论文部分内容阅读
摘要:针对材料科学基础课程的特点,选择Authorware软件作为开发平台,结合其他多媒体技术,开发制作了材料科学基础课程计算机辅助教学课件。该多媒体课件为教师的授课和学生的学习提供了高效率的教学辅助工具。
关键词:材料科学基础;教学;多媒体;课件
材料科学基础是金属材料工程专业一门重要的专业基础课程,是学生全面接触专业领域、从基础课到专业课的过渡课程,具有概念多、学科知识面宽、应用基础理论广泛而抽象的特点,例如:空间关系复杂的三元相图、微观上的位错运动、晶体的结晶过程等概念和知识都是学生难以理解和教师难以语言描述的。“一位教师一本书、教室+黑板+粉笔”的传统课堂教学模式已难以满足要求。因此,如何提高同学们学习这门课程的兴趣和效率是一个值得研究的方向。
随着计算机技术的不断发展,把文本、图形、动画、声音和视频等运载信息的媒体集成到一起,并通过计算机综合处理和控制。这种将计算机技术、网络技术和教育软件有机结合的教学系统既可提高教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性,又可加强学生与教师的实时交流,使广大学生得到最优质的教学资源,还可以方便学生在不同时空根据需要进行自主化、个性化学习,从而提升教学效果。
一、课件开发的前期工作
1.开发平台的选择
本课件以上海交通大学出版社出版的胡赓祥教授主编的《材料科学基础》为支撑教材,选择美国Macromedia公司基于Windows环境的Authorware作为开发工具。Authorware操作简单,程序流程明了,开发效率高,并且能够结合其他多种开发工具,共同实现多媒体的功能。它易学易用,不需大量编程,使得不具有编程能力的用户也能创作出一些高水平的多媒体作品,对于非专业开发人员和专业开发人员都是一个很好的选择。它的最大特点是创造了基于图标的创作方式,用可见的流程贯穿课件制作的整个过程,清晰有序,且功能强大,界面友好,交互性强,方便实用。图1为Authorware7.0的开发界面。
图1 Authorware7.0界面
2.课件开发的准备工作
(1)收集所有的信息并确保没有任何遗漏。
材料科学基础课件所需要信息包括以下几个方面:
①材料科学基础课程讲义。讲义包括:绪论部分,材料科学基础绪论,原子结构和键合,固体结构,晶体缺陷,固体中原子及分子的运动,材料的形变和再结晶,单组元相图及纯净体的凝固,二元系相图及合金的凝固,三元相图共9部分。
②各章节中相关的图片资料,包括各类参量坐标图、变化示意图、相图照片等内容,这些资料不仅可以在文献书籍以及网络资源中找到,很多也可以通过相关课件资料获得。
③制作合适的能够体现教学内容的动画作品以及视频资料。
(2)组织课件中的文字、图形动画以及视频文件,充分考虑文件大小与课件效果之间的关系。
该课程需要将文字材料、图形材料、动画资料以及视频资料,按章节顺序进行排列整理,进行初步脚本编写。脚本以文字内容为顺序基体(不做注释),以小节为基本单位,着重注明所需其他类型材料。
二、课件的设计及特点
1.课件的界面设计
本课件的界面设计遵循美观、大方、统一的原则,尽量使教与学两者在使用过程中能一目了然。如图2所示,课件的章节结构较为清晰,章节之间的跳转既可以通过左侧的树形目录任意跳转,也可以通过左下方的图标设置,在整个课件中,可以通过“上一章”“下一章”按键进行章与章之间的切换;在同一章内容中,使用“上一节”“下一节”按键进行小节的转换。在同一节内容中,使用“上一页”“下一页”按键进行页面的转换。因此,课件上手容易,清晰明了。另外还加入了“标记”和“返回”按钮,可以方便标注所浏览的一页或返回上一页。
图2 课件的操作界面
2.动画及图像的演示设计
材料科学基础涉及的理论知识比较复杂、抽象,较难理解。如晶体结构、显微金相组织、三元相图等许多概念和知识都是学生难以想象和教师难以用语言描述的。而由于动画可以生动形象地描述事物间的相互关系和运动变化,达到转换思维模式,降低思维难度,促进形象思维和抽象思维沟通的作用。因此本课件中的动画将微观过程宏观化,变教师单纯的语言描述为动画模拟演示加教师的精讲点拨,形象、生动、直观感染力很强,清晰、突出地显示出需要强调的主要内容,可使难点化解,大大简化复杂的教学过程,减轻教师的工作量。
图3(a)所示为Fe-C合金平衡结晶过程动画。通过点击下面不同材料按钮,可以看到每一种材料自液态冷却凝固的全过程动画。例如图3(b)～(f)是过共析钢(0.77%<ω(C)<2.11%)结晶的全过程动画演示。用鼠标点击播放键,即可以进行动画播放,同样可以通过点击暂停键进行局部状态讲解,并可以通过停止键停止动画或重新开始动画播放。在此过程无须跳出当前页面,保证了课件思路的完整性。通过利用动画来演示过共析钢每一个转变的温度、转变的产物和组织形态,相比单纯的图片和繁琐的文字介绍,简单明了,使人能在脑中形成鲜明的对比,易于进行记忆。
图3 Fe-C合金平衡结晶过程的动画演示
3.视频的演示设计
课件使用过程中,没有设定关于视频文件明显的播放感应。在进入标有视频页面的同时,视频文件就会播放。课件中视频文件为WMV格式,均以Windows Media Player软件进行播放,在播放过程中可进行播放、暂停、停止等控制,页面与普通播放软件相同,在无操作情况下会默认为全屏播放。
4.其他设计
在Authorware课件还设置了查找功能(如图4所示)。可以通过关键词的输入,对其相关内容进行查找,查找后执行转到当前页命令,可以直接进入含有该词的页面。图5具体演示了关键字查找功能的相关操作:在输入关键字“晶体”后,可以在下面的页码框里找到相关词语所在的章节和页数,转到选中页,在该页,关键字将以深色背景体现出来。
(下转页)
(上接页)
图4 查找功能界面
图5 查找功能演示
三、结束语
所开发的材料科学基础多媒体课件采用了更为先进的教学手段,改变了原来单一的授课模式,并使课程中的微观问题宏观化,抽象问题具体化,有效地降低了课程学习的难度,使学生学习的积极性和互动性得到明显改善,大大提高了材料专业的教学质量以及学生的知识水平。
参考文献
[1]崔占全,赵品,景勤,等.材料科学基础的教学改革与实践[J].教学研究,2007,30(1):53～57
[2]齐义辉,韩萍.材料科学基础课程的教学改革与实践[J].辽宁工学院学报,2007,9(2):138～139
[3]甄睿,王章忠,戴玉明.材料科学基础CAI课件设计与制作[J].南京工程学院学报,2005,3(2):68～72
Development of multimedia courseware for fundamentals of materials science
Song Qiang, Cui Hongzhi, Xie Kun, Cao Meiqing
Shandong university of science and technology, Qingdao, 266510, China
Abstract: According to the characteristics of the subject of fundamentals of materials science, taking Authorware as its platform, and integrating with the other multimedia technologies, a courseware of computer aided instruction for fundamentals of materials science has been developed. It is a useful effective teaching tool with many functions for the teachers and students.
Key words: fundamentals of materials science; teaching; multimedia; courseware
关键词:材料科学基础;教学;多媒体;课件
材料科学基础是金属材料工程专业一门重要的专业基础课程,是学生全面接触专业领域、从基础课到专业课的过渡课程,具有概念多、学科知识面宽、应用基础理论广泛而抽象的特点,例如:空间关系复杂的三元相图、微观上的位错运动、晶体的结晶过程等概念和知识都是学生难以理解和教师难以语言描述的。“一位教师一本书、教室+黑板+粉笔”的传统课堂教学模式已难以满足要求。因此,如何提高同学们学习这门课程的兴趣和效率是一个值得研究的方向。
随着计算机技术的不断发展,把文本、图形、动画、声音和视频等运载信息的媒体集成到一起,并通过计算机综合处理和控制。这种将计算机技术、网络技术和教育软件有机结合的教学系统既可提高教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性,又可加强学生与教师的实时交流,使广大学生得到最优质的教学资源,还可以方便学生在不同时空根据需要进行自主化、个性化学习,从而提升教学效果。
一、课件开发的前期工作
1.开发平台的选择
本课件以上海交通大学出版社出版的胡赓祥教授主编的《材料科学基础》为支撑教材,选择美国Macromedia公司基于Windows环境的Authorware作为开发工具。Authorware操作简单,程序流程明了,开发效率高,并且能够结合其他多种开发工具,共同实现多媒体的功能。它易学易用,不需大量编程,使得不具有编程能力的用户也能创作出一些高水平的多媒体作品,对于非专业开发人员和专业开发人员都是一个很好的选择。它的最大特点是创造了基于图标的创作方式,用可见的流程贯穿课件制作的整个过程,清晰有序,且功能强大,界面友好,交互性强,方便实用。图1为Authorware7.0的开发界面。
图1 Authorware7.0界面
2.课件开发的准备工作
(1)收集所有的信息并确保没有任何遗漏。
材料科学基础课件所需要信息包括以下几个方面:
①材料科学基础课程讲义。讲义包括:绪论部分,材料科学基础绪论,原子结构和键合,固体结构,晶体缺陷,固体中原子及分子的运动,材料的形变和再结晶,单组元相图及纯净体的凝固,二元系相图及合金的凝固,三元相图共9部分。
②各章节中相关的图片资料,包括各类参量坐标图、变化示意图、相图照片等内容,这些资料不仅可以在文献书籍以及网络资源中找到,很多也可以通过相关课件资料获得。
③制作合适的能够体现教学内容的动画作品以及视频资料。
(2)组织课件中的文字、图形动画以及视频文件,充分考虑文件大小与课件效果之间的关系。
该课程需要将文字材料、图形材料、动画资料以及视频资料,按章节顺序进行排列整理,进行初步脚本编写。脚本以文字内容为顺序基体(不做注释),以小节为基本单位,着重注明所需其他类型材料。
二、课件的设计及特点
1.课件的界面设计
本课件的界面设计遵循美观、大方、统一的原则,尽量使教与学两者在使用过程中能一目了然。如图2所示,课件的章节结构较为清晰,章节之间的跳转既可以通过左侧的树形目录任意跳转,也可以通过左下方的图标设置,在整个课件中,可以通过“上一章”“下一章”按键进行章与章之间的切换;在同一章内容中,使用“上一节”“下一节”按键进行小节的转换。在同一节内容中,使用“上一页”“下一页”按键进行页面的转换。因此,课件上手容易,清晰明了。另外还加入了“标记”和“返回”按钮,可以方便标注所浏览的一页或返回上一页。
图2 课件的操作界面
2.动画及图像的演示设计
材料科学基础涉及的理论知识比较复杂、抽象,较难理解。如晶体结构、显微金相组织、三元相图等许多概念和知识都是学生难以想象和教师难以用语言描述的。而由于动画可以生动形象地描述事物间的相互关系和运动变化,达到转换思维模式,降低思维难度,促进形象思维和抽象思维沟通的作用。因此本课件中的动画将微观过程宏观化,变教师单纯的语言描述为动画模拟演示加教师的精讲点拨,形象、生动、直观感染力很强,清晰、突出地显示出需要强调的主要内容,可使难点化解,大大简化复杂的教学过程,减轻教师的工作量。
图3(a)所示为Fe-C合金平衡结晶过程动画。通过点击下面不同材料按钮,可以看到每一种材料自液态冷却凝固的全过程动画。例如图3(b)～(f)是过共析钢(0.77%<ω(C)<2.11%)结晶的全过程动画演示。用鼠标点击播放键,即可以进行动画播放,同样可以通过点击暂停键进行局部状态讲解,并可以通过停止键停止动画或重新开始动画播放。在此过程无须跳出当前页面,保证了课件思路的完整性。通过利用动画来演示过共析钢每一个转变的温度、转变的产物和组织形态,相比单纯的图片和繁琐的文字介绍,简单明了,使人能在脑中形成鲜明的对比,易于进行记忆。
图3 Fe-C合金平衡结晶过程的动画演示
3.视频的演示设计
课件使用过程中,没有设定关于视频文件明显的播放感应。在进入标有视频页面的同时,视频文件就会播放。课件中视频文件为WMV格式,均以Windows Media Player软件进行播放,在播放过程中可进行播放、暂停、停止等控制,页面与普通播放软件相同,在无操作情况下会默认为全屏播放。
4.其他设计
在Authorware课件还设置了查找功能(如图4所示)。可以通过关键词的输入,对其相关内容进行查找,查找后执行转到当前页命令,可以直接进入含有该词的页面。图5具体演示了关键字查找功能的相关操作:在输入关键字“晶体”后,可以在下面的页码框里找到相关词语所在的章节和页数,转到选中页,在该页,关键字将以深色背景体现出来。
(下转页)
(上接页)
图4 查找功能界面
图5 查找功能演示
三、结束语
所开发的材料科学基础多媒体课件采用了更为先进的教学手段,改变了原来单一的授课模式,并使课程中的微观问题宏观化,抽象问题具体化,有效地降低了课程学习的难度,使学生学习的积极性和互动性得到明显改善,大大提高了材料专业的教学质量以及学生的知识水平。
参考文献
[1]崔占全,赵品,景勤,等.材料科学基础的教学改革与实践[J].教学研究,2007,30(1):53～57
[2]齐义辉,韩萍.材料科学基础课程的教学改革与实践[J].辽宁工学院学报,2007,9(2):138～139
[3]甄睿,王章忠,戴玉明.材料科学基础CAI课件设计与制作[J].南京工程学院学报,2005,3(2):68～72
Development of multimedia courseware for fundamentals of materials science
Song Qiang, Cui Hongzhi, Xie Kun, Cao Meiqing
Shandong university of science and technology, Qingdao, 266510, China
Abstract: According to the characteristics of the subject of fundamentals of materials science, taking Authorware as its platform, and integrating with the other multimedia technologies, a courseware of computer aided instruction for fundamentals of materials science has been developed. It is a useful effective teaching tool with many functions for the teachers and students.
Key words: fundamentals of materials science; teaching; multimedia; courseware