摘要:本文在分析開發(fā)多媒體教學素材使用方法的基礎(chǔ)上，提出了以“互動”為特征的教學素材開發(fā)方法，并重點介紹了三維交互式教學素材的開發(fā)案例，對教師開發(fā)教學素材具有很好的啟發(fā)意義。

關(guān)鍵詞:交互式;教學素材;互動

教學素材的類型一般包括文本、圖片、聲音、視頻、動畫等，是多媒體教學不可缺少的組成部分。正是由于具有豐富的素材，才使多媒體輔助教學能起到意想不到的效果，大大調(diào)動學生的學習積極性，使學生有更形象生動的學習體驗。

為提高教學質(zhì)量，必須構(gòu)建多媒體輔助教學的新理念、新視野、新方法[1]。我們這里講的教學素材是指將一些用語言難以表達的內(nèi)容制作成交互式的動感情景，它不僅是教師上課講解使用的教學工具，更主要的是讓學生也能參與其中，加深學生對所學知識的掌握和理解。本文針對當前多媒體教學素材開發(fā)的現(xiàn)狀，提出了以“互動”為特征的教學素材開發(fā)方法，并通過三維交互式教學素材的開發(fā)案例，對互動式教學素材的開發(fā)進行了探討。

1教學素材的應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，計算機輔助教學已十分普遍，所使用的教學素材主要包括:

(1)PPT電子教案。這是一種應(yīng)用最廣泛的教學素材，一切由教師決定，素材以文字為主，穿插一些圖片、動畫和視頻演示[2]。在教學過程中，為了控制教學進度，教學演示往往一帶而過，如果學生思想略不集中，往往達不到預(yù)期的教學效果。

另外，部分教師未能制作較高質(zhì)量或個性化的電

子教案，有濫用多媒體的傾向，不僅浪費了教學資源，也直接影響了教學質(zhì)量。

(2) 網(wǎng)絡(luò)教學課件。該類課件信息量較大，可提供各種教學資源，包括電子教案、教學大綱、教學案例、練習、測試、實驗和參考資料等，也可以進行點對點的交互或大眾討論式交互，還可以提供輔導、答疑、作業(yè)及相應(yīng)的指導、評價等服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)多媒體課件的關(guān)鍵不再是多媒體的表現(xiàn)形式，而是網(wǎng)絡(luò)的交互。學生在網(wǎng)上自主選擇學習時間和學習內(nèi)容，參與教學活動，彌補課堂教學的不足。

然而，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)課件使用的視頻和動畫素材都是非互動式的，可控性和可操作性不強，學生無法參與其中。一些單純的動畫播放無法提高學生的瀏覽興趣，而一些冗長的視頻內(nèi)容更使學生無暇光顧，使這些教學資源利用率不高。

2交互式教學素材的開發(fā)

交互式教學素材的開發(fā)主要表現(xiàn)在以動畫為主體的素材開發(fā)上。交互動畫是指在動畫作品播放時支持事件響應(yīng)和交互功能的一種動畫，即動畫播放時可以接受某種控制，這種控制可以是動畫播放者的某種操作，也可以是動畫制作時預(yù)先準備的操作。這種交互性為學生提供了參與和控制動畫播放內(nèi)容的手段，學生由被動接受變?yōu)橹鲃舆x擇，逐漸沉浸到自我學習氣氛中，取得良好的學習效果。

基金項目:廣東省高校計算機公共課程教學改革項目(A04);廣東省高校教改示范課程案例資源建設(shè)項目(GDCS023);華南農(nóng)業(yè)大學教育教學與研究立項項目(JG09038)。

作者簡介:徐東風(1963-)，男，華南農(nóng)業(yè)大學信息學院(軟件學院)計算機科學與工程系副教授，本科，研究方向為計算機教學與科研。

電腦動畫可分為二維動畫和三維動畫，下面介紹一些常用二維和三維交互式動畫素材的開發(fā)方法。

(1) 二維交互式動畫素材的制作。二維動畫是平面上的動畫，制作時只要設(shè)置變形、移動、縮放，定義關(guān)鍵幀，其余工作由電腦自動完成。在教學素材制作中，使用最多的是Flash軟件，它畫質(zhì)優(yōu)美、短小精悍，同時也具有交互的特征。由于交互功能的使用需要通過腳本語言編程來實現(xiàn)，相對普通Flash動畫的制作有一定難度，所以它的交互特征大多體現(xiàn)在Flash游戲軟件的開發(fā)上，在教學素材開發(fā)方面應(yīng)用不多。其實開發(fā)交互式Flash動畫并不難，可以通過ActionScript腳本語言編程來實現(xiàn)。

ActionScript語言是面向?qū)ο蟮哪_本語言，它采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想和Flash中的事件驅(qū)動程序，以場景中的關(guān)鍵幀、按鈕、影片剪輯等組件為對象，用ActionScript來定義和編寫。在Flash中運用腳本語言，不僅可以根據(jù)用戶的要求動態(tài)控制動畫的各種行為，還能讓其做出反應(yīng)，實現(xiàn)動畫的交互功能。[3]

Flash中有三類交互動畫的制作方法:

① 實現(xiàn)按鈕動作。使用ActionScript，在按鈕上添加交互功能，通過按鈕控制動畫的播放、停止、上一片斷、下一片斷等功能。

② 實現(xiàn)幀動作。使用ActionScript，在幀上添加交互功能。

③ 實現(xiàn)片斷交互。使用ActionScript，在電影剪輯(片段)上添加交互功能。

另外，還可以利用ActionScript控制動畫中各種對象的屬性，達到更好的演示效果，如調(diào)整動畫播放速度、讓圖片可見、不可見、放大縮小等。[3]

對于非專業(yè)Flash動畫制作者而言，初次采用編寫腳本的方式開發(fā)交互式動畫可能會遇到一些困難，當完成一個案例素材的制作后，再去制作類似交互過程就簡單多了。

(2) 三維交互式動畫素材的制作。三維動畫是在一個虛擬的三維空間中演示物體的運動效果，熟練操縱三維軟件需要花費大量的精力和時間。三維動畫的制作過程一般包括建模、渲染、動畫幾個步驟。目前較多使用的三維軟件有3D Max、Maya等，但這些軟件在交互方面功能較弱。要開發(fā)三維交互式動畫，較多應(yīng)用的是一些虛擬現(xiàn)實軟件。早期開發(fā)采用VRML語言編程，但一般用戶掌握難度較大。目前國內(nèi)外的虛擬可視化制作軟件不需編程或只編寫少量腳本就可實現(xiàn)三維交互的演示效果，難度不是很大。下面我們通過一個電腦裝配過程的制作案例說明三維交互式教學素材制作流程。

3三維交互式教學素材的開發(fā)

三維交互式動畫的制作包含2個步驟:

(1) 三維建模。三維建模是制作三維動畫的基礎(chǔ)，用戶可以使用各種建模工具軟件建模，也可以在第三方開發(fā)的圖形庫中選購或下載。近年來，一些公司開發(fā)了專門針對3D對象建構(gòu)的可視化開發(fā)工具，為不熟悉編程的人員提供了方便。這些專門的開發(fā)工具盡管用法和功能各異，但開發(fā)過程一般都包括:

① 建立或編輯三維場景模型。

② 增強圖形質(zhì)量。

③ 設(shè)置場景中的交互。

④ 優(yōu)化場景模型文件。

其中三維建模是3D圖形制作的關(guān)鍵，對于特別復(fù)雜的場景，也可以用照片建模技術(shù)建立三維模型。

本案例使用的模型中，顯示器、機箱、鍵盤的制作主要使用3D Max建模，即直接創(chuàng)建基本的顯示器、機箱、鍵盤模型幾何體，然后再通過修改器中的可編輯網(wǎng)格調(diào)整物體形狀，或通過使用放樣、曲面片造型、組合物體來制作顯示器、機箱、鍵盤等模型，最后賦予模型關(guān)鍵幀動畫。而另一些模型，如CPU、內(nèi)存、顯卡、主板等，因為表面比較復(fù)雜，建模有一定難度，在對外觀要求不高的情況下，采用貼圖的方法替代具體的模型制作，減少建模時間，降低資源占用率，提高三維網(wǎng)頁程序的運行速度。使用3D Max制作出的電腦模型最終效果如圖1所示。

圖1電腦外觀三維模型

(2) 交互過程的實現(xiàn)。本案例使用國產(chǎn)WebMax平臺和3D Max軟件，并結(jié)合JavaScript腳本語言實現(xiàn)了一個虛擬電腦裝配過程。

WebMax是國內(nèi)自主研發(fā)的網(wǎng)上三維虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)平臺，具有獨特的壓縮技術(shù)、真實的畫面表現(xiàn)、豐富的互動功能，用戶可以直接在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽三維互動內(nèi)容。

使用WebMax，系統(tǒng)設(shè)置了兩種不同類型的按鈕:裝配功能控制按鈕和視角瀏覽按鈕。裝配功能控制按鈕包括開始安裝、調(diào)出配件、安裝配件、卸載配件、完成安裝和是否可以單獨查看電腦配件等六個控制按鈕。視角瀏覽按鈕包括電腦模型的上下左右移動、放大縮小、前視圖、后視圖、左視圖、右視圖、上視圖、下視圖和默認視圖等13個方向按鈕。按鈕布局如圖2所示，圖中左直角為裝配功能控制按鈕，右上角為視角瀏覽按鈕。

使用WebMax提供的JavaScript函數(shù)，可以進行交互功能的程序編碼。利用WebMax本身自帶的交互功能，并結(jié)合JavaScript腳本語言，可以實現(xiàn)開始安裝、調(diào)出配件、安裝配件、卸載配件、完成安裝、單獨查看電腦配件、方向視圖等交互功能。圖3為演示過程中的一個裝配界面。

圖2按鈕設(shè)計布局圖圖3電腦裝配過程圖

本案例開發(fā)的工作流程如下:

① 利用3D Max建模，并導出WebMax能夠使用的s3d格式文件。

② 把得到的s3d文件導入WebMax中，進行界面設(shè)計，定制一般的交互功能。

③ WebMax打包生成網(wǎng)頁。

④ 利用WebMax提供的JavaScript函數(shù)，在導出的網(wǎng)頁里編寫代碼，進行復(fù)雜交互性功能的設(shè)計。

制作三維交互式動畫素材，從建模到交互過程的實現(xiàn)方法有很多，選取合適的軟件開發(fā)環(huán)境也是一個很重要的環(huán)節(jié)。無論采用何種三維建模軟件和交互式開發(fā)平臺，整個開發(fā)流程與圖4的過程基本相似。

圖4設(shè)計過程流程圖

4結(jié)束語

在課堂教學中，教師既可以演示使用交互式教學素材，利用其動感情景吸引學生的注意力，提高教學效果，也可以將其安裝在網(wǎng)絡(luò)多媒體課件中，讓學生在網(wǎng)上自主選擇相關(guān)素材，進行互動式學習。

在后一種教學方式中，教師應(yīng)充分調(diào)動學生的積極性，使學生自主對問題進行研究、解決。當學生對某一個問題產(chǎn)生興趣并努力解決它時，他對該問題的了解也是最深刻的[4]。在學習過程中，學生學習到的不再是單純的知識點，而是獲得該知識的過程，這樣就可以“知其然，亦知其所以然”，在互動過程中也體驗到了學習的樂趣。

參考文獻:

[1] 林惠強，徐東風，劉財興. 以“致用”為導向的“大學計算機基礎(chǔ)”教學研究與實踐[J]. 計算機教育，2008，10(20):153-156.

[2] 徐東風. 大學計算機基礎(chǔ)[M]. 北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2008.

[3] 王劍. ActionScript在Flash中制作交互動畫的高級應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導報，2008(25):26.

[4] 趙俊美. 模擬電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程中Flash交互動畫的應(yīng)用[J]. 電腦開發(fā)與應(yīng)用，2004(6):40-42.

Method and Practice of Developing Teaching Materials based on Interdependent

XU Dong-feng1， CHEN Yan2， LIN Hui-qiang1， LIANG Yun1

(1. College of Information， South China Agricultural University， Guangzhou 510642， China;2.College of Engineering， South

China Agricultural University， Guangzhou 510642， China)

Abstract: According to the method of developing recently multimedia teaching materials， a new way of developing teaching materials is proposed in this paper. This new method is interdependent. And it pays more attention on the development of the three-dimensionally alternating teaching materials. The method and point of this paper can be considered as good reference for everyone.

Key words: alternating; teaching material; interdependent

(編輯:張玥)