動畫演示在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用

彭冬生

摘 要：該文利用Flash、Photoshop等軟件，開發(fā)制作了《材料科學(xué)基拙》課程的動畫演示課件，并以共價晶體與金屬的斷裂以及面心立方與密排立方的原子堆垛順序為例，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：動畫演示 材料科學(xué)基礎(chǔ) 多媒體

中圖分類號： TB30-4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（c）-0-01

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生全面接觸專業(yè)領(lǐng)域、從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的過渡課程，具有概念多、學(xué)科知識面寬、應(yīng)用基礎(chǔ)理論廣泛而抽象的特點[1-2]，例如：原子的堆垛順序、缺陷的運動等概念和知識都是學(xué)生難以理解和教師難以語言描述的。“一位教師一本書、教室+黑板+粉筆”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式已難以滿足要求。因此，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的興趣和效率是一個值得研究的方向。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，把文本、圖形、動畫、聲音和視頻等運載信息的媒體集成到一起，并通過計算機綜合處理和控制[3，4]。這種將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教育軟件有機結(jié)合的教學(xué)系統(tǒng)既可提高教學(xué)過程中的信息傳遞量和教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進性、趣味性，又可加強學(xué)生與教師的實時交流，使廣大學(xué)生得到最優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，還可以方便學(xué)生在不同時空根據(jù)需要進行自主化、個性化學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。

1 動畫課件的設(shè)計思想

根據(jù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的特點，利用動畫課件形象地表達了課程中的原子結(jié)構(gòu)、空間點陣和原子堆垛過程等教學(xué)內(nèi)容。利用動畫的矢量彩圖演示和模擬了原子的堆垛方式、材料的斷裂變形過程和結(jié)晶過程。既能有效地提高學(xué)生的感性認識，又使抽象的概念具體化，對提高課堂學(xué)習(xí)效率，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性有積極的效果，為了達到良好的教學(xué)效果，主要采取如下的研究方法：（1）課件的界面設(shè)計：課件的界面設(shè)計遵循美觀、大方、統(tǒng)一的原則，盡量使教與學(xué)兩者在使用過程中能一目了然。（2）動畫及圖像的演示設(shè)計：本項目中的動畫將微觀過程宏觀化，變教師單純的語言描述為動畫模擬演示加教師的精講點撥，形象、生動、直觀感染力很強，清晰、突出地顯示出需要強調(diào)的主要內(nèi)容，可使難點化解，大大簡化復(fù)雜的教學(xué)過程，減輕教師的工

作量。

2 動畫課件的制作

課件中的素材動畫影片均是由逐幀動畫制作而成，其中需要從外部導(dǎo)入一些SWF和JPG格式的文件，利用Shockwave Flash 中的“Private sub”語句來實現(xiàn)。另外，在動畫中需要輸入一些復(fù)雜的公式，通過在Word里面把背景色設(shè)置與Flash課件的背景色一致，然后再利用Math Type輸入公式，最后利用Photoshop等軟件把它們剪切出來做成圖形，從而放置到場景中，調(diào)節(jié)到合適的位置，形成所需要的動畫，圖片和動畫均可放大到全屏，這樣更便于看清楚每一細節(jié)。

材料的晶體結(jié)構(gòu)類型主要決定于結(jié)合鍵的類型及強弱。結(jié)合鍵主要有三種類型，即共價鍵、離子鍵及金屬鍵。金屬內(nèi)原子面之間相對位移，金屬鍵仍舊保持，故金屬具有良好的延展性；而對于共價晶體而言，在外力作用下，原子發(fā)生相對位移時，鍵將遭到破壞，故共價鍵材料是脆性的。在講述這部分內(nèi)容時，用生硬的課件很難講述清楚，如果采用動畫演示既可以將這部分內(nèi)容敘述清楚，同時又可以很生動有趣，圖1為金屬的變形和共價晶體斷裂的部分動畫的靜態(tài)圖片。

同時，在講述晶體中原子的堆垛方式這部分內(nèi)容時，面心立方與密排六方雖然晶體結(jié)構(gòu)不同，但配位數(shù)與致密度卻相同，其主要原因是因為這兩種結(jié)構(gòu)的最密排面（111）面與（0001）面原子排列情況完全相同，但是其沿[111]方向與[0001]方向的堆垛順序不同，因為原子的堆垛是一個動態(tài)過程，很難用傳統(tǒng)的、靜態(tài)的課件講述清楚，而采用動畫演示則可以非常生動地把這部分內(nèi)容講述清楚，圖2為這兩種晶體結(jié)構(gòu)堆垛過程的部分動畫的靜態(tài)圖片。

3 結(jié)語

針對《材料科學(xué)基礎(chǔ)》精品課程建設(shè)中的教學(xué)難點環(huán)節(jié)，以共價晶體與金屬的斷裂以及面心立方與密排立方在密排面密排方向的原子堆垛順序為例，設(shè)計制作動畫和圖片并進行了集成，豐富了課堂內(nèi)容，帶動了專業(yè)課程教學(xué)的信息化、現(xiàn)代化進程，激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，增強了教學(xué)效果。

參考文獻

[1] 宋強，崔洪芝，謝鯤，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)多媒體課件開發(fā)[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，17：35—36.

[2] 劉強春.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)體會[J].中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009（20）：96—98.

[3] 寧向梅，賈淑果，李謙.淺談材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法[J].科教文匯，2011（10）：68—70.

[4] 王利國，曹文博，蔡萌禹，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實驗動畫演示設(shè)計與實現(xiàn)[J].實驗室科學(xué)，2005（1）：62—65