)主动学习特点。为了更好地深化教育、教学改革,将素质教育的目标落实到课堂教学中,课件制作也要在体现学生主动学习、主动探究、主动解决问题这一方面多加考虑,因此,在这种新的教学理念指导下,制作的课件应系统、全面,并针对学生个别需求,在建构主义学习理论指导下设计制作,要做有意义的建构,真正体现计算机个别教学。
三、合理开展CAI工作的步骤
发展CAI涉及范围广泛,它的研究领域包括教育学、计算机科学、心理学、美学及专业学科。它的开发涉及教学管理人员、任课教师、计算机工程师。它的应用还需要教师和学生参加。这是一个非常复杂的系统工程。
最初的CAI制作常常是由一个“全能的”教师来完成,他既懂专业、懂教育,还精通计算机,课件开发完毕,他还是用户。课件是照着他的需求订做的。实际上这种“全能的”教师是很少的。这样做最大的问题是限制了课件的水平;开发出的课件不能满足大范围应用的要求,从而限制了开发高质量课件的积极性;开发周期长,难于维护,不能满足教学改革的需要。
CAI的开发必然发展到有组织的工程方法,朝着优质标准的目标开发水平较高、较为通用的大型的课件。课件开发过程大体需要如下几个步骤:
1.做好充分的需求调查。组织有教学经验的教师、教育管理者、学生、计算机专家等,分析教材的教学目标,研究教材的教学过程、教学要求,结合计算机辅助教学的特点,确定课件开发的需求说明。课件开发还要花费大量的时间与劳动,因而确定开发课件计划时要注意从量大、面广的基础课和专业基础课入手,尽量配合教学的改革与教材建设同步。
历史学科具有丰富的制作CAI课件的素材,如音像资料、图片和地图等,这与计算机辅助教学,集图、文、声、像于一体,有效激发学生的学习兴趣,提高学生的理解能力和学习效率的功能相吻合。也就是说,历史学科与计算机辅助教学具有很好的结合点,许多教学内容都适合于制作CAI课件,利用计算机辅助教学。如“和民族危机的加深”、“蒋家王朝的覆灭”、“三国鼎立”、“隋唐文学和艺术”、“新航路的开辟”,包括
政治、军事、文学、艺术、航海、外交等内容。
以“隋唐文学和艺术”为例,采用计算机辅助教学,以生动活泼的画面,加上美术背景、配乐诗朗诵等,直观形象地展示了隋唐丰富多彩的文学、绘画、书法、石窟艺术和舞蹈音乐,其效果远远胜于教师的讲述和板书。
2.做好稿本的编写和审查。稿本是保证课件质量的至关重要一步。稿本的编写和审查应组织有教学专长的教师和专家参与,以现有较好的教材为主编写,并严格组织稿本审查。稿本的要求是充分发挥计算机的特长,补充传统教学手段的不足,而不是简单地重复展示教材的内容。
3.鼓励教师参与课件制作。也可在一定的基础上建立课件制作的专门机构,利用现成的开发工具,组织有经验的课件开发人员,高效地制作出质量高的课件。完整的课件应包括:选定课题、概念和技巧;高质量、界面友好的课件;带有评价的练习功能;学生学习情况的数据记录、统计评价系统。
4.鼓励教师将优秀课件广泛应用于教学。目前,教学中研制出的一些CAI课件,大致可分为以下几种类型:
(1)演示教学过程。采用计算机技术对教学内容中的重点、难点进行辅助教学,并发展为集动画效果、视频影像、声音等为一体,演示完整的教学过程。这类课件的序列是变化的、多分支的,既能适应班级集体教学的需要,又能适应个别教学的需要。如上文提到的课件《秦始皇统一六国》,根据主菜单的内容,既可按顺序进行集体教学,也可针对个别需要随意选择学习内容或重复同一内容。整个课件除主要采用动画效果、配音外,穿插“长平之战”、“万里长城”、“灵渠”三段视频影像,并设计如“秦国为何能成为‘战国七雄’中实力最强的国家”等思考题。
(2)高密度知识传授、大信息量的优化处理和灵活的文字板书应用。利用计算机的大容量存储和快速显示功能,在专题课和综合复习课中,集中出现多项知识的集合、排列、对比。如专题课件《中国历代货币简介》,按时间先后的顺序,以贝币金属币(包括铜币、银币和金币等)纸币为主要线索,从古到今,把历朝历代各个时期的主要货币,制成幻灯片展示出来,具有图文并茂、资料详实、容量大、脉络清楚、知识点明确等特点。
在历史综合复习课中采用计算机技术,以灵活多变的文字板书,能把历史知识化繁为简,归纳线索,突出重点、难点。如课件《(世界近代现代史)纲要》,采用计算机灵活多变的文字板书,归纳出三条主要线索:资本主义的兴起和发展(14、15世纪到20世纪初)、列强的殖民扩张及被压迫民族的反抗斗争、国际工运及马列主义,并把分散于各章各节的历史知识进行梳理、系统化。
(3)提供信息情境,让学生主动完成意义建构。利用计算机向学生提供一个教师预先创设好的信息情境和获取信息的规则表,由学生主动提取所需信息,并按思考题进行思考和小组讨论、协商,完成对当前所学知识的意义建构。
在开展计算机辅助教学和CAI课件开发与应用的工作中,我们摸索到一些成功的经验,也吸取了教训。
第一,计算机这种教学媒体,是现代化教学所必备的。要培养21世纪人才,就必须有适应高容量、高密度、高效益的教学,就必须有现代化的教学方式,它解决了传统教学手段难以解决的问题。
第二,计算机能用于改善课堂教学却不可能全部取代其它手段。任何现代化的教学手段都不能替代教师的教学基本功。
第三,解决计算机辅助教学及CAI课件的开发,关键是解决队伍问题。要建立一个老、中、青相结合的各学科CAI课件开发小组,选择优化的教学内容,来取得优化的教学效果。
一、计算机辅助教学的应用现状
现象一:计算机辅助教学大多以“观摩课”的方式成为教育教学中的一个点缀,信息技术并没有真正与学科教学“融合”在一起。这主要是因为在进行计算机辅助教学的过程中,需要老师自己开发课件,而开发课件需要花费很大的时间和精力。一位计算机教育经验丰富的老师在谈到自己开发软件的经验时直言不讳:“虽然CAI是一个好的教学媒体,但也是一项需投入多(时间,人力,经费)产出少的工作,它仅适用于教学中的评比、检查、参观、学习一类装点门面的场合”,笔者在教学过程中也确实了解到大多数学校一般是在上公开课或评比课时,才用计算机来进行辅助教学。
现象二:虽然市场上已经有相当数量的教学软件,但是适用于教学的软件并不多,因此大多数情况下是教师自制课件,但是在制作课件的过程中很多学校普遍存在着这样的情况,由学科老师编写稿本,由计算机技术人员编程实现,开发成小型的教学软件,很大一部分学科老师由于计算机操作技能的生疏,使得课件的最佳优势不能发挥出来,且在实际应用中常常因操作失误而失败,这就大大抑制了教师自制课件的积极性。
现象三:一般我们上课时用的课件都是事先根据教学要求而设计确定的,而现在多数课件的开发恰恰忽略了这一点,单纯追求直观和生动,忘记了作为主体存在的学生的主动性。只强调教师的“教”而忽略了学生的“学”,全部教学设计都是围绕如何“教”而展开,很少涉及学生如何“学”的问题,按照这样的理论设计的课堂教学软件。学生参与教学活动的机会少,大部分处于被动接受状态,学生的主动性、积极性很难发挥,更不利于创造型人才的培养。很容易会进入一种“人灌+机灌”的新的课堂教学误区。而教师也受到定型情节的课件,完全围绕着课件讲课,缺少了课堂教学中最为精彩的“即兴发挥”。把原本的“课件辅助教师”变成了“教师辅助课件”。
二、现状的虽然CAI有着许多突出的特点,并在实践中证明是有效的。但是作为新生事物必然存在不足和缺陷,如CAI教学系统一次性投入大,费用高,而且CAI技术要求高。因此限制了许多有经验的学科教师亲自编制课件。CAI课件的制作远没能达到传统教学过程中备课这么方便自由。这也是机辅助教学开展中碰到的最主要的一个原因。但是考虑仔细一下,不难发现:老师很难把过多的精力投入到开发软件上,如果老师把大量的时间和精力都投入到软件开发上,就不能将主要精力放在如何利用计算机技术组织教学上来,甚至不能将主要精力放在教学上来。从而出现了计算机辅助教学只在这种公开课、观摩课来进行教学,装点一下门面的这类情况。其实,我们认为教师最主要的任务不在于开发软件,而是如何现有的软件把计算机的优势发挥出来。需要指出的是这里所说的“软件”并不是指一个具体的课件,而应是面向学科的工具型软件,包括带有学科特色的平台和多媒体资料库。实际上,近几年来国内出现了一批有教学应用价值的软件。只要教师能基本掌握使用计算机的能力,稍加培训就能够自如的运用它们来按自己的意愿制作小软件,紧密配合自己的教学过程,实现计算机辅助教学,现在有一个用于几何教学的平台叫作“几何画板”它适合用于平面几何、解析几何、射影几何等教学中使用,同时也能用于物理教学中的力学、几何光学与数学模型、几何图像结合密切的部分课程。而且界面简单、容易、直观好用,因此这样的软件很受老师的欢迎。另外一个比较重要的原因就是一些老师把计算机辅助教学的作用看的过高,没有根据教学要求来进行课件设计。制作出来的课件有原来的“满堂灌”变成了现在的“灌”,因此在设计课件时,不仅要注意软件的设计技巧,更要注意学习和教学设计的运用,这才有助于提高CAI课件的质量。
三、寻求计算机辅助教学软件开发和应用的新路子──积件思路不同的软件是有不同的功能特点和用途的,世界上不存在一种适应各种条件的万能软件。随着计算机软件技术的高速,使全世界几乎所有的主流软件都向资源库、平台化、人性化方向发展,显然教育软件也应该走世界软件发展的共同方向。因此,运用积件思想,走素材资源库和制作平台相结合的新思路,是使软件开发和应用走出目前困境的有效途径。积件是一种思想,它是一种关于CAI发展的系统思路,是针对课件的局限性而发展起来的一种新的教学软件开发和应用模式。积件提出者认为,积件由积件库和积件平台组成。积件库是教学资料和表达方式的集合,包括五个部分:⑴多媒体教学资料库;⑵微教学单元库;⑶虚拟积件资源库;⑷资料呈现方式库;⑸教学策略库。积件组合平台则是供教师和学生使用组合积件库并最终用于教学的软件环境。积件的过程,对课堂教学来说,就是教师根据教学的实际需求,面对不同的教学对象,针对某一教学阶段和教学目标,充分利用教学素材,结合教学策略,制作出千变万化的有效课件。
因此,积件是基于课堂教学提出的,方便教师和学生根据教学需要,自己组合运用多媒体教学信息源的软件系统。学科教师若能根据教学实际,运用积件思想,充分利用现有条件下所提供的信息资源和一些计算机公司推向市场的素材库或教学软件,以及音像市场上所提供的丰富的CD、VCD资源,从中选取适合教学需要的来制作课件,能适应不同教师、不同教学情境的需要,从而彻底改变教学软件在设计、开发和使用上的相互割裂的局面,使CAI在课堂上的运用走出低谷,朝着更为广阔的方向发展。
一、计算机辅助教学的有关问题
1.计算机辅助教学的应用形式与目的
计算机辅助教学是一种教学形态,即以计算机的各种功能和特点,代替或部分代替教师面向学生,促使学生实现有效学习的教学形态。在教学中的应用形式既可以是人-机对话式,也可以是借助其他媒体(大屏幕投影或液晶投影)构成新的信息传递系统。所要达到的目的为:(1)改进课堂教学;(2)优化传统教学;(3)实现个别化教学;(4)改善学习态度。
2.计算机辅助教学对主要参与人员的要求
(1)对任课教师的要求应有较高的教学水平,熟悉计算机的一般操作。因为在最初的设计构思及以后的实践应用中他们要起主要作用,可以说决定了辅助教学的成败。没有一定的教学水平,就提不出好的教学设计,也就编制不了好的教学流程图。
(2)对软件设计者的要求要有较高的制作水平,较高的悟性,细心、专心,更要有"否定-提高-再否定-再提高"的意识。对专家、教师所提出的教学设计、建议应仔细琢磨、领会,据此编制出软件程序流程图,还要与教师沟通,根据教学要求设计好稿本卡片。对资料的选择、运用、组合及加工应在细心研究后进行。制作中要体现高度,适当展现现代制作水平。尤其要对试用中发现的新情况给予高度重视,要勇于否定自己,在不断的否定中制作出精品。
3.设计计算机辅助教学软件的基本要求
(1)科学选择。由于在计算机辅助教学过程中,要花费较多的人力和物力。因此,对这一方式的使用要慎重,其它媒体可以解决的不用计算机,要在"代价最小,功效最大"的原则下决定使用与否。科学选择还体现在课型、媒体、资料、使用方式等的选择上。在自然课各种类型课中,并不是每一种类型都适用于计算机进行辅助教学,即使适用,也存在着选用哪种应用方式的问题,在确定使用前应解决好这些问题。
(2)科学决策。体现在教师对教材的处理、设计,以及制作者对构思的实现方式选择上。具体体现在软件制作的全过程。我们在实践中的制作过程如下:决定课题教学目标分析教学设计(编制教学流程图)辅助方案设计(编制程序流程图)准备制作(编制稿本)制作试用修正辅助教学实践评价修正制作过程中,专家、教师、制作者应密切配合,力求科学选择教材、处理教材、分析教学目标、设计教学、设计辅助方案、编制稿本、进行制作、进行教学实践最终进行科学评价和修正。一个制作周期后,教学流程图、程序流程图、稿本卡片和一套完整软件作资料保存。
4.计算机辅助教学有助于能力培养
(1)有助于观察能力的培养。计算机辅助教学可以根据学生观察的需要把事物化静为动、化虚为实、化繁为简,使难以观察到的事物清晰地呈现在学生面前,从而使学生可以细致、全面地进行观察,启发积极思考。计算机不但为学生的观察提供了丰富的画面,而且还教给了学生分析问题、解决问题的方法。计算机能提供生动形象的声像信息,可以不受时间、空间的限制,在教学中显示所要观察的自然事物,同时,还能对时间进行缩放,在显示事物变化发展过程中有独特的功能。在展现宇宙星体运动变化、动植物运动情况方面优势很大。
(2)有助于概括能力的培养。思维活动有许多的特点,概括能力是其中最基本的特点。概括的过程是把个别事物的本质属性推及为同类事物本质属性的过程,也就是思维由个别通向一般的过程。掌握概念,就是对一类事物加以分析、综合、比较,从中抽象出共同的、本质的属性或特征,然后把它们概括起来。所有的学习活动都离不开概括。概括是一切科学研究的出发点,是掌握规律的基础,任何科学研究的结论都来自于概括过程。从教学实践上说,学习和运用知识的过程是概括过程,利用表象可以概括出科学概念,并发展学生的概括、推理能力。计算机能提供直观生动、清晰的表象,有利于引导学生根据表象概括出同类事物的共同特征。
(3)有助于逻辑思维能力的培养。小学生的思维处于具体形象思维向抽象逻辑思维的过渡阶段,就具体教学来说,利用表象形成概念是培养学生概括思维能力的主要方法,巩固知识和应用知识是培养学生推理思维的主要方法。由于自然知识之间如链条一样连接着,本身就具有科学的逻辑关系。我们在设计计算机软件时完全可以依据这些关系,将本来就有密切内在联系的知识有机地沟通起来。在进行教学实践的同时,学生的认知结构也不断地组建,逻辑推理能力也就在学生增长知识的同时得以发展起来。
总之,计算机辅助教学的运用对促进学生的思维能力发展效果是显著的。计算机进课堂,为学生的思维提供了具体生动的客体形象,可以激发学生学习的兴趣,培养学生积极发现问题、提出问题的能力,并在丰富学生表象方面起到积极作用。从学习兴趣对比实验的结果看出:计算机进课堂(1)对学生长时记忆效果明显;(2)培养学生简单应用知识能力效果明显;(3)能激发学生学习兴趣,提高学生学习积极性;(4)对培养学生思维能力效果明显。
二、课堂教学中的具体应用过程
1.选择适当课题,确定应用形式
太阳系离学生生活实际很远,在学生头脑中文字、图片的东西较多,相互联系、运动的表象很少,借助计算机可以进行弥补,为学生建立起宇宙空间的立体表象。因此,我们选择这一课题实施计算机辅助教学,具体采用演示模拟式应用形式。
2.教学目标分析,进行教学设计
教师对本课教材教学目标作详细分析,设计教学过程,编制教学流程图,并提供给软件设计者。
3.研究教学设计,确定辅助方案软件
设计者对教师的教学设计进行仔细研究,依据所确定的重点、难点,考虑小学生的实际情况以及教材内容特点等确定辅助方案,编制软件程序流程图(表一)。
4.编制软件稿本,进行软件制作
在与教师沟通后,依据软件程序流程图,进行分步设计动态、静态画面等,编制稿本卡片,随后进入软件制作阶段。
5.课堂试用修正,辅助教学实践
1.计算机辅助美术教学的定义
计算机辅助美术教学是在计算机辅助下,老师采取对话方式与学生进行关于教学内容、课程安排等问题的讨论的美术教学活动,是一种通过计算机技术进行教学训练的教学手段。综合应用人工智能、多媒体等网络技术,把计算机技术应用到美术教学,改变了单一、传统的教学模式,大大减少了学生的学习时间,教学质量以及教学效率得到极大的提高。
2.计算机辅助美术教学的特点
用计算机来辅助美术教学,不再像课本一样只是展示文字、数字、图片等信息,而是能同时输出声音、文字、图像、动画和视频,轻而易举地做到图、文、声并茂,向学生们呈现了多维立体的效果,增加了信息的真实感和表现力。
二、计算机辅助教学应用于美术教学的意义
美术课程直观性较强,运用计算机技术辅助美术教学,通过多媒体技术将美术作品生动地展现在学生面前,可以使学生领略到作品的美,并融入作品中感受意境之美。另外,通过多媒体展示不同时期的作品,在丰富课堂内容的同时,还能扩展学生的知识面,开阔眼界。利用局部放大的特效帮助学生掌握作品的细节,有利于学生他们的日后进行自我创作时进行细致的刻画,加上教师的详细讲解,让学生更好地了解作品,为学生以后的美术学习发展道路奠定基础。
三、计算机辅助教学在中学美术教学的应用
1.运用PPT辅助软件可以培养学生的学习积极性
在美术教学中,培养学生的积极性是教学的核心要素。学习积极性是学生学习的动力和源泉。如果学生比较积极,那么就能使其精神活跃,思绪如泉涌一般,注意力和学习效率也相应提高;如果学生比较消极,那么学生的注意力不集中,思绪闭塞,记忆力快速下降,甚至于产生厌学情绪,不利于开展教学活动。学生的积极性可以通过后天培养的,传统的教学模式根本不能达到目的。传统的美术教学只是老师对教材上的图片进行讲解,照本宣科,单一乏味的语言加上枯燥的练习,使得没有积极性的学生更加消极,原本有积极性的学生的积极性也逐渐被磨光。运用计算机中的PPT软件对学生进行教学,可以将美术的图片、声音及文字相结合,引起学生对美术的兴趣,进而提高学生的积极性,使学生自主融入美术教学良好的学习氛围中,使得学生逐渐学会自主学习,更好地深入了解美术作品,进而提高教学质量和教学效率。
2.CAI辅助软件能调动学生学习动力
若想让学生更好地学习美术,那就要吸引学生的注意力,使学生产生主动学习的兴趣。在美术教学中运用计算机辅助教学,不仅能使作品直观、生动地展现在学生的面前,由他们自己去体会作品的震撼之处,还可以引起学生的好奇心,激发学习兴趣,增强学习欲望,并自主进行学习。绘画种类繁多,风格迥异,题材广泛,描绘对象各式各样、丰富多彩,很难真实地表现,对于绘画教学,若采用传统的教学模式,就要把很多时间和精力花在讲解知识、技法上,并没有考虑到学生的理解能力和接收能力;而采用计算机辅助教学,无论从知识技能的讲解,还是别具创新的课程设计,其效果事半功倍。例如,在讲解初二上册《墨与彩的韵味》这一课时,运用CAI辅助软件计算机,制作出绘画的动画过程,让学生比较直观地了解关于水彩画的绘画技法,首先,以舒缓的古典背景音乐引出教材上以及课外相关作品,在放松学生心情的同时带动学生的情绪,使学生更加融入作品之中,紧接着运用动画演示梅花的绘画技法,凸显出梅花的花瓣、枝的墨色的干、湿、浓、淡的动态变化,加强学生的视觉冲击力,提高学生对绘画的兴趣,使学生了解梅花的绘画方法。这样就减少了传统的画面讲解时问,学生有充足的练习时间,给学生留下了无限的想象空间和更多的发挥空间。
3.CAI辅助软件计算机辅助教学在时间和空间上扩大了美术教学的范围
运用CAI辅助教学后,大大缩短了课时,以前2-3个课时的美术课,现在一个课时内就可讲完。在中学美术教学中,欣赏的范画通常会比较多,老师把范画和范例按次序和展现方式安排好制作成课件,用自己的方式播放演示,老师只需轻击鼠标即可,把剩下来的时间用于引导学生、与学生进行交流、检查学生的理解掌握情况、调整课堂的进度和深度。通过计算机教学软件,学生无论何时何地都可以对没有掌握好的内容进行多次练习,老师把教学内容通过CAI辅助软件演示后,就能节省许多工作量,老师可以把更多的时间和精力用于指导学生。
四、结语
随着信息社会的到来,计算机的开发和应用正以前所未有的速度冲击着我们这个时代。把计算机技术应用于教育领域,在国外称为计算机辅助教学(CAI)和计算机管理教学(CMI)。我国有关CMI的研究刚刚起步,而对CAI的研究已进入推广和使用阶段,这标志着我国现代化教育技术手段的又一次飞跃。
CAI教学的发展,在国外始于60年代行为主义学习理论所倡导的程序教学法,即根据刺激反应—强化原则,及时获取教学信息的反馈,有效地实行个别化教学。由于当时的计算机发展刚刚起步,软件开发价格昂贵,操作难度大,并未受到广泛关注。80年代,计算机技术的飞速发展,为CAI创造了有利条件,尤其是认知心理学的兴起,使CAI软件开发更侧重于应用,注重知识的条理性和结构化,强调与学习者已有的认识结构相匹配,使其在原有认知结构基础上,通过计算机的辅助达到同化和顺应,从而形成新的认知结构。近几年,由于认知心理学理论的日益成熟及多媒体计算机技术的开发,使CAI更注重于学生学习能力的形成、学习策略的掌握和提供更多的个别化教学选择。CAI的发展趋势,正顺应了现代化教学的两个基本趋势,即强调教学的主体性,强调充分发展学生的个性,全面提高学生的整体素质。
目前,我国正处于“应试教育”向素质教育的转轨时期,坚持素质教育的基本观点,就要面向全体学生,即通过个体的发展,实现真正意义上的全面发展;同时,帮助学生具备各方面的基本素质,形成合理的素质结构,为学生未来发展奠定基础,使学生终身受益。而要实现个性的全面发展,必须立足于学生个体差异、因材施教,这不仅要有雄厚的知识基础,还必须掌握获取知识技能的方法,形成自学能力,这样才能适应未来社会不断变化的需要。
CAI教学的主要特点,为我们进行素质教育目标的实施,提供了有益的帮助。首先,计算机信息存贮量大,处理迅速,方便的人机交互功能,提供了良好的个别化学习环境。学生能根据自己的学习能力理解和发展水平,调节学习进度和难度,真正实现因材施教。其次,计算机的模拟功能,可使抽象内容形象化,静止内容动感化,为学生创造生动、活泼、直观、有趣的教学条件;而教师的设问和强化刺激手段可极大地调动学生的学习热情,激发学习动机,形成有意注意,消除学习的疲劳和紧张。这样做既有助于学生良好的心理品质的形成,又使学生获取准确、深刻的直观感知,从而形成完整的理性认识,提高课堂教学质量。第三,CAI可以提供培养自学能力的条件。教师可根据学生已有的认识基础,构建问题情境,指导学生独立地上机学习,并辅之以必要反馈练习,及时肯定或解答,帮助学生总结学习方法,查找学习障碍,逐步提高学生自学能力和处理实际问题的能力。此外,CAI在提高课堂效率、增大课堂容量、进行全面即时性辅导、减轻学生课业负担等方面,还具有很好的功能。
CAI的这些功能,决定了它在化学教学中会发挥日益重要的作用。近年来,虽然很多学校在计算机硬件的配置上下了很大功夫,但在软件的开发和利用上明显滞后于硬件的配置。而且,相当多的教师对CAI在化学教学中的应用认识不足,参与不够,对CAI化学教学模式的研究更鲜为人知。为此,结合我校CAI化学教学的开发和实践,我们对CAI化学教学模式提几点看法。
二、计算机辅助化学教学的几种模式
(一)计算机模拟教学模式
CAI的模拟功能,是计算机辅助教学中较早开发和利用的一种功能。目前,很多学校的软件应用是这种教学模式。
模拟教学模式,主要是指利用CAI的模拟功能把一些抽象的理论内容,或不易观察清楚、危险性较大、难于操作的实验内容,通过二维或三维动画形式,进行信息处理和图像输出,在显示屏幕上,进行微观放大,宏观缩小,瞬间变慢,短时间内调动学生多种感官参与活动,使学生获取动态图像信息,从而形成鲜明的感性认识,为进一步形成概念,上升为理性认识奠定基础。
模拟教学只是教学过程中的一个环节,比传统的挂图、模型或录像都更真实地接近于事物的本来面貌,而且可反复播放,因此更有利于学生理解知识的本质,培养他们的形象思维能力,也有助于抽象思维能力的提高。
CAI在化学教学中的模拟教学,主要适用于理论性和抽象性较强的内容:如原子核组成、电子云、核外电子运动、化学键中离子键、共价键形成、溶解和结晶、原电池、电解池、离子反应和离子方程式、NH3分子结构、有机官能团的结构等。另一方面适用于实验难以操作、危险性大而观察不明显的内容,例如,溴苯制备、氢气还原氧化铜、氨氧化、乙酸乙醋水解等。此外,工业生产知识内容,如硫酸、硝酸工业制法,炼铁也可制成CAI课件进行教学。
(二)多媒体综合教学模式
计算机可以控制多种教学媒体,这是其优于其它教学媒体的特殊功能。实际上,传统教学模式的教学中,教师上课也有声音、形象、板书、文字、挂图和实物等,教师也可根据教学过程中学生的反映来调整教学策略。但我们这里所说的多媒体有二层含义,其一是把微机与其它教学媒体相互连接,赋于其它媒体交互性,同时使用幻灯、投影、录像等手段,使多种媒体有机地贯穿于教学的全过程。其二是多媒体计算机技术的使用,即“利用计算机交互式地综合处理文字、图形、图像、声音等多种信息,使它们建立起逻辑连接,成为一个系统”,使之具有综合性,即一机多用,同时又可形成人机互动,互相交流的操作环境,形成一种身临其境的情境。
由于多媒体计算机技术是90年代在法国首先提出和使用的,我国高中配置多媒体计算机系统的学校不多。因此,主要的多媒体综合教学模式还是指前一种,但未来的发展趋势,应当是使用多媒体计算机平台,设计课件,操作使用鼠标,简单易行,而且教师并不需要有太多的计算机知识,因此具有更广阔的发展前景。
实际上,进行CAI教学,应当逐渐从单纯的CAI向多媒体组合的CAI发展。例如,在“原电池”一节的教学中,我们把原电池中原电池原理及形成条件作为本节课的重点,为了突出重点内容讲授,让学生从微观本质理解原电池的形成,不仅采用了传统的分组实验教学,利用投影给出原电池实验要求、观察步骤,指导学生实验,并利用微机模拟原电池所形成的闭合回路,通过电子转移的流动过程和声响,及两极不同颜色的Zn2+离解,H+析出标示出内外电路所构成的闭合回路,使学生认识原电池本质;最后利用录像播放不同新型原电池的工作情况,使学生最终形成对原电池比较深刻和全面的理解。
这种多媒体组合教学,可在一定程度上突破学生认识的时空限制,拓宽学生获取信息的渠道,使学生的视觉、听觉、触觉等多种感觉系统参与信息的收集过程,形成教与学的双向互动,更好地发挥学生思维的想象力和创造性,激发学习兴趣,极大地提高学习效率。
(三)计算机个别辅导教学模式
我们目前采用的主要是班级授课制,很难在全班实现个别化教学,而实现个别化教学,又是化学教学由“应试教育”向素质教育转化的重要途径。由于CAI的课件,主要强调人机交互功能,因此实现一对一的个别化教学有得天独厚的条件。
个别辅导模式,主要是用计算机部分地代替教师,按照程序教学的原则,设计不同的层次递进的教学途径,学生可根据自己的学习水平,选择不同的学习程序,提出需要学习的内容;计算机可向学生提问,并对学生的问题进行分析,作出正确与否的判断,给出高质量的反馈,如遇困难,还可以适当降低学习坡度,使学生循序渐进,得到知识的巩固和自学能力的提高。个别辅导教学模式,是一种适合自学的个别化教学方式。如果程序设计的分支越多,预想情况越丰富,越能帮助反复学习,克服障碍,共同达到教学目标,优化学习过程。
这种教学模式,虽然主要是以学生为主体,但也不能忽视教师的主导作用;教师不仅要指导学生寻找解决问题的方法,而且要针对学生的实际,精心设计程序,使学生能用最短的时间找到解决问题的途径,同时也可以帮助学生总结自己的个性特点、学习风格,从而帮助学生形成良好的学习品质和自学方法,真正实现个别化教育的目标。
个别辅导教学模式,由于受CAI课件的限制及学生计算机使用的熟练程度的影响,很难在短时间内得到大范围的推广,而现有的软件局限性又较多,因此可尝试在选修课教学中,进行小范围的试点,当课件使用比较成熟时再做推广应用。
以上我们只对现有的常用教学模式进行了归类,除此之外,CAI的问题解决、教学游戏及查询和问话等多种基本模式,在个别化教学的课件中都有所表现,在此我们限于篇幅,不再赘述。
三、计算机辅助教学的实践和体会
我校开展计算机辅助教学的时间较长,不仅在化学学科,在其它各科教学中,都设计过丰富的CAI课件,这主要源于计算机硬件的配置和得力于一批对软件开发兴趣浓厚的中青年教师群体。这样一个大的环境也在无形中推动了CAI化学教学的开发和应用。
在CAI化学教学实践中,我们感到主要是CAI课件设计比较困难。现在市售的课件,模式单一,价格较高,教师个人的教学设计和风格不同,课件使教师选择余地较小;教师本人又没有更多时间和精力参与设计程序,而要编程序,难度更大,由此需要有一个CAI教师备课系统,使教师便于选择、存储、检索加工组成课件。
计算机辅助教学应用在教学中,可将教师承担的部分教学任务,转由图文声像并茂的多媒体教学软件承担。这能增加课堂信息量,为学生营造丰富多彩的教学情境,激发学生的求知欲望,充分调动学生主动参与教学过程,从而提高学习效率。在计算机辅助教学中,通过计算机及各种多媒体技术,向学生直观地展示教学内容或提出问题,并根据需要可作进一步提示等。从而改善了学生的认知环境,化抽象为具体,促进学生对知识的理解和掌握,拓宽学生的知识面。同时,在教学过程中,还可在不改变课程对学习要求的前提下,借助互联网,不断丰富更新教学内容。并使学生以人机对话方式,充分地进行人机交互、双向沟通,有效地保证学生获取知识的可靠性与完整性。对有些疑难问题,还可通过计算机操作来检验学生针对相关的问题所设想的答案是否正确。于是,在提高学习效率的同时,也使学生掌握了一种学习方法和解决问题的能力,有利于实现真正的因材施教。
2利用计算机及计算机教辅系统,采取有效的教学方法
基于信息管理专业人才的培养目标,结合计算机及计算机辅助系统的使用特点,在信息管理教学过程中尝试采用了案例教学、任务驱动教学的教学方法。
2.1案例教学法案例教学是在学生掌握了相关基本知识点和分析能力的基础上,通过教师的策划和指导,根据教学目的和教学内容要求,采用典型案例,将学生带入特定事件案例分析的教学方法。案例教学法让学生深入参与整个教学过程,通过独立思考或集体协作,进一步提高学生识别、分析和解决具体问题的能力,以及培养学生的沟通能力和协作精神。教师在组织教学内容时,要根据学生的不同层次合理安排,设计包含相关知识点的案例,在设计案例时要先对课程结构及内容形象化,化解相关知识点的难度,使学生易于理解和掌握。最好是设计出一些趣味性强、贴近实际生活的案例,通过计算机等多媒体手段直观的演示给学生看,以此提高学生的学习兴趣。通过对案例的分析,并引发学生思考,引导他们如何学习、分析案例,鼓励他们找出特点、发现问题,诱发他们的创造潜能。通过学习一个个实际例子,引出相关的知识点,强调相应知识点的重点、难点,然后让学生自己动手,利用计算机进行实际操作,检验其对相应知识点的掌握情况,存在的问题以及培养其解决问题的能力。实践教学在培养学生的综合素质、智能和技能方面,具有其他教学环节不可替代的作用。实践教学除了向学生传播知识外,应注重培养学生分析、解决问题的能力和创新意识。例如,在讲授“网络信息处理”课程关于图像处理这一知识点时,我们针对同一张图片,先展示一张有污点的黑白图片,再展示处理过的已去除污点并上了色彩的图片,使学生对图像处理先有一定的了解,并要求学生在学完本知识点之后,能根据图片特点及具体需要进行相关处理。接着对处理过的图像文件进行分析、操作演示,使学生明白如何使用图像处理工具,处理相关的图像文件,进而让学生在操作中掌握使用图像处理工具以及思考利用工具做些什么、怎么做的全过程。将教学活动关注的重点从结果转向过程,激发学生的学习兴趣,增强学生学习的主动性、积极性和创造性,从而达到将已有的部分计算机知识拓宽、深化,以此来实现知识的传授,同时也教会学生一种学习的方法。
2.2任务驱动教学法任务驱动教学则是在教学过程中,学生在教师的指导下,围绕一个课题任务,对学习资源的应用进行自主探索和互动协作学习,在讨论和会话的氛围中去完成任务或解决问题,在完成课题任务的同时实现教学目标的实践活动。在此过程中,学生始终处于主体地位,主动参与、自主协作和探索创新,既学到了知识又培养了动手实践能力。而教师则是学习情境的创造者,学习任务的设计者,学习资源的提供者,学习活动的组织者和学习方法的指导者。
例如,在“网络信息处理”课程中关于动态图像处理的教学,我们设计一个任务:让每个学生利用动态图像处理软件制作一个网络广告条幅,要求实现:(1)广告条幅具有创意性、创新特色;(2)动态图像内容能贴切地体现主题;(3)版面、布局要合理。在上述的广告条幅制作任务中,实际上整个任务被分解成了几个小的任务:素材的收集、条幅的版面构思和设计、动态图像的过渡及实现等等。在讲授动态图像处理工具的操作界面、工具使用和操作之后,向学生提出上面的任务,要求学生在规定时间内完成一个个小任务,并最终做出符合要求的广告条幅。