（测试计量技术及仪器专业论文）多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 ， ( 本文对多媒体计算机辅助教学软件的开发进行了比较全面、系统的研究，并着重 对仿真软件应用于电类基础课程教学进行了研究。在上述研究的基础上，将仿真软件 与多媒体辅助教学软件相结合，建立了电工电子技术多媒体教程的主体框架，并 完成了部分重要内容的创作。- ) - 本文的主要工作有以下几个方面： 论述了多媒体c a i 作品的设计原则和方法以及多媒体素材制作技术，着重探讨了 教学设计到脚本的转化应遵循的一些原则，详细介绍了制作脚本的设计。着重阐述了 二维动画的制作方法。 对m a t l a b 在电类课程教学中的应用进行了探索工作。对其特点及应用进行了 阐述，并介绍了m a t l a b 中的图形用户界面设计技术、s i m u l i n k 仿真技术和m a t l a b 编译器。通过几个实例展示了m a t l a b 电力系统模块集的教学应用；通过编译生成 一个独立可执行含图形的应用程序，阐明了仿真模块的建立流程。 遵循多媒体c a i 软件作品的设计原则，对电工电子技术多媒体教程多媒体 c a i 软件进行了系统设计，完成了电工电子技术多媒体教程软件的框架设计和部 分内容的刨作，完成所需多媒体素材的制作，运用多媒体写作工具a u t h o r w a r e 6 0 ， 结合仿真软件实现了整个作品。针对研究与实现中的相关技术难点，总结归纳了自己 的解决方法，其中着重提出一个简便的方法将多媒体辅助教学软件与仿真软件相结 合。 关键词：多媒体c a i 、电工电子技术、m a t l a b 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 a b s t r a c t t h ea r t i c l ed i d s y s t e m a t i c a l a n dc o m p r e h e n s i v er e s e a r c ho nt h e d e v e l o p m e n to f m u l t i m e d i as o f t w a r eo f c o m p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n ( c a i ) ，e s p e c i a l l yo nt h ea p p l i c a t i o n o fs i m u l a t i o ns o f t w a r ea n dt h ei n s t r u c t i o no f e l e m e n t a r yc o u r s e so f e l e c t r i c s b a s e do nt h e r e s e a r c hw o r ka b o v e ，c o m b i n i n gs i m u l a t i o ns o f t w a r e 、v i t l ls o f t w a r eo fm u l t i m e d i a - c a i ，i t b u i l tt h em a i nf l a m eo ft h ec ms o f t w a r eo nt u t o r i a fo f m u l t i m e d i ao ft h et e c h n o l o g yo f e l e c t r i c s e l e c t r o n i c s a n da c c o m p l i s h e dt h ec r e a t i n go f p a r t i a li m p o r t a n tc o n t e n t t h ea r t i c l ei sc o m p o s e d o f p a r t sb e l o w , f i r s t l y , i td i s s e r t a t e st h ep r i n c i p l e sa n dt h em e t h o d so fd e s i g n i n gc a i s o f t w a r ea n d p r o d u c i n gm u l t i m e d i am a t e r i a l ，e s p e c i a l l yt h ep r i n c i p l e so f t h et r a n s f o r m a t i o nf r o mt h e d e s i g no f i n s t r u c t i o nt os c r i p t ，p a r t i c u l a r l yi n t r o d u c e st h ed e s i g no ft h es c r i p to fp r o d u c i n g ， a n d e x p o u n d s t h em e t h o d so f c r e a t i n gt w o - d i m e n s i o nc a r t o o n s s e c o n d l y , i ts t u d i e st h ea p p l i c a t i o no fm a t l a b t ot h ei n s t r u c t i o no fe l e c t r i c s ，a n d i n t r o d u c e sg u i t e c h n o l o g y , s i m u l i n k s i m u l a t i o nt e c h n o l o g ya n dm a t l a b c o m p i l e r b y s e v e r a le x a m p l e s ，s h o w st h ea p p l i c a t i o no fp o w e rs y s t e mb l o c k s e ti nt h ei n s t r u c t i o n b y c o m p i l i n gt op r o d u c e a ne x e c u t a b l ea p p l i c a t i o np r o g r a mw i t hg r a p h i c s ，i l l u s t r a t e st h e b u i l d i n gf l o w o f as i m u l a t i o nm o d u l e f i n a l l y , f o l l o w i n gt h ed e s i g np r i n c i p l e o fc a is o f t w a r e ，i th a ss y s t e m a t i c a l l yd e s i g n e d t h ec a is o f t w a r eo ft u t o r i a lo f m u l t i m e d i ao f t h et e c h n o l o g yo f e l e c t r i c s e l e c t r o n i c s a c c o m p l i s h e dt h ed e s i g no f t h e s o f t w a r ef r a m ea n dt h ec r e a t i n go f p a r t i a li m p o r t a n tc o n t e n t ， p r o d u c e dn e c e s s a r y m u l t i m e d i am a t e r i a lu s i n ga u t h o r w a r e 6 0 ，a n di m p l e m e n t e dt h ew h o l e p r o j e c tu s i n g s i m u l a t i o ns o f t w a r e a i m i n ga tt h ed i f f i c u l t yi n t h e r & d ，t h ea r t i c l e s u m m a r i e sm yo w nm e t h o d s ，a n de s p e c i a l l yr a i s e sas i m p l ea n dc o n v e n i e n tm e t h o dt o c o m b i n et h es o f t w a r eo f m u l t i m e d i a c a lw i t hs i m u l a t i o ns o f t w a r e k e y w o r d s ：m u l t i m e d i a - c a i ；t e c h n o l o g y o f e l e c t r i c sa n de l e c t r o n i c s ；m a t l a b 儿 南京航空航天大学硕士学位论文 第一章绪论 自2 0 世纪9 0 年代至今，多媒体计算机技术迅速兴起并蓬勃发展，其应用已遍及 国民经济与社会生活的各个方面，正在对人类的生产方式、工作方式乃至生活方式带 来巨大的变革。特别是由于多媒体具有图、文、声并茂甚至有活动影像这样的特点， 所以能提供最理想的教学环境，它必然会对教育、教学过程产生深刻的影响。这种深 刻影响可以用一句话来概括：多媒体技术将会改变教学模式、教学内容、教学手段、 教学方法，甚至最终导致整个教育思想、教学理念甚至教育体制的根本变革。 1 1 多媒体技术与多媒体教学 1 1 1 基本概念 多媒体【3 9 j 一词的英文是“m u l t i m e d i a ”，其含义是“多种媒体”。“媒体( m e d i u m ) ” 在计算机领域内有两种含义：其一是指用来存储信息的实体，例如存储器、软硬盘、 光盘等：其二是指信息的载体，如文本、数字、图形、图像、声音、动画和视频等。 在这里，多媒体系统中的媒体是指第二种。 多媒体技术( m u l t i m e d i a t e c h n o l o g y ) 【3 9 】是指把文字、音频、视频、图形、图像、 动画等多种媒体信息，通过计算机进行数字化采集、获取、压缩解压缩、编辑、存 储等加工处理，再以单独或合成的形式表现出来的一体化技术。多媒体技术把电视的 声音图像功能、印刷业的出版能力、电脑的人机交互能力融于一体，使人通过媒体得 到完整的实体形象，从而使信息变得栩栩如生。多媒体技术使计算机具有很强的交互 性，极大地改善了人机对话界面，改变了计算机的使用方式，从而使计算机进入人类 的各个领域。 多媒体技术具有多种技术的集成性、信息媒体的多样性、控制性、处理过程的交 互性、内容呈现的非线形、实时性、信息使用时的方便性、信息结构的动态性等特点。 计算机辅助教学( c a i c o m p u t e r a s s i s t e di n s t r u c t i o n ) 诞生于上世纪5 0 年代， 形成期在上世纪6 0 、7 0 年代。那时的c a i 结构在很大程度上是线性的，而且程序是 固定的。 多媒体技术应用于计算机辅助教学，可使c a i 具有多媒体技术的特点，克服传统 c a i 的缺陷，它具有综合处理图、文、声、像的能力，可以激发学生学习的积极性， 提高教学效率。 1 1 2 多媒体c a i 的特点 一、融合性 多媒体c a l 将各种不同媒体所记载与表达的信息融为一体，同时也可以将其自由 j 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 地分解组合，可以使学习者各取所需，也可以使授课者进行分层次教学。各种信息的 融合，多角度的调动了学习者的情绪、注意力和兴趣。它的这种性质也可以使抽象事 物具体化。 二、非线性化、无结构特性 多媒体c a i 具有超文本超媒体结构，由节点和链接组成，类似于人脑的联想记忆 结构，而链接跳转可以使多媒体c a i 的信息是多向的，符合人们的跳跃性思维习惯。 超文本结构组织信息，为学习者提供多种学习路径。 三、交互性 这一特点是多媒体技术的基本特征，也是多媒体教学的基本特征。可以是文字符 号的交互；声音、图像的交互：人机交互，甚至机机交互；如果借助于网络技术，则 可以实现跨地域、跨时空的交互。同时，交互性也可使学习者有更多的参与，提高学 习的主动性。 1 1 3 多媒体c a i 的分类 根据不同的需求，多媒体c a i 的分类也不同。这里结合教学的具体情况，可以 将多媒体c a i 进行如下分类【2 3 】。 一、辅助教学型 主要用于辅助教师在课堂上的讲授，设计思想应该依照教学大纲的要求，按照教 科书的顺序，采用多种手法，对教学中的重点、难点以及比较抽象的描述进行具体演 示的c a i 软件。这一类的c a i 软件体现了突出重点、分析难点、建立概念的深入浅 出的教学效果，是目前c a i 的主流，也是相当长的一段时期内高校c a i 软件的发展 方向。 二、辅助自学型 主要用于辅助学生在课堂下自行学习。当然设计思想仍然要对重点、难点加以突 出，并且更加深入、详细。 三、教学演示型 主要用于实验室或者一些公共场所，起说明演示介绍的作用。 四、习题软件型 担负着习题库的作用，它能够不断进行提问或模拟考试，并可以对学生的错误给 以提示和解答。 五、虚拟仿真型 主要用于模拟现场和实际情况。这种类型对软件的制作以及硬件的要求都比较 高，例如用于训练飞行员和士兵的仿真软件等。 南京航空航天大学硕士学位论文 1 2 多媒体c a i 的研究现状和发展趋势 一、研究现状 计算机辅助设计( c a i ) 是上世纪5 0 年代后期兴起的一种现代教育技术，自从 5 0 年代末，美国沃斯顿研究中心开发出第一个命令语言并设计出用于公共学校的计 算机辅助教学程序，至今已经有4 0 多年的历史，在此期间计算机技术突飞猛进的发 展和计算机的普及，使多媒体c a i 的应用由少数学科而发展至多数学科，在教育领 域获得广泛的应用。 根据2 0 0 2 年高等教育信息化国际研讨会的资料【4 ”，可以看到许多国家对高等教 育信息化都很重视。从1 9 9 4 年到2 0 0 1 年的调查数据显示，美国大学在课程中使用“演 示文稿”的比例从1 5 上升到了4 4 。香港大学为很多系的教师开设了与专业结合 的计算机课程，另外，香港大学教学发展基金的7 0 是用来资助包含有信息技术内容 的项目，结果开发出很多可以用于教学的电子学习资源。学校计算机协会还开展了一 对一的技术辅导，为教师和学生提供相关的技术支持。 在电类基础课程的教学方面，国外的c a i 主要有电路分析软件和个别的计算机 指导系统等。 电路分析软件的主要特点是借助图形工具，强化学生对理论的理解掌握，仿真的 结果显示实际和理论之间的相似和差异，仿真简单的图形特征有助于帮助学生理解复 杂电路变化过程。主要软件有o r c a dp s p i c ea d 模拟数字混合电路仿真软件，可以 实现的电路分析有基本分析和高级分析两大类，在基本分析中可以很方便地进行直流 分析、交流分析、暂态分析等；m a t l a b s i m u l i n k 软件中的电力系统模块集也可以 进行各种电路的仿真分析：e w b ( e l e c t r o n i c sw o r k b e n c he d a ) 软件的仿真 功能也很强大，利用它可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形，它的操作也很简 便。 加拿大的g u e l p h 大学物理系开发的网上电子电路指导中有针对直流电路的教 程，主要是网页浏览的形式，以图片文字超文本链接结构为主：e t c a i t o m 网站提供了 很多针对基本电路、直流电路、交流电路、数字电路等等的训练软件，可以测试自己 对这些知识的掌握。 我国的多媒体c a i 现在仍处于起步阶段，但国家很重视高等教育信息化，这一 项目己被我国纳入国家重点工程。1 9 9 3 年国家教委组织成立了全国高校工科c a i 协 作组，把开展工科c a i 工作纳入了国家计划。清华大学、北京大学、西安交大等高 校都已成立c a i 中心。西安交大还完成了电工电子网上答疑系统。中国矿业大学也 在网上设立了电机学课程，其中包括很多难点的c a i 课件( 需要下载播放) 。我们南 航的机电学院也开发设计了机械原理、金属切削原理及刀具、放电加工技术 等c a i 课件：自动化学院也设计开发了三相异步电动机正反转控制实验的c a i 课件。这些课件在教学中起到了良好的效果。 3 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 二、发展趋势 目前多媒体教学是计算机应用领域比较热门的话题，随着多媒体技术的不断发 展，多媒体教学软件的制作水平与质量也将进一步提高。它的发展有几种趋势： 1 、与网络技术相结合，发展多媒体网络教学。i n t e m e t 的发展，为教育的滞后问 题提供了解决的可能性。教育网络伸展到的任何地区，都能极其方便地享用同一高水 平的教育，可以缓解目前师资名校分布不均所造成的矛盾。也可为全民教育、终身教 育提供良好的条件。 2 、与计算机人工智能技术相结合，发展智能化多媒体教学。这一类型的c a i 软 件可以很好地模拟教师，为学生提供一种新型的学习环境，可以更好地采用个性化教 学。 3 、向虚拟化发展。如虚拟学校、虚拟化实验室、虚拟图书馆。 1 3 本课题的主要工作 本课题是结合自动化学院电类基础课程的教改项目。 现有的教学课件普遍存在着技术水平低的问题，例如很多都是电子课本的形式， 摆脱不了教材搬家的模式，没有充分发挥多媒体技术对文字、声音、视频、影像、动 画等信息综合处理的特点，不适合课堂教学辅助辅导等。由本章第二节的论述可以看 到在电类课程教学中应用仿真软件，可以起到相当好的效果，但目前在教学中仿真软 件与多媒体c a i 课件是分开应用的。在本课题中，将力图避免一般多媒体c a i 的缺 陷，增强交互性，充分发挥多媒体的优势。并将重点放在对仿真软件与多媒体c a i 课件结合的研究上，充分利用仿真软件的动态仿真优势和多媒体技术媒体信息处理的 优势，制作功能强大的应用于电类基础课程教学的多媒体c a i 。 本课题对应用于c a i 的多媒体信息处理技术，如二维动画的制作、图形图像的 制作，进行了探讨；探讨m a t l a b s i m u l i n k 仿真技术在教学中的应用以及多媒体c a i 作品的设计制作。 本课题的主要工作是根据电类课程的特点，研制基于m a t l a b 的应用于电类 课程教学的仿真模块，其中使用了m a t l a b 编程技术、m a t l a b 的图形用户界面设 计技术以及m a t l a b 编译器。应用多媒体信息处理技术，制作多媒体教程需要的 素材。应用多媒体写作工具a u t h o r w a r e 6 0 ，根据上述工作，制作了电工电子技 术多媒体教程的主体框架和部分章节，利用a u t h o r w a r e 6 0 的技术特点，将应用 m a t l a b 制作的仿真模块嵌入到多媒体教程软件中。 本课题是在w i n d o w s 2 0 0 0 操作平台下，使用的软件工具为a u t h o r w a r e 6 0 、 f l a s h 5 0 、m a t l a b 6 1 s i m u l i n k 4 0 、p h o t o s h o p 7 0 、p h o t o s h o p 6 0 、m c r o s o f t w o r d 2 0 0 0 等等。其中的工作包括各种素材的制作、仿真模块的制作、教学设计到制作脚本的转 化、软件的总体设计等。 4 南京航空航天大学硕士学位论文 第二章多媒体c a i 作品的设计原则和方法 2 1 多媒体c a i 作品的设计基本原则 在多媒体c a i 作品的设计过程中，应该遵循科学性、教育性、艺术性、技术性 等等原则。 一、多媒体c a i 设计的科学性原则 教学的过程不仅要向学生传授知识，还要培养学生的科学方法。所以在多媒体 c a i 的设计中，应该根据不同学科的不同情况，准确地阐述科学知识。体系要严谨， 要有明确的教学目标，内容的安排要与教学目标相适应；定义的表达、原理的推证、 公式的推导、现象的描述应科学严密。概念、原理、定律要表达准确；选择的素材要 典型、具有代表性；模拟示范要准确；图像、动画、声音、文字应真实可信，要能反 映科学的客观规律，符合科学原理，不能因片面追求华丽漂亮的图文效果或是动听的 声音而破坏了真实性、牺牲了可信度。语言文字方面应该通俗易懂，内容简明扼要， 在保证真实准确的前提下，尽量将抽象问题形象化；要突出直观的视觉特点，让深奥 的问题变得易于理解。 在方法方面可以采用多种科学方法，诸如比较与分类、归纳与演绎、分析与综合、 演示与实验、模拟与仿真。在电类课程多媒体辅助教学中，使用演示与实验的方法和 模拟与仿真的方法，通过直观的形象，可帮助学生理解和掌握抽象的概念和原理，可 以起到事半功倍的教学效果。 二、多媒体c a i 设计的教育性原则 因为多媒体c a i 是用于辅助教学，它的设计制作应以教学大纲为依据，并根据 教学的目的与要求，发挥多媒体图文并茂、形象逼真的优势来表达教学内容、利用多 媒体计算机实现交互的运行来实施教学。在充分体现教学规律方面，首先应明确教学 目的，教学中要解决什么问题，希望达到什么目标；其次，要充分发挥多媒体的优势， 在重点难点抽象的概念原理的理解表达上下工夫，采用恰当的表现手法，使之易于理 解，提高课堂教学效果和效率。再者，教学形式应灵活，可以用图、文、声、像交替 地表现教学内容，突出教学主体。如将一些重点内容运用动画技术表现，可以使学生 轻松理解记忆；将某些电路或器件进行对比分析，如r c 滤波电路r l 滤波电路， 能启发学生思维，培养学生的分析能力，扩展知识面，加深对知识的理解；再有，通 过画面留白，给学生思考的时间。 三、多媒体c a i 设计的技术性原则 技术上的因素将影响多媒体c a i 的设计。所以，应在作品的视觉表现、运行环 境、操作界面等方面考虑技术因素。 在视觉表现方面，要求画面清晰稳定、构图均衡合理、色彩清新明快、画面播放 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 稳定流畅。既要充分发挥多媒体色彩丰富的优势，又不能滥用色彩，让人眼花缭乱。 背景的色彩一般使用淡色调，在本课题中考虑到不使眼睛疲劳，背景采用淡淡的米黄 色。 在听觉表现方面，要求解说清晰准确、音响恰当逼真、配乐紧扣主题、声音组合 协调。由于本课题的设计主要用于课堂教学，考虑到仍然是以教师主讲为主，故没有 加入配音，只是在片头加入了突出主题的背景音乐。 在运行环境方面，要求运行可靠、适应性强、易于操作、可控性好。也就是说作 品的开发环境应与运行环境无关，并且在作品运行中，根据教学内容需要，通过简单 的操作就能完成控制。 在操作界面设计方面，要求操作简便，界面合理，形象风格前后一致，并具有容 错性。因为多媒体c a i 的最终使用者大多并不是计算机专业人员，所以作品应该是 没有复杂的安装程序，操作简便，界面清楚合理、生动直观，多使用按钮( 最好配直 接的文字说明) 、关键字、热区等交互功能，令人一目了然，不必通过专门阅读使用 手册就可以轻松使用。 四、多媒体c a i 设计的艺术性原则 多媒体c a i 作品中的教学信息通常都是通过图、文、声、像的有机结合而呈现 给学习者的，所以应该综合应用美术、音乐、影视等艺术手段，把教学内容表现得生 动、形象，使之具有丰富的表现力和感染力。 笔者认为开发者应根据各个作品的内容考虑这一原则。比如电类课程中涉及的是 定理、定律、概念分析等抽象内容，学习者也都是理工科的学生，设计者也多是讲课 的教师，只要考虑构图合理、画面和谐、表达清晰生动等等既可，不必过分追求艺术 性。 2 2 多媒体c a i 作品的设计制作过程 2 2 1 确定选题和教学设计 多媒体c a l 的设计制作首先要进行确定选题和教学设计的工作。 一、确定选题 一般来说，无论哪门学科，都可以实施多媒体计算机辅助教学。但对于那些用常 规教学方法就可以达到教学目的的教学内容，裁没有必要使用多媒体c a ，以免人力、 物力财力的浪费。所以，这就要求在制作多媒体c a i 之前，先确定合适的内容。选 题应根据必要性和可行性来进行。 1 、必要性一般指教学内容抽象难懂，单纯用语言讲解描述，教学效果不太理 想。教学内容适合用图文形声去形象化地表现。在教学过程中，某些规律和动态 难以捕捉，需要学习者进行大量的交互性的练习。多媒体c a i 课件将对教学中的 重点难点的解决有所帮助。电工电子技术这门课程的内容涉及很多定理、概念、定律， 6 南京航空航天大学硕士学位论文 并具有上述所提到的特点。 2 、可行性是指具备硬件设备和软件环境。最好具备开发团队能够有资金 上的支持。 二、教学设计 教学设计是以传播理论和学习理论为基础，应用系统的观点和方法，对教学活动 进行规划和安排。它的任务是明确教学目标、教学策略，进行教学评价。教学设计决 定了教学内容的总体安排、教学中具体单元知识的安排、教学媒体的选择等。 电工电子技术课程是大学工科非电类专业的- - n 技术基础课程。目前，电工 和电子技术的应用极为广泛，发展非常迅速，并且日益渗透到其他学科领域，以促进 其它学科的发展。这门课程将为学生学习后续课程以及从事相关的工程技术工作和科 学研究工作打下基础。这门课程阐述了电工和电子技术的必要基本理论、基本定律、 基本概念、基本分析方法，概念多、知识面广。使用辅助教学，通过多媒体的表达方 式丰富教学内容，把教学信息与学生感官联系在一起。将电工电子技术课程的内 容划分为各个课件模块。这样就可以达到课件的选择、计算机呈现教学内容、学生注 意教学信息并作出反应的全部教学过程。发挥图文并茂、讲练结合、界面友好、便于 操作等等特点，充分调动学生的学习积极性，从而有效地提高教学质量，增强教学效 果。 2 2 2 编写脚本 将教学设计转化为制作脚本，是多媒体c a i 设计制作的重要环节。脚本是教学 设计的具体实现，是制作多媒体c a i 软件的最终依据。从开发过程看，脚本的编写 可分为两个步骤进行：第一步编写文字脚本；第二步设计制作脚本。 在这里，文字脚本由任课教师提供。 制作脚本是多媒体c a i 实现的具体方案。是依据文字脚本，遵循教学规律，根 据教学要求，合理组织素材，充分利用多媒体技术的优势，完整再现教学设计的意图。 在这里，特别要提及教学设计到脚本的转化应遵循的一些原则。 l 、逐步细化原则 首先确定总体的教学策略，决定总体的结构模式。然后根据教学目标以及知 识的逻辑关系确定模块划分。再根据教学中的重点、难点，确定局部的教学策略， 为每个重点、难点选择恰当的教学方法及表现手段。最后将每个模块细化到帧， 并作出脚本设计。这样可以保证结构清晰。 在本课题的具体课件设计中采用了主体结构以树状结构的超媒体结构为主， 把知识分解成知识点，它们之间没有强制性的联系。在小的子模块中以顺序结构 为主，辅以网状结构，以便于教师课堂教学时的使用。 2 、结构参照内容设计的原则 在软件设计结构时，可优先考虑按照知识的内在联系进行设计。 7 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 3 、最小开销原则 有两个含义。其一是指结构最精简；其二是指媒体的应用也应该精简，能用 简单媒体如图片、文字说明就能到达良好的效果时，就不采用复杂媒体如动画。 这样可以降低开发成本，使学生更专注于课程本身，也可使程序运行流畅。但当 使用复杂媒体可以达到更好的教学效果时，就应尽量使用它们。 4 、开放性原则 最好课件的结构是开放的、容易维护。在结构化程序设计方式下，实现这一 原则比较困难。如果需要整体上容易改变，就需要应用面向对象的设计。 在具体的设计过程中应该灵活应用这些原则，根据自己的实际需要进行脚本 设计。本课题的文字脚本【2 1 1 由表1 给出示例，制作脚本【2 l 】由表2 给出示例。 表2 1 多媒体c a i 文字脚本 序号内容媒体类型呈现方式 18 1 三相异步电动机的构造文本 三相异步电动机的构造图像 三相异步电动机：定予( 固定部分)文本 先图像，后 转子( 旋转部分) 文本出现 一、定予： 视频由使用 机座：外壳，固定、支撑定子铁心 者控制出现 铁心： 定子绕组：三相对称绕组，根据电源电压和电动 机额定电压可接成y 或。 定子实物录像视频 2二、转子文本先文本出现 铁心：硅钢片叠成图像由热区 转轴交互出现 转子( 按构造) ：鼠笼式；绕线式视频由使用 转子实物录像视频者控制出现 鼠笼式转子图像 绕线式转子 表2 2 多媒体c a i 制作脚本 南京航空航天大学硕士学位论文 “= u 。s i n ( o x + 妒) 注意 例3 2 1 2 e 。9 = c o s 伊+ j s i n 妒 导航按钮 用相量来表示正弦量动画 动画播放，停止按钮 进入方式：本屏呈现顺序说明： 1 、由! 班王文件，通过土按钮先呈现文本，当按下动画播放按钮 2 、由文件，通过按钮时，可用动画模拟演示用相量表示正弦 键出方式：量：按下停止按钮，动画停止播放，且可 l 、通过上按钮，可进入啦文件 以看到相量与正弦量的对应关系。 2 、通过卫按钮，可进入l 邋文件 按下例3 2 1 2 热区，可以进入例题 3 、通过l 按钮，可进入文件 3 2 1 和例题3 2 2 。 4 、通过生按钮，可进入啦文件 5 、通过趔31 2 ：! ：2 热区，可进入! 兰婆丛 文件 2 2 3 根据脚本准备素材 这一阶段进行的是技术与艺术结合的工作，也是整个制作过程中工作量最大，耗 时最多的工作。需要根据脚本完成所需要的文字、图形图像、动画、视频等多媒体素 材的制作。具体的制作方法将在下一章节中详细讨论。 2 2 4 选择合适的写作工具进行融合 一、多媒体编辑软件简介 目前，用户可以使用多种方法和工具来进行数据融合、完成多媒体c a i 作品的 制作。一般有用程序设计语言进行系统生成的，还有使用多媒体写作工具进行系统生 成。 适合多媒体开发的程序设计语言有m i c r o s o f tc ，c + + 、v i s u a lc + + 、b o r l a n dc ，c _ 卜+ 、 d e l d h i 、v i s u a lb a s i c 。其中，v i s u a lb a s i c 由于它的描述性语言的易学、功能强大、又 兼具可视化开发环境而受到推崇。值得一提的是v b 还为多媒体系统开发提供了一个 专门控件m c i v b x ，可方便管理和控制w i n d o w s 下的各种媒体资源。v b 还有一个 优点是可以利用由其他软件开发的控件，如设计界面、动画和视频等多媒体文件的控 件等。但v b 开发的程序有运行效率较低、对系统资源占用较大的缺点，在实际开发 中需要与其他更高效的语言( 如c 和c + + ) 结合使用以克服不足之处。 使用多媒体写作工具生成多媒体系统最大的优点是设计者不必全部由自己完成 系统，写作工具可以生成应用程序所使用的基本数据块和框架，非常适合非专业计算 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 机程序员使用。虽然多媒体写作工具不象程序设计语言那样灵活，但它们容易使用、 开发周期短，可靠性好。所以现在多数是使用多媒体写作工具来进行系统制作。 二、多媒体写作工具简介 多媒体写作工具可以按照它们的创作方法和特点的不同分为基于时间的写作工 具、基于图标或流程线的写作工具和基于卡片或页面的写作工具等三种。目前应用比 较广泛的有a u t h o r w a r e 、d i r e c t o r 、t o o l b o o k 等，它们也分别代表了多媒体写作工具 的三种类型。 a u t h o r w a r e 是美国m a c r o m e d i a 公司推出的适合于专业人员以及普通用户开发多 媒体软件的创作工具，一种基于图标和流程线设计的写作平台，采用面向对象的设计 思想。它的主要功能有积木式图标创作，开发者只需将一个多媒体应用系统划分为 相对独立的媒体素材片段，使之能用图标分别表示，然后将之放到流程线上，设计出 不同的流程结构，使它们有机地结合在一起，即可完成作品的创作。广泛的外部接 口，a u t h o r w a r e 为开发者提供了多种形式的外部接口，使开发者可方便地调入许多其 他开发工具制作的多媒体数据文件。有：w o r d 接口、f l a s h 接口、数据库接口、d i r e c t o r 接口、c 语言接口及支持o l e 技术。有效的多媒体集成。丰富的变量和函数， a u t h o r w a r e 6 0 版本提供了2 2 0 多个系统变量和十七大类系统函数，另外还可以使用 自定义变量和外部函数，开发者使用这些变量和函数可以对流程进行更高级的设计。 独立的应用系统，采用a u t h o r w a r e 制作的多媒体应用系统，可以制作成在w i n d o w s 下直接独立运行的应用文件，也可以制作成使用播放器的播放文件。结合i n t e m e t 进行刨作。在a u t h o r w a r e 中使用了s h o c k w a v e 技术，可以将最后的作品分段压缩， 发布到i n t e r a c t 和企业网上。跨平台运行。a u t h o r w a r e 是一个功能强大的多媒体设 计集成工具，用它设计软件，结构和思维十分清楚，并且有比较强的适应性。目前我 国的技术教育专家评议后认为：多媒体教育课件开发平台以a u t h o r w a r e 多媒体编辑 创作软件为佳。目前美国m a c r o m e d i a 公司推出a u t h o r w a r e 的最新版本是 a u t h o r w a r e 6 5 。 d i r e c t o r 圳和a u t h o r w a r e 一样是美国m a c r o m e d i a 公司的拳头产品，它是基于时 间线设计的写作平台，是面向场景的多媒体创作工具。用d i r e c t o r 开发多媒体软件， 仿佛导演在排戏，d i r e c t o r 提供一个叫做“总谱”( s c o r e ) 的窗口，其中主要包括横 向的帧( f r a m e ) 序列和纵向的通道( c h a n n e l ) 序列，由此实现逐帧制作动画。另外 d i r e c t o r 还使用一种面向对象的结构化脚本语言l i n g o ，用于在d i r e c t o r 影片中加 入交互及许多复杂控制。目前d i r e c t o r 中的s c o r e 窗口已成为美国动画专业制作的工 业标准。d i r e c t o r 的动画功能非常强大、工作效率也很高，所以常被用来开发大型的 动画演示软件、交互式动画甚至游戏。d i r e c t o r 制作的软件可以在a u t h o r w a r e 中播放。 但由于d i r e c t o r 的学习难度大，l i n g o 语言比较复杂。需要开发者具有很强的编程能 力，所以在教育课件领域使用比较少。目前美国m a c r o m e d i a 公司推出d i r e c t o r 的最 新版本是d i r e c t o rm x 。 f 0 南京航空航天大学硕士学位论文 t o o l b o o k 川是美国a s y m e t r i x 公司开发的一种面向对象的优秀多媒体编辑创 作软件，有种说法是它和a u t h o r w a r e 一起，成为多媒体编辑创作软件事实上的国际 标准。它对数据库和i n t e r a c t 网络的支持很强，是基于页面的写作工具，书( b o o k ) 是t o o l b o o k 建立的基本文件，它的程序设计环境是面向对象( o b j e c t o r i e n t e d ) 和事 件驱动( e v e n t - d r i v e n ) 。它具有独一无二的课程管理系统( c m s ) ，给创作人员提供 了管理课程、学生注册、跟踪学生学习进度和统计学生成绩的功能，包括管理访问程 序和学生访问程序，即可在单机系统上运行，也可在网络系统上运行。它还包括容易 使用的编程语言一一0 p c n s c r i p t ，使用t o o l b o o k 和o p e n s c r i p t 可以建立复杂的 w i n d o w s 应用。它的使用也要求开发者具有较强的编程能力。 三、选择合适的写作工具进行融合 通过上述比较，根据本课题的实际需要，选择a u t h o r w a r e 作为写作工具，将已 经制作好的文字、图形、图像、动画、视频等多媒体素材，进行编辑集成，形成完整 的多媒体c a i 作品。在这一阶段应注意教学单元控制设计、合理的界面设计、交互 设计和导航设计。 2 2 5 调试运行 多媒体c a i 软件制作完成后，要经过多次调试、试用、修改、完善，才能趋于 成熟，这一环节是确保软件质量的最后一关。 一般调试过程包含以下几个方面： 安装测试：是一种系统方面的测试，主要检查该软件究竟可以在哪些系统平台 下进行安装，不同的机型，不同的运行环境，是否能够正常运行。 空间检测：软件所需要的最大硬盘预留空间，或它是否可以装在一张光盘下， 当然最好能用一张光盘承载。 功能测试：对作品中的各个操作要逐一核对，不能出现死循环，防止出现长时 间的等待。在这部分测试中，可以将测试工作分成三个步骤，即：单元测试、 集成测试和验收测试，在每个测试阶段也要反馈到对应的创作阶段。 经过不断的调试运行，直到满意为止，这样才能保证作品的质量。 多媒体技术在电类基础课程教学中的应用研究及实现 第三章多媒体素材制作技术 对于多媒体c a i 来说，好的设计是决定作品优秀与否的关键因素，但仅仅有设 计是远远不够的，如果没有制作精良的素材去表现，作品也不会成功。这一章将介绍 多媒体素材制作技术，其实制作这些媒体元素的软件非常多，这里只能涉及部分。 3 1 文字素材制作 文字是最常使用的素材，它的制作有四种方法： 一、利用文字处理软件 如果在作品中需要使用大量的文字，或所使用的大量文字需要被保存为某种文本 格式时，可以利用文字处理软件。这些软件有微软的w o r d 、w i n d o w s 自带的记事本、 写字版等。使用文字处理软件完成文本输入后，般应将文件保存为r t f 格式或纯 文本文件。因为许多多媒体写作软件，不能兼容其他格式的文档。如a u t h o r w a r e 可 以导入的文本文件为t x t * u r t f 文件。 二、扫描印刷品 在某些情况下，需要的大量文字没有现成的文件而只有印刷品，利用一台扫描仪 和相关的识别软件，将需要的文字扫描识别并保存为纯文本文件，不失为一个节省时 间的办法。 三、直接在多媒体写作工具上输入 一般多媒体写作工具都具有文本输入、编辑、排版和修饰的能力。比较简单、少 量的文本，可以使用这种方式。以a u t h o r w a r e 为例，它在 t o o l b o x i 具箱中提供了【文 本1 工具，还提供了相应的文本属性设置，包括字符属性设置和段落属性设置。字符 属性包括字体、字号、样式等，段落属性包括对齐方式和制表位的设置，a u t h o r w a r e 6 0 还新增了文本抗锯齿效果。在本课题中，由于没有使用大段的文字，因此，采用的文 字基本上是通过这种方法制作的。 四、特效字图片 在作品中，有时为了装饰或达到醒目的效果，会使用特效字，如阴影字、图形填 充字等，这时可以采用图片制作的办法达到目的。例如利用p h o t o s h o p 来生成特效字 图片，导入到多媒体写作软件中。本课题中一些特效字就是在p h o t o s h o p 中生成的( 如 图3 1 ) 。 图3 1 利用p h o t o s h o p 制作的特效字 2 南京航空航天大学硕士学位论文 3 2 图形图像制作 图形图像的制作方法主要有以下几种： 1 、从现有的图库中获取 现成的图库光盘或从互联网上下载图片，都是获取图形图像素材的基本方法之 一，方便快捷。例如本课题中一些按钮图片即从网上图库下载。 2 、利用扫描仪采集制作 3 、利用数码相机或数码摄像机采集制作 4 、采用抓屏方式获取 可以采用专门的抓图软件，如s n a p 3 2 、s n a g i t ，它们提供了全屏或区域等抓图 功能，可以将当前计算机屏幕上的画面直接转换为我们需要的图形图像。 5 、利用制作图形图像的软件制作 这样的软件有p h o t o s h o p 、c o r e l d r a w 、p h o t o s t y l e r 、p a i n t s h o p 等等。 在本课题中，背景图片的制作、特效字的制作以及一些按钮的制作，使用了 p h o t o s h o p 软件。p h o t o s h o p 软件是由美国a d o b e 开发的图像处理功能强大的平面设计 软件，使用它可以修整已有的图片、对图片进行特效加工，如彩色变黑白、若干图像 合成等等，它为图像素材的制作提供了强有力的支持。本课题利用p h o t o s h o p 6 0 和 p h o t o s h o p 7 0 制作了一些按钮和背景图片。图3 2 是利用p h o t o s h o p 6 0 制作的一个按 钮，其中应用了p h o t o s h o p 6 0 添加特效功能。 图3 2 利用p h o t o s h o p 制作的按钮 在本课题中，图形图像素材使用量最大的是电路图。在这里介绍一个简单的，利 用w o r d 中自建的电路图元件库画电路图的方法。该电路图元件库由本校3 0 7 教研室 的老师创建，其中包括常见的电路元件分类存放，如r l c 元件、独立源、受控源、 互感和理想变压器、特性曲线、运放与网络、特殊符号、箭头和端钮、开关、变量表 达式等等十三类。将该元件库文件利用w o r d 中菜单工具下的模版和加载项工具加载 后即可以使用，使用时与w o r d 中的绘图工具相结合，需要的元件从