【doc】 《工程热力学》多媒体教学课件的开发研究

工程热力学多媒体教学课件的开发研究教育改革髯豢赣攀豢磐豢静静麟瓣口刘益才作者简介刘益才1968一,男,湖南省邵阳市人,博士,副教授,长沙,中南大学能源与动力工程学院主要从事制冷与低温技术研究摘要针对工程热力学教学的实际需要,本文研究了集文字,图形,动画,视频和音频等一体化的工程热力学多媒体课件的基本要素采用多媒体课件进行教学,符合人类学习过程中视觉和听觉的需求,易于激发学生的学习兴趣,增强教学效果同时借助课件强大的交互功能,加快了教与学相互间信息的传递,显着提高教学效率关键词工程热力学多媒体课件CAI教学一,前言人类的学习过程是通过自身的眼,耳,舌,身等将外界的信息传递到大脑,经过分析,综合从而获得知识的过程心理学家TREICHEER得出了这样的结论我们的学习1是通过味觉,15是通过触觉,11是通过听觉,83是通过视觉,即人们通过听觉和视觉获得的信息占其所获得总信息的94所以在学习过程中视觉和听觉作用的发挥显得尤其重要工程热力学是众多专业重要的基础理论课,尤其对于热能动力工程,能源工程,建筑环境,车辆工程及机械制造,化工机械,航海轮机工程等类专业的学生而言,掌握这门课程的基本理论,对今后从事科学研究,工程应用及管理工作都非常重要而工程热力学所涉及到的基本原理,基本公式很多,知识结构复杂,且对工程热力学知识的理解直接与后续专业课程的学习密切相关,而这些都是影响热力学定律理解和领会的关键因素过去在工程热力学的教学中,工程热力学的章节内容讲授采用以课堂教学为主,辅助以基本的CO物性实验,喷管内部流动性能实验等为辅的教学方式,教学时数也只有短短的48学时多年来的教学实践表明,这种教学方式并未获得理想的教学效果学生普遍反映工程热力学的基本定律的介绍枯燥无味,复杂的热力学定律及其在动力机械中的应用难以阐述清楚,这使得学生更难理解上述因素对工程热力学的基本定律在实际中应用随着计算机技术的应用和普及,现代教育技术也快速发展,为教学方法和手段的改革提供了条件而现代多媒体教育技术就是利用计算机的视,听,说和双向交流能力,向学生提供图,文,形,声等综合信息,使学生身临其境,进入角色因此开发合适的工程热力学多媒体教学课件就显得尤为必要二,多媒体教学课件的发展背景计算机辅助教育作为现代教育技术学科中的有机组成部分,近年来日益受到国内的重视,作为一门重要的新兴学科,它是计算机出现之后与教育领域相结合的产物,它的产生和发展对促进教育,教育技术的变革与发展有着巨大的推动作用在国际上,先进国家都很重视计算机辅助教学的研究工作,美国的许多大学的计算机系都开展这项工作,另外,还有一些专门的研究机构,以及我国十几所高等院校,研究所,专门机构,教育部门也开展了这项研究工作,进行了教学试验,在国内几乎每年都举办计算机辅助教学的专题学术讨论会CAI或CBE会议CAICOMPUTERASSISTEDINSTRUCTION多媒体教育是一种全新的教学方法,集文字,图形,声音,动画,录像于一体,大大地激发了用户的积极性和注意力,提高用户对信息的接受能力,使得人们能在较短的时间内获得更多的信息量CAI系统的可重用性方便了教师的授课,减少了教师的重复劳动,可以更有效地利用课堂时间,提高教学效率在今天的教学中,学生们并不满足于枯燥的说教,他们需要一种更生动的场面来表述这些纯文字化的东西,因为这样一91教育改革更接近他们的感觉器官和现实生活,更容易被他们接受而教学中的一个主要方法也正是将抽象事物具体化,于是多媒体技术逐渐融入了教育技术中阅读电子书刊,播放教育类的多媒体节目是多媒体用于教育的主要形式传统CAI的表现手段仅限于文字,图形和动画,而多媒体系统除有上述手段外,还可以表现声音和动,静态图像对学生来讲,他们能够自己掌握学习进度,容易接受信息,学习更加趣味化,可以独立地,创造性地学习,学习如同玩视频游戏这些因素的综合使学生能更加主动,自发地运用各人所喜欢的各种模式进行学习而对于教师方面,多媒体环境可以使教师用更多的时间去接触每一个学生,也不用更多的时间考虑诸如课程设置等其他方面的问题多媒体技术使得因材施教成为可能,学生的自主学习使得教师能将更多的时间花费在确实需要其参与之处多媒体教学软件具有主动,灵活,人机交流,即时反馈和个别化等特点,能根据学生的水平来采取不同的教学方案,根据反馈信息为学生提供及时的教学指导,正是当今所需但是,在产生逼真的图像,高质量的音响和描绘运动物体能力等方面就不如电视,录音机和录像机因此,要提高多媒体教学软件的水平,必须将具有逻辑判断能力的交互媒体与高质量的视听媒体结合起来组成多媒体系统,多媒体技术的出现,承担了这个重任近年来,计算机辅助教学已逐步在高校采用,工程热力学的教学中也引入了多媒体教案,试题库等CAI形式,但有关工程热力学多媒体教学综合课件的开发还未见很好的报道对内容抽象,过程复杂,难以口头表达的教学部分,传统教学形式收效甚微,通过CAI的动画技术,动态模拟,图形等一92一手段来形象表达,从而在图文声并茂的环境中增强学生的学习兴趣,提高教学效果本研究拟利用文字,动画,影像,图形,声音等多媒体技术,对工程热力学的基本定律,循环过程和动力机械的实际工况的录像进行编辑处理,制作平衡过程,动力机械内部流动动画,GIF小动画等等,并配以活跃课堂气氛的音乐片断,开发适合课堂教学,自学乃至利用现代网络资源进行远程教学的工程热力学多媒体综合课件三,多媒体教学课件的基本框架开发一个多媒体教学课件,至少需要由教学专家,学科专家,计算机专家等分工协作,共同完成而在实践中,很难组织这样一个彼此协调的团体,且又很难找到这样一个精通各方面的专家为了从根本上解决这一问题,必须加强对教学软件和课件开发工具的研究因为有了良好的开发工具,多媒体教学系统开发者就无须考虑多媒体数据的处理细节和节点组织的细节,而将主要精力集中在教学内容的组织上然后只需根据工具软件的提示,输入有关课件结构,教学单元内容,教学管理和教学单元之间的连接等方面的数据,即可生成课件依靠开发工具的支持,可以大幅度地提高课件的制作效率和质量,实现课件制作的工程化和产业化,而AUTHORWARE开发工具软件就可以很好地满足这一要求,下面就讨论其基本框架一课件工具软件的选择操作平台WINDOWS2000编辑平台AUTHORWARE70动画工具3DMAX30图像处理工具ADOBEPHOTOSHOP70视频处理工具ADOBEPREMIERE61GIF动画工具GIFMOVIEGREAR插件制作VISUALBASIC60二课件脚本的编写课件脚本的编写是根据教学的需要,根据工程热力学教材所述内容来创作的,而工程热力学教材的基本内容见图1所示,其基本主线为热力学第一定律和热力学第二定律,这个基本内容决定了在CAI课件设计中所需要的素材的形式闭口系统能量分析L气体和蒸11压气机的1I燃气动11蒸汽动I1制冷II汽的流动一热力过程一力循环N力循环一循环I一,一,热力学第一定律热力学第二定律荪IL学基础一,圆圈磊一一种环一一一主界面绪论LL第第LI第L第一三章LL章LL章J_TJJTFJJJ差教育改革和内容,其中包括了图像,图表,文字,动画,声音,录像在课件脚本编写好后,就把所需素材分别在相应的制作软件中制成AUTHORWARE可以调用的文件格式,或在AUTHORWARE中直接制作文字和简单的图形课件素材的基本内容见图2所示,其多媒体素材的组织采用树型,将整个教材内容分为五大部分,包括绪论,中心内容三大部分以及最后的总结每部分内按内容分为包括四到五章,每章内容再分别扩展素材组织及课件流程图见图2三界面的设计界面是用户与计算机系统的接口,如图3所示,它是联系图3用户与计算机的接口使用者和计算机硬件,软件的一个综合环境在多媒体系统中,用户界面的设计是一门艺术,它综合了多个学科的内容界面是计算机系统中跟人打交道的部分,与人和计算机的关系密切界面是软件的交互性,艺术性的集中体现交互是两个或多个相关的但又是自主的实体问进行的一系列信息交换的交互作用过程它是指人与计算机之间使用某种对话语言,以一定的交互方式,完成确定任务的人机之间的信息交换过程本软件的操作界面采用了现在流行的图形化界面,即所有的交互工作都是在浅显,明白的图形和相关文字的提示下完成的主操作界面如图4所示在图4中,控制区可分为两个部分1上方的几个按钮分别为各部分以及各章节的控制按钮,进入各章节后自动擦除2下方的黑色区域为总控制区,从右至左依次为退出,返回,下一步,上一步,主菜单和声音控制最左边的”工程热力学”既是本课件的标志,又是小结的控制区界面背景为一工厂实景,与本课件主题相协调背景的设置各章节略有不同,但黑色区域为永久性交互,各章节是相同的这样不仅便于教师操作,而且界面统一,美观大方四控制过程设计本课件在制作过程中,几乎所有的控制都在主编辑平台AUTHORWARE70下制作完成AUTHORWARE采用现在流行的非线性编辑方式来组织数据,它同INTERNET网页上的超级链结是一个道理下面以片头部为例来说明一下本课件工作环境中各个图标的名称和基本含义主操作界面及其控制流程图如图4所示在流程图的下方为一主菜单标志,在AUTHORWARE中称之为组这个组是片头的一个集中地,片头中的所有元素都集成于其中双击之,展开如图5所示在这一个组中,共有九个元素第一个元素是,叫计算图标,里面使用多媒体函数,来开启片头音乐在本课件中采用的是MIDI音乐,以节省磁盘空间第二个元素是,叫做显示图标,控制显示一个背景画面,此处用的为一纯黑色的画面,用以做为片头动画的背景第三个是,称为数字化电影图标,用以引入一个数字化电影,此处即为片头动画第四个为,叫做擦除图标,用以擦除第三步中的数字化电影,以免对后面的流程有所影响第五个仍为一显示图标,用于显示名字”工程热力学”第六个是,叫做等待图标其他的控制过程的设计,比如交互区的控制,流程的控制,MIDI的控制,框架的翻页控制,AVI动画的控制比如内燃机的工作循环过程等,GIF动画的控制等等操作过程都各有其特点,在此就不一一论述,总之,整个多媒体课件是互为一体的,充分体现了学生和教师之间的互动需求,满足学生视觉和听觉的客观需求,在此就不再赘述四,结论本课件适用于工科院校专业技术基础课工程热力学的教学,课件内容符合教学大纲,目标明确,前后融会贯通,重点突出课件运用多媒体技术,对工程热力学基本定律,基本热力循环过程进行了形象化的演示,在图,文,形,声并茂的环境中增强了学生的学习兴趣,激发了学习动力,能调动学生的主动性和创造性,增强了教学效果,深受师生欢迎基金项目受中南大