無機非金屬材料物理化學CAI系統(tǒng)的開發(fā)分析

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)的學生都會學習到無機非金屬材料物理化學這門重要的基礎課程，其中主要包括熱力學在無機材料科學與工程中的應用、無機材料的聚集狀態(tài)和過程動力學，這三部分內(nèi)容中包含大量的立體結構，教師在教學過程中無法直觀地向?qū)W生進行展示講解，這便需要利用多媒體計算機技術進行CAI系統(tǒng)的構建。本文就無機非金屬材料物理化學CAI系統(tǒng)的開發(fā)展開探討。

關鍵詞：無機非金屬材料物理化學;CAI系統(tǒng);多媒體;計算機技術

引言

物理化學涉及大量高等數(shù)學、近代物理等知識，加上現(xiàn)代物理化學的發(fā)展使其內(nèi)容迅速膨脹，而教學課時卻在不斷壓縮，這就要求教師必須有嚴謹、清晰的教學思路，設法突出重點、突破難點、改革教學方法、更新教學手段，計算機的輔助教學因此受到普遍重視，多媒體技術得到廣泛應用。

1課程特點

課程主要分為3部分：熱力學在無機材料科學與工程中的應用、無機材料的聚集狀態(tài)和過程動力學。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)則的立體結構，沒有實物模型可以利用。即使是使用實物模型，也有很大的局限性，許多結構上的特點無法表示出來。另外，由于教學中要對材料的動態(tài)變化進行分析研究，而這些僅利用實物模型無法做到，這使得這門課程是公認的難懂的課程。利用計算機教學則可以彌補以上的缺點，它不僅可以模擬簡單的晶體結構，還可以構造復雜的無機結構，而且晶體結構中各種對稱要素之間的關系一目了然。

2CAI系統(tǒng)特點

CAI系統(tǒng)是指教師使用計算機輔助教學的形式與課堂講授相結合，CAI系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的課堂教學模式，具有以下的顯著優(yōu)勢。（1）可以有效地開展模擬實驗。應用到無機非金屬材料物理化學課程中，CAI通過計算機技術的快速運算模擬縮短了材料在實驗中所需的變化時間，可以節(jié)省課堂操作時間快速得到實驗結果。（2）方便控制。在課堂教學中，由于場地、實驗設備有限，很難做到讓所有學生都能有機會進行實驗操作，使用計算機技術可以有效解決這一問題，節(jié)省了貴重的實驗設備，又能使學生具體操作，提高學生的實驗能力。另一方面，多媒體軟件具有在教學中暫停、快進、回放等功能，方便教師進行具體細致的實驗過程變化講解。（3）通過演示教學提高教學效果。CAI系統(tǒng)以清晰直觀、色彩豐富等優(yōu)勢向?qū)W生直觀地展示教學內(nèi)容，有利于學生加深理解，提高教師的教學效果。

3CAI系統(tǒng)的設計開發(fā)工作

3.1素材的準備

在利用authorware制作多媒體課件之前，首先應該準備好制作課件的素材。考慮到“無機材料物理化學”這門課程的內(nèi)容比較多，各部分的內(nèi)容相對獨立，所以按照其課程體系，可以把內(nèi)容劃分3個部分：即相圖與相變、固體結構和過程動力學，這3個部分分別制作。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題和制作人等，并適當?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，動畫長度共計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;文字和背景的顏色搭配合理;一些重點難點內(nèi)容配用了與內(nèi)容能緊密結合的動畫效果與音響效果。為了迅速進入講授內(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，較好的解決了這個矛盾。這樣，改變了課件的直線型播放模式，讓課件運行更加流暢，使各知識點、知識要素之間形成網(wǎng)狀結構，從而使表現(xiàn)力更加豐富。

3.3使用多種媒體軟件

開發(fā)“無機非金屬材料物理化學”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，這是一個結合了處理圖像、文本、動畫、數(shù)字電影和聲音等信息的交互式應用程序制作軟件，該程序有清晰直觀的制作窗口，設計圖標工具欄是創(chuàng)作交互式應用程序的一個模塊，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)的設計人員操作，也適合于入門級的設計人員操作，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。

3.4生成課件并測試完善

當文本、圖像、圖形、動畫等多種數(shù)據(jù)準備好以后，我們就利用易學易用、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)進行編輯、組合、設置動畫效果、添加背景音樂，最后制作成多媒體教學課件。課件制作好了之后，我們進行了認真的測試，并對在實際運用過程中發(fā)現(xiàn)的一些不足及時修改。

結語

CAI系統(tǒng)可以使用計算機技術運用多媒體應用軟件構建無機非金屬材料晶體結構和動態(tài)的變化過程，改變了傳統(tǒng)教學過程中教師采用不具體的模型演示教學模式，有利于學生對無機非金屬材料的動態(tài)變化清晰地掌握，降低了課程學習難度，使教師順利地開展教學工作。

參考文獻

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