引導型創新實驗的構建與實現

　　文章編號：1672-5913(2011)17-0046-04 中圖分類號：G642 文獻標識碼：B
　　摘 要：本文研究大學計算機基礎課程的主要實驗類型及特點，基于自主設計與創新型實驗方法構建引導型創新實驗模型，并給出具體實現方案，以彌補自主設計與創新實驗缺乏指導作用、不易管理的缺點。
　　關鍵詞：大學計算機基礎；自主設計與創新型實驗；引導型創新實驗
　　基金項目：吳秀娟，女，講師，研究方向為大學計算機基礎、動畫設計與應用等課程的教學和研究。
　　大學計算機基礎是非計算機專業學生的計算機基礎課程，實驗教學是課程必不可少的一個環節，能顯著提高學生應用計算機解決實際問題的能力[1]。
　　1 大學計算機基礎課程簡介
　　1.1 課程內容與安排
　　根據北京航空航天大學非計算機專業學生的調研情況，我們發現學生具有“認識與實際操作有偏差”、“學習基礎參差不齊”、“應用能力有待提高”等特點[2]，為此我們將課程分為兩個層次：第一層次為基礎部分，第二層次為提高部分。第一層次主要講授計算機基礎知識、微機用戶界面及其應用、常用Office辦公軟件、計算機網絡基礎、程序設計基礎、信息安全與道德、多媒體技術基礎7章內容。第二層次有7門子課程，包括數據庫技術基礎、網頁設計與制作、常用工具軟件、數學建模與MATLAB、VB程序設計基礎、多媒體動畫設計、C語言程序設計基礎。
　　第一層次課程要求基礎薄弱的學生必須學習并提交相應的上機實驗作業。第二層次的每個子課程6學時，要求所有學生根據專業需求，選擇其中一門子課程學習并提交綜合大作業獲得成績，這樣做可以進一步拓寬學生的知識面，為后續課程的學習奠定堅實基礎。
　　1.2 實驗內容與安排
　　課程安排了與第一層次理論教學相配套的46個實驗供選擇，根據教學內容安排其中部分實驗在上機課上完成，部分實驗可以提供學生自學。與第二層次理論教學相配套的實驗提供了31個，包括供學生自學或要求獨立完成的大作業84c66d79ecb332cedf7dda41eb49c726baa7e2dbc61acfff2a3aabc6c070a920，同時由負責教師根據情況每年進行選擇及調整。
　　2 基本實驗類型
　　課程目前的上機實驗基本可以分為三種類型：基本驗證型實驗、綜合型實驗及自主設計與創新型實驗[3]。幾種類型實驗各有其特色，適合不同基礎的學生。
　　
　　2.1 基本驗證型實驗
　　基本驗證型實驗可以幫助學生理解常用概念、熟悉基本操作、驗證課上所學的理論知識，從而具備必要的操作技能。此類型的實驗適合沒有基礎或基礎薄弱的學生，因此難度不宜過大，盡量提供詳盡的實驗步驟及必要的實驗提示。
　　基本驗證型實驗一般只涉及本課程某一部分的知識，如“文件和文件夾管理”實驗、“文檔的排版”實驗等。因此，基本驗證型實驗很容易變成一個個孤立的小實驗，使學生只為了學習概念及操作而做實驗，或是過分關注具體細節而與實際應用脫節，學生容易失去興趣。因此，基本驗證型實驗應盡量安排一些與實際應用密切相關的內容，同時，循序漸進增加難度，確保每個實驗能使學生在掌握重點概念的基礎上，逐步具備做綜合型實驗的能力。
　　
　　2.2 綜合型實驗
　　綜合型實驗通常提出一個具有復雜需求的應用，需要將同一門課程的多個知識點或者不同課程的多個知識點綜合起來才能完成，同時提供必要的操作步驟。如“論文排版”實驗、“介紹某專業知識的演示文稿”實驗等。綜合型實驗克服了單一驗證型實驗的局限性，極大地提高了學生的計算機應用能力。但是，綜合型實驗沒有充分鼓勵學生的創新精神，不能充分激發學生的創新思維，因此大學計算機基礎課程中正在逐漸增加自主設計與創新型實驗的比重。
　　2.3 自主設計與創新型實驗
　　自主設計與創新型實驗只提出題目及要求，而不提供參考步驟，鼓勵學生的創新精神，培養學生的設計與創新能力，如“自選題材制作動畫”、“制作MTV動畫”實驗等。
　　然而，學生只憑借實驗題目及要求完成實驗，無法保證學生理解實驗的準確度，從而影響了實驗質量。
　　3 實驗教學的改進
　　發展式的實驗教學是計算機實驗教學的特征和規律[4]。針對設計創新類型實驗缺乏有效管理的現狀，提出并采用引導型的創新實驗，取得了很好的教學效果。
　　3.1 引導型創新實驗的提出
　　自主設計與創新型實驗在給予學生極大的自由發揮空間的同時，在某種程度上會缺乏控制，如缺乏工作量及復雜度控制，極易使實驗效果降低，沒有起到應有的作用。筆者曾經選取一部分學生，要求他們完成一個僅給出題目及要求的實驗，結果不盡相同。相當一部分同學沒有達到要求，問題主要出現在復雜度較低、工作量不夠、整體效果較差等方面。
　　以“制作MTV動畫”實驗為例，我們首先要求學生獨立選擇歌曲，設計初步方案，根據構思制作MTV作品并提交。此實驗給予學生極大的自由發揮空間，能更好地激發學生的自主與創新精神，然而，如何控制工作量及復雜度是其中的一個難點。如果因缺乏經驗，學生制作出過于簡單、沒有技術含量的作品，他們往往需要重新制作而浪費時間，學習熱情也會降低。對此，常用的解決方法是讓學生在制作作品前提交一份制作方案，寫明選擇歌曲、初步方案、根據構思與實現方法等內容。此方法在實際應用中固然可以對自主設計與創新型實驗進行有效管理與控制，卻增加了很大的工作量，不適用于學生數量眾多的課程。針對這一困難，我們構建了引導型創新實驗，以彌補創新實驗缺乏有效指導、不易管理、不易控制工作量及復雜度的缺點。
　　3.2 引導型創新實驗的構建
　　為了改進自主設計與創新型實驗，彌補自主設計與創新型實驗缺乏有效指導的不足，使其可以引導學生充分理解實驗要求、控制與管理實驗質量。筆者在實驗中引入了具有一定指導作用的內容。這些內容可以作為工作量和復雜度的參考，指導學生有效理解實驗并控制實驗質量。同時，對于目前尚不具備自主設計與創新能力的同學，也可以在參考后，自行加入自主設計與創新內容，這極大地激發了更多學生的積極性、培養了更多學生的自主設計與創新能力。
　　以“制作MTV動畫”實驗為例，我們首先要求學生在獨立設計并制作MTV作品之外，同時增加具有指導作用的參考方案。參考方案給出制作MTV的參考工作量及復雜度，使同學在設計并制作MTV時不會因缺乏經驗，制作出不合格作品而返工。
　　對于不具備獨立設計、完成作品的學生，參考方案可以使他們首先了解制作MTV的相關流程、制作重點及難點。然后根據歌曲重復演唱一遍歌詞的特點，要求學生自主設計并實現MTV作品的后半部分。如果作品的后半部分的風格與畫面比較有創意，也可以得到創意分數，它培養了這部分學生的設計與創新能力，使其具有設計與創作MTV作品的熱情。
　　4 引導型創新實驗的實現
　　作為多媒體動畫軟件，Flash作品是基于矢量圖形產生的動畫。動畫文件具有體積小、支持交互操作、易于在網絡傳播等特點。網絡動畫是Flash的主要應用之一，包括MTV作品、網頁動畫等類型。
　　選擇喜愛的歌曲、設計初步方案并收集素材。在此基礎上，充分發揮自己的創意，制作出滿意的MTV作品。如果完全自主設計和實現MTV有困難，可以按照提供的參考實驗步驟熟悉并掌握MTV作品的基本流程，完成歌曲《兩只蝴蝶》前半部分的制作。然后自主設計并實現后半部分的制作以完成作品，難度以不低于前半部分為準。
　　實驗設計的知識點包括：圖層與元件；ActionScript語句；逐幀動畫；動作補間動畫；形狀補間動畫；遮照動畫；音樂的導入與應用；歌詞、動畫與音樂同步；發布動畫。
　　
　　實驗設計的技能點包括：熟悉并掌握Flash MTV的制作流程；掌握歌詞、動畫與音樂同步的方法；熟悉創建復雜元件的方法；掌握制作打字效果的方法；掌握移動背景及切換背景的技巧；綜合運用各種動畫創建方法來表達音樂畫面；掌握輸出與發布動畫的方法(如圖1所示)。
　　4.1 實驗任務
　　從下面的“自主設計與創新型作品”及“綜合應用與自主設計型作品”中選擇一個完成實驗。
　　1) 自主設計與創新型作品(提高)。
　　(1) 可根據自己的興趣任選一首歌曲，分析歌曲內容，設計MTV初步方案，難度應不低于提供的參考實驗。
　　(2) 根據設計好的MTV初步方案準備素材，如音樂、背景、圖像、視頻等。
　　(3) 設計并制作MTV片頭。
　　(4) 導入、編輯音樂，并添加同步的歌詞文本。
　　(5) 綜合運用各種動畫創建方法來表達音樂畫面，注意使畫面、音樂與歌詞同步。
　　(6) 設計并添加兩個以上的控制按鈕(播放、暫停等)。
　　(7) 自己設計簽名，內容包括學號及姓名。
　　(8) 制作過程中，根據具體情況，逐步補充新思想、新創意，并體現在作品中。
　　(9) 測試并發布影片。
　　(10) 根據提供的實驗報告模版撰寫報告，并按照要求提交全部文檔。
　　2) 綜合應用與自主設計型作品。
　　如果感到自主設計并實現MTV作品，難度太大，可以參照提供的參考步驟，完成歌曲《兩只蝴蝶》前半部分的制作，然后自主設計并實現歌曲的后半部分。實驗主要內容包括：
　　(1) 選擇歌曲，分析歌詞、設計MTV初步方案。
　　(2) 制定實現方案。
　　(3) 準備素材，如音樂、背景等。
　　(4) 創建Flash文檔，設計并制作片頭。
　　(5) 添加播放按鈕和暫停按鈕控制MTV的播放。
　　(6) 導入音樂并獲取音樂長度。
　　(7) 設置音樂與畫面效果同步顯示。
　　(8) 添加文本歌詞，掌握音樂與文本歌詞同步的方法。
　　(9) 實現表現音樂的移動背景及畫面切換效果。
　　(10) 創建雌、雄蝴蝶動畫，并在合適位置加入飛舞的蝴蝶。
　　(11) 自主設計并實現歌曲后半部分MTV的制作。
　　(12) 設計、制作并添加簽名。
　　(13) 測試及發布影片。
　　(14) 根據提供的實驗報告模版撰寫報告，并按照要求提交全部文檔。
　　4.2 參考樣例
　　
　　圖1 兩只蝴蝶的參考截圖
　　4.3 參考步驟
　　參考步驟首先分析歌曲，然后設計MTV初步方案：片頭實現文字“兩只蝴蝶”的淡入出現效果；畫面安排控制按鈕及作者簽名；背景畫面采用移動的風景同時設計兩只蝴蝶在畫面飛舞；安排3幅移動的背景畫面(春天、小溪、秋天)，分別采用漸變過渡和遮罩效果的畫面切換效果。
　　根據MTV初步方案，設計和布置圖層：在主場景初步設定一些圖層：“簽名”、“歌詞”、“音樂”(聲音)、“按鈕”、“片頭”。
　　片頭的淡入文字“兩只蝴蝶”用元件實現并放在“片頭”圖層；設計按鈕元件(暫停按鈕、播放按鈕等)并放在“按鈕”圖層；為按鈕圖層添加實現控制功能的語句；設計變換文字簽名、用元件實現并放在“簽名”圖層；導入音樂并放在“音樂”圖層；創建歌詞元件、對應位置加入歌詞(放在“歌詞”圖層)。
　　利用元件分別實現春天、小溪及秋天背景的移動效果，分別放在“背景1”、“背景2”、“背景3”圖層。為了實現遮罩效果，為“背景3”圖層建立遮罩層。
　　創建元件，實現飛舞翅膀的雌、雄蝴蝶，并分別放在“雌蝴蝶”、“雄蝴蝶”圖層。為了實現雌、雄蝴蝶在畫面飛舞效果，為“雌蝴蝶”、“雄蝴蝶”圖層分別創建引導層，使雌、雄蝴蝶沿著給定路線飛舞。
　　參考步驟介紹了供學生參考的制作MTV流程，包括選擇歌曲、設計整體實現方案及MTV前半部分的制作，同時要求學生自主設計并實現后半部分的制作。其中，前半部分的制作涉及到：制作片頭；導入音樂；音樂、畫面與歌詞的同步；MTV畫面切換；添加控制按鈕；設計簽名等具體步驟。
　　5 結語
　　實驗教學是大學計算機基礎課程必不可少的一個環節，目前有三種實驗類型：基本驗證型實驗、綜合型實驗及自主設計與創新型實驗。在自主設計與創新型實驗中，為了激發學生的創新精神，應給學生更多的自由度。然而，如果不加以控制，實驗的結果很可能會有各種問題，如實驗過于簡單、實驗復雜度不夠等。為了有效控制并保障自主設計型實驗的質量，我們提出了引導型創新實驗：以參考樣例形式，給出了實驗的最低工作量與復雜度的標準，學生參照此最低標準，就可以保障自主設計作品的質量，保證了實驗的可控性。此外，引導型創新實驗在保證作品質量的同時降低了門檻值，使更多的學生可以完成創新實驗，這一思想有利于推廣到其他課程實驗中。
　　
　　參考文獻：
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