熊飞　徐梦婕

【摘 要】随着计算机技术的普及和多媒体技术的蓬勃发展，计算机多媒体的应用已深入到了教育领域的各个方面。本文介绍了计算机辅助教学多媒体系统的原理，通过一个CAI课件实例——基本放大器实验，详细分析了多媒体CAI系统在电子技术教学中的开发应用。多媒体与仿真技术的应用使得本系统与其他CAI 系统相比，功能更强大。

【关键词】多媒体；CAI；仿真；放大器

一、CAI简介

1、CAI的介绍

CAI是计算机辅助教学（Computer-Assisted Instruction）的缩写，是指利用计算机媒体帮助教师进行教学或利用计算机进行教学的广泛应用领域。CAI是计算机科学、教育学、心理学等多门学科交叉形成的一门综合性新兴学科。它既代表一个十分广阔的计算机应用领域，又是一项重要的教育技术。计算机辅助教学是教师将计算机用作教学媒体，学生通过与计算机的交互作用进行学习的一种教学形式，CAI软件能充分利用计算机存储量大，快速处理图象，声音，动画等功能，产生出图文并茂，声色俱全的视听效果，达到改善学习环境，优化教学效果的目的，完成传统教学方式难以实现的教学任务。

教育信息基础设施的建设奠定了CAI坚实的物质基础。新的科技成果层出不穷，知识呈加速增长。教育信息技术论、教育控制系统论、教育传播学和教育技术的心理学基础帮助人们科学地分析人类学习行为的机理，为CAI奠定了理论基础。信息社会的发展，要求广泛地进行计算机教育，这为CAI的产生和发展提出了社会要求和提供了社会环境；计算机技术的迅速发展和广泛应用，使CAI的发展成为可能；而学习理论的应用和指导，是CAI能不断发展成为一个新的学科并成为教育技术的重要组成部分的灵魂。

我国的计算机教育应用实践始于80年代初，习惯上将计算机的各类教育应用统称为CBE（计算机辅助教育），将计算机直接支持教与学的各类应用统称为CAI，将计算机用于实现教学管理任务的各类应用统称为CMI（Computer Managed Instruction，计算机管理教学），并且将CAI和CMI看作为构成CBE领域的两个大的方面。

2、多媒体CAI系统

当今，CAI软件系统主要有三种：

（1）有广泛内容的分布式系统。利用有线电视系统和计算机网络通讯，各个终端与CAI中央系统相连。

（2）智能系统。模仿具有丰富经验的教师的智能和思想，可根据学生的实际情况调整教学策略。

（3）多媒体CAI 系统。多媒体技术的应用，使得声音、图像和视频及文字可以很容易进行处理，且可以得到生动的教学效果。这意味着计算机与人类离得更近。多媒体的显著特点是其集成性和交互性。

二、多媒体CAI系统在电子技术实验中的开发应用

下面，我们就详细地介绍我们新近开发的具有仿真功能的多媒体CAI系统中的一个课件——“基本放大电路实验”。

1、“基本放大电路实验”简介

只有一个晶体管的基本放大电路是电子线路中一个很重要的单元电路。这一实验的目的是：掌握放大器的静态工作点的测试与调整；掌握放大器的电压增益的测试方法；学习如何测量放大器的输入输出电阻；进一步熟悉常用电子仪器的使用。通过做基本放大电路实验，学生可以更好地理解放大电路的原理与特性。在实验中，学生们需要组成电路，并选择元器件的参数，同时，还要通过改变元器件的参数，分析电路的失真情况。此外，还要测试放大器的电压增益，以和理论值进行比较。

2、“基本放大电路实验”课件的分析（见图1）

基本放大电路实验的课件主要包括四个部分：背景知识，实验原理，电子实验平台和实验报告。

背景知识包括仪器的使用，实验目的，实际实验操作的视频演示等。

实验原理部分详细介绍了本实验的工作原理，讨论了电路静态工作点的变化与电路失真之间的关系，电路输入输出电阻的测量方法，影响放大器电压增益的因素等。

电子实验平台，就是一个虚拟电子实验室，虚拟了一个逼真的实验环境，让学生在此做实验。学生可以从元件盒中方便地取出所需要的元器件，测试所需的实验仪器则在右上角的仪器架上。在下方的通用实验板上，可以构成一些简单的电子线路。

实验报告是一个电子实验报告系统。每一个学生都有自己不同的标识，教师可以在本机上或是通过网络批改学生的实验报告。

事实上，这四个部分并不是彼此独立的。可以在虚拟电子实验室里取得所需要的元器件和实验仪器，构成一个“真实”的电路，而仪器上的数据可以直接用于实验报告；在任何时刻，也都可以得到关于“真实”电路的理论分析；若对某一实验仪器不熟悉，可以直接进入背景知识，看看有关仪器的使用。

使用MICROMEDIA 公司的AUTHORWARE多媒体编辑系统来作为整个CAI系统的多媒体开发平台。在背景知识和实验原理部分，用AUTHORWARE将声音、图像以及动画集成在一起，帮助学生更清楚地理解实验原理以及相关知识。用3D Studio MAX制作了大量的用于电子实验平台的3D模型，以得到一个逼真的实验环境。

为了能够在学生不管设计出什么样的电路或者给出什么样的参数的情况下，都能得到一个真实的实验结果，就必须采用仿真技术。如果没有仿真技术，那系统充其量只是某一个或某一些典型电路的演示而已。因此，采用美国加州大学伯克莱分校的电路仿真程序SPICE作为仿真的内核。从伯克莱得到了SPICE3F5版的源程序（用C语言编写的），将其修改编译为WINDOWS的动态连接库（spice.dll），供实验环境程序调用。整个实验环境是用Visual Basic语言编写的，每一个仪器（如示波器、多用表、信号源等等）也做成一个ActiveX控件供实验环境程序调用。而整个实验环境作为一个ActiveX控件，在AUTHORWARE中可方便地调用。通过这种办法，将各种媒体与仿真紧密地联系在了一起。

参考文献：

[1]《CAI（计算机辅助教学）的应用》，北方交通大学CAI实验中心，1996.6.

[2]武祥村.《CAI课件设计技术标准》，工科院校CAI协作组，1996.2

[3]《电路检测技术》，海军航空技术学院实验中心，1997.3

[4]Cheng benmao， Zhao jingcheng， A multimedia CAL system on circuit & electronic technology experiments， Proc. of ICCE99， Chiba， Japan，1999.11.

作者简介：

熊 飞 （1985—）南京炮兵学院-牵引火炮系-军事基础教研室，助教。

徐梦婕 （1987—） 南京炮兵学院-外训系-翻译室，助教。