動畫演示在《材料科學基礎》教學中的應用

彭冬生

摘 要：該文利用Flash、Photoshop等軟件，開發制作了《材料科學基拙》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，激發了學生的學習興趣，增強了教學效果。

關鍵詞：動畫演示 材料科學基礎 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

材料科學基礎是一門重要的專業基礎課程，是學生全面接觸專業領域、從基礎課到專業課的過渡課程，具有概念多、學科知識面寬、應用基礎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”的傳統課堂教學模式已難以滿足要求。因此，如何提高學生學習這門課程的興趣和效率是一個值得研究的方向。隨著計算機技術的不斷發展，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、網絡技術和教育軟件有機結合的教學系統既可提高教學過程中的信息傳遞量和教學內容的科學性、先進性、趣味性，又可加強學生與教師的實時交流，使廣大學生得到最優質的教學資源，還可以方便學生在不同時空根據需要進行自主化、個性化學習，從而提升教學效果。

1 動畫課件的設計思想

根據《材料科學基礎》課程的特點，利用動畫課件形象地表達了課程中的原子結構、空間點陣和原子堆垛過程等教學內容。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晶過程。既能有效地提高學生的感性認識，又使抽象的概念具體化，對提高課堂學習效率，增強學生學習的主動性有積極的效果，為了達到良好的教學效果，主要采取如下的研究方法：（1）課件的界面設計：課件的界面設計遵循美觀、大方、統一的原則，盡量使教與學兩者在使用過程中能一目了然。（2）動畫及圖像的演示設計：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的主要內容，可使難點化解，大大簡化復雜的教學過程，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，其中需要從外部導入一些SWF和JPG格式的文件，利用Shockwave Flash 中的“Private sub”語句來實現。另外，在動畫中需要輸入一些復雜的公式，通過在Word里面把背景色設置與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，調節到合適的位置，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。

材料的晶體結構類型主要決定于結合鍵的類型及強弱。結合鍵主要有三種類型，即共價鍵、離子鍵及金屬鍵。金屬內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圖片。

同時，在講述晶體中原子的堆垛方式這部分內容時，面心立方與密排六方雖然晶體結構不同，但配位數與致密度卻相同，其主要原因是因為這兩種結構的最密排面（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過程，很難用傳統的、靜態的課件講述清楚，而采用動畫演示則可以非常生動地把這部分內容講述清楚，圖2為這兩種晶體結構堆垛過程的部分動畫的靜態圖片。

3 結語

針對《材料科學基礎》精品課程建設中的教學難點環節，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，設計制作動畫和圖片并進行了集成，豐富了課堂內容，帶動了專業課程教學的信息化、現代化進程，激發了同學們的學習興趣，增強了教學效果。

參考文獻

[1] 宋強，崔洪芝，謝鯤，等.材料科學基礎多媒體課件開發[J].中國現代教育裝備，2010，17：35—36.

[2] 劉強春.材料科學基礎課程教學體會[J].中國科教創新導刊，2009（20）：96—98.

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

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