仪器分析实验CAI课件的开发与设计*

陈毅挺 赖雅花 林棋

(闽江学院化学与化学工程系 福建福州350108)

计算机与化学

仪器分析实验CAI课件的开发与设计*

陈毅挺 赖雅花 林棋

(闽江学院化学与化学工程系 福建福州350108)

利用各种多媒体工具，开发了仪器分析实验多媒体教学系统，并通过实践收到了良好的实验教学效果。

仪器分析实验是一门实践性很强的课程，学生可以通过该课程的学习加深对仪器分析基本理论的理解和掌握，熟练掌握现代分析仪器的使用和操作技能［1］。在教学过程中，要求在较短的时间内，使学生了解各种仪器的结构、原理，熟悉操作方法，理解课堂上所学到的理论知识，这需要一定的讲解时间。但如果讲解的时间过长，会占用学生的实验时间。笔者结合多年的仪器分析实验教学工作，设计了仪器分析实验CAI课件，并将其用于实验教学中，要求学生在实验开始前的预习中利用该软件进行自学，观看操作视频，并按要求撰写实验预习报告。

1 设计思路

计算机辅助教学课件的形式多样，不同CAI课件形式的选择应从开发的目的和课程的内容出发，选择适合于表现这门课程的组织方式和表现形式，突出资料的准确性及逻辑推理的合理性，注意使结构和界面有利于学习。由于实验开始前进行讲解的时间有限，因此笔者考虑设计的CAI课件应该是立足于学生课外自学。基于上述考虑，仪器分析实验CAI课件的设计思路如下:从教学大纲出发，设计课件的内容和结构，可以对其内容进行顺序的或随意的浏览，同时注意针对不同内容采用不同的表现手法:对一般的内容，用文本说明加示意图和实物图片的表现方式;对仪器结构和仪器操作步骤，使用视频或者动画的方式表示。

仪器分析实验课件制作平台选择的是SWISHmax软件，这是一款功能强大的动画特效软件，其特点是省时省力、简单易用、上手快，除已内建230种特效动画效果外，还可自行创建动画特效。利用形状、文字、按钮以及移动路径等手段，可以制作交互性电影。另外，SWISHmax还可以和Macromedia Flash、Dreamweaver等软件相结合，提升课件的制作品质。

2 课件结构设计

多媒体课件信息量大，具有集成性强、交互性强和控制性强等优点。因此，必须根据教学内容对课件的整个结构做好设计和规划，这是课件制作工作的基础。仪器分析实验课件应以学生为主体，要体现以学生为中心的原则。本课件主要有3个层次，4个模块，见图1。

图1 课件整体框架

3 多媒体素材

在课件制作前，要对画面的结构、声音的配置、情节的编排和画面的组织转换等进行精心设计，这样才能较好地完成课件的开发与制作［2］。同时，素材的准备要在遵循一定的教学设计原理的基础上搜集、筛选，然后进行处理，使之满足实用需求。在本课件的开发过程中，素材的准备工作占整个开发工作量的80%以上。

文本是最常规的媒体类型，其基本来源是教材，因为教材是实施教学的基本依据，只有深刻理解和把握教学内容，才能准确提炼出表达信息的文字内容。课件中的文本素材通常比较准确。在对其进行设计时，要做到层次清晰、段落分明、高度概括，不能给人以堆砌、庞杂之感，最好是从局部到整体，从简单到复杂，这样才能符合人类认识客观事物的规律。例如可先按实验编号排列，同时将每个实验依次分为实验目的、基本原理、仪器、试剂、实验条件、实验步骤、数据及处理、思考题等多个小节进行描述。另外，实验条件及数据处理比较复杂，我们将其设计成表格，以便能让人一目了然。

课件中图片的选择要紧紧围绕主题，应有利于学生认识、理解和记忆［3］。课件制作中用到的背景以及按钮图片，主要是通过数码拍摄、上网下载、SWISHmax直接绘制等方式获得。对于不同途径获得的图像，在编辑时应注意尽可能使其风格一致，必要时可进行统一处理［4］。

课件中的音频文件分为语音、音效、音乐3类，包括数字性音频、CD数字音频和MIDI等。

课件中的视频内容主要是对仪器结构和操作过程进行拍摄，然后应用Windows Movie Maker、绘声绘影等软件进行编辑，删除不必要的情节，并加入转场效果及字幕等。

4 多媒体课件制作

4.1 目录

目录是联系具体模块的纽带，我们在设计时，将目录中的教学大纲、实验教材、操作视频、实验要求等4个模块分别用图标表示，以绿色字体在图标上面作提示，起突出作用。各模块之间采用箭头循环连接，同时将其制作成按钮，点击即可进入相应模块界面。

4.2 教学大纲

教学大纲是课程的提纲，该模块以浅绿色为背景主调，字体采用深蓝色和草绿色，整个界面有如春天般的气息，使课程内容显得有活力，学生通过该模块的内容，可以了解实验开设的目的、项目与所用的仪器设备。

4.3 实验教材

实验教材是对课本内容的写实，该模块设计采用书本活页的图案作为背景，字体采用黑色。由于背景与文字的色调均为冷色，可以给读者安静、庄重的感觉，有助于更好地学习知识。学生可以通过该模块，对实验的具体内容有所了解，从而帮助学生进行实验预习和复习。

4.4 操作视频

操作视频模块采用白色与灰色相间的竖条纹作为背景，以渐进的黄色衬托灰色的字，有明暗相间、简洁、突出的效果。其内容图标是相框与图片两种不同动画的结合，以制造一种与模块主题相符的情境。为了配合教学内容，使某些抽象的内容及难懂的原理更易于为学生所理解和掌握，在操作视频模块中加入了以下9个实验的视频内容:①气相色谱仪的操作;②722型分光光度计的使用;③紫外可见分光光度计的使用;④极谱仪的使用;⑤氟离子选择性电极测定氟;⑥电位滴定法测定亚铁含量;⑦原子吸收分光光度法(测定自来水中镁含量－标准曲线法);⑧高效液相色谱法(测定邻苯二甲酸酯含量);⑨直接电位法测定溶液的pH。

4.5 实验要求

设计实验要求模块的主要目的是突出实验中的注意事项。背景为浅灰色，不用图片;字体为深灰色，以便在形成区别对比的同时，不易造成视力疲劳。此界面能让使用者很快切入主题，符合实验室应有的严肃气氛。该模块主要包括以下3部分:①正确把握实验的3个环节;②仪器分析实验要求;③实验室安全。

总之，4个模块分别依照其各自特点选择不同的背景画面，在课件中，它们的索引图表与文字按钮均可以连接到相应界面。4个模块中的索引、返回及超链接均根据各自背景及内容的不同进行设计，而不是单调地使用某个图标。这样既能形成一定风格，又能突出主题。

5 课件使用效果

首先，使用该课件有助于提高学生的预习质量。仪器分析实验的特点是使用精密仪器。如果学生仅仅看着书本预习，则对复杂的仪器结构原理、操作方法等难以把握，而且印象不深;在具体做实验时，往往不知从何下手，甚至有些学生实验结束后还不知做了什么。而利用本课件进行预习，学生不仅能预习实验的原理、内容，而且还可以通过课件中的视频文件了解仪器的结构功能及操作步骤，比较直观地理解仪器的结构和基本原理，并学习仪器的使用方法，为顺利地完成实验奠定基础。实践证明，该课件能直接影响学生的预习效果，提高实验课的教学质量。学生通过认真预习，可以对实验产生兴趣，做实验时就能更加主动。

其次，使用该课件有助于促进学生实验操作规范与养成良好的实验习惯。在课件中，对于实验提出了具体的要求，包括实验注意事项、实验预习报告和实验报告的撰写格式等。学生通过自学课件，写出规范的实验报告，并把重点放在数据处理和提出问题并讨论上，改变了以往预习时只是简单地抄写实验目的、原理、步骤和数据的现象。学生通过视频文件进行预习，可以初步掌握实验操作的基本程序，使实验失败的人次和操作失误的现象明显减少，特别是还能使仪器故障的概率大幅度下降，有利于保障仪器分析实验教学活动的顺利进行。

另外，学生使用该课件后，教师在上课时就不用每次都费时费力地作详细讲解，这样可以有更多的时间和精力指导学生提高实验操作技能并启迪学生培养创造性思维，从而提高实验教学效率。

面对一个发展愈来愈快的世界，单一的课堂教学必将被多样化的教育形式所取代。实践证明，该课件的使用是提升学生学习兴趣、提高实验质量的一种有效途径，对培养学生良好的实验习惯和规范的实验操作技能有一定的作用。当然，该课件还有许多可以改进的地方，如可以增加学生实验数据录入的接口，这样一方面可以提高学生实验的兴趣，另一方面可以减少个别学生拼凑实验数据的现象，可促使学生更加注重实验过程中的每一个步骤，尽量减小可能产生的误差。另外，还可以构建虚拟实验的模块［5］，以解决一些大型仪器数量不足和短缺的问题，这也是我们要继续完善该课件的下一步计划。

［1］ 赵瑞，魏永锋，雷根虎，等.大学化学，2000，15(6):35

［2］ 薛德黔.铜仁师范高等专科学校学报，2000(4):48

［3］ 王军，孙爱国.现代教育技术，2006，16(5):27

［4］ 耿国华.多媒体艺术基础与应用.北京:高等教育出版社，2004

［5］ 周标，朱亚东，缪强，等.计算机与应用化学，2003，20(3):348

闽江学院教育教学改革研究项目(0915B)