《桥梁工程》多媒体课件的开发与研究

李运生， 张彦玲， 侯忠明

（1.石家庄铁道学院土木工程分院，河北石家庄 050043；2.北京交通大学土建学院，北京 100044）

《桥梁工程》多媒体课件的开发与研究

李运生1， 张彦玲1， 侯忠明2

（1.石家庄铁道学院土木工程分院，河北石家庄 050043；2.北京交通大学土建学院，北京 100044）

基于《桥梁工程》教材，利用多媒体技术，开发制作了《桥梁工程》多媒体教学课件，使用大量的Flash动画来表现施工过程和一些结构构造。介绍了课件的特点、开发过程及技术关键，为类似工程专业课的多媒体课件的研发提供参考。

多媒体；课件；计算机辅助教学；桥梁工程

多媒体教学是当今教育发展的趋势，尤其是近几年计算机技术的迅速发展，为多媒体教学奠定了一定的硬件基础，使多媒体教育的普及进一步成为了可能。传统的课堂教学模式是教师+学生+黑板，手段单一，限制了教学内容的扩充。而CAI（Computer-Aided Instruction，计算机辅助教学）技术则可将多学科的相关知识集成在一起，增加课堂教学的信息量，同时可以省去教师课堂板书的时间，是一种很有前途的教学方法。

一、《桥梁工程》课程特点

《桥梁工程》课程包括钢筋混凝土桥和钢桥两大部分，共100学时，是土木工程专业的重点学位课程，主要讲授桥梁的相关构造、设计和计算，以及各类桥梁的施工方法。在授课方法上，以往采用课堂教学板书为主的形式，教师要在黑板上徒手画出桥梁的各部分细部构造，既浪费时间，效果又不好，对于施工过程，就只能进行语言描述，学生并不能完全理解。因此，本课程特别适于采用多媒体教学的形式，通过大量的图片、Flash动画及3D视频来丰富了教学内容，提高学生的学习兴趣。

二、多媒体教学软件开发概述

多媒体教学软件本质上是一种计算机应用软件，它的开发过程和方法与一般的软件工程有着许多相同的地方。事实证明，根据软件工程学的理论，计算机软件的开发过程包括问题定义、可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、编码和单元设计与综合测试几个步骤。对于《桥梁工程》多媒体教学课件的开发来说，总体上也要经过以上步骤，但也有其自身的特点：

（1）丰富的表现力：多媒体课件不仅可以丰富的多媒体技术表现造型各异的桥梁世界，还可以对语言文字难以表达的受力原理等进行模拟，更重要的是，可以对本来需要到现场观摩的复杂的施工过程以动画或视频的形式再现，如此等等。这样，就使原本艰难的教学活动充满了魅力，大大提高了教学质量。

（2）良好的交互性：多媒体课件不仅可以在内容的学习使用上提供良好的交互控制，而且可以运用适当的教学策略，指导学生学习。一些重要的内容可以进行详细讲解，而一些知识可以由学生按照个人兴趣选择学习。

（3）极大的共享性：网络技术的发展，多媒体信息的自由传输，使得教学资源在全世界交换、共享成为可能。以网络为载体的多媒体课件，提供了教学资源的共享。学生在课下可以使用网络随时在线或下载相关资料，方便而灵活。

多媒体课件在教学中的使用，改善了教学媒体的表现力和交互性，明显地提高了教学效果。作为实践性很强的理工科的学生，多媒体课件的使用无疑使学生更能全方面、更直接地了解工程的实际问题。

三、课件开发过程

（一）前期准备

本多媒体课件内容囊括了《钢筋混凝土桥》、《钢桥》、《桥梁工程》等内容，涉及了简支梁、连续梁、拱桥、斜拉桥、悬索桥、钢桥等方面的问题，需要网页设计、编程、图像处理、绘图、动画制作、视频处理等方面的技术。另外，还要对专业课的知识深刻理解，才能编排出高质量的内容。内容是课件的核心，教材选择十分重要，应参考多本教材的内容［1-3］，使内容丰富多彩。

（二）资料收集

资料收集工作主要包括工作软件的准备、课件编排内容的整理以及素材收集等。工作软件需要以下几类：

（1）网页制作软件：采用Dreamweaver 4.0，它不但界面友好，操作较为方面，有强大的站点管理功能，而且在代码生成过程中不会产生太多的冗余代码。

（2）动画制作软件：平面动画使用Flash。在一般的绘图和动画中，选用5.0版本，主要因为它较小，运行较快，可以完全满足需要；在多媒体制作选择MX版本，主要是它对多媒体支持较好，可以支持引进诸如avi、mov、wmv、mp3、asf等众多流行媒体。三维动画的制作选择AutoDesk VIZ 4，格式转换使用WinMPG Video Convert。

（3）图像处理软件：Adobe PhotoShop 7.0版本。

（4）文字识别软件：汉王OCR 5.0增强版。

（5）文字录入软件：Word 2003，主要用来公式及少量文字的录入。

在课件内容的编排上，参考了一些有丰富教学经验的老教师的教案，以教材内容为主线，加入了一些最新的示例和研究成果。

在素材收集上，从各类相关网站下载了大量的桥梁图片，及施工过程图片，并将一些在施工现场排的施工过程照片进行了扫描；另外，为了制作动画，采用CAD按实际施工图纸绘制了大量源图。

（三）整体开发计划

设计方面总的指导思想是：

（1）方便老师教学。总体设计思想是：教学内容可以快速切换，避免多次跳转和点击；设计成框架形式，左侧为各个章的链接，下面为各章中各节的链接，并且与各章对应。内容显示区大小应合适（见图1）。

图1 界面的框架结构

（2）各小节的目录做成仿WINDOWS资源管理器的形式，可以展开，可以合上，此节内容一目了然，形式灵活，结构紧凑，教师可以有选择地教学（见图2）。

图2 小节目录的结构

（3）在网页里使用仿弹出对话框技术。从形式上看，类似Windows里的弹出对话框，但实质上是不同的，是用Html里的图层和JavaScript语言来实现的拖动层技术，可以一次打开多个图层，可以任意拖动，使用十分方便，并且没有当点击链接或拖动时图层时浏览窗口跳动的问题（见图3）。

图3 拖动层的使用

（4）使用模板。格式可以统一，大大减少了代码数量。模板定义了可编辑区、格式，各小组可以很方便地使用。另外，在格式或文字需要调整或变动时，并不需要对大量的网页逐一进行调整，只要对模板进行更新即可。

（四）技术关键

（1）为了使用上的方便，采用了“全屏显示”的链接，点击可实现全屏显示（按F11也可），关闭时采用ALT+F4关闭，这样使课件既能保证在页面浏览时的方便，又能增大显示主要内容的区域。

（2）网页中拖动层的实现使用了Dreamweaver里的行为（Behaviors）里的拖动层（Drag-layer）来实现。但问题是：当拖动图层或“关闭”（隐藏）图层时，即当空链接触发鼠标事件时，网页就会跳到最顶端，给浏览网页带来很大的不方便。原因是当触发空链接（＃）时，网页会重新加载，解决办法就是在“＃”后加上一个或多个字符，如“＃a”，“＃hhh”等，可以避免滚动条的跳动。

（3）在目录模板中使用列表时，列表项默认有●、○、□等符号，不美观，用一般方法去不掉，用CSS样式表可以换成自己想要的图标。

（4）在Flash中如果不用动作指令虽然也可做出简单的动画，但这些动画不是交互的，有些过程甚至不能实现。如果要想实现一些特殊的过程或在动画播放时控制其运行，这就要用到动作指令进行高级编程。利用Actions可以在动画播放过程中对事件或信息做出处理或做出反应，利用这种特性可以创建功能较全的界面元素，如控制滑标、发送按钮、程序菜单等等。我们在网页中使用的一些Flash导航条中使用了Actionscript的“getURL（）”等方法可以实现诸如全屏、在特定位置打开新窗口等。

（5）为了让学生不用去现场而能直观地、多视角、全方位地了解一些典型桥梁的结构，采用3D建模技术，对上承式拱桥和中承式拱桥进行建模，并渲染输出为视频。由于桥梁模型结构的复杂性，在视频制作时着重考虑以下几个步骤：（a）预先定义二维几何模型和相关的几何拓扑关系；（b）材质的使用及三维模型的转换；（c）生成三维线框模型及视频的输出；（d）Flash播放器对视频的控制等。

四、课件的特色

本课件和其它同类课件相比，有自己的特色，主要体现在以下几个方面：

首先，在表现效果上注重与实际效果结合。在设计期间多次在多媒体教室进行测试，找出显示器显示效果与投影机显示效果的差别，不断进行修改，以期取得最佳的效果。

其次，注重实际教学效果。在内容编排时参考多种教材，力求找到最佳的编排方式，并考虑到教学的需要，参考了教师的教案，并适当应用于教学，在教学过程中发现问题，进行必要的修改，以适应教学需要。

再次，注意表现形式。课件表现形式多样，包含了大量的交互式的Flash动画、桥梁图片、视频资料等，能形象地表现施工过程，这一部分是课件制作的核心。动画部分主要包括桥梁构造细节动画和施工过程动画。其中构造细节动画主要通过图文并茂的形式进行，施工过程动画注重表现工序，并能根据需要控制播放；另外，本课件注重细节，比如使用了页面切换效果，动画使用动态载入效果，排版仔细到标点符号等。

最后，课件界面非常美观，主色调为黄绿色，色调比较柔和，给人一种温馨的感觉，按钮式样采用立体，镶嵌在背景之中，与整个页面融为一体，整体感觉简约大方，能大大提高学生的学习兴趣。

五、结束语

经过长期的不懈努力，本课件制作完成以后，得到了任课教师和专家的一致认可，目前已应用于实际教学，受到了同学们的好评。

整个课件涉及到的教学内容丰富，信息量大，共制作Flash动画（包括交互式动画、片头和片尾动画、首页动画和一般Flash制作的插图）628幅（扩展名：*.swf）；网页数量达705个（扩展名：*.htm）；资料图片136个（扩展名：*.jpg）；用Word和PhotoShop处理的公式图片数量1 002个

［1］廖元裳.钢筋混凝土桥［M］.北京：中国铁道出版社，1997.

［2］姚玲森.桥梁工程（公路与城市道路工程专业用）［M］.北京：人民交通出版社，2003.

［3］李富文，伏魁先，刘学信.钢桥［M］.成都：西南交通（扩展名：*.gif）；链接数量10 000余个。大学出版社，1992.

［4］高军锋.Adobe Photoshop 7.0经典范例教程［M］.北京：北京希望电子出版社，2002.

［5］卢骁.Flash 4高级用户手册［M］.北京：机械工业出版社，2000.

The Development of Multimedia Courseware for Bridge Engineering

LI Yun-sheng1，ZHANG Yan-ling1，HOU Zhong-ming2
（1.School of Civil Engineering，Shijiazhuang Railway Institute，Shijiazhuang 050043，China 2.School of Civil＆Architecture Engineering，Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China）

Based on the Bridge Engineering，the multimedia CAI courseware is developed using multimedia technology.In the courseware，a large numbers of Flash Movies are used to manifest the process of construction as well as a great lot of illustrations.In the paper，the characteristics，developing process and the technique keys of the courseware are presented.

bridge engineering；multimedia；courseware；interactive

G431

A

16740386（2010）010010204

2008 11 12

李运生（1970-），男，博士，副教授。研究方向：桥梁工程。