環(huán)境監(jiān)測實驗教學CAI課件的設(shè)計與開發(fā)

更新時間：2008-04-17 15:45 來源：作者: 譚砂礫許雷冷朋波閱讀：1404

摘要: 介紹了環(huán)境監(jiān)測實驗計算機輔助教學（CAI）課件的設(shè)計與開發(fā)過程，重點敘述了開發(fā)工作中素材采集方法、交互界面的設(shè)計及課件的特點等主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測實驗 ;計算機輔助教學 ;課件

1 前言

環(huán)境監(jiān)測實驗是為配合環(huán)境專業(yè)的《環(huán)境監(jiān)測》課程而設(shè)置的，其目的是在環(huán)境監(jiān)測教材學習的基礎(chǔ)上，使學生通過多次、多種類型的實驗，驗證所學的理論知識，熟悉各類監(jiān)測儀器設(shè)備的應(yīng)用，了解環(huán)境樣品的采集、測試及數(shù)據(jù)處理等環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，學會常規(guī)監(jiān)測項目的測定，并能設(shè)計出簡單的監(jiān)測方案和進行監(jiān)測工作。從而達到培養(yǎng)學生在環(huán)境監(jiān)測方面的分析問題、解決問題和創(chuàng)新能力的目的，為今后在生產(chǎn)實踐和科學研究中解決實際問題打下牢固的基礎(chǔ)。

按照現(xiàn)階段的實驗教學工作，要全面實現(xiàn)上述教學目的尚存一定難度，一方面由于實驗課時少，教學手段仍然停留在實驗講義加教師講解的單一模式上，學生只能在安排的實驗時間內(nèi)，按照講義的步驟一步一步地做實驗，這樣的實驗方式，學生普遍感到枯燥、呆板，沒有興趣，認為不能激發(fā)他們的實驗激情和求知欲望，在整個實驗過程始終處于一種被動的地位。另一方面，由于學生對一些實驗設(shè)備缺乏感性認識，只是從講義和儀器說明書上大致了解實驗設(shè)備的基本構(gòu)造、使用方法、操作要點和注意事項，即使是看過多遍仍不得要領(lǐng),不能正確地使用操作儀器，導致實驗設(shè)備常出現(xiàn)故障甚至損壞。影響了實驗的進程和效果，

為了加強和改進實驗教學，利用多媒體CAI教學強大的功能和適用性[1]，我們嘗試設(shè)計和制作了《環(huán)境監(jiān)測實驗》CAI課件。希望通過計算機輔助教學把實驗課的內(nèi)容經(jīng)過文本、圖形、圖像、動畫、視頻、音頻等多媒體信息與學生的感官聯(lián)系起來，讓學生在一個豐富多彩的教學形式、多層次、多角度的立體學習空間中，得到專業(yè)技能的訓練，改善學生對實驗內(nèi)容的理解形式，從而提高學生對實驗課的積極性、趣味性，提高學習效率。同時也可為下一步環(huán)境監(jiān)測實驗室的開放工作提供技術(shù)支持。

2 課件的設(shè)計思想

開發(fā)本課件主要是應(yīng)用于環(huán)境專業(yè)的實驗教學，所以，在具體的設(shè)計中，遵循以下 4個方面的設(shè)計原則：

2.1科學性課件的設(shè)計在實驗項目和實驗內(nèi)容上是以教學大綱和實驗教材[2]為基本素材，輔以與本專業(yè)有關(guān)的教材和文獻[3～6]等作為補充資料。在制作中力求保證各種信息準確無誤。

2.2適應(yīng)性盡量使課件簡練、靈活，適用于學校的教學環(huán)境，例多媒體教室、網(wǎng)絡(luò)教學等。

2.3簡單性所設(shè)計的界面環(huán)境應(yīng)直觀明了，操作簡單，使學生即上即會，沒有記憶負擔，將精力更多地集中在實驗內(nèi)容上，提高學習效率。

2.4藝術(shù)性在設(shè)計上追求和諧統(tǒng)一，在頁面布置上使色彩搭配適當，力爭有樸實、簡約之美。使學生能夠在使用課件時感受到與實驗內(nèi)容相符的美術(shù)風格。

3 課件開發(fā)的主要內(nèi)容

3.1開發(fā)工具

采用“ Macromedia Authorware ”[7]、 “Adobe Photoshop 7.0” 以及“Macromedia Flash 5.0”等開發(fā)軟件以及掃描儀、數(shù)碼相機、光盤刻錄機等輔助設(shè)備。

3.2開發(fā)流程

本課件的開發(fā)是在原有教學實踐基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測實驗的10個實驗項目，充分考慮教育學、心理學、傳播學、多媒體計算機技術(shù)等方面的因素與要求而進行的一項系統(tǒng)工程。具體內(nèi)容包括課件腳本的編寫、素材的采集、課件的美化、素材的整合與調(diào)試優(yōu)化、光盤的刻錄以及教學實施效果等主要組成部分。

3.3腳本制作

在本課件中，實驗教材是制作腳本的基本素材，在制作過程中，首先要深刻理解教材的內(nèi)容體系和與之相應(yīng)的知識結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中，需要對課件內(nèi)容的選擇、結(jié)構(gòu)的布局、視聽形象的表現(xiàn)、人機界面的形式、背景音樂等進行周密的考慮和細致的安排。編寫文字稿本時，應(yīng)根據(jù)主體的需要，按照課件內(nèi)容的聯(lián)系和欣賞對象，對有關(guān)畫面分出輕重主次，合理安排和組織。在稿本的編輯工作中，要吃透文字稿本，并進一步的引申和發(fā)展，再根據(jù)多媒體表現(xiàn)語言的特點進行反復(fù)構(gòu)思。

3.4素材的采集

課件的素材采集[8]與其質(zhì)量有著直接的關(guān)系，豐富的教學素材是課件成功的第1步，本課件中的多媒體素材主要是文本、圖片、動畫、聲音、視頻等多種類型。采集方法如下。

3.4.1文本的采集

文本的采集力求用簡潔、醒目的文字表達實驗內(nèi)容，字數(shù)少的直接在Authorware 平臺中直接錄入，字數(shù)多的文本在word中輸入后鏈入。完成錄入后，選擇適合畫面的字體、字號，搭配與背景成鮮明對比、體現(xiàn)以環(huán)境為主題的顏色，并進行一些特技效果處理，以吸引學生的注意力。所采集的文本主要是實驗教材中的實驗原理、目的、要求，實驗步驟中的部分文字解說、數(shù)據(jù)處理、問題與思考等。

3.4.2圖片的采集

課件所用圖片，多數(shù)是通過數(shù)碼相機或掃描儀獲取，采用Phtoshop7.0對圖片在圖像大小、明暗對比度、色彩等方面進行編輯處理后鏈入。數(shù)碼相機直接拍攝學生現(xiàn)場所用儀器設(shè)備，將監(jiān)測設(shè)備全貌特寫、各個部件分鏡頭、玻璃儀器裝置等，生動地展示在課件中，使學生的好奇心迅速得到升華。所采集的圖片還用于片頭、片尾的設(shè)計，那些由淡雅的色調(diào)和清新的畫面組成的各個頁面，能使學生始終在一種良好的情緒狀態(tài)下接受專業(yè)訓練和完成整個實驗過程。

3.4.3動畫的制作

課件所用動畫主要是用Flash5.0制作的二維動畫，例課件的片頭是播放一組描述大自然美麗風光的幻燈圖片動畫，隨著動畫播放結(jié)束，“人類只有一個地球”的字樣定格在主頁面上。課件片頭清新的畫面和醒目的字樣，與課件所表述的內(nèi)容有著相得益彰的效果，這組動畫的播放目的，一是給學習者發(fā)出課件即將開始的信號，二是給學習者以誠懇的忠告，以提高學生的環(huán)保意識和增強學生學習專業(yè)知識的責任感。

3.4.4聲音的采集

課件中的聲音素材包括解說詞和背景音樂兩部分。本課件解說詞取自數(shù)碼相機錄制的語音，背景音樂是將素材光盤中聲音文件用超級解霸2000壓縮后鏈入，課件中解說詞的注入，起到了對實驗操作中的重點、難點、注意事項等問題提示的功能，同時對于規(guī)范實驗操作技能、啟發(fā)和誘導學生更好的完成實驗也發(fā)揮了積極的作用。而背景音樂的加入則起烘托氣氛的作用，背景音樂只在課件的片頭和片尾出現(xiàn)。

3.4.5視頻的采集

主要是利用數(shù)碼相機的錄像功能，將實驗的一些操作要點，進行錄像，通過Quicktime鏈入。實驗中一些有特殊要求規(guī)范的實驗操作，學生可以反復(fù)觀看，加深理解，并熟練掌握。

3.5交互界面設(shè)計

課件中的交互界面采用了導航圖、按鈕、窗口、熱字等多種形式，在屏幕上簡單明了地以多級主界面呈現(xiàn)了實驗內(nèi)容，每一界面均設(shè)計有返回或退出按鈕，學生可以隨時返回或退出。每一界面都設(shè)計了導航按鈕，此按鈕可以提示學習者目前所處的位置，并且還可直接點擊導航圖中的標題，進行有關(guān)內(nèi)容的學習，即實現(xiàn)學習路徑的隨意選擇。窗口和熱字的應(yīng)用，可以及時明了地用錄像或圖片反映實驗在某一操作步驟上的一些重點要求。

4 課件的特點與實施效果

4.1課件特點

4.1.1課件在層次上采用的是流程式多層次結(jié)構(gòu)，用10個群組圖標分別代表10個環(huán)境監(jiān)測實驗項目，并分別對其建立熱區(qū)型交互分支，使實驗進入到具體的內(nèi)容部分。在每一具體內(nèi)容部分再分別建立若干級相應(yīng)分支，這樣環(huán)環(huán)相扣，結(jié)構(gòu)清楚明了，各實驗內(nèi)容間既相互聯(lián)系又各自獨立，既適用于指導本科學生的實驗，也適用于非本科環(huán)境專業(yè)培訓時選用。學生可以根據(jù)自己的情況有選擇的學習或?qū)﹄y點重點反復(fù)的觀看和學習。

4.1.2充分發(fā)揮Authorware開發(fā)工具的功能，實現(xiàn)對實驗過程中的一些細節(jié)表現(xiàn)和對實際動手實驗的有效補充，并進行及時指導。例如，在水中溶解氧的測定中，要求動作輕緩，以免空氣中的氧溶解于水樣中，或者是水樣中的氧逸出，影響測定結(jié)果。為此，通過手型光標點擊實驗操作頁面上的熱字，整個實驗從取樣到水樣固定以及測定整個過程以錄像形式展現(xiàn)出來，對于需嚴格注意的操作，給予特寫鏡頭。

4.1.3課件在實驗教材的基礎(chǔ)上增加了與環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的素材。例如，課件中突出了對專業(yè)方面的說明，對所開設(shè)的某一實驗，標明其是否為國標監(jiān)測項目，相應(yīng)國際標號。對部分采用國標的實驗，說明兩者的異同點等。在實驗步驟部分，增加了藥品試劑配制參考書指南，使學生對整個實驗過程全面掌握。在儀器設(shè)備方面，補充了儀器設(shè)備組裝圖，介紹目前環(huán)境監(jiān)測主要采用的幾種儀器型號、生產(chǎn)廠家等，讓學習者在完成實驗的同時，對本行業(yè)的儀器設(shè)備有所熟悉。豐富了課堂以外的專業(yè)知識。

4.1.4課件中設(shè)置了思考解答欄目，在實驗內(nèi)容中，總結(jié)學生多年來在實驗中所遇到的問題和實驗現(xiàn)象，在思考與解答欄內(nèi)給予正確的解答，當學生在實驗中由于操作不當出現(xiàn)反�，F(xiàn)象時，可從此欄內(nèi)找到答案。便于學生進行實驗前預(yù)習和作為實驗結(jié)果討論的依據(jù)。

4.1.5讓學生自行設(shè)計實驗，本課件除了包括環(huán)境監(jiān)測的10個實驗以外，還內(nèi)置了虛擬化學實驗室軟件Model ChemLab v2.3，在設(shè)計過程中所用實驗裝置以及操作程序和步驟可通過調(diào)用內(nèi)置的ChemLab實現(xiàn)對實驗的模擬。整個實驗設(shè)計過程可完全在計算機中進行，既可避免有毒害物質(zhì)污染也可減少實驗儀器和試劑的消耗，還加強了對實驗操作和未知事物的認識和思考，可以激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)造性。

4.1.6課件簡練，使用方便，所有內(nèi)容刻錄在一張光盤上，放入光驅(qū)即可自行運行。

4.2課件實施效果

在本校環(huán)境工程專業(yè)2000級學生和部分主講環(huán)境監(jiān)測課程的教師中試用本課件進行了觀摩教學，收到了較好的效果。學生普遍感覺用該課件輔助指導環(huán)境監(jiān)測實驗可以增加對實驗的興趣和擴大實驗的環(huán)境空間，由原來的被動實驗變?yōu)楝F(xiàn)在的主動想做實驗，在相同的實驗時間內(nèi)掌握的知識和技能較以前增加，提高了學習效率。參加觀摩的教師認為本課件較好地彌補了以前實驗教學模式所存在的不足，為提高學生的實驗水平提供了一種多元化的教學手段。同時師生們還就課件目前存在的不足，提出了完善和改進意見。

5結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測實驗教學CAI課件的開發(fā)使用，有利于加強實驗教學中重點、難點知識和實驗技能的傳授，同時也使實驗課時少、實驗內(nèi)容多，受時間、空間及實驗儀器設(shè)備的限制等現(xiàn)象得到一定程度的改善，提高了實驗教學效率。目前雖然收到了一定的成效，但開發(fā)工具硬件不全、輔助教材和資料較缺乏、視頻素材偏少等諸多方面，都還需要加強和補充，以便更好地完善課件內(nèi)容，為實驗教學改革服務(wù)。

6參考文獻

1方其桂. 多媒體CAI課件制作教程.北京：希望電子出版社，1999.

2奚旦立. 環(huán)境監(jiān)測. 北京：高等教育出版，1994.

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4國家環(huán)保局. 水和廢水監(jiān)測分析方法. 第三版，北京：中國環(huán)境科學出版社，1989.

5國家環(huán)保局. 空氣和廢氣監(jiān)測分析方法 . 北京：中國環(huán)境科學出版社，1990.

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7康博. Authorware 5.0自學教程. 北京：清華大學出版社，1999.

8周靜謙. 多媒體課件中的素材采集技術(shù).中國電化教育，2000,(10):41～43.