吳 波，蔣明燦，楊秀德，高欽翔

（1.遵義師范學(xué)院物理與機(jī)械工程學(xué)院，貴州 遵義 563002；2.遵義市第四中學(xué)，貴州遵義 563000）

多媒體課件作為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的主要載體給各學(xué)科的教學(xué)工作帶來了極大的便利，但是，傳統(tǒng)的線性和交互型課件由于演示性強(qiáng)、交互性弱、探究性差已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足輔助教學(xué)的要求。隨著國家新一輪課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，教學(xué)中更加注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，強(qiáng)調(diào)必須改變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)方式為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的探究模式，這必然對信息技術(shù)和學(xué)科的整合提出更高的要求。因此，全交互、智能化和探究型多媒體課件將是新一輪課改的一個(gè)重要的努力方向[1]。

1 全交互智能化課件的含義和特點(diǎn)

全交互智能化課件是指使用者完全通過鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏、光筆甚至聲音等方式，對學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)步驟、學(xué)習(xí)速度自行選擇，并可根據(jù)交互事件的響應(yīng)能得到即時(shí)的反饋信息的新型課件。具體來說其主要有三個(gè)方面的特點(diǎn)[2]：

（1）全交互。即課件場景中對象能在用戶鼠標(biāo)、鍵盤操作下作出響應(yīng)，能實(shí)現(xiàn)對操作對象的移動(dòng)、關(guān)聯(lián)、組合等動(dòng)作，并可以通過鼠標(biāo)、鍵盤事件響應(yīng)實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)等。

（2）智能化。即課件能科學(xué)地體現(xiàn)知識的內(nèi)在機(jī)理，對用戶的操作進(jìn)行跟蹤和反饋，并在合適的位置給予相應(yīng)的提示和評價(jià)。

（3）探究性。即課件能完全通過人機(jī)交互來模擬知識探索的全過程。學(xué)習(xí)者按照不同的途徑、條件、步驟和方法，觀察到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在此基礎(chǔ)上對這些知識進(jìn)行探究，達(dá)到解決問題和獲取結(jié)論的目的。

2 全交互智能化課件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法

2.1 開發(fā)平臺的選擇

全交互智能化課件對開發(fā)平臺提出了很高的要求，既要能模擬物理實(shí)驗(yàn)的真實(shí)環(huán)境，又要體現(xiàn)全交互、智能化和探究性。傳統(tǒng)的課件開發(fā)工具如Powerpoint、Authorware 很難達(dá)到這樣的要求，Macromedia公司開發(fā)的Flash是一個(gè)很好的選擇。首先Flash有豐富的圖形處理功能，便于制作各種實(shí)驗(yàn)物品和實(shí)驗(yàn)儀器；其次隨著其新版本的陸續(xù)推出，F(xiàn)lash更加注重腳本語言的發(fā)展，目前的ActionScript2.0和ActionScript3.0已是一種類似于Java的面向?qū)ο缶幊陶Z言，這為課件實(shí)現(xiàn)交互性、智能化和探究性提供了可能；另外，F(xiàn)lash是一種基于Web的開發(fā)平臺，豐富的數(shù)據(jù)接口和友好的運(yùn)行環(huán)境也為其廣泛推廣提供了可能。基于這些優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)lash作為目前大紅大紫的網(wǎng)頁動(dòng)畫設(shè)計(jì)工具，用于開發(fā)當(dāng)前的全交互、智能化多媒體課件獨(dú)具潛力。

下面，我們將通過自制“彈簧振子”課件的實(shí)例，詳細(xì)介紹利用Flash平臺的ActionScript 2.0腳本語言，實(shí)現(xiàn)全交互智能型物理課件設(shè)計(jì)和開發(fā)的過程與方法。

2.2 設(shè)計(jì)思路和步驟

（1）打開Flash軟件，新建Flash文檔，保存為“彈簧振子.fla”文件。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)演示初始場景：在舞臺上方設(shè)置課件標(biāo)題為“彈簧振子”，使用繪圖工具繪制小球、彈簧等圖片素材。

（2）鼠標(biāo)交互控制：分別將小球和彈簧圖片轉(zhuǎn)為小球和彈簧影片剪輯，創(chuàng)建“彈簧振子”運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。通過Flash腳本語言編程，實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)對小球的拖放和相應(yīng)彈簧的拉伸和壓縮，要求鼠標(biāo)釋放后，小球會在鼠標(biāo)釋放處獲取彈簧和小球的位置參數(shù)，自動(dòng)使得小球在此彈簧回復(fù)力的作用下作簡諧振動(dòng)，觀察到無阻尼運(yùn)動(dòng)的模擬簡諧振動(dòng)現(xiàn)象。

（3）鍵盤交互控制：新建兩個(gè)輸入文本，用于輸入小球質(zhì)量和彈簧系數(shù)的值，演示中使用者可根據(jù)需要改變文本框輸入值，程序?qū)⑼巾憫?yīng)這個(gè)輸入操作，實(shí)現(xiàn)輸入值與“彈簧振子”動(dòng)畫的動(dòng)態(tài)交互。

（4）屏幕輸出交互：對小球所受到的回復(fù)力、位移、速度、加速度以及動(dòng)能與勢能等物理量通過文本框、圖形等形式進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，以幫助使用者實(shí)時(shí)了解這些物理量的變化關(guān)系。具體在此課件設(shè)計(jì)中，分別用四個(gè)長度、方向不斷變化的箭頭來模擬小球所受到的回復(fù)力、位移、速度、加速度，箭頭的長度反映了該物理量的大小，箭頭的指向代表了該物理量的方向；動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化用兩個(gè)長度不斷變化的矩形表現(xiàn)，矩形的長度分別代表了兩者能量的大小。

（5）全局控制：設(shè)置“停止”、“繼續(xù)”和“返回”三個(gè)控制按鈕，實(shí)現(xiàn)控制課件動(dòng)畫的演示運(yùn)行和返回初始狀態(tài)。

（6）輔助設(shè)計(jì)：在演示場景舞臺左下角處給使用者提供課件演示的“操作說明”。

（7）輸出和平臺轉(zhuǎn)移：測試和發(fā)布影片，并保存為“彈簧振子.swf”影片文件，也可以輸出為“.exe”可執(zhí)行文件，用于各種教學(xué)環(huán)境之中。

2.3 演示場景界面設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)思路要求進(jìn)行制作，本課件實(shí)驗(yàn)演示場景設(shè)計(jì)界面如圖1所示。

圖1 課件實(shí)驗(yàn)演示場景界面

3.3 全交互實(shí)現(xiàn)方法

“彈簧振子”課件全交互設(shè)計(jì)主要是通過鼠標(biāo)和鍵盤兩種交互操作方式，完全利用Flash Action－Script2.0腳本語言編程來實(shí)現(xiàn)。

3.3.1 鼠標(biāo)交互

（1）拖拽交互

在網(wǎng)上經(jīng)?？吹紽lash影片中有的對象可以被鼠標(biāo)進(jìn)行拖動(dòng)。例如類似七巧板的拼圖游戲，控制音量的滑桿等，所使用的就是Flash中的拖拽動(dòng)作。上述設(shè)計(jì)思路（2）也是利用Flash影片剪輯實(shí)例的拖拽命令來實(shí)現(xiàn)的。

圖2 鼠標(biāo)拖動(dòng)小球釋放后的實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象

操作步驟：

1）打開“彈簧振子.fla”Flash文檔，在演示場景舞臺上繪制一個(gè)小球，選中小球并按F8，將此轉(zhuǎn)換為影片剪輯，命名為xq，確定后將會在舞臺上創(chuàng)建一個(gè)小球的實(shí)例。

2）選中此實(shí)例，并按F9打開動(dòng)作面板，輸入如下腳本：

on（press）{

startDrag（""，true，-220，-8，275，-8）；//當(dāng)鼠標(biāo)按下之后，小球在水平方向處于被拖拽狀態(tài)

_root.xingbian1.play（）；

_root.xingbian2.gotoAndStop（1）；

}

on（release）{

stopDrag（）；

//當(dāng)鼠標(biāo)釋放之后，將停止小球拖拽動(dòng)作

_root.xingbian1.gotoAndStop（1）；

_root.xingbian2.play（）；

}

上述代碼中xingbian1和xingbian2是鼠標(biāo)“按下”和“釋放”xq影片剪輯實(shí)例事件后，響應(yīng)小球和彈簧同步運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫的兩個(gè)代碼影片實(shí)例，其程序代碼見后面描述。

（2）按鈕交互

按鈕交互是實(shí)現(xiàn)課件交互最常用的一中交互操作方式。按鈕是Flash動(dòng)畫的基本元件之一，通過對它的設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)場景的播放、停止、快進(jìn)、快退、暫停、跟隨[3]等操作。上述設(shè)計(jì)思路（5）就是利用Flash按鈕實(shí)例的命令來實(shí)現(xiàn)對“彈簧振子”動(dòng)畫進(jìn)行人機(jī)交互的。具體操作步驟是：

1）在演示場景舞臺上創(chuàng)建“停止”、“繼續(xù)”和“返回”三個(gè)按鈕元件，分別命名為tz、jx和fh。

2）依次選中這三個(gè)按鈕實(shí)例，并按F9打開動(dòng)作面板，分別輸入如下腳本：

停止按鈕：

on（release）{

_root.xingbian1.gotoAndStop（1）

_root.xingbian2.stop（）；//演示停止

}

繼續(xù)按鈕：

on（release）{

_root.xingbian1.gotoAndStop（1）

_root.xingbian2.play（）；//演示繼續(xù)

}

返回按鈕：

on（release）{

_root.xingbian1.gotoAndStop（1）；

_root.xingbian2.gotoAndStop（1）；

_root.gotoAndStop（1）；

//返回初始狀態(tài)

_root.huang._width=269；_root.xq._x=37；

//小球和彈簧返回初始位置

_root.biao1._visible =0；_root.biao2._visible =0；_root.biao3._visible=0；

_root.wll._visible=false；_root.ljt0._visible=false；_root.ljt._visible=false；

_root.wjt0._visible=false；_root.wjt._visible=false；_root.sjt0._visible=false；

_root.sjt._visible=false；_root.ajt0._visible=false；_root.ajt._visible=false；

_root.dn._visible=false；_root.jxn._visible=false；

//模擬回復(fù)力、位移、速度、加速度箭頭和能量矩形與坐標(biāo)參考線設(shè)置為不可見

}

3.3.2 鍵盤交互

以上影片拖拽和按鈕交互都是通過利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊或釋放等來實(shí)現(xiàn)對課件的交互。此外，鍵盤交互也是常用方式。課件使用者通過鍵盤輸入指定信息后，對相應(yīng)事件作出響應(yīng)，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)課件交互的目的。上述設(shè)計(jì)思路（3）和（4）就是利用鍵盤輸入命令和在課件制作中采用“三幀法”[4]來實(shí)現(xiàn)的。

本課件的鍵盤交互主要是使用者可根據(jù)具體需要，改變小球質(zhì)量和彈簧彈性系數(shù)兩個(gè)文本框輸入值，實(shí)現(xiàn)“彈簧振子”動(dòng)畫的同步響應(yīng)與動(dòng)態(tài)交互。其交互效果如圖2～圖4所示。

圖3 改變彈簧彈性系數(shù)后的實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象

圖4 改變小球質(zhì)量后的實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象

圖5 彈簧彈性系數(shù)和小球質(zhì)量同時(shí)改變后的實(shí)驗(yàn)演示現(xiàn)象

操作步驟：

1）在演示場景舞臺上創(chuàng)建兩個(gè)代碼影片剪輯元件，分別命名為xingbian1和xingbian2。xingbian1影片剪輯的作用是用來記錄鼠標(biāo)釋放小球時(shí)的狀態(tài)（包括位移、回復(fù)力和加速度等），xingbian2影片剪輯的作用是用來實(shí)現(xiàn)鼠標(biāo)釋放小球后的運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫。

2）分別進(jìn)入兩個(gè)影片剪輯的圖層中，在時(shí)間軸上都添加為三幀關(guān)鍵幀，在每幀關(guān)鍵幀上依次按下F9打開動(dòng)作面板輸入腳本，在兩個(gè)影片剪輯的三幀關(guān)鍵幀中分別輸入如下腳本：

Xinbian1影片剪輯：

第一幀：stop（）；i=0；

第 二 幀 ：i=_root．xq．_x；x0=37；w=269；_root．huang．_width=w+i-x0；A=i-x0；

第三幀：gotoAndPlay（2）；//同步循環(huán)第二幀

xinbian2影片剪輯：

第一幀：stop（）；A=0；t=0；

第二幀：k=_root．k；//彈性系數(shù) m=_root．m；//小球質(zhì)量 t=t+0．5；//時(shí)間變量

T=Math．PI*2*Math．sqrt（m/k）；//周期 A=_root．xingbian1．A；//振幅

x=_root．xq．_x；//小球位置 x10=Math．a(chǎn)bs（x-37）；

w=Math．sqrt（k/m）；//角頻率

if（A＞225 or A＜-225）{

_root．xq．_x=37+A；_root．huang．_width=269+A；

_root．ljt0．_visible=false；_root．ljt．_visible=false；

_root．wjt0．_visible=false；_root．wjt．_visible=false；

_root．sjt0．_visible=false；_root．sjt．_visible=false；

_root．a(chǎn)jt0．_visible=false；_root．a(chǎn)jt．_visible=false；

_root．dn．_visible=false；_root．jxn．_visible=false；

_root．biao1．_visible=false；_root．biao2．_visible=false；_root．biao3．_visible=false；

//發(fā)生泛性形變，即小球拉伸或壓縮到超出彈簧發(fā)生彈性形變范圍

}else{

_root．xq．_x=37+A*Math．cos（Math．sqrt（k/m）*t）；

_root．huang．_width=269+A*Math．cos（Math．sqrt（k/m）*t）；

_root．ljt0．_visible=true；_root．ljt．_visible=true；

_root．wjt0．_visible=true；_root．wjt．_visible=true；

_root．sjt0．_visible=true；_root．sjt．_visible=true；

_root．a(chǎn)jt0．_visible=true；_root．a(chǎn)jt．_visible=true；

_root．dn．_visible=true；_root．jxn．_visible=true；

_root．biao1．_visible=true；_root．biao2．_visible=true；_root．biao3．_visible=true；

//發(fā)生彈性形變，即小球作簡諧振動(dòng)

if（x＞=37）{

_root．ljt0．_rotation=180；_root．ljt．_rotation=180；_root．ljt0．_x=37；

_root．ljt0．_width=k*x10；_root．ljt．_x=_root．ljt0．_x-_root．ljt0．_width；

}else{

_root．ljt0．_rotation=0；_root．ljt．_rotation=0；_root．ljt0．_x=37；

_root．ljt0．_width=k*x10；_root．ljt．_x=_root．ljt0．_x+_root．ljt0．_width；

} //模擬“力”

if（x＞=37）{

_root．wjt0．_rotation=0；_root．wjt．_rotation=0；_root．wjt0．_x=37；

_root．wjt0．_width=x10；_root．wjt．_x=_root．wjt0．_x+_root．wjt0．_width；

}else{

_root．wjt0．_rotation=180；_root．wjt．_rotation=180；_root．wjt0．_x=37；

_root．wjt0．_width=x10；_root．wjt．_x=_root．wjt0．_x-_root．wjt0．_width；

}//模擬“位移”

a=（k*x10）/m；

if（x＞=37）{

_root．a(chǎn)jt0．_rotation=180；_root．a(chǎn)jt．_rotation=180；_root．a(chǎn)jt0．_x=37；

_root．a(chǎn)jt0．_width=a；_root．a(chǎn)jt．_x=_root．a(chǎn)jt0．_x-_root．a(chǎn)jt0．_width；

}else{

_root．a(chǎn)jt0．_rotation=0；_root．a(chǎn)jt．_rotation=0；_root．a(chǎn)jt0．_x=37；

_root．a(chǎn)jt0．_width=a；_root．a(chǎn)jt．_x=_root．a(chǎn)jt0．_x+_root．a(chǎn)jt0．_width；

}//模擬“加速度”

v=-A*w*Math．sin（w*t）；v10=Math．a(chǎn)bs（v）；

if（v＞=0）{

_root．sjt0．_rotation=0；_root．sjt．_rotation=0；_root．sjt0．_x=37；

_root．sjt0．_width=v10；_root．sjt．_x=_root．sjt0．_x+_root．sjt0．_width；

}else{

_root．sjt0．_rotation=180；_root．sjt．_rotation=180；_root．sjt0．_x=37 ；

_root．sjt0．_width=v10；_root．sjt．_x=_root．sjt0．_x-_root．sjt0．_width；

}//模擬“速度”

_root．jxn．_width=m* （-A）*（-A）*w*w/2；_root．jxn．_x=37-_root．jxn．_width；

_root．dn．_width=m*v*v/2；_root．dn．_x=_root．jxn．_x；

_root．biao2．_x=37；_root．biao1．_x=37-Math．a(chǎn)bs（A）；

_root．biao3．_x=37+Math．a(chǎn)bs（A）；

_root．biao1．_y =_root．biao2．_y；_root．biao3．_y =_root．biao2．_y；

}//模擬“動(dòng)能”、“勢能”和“機(jī)械能”

第三幀：gotoAndPlay（2）；//同步循環(huán)第二幀

當(dāng)然，除鼠標(biāo)和鍵盤交互外，實(shí)現(xiàn)課件交互的方式還有其它，如觸摸屏交互、聲音交互等。順便提及，以上鼠標(biāo)和鍵盤交互的實(shí)現(xiàn)ActionScript2．0腳本都是編寫在對象本身上面，注意的是ActionScript2．0腳本也可編寫在時(shí)間軸的關(guān)鍵幀上，只不過這兩種編寫方法都要遵循一定的規(guī)則。第一種AS的編寫方法：把腳本寫在對象本身，書寫規(guī)則是：on（事件）{statements；//要執(zhí)行的腳本程序}；第二種按鈕AS的編寫方法：把腳本程序?qū)懺跁r(shí)間軸上，遵循的規(guī)則為：實(shí)例名．事件=function（）{statements；//要執(zhí)行的腳本程序}[5]。此外，按鈕和影片剪輯有八種事件，我們經(jīng)常用的是“按”（press）事件和“釋放”（release）事件。它們的區(qū)別在于“按”事件是當(dāng)鼠標(biāo)左鍵按下執(zhí)行，而“釋放”事件是在鼠標(biāo)左鍵按下后再釋放時(shí)執(zhí)行，這些在課件制作中可根據(jù)實(shí)際需要作出選擇。

4 結(jié)束語

全交互智能化課件由于同時(shí)具有交互性、智能化和探究性的特點(diǎn)，改變了學(xué)習(xí)者傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式，有利于學(xué)習(xí)者對知識的自我建構(gòu)，符合新課程標(biāo)準(zhǔn)對課件的設(shè)計(jì)理念，在傳統(tǒng)課件的基礎(chǔ)上向前邁出了一大步，為計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展提供了新的思路。在新一輪課程改革背景下，利用全交互智能化課件開展探究式物理教學(xué)將是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的有效途徑。但是，由于全交互智能化課件需要完全利用計(jì)算機(jī)語言編程實(shí)現(xiàn)，制作難度較大，加上人們普遍還沒有從傳統(tǒng)課件的固有模式中解放出來，導(dǎo)致目前真正能達(dá)到全交互智能化要求的課件還很少，我們對它的認(rèn)識也還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到應(yīng)有的深度。以上我們以Flash軟件為平臺，利用其自身ActionScript2．0腳本語言，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了全交互智能化物理課件，也只是作了一些嘗試和探討。對于全交互智能化課件的研究還需繼續(xù)深入下去，尤其是制作者應(yīng)在課件的交互性、智能化和探究性上多花工夫，多開發(fā)出一批高水平的產(chǎn)品[6]。全交互智能化課件必將在今后的教學(xué)活動(dòng)中大顯身手，對我國教育教學(xué)事業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極深遠(yuǎn)的影響。

[1]何克抗．信息技術(shù)與課程深層次整合的理論與方法[J]．電化教育研究，2005，（1）：7-15．

[2]任建華，冉鳴．全交互智能化化學(xué)課件及實(shí)現(xiàn)方法淺析[J]．化學(xué)教學(xué)，2006，（9）：47-49．

[3]莊文杰，李莎．基于Flash的課件交互功能的設(shè)計(jì)[J]．軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2009，（4）：81-82．

[4]吳波，楊秀德．利用Flash的Action Script實(shí)現(xiàn)三幀交互型物理課件的方法[J]．遵義師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，（5）：77-79．

[5]章精設(shè)．Flash ActionScript2．0 編程范例導(dǎo)航[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2006．25-52．

[6]曾令院．也談 Flash 制作交互性課件[J]．硅谷，2010，（2）：40-40．