機(jī)械制圖ＣＡＩ課件的研究與開發(fā)

張　晶

【摘 要】機(jī)械制圖是機(jī)械類專業(yè)的主干課程。本文從多媒體的視角研究計(jì)算機(jī)在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用，結(jié)合機(jī)械制圖CAI課件研究與開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，分析和探討了在機(jī)械制圖課程中CAI課件的設(shè)計(jì)以及開發(fā)過程中的文件轉(zhuǎn)換、操作步驟等關(guān)鍵問題。

【關(guān)鍵詞】機(jī)械制圖 多媒體 CAI課件

【中圖分類號(hào)】G712 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1006－9682（2009）02－0175－02

機(jī)械制圖是研究機(jī)械產(chǎn)品信息表達(dá)、閱讀規(guī)律的學(xué)問，即按照投影規(guī)則和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法繪制出加工、裝配對(duì)象的圖形并附以必要的文字說明，制作出工程圖樣，以準(zhǔn)確地表達(dá)加工、裝配對(duì)象的形狀、大小、相對(duì)位置以及材料、加工方法和其它的技術(shù)要求，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。

目前，傳統(tǒng)的教學(xué)媒體如黑板作圖、模型演示、掛圖、現(xiàn)場測繪指導(dǎo)、教科書等承載信息的種類和能力都十分有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足現(xiàn)代《機(jī)械制圖》課程教學(xué)的需要。隨著計(jì)算機(jī)的普及，多媒體技術(shù)可以將聲音、文字、圖表、動(dòng)、靜態(tài)圖像、視頻等集成在一起，構(gòu)成教學(xué)軟件，產(chǎn)生生動(dòng)、形象、真實(shí)、直觀，色彩豐富的動(dòng)、靜態(tài)畫面，可以使學(xué)生產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。利用多媒體CAI課件輔助教學(xué)已經(jīng)逐步成為一種非常有效的現(xiàn)代化教學(xué)手段，特別是目前機(jī)械制圖課程面臨學(xué)時(shí)數(shù)減少、信息量卻更為豐富的局面，必須從教學(xué)方法和手段方面進(jìn)行改革。

一、CAI課件設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

課堂演示課件模仿了教師課堂講授與演示的教學(xué)方法，能夠充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的交互作用，這類課件屬于助教型CAI多媒體課件，是幫助教師在課堂上講解用的。因此，它應(yīng)具有以下特點(diǎn)：

1．其包括的內(nèi)容是典型性的、學(xué)生不太容易理解的。

2．它能夠把課本中較為抽象的東西比較直觀地表達(dá)出來，即深入淺出。

3．能夠直接減輕教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善教學(xué)效果。

4．能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高學(xué)習(xí)效率。

5．操作方便、簡潔等。

二、CAI課件的開發(fā)步驟

計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件CAI（Computer Assisted Instruction），即通過電子板書、動(dòng)態(tài)模擬、人機(jī)交互、智能輔導(dǎo)等手段，用豐富的素材將教學(xué)內(nèi)容用文字、圖像、聲音、動(dòng)畫等多種媒體組織起來，通過直觀演示、人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)操作等多種形式完成教學(xué)任務(wù)。CAI課件的設(shè)計(jì)與開發(fā)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它是一種創(chuàng)新意識(shí)和軟件設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，一般需要經(jīng)過課題分析、素材采集加工、腳本制作、軟件集成、打包測試等環(huán)節(jié)。

1．課題分析

開發(fā)課件，首先要解決的問題是內(nèi)容的選擇，即哪些內(nèi)容適于使用CAI方式教學(xué)。原則上講，任何內(nèi)容都可以通過CAI進(jìn)行教學(xué)，但在實(shí)際教學(xué)中，所有內(nèi)容都用CAI效果反而不好。一方面，CAI只是一種輔助的教學(xué)手段，計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)無法代替教師，CAI課件也不能完全代替課本，教學(xué)過程中需要教師與學(xué)生感情的交流；另一方面，CAI課件是為了讓學(xué)生更好地理解知識(shí)而設(shè)計(jì)的，其內(nèi)容不應(yīng)是課本的拷貝或教材的搬家，而應(yīng)是來源于課本而高于課本，充分發(fā)揮課本所無法發(fā)揮的作用。對(duì)于那些用常規(guī)教學(xué)方法就能達(dá)到教學(xué)目的的內(nèi)容，再使用CAI教學(xué)只能是人力與財(cái)力的浪費(fèi)。因此，課件在選題時(shí)，應(yīng)選擇每一部分中的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及比較抽象、難以理解、教師用語言難以描述的內(nèi)容，如三視圖的形成過程、形體分析法繪制立體三面投影等，以充分發(fā)揮多媒體課件的優(yōu)勢創(chuàng)造情境，激發(fā)學(xué)生的興趣。同時(shí)，課件應(yīng)新穎形象，直觀立體，色彩適當(dāng)；文字內(nèi)容簡潔，重點(diǎn)突出。

2．腳本制作

撰寫文字稿本和制作腳本是保證CAI課件質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。腳本是課件設(shè)計(jì)思想的具體體現(xiàn)，是課件制作的依據(jù)，也是課件制作的主要環(huán)節(jié)。在編寫腳本時(shí)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)研究教材，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容剪輯，突出重點(diǎn)與難點(diǎn)。將傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以處理的抽象概念，以簡單明了、生動(dòng)形象的多媒體技術(shù)展現(xiàn)出來，并注重于啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)去分析問題，創(chuàng)造性地解決問題。

3．素材的采集加工

在課件制作過程中，需要圖片、文字、動(dòng)畫、錄音、樂曲等多種素材，因此素材的制作成為課件制作的重要環(huán)節(jié)。圖形可采用靜態(tài)捕捉的方法獲得，如果不合適，可用Photoshop等圖象處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行各種裝飾、編輯、加工處理。對(duì)復(fù)雜的圖樣，先借助掃描儀、數(shù)字相機(jī)等獲得圖形，再用Photoshop來編輯修飾后導(dǎo)入課件系統(tǒng)中；也可用AutoCAD軟件繪制后導(dǎo)入，在制作過程中，反復(fù)的運(yùn)用相交、相減、合并的命令，以及不斷的旋轉(zhuǎn)、計(jì)算位置，以達(dá)到最精確的繪制，最后經(jīng)過渲染處理的立體圖非常逼真。文字可用Author ware文字處理工具直接輸入，或從其他軟件中導(dǎo)入；動(dòng)畫用3DSMAX軟件制作，它是Autodesk公司推出的動(dòng)畫制作軟件，利用它可以方便地制作三維模型動(dòng)畫，然后嵌入到課件系統(tǒng)中。特別對(duì)于裝配體，可采用3DSMAX動(dòng)畫制作成形象逼真、能反映裝配體中機(jī)件動(dòng)作原理的電子模型，然后超級(jí)鏈接到課件系統(tǒng)內(nèi)。

4．素材的集成

我們應(yīng)用Authorware作為編輯工具，來開發(fā)制圖多媒體課件。Authorware直觀、簡單、易用，具有強(qiáng)大的交互功能、方便的導(dǎo)航功能、強(qiáng)大的變量、函數(shù)功能，對(duì)圖片、聲音、動(dòng)畫、視頻等媒體具有強(qiáng)大的支持。應(yīng)用Authorware開發(fā)課件，可繁可簡，簡單的可以是課堂上插入的小素材，如三視圖的對(duì)應(yīng)關(guān)系；復(fù)雜的如復(fù)雜形體的分析形成及三視圖的畫法等。為了形象地表示出一些投影關(guān)系，對(duì)截交線、相貫線、空間組合體進(jìn)行分析，幫助學(xué)生更好地理解空間實(shí)體與平面圖形的關(guān)系，課件中用到了動(dòng)畫。

（1）動(dòng)畫的單幀控制

為了生動(dòng)、形象、逼真、直觀地反映某些事物及其關(guān)系，在

課件設(shè)計(jì)中常采用大量的動(dòng)畫、視頻等，Authorware提供對(duì)*.FLC、*.MPG、*.AVI等動(dòng)畫、視頻文件的支持，也允許對(duì)它們的播放速度在內(nèi)部進(jìn)行調(diào)控。為了對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)的內(nèi)容看得更仔細(xì)、清楚，采用單幀控制動(dòng)畫顯得尤為重要，單幀控制中的“前一幀”的逐幀向前控制的計(jì)算圖標(biāo)內(nèi)容設(shè)置為：

Startframe:=Mediaposition@“影片”，

Endframe:=Mediaposition@“影片”-1，

Mediaplay（conID@“影片”），

由此可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的單幀向前播放。逐幀向后格式，只是將Endframe中的“－1”改為“＋1”即可，其它不變。由此可實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫的單幀向后播放。

（2）聲音的控制

Authorware提供兩種播放聲音的方式，其一是利用聲音圖標(biāo)播放*.WAV文件，其二是利用Authorware的多媒體擴(kuò)展功能，即調(diào)用A3WMME.DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫來播放外部的聲音文件。前者只能調(diào)用3.WAV或Authorware識(shí)別的聲音文件格式，聲音的大小、關(guān)閉與否難以控制；后者對(duì)聲音的控制有較大的靈活性，既可調(diào)用*.WAV文件，也可調(diào)用*.MID文件，并通過WAVEPLAY()函數(shù)和MIDIPLAY()函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)它們的控制。

1）背景音樂的控制。*.MID文件可作為背景音樂，在群組圖標(biāo)中，設(shè)置一個(gè)計(jì)算圖標(biāo)，在計(jì)算圖標(biāo)中分別設(shè)定不同的MIDI曲名，賦給變量MIDINAME，加入MIDIPLAY（“MIDINAME”，100，0），則課件將以全長播放以MIDINAME為名的MIDI樂曲，并可實(shí)現(xiàn)可選取循環(huán)播放。

2）解說聲音的控制。為了便于教師的講解，調(diào)整其音量大小或關(guān)閉解說聲音。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，利用Authorware的多媒體擴(kuò)展功能，即調(diào)用A3WMME.DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫，通過Authorware提供的外部接口，裝入庫中的控制函數(shù)，如OpenWAVE、CloseWAVE、IncreaseWAVE、DecreaseWAVE等，從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)解說聲音的音量的開、關(guān)、增、減等控制。

5．打包測試

最后，將編輯好的Authorware文件打包，使之成為可執(zhí)行文件脫離編輯環(huán)境運(yùn)行。由于很多文件存儲(chǔ)在Authorware外部，其存放路徑非常重要，文件位置變化時(shí)，需及時(shí)更改路徑。打包時(shí)要注意這一點(diǎn)，以免有遺漏而導(dǎo)致課件無法正常運(yùn)行。打包完成后進(jìn)行測試，看是否能夠正常運(yùn)行，否則，需要檢查出錯(cuò)點(diǎn)，重新打包。

機(jī)械制圖多媒體CAI課件的出現(xiàn)為當(dāng)今的課程教學(xué)提供了強(qiáng)有力的支持。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟、硬件性能的不斷改善，多媒體處理技術(shù)的日臻完善，利用Authorware制作多媒體課件，簡單易行，能夠充分體現(xiàn)教學(xué)意圖，使教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)靈活，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量。當(dāng)然，CAI課件的開發(fā)需要更多的備課時(shí)間，需要在教學(xué)過程中不斷改進(jìn)，對(duì)大多數(shù)教師而言，這需要一個(gè)過程。

參考文獻(xiàn)

1 譚建榮.計(jì)算機(jī)工程圖學(xué)的探索與實(shí)踐電子工業(yè)出版社，1994

2 達(dá)米教室.Authorware4.0使用指南（上、下），清華大學(xué)出版社，1996

3 郭啟全、李 燕.多媒體CAI的創(chuàng)作方法和實(shí)例.電子工業(yè)出版社，1997