陳毅挺 賴雅花 林棋

(閩江學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系 福建福州350108)

計(jì)算機(jī)與化學(xué)

儀器分析實(shí)驗(yàn)CAI課件的開發(fā)與設(shè)計(jì)*

陳毅挺 賴雅花 林棋

(閩江學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程系 福建福州350108)

利用各種多媒體工具，開發(fā)了儀器分析實(shí)驗(yàn)多媒體教學(xué)系統(tǒng)，并通過(guò)實(shí)踐收到了良好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

儀器分析實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，學(xué)生可以通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)加深對(duì)儀器分析基本理論的理解和掌握，熟練掌握現(xiàn)代分析儀器的使用和操作技能［1］。在教學(xué)過(guò)程中，要求在較短的時(shí)間內(nèi)，使學(xué)生了解各種儀器的結(jié)構(gòu)、原理，熟悉操作方法，理解課堂上所學(xué)到的理論知識(shí)，這需要一定的講解時(shí)間。但如果講解的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)占用學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。筆者結(jié)合多年的儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，設(shè)計(jì)了儀器分析實(shí)驗(yàn)CAI課件，并將其用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開始前的預(yù)習(xí)中利用該軟件進(jìn)行自學(xué)，觀看操作視頻，并按要求撰寫實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。

1 設(shè)計(jì)思路

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件的形式多樣，不同CAI課件形式的選擇應(yīng)從開發(fā)的目的和課程的內(nèi)容出發(fā)，選擇適合于表現(xiàn)這門課程的組織方式和表現(xiàn)形式，突出資料的準(zhǔn)確性及邏輯推理的合理性，注意使結(jié)構(gòu)和界面有利于學(xué)習(xí)。由于實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行講解的時(shí)間有限，因此筆者考慮設(shè)計(jì)的CAI課件應(yīng)該是立足于學(xué)生課外自學(xué)。基于上述考慮，儀器分析實(shí)驗(yàn)CAI課件的設(shè)計(jì)思路如下:從教學(xué)大綱出發(fā)，設(shè)計(jì)課件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)，可以對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行順序的或隨意的瀏覽，同時(shí)注意針對(duì)不同內(nèi)容采用不同的表現(xiàn)手法:對(duì)一般的內(nèi)容，用文本說(shuō)明加示意圖和實(shí)物圖片的表現(xiàn)方式;對(duì)儀器結(jié)構(gòu)和儀器操作步驟，使用視頻或者動(dòng)畫的方式表示。

儀器分析實(shí)驗(yàn)課件制作平臺(tái)選擇的是SWISHmax軟件，這是一款功能強(qiáng)大的動(dòng)畫特效軟件，其特點(diǎn)是省時(shí)省力、簡(jiǎn)單易用、上手快，除已內(nèi)建230種特效動(dòng)畫效果外，還可自行創(chuàng)建動(dòng)畫特效。利用形狀、文字、按鈕以及移動(dòng)路徑等手段，可以制作交互性電影。另外，SWISHmax還可以和Macromedia Flash、Dreamweaver等軟件相結(jié)合，提升課件的制作品質(zhì)。

2 課件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

多媒體課件信息量大，具有集成性強(qiáng)、交互性強(qiáng)和控制性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，必須根據(jù)教學(xué)內(nèi)容對(duì)課件的整個(gè)結(jié)構(gòu)做好設(shè)計(jì)和規(guī)劃，這是課件制作工作的基礎(chǔ)。儀器分析實(shí)驗(yàn)課件應(yīng)以學(xué)生為主體，要體現(xiàn)以學(xué)生為中心的原則。本課件主要有3個(gè)層次，4個(gè)模塊，見圖1。

圖1 課件整體框架

3 多媒體素材

在課件制作前，要對(duì)畫面的結(jié)構(gòu)、聲音的配置、情節(jié)的編排和畫面的組織轉(zhuǎn)換等進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，這樣才能較好地完成課件的開發(fā)與制作［2］。同時(shí)，素材的準(zhǔn)備要在遵循一定的教學(xué)設(shè)計(jì)原理的基礎(chǔ)上搜集、篩選，然后進(jìn)行處理，使之滿足實(shí)用需求。在本課件的開發(fā)過(guò)程中，素材的準(zhǔn)備工作占整個(gè)開發(fā)工作量的80%以上。

文本是最常規(guī)的媒體類型，其基本來(lái)源是教材，因?yàn)榻滩氖菍?shí)施教學(xué)的基本依據(jù)，只有深刻理解和把握教學(xué)內(nèi)容，才能準(zhǔn)確提煉出表達(dá)信息的文字內(nèi)容。課件中的文本素材通常比較準(zhǔn)確。在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做到層次清晰、段落分明、高度概括，不能給人以堆砌、龐雜之感，最好是從局部到整體，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，這樣才能符合人類認(rèn)識(shí)客觀事物的規(guī)律。例如可先按實(shí)驗(yàn)編號(hào)排列，同時(shí)將每個(gè)實(shí)驗(yàn)依次分為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、基本原理、儀器、試劑、實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)步驟、數(shù)據(jù)及處理、思考題等多個(gè)小節(jié)進(jìn)行描述。另外，實(shí)驗(yàn)條件及數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜，我們將其設(shè)計(jì)成表格，以便能讓人一目了然。

課件中圖片的選擇要緊緊圍繞主題，應(yīng)有利于學(xué)生認(rèn)識(shí)、理解和記憶［3］。課件制作中用到的背景以及按鈕圖片，主要是通過(guò)數(shù)碼拍攝、上網(wǎng)下載、SWISHmax直接繪制等方式獲得。對(duì)于不同途徑獲得的圖像，在編輯時(shí)應(yīng)注意盡可能使其風(fēng)格一致，必要時(shí)可進(jìn)行統(tǒng)一處理［4］。

課件中的音頻文件分為語(yǔ)音、音效、音樂(lè)3類，包括數(shù)字性音頻、CD數(shù)字音頻和MIDI等。

課件中的視頻內(nèi)容主要是對(duì)儀器結(jié)構(gòu)和操作過(guò)程進(jìn)行拍攝，然后應(yīng)用Windows Movie Maker、繪聲繪影等軟件進(jìn)行編輯，刪除不必要的情節(jié)，并加入轉(zhuǎn)場(chǎng)效果及字幕等。

4 多媒體課件制作

4.1 目錄

目錄是聯(lián)系具體模塊的紐帶，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，將目錄中的教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)教材、操作視頻、實(shí)驗(yàn)要求等4個(gè)模塊分別用圖標(biāo)表示，以綠色字體在圖標(biāo)上面作提示，起突出作用。各模塊之間采用箭頭循環(huán)連接，同時(shí)將其制作成按鈕，點(diǎn)擊即可進(jìn)入相應(yīng)模塊界面。

4.2 教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是課程的提綱，該模塊以淺綠色為背景主調(diào)，字體采用深藍(lán)色和草綠色，整個(gè)界面有如春天般的氣息，使課程內(nèi)容顯得有活力，學(xué)生通過(guò)該模塊的內(nèi)容，可以了解實(shí)驗(yàn)開設(shè)的目的、項(xiàng)目與所用的儀器設(shè)備。

4.3 實(shí)驗(yàn)教材

實(shí)驗(yàn)教材是對(duì)課本內(nèi)容的寫實(shí)，該模塊設(shè)計(jì)采用書本活頁(yè)的圖案作為背景，字體采用黑色。由于背景與文字的色調(diào)均為冷色，可以給讀者安靜、莊重的感覺(jué)，有助于更好地學(xué)習(xí)知識(shí)。學(xué)生可以通過(guò)該模塊，對(duì)實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容有所了解，從而幫助學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

4.4 操作視頻

操作視頻模塊采用白色與灰色相間的豎條紋作為背景，以漸進(jìn)的黃色襯托灰色的字，有明暗相間、簡(jiǎn)潔、突出的效果。其內(nèi)容圖標(biāo)是相框與圖片兩種不同動(dòng)畫的結(jié)合，以制造一種與模塊主題相符的情境。為了配合教學(xué)內(nèi)容，使某些抽象的內(nèi)容及難懂的原理更易于為學(xué)生所理解和掌握，在操作視頻模塊中加入了以下9個(gè)實(shí)驗(yàn)的視頻內(nèi)容:①氣相色譜儀的操作;②722型分光光度計(jì)的使用;③紫外可見分光光度計(jì)的使用;④極譜儀的使用;⑤氟離子選擇性電極測(cè)定氟;⑥電位滴定法測(cè)定亞鐵含量;⑦原子吸收分光光度法(測(cè)定自來(lái)水中鎂含量－標(biāo)準(zhǔn)曲線法);⑧高效液相色譜法(測(cè)定鄰苯二甲酸酯含量);⑨直接電位法測(cè)定溶液的pH。

4.5 實(shí)驗(yàn)要求

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求模塊的主要目的是突出實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)。背景為淺灰色，不用圖片;字體為深灰色，以便在形成區(qū)別對(duì)比的同時(shí)，不易造成視力疲勞。此界面能讓使用者很快切入主題，符合實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有的嚴(yán)肅氣氛。該模塊主要包括以下3部分:①正確把握實(shí)驗(yàn)的3個(gè)環(huán)節(jié);②儀器分析實(shí)驗(yàn)要求;③實(shí)驗(yàn)室安全。

總之，4個(gè)模塊分別依照其各自特點(diǎn)選擇不同的背景畫面，在課件中，它們的索引圖表與文字按鈕均可以連接到相應(yīng)界面。4個(gè)模塊中的索引、返回及超鏈接均根據(jù)各自背景及內(nèi)容的不同進(jìn)行設(shè)計(jì)，而不是單調(diào)地使用某個(gè)圖標(biāo)。這樣既能形成一定風(fēng)格，又能突出主題。

5 課件使用效果

首先，使用該課件有助于提高學(xué)生的預(yù)習(xí)質(zhì)量。儀器分析實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是使用精密儀器。如果學(xué)生僅僅看著書本預(yù)習(xí)，則對(duì)復(fù)雜的儀器結(jié)構(gòu)原理、操作方法等難以把握，而且印象不深;在具體做實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往不知從何下手，甚至有些學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后還不知做了什么。而利用本課件進(jìn)行預(yù)習(xí)，學(xué)生不僅能預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的原理、內(nèi)容，而且還可以通過(guò)課件中的視頻文件了解儀器的結(jié)構(gòu)功能及操作步驟，比較直觀地理解儀器的結(jié)構(gòu)和基本原理，并學(xué)習(xí)儀器的使用方法，為順利地完成實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，該課件能直接影響學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，提高實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。學(xué)生通過(guò)認(rèn)真預(yù)習(xí)，可以對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，做實(shí)驗(yàn)時(shí)就能更加主動(dòng)。

其次，使用該課件有助于促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范與養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。在課件中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)提出了具體的要求，包括實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫格式等。學(xué)生通過(guò)自學(xué)課件，寫出規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)處理和提出問(wèn)題并討論上，改變了以往預(yù)習(xí)時(shí)只是簡(jiǎn)單地抄寫實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟和數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。學(xué)生通過(guò)視頻文件進(jìn)行預(yù)習(xí)，可以初步掌握實(shí)驗(yàn)操作的基本程序，使實(shí)驗(yàn)失敗的人次和操作失誤的現(xiàn)象明顯減少，特別是還能使儀器故障的概率大幅度下降，有利于保障儀器分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的順利進(jìn)行。

另外，學(xué)生使用該課件后，教師在上課時(shí)就不用每次都費(fèi)時(shí)費(fèi)力地作詳細(xì)講解，這樣可以有更多的時(shí)間和精力指導(dǎo)學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)操作技能并啟迪學(xué)生培養(yǎng)創(chuàng)造性思維，從而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

面對(duì)一個(gè)發(fā)展愈來(lái)愈快的世界，單一的課堂教學(xué)必將被多樣化的教育形式所取代。實(shí)踐證明，該課件的使用是提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的一種有效途徑，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作技能有一定的作用。當(dāng)然，該課件還有許多可以改進(jìn)的地方，如可以增加學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄入的接口，這樣一方面可以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣，另一方面可以減少個(gè)別學(xué)生拼湊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，可促使學(xué)生更加注重實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的每一個(gè)步驟，盡量減小可能產(chǎn)生的誤差。另外，還可以構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)的模塊［5］，以解決一些大型儀器數(shù)量不足和短缺的問(wèn)題，這也是我們要繼續(xù)完善該課件的下一步計(jì)劃。

［1］ 趙瑞，魏永鋒，雷根虎，等.大學(xué)化學(xué)，2000，15(6):35

［2］ 薛德黔.銅仁師范高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2000(4):48

［3］ 王軍，孫愛國(guó).現(xiàn)代教育技術(shù)，2006，16(5):27

［4］ 耿國(guó)華.多媒體藝術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京:高等教育出版社，2004

［5］ 周標(biāo)，朱亞?wèn)|，繆強(qiáng)，等.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué)，2003，20(3):348

閩江學(xué)院教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目(0915B)