物理化学实验仿真课件的开发

1、物理化学实验仿真课件的开发    摘 要:本文以中国石油大学(华东)物理化学实验使用的物理化学实验教材为脚本,Flash软件为开发平台,Photoshop为辅助开发软件,开发了物理化学实验的仿真课件。对物理化学实验仿真课件的开发思路、教学单元间层次结构的创建、动画演示和交互操作方法、仿真过程的分步实施步骤等开发设计理念及一些相关技巧和经验进行了详细讨论。关键词:物理化学实验;仿真课件;网络精品课中图分类号:G434文献标识码:B文章编号:1673-8454(2010)13-0052-02物理化学实验的目的是使学生通过实验加深对物理、化学基本原理的理解,学

2、习基本的物理、化学实验方法和测量技术,学习用先进的仪器进行科学实验,提高应用物理、化学理论知识解决实际问题和进一步创新的能力。1国内外的物理化学实验教学的发展趋势就是激发学生的实验兴趣、培养学生的创新意识与综合能力。但是在物理化学实验教学中,由于教学设备条件的限制,如一些常规仪器设备不足,实验仪器落后及间断性使用,药品的供应难以保证等,这些都限制了学生对物理化学实验的进一步了解。2另一方面,由于物理化学实验一般耗时较长,对于实验中遗漏的细节,无法回头观察,而且实验操作一般只做一遍,不易在脑海中形成深刻的记忆。同时,为让学生对未开设的物理化学实验的操作也有所了解,有必要开发可反复演示的人机交互式

3、物理化学实验仿真课件。为拓宽物理化学实验的教学模式以及为配合我校全国工科基础化学教学基地、山东省物理化学精品课以及国家级物理化学网络精品课的建设,我们开发了物理化学实验仿真课件。从实验仪器的安装到每一实验步骤的实施,以及实验中的注意事项,该课件都实现了人机对话。该仿真课件还包括实验数据的处理以及思考题的回答等。该物理化学仿真课件已经在中国石油大学网络学院的国家级物理化学网络精品课的网站中使用,部分仿真实验课件也在本科物理化学实验中使用,取得了很好的教学效果。一、物理化学实验仿真过程开发思路物理化学仿真课件的开发是在物理化学理论课的基础上辅助物理化学实验课开展的,是基于多媒体辅助教学开发的对实验

4、教学的补充。本文选择以中国石油大学物理化学教材为脚本,每个实验作为教学单元的树型结构建构知识框架。第一步:以“实验的主页面”为父目录,“实验目的”、“实验预习要点”、“实验仪器与药品”、“实验原理”、“实验步骤”、“实验数据处理”及“思考题”为子目录。在实验播放时,可以从父目录到子目录直接链接,也可以播放父目录后,依次播放各子目录。学生可以根据各自的要求,选择适合自己的播放模式。第二步,将各个实验仪器使用链接在“实验仪器与药品”的场景下,使前者称为后者的子目录。第三步,在“实验步骤”的场景编写中,设置相关的注意和强调部分。由于不同学生对实验仿真课件的使用目的不同,如:对基础实验,以预习为主,重

5、点展示出实验的注意点;对在实验室不易操作的有毒、有危险性或仪器昂贵的实验,需加强对实验的仿真模拟,使学生能有身临其境的感觉。二、设计平台的选择在物理化学实验仿真过程的开发中,为便于不同程度的学生学习,应选用交互性强、动画形象生动的软件。我们选用Flash作为制作物理化学实验仿真课件的平台。由于Flash只提供矢量图像的绘制工具,在表达造型光影关系的层次上受到很大限制,我们在实验仪器的制作中,利用Photoshop等软件辅助构图以表现光影的层次感。此外,Flash对于图像、声音和视频文件都可以进行相应的压缩处理,这使得导出的SWF文件较小,方便携带和在网络上发布共享。Flash课件制作完成后可以

6、HTML格式发布,而且导出后的SWF文件也可以用IE浏览器打开,因此无需安装Flash软件便可方便使用。三、脚本的编写脚本就是具体规定在每个单元中计算机向学生传送什么信息。在实验课件的编写中,应明确实验各层次向学生传递的信息,特别是实验操作过程的仿真设计,应把该过程的目的、实施细节、结果清晰呈现在学生面前。因此,需要对教学内容的选择、结构的布局、视听形象的表现、人机界面的形式、解说词的撰写、音响和配乐的手段等进行周密的考虑和细致的安排。脚本的内容包括整体思路、场景过程、动画素材和效果要求等部分。从多媒体课件的开发制作角度来看,脚本的创作通常分为两步进行。第一步是文字脚本的创作:首先必须写清楚大

7、概的教学过程和重要的教学环节;其次要写明课件的作用点,明确课件所起的作用和意义,如果能够使用其他媒体或手段达到效果,就没有使用课件的必要性;再就是要写出需要的文字、图片、动画、声音等素材;最后要注明各个课件片段要展现的效果和出现形式。第二步是稿本的编写:编辑稿本是在文字稿本的基础上创作的,它是制作多媒体教学课件的直接基础。4四、仿真过程的实现步骤1.建立元件库元件是Flash中的基本构成元素之一。它包括:图形、影片剪辑与按钮。图形元件常为静态图像,通常将仿真实验中的背景、文字、图片等内容制作成图形元件。影片剪辑元件既可以是静态图像,也可以创建为可反复使用的动画片段。在Flash中,选择“线条”

8、工具,绘制出各个仪器的边线,然后选择“颜料桶”工具,在“混色器”面板中,设置所需的颜色进行填充。对于亮点,选用“刷子”工具,选择白色,绘制高光点。而对于有转折的渐变填充,在Flash中无法完成,则把绘制的草图导出,然后在Photoshop中进行“羽化”、“涂抹”、“模糊”等处理。完成后,再将其导入Flash动画中进行调整。将绘制完成的仪器、仪表图形保存在元件库中。2.分设场景场景中有独立的时间轴和坐标系,Flash的播放可以依次播放各个场景也可以运用动作语言实现场景间的跳转。在实验中,为了实现从“实验目的”、“实验原理”等文字叙述到实验的动画演示的跳转,将“实验目的”、“实验预习要点”、“实验

9、仪器与药品”、“实验原理”、“实验步骤”、“实验数据处理”及“思考题”分设不同的场景,这样也便于制作编辑。3.建立实验演示动画和交互操作将实验仪器在舞台中连接好后,添加帧动作、按钮动作、影片剪辑动作脚本代码来实现实验的交互操作。动画是课件中的重要元素,它能将静态的文字、图形、图片变成活生生的屏幕动画,并通过对象的放大、缩小、旋转、变色、旋转的改变等来表达实验现象,从而有效地帮助学生理解实验过程。我们在场景的时间轴中插入“关键帧”,在对应的关键帧中应用相应的工具设置形状、动画补间。也可以“插入-时间轴特效”,添加“变形/转换”、“分散式直接复制”、“复制到网格”、“分离”、“展开”、“投影”、“

10、模糊”等特效。然后,运用动作脚本,添加相应的动作语句,实验场景的跳转和交互动作。按照教学设计所确定的课件结构和脚本设计的具体内容将各种素材有机地结合在一起,编辑成交互性强、操作灵活、视听效果好的教学课件。4.声音的录制和导入在实验的关键步骤演示中,我们添加了声音讲解。在实验仿真过程的开发中,采用JetAudio软件录音,将实验讲解保存为MP3格式,并添加背景音乐。然后导入Flash中再进行相应的调整、美化。5.仿真过程的整体渲染和打包仿真动画制作完毕后,应制备出相应的“片头”、“片尾”并规划好场景间的跳转。“片头”主要介绍出所开发的仿真过程的名称,各个部分的标题、制作者信息等。“片尾”则是演示

11、结束时的画面,要求简单和谐。按“Ctrl+Enter”,预览所制成的动画,对于其中不完善的地方再进行修改。最后,在第一场景的第一帧添加代码fscommand(“fullscreen”,true),使动画全屏播放。制作多媒体课件的最终目的是在教学上应用。Flash动画制作完毕后,进行整体的调试和界面的美化,然后进行发布。点击菜单中“文件-发布设置”,在弹出的发布设置窗口中选择“EXE”格式,可以得到独立于Flash Player播放的可执行文件,不需要安装插件即可直接播放使用。如果是对于一系列实验的仿真模拟的开发,可以将制作好的课件拷贝到软盘或制作成光盘。若选择“SWF”、“HTML”文件格式,

12、可以将其导入Dreamweaver,这样可将仿真实验置于网上,供学生在网上使用或下载后使用,成为网上教育软件。五、课件的试用与评价课件制作完成后,我们在化学工程及环境工程专业的部分学生中进行了试用,效果良好。该物理化学实验仿真课件的部分内容也作为我们申报国家级物理化学网络精品课的一部分,发到中国石油大学网络学院的国家级物理化学精品课网站上,供学生使用。参考文献:1郑传明,吕桂琴.物理化学实验M.北京:北京理工大学出版社,2005.2赵凯元,王敔清.物理化学实验教学改革中培养人才素质的探索J.铁道师院学报,2000(3):58.3刘金河,孙在春,杨国华等.物理化学实验M.东营:中国石油大学出版社,2006.4廖俊杰.Flash在多媒体教学课件开发中的应用J.中国集体经济,2007(5):180-181.(编辑:杨馥红)    你可能感兴趣