网络CAI软件开发及其在机械设计传动中的应用
2016-03-02甘露曾驰
甘露 曾驰
摘要：随着科学技术的快速发展，计算机辅助教学（CAI）的应用也越来越广泛，并且已经得到教育界的高度重视。本文设计开发的CAI软件是当前计算机辅助教学发展的重要内容，而且该款软件已经在机械设计传动课程中得到了成功应用，获得了良好效果。
关键词：多媒体网络；CAI软件；机械设计传动
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：2095-2163（2016）01-
Abstract： With the rapid development of science and technology，the applications of Computer Assisted Instruction （CAI） are becoming more and more extensive， which has been highly valued by the educational circles. CAI software developed and designed in this paper Is an important part of the current development of Computer Assisted Instruction， and this software has been successfully applied in the course of mechanical design， ultimatly obtains beneficial effects .
Keywords： multimedia network； CAI software； mechanical design drive
随着计算机信息话和数字化应用热潮的强势来袭，“全民学习时代”也已随之开启。与之相适应，网络CAI软件开发即已吸引了研究学界的关注与兴趣。从目前来看，CAI软件研发数量仍然较少，而且质量也普遍不高，同时软件内容和教材又基本一致，明显缺乏时代特色和创新性。但从时下最为通行、切大中型的应用需求可知，CAI软件在教学活动中的作用正日趋必要与重要。而结合已有研发实践调研后的结果却已指出：传统CAI软件由于受到行为主义理论约束，机械练习、反复练习问题较为严重，对学生构建形成完善的知识体系极为不利[1]。基于此，则应对当前CAI软件实施深度开发，设计实现能够充分保障、并高效促进学生成长的CAI软件。本文即以网络CAI软件开发在机械设计传动中的应用为例，针对这一课题内容展开如下研究论述。
1 机械设计传动CAI软件开发过程
CAI软件的研制开发更为重要的一点就是要通过CAI软件形成新的教学观念。用新技术取代陈旧的课堂模式，为学生创造更乐于参与和融入的学习氛围。如此则不仅显著提升了学生的学习积极性，同时更使教学效果也可以得到现实优异的全面改善。在此，将给出机械设计传动CAI软件开发实现过程具体如下。
1）目标分析
目标分析是开发CAI软件的基础和前提。在这一过程中需要开发人员对教学对象、环境、用途以及目标等进行适当的普适性分析，从而确定具体要求。
2）教学设计
详细阅读机械设计传动教材，对教学内容进行精细的调整与分配。以教学目标为基础，指定教学策略，将各单元有机结合到一起，构建完善的知识网。同时，还应当对教学单元进行科学、合理的划分，明确各单元内容，并为每个内容挑选最佳呈现方式。教学设计过程是对教师能力的考验，同时也是最能够体现教师能力的环节。
3）脚本编写
所谓脚本编写，就是制定详尽的设计方案，除了单元划分、内容选择和编写之外，还包括图形制作、屏幕美术设计等等。脚本编写是将复杂的抽象化思维转变为特定具象化的计算机软件的过渡阶段。值得注意的是，在脚本编写过程中，还需要开发人员和授课教师的才智互补和全程协作交流。
4）素材制作
以编写完成的脚本作为参照，对软件中需要用到的各种素材进行制作。具体来说，主要包括图片、文字、声音、动画等。可以借助Flash、3DS max软件等多媒体软件对所需素材进行制作和生动呈现[2]。
5）程序设计
基于教学目标需求，设计研发一款具有多媒体网络功能的课件系统程序，建立和教学内容直接相关的表现媒体的语言接口，最终制成CAI软件。
对于CAI软件制作过程来说，应用工具既是开发观念的转变，同时也是开发行为的现实提升，可为今后的CAI软件开发指明了方向。只是需要指出的是，这种方法的使用虽然较为简单，但是灵活性明显偏差。除此之外，还有一种通用方法就是程序语言开发。将其与应用工具比较后可知，该开发方式的灵活性更强，功能也十分完备，是CAI软件开发的理想应用选择。本文所给出的CAI软件就是基于Visual Basic面向对象的可视化程序设计语言进行框架构建和整体支持开发完成的。
研究中CAI软件的开发重点就是如何将教材内容调控整合并理想提供给学生，也就是说，如何将教材内容组织到网页中，同时还要注重CAI软件功能的优化实施与拓展。基于此，Visual Basic程序设计语言的优势则愈显突出，用户可以轻松掌握并利用其定制功能，开发获得预期满意的CAI软件。在网页制作上选择DHTMT技术，通过该技术能够实现程序脚本语言的成功内嵌，而且制作得到的网页更具生动真实感，而且呈现良好互动效果。
2 机械设计传动CAI软件脚本设计
2.1 概述
机械设计传动课程下属机械专业，具有综合强效的实践性和技术性要求。也就是说，学习这门课程除了需要掌握大量的专业知识之外，更要具备相当的实践能力，能够将课堂上的理论知识应用到实践中去。在以往机械设计传动课程中，主要是应用幻灯片或者是静态挂图等教学道具。而机械设计传动的知识却是情境动态的，从而导致学生在理解上存在现实难度。同时，大多数教师理论基础非常扎实，但是缺少实践演练环节，从而影响学生实践能力的开放式增长及发挥。将CAI软件引入机械设计传动课程中，即能够有效解决上述问题。
从目前来看，国内机械设计传动CAI软件的发展较为缓慢，与电路设计、化工原理等CAI软件差距也较为明显。分析这一现象的形成原因主要有两个方面：一是机械设计传动课程在我国开设得较晚，因此，机械设计传动CAI软件的研究起步也随之滞后；二是大多数软件的开发方式现已落伍陈旧，与当前技术发展难获协调。针对这一现实状况，本文介绍的CAI软件则能适应贴合当前技术发展水平，并可满足大多数高校机械设计传动课程需要。软件中不仅包含文件传输、网络交流等功能，还具有练习功能[3]。
2.2 脚本设计
综上可知，脚本设计的质量将直接关系到CAI软件教学效果。反过来说就是，一个成功的CAI软件必然具备一个优秀的脚本。脚本除了要将各种内容排列位置进行美观表示，还要体现课件的设计要求、设计方法几特点。总而言之，脚本设计既要重视细节，又要统筹全局。
机械设计传动CAI脚本必须要和该门课程的教学内容和核心思想紧密结合，而由于机械设计传动的特殊性，CAI软件中必然包含大量图片和动画。脚本设计就是需要将图片、动画等进行核实施现代创意组合。作为开发人员应当树立清晰认知，要明确意识到CAI软件只是一种辅助教学手段，并不能取代教师的位置。在编写脚本时，具体则需要遵循以下原则：
1）将课件进行有效表示。CAI软件属于信息系统。从总体上来说，CAI软件应当充分体现教学信息和控制信息。在一帧框面中，则可将教学信息、学习者应答及判断、软件运行情况等实现一个完整展示；
2）给出各种指示。脚本应当表达各种指示和要求。也就是说，制作者通过阅读脚本即可明白使用者的需求，从而采取科学的技术路线；
3）便于维护和开发。脚本不仅要考虑如何制作课件，还应当考虑今后的维护和二次开发。由于CAI软件应用时间多会较长，因此，这一点在设计时也要获得足够重视。
3 机械设计传动CAI软件实现
1、课件知识结构划分
机械设计教学软件中传动件的知识结构划分主要是依据高等院校的常用教材，同时又响应在参考其它机械设计教材和教学软件的基础上执行和完成划分的。
3.2 框面设计
设计初始，可将框面分为左右两个部分。左侧为目录，能够让使用者直观了解到这门课程可分解为几个单元，以及每个单元的包含内容。章标题下还设置有隐藏目录，打开隐藏目录就可以看到各章节中包含哪几个小节以及每个小节的具体内容。右侧为知识点呈现部分，比如点击左侧“第一章”、“第一节”后，右侧框面将显示该节的特色内容。之所以做到左侧目录，右侧知识点的安排，只是为了符合人眼的浏览和观看习惯。现以“多媒体网络课件界面”为例，给出其实际编排如图1所示。
研究设计中，课件文本主要可分为有标题、文字说明和可触发事件文本三种，每种文本的制作方式各不相同，具体分析论述如下。
1）标题文本
标题文本的重点在于字体和风格，常用类别主要选取如下：
斜体； 粗体； 下划线；下标；上标；
用于更改字体大小和颜色。
属性中，SIZE定义大小；属性COLOR定义颜色，而颜色则以RGB十六进制数字或16种颜色名定义。
现实中惯用的风格定义则可表述为如下标识符：
一般强调，通常用斜体；特别强调，通常用黑体[4]。
2）文字说明文本
文字说明文本除了要控制字体风格以外，还需要控制版面位置。版面位置需要用块定位和CSS方式来获得控制和实现。其中，块表示符
3） 可触发事件文本
可触发事件文本有超链接文本和程序触发文本两种。前者较为简单，用
3.3 多媒体素材制作
机械设计传动课程中，工程制图是机械设计CAI的主要形式。在课件制作中，大部分工程图、表现图均是由AutoCAD进行绘制，动画则是由3D Studio Max软件进行制作。在此，研究实现的机械设计CAI动画的仿真效果即如图2所示。
3.4 习题库制作
机械设计CAI软件中习题库的建立制作，主要就是通过搜集、编写各类标志性习题，并对数据库施以有序进行编辑、维护管理等一些列研究工作的实现过程。
4 结束语
伴随计算机技术的快速发展，CAI软件在教学活动中日显其突出重要地位和作用。但是通过研究知道，传统CAI软件在付诸使用和参与学生成长中却存在着现实缺陷与不足。因此，本文就当前机械设计传动CAI软件进行了深度开发和探讨研究，设计实现了一款符合现实发展需求的机械设计传动CAI软件。经过实际运营使用可知，该软件达到了预期目的，获得了满意的应用效果。
参考文献：
[1]李军杰，李世明，杨蒙蒙，等. 基于VR和立体视觉技术的CAI系统开发与应用[J].计算机光盘软件与应用，2014（12）：75.
[2]刘娜. 机械制造中基础类公差与配合动画设计与研究[D]. 太原太原科技大学，2013.
[3]蔡晓娜.基于Pro/E软件的优化设计及其在机械设计中的应用[J].科技传播，2014（12）：246，247.
[4]李闯. CAD软件二次开发在机械设计中的应用与发展[J]. 城市建设理论研究（电子版），2014（3）.
