儀器分析實驗CAI課件的開發與設計*

陳毅挺 賴雅花 林棋

(閩江學院化學與化學工程系 福建福州350108)

計算機與化學

儀器分析實驗CAI課件的開發與設計*

陳毅挺 賴雅花 林棋

(閩江學院化學與化學工程系 福建福州350108)

利用各種多媒體工具，開發了儀器分析實驗多媒體教學系統，并通過實踐收到了良好的實驗教學效果。

儀器分析實驗是一門實踐性很強的課程，學生可以通過該課程的學習加深對儀器分析基本理論的理解和掌握，熟練掌握現代分析儀器的使用和操作技能［1］。在教學過程中，要求在較短的時間內，使學生了解各種儀器的結構、原理，熟悉操作方法，理解課堂上所學到的理論知識，這需要一定的講解時間。但如果講解的時間過長，會占用學生的實驗時間。筆者結合多年的儀器分析實驗教學工作，設計了儀器分析實驗CAI課件，并將其用于實驗教學中，要求學生在實驗開始前的預習中利用該軟件進行自學，觀看操作視頻，并按要求撰寫實驗預習報告。

1 設計思路

計算機輔助教學課件的形式多樣，不同CAI課件形式的選擇應從開發的目的和課程的內容出發，選擇適合于表現這門課程的組織方式和表現形式，突出資料的準確性及邏輯推理的合理性，注意使結構和界面有利于學習。由于實驗開始前進行講解的時間有限，因此筆者考慮設計的CAI課件應該是立足于學生課外自學。基于上述考慮，儀器分析實驗CAI課件的設計思路如下:從教學大綱出發，設計課件的內容和結構，可以對其內容進行順序的或隨意的瀏覽，同時注意針對不同內容采用不同的表現手法:對一般的內容，用文本說明加示意圖和實物圖片的表現方式;對儀器結構和儀器操作步驟，使用視頻或者動畫的方式表示。

儀器分析實驗課件制作平臺選擇的是SWISHmax軟件，這是一款功能強大的動畫特效軟件，其特點是省時省力、簡單易用、上手快，除已內建230種特效動畫效果外，還可自行創建動畫特效。利用形狀、文字、按鈕以及移動路徑等手段，可以制作交互性電影。另外，SWISHmax還可以和Macromedia Flash、Dreamweaver等軟件相結合，提升課件的制作品質。

2 課件結構設計

多媒體課件信息量大，具有集成性強、交互性強和控制性強等優點。因此，必須根據教學內容對課件的整個結構做好設計和規劃，這是課件制作工作的基礎。儀器分析實驗課件應以學生為主體，要體現以學生為中心的原則。本課件主要有3個層次，4個模塊，見圖1。

圖1 課件整體框架

3 多媒體素材

在課件制作前，要對畫面的結構、聲音的配置、情節的編排和畫面的組織轉換等進行精心設計，這樣才能較好地完成課件的開發與制作［2］。同時，素材的準備要在遵循一定的教學設計原理的基礎上搜集、篩選，然后進行處理，使之滿足實用需求。在本課件的開發過程中，素材的準備工作占整個開發工作量的80%以上。

文本是最常規的媒體類型，其基本來源是教材，因為教材是實施教學的基本依據，只有深刻理解和把握教學內容，才能準確提煉出表達信息的文字內容。課件中的文本素材通常比較準確。在對其進行設計時，要做到層次清晰、段落分明、高度概括，不能給人以堆砌、龐雜之感，最好是從局部到整體，從簡單到復雜，這樣才能符合人類認識客觀事物的規律。例如可先按實驗編號排列，同時將每個實驗依次分為實驗目的、基本原理、儀器、試劑、實驗條件、實驗步驟、數據及處理、思考題等多個小節進行描述。另外，實驗條件及數據處理比較復雜，我們將其設計成表格，以便能讓人一目了然。

課件中圖片的選擇要緊緊圍繞主題，應有利于學生認識、理解和記憶［3］。課件制作中用到的背景以及按鈕圖片，主要是通過數碼拍攝、上網下載、SWISHmax直接繪制等方式獲得。對于不同途徑獲得的圖像，在編輯時應注意盡可能使其風格一致，必要時可進行統一處理［4］。

課件中的音頻文件分為語音、音效、音樂3類，包括數字性音頻、CD數字音頻和MIDI等。

課件中的視頻內容主要是對儀器結構和操作過程進行拍攝，然后應用Windows Movie Maker、繪聲繪影等軟件進行編輯，刪除不必要的情節，并加入轉場效果及字幕等。

4 多媒體課件制作

4.1 目錄

目錄是聯系具體模塊的紐帶，我們在設計時，將目錄中的教學大綱、實驗教材、操作視頻、實驗要求等4個模塊分別用圖標表示，以綠色字體在圖標上面作提示，起突出作用。各模塊之間采用箭頭循環連接，同時將其制作成按鈕，點擊即可進入相應模塊界面。

4.2 教學大綱

教學大綱是課程的提綱，該模塊以淺綠色為背景主調，字體采用深藍色和草綠色，整個界面有如春天般的氣息，使課程內容顯得有活力，學生通過該模塊的內容，可以了解實驗開設的目的、項目與所用的儀器設備。

4.3 實驗教材

實驗教材是對課本內容的寫實，該模塊設計采用書本活頁的圖案作為背景，字體采用黑色。由于背景與文字的色調均為冷色，可以給讀者安靜、莊重的感覺，有助于更好地學習知識。學生可以通過該模塊，對實驗的具體內容有所了解，從而幫助學生進行實驗預習和復習。

4.4 操作視頻

操作視頻模塊采用白色與灰色相間的豎條紋作為背景，以漸進的黃色襯托灰色的字，有明暗相間、簡潔、突出的效果。其內容圖標是相框與圖片兩種不同動畫的結合，以制造一種與模塊主題相符的情境。為了配合教學內容，使某些抽象的內容及難懂的原理更易于為學生所理解和掌握，在操作視頻模塊中加入了以下9個實驗的視頻內容:①氣相色譜儀的操作;②722型分光光度計的使用;③紫外可見分光光度計的使用;④極譜儀的使用;⑤氟離子選擇性電極測定氟;⑥電位滴定法測定亞鐵含量;⑦原子吸收分光光度法(測定自來水中鎂含量－標準曲線法);⑧高效液相色譜法(測定鄰苯二甲酸酯含量);⑨直接電位法測定溶液的pH。

4.5 實驗要求

設計實驗要求模塊的主要目的是突出實驗中的注意事項。背景為淺灰色，不用圖片;字體為深灰色，以便在形成區別對比的同時，不易造成視力疲勞。此界面能讓使用者很快切入主題，符合實驗室應有的嚴肅氣氛。該模塊主要包括以下3部分:①正確把握實驗的3個環節;②儀器分析實驗要求;③實驗室安全。

總之，4個模塊分別依照其各自特點選擇不同的背景畫面，在課件中，它們的索引圖表與文字按鈕均可以連接到相應界面。4個模塊中的索引、返回及超鏈接均根據各自背景及內容的不同進行設計，而不是單調地使用某個圖標。這樣既能形成一定風格，又能突出主題。

5 課件使用效果

首先，使用該課件有助于提高學生的預習質量。儀器分析實驗的特點是使用精密儀器。如果學生僅僅看著書本預習，則對復雜的儀器結構原理、操作方法等難以把握，而且印象不深;在具體做實驗時，往往不知從何下手，甚至有些學生實驗結束后還不知做了什么。而利用本課件進行預習，學生不僅能預習實驗的原理、內容，而且還可以通過課件中的視頻文件了解儀器的結構功能及操作步驟，比較直觀地理解儀器的結構和基本原理，并學習儀器的使用方法，為順利地完成實驗奠定基礎。實踐證明，該課件能直接影響學生的預習效果，提高實驗課的教學質量。學生通過認真預習，可以對實驗產生興趣，做實驗時就能更加主動。

其次，使用該課件有助于促進學生實驗操作規范與養成良好的實驗習慣。在課件中，對于實驗提出了具體的要求，包括實驗注意事項、實驗預習報告和實驗報告的撰寫格式等。學生通過自學課件，寫出規范的實驗報告，并把重點放在數據處理和提出問題并討論上，改變了以往預習時只是簡單地抄寫實驗目的、原理、步驟和數據的現象。學生通過視頻文件進行預習，可以初步掌握實驗操作的基本程序，使實驗失敗的人次和操作失誤的現象明顯減少，特別是還能使儀器故障的概率大幅度下降，有利于保障儀器分析實驗教學活動的順利進行。

另外，學生使用該課件后，教師在上課時就不用每次都費時費力地作詳細講解，這樣可以有更多的時間和精力指導學生提高實驗操作技能并啟迪學生培養創造性思維，從而提高實驗教學效率。

面對一個發展愈來愈快的世界，單一的課堂教學必將被多樣化的教育形式所取代。實踐證明，該課件的使用是提升學生學習興趣、提高實驗質量的一種有效途徑，對培養學生良好的實驗習慣和規范的實驗操作技能有一定的作用。當然，該課件還有許多可以改進的地方，如可以增加學生實驗數據錄入的接口，這樣一方面可以提高學生實驗的興趣，另一方面可以減少個別學生拼湊實驗數據的現象，可促使學生更加注重實驗過程中的每一個步驟，盡量減小可能產生的誤差。另外，還可以構建虛擬實驗的模塊［5］，以解決一些大型儀器數量不足和短缺的問題，這也是我們要繼續完善該課件的下一步計劃。

［1］ 趙瑞，魏永鋒，雷根虎，等.大學化學，2000，15(6):35

［2］ 薛德黔.銅仁師范高等專科學校學報，2000(4):48

［3］ 王軍，孫愛國.現代教育技術，2006，16(5):27

［4］ 耿國華.多媒體藝術基礎與應用.北京:高等教育出版社，2004

［5］ 周標，朱亞東，繆強，等.計算機與應用化學，2003，20(3):348

閩江學院教育教學改革研究項目(0915B)