李薇

摘要：近年來教育體制的改革，教育方式也在不斷深化改革。材料專業(yè)的學(xué)生都會學(xué)習(xí)到無機(jī)非金屬材料物理化學(xué)這門重要的基礎(chǔ)課程，其中主要包括熱力學(xué)在無機(jī)材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用、無機(jī)材料的聚集狀態(tài)和過程動力學(xué)，這三部分內(nèi)容中包含大量的立體結(jié)構(gòu)，教師在教學(xué)過程中無法直觀地向?qū)W生進(jìn)行展示講解，這便需要利用多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行CAI系統(tǒng)的構(gòu)建。本文就無機(jī)非金屬材料物理化學(xué)CAI系統(tǒng)的開發(fā)展開探討。

關(guān)鍵詞：無機(jī)非金屬材料物理化學(xué);CAI系統(tǒng);多媒體;計(jì)算機(jī)技術(shù)

引言

物理化學(xué)涉及大量高等數(shù)學(xué)、近代物理等知識，加上現(xiàn)代物理化學(xué)的發(fā)展使其內(nèi)容迅速膨脹，而教學(xué)課時(shí)卻在不斷壓縮，這就要求教師必須有嚴(yán)謹(jǐn)、清晰的教學(xué)思路，設(shè)法突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)、改革教學(xué)方法、更新教學(xué)手段，計(jì)算機(jī)的輔助教學(xué)因此受到普遍重視，多媒體技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

1課程特點(diǎn)

課程主要分為3部分：熱力學(xué)在無機(jī)材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用、無機(jī)材料的聚集狀態(tài)和過程動力學(xué)。其中很多章節(jié)都需要用立體模型，這些模型一部分是比較規(guī)則的，可以利用現(xiàn)有的模型演示，而其它大量的則是不規(guī)則的立體結(jié)構(gòu)，沒有實(shí)物模型可以利用。即使是使用實(shí)物模型，也有很大的局限性，許多結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)無法表示出來。另外，由于教學(xué)中要對材料的動態(tài)變化進(jìn)行分析研究，而這些僅利用實(shí)物模型無法做到，這使得這門課程是公認(rèn)的難懂的課程。利用計(jì)算機(jī)教學(xué)則可以彌補(bǔ)以上的缺點(diǎn)，它不僅可以模擬簡單的晶體結(jié)構(gòu)，還可以構(gòu)造復(fù)雜的無機(jī)結(jié)構(gòu)，而且晶體結(jié)構(gòu)中各種對稱要素之間的關(guān)系一目了然。

2CAI系統(tǒng)特點(diǎn)

CAI系統(tǒng)是指教師使用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的形式與課堂講授相結(jié)合，CAI系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，具有以下的顯著優(yōu)勢。（1）可以有效地開展模擬實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用到無機(jī)非金屬材料物理化學(xué)課程中，CAI通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速運(yùn)算模擬縮短了材料在實(shí)驗(yàn)中所需的變化時(shí)間，可以節(jié)省課堂操作時(shí)間快速得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（2）方便控制。在課堂教學(xué)中，由于場地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限，很難做到讓所有學(xué)生都能有機(jī)會進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以有效解決這一問題，節(jié)省了貴重的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，又能使學(xué)生具體操作，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ΑＡ硪环矫?，多媒體軟件具有在教學(xué)中暫停、快進(jìn)、回放等功能，方便教師進(jìn)行具體細(xì)致的實(shí)驗(yàn)過程變化講解。（3）通過演示教學(xué)提高教學(xué)效果。CAI系統(tǒng)以清晰直觀、色彩豐富等優(yōu)勢向?qū)W生直觀地展示教學(xué)內(nèi)容，有利于學(xué)生加深理解，提高教師的教學(xué)效果。

3CAI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)工作

3.1素材的準(zhǔn)備

在利用authorware制作多媒體課件之前，首先應(yīng)該準(zhǔn)備好制作課件的素材。考慮到“無機(jī)材料物理化學(xué)”這門課程的內(nèi)容比較多，各部分的內(nèi)容相對獨(dú)立，所以按照其課程體系，可以把內(nèi)容劃分3個(gè)部分：即相圖與相變、固體結(jié)構(gòu)和過程動力學(xué)，這3個(gè)部分分別制作。下邊就以相圖與相變?yōu)槔齺碚f明制作過程，其它兩部分的制作過程與之相類似。首先，準(zhǔn)備好CAI課件所需要的素材，包括文字、圖像動畫和聲音。課件的片頭動畫主要采用coo13d制作，然后利用非線性編輯軟件premiere合成。主要是用動畫顯示課件的標(biāo)題和制作人等，并適當(dāng)?shù)丶尤肫渌鼉?nèi)容，使課件看上去更加吸引人。文字部分用文字處理軟件編寫。雖然authorware也提供了文字編輯功能，但是功能比較弱，所以如果需要編寫的文字部分較多，最好在其它字處理軟件中進(jìn)行。值得注意的是，authorware只支持txt和rtf格式的文檔，所以，在保存錄入的文字時(shí)一定要以以上的2種格式存儲文檔。簡單圖像的處理可以利用windows自帶的“畫圖”軟件繪制，復(fù)雜的就需要利用專業(yè)的繪圖軟件，如photoshop等。本課件三維動畫采用3dmax制作，然后生成avi格式的動畫文件以備使用，一共25個(gè)，動畫長度共計(jì)125min。

3.2創(chuàng)建演示文稿

我們一般使用空白幻燈片創(chuàng)建演示文稿。課件的文字內(nèi)容，以提綱式為主，避免“教材內(nèi)容搬家”，盡量做到簡明扼要、突出重點(diǎn);文字和背景的顏色搭配合理;一些重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容配用了與內(nèi)容能緊密結(jié)合的動畫效果與音響效果。為了迅速進(jìn)入講授內(nèi)容，我們在章節(jié)間建立了超級鏈接;為了有利于課堂分析和講解，不分頁而又要避免在有限的界面空間里圖象與文本不能全部展示、使圖文脫節(jié)，我們就采用為文本添加滾動條或“動畫效果”等功能，較好的解決了這個(gè)矛盾。這樣，改變了課件的直線型播放模式，讓課件運(yùn)行更加流暢，使各知識點(diǎn)、知識要素之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使表現(xiàn)力更加豐富。

3.3使用多種媒體軟件

開發(fā)“無機(jī)非金屬材料物理化學(xué)”CAI課件主要選用的軟件有：多媒體制作工具authorware、繪圖軟件photoshop、非線性編輯軟件premiere、動畫制作軟件3dmax以及coo13d立體文字及動畫處理軟件。其中最主要的使用軟件為authorware，這是一個(gè)結(jié)合了處理圖像、文本、動畫、數(shù)字電影和聲音等信息的交互式應(yīng)用程序制作軟件，該程序有清晰直觀的制作窗口，設(shè)計(jì)圖標(biāo)工具欄是創(chuàng)作交互式應(yīng)用程序的一個(gè)模塊，各種功能按照功能的屬性列表分門別類，功能屬性一目了然方便提供菜單命令，適合專業(yè)的設(shè)計(jì)人員操作，也適合于入門級的設(shè)計(jì)人員操作，適用人群覆蓋廣泛，authorware具有方便快捷、使用難度較低等顯著優(yōu)點(diǎn)。

3.4生成課件并測試完善

當(dāng)文本、圖像、圖形、動畫等多種數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好以后，我們就利用易學(xué)易用、組合方便、無需很深編程功底的power-point多媒體創(chuàng)作工具，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、組合、設(shè)置動畫效果、添加背景音樂，最后制作成多媒體教學(xué)課件。課件制作好了之后，我們進(jìn)行了認(rèn)真的測試，并對在實(shí)際運(yùn)用過程中發(fā)現(xiàn)的一些不足及時(shí)修改。

結(jié)語

CAI系統(tǒng)可以使用計(jì)算機(jī)技術(shù)運(yùn)用多媒體應(yīng)用軟件構(gòu)建無機(jī)非金屬材料晶體結(jié)構(gòu)和動態(tài)的變化過程，改變了傳統(tǒng)教學(xué)過程中教師采用不具體的模型演示教學(xué)模式，有利于學(xué)生對無機(jī)非金屬材料的動態(tài)變化清晰地掌握，降低了課程學(xué)習(xí)難度，使教師順利地開展教學(xué)工作。

參考文獻(xiàn)

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