（热能工程专业论文）传热学的理论与习题cai软件的研制.pdf

浙江大学硕士学位论文 摘要 fc a i ( c o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ，计算机辅助教学) 是一种用计算机进 行辅助教学的崭新教学方式，是一门将教育学理论与计算机科学技术结合起来的 研究领域。“传热学的理论与习题”c a i 软件的研制一文按照传热学教学大纲、一一 的要求，以传热学的理论与习题和传热学第三版为理论基础j 根据c a i 教学课件的开发原则，制作了以传热学中的导热部分为主的多媒体教学软件。 本文的素材收集以传热学的导热为主，结合理论与练习。理论以大纲和以往 的传热学为基础，加入了一些关于这个学科与其他学科相互渗透的知识；习题部 分收集了传热学第三版和传热学的理论与习题，包括了比较健全的例题 库和习题库。 软件利用多媒体编辑工具a u t h o r w a r e 来开发，它是一种基于1 3 个图标的创 一一一一一一 作工具，( 包括显示、运动、擦除、框架、交互图标等可以创建层层相连的程序 7 r 流程结构j 掌握了图标的操作和流程线的层次结构，完成了比较直观和符合思维 习惯的程序流程。 a u t h o r w a r e 具有丰富的多媒体处理和集成环境，可以导入多釉类型的媒体 文件。f 包括对于f l a s h 、o u i c k t i m e 文件的支持，以及各种类型的声音文件、视 频文件，使得完成的项目文件图、文、声并茂，具有较强的可看性。厂一丫一 本软件的另一重要特色是例题的自动演示过程，使用者可以自主选择例题， 选择要否解说声音，可以更直观的了解例题的解答过程。 塑坚查竺堡主兰堡垒塞 a b s t r a c t c a i ( c o m p u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ) i sai m p r o v e dt e a c h i n gm e t h o da i d e d b yc o m p u t e ra n dan e wr e s e a r c h f i e l dc o m b i n i n g t e a c h i n gt h e o r yw i t h c o m p u t e rt e c h n o l o g y a c c o r d i n gt ot h et e a c h i n gp r o g r a mo ft h ed i s c i p l i n e h e a tt r a n s f e r b a s e do n “t h e o r ya n dp r a c t i c eo fh e a tt r a n s f e r ”t h e t h i r de d i t i o no f “h e a tt r a n s f e r ”。a n di nt h e1 i g h to ft h ed e v e l o p i n g p r i n c i p l eo f c a it e a c h i n gs o f t w a r e ，t h ea r t i c l e ( r e s e a r c ha b o u t “t h e o r y a n dp r a c t i c eo fh e a tt r a n s f e r ”c a is o f t w a r e d e v e l o p e dt h em u it i m e d i a t e a c h i n gs o f t w a r e , h i c hg i v e st h ef i r s tp l a c et ot h ep a r to fc o n d u c t i o n o fh e a tt r a n s f e r t h em a t e r i a lc o l l e c t i o nt a k e sc o n s i d e r a t i o ni nc o n d u c t i o n m a i n l y ， w h i c hi sav e r yi m p o r t a n tp a r to fh e n tt r a n s f e r ，a n da tt h es o l e t i m e c o m b i n e st h e o r ya n dp r a c t i c e t h et h e o r yi sb a s e do nt h et e a c h i n gp r o g r a m a n dh e a tt r a n s f e r ，a n da d d e dw i t hs o m ep o i n t sa b o u tt h i sd i s c i p l i n em i x e s t o g e t h e rw i t ho t h e rd i s c i p l i n e s 。t h ep r a c t i c ec o l l e c t sf r o m “t h e o r ya n d p r a c t i c eo fh e a tt r a n s f e r ”“h e a tt r a n s f e r ”s ot h a tc o n c l u d e sm o r e c o m p l e t ee x a m p l e ss t o r e h o u s ea n de x e r c i s e ss t o r e h o u s e t h es o f t w a r ee x p l o i t sw i t ham u l t i m e d i ad e v e l o p i n gt o o l - a u t h o r w a r e i ti sat o o b a s e do n1 3i c o n s ，i n c l u d i n g d i s p l a y 、m o t i o n 、e r a s e 、f r a m e w o r k 、 i n t e r a c t i o ni c o na n ds oo na n dt h ea u t h o re s t a b l i s h e st h ep r o g r a m p r o c e s s c o n s t r u c t i o no ft h es o f t w a r ew it h m u c hl e v e l s a f t e rm a s t e r e d t h e o p e r a t i n go ft h e s ei c o n sa n dl e v e l sc o n s t r u c t i o no ft h ep r o g r a m p r o c e s s ， t h ea u t h o rf i n i s h e dt h e p r o g r a mp r o c e s s ，w h i c hi sd i r e c t l yp e r c e i v e d t h r o u g ht h es e n s e sa n dc o n f o r m e dt ot h i n k i n gm e t h o d s h u t h o r - a r e h a sr i c hf u n c t i o n sa b o u t d e a l i n gw i t hm u l t i m e d i aa n d i n t e g r a t i n ge n v i r o n m e n t i tc a ni m p o r t m a n ys o r t so fm e d i a i n c l u d i n gs o m e 浙江大学硕士学位论文 f i l e ss u p p o r t i n gf l a s h q t l i c k t i m ea n dk i n d so fs o u n df i l e s v i d e of i l e s s ot h a tt h i ss o f t w a r ec o m p o s e sp i c t u r e s ，w o r d s ，s o u n da tt h es a m et i m e a n o t h e ri m p o r t a n tp o i n ti st h ea u t os h o w i n gp r o c e s so ft h ee x a m p l e s s t u d e n t sc a l lc h o o s ea n yo ft h ee x a m p l e sa n dt h ee x p l a n a t i o nv o i c es ot h a t t h e yc a nm a s t e rt h es o l u t i o np r o c e s sm o r ed i r e c t l y 塑垩查兰堕主兰竺笙苎 一星二量i 墅l 第一章绪论 卜1 研制意义 c m ( c o m u t e ra i d e di n s t r u c t i o n ，计算机辅助教学) 是一种用计算机进 行辅助教学的崭新教学方式。现在计算机已成为有效的教学媒体和管理工具，它 使教学模式、教学组织、教学过程、教材观念与形式、课堂教学结构，甚至教学 思想和教学理论都有了一些变革，在此基础t 形成一门将教育学理论与计算机科 学技术结合起来的研究领域计算机辅助教学c a i 【l l 。 c a 【彳：仅继承了传统教学的合理成分，而且适当引进现代教学媒体，并使两 者有机结合各展所长，互为补充，相辅相成，构成敦学信息传输及反馈调节的 优化教学媒体群，共同参与教学的全过程，达到教学过程的优化【：l 。 高等院校多媒体c a l 的研制和开发是完全必要的它可增强学生学习的兴趣 和加深对理论理解的同时，也熟练对计算机的操作。c a i 的应用现已不断渗透于 各类文化教育领域当中，并发挥着人们想象不到的积极作用。它将会促进教学手 段的现代化，促进教学观念与形式的更新，引进教学组织形式、教学方法与教学 结构的变化，促进教学思想与教学理论的发展。 卜2 传统教学过程与c a i 教学的比较 i 2 1 传统教学的基本过程 传统教学的基本过程是个循环过程m 。首先，教师对教学信息进行加工和 处理，并把教学信息通过语言、板书和辅助工具呈现给学生。学生通过感官，接 受信息并加以理解，产生所谓的接受反应州”。为了了解学生对所学课程的理解 和掌握程度，需要对学生的反应进行诊断，特别是在一个单元学完以后，进行单 元测试t 通过评价及时发现错误辫：予以纠正，井与教学目标进行比较以便了解 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 教学目标的实现程度。但是只有这两方面的信息传递是不够的，必须同时把诊断 和评价的结果及时反馈给学生，在传统的教学中，反馈总是很难作到及时的。 传统的教学过程是教师在课堂上讲解，主要借助书本，教师的语言和板书这 些比较单一的媒体，要展示一个人信息量的、动态的、有声有色的、具有真实感 韵、大到天体小到电子的事物极其变化过程就显得无能为力。测试结果表明，人 不同的感觉器官和感觉器官的组合，则得到的知识在记忆中的结果大不一样，如 表卜1 6 1 。 仅靠听觉3 小时后能保持7 0 3 天后能保持l o 仪靠视觉3 小时后能保持7 2 3 天后能保持2 0 视觉、听觉并用3 小时后能保持8 5 3 天后能保持6 5 传统教学方法学生吸收课程内容2 5 c a i 方法学生吸收课程内容8 5 表1 - 1 教师在课堂上要同时面对大量的学生，面对于有特殊问题的学生不能一一顾 及，无法作到区别对待不同的学生，不能实现因材施教，在一般的教学内容上容 易重复。 因固定的教材。固定的师资，教材的涉及范围有限，且教学受时空的限制， 覆盖面在一次教学中不够广。 而且受条件的限制，在整个教学过程中间，无法对一些很重要的知识点和侧 重点进行一次又一次的重复讲解，使学生不能及时的掌握教学内容中的重点 1 2 2 c a i 教学的基本过程 将计算机用作教学媒体，可以完成教学过程中对教学信息的处理和传递由 于计算机在程序的控制下可以通过输出设备接受学生输入的各种信息，并对输入 信息进行判断、根据判断结果进行转移并提供有针对性的提示信息。因此。把具 有教学功能的软件配置到计算机之后，计算机就能象教师一样，与学生构成教学 系统完成一定的教学任务c 7 删 塑鋈盔兰堡主兰堡垒塞薹二兰盟 c a i 不仅能弥补以上传统课堂教学的不足，并可全面综合幻灯、投影、摄 录象设备的长处，制作出精荚的图文并茂、有声有色的教学内容，并且制作、 编辑、修改十分方便。多媒体通过多种感官用多种信息形式向人们提供信息a 多种传递感觉的演示不仅改善和加速理解，并可掌握信息接受者的兴趣和注意 力。 更为重要的是，c a i 具有良好的人机交互关系系统驯【”1 ，使教学工作更加 生动、直观，达到良好的教学效果，提高教学生产力效果，而且减少了教师的工 作量。c a i 也是一次教师劳动力的解放，可摆脱重复性劳动。省出更多的精力 用于教学研究和科学研究活动中去。 学生通过与计算机的交互作用进行学习，计算机和学生之间的关系如下： 1 选择学习内容 2 计算机呈现教学内容 3 学生接受教育信息 4 计算机提问并评价测试结果 5 学生作出反应 6 计算机进行判断和反馈 7 计算机作出下一步的教学决策 1 1 1 这样，学生可以任意改变学习顺序，可立即找到所需的学习内容而不必一页 一页的顺序查找，改变了传统文字教材的线性结构，对于学习程度不同的学生可 得到较友好的区别对待，对学习发生困难的学生不至于因跟不上学习进度而形成 恶性循环，对于学习较好的学生也能及时得到帮助而保持旺盛的学习热情，使因 材施教成为可能。 1 - 3o a i 的设计原则和特色 c a i 是一种辅助性的教学手段，选题时应该注意选择那些内容抽象或过程复 杂、难以口头表达、学生理解吃力、传统教学形式难以奏效且又适于c a i 形式并 预计效果明显的内容，避免追求象教科书一样的系统性，而且该尽量做到实用性 和系列化，以解决某一特定问题为主要目标i t 2 。 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 根据行为学理论，美国的加涅和布里格思于1 9 7 9 年提出了四点对c a i 设计 有重要作用的设计原则【1 3 】。 袁澎j 疑冀啦教学过程中应该生动形象，易于理解，要求学习者在接受教学后 必须能够迅速作出反应，如果在观看软件后并不能产生很好的反应，那么学习者 对所学习的东西并不能立刻产生反应，那么所学的内容也将被淡化。 查筻：厩麒重复练习能加强学习和促进记忆。利用计算机辅助教学，可以方 便的实现重复功能，重复加强教学效果。 反饼与蠲杞垮麒学习者必须得到有关反应的适当信息，反馈正是给学习者 提供了关于他的反应的结果，说明反应是正确的或是错误的。如果反应多次出现， 则反馈具有强化的功能，特别是在错误的反应之后，反馈具有更重要的意义。 提示! 瑟：芯赛i 域厦膨提示及其衰减涉及到提供几个刺激或变换以形成所期望 的反应。在减少提示的条件下，朝着所期望的反应引导学生，从而完成学习。 c a i 软件在以上的设计原则的基础上，具有如下特点【1 4 l ： 1 、将复杂问题层次化 系统通过多媒体编辑软件a u t h o r _ a r e 控制教学进程、教学节奏，整套软件 采用窗体形式来进行设计。软件能在屏幕上显示文字和图形，并能配以声音解说， 能达到视听一体的效果。 2 、静态图形动态化 传统的教材中有许多的静态图形用以表示某种形式与关系，但无法表示其运 动变化的形式与关系。在c a i 软件中，采用了三维立体动画进行演示，使学生从 不同的角度观察图形，从而揭示静态图形的丰富的内涵。 3 、跟踪或演示发展过程 采用动画式的图形进行发展过程的演示，使学生动态的掌握过程的发生。 4 、交互式的设计方式 c a i 教学手段具有任何其他的教学手段所不能取代的功能和优点。它的优势 是人机充分交互、工作方式自由度很大( 几乎不受时间、地点、不同的人的影响 和限制) ，信息反馈及时，自动实施管理。 4 塑垩查兰堡主兰垡笙奎一生坚蔓生鱼竺堂监垡兰塑燮一 第二章c a i 的历史与现状 2 - 1c a i 的发展历史 c a i 的发展，从2 0 世纪6 0 年代开始l ，最早是程序教学机，通常包括输入、 输出、存储和控制四个部分叫】，其主要功能是存储和显示教材，接受学生的答 案，进行记分、记时、报成绩等。以后，出现了利用电子计算机进行程序教学， 就称之为计算机辅助教学。 我国的c a i 起始于8 0 年代，现在许多课程都建立了和正在建立不同层次的 c a i 系统，取得了一些成就”l 。以北京大学、清华大学、西安交通大学、中国科 技大学等为代表的一批人力与物力雄厚的院校都把c a i 的开发列为重点研究课 题，已从理论研究快速的推进到软件开发与硬件装置方面，并陆续研制出来计算 机语言、外语、数学、化学、物理、生物和地理方面的多种c a t 课件岬1 ，并且 在一定范围内得到了应用，学生反映较好。一系列产品已被开发出来，在市场上 拥有一定的份额，产生了一定的社会效益和经济效益，但与市场需求相比h 9 1 ， 还远远不够。 就目前已开发的c a i 课件( 包括国外) 2 0 1 而言，都只是在相应学科的教学中 可以部分取代教师的作用。市场期待着更多、更好的教学软件面世。另外，这些 已经流行的软件产品距国际先进水平尚有相当的差距，在智能化程度方面更待进 一步的提高。 据统计，教学软件在发达国家的市场份额每年在数十亿美元以上，其应用程 度要比国内深入广泛得多，如飞行员的培训、驾驶员的训练等等，相比较而言， 国内教学软件要走的路还很长，已有的成绩只是一个新的起点。为了顺应时代潮 流，响应时代的召唤，国内许多大专院校和软件公司逐渐开始注重和投身到这片 广阔沃土中来，注入技术和大量资金，从事教学软件及其智能化的研制。方正奥 思多媒体创作系统的面世即为一例l 。 塑婆查茎堡圭兰垡堡苎苎三兰! 些垫堕皇量墨塑一 浙大也开始注重这方面的课件建设，据统计，浙大已投入资金在8 1 个c a i 课件的建设。其中，1 3 个为重点项目，包括了计算机类、生物医学类、机 械类等一系列的项目。 传热学已经发展成为一门理论体系初具和发展充满活力的基础学科。它在生 产发展的推动下成长。同时，它的建立和发展反过来又促进生产的进一步发展。 当前，能源技术、环境技术、材料科学、微电子技术、空间技术等新兴科学技术 的发展。向传热学提出了新的课题和新的挑战。因此，传热学的c a i 课件的研制 已成为一种必需。 2 - 2c a i 软件存在的问题 实践中发现的问题有： 1 目前的大多数校园网络基本上以传输文字信息为主，而教育应用要求 校园网络应当能传送多媒体信息： 2 已开发出来的大多数课件( c o u r s e w a r e ) 基本上还只是用显示器取代黑 板，用键盘代替笔，既不直观也不生动； 3 目前，大多数c a i 系统中，学生往往处于较被动而并非主动学习状态， 课件程序为学生提供由操作和过程构成的学习步骤。教学时，逐步向学生提问， 学生则只能针对问题回答。这里，有关的教学模型和教学中所涉及到的值都是固 定不变的，在教学过程中，在既定的模型基础上不作任何计算： 4 学生面临的用户界面( 往往以选单为主) 呆板，传统的师生间面对面教 育时互相通过手势、动作、体形、眼神、表情等方式达到的师生交流不存在了， 不符合学生的认知规律； 5 教师缺乏方便的、智能的课件编辑工具； 6 目前为止，计算机辅助教育系统走过了从教师和若干学生面对面的群体 教育到个体化教育的路。经验告诉我们，教育的群体化环境效应是不能忽视的。 个体化教育无法完全代替群体教育。为了解决这些问题，新的技术，如多媒体技 术，人工智能技术，协同技术可以引入计算机辅助教育领域( 2 4 i 。 塑坚盔兰堕主堂垡堡塞整三兰查竺壁塑璺堡堡生一 第三章本软件的总体设计 3 1 软件内容和素材收集 传热学是- - f 应用性极强的基础课程，同时热传递现象的理论分析又涉及到 许多数学理论与方法，如导热微分方程是数理方程课程中所援引的三大偏微分方 程之一，而对流换热问题的理论解正足目前许多科学工作者孜孜以求的难题。对 于学习这- f 课程的学生来讲，传热学的教学大纲 2 5 1 是针对大专生和本科生而 言的，研究生包括工程热物理与动力机械类学生则在此基础上继续学习“高等传 热学”。 因此，本软件的目标是争取能面向专科生和本科生。 本软件的涉及内容主要是导热，以传热学的理论和习题f 2 6 1 和传热学 p 第三版为基础。也就是说，本软件主要面向本专科，按照教学大纲，编成以 导热内容为主的理论与习题的c a i 软件。 软件中的号用的主要符号和单位换算以杨世铭、陶文铨编的传热学第三 版为标准，内容扩充参考国内外有关传热学方面的教材 2 8 t ”。 软件涉及的导热问题，围绕着导热微分方程( p a r t i a ld i f f e r e n t i a l e q u a t i o no fh e a tc o n d u c t i o n ) 、傅里叶定律( f o u r i e r sl a o fh e a t c o n d u c t i o n ) 展开以下图3 - 1 所示的数状结构： q = 0 q 鲤 。 九= j 常数烛常数 ! f 西嘞_ r tc ys p 图3 - i 导热问题的树状结构 塑坚盔兰鲤主兰垡丝塞 塑三妻奎竺堡堕壁! 燮i r _ 其中，。非稳态导热情况与s s 稳态导热情况相似，以代替：q ( 内热 源) 知与6 = o 情况相似，以代替；胁常数与护常数相似- 以代替；2 d ( 二 维) 、3 d 与1 n 相似，以代替lr t 表示在直角坐标系中，c y 表示在柱坐标中， s p 表示在球坐标中。 现代化的教材不仅要求不断更新教学内容，而且在教材的体系及编排结构上 也要符合时代的要求。尤其是对传热学c a i 教学软件而言。所以在软件的素材选 取中，导热问题主要参考传热学第三版，因为该版教材具有如下几个重要特 点： i 由于热物理问题的数值模拟方法已随着计算机的迅速发展及应用的普及 越来越重要，把导热问题的数值计算列为专章( 即软件第四章) ，着重从数值计 算的原理与方法方面加强对学生应用能力的培养。 2 根据科学技术的发展更新教材内容，即是教学内容与课程体系改革的重 要方面，也是不断提高教材质量的长期努力方向。所以素材在教学内容上加以了 一些先修课程重复的部分以及可以精简的部分，也充实j 一些必要的或新的内 容。比如删去了流体动量守恒方程、质量守恒方程的推导，一维非稳态导热的分 析解等：增加了一维半无限大物体的非稳态导热等。在开始章节还增加了传热学 发展史一节。这部分内容对读者了解传热学与生产技术发展之间的联系，从而进 一步树立历史唯物主义的观点。 3 在教育思想方面，传热学课程的教学该从以往的单纯地为后续专业课服 务而转变到着重培养学生的素质与能力方面来。因此在教材内容的组织与表达方 面十分注意对学生综合能力及解决问题能力的培养，利用基本内容中的典型范 例。如肋片温度场的分析、温度计测温套管误差的确定等，把合理简化、抽象建 摸及求解的数学原理等关键环节交代清楚，以利于培养读者应用基本理论求解实 际问题的能力。 4 在习题和例题的选取与编排上，也应该考虑培养学生的实际分析和解决 能力。从习题的数量上来看，比原来的传热学增加了若干：每章习题大致按内容 分类，并都包括有综合分析题；每类题目又大致按难易程度排列，利于读者选做。 其中相当一部分综合分析题是从实际工程问题中或科学研究中提炼出来的，对培 塑坚查兰堡圭兰焦堡塞 蔓三童查塾壁塑璺垡! ! ! ! 一 养学生的能力会起到积极的作用。每一章的例题部分都集中在一起傲为一节，有 利于让学生自主选择学习和参考。 5 在每个例题后都增加了讨论，以培养学生举一反三、触类旁通的能力； 在综合性习题中收集了一些没有确定答案或文献中常常引起混淆的问题：在正文 的相应部分介绍了传热学的发展前沿内容，使使用者有问题可思考，有内容可研 究：在各章中增加了工程应用的论述及有工程背景的习题。 6 t 程观点要求全面的考虑问题，素材收集还注重通过阐述强化换热与增 加阻力间的辨证关系等加强了克服片面性的论述。关于导热微分方程应用范围的 说明就是一个例子。一方面指出它是基于热量传递的速度是无限大的这一假定 的，因而不适用于微时间的导热过程；另一方面又通过计算实例说明对于一般工 程问题该方程得出的结果已足够准确，可以满足工程的需要。 3 - 2 利用开发工具a u t h o r w a r e 随着计算机技术的飞速发展，特别是多媒体和网络技术的发展，2 l 世纪将是 多媒体和网络的世纪。多媒体的开发工具也有多种，有v b 、v c f ”】p ”、d e l p h i 3 2 】 甚至也可用f o x b a s e i ”】。本软件用a u t h o r - a r e5 0 来开发，a u t h o r a r e 是 m a c r o m e d i a 公司推出的强大的现成多媒体编辑软件。 3 2 1 基于图标的创作方式 a u t h o r - a r e 采用的是一种基于图标的开发流程，具有强大的集成能力。 a u t h o r w a r e 为用户提供了1 3 种创建工具图标，2 个程序流程调试功能图标，1 个调色板图标，其中每一种图标都能完成相应的功能【。 1 3 种创建工具图标分别为： ；霪 显示图标。显示图标是在多媒体创作中使用频率最高的一个图标，在 显示图标中，用户可以添加任何的文本对象和图形对象。在多媒体创作过程中可 以将显示图标看作一个静止的舞台，用户可以设置各种通道。 9 浙江大学硕士学位论文 第三掌率软件的总体设计 鼹运动图标。运动图标的作用是将展示窗口中的对象从一个位置移动到 另一个位置。使用运动图标可以创建简单的动画效果。a u t h o r , a r e 提供了五种 运动效果，通过设置运动图标的属性，用户可以在五种运动效果种进行选择。 陵擦除图标。擦除图标的功能是用来擦除展示窗口中的显示对象。使用 擦除图标可以擦除的对象包括显示图标、交互图标、框架图标以及动画图标中包 含的内容。使用擦除图标擦除的是被擦除图标中的全部内容，而不是被擦除图标 中的某一个文本或图形对象。 s 哆 等待图标。使用等待图标可以使程序暂停一段时间，或者等待用户按 下鼠标或按下任意键在继续程序的运行。 s 尹 导航图标。导航图标实现的功能是建立超级链接，它的作用就如同主 页中的链接关系一样，可以使程序从一个地方跳到另外一个地方。导航图标的使 用一般有两种方式：一是在流程线上单独使用；二是和框架图标中的交互图标结 合使用，后一种方式使用较多。当导航图标和框架图标中的交互图标结合使用时， 可以实现翻页的功能。将导航图标和框架图标结合使用，就可以完成最普通的“翻 页式”多媒体教学软件的创作。 阗框架图标。框架图标是a u t h 。r 。a r e 提供的功能比较强的一个图标。在 一个框架图标的内部，还包含了实现翻页、导航、查询在内的完整的一套交互功 能。正如在导航图标中介绍的那样，框架图标和导航图标的结合使用，可以实现 页面之间的链接管理。 淀决策图标。决策图标用来实现在不同的分支中选择设定的或满足条件 的分支。通过双击决策图标可以打开决策图标的属性设置，在决策图标的属性设 置中，可以对决策图标设定判断的规则。决策图标在某种程度上类似于框架图标。 它们的区别在于决策图标在选择分支时不再需要用户交互参与，而框架图标需要 再户交互参与， 陋交互国标。交互图标是a u t h 。a r e 中最重要的国标。在多媒体作品中， 除了表现形式的多样性，一个很重要的特点就是人机交互性。通过使用交互图标， 用户可以设置按钮响应方式、条件响应方式、热区响应方式、文本输入响应方式 l o 浙江大学硕士学位论文 第三章本软件的总体设计 等。交互图标自身不能实现交互它需要在其右侧建立一系列的交互分支，每一 分支可以设置不同的交互类型，添加不同的交互结果图标。 # 习计算图标。使用计算图标，可以扩充a u t h o r w a r e 基于图标的流程线的 功能。在计算图标中，用户可以输入一段脚本，如同编写一段c 语言或b a s i c 语 言程序一样，但计算图标更加直观和容易。计算图标的使用有两种方式：一是自 身独立存在于流程线的任何地方；二是附加在某个图标上。在多媒体作品中，设 置变量可以储存信息，特别是在教学软件中，使用变量可以记录使用者的学习进 程、学习状态等，反馈给网络管理者用以分析。 4 圊组图标。组图标并不实现某一特定的功能，它的作用在于对图标的管 理。当用户创建程序流程时，要在流程线上不断的添加图标，那么随着程序功能 的不断扩展，流程线会越来越长，以至于屏幕窗口都无法完全显示，此时通过使 用组图标，可以将完成某一特定功能的图标放在一个组图标下。使得程序流程显 得层次清晰。组图标的另外一个就是用在交互图标下。当一个空的组图标( 组图 标中不包括其他的图标) 作为结果图标成为交互图标的一个分支，当执行该交互 响应时，程序实际上什么也不做，某些特定的程序流程中将使用组图标的这一特 性。 4 捌动画图标。a u t h o r w a r e 提供的动画图标用来导入其他应用软件仓4 建的 动画文件，如3 d s 创建的动画文件木f l i 、 f l c ，d i r e c t o r 创建的动画文件 d i r ， 以及其他的视频文件，如 a v i 、m p e g 文件等。 厕声音图标。声音图标用来向a u t h o r w a r e 创建的多媒体文件中导入外部 的声音文件。在a u t h o r - a r e 中，可以导入的声音文件包 括a i f f 、w a v 、p c m 、s w a 、v o x 文件。对于声音文件，a u t h o r w a r e 存在两种 保存方式：内部和外部。使用声音图标可以为多媒体作品中的文本配上解说词， 也可以在用户的交互结果中给予提示等。 蜃虿视频图标。使用视频图标，可以为a u t h o ，a r 。的作品添加一段视频节 目。但是，使用视频图标的前提是计算机和视频设备( 放映机、投影仪、录像机 等) 相连。添加视频图标可以控制视频设备的播放。 浙江大学硕士学位论文第三章本软件的总体设计 2 个程序流程调试功能图标是： 开始和停止标签。开始和停止标签是a u t h o r w a r e 提供的调试程序运行 的工具标签。通过在流程线上的任何地方添加开始( s t a r t ) 标签或停止( s t o p ) 标签可以控制程序的启动点和结束点。特别是有时用户希望调试其中的某一段程 序功能，此时就可以使用开始和停止标签。采用这种方式节省了调试程序的时间， 加快了程序开发的进度。 另外还有一个调色板图标： 目 调色板图标是为了方便用户创建程序流程时对流程线的理解。对实现 相同功能的图标设置同一种颜色，或者对包含有超级链接的图标设置同一种颜 色，有利于用户在创建程序时快速定位。 3 2 2 程序流程结构 用户掌握了各种图标的功能和用法之后，就可以在流程线窗口中构建应用程 序的结构框架了。a u t h o r w a r e 的程序流程线窗口可以被看作一个组装工厂，根 据用户的需要，使用不同的元件图标构成程序的结构框架。最后出来一个完 整的产品。 在a u t h o r w a r e 中流程线使用了一种称为层次( l e v e l ) 的管理结构。对于打 开的第一个程序流程窗口，系统将它的层次设为l e v e l l ( 第一层) 。打开位于 l e v e l l 流程线上的组图标后，出现的流程线的层次为l e v e l 2 ，以次类推。 3 2 3 丰富的媒体处理和集成环境 多媒体是“m u l t i m e d i a ”的中文简称。正如“多媒体”名称中的“多”所 指出的那样，在多媒体中集成了多种媒体的表现形式，包括：文本、声音、图形、 图像、动画、视频等等。 a u t h o r w a r e5 0 的开发者增强了a u t h o r w a r e 对于媒体的处理和集成功能， 使得它可以导入的媒体类型增多，对于某些媒体的处理能力也有所增强。在 浙江大学硕士学位论文 第三章本软件的总体设计 a u t h o r w a r e5 0 中，增添了对于f l a s h 、o u i c k t i m e 文件的支持；同时随 a u t h o r w a r e5 0 一同分发的y o x w a r ee n c o d e r 工具可以用来压缩w a v 格式的声 音文件，使得在保证声音质量的前提下，文件尺寸最小。在a u t h o r w a r e5 0 中 还增强了对于文字和图像的处理能力。 对于媒体处理功能的增强主要表现在三个方面：消除文本对象的边缘锯齿功 能的增强；支持图形对象的a l p h a 通道；对声音文件的保真压缩。 在a u t h o r - a r e5 0 中，新增了对于图标的批处理功能，它使得用户能快速 更改图标的属性。 a u t h o r w a r e5 0 提供了将内部媒体文件输出到外部的功能。将内部媒体文件 输出到外部有两方面的好处：一是用户可以在媒体源文件丢失的情况下从 a u t h o r w a r e 作品中将媒体文件输出保存；二是用户可以通过输出内部媒体文件 来决定最终媒体的压缩效果。通过输出内部媒体来决定媒体的压缩比与效果之间 的取舍关系，在将作品分发到网络上时特别有效。在a u t h o r w a r e5 0 中，可以 输出的媒体文件类型包括：图形、声音、保存在内部的动画文件，但文本是不能 使用该功能输出的。 将外部文件打包到作品内部，是a u t h o r w a r e5 0 打包生成可执行文件新增 的功能，它在某种程度上可以和媒体输出到外部的功能配合使用，高效的开发多 媒体作品。 由于最后打包可以将外部文件打包到作品内部，因此在开发过程中，可以将 某些媒体文件，例如图形和声音文件以链接的方式保存在作品外部，到最后分发 作品时再将它们打包到可执行文件的内部，这样便于对媒体对象的编辑与修改， 也便于开发者们以小组的形式协同工作。 在a u t h o r w a r e5 0 中，新增了c m i ( c o m p u t e r m a n a g e di n s t r u c t i o n ) 的系统 函数和变量，使得开发基于网络的多媒体教学、培训软件更加方便。 3 2 4 创建人机交互 在多媒体作品中，不仅集成了众多的媒体表现形式，而且还有一个显著的特 点，那就是人机交互性 3 s j 。在计算机上实现多媒体的表现形式，既可以充分利 浙江大学硕士学位论文 第三掌本软件的总体设计 用计算机对于各种媒体的处理功能，还可以充分利用鼠标和键盘来创建各种各样 的人机交互，让使用者能够有一种参与的感觉。 人们在欣赏一个多媒体作品时，并非简单的面对文本、图形、图像，以及欣 赏动画。感受音乐，多媒体作品的魅力体现在它能够提供电影或电视所不能提供 的交互功能。 h u t h o r w a r e 为用户提供了丰富的交互类型，包括常见的按钮交互方式、文 本输入交互方式、热区交互方式、按键交互方式、下拉菜单交互方式等等，同时， a u t h o r - a r e 还提供了不需人机交互的一些响应方式，如时间限制响应方式、事 件响应方式等。a u t h o r w a r e 中提供的交互方式类型如图3 2 所示。 图3 - 2 交互响应类型 在a u t h o r w a r e 中，创建人机交互主要使用交互图标。对于a u t h o r w a r e 创建 的交互，用户应该把握住四个主要的部分：交互图标、交互响应类型标签、交互 响应后执行结果以及交互后程序的流向。这在下一章的软件程序流程里将会具体 涉及到。 3 - 3 使用a u t h o r w a r e 进行多媒体创作的步骤 多媒体项目的创建过程，一般都包括以下几个步骤蚓： 1 编写脚本； 2 收集和按理素材； 3 构建程序框架并添加素材； 4 程序调试和开发。 4 浙江大学硕士学位论文 第三章本软件的总体设计 编写脚本是开发多媒体作品的第一步。当出现一个多媒体项目的创意时，首 先应该将相关人员，如美工、程序员、文字编辑人员等组织起来，大家一起对项 目进行讨论，研究整体框架和风格，然后编写出相应的脚本文件。 根据脚本文件的内容，收集相关素材，例如整理文本，扫描图片，创作图像， 制作片头等。 程序员根据创作构思和讨论的表现风格，构建程序框架，并且在a u t h o r l r a r e 中集成所有的素材，完成项目文件。 当项目文件创作完成之后，在分发产品之前需要进行测试工作，查看程序中 是否存在缺陷。经过测试后的项目文件就可以分发给用户了。 上面所提到的进行多媒体创作的步骤，适合于多人组成的开发小组共同开 发。如果是普通个人用户使用a u t h o r w a r e 开发多媒体作品，那么编写脚本、收 集素材以及完成程序都是同一个人来做。 有关a u t h o r w a r e 的其它一些要点，如如何创建一个新的项目文件、如何对 文件设置属性等等，将在下一章介绍本软件的具体程序流程结构时谈到。 浙江大学硕士学位论文 第四章本软件的程序流程 第四章本软件的程序流程 在已编好本软件的脚本，并且己收集好各种素材的前提下，按照使用 a u t h o r w a r e 进行多媒体创作的步骤，现在我们就构建本软件的程序框架了。 4 - 1 片头及登录 本软件的整个程序流程即第一层( l e v e l1 ) 如图4 1 所示： 图4 - 1 程序流程结构 软件的开始是播放一段用f l a s h 制作的动画片头，最后一个画面如图4 2 所 示( 6 0 ) ，用一组图标来实现，组图标里包含了一个计算图标和一个插入的a c t i v e x 控件，如图4 3 所示。计算图标i o f l a s h 用来对导入的s w f 文件设定路径等， 如图4 4 ；p i a n t o u a c t i v e x 是一个a c t i v e x 控件，它的属性设置如图4 - 5 ( 7 5 ) 所示。a c t i v e x 本质上是一种d l l 库文件，它具有丰富的界面交互，而且在功能 上更加适用于服务器客户断组件模型，有着更为广泛的应用。在图4 - 5 中，有 一个o p t i o n s 按钮，打开它，可以为控件设嚣各属性。 塑垩查兰堡主芏焦堡塞 苎璺兰查竺壁塑望堡塑塞 图4 - 4 计算图标i d f l a s h 7 塑i 里三王兰塑l 主j 生垡生苎 苎璺童查茎壁塑堡壁塑望 图4 5 p i a n t 。l l a c t i r e x 的属性框设置 用二? 图标“u e f o r p r o g r a m ) 为软件中的某些变量设定初值，如图 4 6 。主要是设定当前页分别为p a g e l 1 、p a g e l 2 及p a g e 2 1 、 。“ 图4 6 计算图标v a l u e f o r p r o g r a m 蒜阮瓣 篡誊篓 麓 一塑垩查兰堡主茎垡堡奎 墨堕兰查塾堡堕塑生堕塑 图4 7 登录s t e p i n s t e p i n 首先进入一个蓝色的友好的登录界面i n f o r r e c t ，如图4 8 ( 显示5 0 界面为8 0 0 6 0 0 ) 。 图4 - 8 登录界面i n f o r r e c t ( 5 0 ) 浙江大学硕士学位论文 第四章本软件的程序流程 在登录界面的中间输入使用者的信息：使用者姓名，如图4 - 9 。此时若使用 者在这个界面时想退出软件，可以按下下部的“退出”按钮。按钮通过交互图标 来实现其功能，类型在交互图标的属性框内定义为“按钮交互方式”，即“b u t t o n ” 图4 9 用户登录信息( i n f o r m a t i o n 2 ) 方式，如图4 1 0 。交互结果为一计算图标“q u i t ”，如图4 一1 1 。 图4 - 1 0 交互图标i f q u i t 2 的属性框( 7 5 ) 设置 浙江大学硕士学位论文第四章本软件的程序流程 图4 - 1 1 “退出”的计算图标 使用者键入名字，软件通过一交互图标( g e t u s e r n a m e 2 ) 获取信息，类型定 义为文本输入交互方式，即“t e x te n t r y ”方式，如图4 - 1 3 。在图4 - 1 上可以 看到这个交互国标的左上方有一个等号，这是计算图标的第二种用法，即附加在 该交互图标上。计算图标的内容可参看图4 - 1 2 。之后对获取的信息进行判断， 图4 一1 2 计算图标g e t u s e r n a m e 2 用一组图标实现，组图标内有个计算图标，内容是“g e tn a m ea n di d e n t i f yi t ( 省略图示) 。 图4 1 3 交互图标g e t u s e r n a m e 2 的属性框( 7 5 ) 设置 浙江大学硕士学位论文 第四章本软件的程序流程 判断“n a f f l e ”信息后，对使用者输入的“n a m e ”进行“c h o o s e ”选择处理， 通过一组图标实现，组图标里的内容如图4 1 4 。如果使用者选择“登录”，界面 就会