（机械制造及其自动化专业论文）多媒体金工cai课件的开发.pdf

兰堡堡垒! ! 垒! 竖壁盟互垡一 摘要 金属工艺实习课程是一门工艺性及实践性很强，内容丰富、知识面广的 技术基础课，它包含了由原材料变为机械产品的整个加工工艺过程，是对工 科院校本科生进行工程训练的重要环节。但由于实习教学本身的特点，传统 的教学模式难以满足新的教学要求。c a i 课件的出现，为金工实习教学提供 了新的途径。 金工实习c a i 课件是将文字、声音、动画和视频图像有机地集成为多 媒体课件。它可以将实习中难以讲解清楚的环节和难以直观了解的内部结构 及实际加工现场立体地、直观的展现出来，在很大程度上提高了教学质量。 本文详细介绍了金工实习c a i 课件开发的总体结构设计、开发环境、 开发工具及实现方法。 关键词：金属工艺学实习，c a i 课件，多媒体 墨堡堡垒三竺型塑墼塑塑蔓壁一 a b s t r a c t m e t a l w o r k i n gp r a c t i c e i sab a s i ct e c h n i c a lc o u r s ew i t hh i g h p r a c t i c a l i t ya n ds u b s t a n c ec o n t e n t i tc o n t a i n s t h ew h o l e p r o c e s s e s o f am a c h i n e p r o d u c t t r a n s f o r m i n g f r o mr a w t h e c o u r s ei st h e i m p o r t a n t l i n ko f e n g i n e e r i n gt r a i n i n g f o r t h eu n d e r g r a d u a t e s b u tt h e t r a d i t i o n a lm o d e lc a n n o tm e e tt h en e w n e e do ft h ec o u r s eb e c a u s eo f t h ec h a r a c t e r i s t i co fi t s e l f t h ea r i s i n g o fc a ic o u r s e w a r e p u t s f o r w a r dan e w p a t h f o rt h et e a c h i n go f m e t a l w o r k i n gp r a c t i c e m e t a l w o r k i n gp r a c t i c ec a ic o u r s e w a r ei n t e g r a t e s t h ew o r d s ， s o u n d s ，a n i m a t o ra n dd i g i t a lm o v i e t ob ea o r g a n i c m u l t i m e d i a s y s t e m i t d i r e c t l ya n dt h r e e d i m e n s i o n a l l ye m e r g e t h el i n ka n dt h ei n t e r n a l c o m p o s i t i o nw h i c hc a n n o tb ee x p l a i n e dc l e a r l y a n ds u r v e y e a s i l y d u r i n g t h ep r a c t i c e i ti m p r o v e st h et e a c h i n gq u a l i t yi nag r e a te x t e n d t h i s p a p e rp r e s e n t s t h e g e n e r a ls t r u c t u r e ，d e v e l o p m e n t e n v i r o n m e n t ，d e v e l o p m e n t t o o la n da c h i e v em e t h o do f m e t a l w o r k i n g p r a c t i c ec a i c o u r s e w a r e k e y w o r d s ：m e t a l w o r k i n gp r a c t i c e c a ic o u r s e w a r e m u l t i m e d i a 多媒体金工c a i 课件的开发 第一章绪论 1 1 课题的背景 1 1 1 计算机辅助教学的产生与发展 随着现代科学技术的不断发展，计算机在教育领域得到了广泛应用，并且 迅速成为最有发展前途的教学媒体和教育管理工具。计算机在教育领域的应用， 导致教学手段、教学方法、教材形式、课堂教学结构等方面发生了深刻的变化， 由此而产生的一系列相关思想、基础理论和技术方法在实践中日渐积累，不断 地丰富和完善，形成一门把教学知识和计算机技术相结合的新兴应用领域 计算机辅助教学( c o m p u t e r a s s i s t e d i n s t r u c t i o n ，简称c a d 。 同其他学科一样，计算机辅助教学的产生和发展有广泛的基础，归纳起来 有两点： 第一，计算机的诞生与发展奠定了计算机辅助教学产生的物质基础； 第二，信息社会对教育的要求构成了计算机辅助教学的社会基础。 自1 9 5 8 年美国i b m 公司设计并制造了第一个计算机辅助教学系统，从而 宣告人类开始进入计算机教育应用时代以来，至今已有四十多年的历史，计算 机辅助教育在技术上经历了不同的发展时期。计算机教育应用理论基础也发生 了几次大的变革。从技术上看，经历了四个阶段。 ( 1 ) 形成阶段 这个时期大约在1 9 5 8 年至1 9 6 5 年。这一时期的主要特点是以一些大学和 计算机公司为中心进行计算机辅助教学的软件、硬件的开发研究工作，出现了 一些有代表性的系统。 最早开发此类系统的美国i b m 公司在1 9 5 8 年利用一台i b m 6 5 0 计算机连 接一台电传打字机，向小学生教授二进制算术，并能根据学生的要求产生练习 多媒体金工c a i 课件的开发 题。1 9 6 1 年该公司研制了包括心理学、统计学和德语阅读等内容的计算机辅助 教学系统。 ( 2 ) 实用化阶段 1 9 6 5 年至1 9 7 5 年，这一时期第一个特点是研究规模扩大，先期的研究成果 大量投入应用；第二个特点是计算机辅助教育的应用范围不断扩大，并进一步 趋向实用化。 在这一时期，计算机教育应用的领域更加广泛。除了数学、物理等科目外， 在医学、语言学、经济学、军事训练等领域均开展了计算机辅助教学 3 1 。 ( 3 ) 快速发展阶段 从1 9 7 5 年到8 0 年代后期，这一时期是计算机辅助教学快速发展并不断完善 的时期，具有三个明显的特点：第一。大型的计算机辅助系统进一步完善；第 二，微型计算机的出现，使计算机辅助教学的发展有了突破性的变化；第三， 智能化计算机的出现，对计算机辅助教学的发展产生了重大影响。 ( 4 ) 成熟阶段 - 自进入9 0 年代以来，计算机辅助教学开始步入一个全新的阶段。计算机技 术的高度发展和先进教育理论的出现，使得计算机辅助教学真正成熟起来。这 一时期计算机辅助教学的显著特点是：多媒体化、网络化与智能化。特别是多 媒体技术与网络技术的日益紧密结合，使得基于i n t e r a c t 的c a i 应用迅速发展。 计算机辅助教学是以计算机为媒介，传递教学信息，帮助或代替教师执行 教学任务，通过人机之间的交互达到教学目的的一种手段。c a i 软件又称为课 件( c o u r s e w a r e ) 。多媒体技术的发展促进了c a i 课件的推广应用。它将文本、 声音、图形、动画和视频等运载信息的媒体有机地组在一体，完成一系列的随 机性交互式操作。在c a i 系统中应用多媒体技术，是教育走向现代化的标志之 一 多媒体金工c a i 课件的开发 计算机辅助教学将计算机作为一种辅助教学工具，为广大师生提供了良好 的学习环境，是使师生通过计算机的交互命令完成教学任务的一种新的教学方 式。c a i 以人机界面更加友好，更贴近人们的自然习惯为优势，为教学提供了 逼真的效果。加上世界范围内的i n t e m e t 的建立，为c a i 提供了新的手段，注 入了新的活力。 i i 2c a i 教学的基本过程与意义 课堂教学是教与学双边的活动过程，教师代表着一定的教学目标对学生施 加教育影响，学生在教师的引导下，积极主动地学习与发展。但这中间存在着 主要的矛盾，学生的现时水平与教学目标有一定的差异，这就需要一个特殊的 途径来弥补这一差异，即使用计算机辅助教学。 采用c a i 完成教学任务，需要经过两个步骤，其一是编写教学软件，软件 的编写包括脚本与程序。其二是程序的执行，编好的程序必须执行才能在课堂 上与学生展开一系列的交互活动，起到良好的教与学的作用。 目前高校的教学改革重点是素质教育，彻底改变重知识，轻能力的现状； 计算机辅助教学，尤其在实习环节中的使用，必将促进教学的改革。 与传统的教学媒体相比，c a i 课件具有以下特点： i c a i 是一种先进的教学媒体 教学的发展与教学媒体的使用是分不开的，早期的课本、黑板、粉笔，近代 的幻灯、电视、录像等教学媒体促进了教学的改革与发展；特别是视听设备如 电视、录像机在呈现图像、讲解抽象的概念中发挥了很大的优势，但这些媒体 有一个共同的特点就是他们都为单向媒体，无法接收学生的信息。计算机则不 同，c a i 课件不仅可以呈现教学信息，还具有很强的交互性，是一种先进的教 学媒体。 2 c a i 有被用户控制的功能 堑堡堡全三曼型堡堡盟堑茎一一 使用c a i 教学能吸引人的重要原因是使用者在教学中有决策权力，从而可 以改变学生的学习态度，使学生获得学习的主动权，这对于培养学生的能力是 十分有益的。 3 c a i 对记忆有很大的作用 人类从外界获得的信息中有8 3 是通过视觉，1 1 是通过听觉，其他为6 ， 这充分说明了听觉与视觉对获得知识的重要性。此外，国外的一项关于记忆率 的研究也表明j 同样的材料单凭听觉的记忆三天后能保持的知识为1 0 ；而单 凭视觉的记忆，三天后能保持的知识为2 0 ；如果听觉、视觉并用三天后保留 的记忆高达6 5 。因此多媒体在c a i 课件中的运用，给学生以视觉和听觉的刺 激。效果会更好2 】。 同以往的教学模式相比，采用c a i 课件进行教学具有以下几个方面的优越 性： 1 教学不再是被动的灌输，而是使学生处于积极主动的状态。 2 便于实现个性化教学，可以根据学生的不同情况，因材施教，学生也可 以根据自己的情况掌握学习进度。 3 教师可以摆脱大量的重复性的劳动，把精力转移到创造性的活动中以及 研究和改进教学方面。 4 对于那些用语言、文字难以描述的抽象内容，复杂的变化过程和细微的 结构组成，c a i 课件可以通过动画模拟、局部放大、重复变化过程等演 示手段，使之形象化，易于为学生理解和接受。 5 学生的学习过程不再受时间与空间的限制。 1 i 3 我国c a i 课件的发展现状 八十年代，我国c a i 刚刚起步，人们欣赏它的人机交互功能，数据采集、 存储功能，图形显示功能。 4 多媒体金工c a i 课件的开发 八十年代末，九十年代初政府领导部门介入。1 9 8 9 年起，国家教委多次组 织全国性的c a i 研讨班，召开专题学术会议，并于1 9 9 3 年1 1 月成立了“全国 高等工业学校c a 协作组”。1 9 9 4 年成立了“全国高校理工科c a i 协作组”。“七 五”、“八五”开始在全国范围内有组织、有计划地开展电子媒体教学出版物的 建设。特别是“八五”期间，把计算机系列软件国家试题库建设作为教学手段 现代化的重要环节，纳入教学研究和教材建设规划。因此产生一大批系统性强、 有实际教学功能的教学软件，不少已在教学中使用”。 利用计算机辅助教师从事教学工作一直是人们的美好理想，它能使教育得 到很大的普及，教学会收到良好的效果。近年来，随着多媒体( m u l t im e d i a ) 与超文本( h y p e rt e x t ) 应用技术的日益成熟，由此二者结合生成的超媒体技术 在教学领域中得到了越来越广泛的应用：制作图文并茂的电子教材，进行直观、 形象的教学培训，同时也是实现远距离教学的一种手段。 1 2 本课件开发的意义 金工实习课程是理工类高校中机械和近机械专业一门重要的技术基础课， 同时也是一个重要的实践环节。该课程内容涉及面广、知识点多，且新技术、 新工艺的发展，使金工实习课程的内容需要不断地丰富与更新，因此信息量的 传递对教学的质量和课程的改革至关重要。 几十年来，金工课程的教学活动一直沿用“课堂讲授+ 操作实习”的传统 模式。但这一模式逐渐暴露出一些弊病：内容分散，铸、锻、焊、热、切削 加工及各种新工艺相对独立，缺乏连续性和系统性；在操作实习过程中，有 一些非直观的原理及内部结构，学生们不能从理性上得到认识和掌握，难以获 得很好的效果；使讲课和实习脱节。知识陈旧，需要更新，信息量也要相应 增加。 随着高校课程体系的改革，金工教学也面临着重大的改革。要突出实习环 墨堡堡垒三坠! 堡堡盟墅垄 节，重视能力的培养。同时讲课课时在大幅度缩减，在短短数周教学与实习活 动中，要使学生掌握多种加工工艺及加工方法的理论和应用，非常困难。随着 新方法、新工艺、新设备的不断出现，这一矛盾显得越发突出。 金工实习c a i 课件的出现，为解决这一矛盾，适应课程改革提供了有效的 途径。从课堂使用的角度来看，它比传统的录像教学手段更具灵活性和方便性。 它利用了先进的计算机多媒体技术，教师可以更加充分地改革传统教学模式， 进一步丰富课堂教学内容，创造出易学易懂的教学情景，激发学生学习兴趣。 近几年来，各种模式的金工c a i 课件不断出现，但目前较为成熟和完善而 且能推广应用的并不多。研制开发有真实加工过程与计算机模拟相结合的金工 实习c a i 课件，具有重要的应用价值和广阔的应用前景。 8 0 年代后，在欧美的大学中，计算机辅助教学在金工教学中应用已普遍开展。 在美国的佛罗里达州立大学，将c a i 课件应用于金工教学中后，学时减少了1 7 ， 学生成绩普遍提高。大量实践证明：在课件中有效地组织和使用多媒体， 能以多种形式更好的表达信息对象的含义，使系统易学易用；同时，使学生能直 觉地、并发地接受多种信息，产生多种刺激，激发兴趣，从而大大提高教学效果。 目前，国内的一些工科院校也己着手金工c a i 课件的开发。如清华大学的“金 属切削刀具”和“车床极限位置检查”课件，北京航空航天大学的“装配实习” 课件都已在金属工艺实习中得到应用。但这些课件都是局部的，没有从教学 实习一体化的角度出发，根据金工教学的需要，将教学内容与实习过程有机的结 合，全面、系统地安排。因此开发一套完整的，适用于全部金工教学、实习的多 媒体课件成为必要。 1 3 课题的主要内容 本课题的目标是开发一套完整的，面向金工实习课程教学的c a i 课件。该课 件要适应金工教学改革的需要，并充分考虑金工实习课程的内容多，工艺性、 6 多媒体金工c a i 课件的开发 实践性强的特点，充分利用计算机的多媒体技术把各种加工方法的原理、工艺和 加工实例等教学内容条理化、形象化，将金工实习中的理论知识和感性认识合二 为一，对改进金工实习教学效果和提高金工实习教学质量起到积极的促进作用。 本论文的主要工作内容是： 金工c a 课件的功能分析与总体设计 金工c a i 课件中的信息采集与集成方法的研究及部分实现 金工c a i 课件制作方法的研究与实现 金工c a 课件的运行与调试 第二章功能分析与总体设计 2 1 课件的功能分析 金工课程改革的思路：以实习、实践为主，讲课为辅，讲课围绕实习进行。 讲课的重点是工艺、方法，只涉及最基本的原理，有关更加系统的理论放在 其后的“机械制造技术基础”与“材料成型与控制”等课程中介绍。提高实 习过程的效率，在有限的时间内使学生了解和掌握尽可能多的机械制造基本知 识、方法与技能。传统的实习环节被现代工程实践所取代。传统的金工实习 只是在知识、技能方面的训练；而现代工程实践是面对发展中的现代技术，对 学生进行知识、技能、素质和创新意识的全面训练。因此在金工c a i 课件的开 发过程中要重点体现这一转变。突出实践环节，将课堂上难以解释清楚的理论， 在实际操作中的一些非直观的现象和内部组织等以各种媒体形式表现出来。在 保留常规实习内容的基础上，加强现代加工方法和数控技术的内容。 为了实现上述目标，金工c a i 课件应具备以下功能： 导学功能：教师使用该课件进行辅助教学，可以结合自己的特点，利用 界面中的各种功能按钮，引导学生学习；学生自学时可以借助系统的导 航功能，浏览整个系统，顺序地或非顺序地学习金工实习中的各个知识 点。 交互功能：使用者可以通过击打键盘、按动鼠标或输入文字与计算机对 话，进行信息读取和反馈。课件系统不仅能呈现教学信息，而且还能接 受回答并予。以判断，有效地实现教学个别化，引导学生的纵向思维。 多媒体信息储存与处理：以多种媒体作为教学信息的载体，利用多媒体 计算机综合处理和控制符号、语言、文字、图像等多种媒体信息，把各 个要素按教学要求有机组合，呈现在屏幕上。在课件使用过程中用多种 童燮堡全三坠! 堡笪塑茎茎 媒体，增加课件的可读性和可视性。 控制功能：教师使用课件，可以根据讲课内容随时控制课件播放进程： 学生使用课件亦能结合自己的特点、兴趣和水平选择学习的时间、内容 和进度，不再是被动的观( 听) 众。 针对新型c a i 课件的使用和推广，结合金工实习课程的实际特点，研制本 系统要遵循的主要原则： ( 1 ) 经济性原则 如果开发成本过高，难以推广；充分利用已有的课件素材库是最经济的方式。 ( 2 ) 通用性原则 使用通用的开发软件，运行于通用的操作系统或平台，采用通用的文件格式、 界面风格和操作规范，这样的课件易为大家接受，易移植推广。 ( 3 ) 前瞻性原则 即课件的选题及设计要充分考虑未来内容的丰富与学科发展的需要，要预留 一些扩充功能的接口，以备今后功能和内容的扩充，否则难以保证课件的生 命力。 2 2 金工c a i 课件总体结构设计 2 2 1 金工c a i 课件制作过程 c a i 课件的开发是一项多学科、高技术的系统工程，它是一种软件开发与创 意结合的全新制作过程，要经过项目分析、脚本编写、及软件模块设计、素材 的采集、加工，逻辑结构设计、基本单元制作、整体制作、和测试等环节。课 件制作系统框图如图2 1 所示。 多媒体金工c a i 课件的开发 图2 - 1c a i 课件制作系统框图 将c a i 课件引入课堂，作为一种教学手段，其主要内容是人机交互作用的 设计。教师进入到课件系统后，能很快掌握对课件的控制操作；学生在与计算 机进行交互的有限学习时间内，不仅要尽快地适应学习环境、熟悉操作，而且 要通过多种媒体信息刺激感官，迅速进入主动学习状态。同时人机交互的作用 可以引导学生思维向纵深发展。因此，该课件系统要做到层次分明，条理清晰， 而非书本搬家；重点选择传统教学方式中难以理解和掌握的内容进行动态模拟。 本课件区别于其它金工课件之处是交互式多媒体的使用；各知识点的连接采用 网络教学中常使用的超文本链接。 本课件的开发遵循一般多媒体软件设计的共同规律，主要分为准备阶段、设 计阶段和实现阶段，具体过程如图2 2 所示。 1 0 多媒体金l c a i 课件的开发 l 鲨壁i 。 准 i目标分析l 、， i课件内容设计l i软件系统设计i设 l 脚本罂计 l 、， l 多媒体素材制作l 。k l课件合成i实j i课件评价l i 课件修改 i 、， 图2 - 2 课件开发过程 2 2 2 金工c a ；课件的总体结构 多媒体c a 课件的总体结构设计是达到预期效果的关键所在。设计的原则 是在综合考虑了内容的表达、多种媒体的运用方式、开发工具特点等诸多因素， 选择合理的结构形式。应尽量发挥计算机的交互功能，让使用者根据自己的意 愿安排学习内容和顺序。 本课件的结构包括以下三种模型： 模型1 ，讨状结构( 图2 - 3 ) 能体现各部分所属关系，并能给使用者一个整 体概念和清晰的思路。既避免了顺序结构的思维局限性，又不会产生网状结构 常导致的“迷航”弊端。学生沿着一个树状分支展开学习活动，符合惯例，顺 理成章。该树状结构按照金工实习教学内容的自然逻辑形成。其全部内容分为 九个模块，如图2 - 4 。这九个模块为树状结构的根部，模块下都有不同的分支， 例如特种加工模块中包括电火花加工、超声加工和激光加工三个分支。 多媒体金工c a i 课件的开发 图2 - 3 树状结构模型 图2 4系统九个模块 有了具体的模块后，从主模块画面到每一知识点界面的层次分为四级界面 多媒体金工c a i 澡件的开发 即主界面，篇章界面，节点界面，知识点界面。 使用树状结构的特点是按部就班、循序渐进，不足之处是切换不方便，当 从一个知识点切换到另一个知识点时，必须一层一层退出。要克服这一不足， 就需要引入网状结构。在本课件的开发过程中，注意采用这两种结构的互补形 式。 模型2 ，网状结构即超文本结构( 图2 5 ) ，在每一层之间可以来回跳转，使 节点之间的转换十分方便。比如学习了c ，单元的c 。1 内容后，可以直接学习c 2 、 c 。3 等内容：也可以返回到c 。直接进入c ，学习c i n 内容，控制十分灵活。这样层 次清楚，使用者不必担心忘记自己学习的是那一部分内容：知识点的学习是循 序渐进的，后者的学习有困难，可以直接跳到前一个知识点去学习。学生可以 在一定范围内自由航行，没有预置路程的约束。 图2 - 5 网状结构模型 图中，p ”p n 为主菜单上的各个模块：c 。c 。为模块中的各节内容；c 。1 、c 。“ 等为每个节点。 所谓超文本是指将文字信息存储在网状结构的节点中，并通过链接进行非顺 多媒体金工c a i 课件的开发 序随机文件的存取。当我们将超文本中各节点的文本信息用文字、声音、动画、 视频等多种媒体信息来取代时，就是所谓的超媒体。 利用超媒体将金工实习内容分成许多知识单元，其中每个单元之间按一定 的线索发生关联。这些知识单元实际上就是超媒体结构中的“节点”。知识单元 都能以热字的方式随时激活。各知识点以网状相连，形成立体的知识空间，图2 - 6 是在特种加工各分支中使用的网状结构。 图2 - 6特种加工下分支的网状结构 模型3 ，线性结构( 图2 7 ) 学生按事先确定的逻辑关系顺序地接收信息， 以便由浅入深，循序渐进。从一页到下一页，是一个预先设置好的序列。进入 节点界面后，采用线性结构，使用者可以前后翻页，实现顺序阅读。 图2 - 7 线性结构模型 为了增强该系统的可维护性和扩充性，系统的九个主模块基本上是独立的。 每个模块中的子模块利用超媒体对象建立定向链接。这样，教师或学生在使用 过程中，只需通过操纵鼠标，即可方便的进入课件中各个章节的知识点，实现 不同章节的跳转。 1 4 多媒体金工c a i 课件的开发 金工实习课件的九大模块分别用流程图中的主菜单调用，主菜单要完成的任 务： ( 1 ) 建立程序结构框架： ( 2 ) 建立系统控制； ( 3 ) 使用交互功能或超文本链接对其它文件进行调用。 2 3 系统开发平台及开发工具的选择 由于w i n d o w s 可视控制性好、交互性好、功能强大等特点，所以本课件 选它作为写作平台。对于工具的选择，目前，用于多媒体课件开发工具大致分 为下列几种： 1 传统语言或基本语言，如v b 、v c 等； 2 基于卡片( c a r d ) 和页面( p a g e ) 的工具，如t o o l b o o k 、h y p e r c a r d 等； 3 基于时间轴的工具，如a c t i o n 、d i r e c t o r 等； 4 基于图标( i c o n ) 和流程线( l i n e ) 的工具，如a u t h o r w a r e 等； 本课件选择了a u t h o r w a r e 5 0 作为开发平台。它是一套功能强大的基于 w i n d o w s 操作环境的多媒体写作工具。v b 开发工具虽功能强、使用灵活，但涉 及到的编程较多。而a u t h o r w a r e 工具软件是采用的面向对象的设计思想，不但 大大提高了多媒体系统开发的质量和速度，而且使非计算机专业课件开发人员 进行多媒体课件开发成为现实。它由如下诸多优点： 面向对象的操作。提供直观的图像控制界面，利用对各种图标逻辑结构 的布局来实现整个应用系统的制作，从而取代了复杂的编程语言。 跨平台体系结构。 丰富的交互方式与变量函数。它提供了最为丰富的人机交互方式，对多 媒体系统来说，尤其是交互式教学系统，人机交互是评价整个系统的重 要方面，a u t h o r w a r e 提供了十多种交互方式供开发者选择以适应不同的 多媒体金工c a i 课件的开发 需要，丰富的变量与函数提供了对数据进行采集、存储和分析的各种手 段。 高效的多媒体集成环境。可通过它自身的多媒体管理机制，充分地利用 包括声音、文字、图像、动画和数字视频等在内的多种内容，来实现整 个多媒体系统，特别是它提供了库的管理，会使庞大的多媒体数据信息 独立于应用程序之外，可减少应用程序所占空间，而且可提高工作速度。 一般在多媒体制作中经常苛求声音、动画、语言能同时并行，来达到好 的效果，这在v b 、v c 中是难以完成的，但用a u t h o r w a r e 则可以很方便 地实现，并且具有对音乐和解说分别控制的功能， 即在播放当中关闭音 乐，但解说和动画仍在播放。而在v b 和v c 中不提供并行处理的方法， 如果要让程序里的对象能够并行执行，需程序开发者自行设计。但在 a u t h o r w a r e 中对于对象的并行处理只要将动画、音乐、解说的运行方式 设为c o n c u r r e n t ( 并行命令) 即可，十分简单，这是a u t h o r w a r e 一大特 色，如图2 8 图2 8 媒体并行运行命令 除此之外，a u t h o r w a r e 对声音和动画的调用也非常方便，且可任意调整 动画播放的速度。在a u t h o r w a r e 中可制作各种图案的控制按钮。这在v b 、 v c 和c 等工具中则比较困难。 具有标准的应用程序接口。对于有特殊要求的用户来说，要扩展 a u t h o r w a r e 已有的功能，它也提供了相应的标准接口。 垒竖堡垒三! 型堡壁盟茎垄 第三章脚本与页面设计 3 1 课件脚本设计 编写脚本是本课件制作的前提。课件的脚本直接结合实习的内容，根据各种 加工方法及加工工艺的特点编写，将实习中出现的非直观的原理及实际环节穿 插在课件的基本页中进行演示。用脚本直观地表示各页面的外观设计、各元素 的内在联系和人机交互机制。在编写过程中，将教学内容分成许多的小单元； 每个单元都有一个特殊的目标、一个侧重点，编制课件就是为了在计算机上重 现这个侧重点，从而使各个脚本围绕着课件总体目标的实现进行。图3 1 是激光 加工中一页的脚本内容 文件名：激光加工原理( 一屏的内容：文字、图像等) 文本：加工原理及加工过程中动画：激光加工( 文件路径) 材料内部的机理视频：加工过程( 文件路径) 制作要求：首先显示文本，单击鼠标出现动画，动画演示后擦除。演示视频图像 图3 - 1 课件脚本页表 3 2 交互界面的设计 交互界面是用户和计算机进行信息交换的通道。界面要简洁、切题，所产生 的视觉效果清新自然，各层次间有可所变化，但风格统一。 一个好的多媒体课件，从使用角度讲，应当是一个典型的“傻瓜”系统，无 需专门学习其操作方法就能够灵活自如地使用。如果界面不友好，操作困难， 1 7 兰堡堡垒三型堡壁塑茎蕉一 则会大大降低教学效果。因此，本系列课件非常注意用户界面的设计，做到界 面导航清晰，操作简单。 交互作用的控制是a u t h o r w a r e 5 0 强大功能的最集中体现，可以说交互性是 多媒体c a i 创作的核心。a u t h o r w a r e 5 0 提供了1 1 种交互响应方式，每种方式 都能实现不同的功能，因而制作出来的多媒体课件多姿多彩。 a u t h o n v a r e 的交互功能主要是通过i n t e r a c t i o n ( 交互图标猛一) 来实现的， 用交互图标建立各种类型的交互方式。在本课件中主要采用了三种响应方式： 按钮响应( b u t t o n ) 鼠标单击预先设定的按钮得到反馈信息 热区响应( h o t s p o t ) 鼠标单击展示窗口中划定的矩形区域得到反馈信息 热对象响应( h o t o b j e c t ) 鼠标单击不规则显示对象得到反馈信息 图3 2 给出了系统中的几个界面：其中，图3 2 a 课件封面，采用按钮响应建 立交互过程；图3 2 b 系统主界面，图3 2 c 特种加工子模块界面，这两个界 面均采用热区响应进行交互。图3 3 是实现热区交互晌应的流程图。 ( a ) 课件封面 圭堡堡全兰要垒! 堡壁堕茎茎 一一一 ( b ) 系统主界面 ( c ) 特种加工子模块界面 1 9 垒堡堡垒三坠! 堡堡塑互垄一 蓠口l e v e l 2 甲退出面面n 图3 3实现热区响应交互功能的流程图 在主界面上使用热区交互方式，鼠标一旦进入热区，形状由箭头变为手形 提示该区可以进入；单击鼠标可以进入下一级界面。图3 - 2 c 所示特种加工界面 中，分别利用其三个子模块( 电火花加工、超声加工和激光加工) 的图片作为 热区，使界面更加直观，增强了可视性。 为了使设计出的课件的界面更接近自然，容易被学生接受、掌握和使用 合理地安排各种对象，采用图、文、声并茂的方式，并配有动画演示。 3 3 页面设计中的关键技术 3 3 1 页面风格 会工c a i 可以说是一种情景教育，良好的屏幕设计对激发学生使用课件的 积极性，加深对实习各环节的理解与记忆。有效的与计算机交换信息起着关键 的作用。屏幕画面是信息处理的集中表现，屏幕设计( 布局、色彩、显示方式) 应尽量贴近自然，合理采用动态画面；做到静中有动，动静结合，加深学生的 理解和记忆。 若把本课件比作一本书，要有封面、目录、章节、页等。主页面相当于书的 2 0 兰堡堡垒坠! 堡堡塑茎垄一 目录，将下一级节点( 书的各章标题) 置于主界面的“共享边域”内，形成基 本层次链。用户进入该界面，就会对课件的内容有一个整体的了解。 页是显示单元，是金工c a i 表现课件内容的主要舞台，为显示器上的一屏 信息：包括背景、文字、图形、图像、声音、按钮等。这些媒体组合起来共同 表现某个具体的教学内容。画面结构要简洁、清晰，文字说明简单、扼要，意 义明确。为了给用户提供一个显示风格一致，使用方便的操作界面，首先为页 面设计好一个样子，系统中的各个页面皆以它为基础进行编制，页面设置如图 3 4 。 图3 - 4 页面设置 其中，文字的内容与图形、视频均按照脚本的制作要求编写，从素材库中 导入。为了提高开发效率，同时使文本的格式统一，利用a u t h o r w a r e 的制定文 本样式功能，将文本的字体、大小、颜色等分别设置，然后定义成一种样式。 在开发过程中随时调用此样式，对正文对象迅速格式化。图3 5 为a u t h o r w a r e 实现此功能的界面，在此过程中也将叙述性文字和标题区分开来。 2 1 墨壁堡垒三坠! 堡! ! 盟生蕉 图3 - 5 制定文本样式 3 3 2 超媒体技术的应用 本课件区别于其它同类课件的又一特色是利用了超媒体技术。它不同于传统 的计算机技术，可以按照人的联想思维，把相关的媒体信息联系起来，是i n t e r a c t 中常采用的技术。在c a i 课件使用超媒体技术，为金工教学的网络化奠定了基 础。 一些重要的理论及重点环节被制成超媒体，作为网状结构的节点有机地连 接。用以点击实现链接的蓝色热字( h o t w o r d ) 出现在各模块的界面中，既可使 学生一目了然的了解本节需要掌握的重点，又可提醒学生点击它跳转到不同的 节点。 对于高级语言编程来说，制作超媒体较为复杂。利用a u t h o r w a r e 的框架图 标与导航图标实现这种连接极为方便快捷。使用者在各级界面引导下分页阅读， 点取热字链接到相关的页。 设计中，采用框架图标来组建该超媒体结构的各个页面，然后在【t e x t 菜单下选取 d e f i n es t y l e ，同创建文本格式一样，定义热字的样式。此时屏幕 出现n a v i g a t i o ns t y l e 窗口。在此窗口定义热字所链接的界面，如图3 - 6 图3 7 是电火花加工中利用超文本链接实现知识点链接的例子。从图上可 多媒体金工c a i 课件的开发 以霸出，页面热字与叙述性文字融合在为一体，即可作为教学内容的描述，又 町作为超文本的热字。使用者进入此页面后，首先了解到电火花加工的分类( 电 火花成型与电火花穿孔，微机数控切割加工，微机数控旋转电火花加工) ，然后 根据自己的意愿及不同的需要，可非顺序性地进入不同的节点。 图3 - 6 指定热字链接的页面 2 3 多媒体金l ：c a i 澡件的开发 页面中的控制键起到前后翻页和退出节点的作用。使用者能够在某一节点 连续翻看。利用a u t h o r w a r e 的定向结构，使用框架图标触组织各页的内容： 导航图标婚控希0 程序的流向，即不同页面的跳转。在导航图标的属性界面中 n e a r b y 选项中分别选择1 p r e v i o u s 跳转到当前页的前一页；2 n e x t 跳转到当前 页的后一页；3 e x i t f r a m e w o r k 退出页面系统。图3 8 为定向结构流程图。图中， 框架图标右侧为相互链接的各个页面，其下方是通过按钮交互进行前后翻页的 导航。 图3 - 8 定向结构流程图 2 4 墨堡签垒三坠! 堡笪盟茎垄 第四章多媒体素材的采集与集成 本课件在制作中突出了多种媒体的应用，改变了以往媒体单一，只是文字和 图片的罗列的做法，尤其增加了声音和视频等媒体。增强了课件的生动性，提 高了学生对内容的理解与记忆。 课件程序实现的前期工作主要是采集各种媒体素材，将准备好的素材利用多 媒体集成环境a u t h o r w a r e 进行组装调试。c a i 课件要达到声情并茂的效果需要 大量的图像、动画、声音等素材，并且在课件制作过程中，为准备这些素材采 用了众多的制作软件，a n i m a t o rs t u d i o 、p h o t o s h o p 、a u t oc a d 、w o r d9 7 及 w i n d o w s 9 8 自带的画图、录音机、扫描仪等，另外还采用了一定数量的教学录 像片，增加课件演示的真实性。 4 1 多媒体素材的制作与采集 4 1 1 文本素材 文本的输入与编写是课件设计的重点。根据课件的脚本，按照每一页的知 识点，将理论与概念呈现在显示屏中，力求简洁。为了避免成为实习教材的搬 家，叙述与解释性的内容作为背景解说放置在课件中；否则冗长的文字又会使 教学变为“灌输式”，学生只将注意力集中在文字描述，削弱了图像及视频的作 用。故将文本提纯、精炼；加之本课件为实习课件，方法及原理是内容的重点， 具体的加工应用内容交给图像及视频来完成。 4 1 2 声音素材 声音在多媒体演示中起着举足轻重的作用，用它给课件配上背景音乐、附加 解说，使课件内容表达的更加透彻、更加完美。本课件中的每一章节都配有语 音讲解，集视听于一体，使学生边听边学，达到易于理解和提高学习效果的目 的。 多媒体金_ lc a i 课件的开发 声音采集部分使用w i n d o w s 9 8 附件中的录音机，由麦克风录入声音。 打开【程序】，在【附件】中【娱乐】子菜单，点取【录音机】，设置好麦克风 后，开始录音。此时播放在语音室预先录制好的解说磁带，声音录制到计算机 中。以w a v 的文件格式存储。如课件中的理论与概念说明的声音，就是通过这 种方法采集的。另一部分是由视频中自带的声音，即同期录音生成；其特点是 有真实的现场感，随视频同时播出。利用声音可以在画面外进行大量的解释性 说明。 4 1 3 图形与图像素材 图形与图像素材的使用对金工c a l 课件起着画龙点睛的作用。好的图像素材使 设计的课件不但有严密的科学性，而且具有很强的可视性。在适当的位置和时 间显示适当大小的图形或图像，比整屏的文字更能说明问题的要点。课件中简 单的图形由a u t h o r w a r e 中的简易画图工具直接画出，如图4 1 超声加工的应用。 较复杂的图形借助于p h o t o s h o p 强大的图形功能。如课件中的按钮、景底图及封 面艺术字的制作，视觉效果良好。另一种是利用现有的素材加以修改。如印刷 图片、幻灯片、照片等，通过扫描仪将图像输入到计算机中。扫描仪的分辨率 一般为6 4 0 4 8 0 ，若效果不好仍可用p h o t o s h o p 作进一步的加工，形成特定的 为a u t h o r w a r e 所利用的b m p 图像。如一些特殊加工设备的外形图，利用特殊 加工方法加工出的实物图片都是由上述方法得到的。图4 2 是利用电火花成型加 工的模具的图片，该图是采用在视频图像上用照相机功能剪取的照片，利用 p h o t o s h o p 进行颜色处理得到的。 兰堡堡全! 坠! 堡堡塑i 生垄一 加工型胜 图4 - 1 利用a u t h o r w a r e 工具绘出的简单图形 如图4 2 p h o t o s h o p 加工后的图片 此外，课，牛中还利用w o r d 的画图功能绘制较为复杂的图形，并用不同的颜 色加以修饰，突出各部分重点，使画面更加生动。图4 - 3 所示的电火花成型加工 原理图就是采用 图4 - 3 用w o r d 画图功能绘制的图形 业一 兰燮堡全三坠! 堡堡塑堑丝一 4 1 4 视频素材 本课件视频素材的采集是将录有各种加工方法实例的教学录像带，经加工 后插入各节点，使得本课件更加具体、生动、直观。尤其一些先进加工技术和 特种加工的生产过程，由于设备及场地的原因，无法使学生看到现场的操作， 此时要发挥教学录像带的优势。在视频采集卡的支持下，将录像带的模拟信号， 转化成v c d 的格式的数字信号，获得动态的视频数据。v c d 的格式不能被 a u t h o r w a r e 直接使用，需要解压，然后从中截取课件需要的素材：下面是具体 方法： 1 在光驱中放入已转刻好的v c d 光盘： 2 从【程序】找到【超级解霸】打开对话框界面；在该对话框中打开光驱 中的文件作为转换的源文件，准备解压； 3 播放该文件，使用“开始”和“停止”按钮来截取素材片断； 4 将截取的素材转换成a u t h o r w a r e 支持的m p e g 格式。 上述多媒体素材制作集成后全部放入计算机的一个文件夹内，作为该课件的 素材库，以备在课件的制作过程中统一管理、调用。 4 2 多媒体素材的导入 根据课件制作脚本的要求，将呈现在课件各页面中的素材按照一定的原则和 结构组合起来，使课件的内容呈现稳定、平滑、连续的效果。 4 2 1 声音的导入 声音文件的正常使用，在硬件和软件方面都有一定的要求。硬件主要指的 是在主板上必须安装声卡，要播放1 6 位以上的声音文件，必须使用1 6 位以上 的声卡，否则无法正常播放。虽然没有声卡，仍可运行a u t h o r w a r e 制作的文件， 但用户无法听到里面的声音。软件主要指a u t h o r w a r e 支持的五种声音文件格式： 即w a v e 、a i f f 、s w a 、v o x 和p c m 。本课件使用的声音文件格式以w a v e 垒堡签全! 坠! 堡笪塑茎垄 为主。 将一个声音图标圉拖到主流程线上要插入声音的位置，双击后出现该图标 的对话框，单击i m p o r t ( 插入) 按钮，从素材文件夹中选择要添加的声音文件， 此时界面的下端出现“l i n kt of i l e ”选项。如果选中此项，声音从外部连结； 否则声音文件被包含在课件程序中，这样会增加文件的长度。因此本课件不选 此项，声音文件放在外部，只是在文件整体制作后，打包生成可执行文件时， 要给出插入文件的路径即可。插入声音文件后，再利用p l a ys t o p 键对其 进行打碎、截取和删减，以适应不同片断的需要。例如，在特种加工这一章中， 数控电火花线切割加工部分的声音文件是从录像带中采集的，由于有大量的现 场加工情景，不可避免的录有生产加工过程时的噪音，对课件的使用非常不利， 可利用上述的方法对背景的噪音剪切。这一技术的运用，同时也解决了声音的 解说与显示界面中的文本和图像相配合的问题，在后面课件的调试中也得到了 大量的应用。 在声音设置的t i m i n g 选项卡中有三个选项需要在插入声音的同时进行设 定： c o n c u r r e n c y ：要选择c o n c u r r e n t ，这样画面和声音同时播放；否则会出 现画面和声音不同步，即先播放声音，后显示画面；这是我们在使用课件时不 希望出现的。 p l a y ：选择f i x e dn u m b e ro ft i m e s ，在本课件中不设置无控制的重复播 放的声音，故缺省为1 。 r a t e ：声音使用正常播放速度，故缺省为1 0 0 。 在对声音进行控制时，加载声音的同时，在回放控制