用多媒体技术模拟游标卡尺的设计.doc

用多媒体技术模拟游标卡尺的设计The simulation vernier caliper software is designed by using multimedia technology李云程 深圳职业技术学院计算机系 518055Tel: 86755-6731176 86755-6737839Fax: 86755-6731712E-mail: 本文介绍了用多媒体技术模拟制作具有交互式功能的游标卡尺软件的设计思想及其实现的技术要点，该软件具有较高的实用价值。文中所讨论的问题有助于设计模拟软件的开发人员和教师借鉴。关键词：模拟 CAI 教育软件 交互式1 引言随着多媒体技术的快速发展和应用，人们已经把技术应用到了教学过程中，并引起教育教学领域更多人的高度重视，使得人们对初期的计算机辅助教学（CAI）有了全面的认识和深入的研究。当今的教育软件不应该还是单纯的演示型软件只能让学生去看，在技术方面完全可以做到利用各种编程技术研制出用于学生对知识探索和技能培训的交互式操作控制软件。作为计算机辅助教学的运用，所开发的软件除了能在单机上运行，并能在网络环境使用。我们认为现在应该逐步重视利用计算机对学生进行探索式学习和对学生技能进行培训，这样更能够弥补传统教学的不足，同时也能够确实发挥计算机辅助教学的真正作用。因此，对新型的各种模拟软件进行研究和开发就显得非常迫切和必要，本文研究利用多媒体技术设计制作具有交互操作控制功能的模拟游标卡尺软件的相关问题。2模拟游标卡尺的设计思想计算机辅助教学是一种崭新的现代教育技术手段，利用多媒体技术可以实现将事物的多样性、变化性和运动性等特点，形象、生动并直观地展现出来。如果能够恰当地把这种软件用于教学，可以充分调动学生学习的积极性和主动性，从而激发求知欲望，同时还能够有效地提高学生对知识理解和对技能培训效率。目前，急需开发适应素质教育需要，能够发挥学生主动性，使学生参与到教学和训练中，从而培养学生创新意识或创造能力的交互式软件。基于这一指导思想，我们设计了模拟游标卡尺。它既可以用于课堂教学也可以用于训练，其主要特点是能够实现在交互控制下让学生亲自动手参与到游标卡尺的学习和实际测量训练中去。利用它能够对学生的回答即时给出反馈，也能够求助系统给出答案，还能够随机或手动重新设置滑尺在新位置以便训练游标卡尺的正确读数和使用。具体功能包括：（1）可以手动设置游标卡尺的不同位置。利用鼠标直观地拖动游标卡尺上面的滑尺部分，使之移动到某个有效位置；（2）系统自动设置游标卡尺的有效位置。利用鼠标单击“重新设置”按钮，使游标卡尺上面的滑尺部分自动并随机移动到某个有效位置；（3）输入答案并回车后，系统自动判断正确与错误同时给出反馈信息；（4）若想得到正确答案时，可以单击“正确读数”按钮，显示正确读数。3 软件的流程设计本软件是利用多媒体技术进行设计开发的。在多媒体开发工具中Authorware是一个优秀的交互式创作与集成的开发工具，其特点是采用窗口式界面和图标显示方式，不但使程序流程逻辑性强，而且便于组织管理。基于图标的流程线结构也显得更加紧凑清晰，除了允许用户使用图片、声音和动画等信息来丰富创作外，还融合了编辑系统和编程语言的特色，通过利用丰富的系统变量和库函数能够使软件创作更加灵活方便。（1）软件的程序流程结构如图1所示。前三个图标分别是插入说明界面、等待时间和信息 擦除效果设置。接下的三个图标分别是显示游标卡尺的主尺部分图片、有关的参数取值设置和显示游标卡尺的滑动部分。最下面是交互控制结构，是软件设计及技术的核心部分，包括供输入答案的文本响应、给出正确读数的按钮响应、重新设置滑动尺位置的控制和退出系统按钮响应等。图1（2）关键技术实现首先利用显示图标显示游标卡尺的图示。用图像或绘图工具软件对游标卡尺图片进行设计或处理后，在Authorware中用两个显示图标分别调用游标卡尺的主刻度部分和滑动部分。如程序程序流程结构图中显示图标-主尺，调用主刻度图片部分。显示图标-游标尺，调用滑动尺图片部分。设置滑动尺部分的有效移动区域，即游标卡尺从0到最大测量范围。这里的设置用到了Authorware中显示图标的对象属性，来设定一个确定的移动范围或区域。具体操作为：选中显示图标-游标尺，然后单击Modify-Icon-Properties，在出现的属性对话框中，选择Layout选项，设置Positioning和Moable都为On Path。接下来选中显示图标中滑动部分图对象，并设定起、终点位置后，设置属性对话框中Base为：0.00，End为：1.70，Initial为：x。最后选择Display选项，设置Layer的数值并选中Option中的Update displayed Variables，其作用是当手工移动游标卡尺时，使程序中所设置的对象随之发生变化并记下相应数值。参数设置如图2所示。图2设定有关参数数值。为了学习者读取数值，配合游标卡尺位置的随机性出现和重新设置的需要，在计算图标-参数取值中，利用系统函数Random（min, max, units）随机取值，利用自定义变量msgbox:=来初始化提示信息，程序为：x:=Random（0,1.70,0.01）msgbox:=系统会通过Random（）函数随机取得一个有效数值，以便确定滑尺的位置。而Msgbox:= 用于使学习者回答后系统自动给出的反馈信息，在画面上消失。在交互结构中设置用户用来输入读数答案的文本交互响应分支。在交互图标的右侧放置一个计算图标，选择其交互响应类型为Text并命名为*，该图标可以用于判断用户输入数值是否正确，随后给出反馈信息，其程序编写下：x:=PathPosition游标尺y:=Round（x,2）ds:=NumEntryif y=ds then msgbox:=读数正确elsemsgbox:=读数不正确end if这里主要使用了系统变量PathPositionIconTitle，来记录当手动调整滑尺时所移动的位置，利用了系统函数Round（x , decimals），使得x的数值保留两位有效数字。另外，使用系统变量NumEntry记录用户读数时所输入答案，通过条件判断给出反馈信息“读数正确或读数不正确”。用户输入值错误而需要求助来知道正确读数时，提供正确读数按钮。在交互结构中放置一个显示图标，选择其交互响应类型为Button并命名为正确读数。在该图标中显示游标卡尺的正确读数值，用文本形式插入：“正确读数为：ycm”。当x取得一定数值时，则y值为x保留两位有效数字的值，并可以显示在该显示图标中。为了使系统能够完成重新设置游标卡尺的位置，在交互结构中放置一个计算图标，选择其交互响应类型为Button并命名为重新设置。在该图标中利用系统函数GoTo（IconIDIconTitle），使程序执行返回到前面的计算图标-参数取值，即语句为 GoTo（IconID“参数取值”使程序跳到该计算图标后执行x:=Random（0,1.70,0.01），从而完成游标卡尺滑尺位置的随机重设。4 软件的教学应用游标卡尺的使用是物理教学和相关实验中的重点技能训练方面的内容，游标卡尺在现实生活中有着广泛的应用，学生学会其使用将终身受益。但是在传统的教学中，由于受到游标卡尺数量和其他因素的限制，学生难有更多的机会练习使用。基于这类原因，在课堂上通过模拟游标卡尺进行教学和使用方面的训练，就显得切实可行并提高学习和训练的效率。在课堂教学中，教师可以使用模拟软件讲清楚游标卡尺的组成结构、刻度标记的意义，以及在内外径测量中的使用。在用于学生读数训练中，（1）允许学生在测量中自己亲自读数并给出答案。（2）允许学生知道自己读数是否正确并与正确答案进行比较。（3）允许学生在训练中使游标卡尺自动设置新的位置，以便重新测量。（4）允许用鼠标拖动游尺使之处于新的位置，以便重新测量。 5 结论本文介绍了模拟由标卡尺的设计思想，从而启示人们如何设计开发能够让学生主动地参与教学和训练的交互式软件。讨论了技术实现的要点，以便通过与大家的讨论和参与，能够开发出更多高质量的教学软件，同时对计算机辅助教学有更深刻的认识并使之得到更广泛应用。参考文献1 何克抗等.以多媒体计算机作为认知工具，计算机世界.1996.（11）.2 李云程.探讨制约CAI开展的关键环节软件设计问题.中国电化教育.2000.（3）.3 曹文君等.多媒体CAI课件开发中若干问题的研究和实践.计算机工程.2000.（4）.This paper introduces some idea and technology essential of using multimedia technology to design interactive simulation software for vernier caliper. T