第一篇：信息技術在學科課堂教學中應用的概念.doc

信息技術在學科課堂教學中應用的概念

在科學技術高度發達的今天，信息技術以其特有的優勢在各個領域得到廣泛應用，教育教學中應用信息技術可以有效地輔助教學并實現教學目標。信息技術是什么呢？廣義而言，信息技術是指能充分利用與擴展人類信息器官功能的各種方法、工具與技能的總和。狹義而言，信息技術是指利用計算機、網絡、廣播電視等各種硬件設備及軟件工具與科學方法，對各種信息進行獲取、加工、存儲、傳輸與使用的技術之和。信息技術包括：傳感技術（信息的采集技術）、通信技術（信息的傳遞技術）、計算機技術（信息處理和存儲技術）、控制技術（信息的使用技術）。

目前我國中小學信息技術教育主要經歷了信息技術課程、課程整合和網絡教育三個發展階段。在教學中，信息技術主要應用有：輔助教學、管理教學、輔助訓練、輔助測試、虛擬現實和提供網絡教學平臺。由于信息技術具有豐富的表現力、可實現有效的資源共享與信息交流、提供良好的知識組織形式、實現良好的自主式學習、提供虛擬化的教學環境和良好的教學管理功能，信息技術在教學得到有廣泛應用，信息技術與教學有機結合彌補了傳統教學的眾多不足，改變了傳統的知識存儲、傳播和提取方式，引起了教育新的變革。數字化、智能化、網絡化和多媒體化的信息技術給現代教學帶來了生機和活力。

要充分發揮信息技術對教育教學的輔助作用，必須使信息技術與課程有效整合。所謂“整合”就是把信息技術作為工具融入教與學的過程中，整合于課程、教學和評價之中。信息技術除了作為簡單的學習傳遞系統外，更重要的是把技術作為學習資源和交互工具應用于培養學生的高級思維能力，創造力和解決問題的探究能力。信息技術與課程整合是指：信息技術有機地與教學結構、課程內容、課程資源以及課程實施等融合為一體，成為課程的有機組成部分，成為與課程內容和課程實施高度和諧自然的有機部分。“信息技術與課程的整合就是通過課程把信息技術與學科教學有機地結合起來，從根本上改變傳統教和學的觀念以及相應的學習目標、方法和評價手段”。

專題3

1.信息化教學設計概述

信息化教學設計是運用系統方法，以學為中心，充分利用現代信息技術和信息資源，科學地安排教學過程的各個環節和要素，以實現教學過程的優化。應用信息技術構建信息化環境，獲取、利用信息資源，支持學生的自主探究學習，培養學生的信息素養，提高學生的學習興趣，從而優化教學效果。

信息化教學設計的基本原則

1）以學為中心，注重學習者學習能力的培養。教師是作為學習的促進者，引導、監控和評價學生的學習進程。

如何體現以學生為中心，可以從以下三方面努力：

一、要在學習過程當中充分發揮學生的主動性，要能體現學生的首創精神；

二、要讓學生有多種機會在不同的情境下去發揮他們所學的知識；

三、要讓學生能根據自身行動的反饋信息來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案。

2）充分利用各種信息資源來支持學。

3）以“任務驅動”和“問題解決”作為學習和研究活動的主線，在相關的有具體意義的情境中確定和教授學習策略與技能。

4）強調“協作學習”。這種協作學習不僅指學生之間、師生之間的協作，也包括教師之間的協作，如實施跨年級和跨學科的基于資源的學習等。

5）強調針對學習過程和學習資源的評價

第二篇：簡述信息技術在學科課堂教學中應用的概念

簡述信息技術在學科課堂教學中應用的概念

香水小學嚴貴軍

社會在發展，時代在進步。在知識經濟時代，信息技術的飛速發展，推動了教育從目的、內容、形式、方法到組織的全面變革。信息技術特別是網絡技術的發展使得人們的工作、學習與生活方式發生了巨大的改變。作為典型和特殊的智能活動，以培養人為目的的教學活動也正在受到信息技術發展的影響。站在教育戰線上應重新認識教學過程，應大力推進信息技術在教學過程中普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，逐步實現教學內容的呈現方式、學生的學習方式、教師的教學方式和師生互動方式的變革，充分發揮信息技術的優勢，為學生的學習和發展提供豐富多彩的教育環境和有力的學習工具。

通過這次培訓，深刻地意識到信息化教學設計在教學實踐中的作用。也知道了信息化教學設計是運用系統方法，以學為中心，充分利用現代信息技術和信息資源，科學地安排教學過程的各個環節和要素，以實現教學過程的優化。應用信息技術構建信息化環境，獲取、利用信息資源，支持學生的自主探究學習，培養學生的信息素養，提高學生的學習興趣，從而優化教學效果。

一、把信息技術和數學學科特點結合起來，激發學生學習積極性

信息化教學設計以學為中心，注重學習者學習能力的培養。教師是作為學習的促進者，引導、監控和評價學生的學習進程。充分利用各種信息資源來支持學。學生有良好的興趣就有良好的學習動機，但不是每個學生都具有良好的學習數學的興趣。“好奇”是學生的天性，他們對新穎的事物、知道而沒有見過的事物都感興趣，要激發學生的學習數學的積極性，就必須滿足他們這些需求。利用信息技術調動學生強烈的學習欲望，激發動機和興趣。

二、把信息技術和數學學科特點結合起來，促進學生探索和發現

把信息技術和數學學科特點結合起來，可以使教學的表現形式更加形象化、多樣化、視覺化，有利于充分揭示數學概念的形成與發展，數學思維的過程和實質。數學教學過程，事實上就是學生在教師的引導下，對數學問題的解決方法進行研究，探索的過程，繼而對其進行延拓，創新的過程。于是，教師如何設計數學問題，選擇數學問題就成為數學教學活動的關鍵。而問題又產生于情境，因此，教師在教學活動中創設情景就是組織課堂教學的核心。現代多媒體信息技術如網絡信息，多媒體教學軟件等的應用為我們提供了強大的情景資源。多媒體信息技術創設情景產生的作用是傳統教學手段無法比擬的。

三、把信息技術和數學學科特點結合起來，引領學生獲取技能和經驗

數學是嚴密性、邏輯性、精確性、創造性與想象力與一身的科學，數學教學則要求學生在教師設計的教學活動或提供的環境中通過積極的思維不斷了解、理解和掌握這門科學，于是揭示思維過程、促進學生思考就成為數學教育的特殊要求。多媒體信息技術在數學教育中存在深藏的潛力，在教學中指導學生利用多媒體信息技術學習，不僅可以幫助學生提高 獲取技能和經驗的能力，幫助學生提高思維能力和理解能力，還可以培養學生的學習主動性。例如：我在講解《極限的概念》這一節內容之前，先要求學生自己利用網絡查詢并收集有關極限的資料，通過整理資料，提出與極限有關的實際問題，在通過我的動畫課件，學生歸納出了極限的概念，同時揭示了極限的概念的內涵。更重要的是學生在通過網絡查詢并收集有關極限的資料的過程中，深深的體會到網絡互動交流式的學習環境。

第三篇：信息技術在學科課堂教學中應用

信息技術在學科課堂教學中應用

人類社會已經進入信息化時代，現代信息技術給教學帶來前所未有的機遇和挑戰，它猶如一座架設在學生和教材之間的不可替代的橋梁，具有舉重輕重的作用。應用信息技術輔助數學教學是一種高效率的現代化教學手段，它讓學生在學習中始終保持興奮、愉悅、渴求上進心理狀態，它對學生主體性的發揮，創新意識和探索精神的培養有著事半功倍之效。信息技術的出現為我們教學手段的改進提供了新的發展機遇，信息技術與學科教學的整合，產生了優化的教學效果。

一、應用信息技術，激發學生學習興趣。

興趣是最好的老師，興趣是做好任何事情的基本出發點。當小學生對某件事情感興趣時，他們就會全身心地投入。在數學教學中，恰當運用信息技術，可以創設學生樂學、愛學的學習情景，把學生的注意力迅速集中到課堂教學的內容上去，激發學生濃厚的學習興趣和強烈的求知欲，使學生的學習狀態由被動變為主動，在輕松愉悅的氛圍中掌握知識。

如：教學《分數的基本性質》一課，教師利用課件播放了一段“豬八戒吃西瓜”的動畫故事，先把一西瓜平均分成4份，讓豬八戒取1份，但豬八戒不要，他覺得拿1份太少了；又把西瓜平均分成8份，豬八戒還是不要；最后，把西瓜平均分成12份，這一次豬八戒開心的拿了3份。啊??學生大笑了。老師問：豬八戒現在為什么這樣開心？??像這樣，播放一段精彩的故事，引入課題，就會使整個課堂頓時活躍，不僅極大地激發學生學習興趣，喚醒學生注意力，而且使學生的心一直被教師吸引著，輕松愉快，過渡自然，使教學過程順利進行，還提高了教學效率。

又如：教學《比的意義》一課，教學課件的屏幕上出現一面鮮艷的紅旗，長3米，寬2米。通過兩種量的比較，同學們都學會什么叫做“比”了，并掌握了比的各部分名稱，也很快就學會求比值，如果進行反復的練習，學生好象有點厭倦了。這時，教師打開“天安門的國旗”的網頁，一面鮮艷的五星紅旗在天安門廣場上飄揚。這是一面特種型號的國旗，誰能找出它的長和寬是多少米？同學們一聽，興趣來了，爭著上網查閱??。最后讓學生查出長5米，寬3.33米。這時，學生好奇極了，有的學生在說這面國旗的長和寬的比，有的求出長和寬的比的比值，有的在議論和比較我們學校的國旗??。下課了，還在議論。

通過多媒體技術的運用，營造和諧、輕松的學習氛圍，創設良好的學習環境，充分激發了學生的學習興趣和求知欲望，調動了他們的學習主動性。

二、應用信息技術，突出重點，突破難點。

多媒體與網絡技術的應用充分體現了信息技術的形象具體、動靜結合、聲情并茂的特點。所以恰當地運用信息技術，可以變抽象為具體，調動學生各種感官協同參與，解決教師難以講清，學生難以聽懂的內容，從而有效地實現精講，突出重點，突破難點。

第四篇：淺析信息技術在課堂教學中的應用

淺析信息技術在課堂教學中的應用

摘要：運用計算機多媒體技術，優化中小學課堂教學，是教育心理學基本原理在教學實踐中的具體應用。本文應用教育心理學基本原理對課堂多媒體教學應用的不足作了客觀闡述和說明，并分析論述了信息技術在課堂教學中應用的適宜、適度和實效等原則，在此基礎上提出了比較可行的解決辦法。

關鍵詞：信息技術課堂教學多媒體教學 教學原則 教學方法

以計算機為核心的信息技術主要指多媒體計算機、教室網絡、校園網和因特網(Internet)等。運用計算機多媒體技術，優化中小學課堂教學，是教育心理學基本原理在教學實踐中的具體應用。教育心理學知識告訴我們：人們獲取知識，單靠聽覺只能記憶約1/6，單靠視覺，只能記憶1/4，而同時使用視聽兩種感覺，則能記憶大約是2/3。用信息技術輔助教學，能創設逼真的教學環境，動靜結合的教學圖像，生動活潑的教學氣氛，運用圖，文，聲，像并茂的特點，能把教學時說不清道不明，只靠掛圖或黑板作圖又難講解清楚的知識，通過形象生動的畫面、聲像同步的情境、言簡意賅的解說、悅耳動聽的音樂、及時有效的反饋，將知識一目了然的展現在學生面前。

1． 信息技術在課堂教學中應用的現狀分析

基礎教育信息化建設的“高投”與“低效”的問題，引起中小學教師和校長的高度關注。課堂教學是學校教學的主渠道，課堂教學追求效益、效率和效果的最大化。信息技術作為新型的教學媒體，當它們與各學科的課程加以整合，即應用于課堂教學時，他們就體現出對于教育、教學過程來說是極其寶貴的特性，從而為新型教學結構的創建提供最理想的教學環境，進而解決基礎教育信息化建設的“低投”與“高效”的問題。低“投”不僅包括硬件設施、設備的低資產投入，而且還包括師生精力和時間的低消耗；高“效”包括教學過程的快速度和教學水平的高質量。下面，我們以多媒體教學為例來分析信息技術在課堂教學中應用的現狀。

1．1 實踐中驗證多媒體教學的優勢

課堂多媒體教學改變了傳統教學“粉筆+黑板”的方式，在多媒體教室配置一定的多媒體教學設備（視頻展示臺、計算機、數字投影儀、VCD或DVD、功率放大器、音箱、話筒、無線接受器、大屏幕等），教學中采用多媒體方式，集文本、圖形、圖像、聲音、動畫、視頻于一體，實現圖文并茂、聲畫并舉，甚至模擬虛擬現實創設課堂教學情景。課堂多媒體教學的最大優勢在于能夠將傳統教學中單一的文字或簡單掛圖呈現教學信息的形勢轉變為多媒體形式，從而克服了傳統教學中文字呈現信息過于抽象的問題，而以生動具體、形象逼真的虛擬情景，把抽象的信息內容轉變為具體的形式再現給學生，使學生更容易理解，實現輕松愉快的學習。對于多媒體教學的優勢相關文章論述很多，不同學科，其多媒體教學優勢發揮的程度也不一樣。大致歸納如下幾點：

①直觀形象，克服抽象。（符合人類認知規律：由感性認識到理性認識）

②圖文聲像并茂，多感官刺激調動學生學習興趣。（多元認知，多感官接收）

③動態模擬過程，有效呈現重點、難點。（動態呈現）

④及時交互，及時反饋，易于學生參與，師生互動。（便于交互）

⑤虛擬現實，突破視覺局限，再現事物本原。（虛擬再現）

⑥無限重復，加強記憶，克服遺忘。（符合人類重復記憶原理）

⑦針對性強，照顧不同層次學生的學習。

⑧海量信息，節約空間和時間，提高教學效率。

1．2 應用中發現多媒體教學使用的問題

誤區一：多媒體教學應用中的“崇拜”現象。目前，在多媒體教學的實踐中，無論是大學、中學、還是小學、甚至幼兒園，學校積極籌措資金建設多媒體教室，老師更是積極采用多媒體教學實驗。學校和老師的這種積極態度我們應該肯定，這是毫無疑問的。但是，并不排除“趕時髦”和“盲目崇拜”的傾向。

誤區二：多媒體教學中的“霸權”現象。現代教學中，比較一致的觀點就是要強調學生的主體性，發揮教師的主導性。可是在教學實踐中，多媒體更多主導了整個教學過程，教師和學生幾乎都“退居二線”，成了被動的教和學。所以，使用多媒體教學時不能忽視教師在教學中的主導地位，更不能忽視學生的主體性。

誤區三：多媒體教學應用中的“包辦”現象。現代教學中，傳統媒體有粉筆、黑板、標本、模型、掛圖等；電子媒體有幻燈、投影、電影、電視、計算機等。但在實踐教學中，多媒體教學不但代替了粉筆黑板，還替代了其它媒體的地位，“包辦”了所有的教學工作。多媒體替代了一切，成了現代課堂教學的全權代表。這種全盤“包辦”必然帶來問題，如：投影屏幕不能完全代替教師板書。

誤區四：多媒體教學應用中的“實驗”現象。實驗教學最大的特點在其實踐性。利用多媒體模擬不能實踐的實驗和沒有條件做的實驗是可以的。但絕對不能將所有的試驗都企圖用多媒體來代替，即有條件完成的實驗也采用多媒體模擬，而不讓學生親自動手做實驗。這樣用多媒體來代勞實際的實驗對老師來說確實輕松了不少，但對學生的試驗學習就會打折扣。

誤區五：多媒體教學應用中的“花樣”現象。實施多媒體教學不能華而不實，嘩眾取寵。使用多媒體為教學注入了許多活力，使長期困擾教師的某些過于抽象、死板單調的知識點和教學難點迎刃而解，教師在感到驚喜之余，往往對各種各樣的多媒體效果，比如動畫、聲音、特效等愛不釋手，將它們統統都用到教學中去，使自己的電子教案或多媒體課件每次點擊鼠標都會發出聲音，產生動畫，有的動畫和聲音跟自己的教學內容沒有絲毫的關系，學生看的眼花繚亂，聽得心里厭煩，這樣不但沒有起到呈現知識點的作用，反而將學生的注意力吸引到無關的聲音和動畫上去。

實踐證明了信息技術教學的優勢，但同時也反映了我們眾多教師應用信息技術進行教學時存在的多個誤區，通過總結，我們意識到信息技術在課堂教學中應遵循如下原則：

2．1 輔助性愿則

信息技術只能起到輔助教學的作用，不管計算機發展到什么水平，它始終不能取代教師的作用，只能輔助教師的教，輔助學生的學。用機器取代教師，對學生實施目中無人的教學，這種設計思想，既違背了教學規律，又違背了國情。對信息技術教學，不能過分夸大它的作用，更不能讓它替代教師的應有的創造性工作，我們不能拋棄傳統教學法中的合理有效的東西。教師在課堂教學中的主導地位是信息技術所無法取代的。

2．2 適宜原則

適宜就是合適和相宜。所謂合適，就是信息技術在課堂教學中的應用要找到落腳點；所謂相宜，就是信息技術在課堂教學中的應用要找到切入點。

有的教師完全依賴于多媒體手段的應用，一整堂課都在擺弄設備，好像是很熱鬧，卻忽視了學生的練習和參與；有的教師全不以為然，一整堂課都不用，手捧傳統不放。這都是不正確的態度，是片面的。那么我們什么時候該用，什么時候不用呢？這都要根據教學的實際，教師的實際、學生的實際來加以考慮。例如需要提高同學的興趣，提高學生學習的積極性時我們可以考慮使用，尤其是對低年齡階段的學生，運用多媒體手段，給學生更形象、更直觀的感官刺激，有助于幫助學生理解和提高興趣，而對于高年級的學生，再以直觀形象代替形象思維就是不適宜的；在想辦法彌補教師自身素質缺陷時也可以考慮使用。教師的朗誦，因普通話不過關，比不上專業人員時，我們可以用錄2．信息技術在課堂教學中應用的原則

音；教師的板書因書法不夠美觀，我們可以用幻燈片；當形象思維發生偏差時，我們可以用影像來糾正；當教師和學生因空間和時間的限制，不能用常規教學手段解決教學問題時，我們也可以利用信息技術手段；當學生因生活閱歷的限制，無法想象課文中所述的實景、實物時，我們也可以用多媒體手段來加以彌補。總之，是因需而用。

2．3 適度原則

適度：程度適當，適可而止。所謂程度適當，就是運用信息技術解決與學生的年齡特征相適宜的問題；所謂適可而止，是指運用信息技術的頻率要與教學時間相吻合。

信息技術與學科課程整合的質量，取決于教師對信息技術功能的把握和對學科課程的深刻理解。對學科課程的理解又涉及到對學科性質的定位、思想方法的把握和對學習者年齡特征的理解。在基礎教育的課堂教學中，“雙基”教學永遠是教學的核心。因此，課堂教學應把概念、原理講明、講透、講活。新課切忌任意拓寬，特別是在學生尚未理解掌握知識時，隨意加大知識的廣度、難度是得不償失的，會驟然引起學生對新知識的反感情緒和恐慌心理。如有的小學語文教師在講陸游的《示兒》時，學生對這首詩匆匆讀了幾遍后教師急忙用課件展示了陸游的其它五首詩。課上教學內容豐富多彩，課下學生感覺模模糊糊。

2．4 實效原則

實效：實際的效果。信息技術的應用重在構建有利的教學環境和認知工具，促使學生“自主、合作、探究”能力的發展。

自主能力是指學習活動的自我意識、自我定向和自我監控的能力，它對學習產生方向性、控制性的影響，是形成各種能力的基礎。電子學習檔案可以有效地促進學生自控和反思能力的發展。電子學習檔案就是利用計算機媒體為學生建立成長記錄檔案。成長記錄袋是指用來顯示有關學生成就或持續進步信息的一連串表現、作品、評價結果以及其他相關記錄和資料的匯集。建立電子學檔，為學生學會如何評估自己的學習情況提供了一個可操作的具體方法，并通過對成長記錄檔案袋的制作過程，學生領悟到“學習成績”“學習過程”和“態度情感”的重要性，從而有效地發展自主調控能力。

信息技術促進探究能力的發展

在課堂教學中，不能完全將學生置身于一個沒有援助的、完全陌生的環境中去讓學生發現或創新。利用信息技術可以創造一個適合學生實際能力的、可調控的、問題設置適宜的教學環境，促進學生探究能力的發展。

①模擬軟件支持的探究性學習

模擬軟件可以創設真實的問題情境，并能按照學科特點自動給出反饋信息。學生可給予反饋信息。如在初中數學幾何教學中，由于目測存在誤差，而有限測量又難以排除無限次測量出現反例的可能性，學生對幾何性質的理解不深。利用幾何畫板創設問題情境，引起學生的猜想與假設，學生按照猜想與假設主動地對幾何畫板進行操作嘗試，使圖形在腦中不斷的進行移動、翻轉，依據反饋信息對這種操作進行自反抽象概括，建構新知識，從而有效地把握幾何圖形的實質。

②“工具性”信息技術支持的探索性學習

工具性信息技術是指文字處理軟件、優秀電子表格軟件、Foxbase數據庫軟件、PowerPoint多媒體編輯軟件等，以及作為通訊工具的局域網和因特網。這些軟硬件信息工具，使學生的探索活動擺脫了時空的限制，使他們的思維活動從簡單機械的勞動中擺脫出來，使他們對信息表征與發布的形式的變得豐富多彩。如初中生物課中“分析食物的營養成分”，教師先教會學生各種成分的測定方法，給學生提供測試設備，然后讓學生從家里帶來各種他們愿意測試的食品，按照所學的方法來測出食品里的各種營養成分，并利用優秀電子表格軟件記錄測試結果。測試數據的大量積累、用心

觀察和有效使用，將研究性學習滲透到提出假設、實驗設計、實驗操作、數據統計分析、得出結論以及陳述表達等各個環節中。

③“信息資源”支持的探索性學習

校園網提供了豐富的學科課程資源，在校園網上，各年級、各學科都有自己的網頁，教師的電子教案就放在相應的網頁上。學生上課不必忙于抄寫板書，而是將精力更多地集中在思維活動上。網絡課程還可以提供輔導學生作業的服務，對一些難度較大的問題不僅給出解題過程，而且還給出解題的思路和解題方法。專題學習資源也可以用于課堂教學，通過專題學習資源的應用，使學生學會利用信息資源進行專題歸納探究的學習；學會面對網絡進行自主發現、問題探究性學習；學會利用網絡通訊進行協商合作、討論式的學習：學會利用信息工具進行重構知識、創新實踐和問題解決的學習。

2．5 互容性原則

例如，很多課件的設計采用單線流程的模式，只能按照固定的模式一步一步往下演示，完全忽視了課堂教學中隨時可能碰到的不確定性因素，還有的課件，只適用于編制者自己的適用。一個好的課件，應該是模塊化組合，方便靈活的使用。每一位教師都能根據自己的需要對它進行簡單的修改，增刪或者部分選用，只有真正做到互容、才能真正的共享，才能體現出信息技術的優勢，節省大量的資源和時間，避免無益的重復勞動。

2．6 效益性原則

我們設計使用信息技術進行課堂教學，其目的就是在單位時間里獲取最好的教學效果。如果不考慮這一點，我們的設計就會出現偏差。例如有的教師制作的課件只考慮了如何的精美，在細節上不惜工本，既分散了學生的注意力，又浪費了編制者大量寶貴時間。有的課件求大求全，完全不考慮學生的需求，課堂教學的容量，浪費了大量的資源。讓課件變得簡約、實用，既是教學的需求，也是減輕教師的勞動，獲得最佳效益的需要。

總之，信息技術和多媒體手段引入教學活動以來，其巨大的優勢有目共睹，但是，我們只有正視出現的一系列問題，把握原則，不斷改進，不斷提高，才有可能使我們的教學水平更上一個層次，更上一個臺階。

參考文獻：

[1]羅伯特Heinich，邁克爾 Molenda & 詹姆士D．Russell ． 教學媒體與教學新科技[M]．臺北：心理出版社，1995

[2]丁興富．基礎教育信息化的突破口：從校校通到班班通——革新課堂教與學的新生代技術

[J]．電化教育研究，2004，（11）：8-12

[3]何克抗．教學系統設計[M]，2002，10：P3

[4]多媒體課件制作設計與開發[M]．北京：高等教育出版社，2004．3．05

[5]郭慶，陳尚松，傳統教學方法與多媒體教學方法的相互配合[J]．南京：電氣電子教學學報，2004，26(1):95

[6]方威，鄧德勝，多媒體教學與傳統教學方式的比較研究[J]．經濟師，2004，5:107

[7]揚長避短，發揮多媒體教學的優勢，徐鶴峰，《教育現代化》2002年第6期

[8]多媒體技術在課堂教學中應用的原則，金小玲

[9]信息技術在課堂教學中應用的原則，劉志華，中國電化教育 2005．06

第五篇：信息技術在制造學科中的應用

信息技術在制造學科中的應用

1信息技術在制造學科的發展歷程

信息技術用于制造領域是從20世紀40年代后期，美國的飛機制造企業試圖用計算機控制機床來解決具有復雜型面的直升機旋翼零件的加工開始；1952年MIT推出第一臺三坐標數控銑床樣機，美國一些機床廠從 1954 年起陸續推出了一批大型專用數控機床，用于加工飛機蒙皮壁板和異型梁架，提高了加工質量和生產率，開信息技術成功用于制造業之先河。

為了解決煩瑣的數控機床加工程序的編制和校核難題，同一時期，MIT 開發出第一代基于英語的自動編程工具系統（APT）。20世紀70年代起，數控編程逐漸融入CAM(計算機輔助制造)中，目前的CAM商品軟件中，一般都具有用戶通過人機交互進行自動編程和校核的能力。

20世紀50年代后期，誕生了計算機同時控制加工運動、自動換刀和自動換工位的加工中心。60 年代推出第一代5軸數控加工中心，隨著計算機的小型化，專用數控裝置逐步轉向 CNC，以及用同一臺后臺計算機控制多臺NC或CNC的 DNC 系統。在工藝規劃領域提出了基于成組工藝的10 位工件分類編碼方法。同一時期又誕生了可編程的自動作業裝置:工業機器人，并在此后幾十年中在制造業得到廣泛應用，顯著提高了制造業中的弧焊、點焊、噴漆、涂膠、搬運、碼垛、裝配等作業的質量和效率。2先進制造技術發展中的關鍵技術

先進制造技術的發展離不開信息技術的應用，先進制造技術中信息技術的應用有以下幾個方面：

2.1并行工程(CE)

并行工程(CE)是對產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)進行并行、一體化設計的一種系統化的工作模式。在傳統的串行開發過程中，設計中的問題或不足，要分別在加工、裝配或售后服務中才能被發現，然后再修改設計，改進加工、裝配或售后服務(包括維修服務)。而并行工程就是將設計、工藝和制造結合在一起，利用計算機互聯網并行作業，大大縮短生產周期。

2.2快速成型技術(RPM)

快速成型技術(RPM)是集CAD/CAM技術、激光加工技術、數控技術和新材料等技術領域的最新成果于一體的零件原型制造技術。它不同于傳統的用材料去除方式制造零件的方法，而是用材料一層一層積累的方式構造零件模型。它利用所要制造零件的三維CAD模型數據直接生成產品原型，并且可以方便地修改CAD模型后重新制造產品原型。由于該技術不像傳統的零件制造方法需要制作木模、塑料模和陶瓷模等，可以把零件原型的制造時間減少為幾天、幾小時，大大縮短了產品開發周期，減少了開發成本。隨著計算機技術的決速發展和三維CAD軟件應用的不斷推廣，越來越多的產品基于三維CAD設計開發，使得快速成型技術的廣泛應用成為可能。快速成形技術已廣泛應用于宇航、航空、汽車、通訊、醫療、電子、家電、玩具、軍事裝備、工業造型(雕刻)、建筑模型、機械行業等領域。

2.3虛擬制造技術(VMT)

虛擬制造技術(VMT)以計算機支持的建模、仿真技術為前提，對設計、加工制造、裝配等全過程進行統一建模，在產品設計階段，實時并行模擬出產品未來制造全過程及其對產品設計的影響，預測出產品的性能、產品的制造技術、產品的可制造性與可裝配性，從而更有效地、更經濟地靈活組織生產，使工廠和車間的設計布局更合理、有效，以達到產品開發周期和成本最小化、產品設計質量的最優化、生產效率的最高化。虛擬

制造技術填補了CAD/ CAM技術與生產全過程、企業管理之間的技術缺口，把產品的工藝設計、作業計劃、生產調度、制造過程、庫存管理、成本核算、零部件采購等企業生產經營活動在產品投入之前就在計算機上加以顯示和評價，使設計人員和工程技術人員在產品真實制造之前，通過計算機虛擬產品來預見可能發生的問題和后果。虛擬制造系統的關鍵是建模，即將現實環境下的物理系統映射為計算機環境下的虛擬系統。虛擬制造系統生產的產品是虛擬產品，但具有真實產品所具有的一切特征。

2.4智能制造(IM)

智能制造(IM)是制造技術、自動化技術、系統工程與人工智能等學科互相滲透、互相交織而形成的一門綜合技術。其具體表現為：智能設計、智能加工、機器人操作、智能控制、智能工藝規劃、智能調度與管理、智能裝配、智能測量與診斷等。它強調通過“智能設備”和“自治控制”來構造新一代的智能制造系統模式。

智能制造系統具有自律能力、自組織能力、自學習與自我優化能力、自修復能力，因而適應性極強，而且由于采用VR技術，人機界面更加友好。因此，智能制造技術的研究開發對于提高生產效率與產品品質、降低成本，提高制造業市場應變能力、國家經濟實力和國民生活水準，具有重要意義。

3信息技術之CAD/CAM

信息技術的發展影響制造科學中設計理論與設計方法，及產品的制造，CAD/CAM技術的發展代表設計理論與設計方法的水平。

CAD是Computer Aided Design的簡稱，也叫做計算機輔助設計，是指工程技術人員以計算機為工具，運用自身的知識和經驗，對產品或工程進行方案構思、總體設計、工程分析、圖形編輯和技術文檔整理等設計活動的總稱，是一門多學科綜合應用的新技術。CAD技術是一項產品建模技術，它是將產品的物理模型轉化為產品的數據模型，并把建立的數據模型存儲在計算機內，供后續的計算機輔助技術所共享，驅動產品生命周期的全過程。

CAM是Computer Aided Manufacturing的簡稱，也叫做計算機輔助制造，是利用計算機來進行生產設備管理、控制和操作的過程。生產實際的需求是所有技術發展與創新的原動力，CAM在實際應用中取得了明顯的經濟效益，并且在提高企業市場競爭能力方面發揮著重要作用。

3.1集成化

隨著計算機技術的發展，集成化已成為CAD/CAM技術發展的一個最為顯著的趨勢。CAD/CAM系統已從簡單、單

一、相對獨立的功能發展成為復雜、綜合、緊密聯系的功能集成系統。這里所說的集成是指CAD/CAPP/CAM/CAE的集成，它們的集成應是建立一種新的設計、生產、分析以及技術管理的一體化，并不是將孤立的CAD、CAPP、CAM和CAE等系統進行簡單的連接，而是從概念設計開始就考慮到集成。國內外大量的經驗表明，CAD系統的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統體現出來；反過來，CAM系統假如沒有CAD系統的支持，花巨資引進的設備往往很難得到有效地利用；PPC系統假如沒有CAD/CAM的支持，既得不到完整、及時和準確的數據作為計劃的依據，訂出的計劃也較難貫徹執行，所謂的生產計劃和控制將得不到實際效益。因此，通過集成，最大限度地實現了企業信息共享，建立新的企業運行方式，提高了生產效率。

3.2網絡化

21世紀，網絡技術的飛速發展和廣泛應用，改變了傳統的設計模式，將產品設計及其相關過程集成并行地進行，人們可以突破地域的限制，在廣域區間和全球范圍內實現協同工作和資源共享。計算機網絡已成為計算機發展進入新時代的標志。網絡在全球化，制造業也將全球化，從獲取需求信息，到產品分析設計、選購原輔材料和零部件、進行加工制造，直至營銷，整個生產過程也將全球化。網絡技術使CAD/CAM系統實現異地、異構系統在企業間的集成成為現實。CAD/CAM 系統的網絡化能使設計人員對產品方案在費用、流動時間和功能上并行處理的并行化產品設計應用系統；能提供產品、進程和整個企業性能仿真、建模和分析技術的擬實制造系統；能開發自動化系統，產生和優化工作計劃和車間級控制，支持靈敏制造的制造計劃和控制應用系統；對生產過程中物流，能進行治理的物料治理應用系統等。隨著Internet的發展，基于網絡化的CAD/CAM技術，需要在能夠提供基于網絡的完善的協同設計環境和提供網上多種CAD應用服務等方面提高水平。

3.3智能化

智能化CAD/CAM設計是含有高度智能的人類創造性活動，是指將人工智能技術、專家系統應用于CAD/CAM系統中，深入研究人類認識和思維的模型，并用信息技術來表達和模擬這種模型，使其具有人類專家的經驗和知識，具有學習、推理、聯想和判斷的功能及智能化的視覺、聽覺、語言能力，從而解決以前那些必須由人類專家才能解決的設計、制造難題。智能化CAD/CAM技術涉及新的設計理論與方法(如并行設計理論、大規模定制設計理論、概念設計理論、創新設計理論等)和設計型專家系統的基本理論與技術(如設計知識模型的表示與建模、知識利用中的各種搜索與推理方法、知識獲取、工具系統的技術等)等方面。智能化是一個具有巨大潛在意義的發展方向，它可以在更高層次的創造性思維活動基礎上，給予技術人員有效的輔助。智能化是CAD/CAM技術發展的必然趨勢，將對信息科學的發展產生深刻的影響。

3.4標準化

信息時代如同一百年前工業革命給社會帶來的變化一樣深刻。它改變和正在改變著人們的工作、生產和生活方式。信息技術的發展沖破了地域的局限，形成了全球市場，把競爭推向了空前激烈的階段。信息技術對標準化工作產生了巨大影響，引起了標準化工作的重大變革。現代標準含有主要的信息量，標準的開發先于產品的開發，標準能為技術和產品的發展指出方向，能夠體現當前世界前沿技術的發展。面對浩瀚的信息、廣闊的市場，要使無數的用戶和供應商之間的信息交換暢通無阻，制定CAD/CAM系統的信息交換標準十分重要。包括工程圖樣標準化、零件標準、產品定義數據模型標準以及商務報告標準等；其次是合作運行方法標準化，包括知識產權共享標準、虛擬生產協議等。

【參考文獻】

[1]制造信息學 張伯鵬 清華大學出版社，2003 第一版

[2]制造業信息化綜合集成技術的開發與應用 沈克《新技術新工藝》數字技術與機械加工工藝裝備2010 年第10期

[2]數字化制造是先進制造技術的核心技術 張伯鵬《制造業自動化》2000 年2 月

[3]基于CAD/CAM模具設計與制造的研究.制造業自動化,2011,33(10)

[4]CAD/CAPP/CAM在模具設計制造中的應用.機械設計與制造,2011,(5)

[5]CHEN,Junhua.Practical Method of Conical Cam Outline Expansion.中國機械工程學報,2011,24(1)