數字邏輯實驗動態演示系統設計與實現*

李成范，周時強，李　雪，趙俊娟，尹京苑（上海大學 計算機工程與科學學院，上海 200444）

數字邏輯實驗動態演示系統設計與實現*

李成范，周時強，李雪，趙俊娟，尹京苑
（上海大學 計算機工程與科學學院，上海 200444）

針對傳統數字邏輯實驗課的講授過程不能形象地演示實驗過程這一問題，提出利用Flash技術制作數字邏輯實驗動態演示系統，將 5個數字邏輯實驗和實驗內容以片頭、界面、導航、填空題的形式進行連接，對實驗中的重點難點進行演示和交互式討論。該系統有利于激發學生學習數字邏輯實驗課的積極性，提高動手操作能力，提高課堂效率和教學質量。

數字邏輯實驗；Flash；動態演示

0　引言

Flash技術能夠根據不同學科的特點和教學內容，充分利用豐富多彩的圖片、文字、聲音、視頻等多媒體手段創設情境調動學生的積極性，激發學生的學習興趣，提高學生對知識的接受度和學習效率［1-3］。數字邏輯實驗課內容相對枯燥、乏味，傳統的講授方法遠不能適應實驗課信息化建設的需要［4-5］。如何運用 Flash技術解決數字邏輯實驗在傳統授課模式下的局限性已成為數字邏輯實驗課程建設的重要內容［6-8］。因此，利用 Flash技術完成對傳統數字邏輯實驗課程的重新設計與實現，對于增強教學的靈活性、提高學生學習積極性和實驗課堂教學效果具有重要的意義。

1　多媒體技術分析

目前，多媒體技術已廣泛地應用于教學中。在我國現階段，多媒體課件制作常用的開發工具主要有 幾 何 畫 板 、方 正 奧 思 、PowerPoint、Authorware和Flash等。其中，Flash是二維動畫軟件的后起之秀，它由美國 Macromedia公司于 1999年 6月推出，能夠將音樂、動畫、聲效、交互方式融合在一起，可以制作較為復雜的課件，具有體積小、矢量放大、形象生動、易于網上傳播等特點，非常適合用于網絡多媒體課件的制作與傳播。通過對比和分析，Flash技術學習難度適中，學生接受度也較好，完全可以滿足高質量的課件制作需求。此外，針對近年來出現的開發內容由單一逐漸向著多樣豐富和運算與推理手段的智能化方向發展的趨勢，Flash技術也都能較好地實現。

2　系統設計

2.1策劃系統

首先應該明確系統的制作目的、使用者，并為整個系統進行初步的策劃，主要包括：系統的整體框架、舞臺布局、導航位置；系統分為幾個模塊、每個模塊應該表達、展示的內容；每個模塊應該設計成什么樣。作為系統制作的第一步，系統的策劃對整個系統的品質和效果起著決定性的作用，直接影響著動畫完成后的總體效果和表現力。

2.2素材準備

應該思考每個實驗的實驗過程以及每個實驗中可能用到的實驗元器件，再有針對性地進行素材搜索。同時還要準備聲音素材、按鈕素材等，盡量使數字邏輯實驗動態演示系統的外觀和整體效果更加美觀。這樣不僅能夠節約時間和精力，有效縮短數字邏輯實驗動態演示系統的制作周期，還能使動畫中所用到的各種素材之間達到相互融合的效果，使動畫的整體性得到保證。

2.3系統制作

首先，布置整體舞臺、制作界面；其次，制作片頭動畫和導航按鈕，確定按鈕的操作方式；第三，將每個實驗按照實驗目的、實驗原理、實驗步驟、實驗要求、參考資料等模塊分解制作；最后，將不同實驗模塊整合為一個系統。需要注意的是，在制作中的每一個環節都應該保持嚴謹的態度，對每一個小的細節都應該認真地對待，使整個數字邏輯實驗動態演示系統的質量得到統一。

2.4調試和測試

調試主要是對系統每個模塊、每個細節、動畫片段的銜接、聲音和動畫之間的協調等進行布局的調整，使整個系統的操作和動畫播放更加協調、流暢、和諧，并在一定程度上保證系統的最終質量。測試是指在整個系統完成之前對動畫的效果、品質等進行最后的檢測。因為Flash動畫的播放是通過電腦對動畫中的各個矢量圖形、元件的實時運算來實現的，所以動畫播放的效果很大程度上取決于電腦的具體配置。因此，應盡可能多地在不同配置的電腦上測試動畫，并根據測試結果對動畫進行調整和修改。

2.5發布動畫

發布動畫是 Flash動畫制作過程中的最后一步，在這一環節中，用戶可以對動畫的生成格式、畫面的品質、聲音效果等進行設置，這些設置將最終影響到動畫文件的格式、文件大小以及動畫在網絡中的傳輸速率。需要注意的是，在進行動畫發布設置時，不必一味追求高品質畫面和聲音，應根據動畫的用途、使用環境等進行設置，提高動畫傳播的速度。

3　系統實現

在完成系統設計的基礎上，數字邏輯實驗動態演示系統包括：片頭、主界面和分頁面，其中分頁面又包括：實驗目的、實驗原理、實驗步驟、開始實驗和參考資料5部分。數字邏輯實驗動態演示系統的實現流程如圖1所示。

圖1　流程圖

3.1片頭

在數字邏輯實驗動態演示系統中制作的片頭，屬于情境類的動畫。片頭中包含輪船和帆船兩類角色。其中，輪船在移動中形狀不斷變大，而兩艘帆船在移動中始終保持原來形狀的大小。在制作的過程中分為背景的制作、輪船的制作和兩艘帆船的制作等4個部分。這4個部分最終都放在同一場景的不同圖層中。背景直接制作在場景一中，輪船和兩艘帆船分別先制作成3個影片剪輯。其中，在分別制作輪船和帆船時還體現了倒影效果，并在每個影片剪輯中設計角色的形狀和運動過程。

3.2界面

3.2.1主界面

主界面主要包括展示窗口、主導航、分導航。數字邏輯實驗動態演示系統中共包括基本門電路、組合電路、記憶元件測試、時序電路、中規模元件及綜合設計實驗5個實驗，因此，主導航中共設計了5個按鈕，點擊主導航中的任意一個按鈕，可以便捷地進入到相應的實驗主界面，可以在每個實驗主界面的展示窗口中顯示對應實驗的實驗題目。

3.2.2分界面

當使用者進入每個實驗的主界面后，通過點擊主界面左側的分導航，可以方便、快捷地進入每個實驗對應的分界面中。分界面主要包括實驗目的、實驗原理、實驗芯片、實驗步驟、開始實驗（即實驗要求）和參考資料6部分。圖2為實驗二的動畫效果和查看功能表中當前實驗結果對應的表項。3.3導航

圖2　動畫效果和功能表

數字邏輯實驗動態演示系統的導航設計分為主導航和分導航兩部分。不同導航中的按鈕可以通過設置遮罩層和被遮罩層來實現。因為數字邏輯實驗動態演示系統中主要包括5個實驗，所以主導航需要設計實驗1至實驗5共5個按鈕。使用Flash軟件制作的導航具有立體動畫的效果，樣式簡單，使用方便，形象美觀。此外，該導航還具有較好的可移植性，修改簡單，能夠適用于其他Flash制作的網站。

3.4填空題制作

首先，通過新建一個名為“對錯”的影片剪輯，分別在舞臺上輸入文本“恭喜你答對了”或“答錯了”（并將字體設置為紅色）的字樣。其次，新建一個名為“填空題”的影片剪輯，在第一幀輸入文本后，留出填空的位置，并將填空的位置插入“輸入文本”。最后，在新建的“填空題”影片剪輯中插入“動作層”圖層，在第1幀中輸入動作腳本和插入“按鈕”圖層，以便實現自動判斷填空的正誤并調用“對錯”影片剪輯中的相應幀。

4　結論

數字邏輯實驗課程是計算機、自動化、電子工程等專業的一門重要基礎課程。為激發學生對數字邏輯實驗課的熱情以便引導學生更好地學習，具有動畫、聲音、逐幀播放等功能的數字邏輯實驗動態演示系統設計與實現已變得不可或缺。本設計將數字邏輯實驗課中的多個實驗課程以片頭、界面、導航和填空題的方式進行貫通連接，輔以實驗目的、原理、過程、實驗要求及實驗中使用的參考資料等內容，對整個實驗過程、重點和難點等利用 Flash進行充分的演示和交互式討論。該系統大大提高了學生學習數字邏輯實驗課的積極性和動課堂學習效率，在高校實驗課建設中起到了良好的示范作用。參考文獻

［1］謝平.用 Flash制作課件的難點分析及解決策略［J］.北京教育學院學報（自然科學版），2011，6（1）：3-6.

［2］任卓.淺談Flash動畫設計在教學課件中的應用［J］.甘肅科技縱橫，2009（3）：16-17.

［3］晁仕德.Flash制作課件探索［J］.黑龍江教育學院學報，2011，30（7）：74-75.

［4］陳光夢.數字邏輯基礎 ［M］.上海：復旦大學出版社，2007.

［5］白中英，張杰，靳秀國，等.TEC-5數字邏輯與計算機組成的實驗系統［J］.實驗室技術與管理，2007，24（11）：49-51.

［6］艾明晶.基于自動射擊方法的數字邏輯課程改革研究與實踐［J］.實驗室技術與管理，2012，29（9）：151-155.

［7］唐志強.計算機專業數字邏輯實驗的改革與創新［J］.實驗室研究與探索，2013，32（10）：182-184.

［8］王勇.數字邏輯電路實驗系統設計與開發［J］.實驗室研究與探索，2008，27（12）：42-44.

Design and implementation of dynamic demonstration system on digital logical experiment

Li Chengfan，Zhou Shiqiang，Li Xue，Zhao Junjuan，Yin Jingyuan
（School of Computer Engineering and Science，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

Aiming at the problem that it is hard to demonstrate the process of experiment in traditional teaching method of experiment lessons，the dynamic demonstration system for digital logic experiment is proposed based on flash technology.The five digital logic experiment and experiment contents are connected in the form of the opening titles，interface，navigation and fills-up topic in the dynamic demonstration system，and then the key and difficult points in experiment are demonstrated and interactively discussed.It is beneficial to motivate the study enthusiasm and practical operations capability for digital logic experiment and improve the efficiency and quality of classroom teaching.

digital logic experiment；Flash；dynamic demonstration

TP274

A

1674-7720（2015）02-0088-03

國家自然科學基金（41404024）；上海高校實驗技術隊伍建設計劃 （B.60-E108-14-101）；上海高校青年教師培養資助計劃（2014-2016）；上海市高等教育內涵建設 085工程

（2014-09-19）

李成范（1981-），男，博士，工程師，碩士生導師，主要研究方向：智能信息處理研究。