宋 強(qiáng) 崔洪芝 謝 鯤 曹梅青

山東科技大學(xué) 山東青島 266510

材料科學(xué)基礎(chǔ)多媒體課件開發(fā)*

宋 強(qiáng) 崔洪芝 謝 鯤 曹梅青

山東科技大學(xué) 山東青島 266510

針對材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，選擇Authorware軟件作為開發(fā)平臺(tái)，結(jié)合其他多媒體技術(shù)，開發(fā)制作了材料科學(xué)基礎(chǔ)課程計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件。該多媒體課件為教師的授課和學(xué)生的學(xué)習(xí)提供了高效率的教學(xué)輔助工具。

材料科學(xué)基礎(chǔ)；教學(xué)；多媒體；課件

材料科學(xué)基礎(chǔ)是金屬材料工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生全面接觸專業(yè)領(lǐng)域、從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的過渡課程，具有概念多、學(xué)科知識(shí)面寬、應(yīng)用基礎(chǔ)理論廣泛而抽象的特點(diǎn)，例如：空間關(guān)系復(fù)雜的三元相圖、微觀上的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、晶體的結(jié)晶過程等概念和知識(shí)都是學(xué)生難以理解和教師難以語言描述的。“一位教師一本書、教室+黑板+粉筆”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式已難以滿足要求。因此，如何提高同學(xué)們學(xué)習(xí)這門課程的興趣和效率是一個(gè)值得研究的方向。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，把文本、圖形、動(dòng)畫、聲音和視頻等運(yùn)載信息的媒體集成到一起，并通過計(jì)算機(jī)綜合處理和控制。這種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教育軟件有機(jī)結(jié)合的教學(xué)系統(tǒng)既可提高教學(xué)過程中的信息傳遞量和教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性、趣味性，又可加強(qiáng)學(xué)生與教師的實(shí)時(shí)交流，使廣大學(xué)生得到最優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，還可以方便學(xué)生在不同時(shí)空根據(jù)需要進(jìn)行自主化、個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。

一、課件開發(fā)的前期工作

1.開發(fā)平臺(tái)的選擇

本課件以上海交通大學(xué)出版社出版的胡賡祥教授主編的《材料科學(xué)基礎(chǔ)》為支撐教材，選擇美國Macromedia公司基于Windows環(huán)境的Authorware作為開發(fā)工具。Authorware操作簡單，程序流程明了，開發(fā)效率高，并且能夠結(jié)合其他多種開發(fā)工具，共同實(shí)現(xiàn)多媒體的功能。它易學(xué)易用，不需大量編程，使得不具有編程能力的用戶也能創(chuàng)作出一些高水平的多媒體作品，對于非專業(yè)開發(fā)人員和專業(yè)開發(fā)人員都是一個(gè)很好的選擇。它的最大特點(diǎn)是創(chuàng)造了基于圖標(biāo)的創(chuàng)作方式，用可見的流程貫穿課件制作的整個(gè)過程，清晰有序，且功能強(qiáng)大，界面友好，交互性強(qiáng)，方便實(shí)用。圖1為Authorware7.0的開發(fā)界面。

圖1 Authorware7.0界面

2.課件開發(fā)的準(zhǔn)備工作

(1)收集所有的信息并確保沒有任何遺漏。

材料科學(xué)基礎(chǔ)課件所需要信息包括以下幾個(gè)方面：

①材料科學(xué)基礎(chǔ)課程講義。講義包括：緒論部分，材料科學(xué)基礎(chǔ)緒論，原子結(jié)構(gòu)和鍵合，固體結(jié)構(gòu)，晶體缺陷，固體中原子及分子的運(yùn)動(dòng)，材料的形變和再結(jié)晶，單組元相圖及純凈體的凝固，二元系相圖及合金的凝固，三元相圖共9部分。

②各章節(jié)中相關(guān)的圖片資料，包括各類參量坐標(biāo)圖、變化示意圖、相圖照片等內(nèi)容，這些資料不僅可以在文獻(xiàn)書籍以及網(wǎng)絡(luò)資源中找到，很多也可以通過相關(guān)課件資料獲得。

③制作合適的能夠體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的動(dòng)畫作品以及視頻資料。

(2)組織課件中的文字、圖形動(dòng)畫以及視頻文件，充分考慮文件大小與課件效果之間的關(guān)系。

該課程需要將文字材料、圖形材料、動(dòng)畫資料以及視頻資料，按章節(jié)順序進(jìn)行排列整理，進(jìn)行初步腳本編寫。腳本以文字內(nèi)容為順序基體（不做注釋），以小節(jié)為基本單位，著重注明所需其他類型材料。

二、課件的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

1.課件的界面設(shè)計(jì)

本課件的界面設(shè)計(jì)遵循美觀、大方、統(tǒng)一的原則，盡量使教與學(xué)兩者在使用過程中能一目了然。如圖2所示，課件的章節(jié)結(jié)構(gòu)較為清晰，章節(jié)之間的跳轉(zhuǎn)既可以通過左側(cè)的樹形目錄任意跳轉(zhuǎn)，也可以通過左下方的圖標(biāo)設(shè)置，在整個(gè)課件中，可以通過“上一章”“下一章”按鍵進(jìn)行章與章之間的切換；在同一章內(nèi)容中，使用“上一節(jié)”“下一節(jié)”按鍵進(jìn)行小節(jié)的轉(zhuǎn)換。在同一節(jié)內(nèi)容中，使用“上一頁”“下一頁”按鍵進(jìn)行頁面的轉(zhuǎn)換。因此，課件上手容易，清晰明了。另外還加入了“標(biāo)記”和“返回”按鈕，可以方便標(biāo)注所瀏覽的一頁或返回上一頁。

圖2 課件的操作界面

2.動(dòng)畫及圖像的演示設(shè)計(jì)

材料科學(xué)基礎(chǔ)涉及的理論知識(shí)比較復(fù)雜、抽象，較難理解。如晶體結(jié)構(gòu)、顯微金相組織、三元相圖等許多概念和知識(shí)都是學(xué)生難以想象和教師難以用語言描述的。而由于動(dòng)畫可以生動(dòng)形象地描述事物間的相互關(guān)系和運(yùn)動(dòng)變化,達(dá)到轉(zhuǎn)換思維模式，降低思維難度，促進(jìn)形象思維和抽象思維溝通的作用。因此本課件中的動(dòng)畫將微觀過程宏觀化，變教師單純的語言描述為動(dòng)畫模擬演示加教師的精講點(diǎn)撥，形象、生動(dòng)、直觀感染力很強(qiáng)，清晰、突出地顯示出需要強(qiáng)調(diào)的主要內(nèi)容，可使難點(diǎn)化解，大大簡化復(fù)雜的教學(xué)過程，減輕教師的工作量。

圖3 (a)所示為Fe-C合金平衡結(jié)晶過程動(dòng)畫。通過點(diǎn)擊下面不同材料按鈕，可以看到每一種材料自液態(tài)冷卻凝固的全過程動(dòng)畫。例如圖3（b）～（f）是過共析鋼（0.77%<ω(C)<2.11%）結(jié)晶的全過程動(dòng)畫演示。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊播放鍵，即可以進(jìn)行動(dòng)畫播放，同樣可以通過點(diǎn)擊暫停鍵進(jìn)行局部狀態(tài)講解，并可以通過停止鍵停止動(dòng)畫或重新開始動(dòng)畫播放。在此過程無須跳出當(dāng)前頁面，保證了課件思路的完整性。通過利用動(dòng)畫來演示過共析鋼每一個(gè)轉(zhuǎn)變的溫度、轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物和組織形態(tài)，相比單純的圖片和繁瑣的文字介紹，簡單明了，使人能在腦中形成鮮明的對比，易于進(jìn)行記憶。

圖3 Fe-C合金平衡結(jié)晶過程的動(dòng)畫演示

3.視頻的演示設(shè)計(jì)

課件使用過程中，沒有設(shè)定關(guān)于視頻文件明顯的播放感應(yīng)。在進(jìn)入標(biāo)有視頻頁面的同時(shí)，視頻文件就會(huì)播放。課件中視頻文件為WMV格式，均以Windows Media Player軟件進(jìn)行播放，在播放過程中可進(jìn)行播放、暫停、停止等控制，頁面與普通播放軟件相同，在無操作情況下會(huì)默認(rèn)為全屏播放。

4.其他設(shè)計(jì)

在Authorware課件還設(shè)置了查找功能（如圖4所示）?？梢酝ㄟ^關(guān)鍵詞的輸入，對其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行查找，查找后執(zhí)行轉(zhuǎn)到當(dāng)前頁命令，可以直接進(jìn)入含有該詞的頁面。圖5具體演示了關(guān)鍵字查找功能的相關(guān)操作：在輸入關(guān)鍵字“晶體”后，可以在下面的頁碼框里找到相關(guān)詞語所在的章節(jié)和頁數(shù)，轉(zhuǎn)到選中頁，在該頁，關(guān)鍵字將以深色背景體現(xiàn)出來。

圖5 查找功能演示

三、結(jié)束語

所開發(fā)的材料科學(xué)基礎(chǔ)多媒體課件采用了更為先進(jìn)的教學(xué)手段，改變了原來單一的授課模式，并使課程中的微觀問題宏觀化，抽象問題具體化，有效地降低了課程學(xué)習(xí)的難度，使學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和互動(dòng)性得到明顯改善，大大提高了材料專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生的知識(shí)水平。

[1]崔占全，趙品，景勤，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教學(xué)研究，2007，30（1）：53～57

[2]齊義輝，韓萍.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，9（2）：138～139

[3]甄睿，王章忠，戴玉明.材料科學(xué)基礎(chǔ)CAI課件設(shè)計(jì)與制作[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)，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

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.

fundamentals of materials science; teaching; multimedia; courseware

2010-05-03

宋強(qiáng)，碩士，講師。

*本文系山東科技大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)校級(jí)精品課程建設(shè)(2006年度)項(xiàng)目。