基于多媒体技术的特种加工CAI课件的设计与实现

哈尔滨工业大学 2004 年本科生科技创新活动获奖作品集 109 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 李露妮 辛跃 杭岘荣 机电学院 指导教师 刘晋春 1 课题研究的目的 意义 特种加工 一书是由哈尔滨工业大学刘晋春等教授编写 由机械工业出 版社出版的国优教材 为配合教育部教高函 2002 17 号文件规定 编写教育 部 十五 规划国家级教材 特种加工 的相关要求 决定制作特种加工多媒 体 CAI 课件 特种加工 作为全国高校机械类本科生的专业课程 其涉及内容繁多 基础知识面广泛 应用知识更新较快 但是实际教学中却存在着学时数较少 任课教师的知识背景有限 各高校的实验设备也不尽齐备等不利因素 因此 提出 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 的课题 力求做到 把教材中抽象的理论知识用丰富多彩的计算机多媒体手段表现出来 集成教案 编排 习题解答 知识扩展和实验指导及仿真 使之成为一套完整的教学软件 给学习者以直观的印象 加深对教材内容的理解 扩展书本的学习空间 提高 教学质量 逐步减轻教师备课难度 同时填补国内在特种加工教学领域中引入 多媒体课件的空白 2 课件制作阶段 2003 10 1 2003 10 20 分析课题及课件的框架 熟悉前期完成的任务 及软件开发平台 2003 10 21 2003 12 10 按照设计要求制作教师版需要的图片 动画 视频等素材及相关文档 完成教师版并测试 2003 12 11 2003 12 25 制作学生版需要的素材及相关文档 完成学生 版并测试 2003 12 26 2004 1 课件的后期完善 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 110 3 项目进展情况 按照进度计划 我们小组已经完成了整个课题的研究与实现 课题的最终 成果是特种加工多媒体课件一套 含 教师版 课件光盘 1 张 程序源代码 全部素材及文档 学生版 光盘 1 张 学生版课件光盘随 特种加工 一书由机械工业出版社全国统一发行 教 师版作为单独的软件进行出版发行 4 课件简介及实现过程简介 1 1 课件总体结构 课件总体结构 课件的开发过程严格按照实际软件开发的步骤 分别进行了需求分析 总 体设计 详细设计 系统实现 测试和正式发布等几个重要环节 针对教师和 学生两类不同的用户群体 分别开发了课件的教师版和学生版两个版本 课件教师版在总体设计上包括教学演示 教案编排 习题解答 实验指导 全书插图 教材作者 使用帮助和知识扩展等 8 个模块 各模块之间可以相互 调用 学生版在教师版的基础上删除教案编排 全书插图和知识扩展 3 个模块 保持有 5 个模块 两个版本所提供的全部内容可以满足特种加工实际教学中各 环节的基本要求 真正意义上基本实现了教学 备课 实验 知识扩展一体化 的要求 课件的总流程图如图 1 所示 以教师版为例 开 始 片 头 前 言 主控模块 教学演示 教案编排 习题解答 实验指导 全书插图 教材作者 使用帮助 知识扩展 退出 No 退出 Yes 版权页面 结束 No Yes 哈尔滨工业大学 2004 年本科生科技创新活动获奖作品集 111 图 1 课件总流程图 2 2 课件所使用软件的开发平台 课件所使用软件的开发平台 以 Macromedia 公司的多媒体开发软件 Authorware 6 0 作为基础开发平台 该平台不仅具有高度的并行功能 可以让多种媒体同步演示 而且具有丰富的 系统变量和系统函数 并支持功能扩展 可装入自行开发的外部函数和插件 此功能便于本课件的教案编排模块的实现 及满足模块中为多种媒体同时播放 的要求 采用 Autodesk 公司的 3ds Max 5 0 作为 3D 动画素材的制作软件 采用 Adobe 公司的 Photoshop 7 0 来制作课件中的平面图片素材 采用 Adobe 公司的 After Effect 作为录像剪辑素材和音乐的后期合成软件 还采用了 Adobe 公司 免费的 Acrobat Reader 5 0 作为文档阅读的软件 3 3 课件各模块具体实现 课件各模块具体实现 下面仅以特种加工 CAI 课件教师版为例来介绍课件各模块的具体实现 主控模块主控模块 主控模块中由其他 8 个子模块的连接和导航控制条组成 其中 把 返回 退出 音乐 设置成按钮 用右键功能菜单实现各子模块之间 具体页面的跳转 实现导航功能 所有课件位置页面名称用热区表现 如图 2 所示 教学演示模块教学演示模块 教学演示模块的主界面由 9 个热区组成 以教材中 9 章的 章标题为名称 当鼠标悬停到章标题上时 用章标题加亮方式表示 同时这一 章中的节标题以采用热区的方式在其右侧显示 单击节标题方式进入到相应的 图 2 课件教师版主控模块的界面 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 112 节 调用相应的节界面 如图 3 a 所示 在节的界面中 分别执行子类中继 承的显示属性来显示相应的教学素材 如动画 图片等 图 3 b 是实际播放 动画素材时的情形 教案编排模块教案编排模块 教案编排模块由三个子模块组成 教案编写子模块 教案 修改子模块和教案演示子模块 每一个子模块都独立完成一定的功能 图 4 a 是教案编排编写教案的情景 图 4 b 是教案编排播放教案的情景 习题解答和实验指导模块习题解答和实验指导模块 习题解答和实验指导两个模块的实现方法基本 相同 习题解答和实验指导主要由文本构成 而且本课件的用户对象是高等院 校的教师和学生 所以交互解答的选择题方式很难满足大容量 方便打印的要 求 因此在本课件中将习题和实验指导分别按章和实验名称分类 制作成 PDF 文档 通过调用 Adobe 公司免费发布的 Acrobat Reader 软件来实现显示和打印 的功能 极大的节约开发时间和费用 图 5 a 是习题解答模块调用习题文件 的情景 同时 根据实际需要开发了电火花线切割实验的仿真软件 为进一步 丰富本课件的内容 提高课件的实用价值做出了可喜的探索 图 5 b 是实验 仿真软件运行时的界面 a 教学演示模块界面 b 教学演示模块中动画播放 图 3 教学演示模块 哈尔滨工业大学 2004 年本科生科技创新活动获奖作品集 113 全书插图模块全书插图模块 全书插图模块中可浏览和定位查询 特种加工 第 4 版教 材中全部的插图 图片采用 GIF 格式 尽量减小文件大小 提高图片的显示速 度 图 6 a 是图片浏览器的主界面 图 6 b 是图片浏览器调用插图的情景 a 教案编排模块中编写教案 b 教案编排模块中播放教案 图 4 教案编排模块 a 全书插图模块主界面 b 全书插图模块调用插图 图 6 全书插图模块 a 习题解答模块调用习题文件 b 实验仿真软件运行界面 图 5 习题解答和实验指导模块 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 114 教材作者模块教材作者模块 教材作者模块主要介绍了 特种加工 第 4 版三位主编教 师丰富的教学和科研经历及联系方式 方便读者了解并与教材作者交流 如图 7 所示 使用帮助模块使用帮助模块 使用帮助模块不仅仅包括了软件的帮助信息 而且还提供 了与国内外特种加工网站的连接以及更为丰富的参考书目的介绍 使读者有更 广阔的信息来源空间 从而可更高层次的提高特种加工的教学质量 图 8 a 为国 内外特种加工网站连接界面 图 8 b 为参考书目介绍 知识扩展模块知识扩展模块 知识扩展模块运用大量的多媒体技术 表现了教材中未涉 及到加工工艺 样件 方法和公式推导等更为具体细致的知识背景信息 为教 师备课提供了大量的课外参考资料 图 9 为知识扩展模块的主界面 a 国内外特种加工网站连接 b 参考书目介绍 图 8 使用帮助模块 图 7 教材作者模块 哈尔滨工业大学 2004 年本科生科技创新活动获奖作品集 115 4 4 特种加工 特种加工 CAICAI 课件的测试与加密课件的测试与加密 课件在测试阶段采用了黑箱和白箱兼顾测试方法 累计黑箱测试 6 次 内 部白箱测试 10 次 修改了全部已发现的错误 并参考教师在实际教学中的测试 报告 完善了教案编排模块的功能 达到了可出版发行的要求 课件采用光盘为介质进行发布和发行 为了保护知识产权 本课件仅能在 光盘上运行 并且采用了多种加密方法 限制了简单的复制到硬盘 光盘到光 盘刻录 虚拟光驱等盗版行为 为课件的顺利发布和今后正常的发行奠定了基 础 5 总结与展望 本课题开发了一套实用的特种加工多媒体教材 可以在很大程度上帮助老 师备课和教学 同时给学习者以直观的印象 加深对课程的理解 扩展书本的 学习空间 提高教学质量 目前国内尚未有特种加工教学领域的多媒体课件发 布 预计该课件将会有较为广阔的发展前景 也会为我国特种加工学科教学的 发展做出贡献 随着计算机技术和网络的飞速发展 今后的多媒体 CAI 课件将在更加注重 人机交互性的基础上 发展成为基于网络流媒体技术的网络多媒体课件 并且 会不断普及 使更多的用户可以借助多媒体课件进行高效率学习 但同时也必 须看到计算机辅助教学只是一种辅助的教学手段 教师在实际教学过程中表现 出来的主动性 灵活性和积极向上的精神面貌 计算机是不可能做到的 图 9 知识扩展模块 基于多媒体技术的特种加工 CAI 课件的设计与实现 116 附录 1 特种加工 CAI 课件教师版框架 特种加工 CAI 课件教师版 教 学 演 示 教 案 编 排 经 典 习 题 实 验 指 导 教 材 作 者 使 用 帮 助 知 识 扩 展 第 一 章 第 二 章 第 九 章 电 火 花 加 工 机 理 应 用 实 例 自 动 进 给 机 构 以此 章为 例 创 建 教 案 修 改 教 案 运 行 教 案 教 案 实 例 实 验 指 导 实 验 仿 真 软 件 说 明 网 站 链 接 参 考 书 目 图 片 动 画 录 像 第 一 章 习 题 第 二 章 习 题 第 九 章 习 题 全 书 插 图 哈尔滨工业大学 2004 年本