Development of Multimedia CAI Courseware for Chemical Unit Operations

Wen Li Liu Youzhi Zhang Yanhui
(North China Institute of Technology, Taiyuan 030051)

Abstract This paper presents the designing theory and method to implement multimedia CAI courseware for chemical unit operations using multimedia development tool- Authorware. It is important to the development of CAI courseware, and it helps to improve the teaching effects of Chemical Unit Operations course.
Key words Multimedia CAI, Authorware, Chemical unit operation
摘要 本文介绍了利用多媒体开发工具Authorware制作化工单元操作多媒体CAI课件的设计思想和实现方法，对改进化工原理教学方法及CAI课件的制作都有较好的现实意义。
关键词 多媒体CAI Authorware 化工单元操作

化工单元操作多媒体CAI课件的开发

温丽 刘有智 张艳辉
（华北工学院 太原 030051）

1 引言
    多媒体CAI(Computer Aided Instruction)能把文字、图象、声音、动画、视频等众多媒体的信息集于一体，向学生提供一个丰富多彩、生动友好、方便灵活的人机交互界面，使学生的各个感官能够同时接收到教学信息，易于学生理解接受。同时，结合多媒体计算机的特点，把一些课堂黑板上较难表达的问题，通过计算机屏幕上多样化的表现方式演示出来，减轻了教师的工作量。使用多媒体CAI不仅减少了传统的课时定额，而且有效地提高了教学效果。
    任何一种化工产品的生产过程都是由若干单元操作及化学反应过程组合而成的，所以单元操作是化工类及相关专业人员必须具备的基础知识，它也是《化工原理》课程的主要内容。它所研究的对象是化工生产过程及其设备(包括设备的构造、作用原理及操作现象等)，这些内容往往有很强的直观、具体形象的教学要求，使用粉笔、黑板和教师的语言来表达是相当费时费力的。采用多媒体技术制作的单元操作CAI课件可以直观生动地表达单元操作设备的内部结构和操作过程，演示丰富的实验现象，使《化工原理》的教与学都达到事半功倍的效果。
2 Authorware的编程风格
    目前，多媒体软件的开发一般有两条途径：一是利用程序设计语言，如Visual C++、Visual Basic、Delphi、Java等；二是采用多媒体创作工具，如Authorware Professional、Toolbook、Micromedia Director等。我们采用美国Micromedia公司的Authorware Professional作为开发平台。
    Authorware Professional是基于Windows操作系统的多媒体制作软件，它的面向对象的编程环境具有强大的用户交互能力。Authorware提供了丰富的文字、图形、声音、动画、影像等多媒体制作工具库，另外它还有内容丰富、功能广泛的系统函数和变量，因而用它能开发出生动活泼的交互式多媒体应用程序，选用Authorware作多媒体教学软件的开发工具是比较理想的。它的功能特点主要有：
    (1)面向对象的编程环境
    (2)多种媒体高效集成
    (3)超文本和超媒体的综合利用
    (4)丰富的交互方式与变量函数
    (5)标准的应用程序接口
3 系统设计与制作
3.1素材准备
    多媒体CAI的多媒体元素主要由文本、图象、声音、动画和影像组成，CAI的设计过程应该是从单个多媒体元素的分别处理到各个元素的合成过程，所谓素材的准备可以理解为多媒体元素的预处理设计。
    文本的编辑可以采用各种标准的字处理程序进行, 最后保存为TXT或RTF格式的文件导入Authorware中，或将文本以图形的方式导入。也可以直接用Authorware显示图标中的文本工具编辑。软件中所需的装饰图片从专业图库中获取或用扫描仪扫描到计算机中，然后用PhotoShop进一步加工所得。而对于单元操作中的设备结构图、流程图等需用Windows中的画笔或AutoCAD绘制，形成特定的图象文件。另外还要剪辑一些背景音乐，录制解说词，用3DS MAX制作有关动画。
3.2 程序设计
    将文本、图象、声音、动画等素材库制作完成以后，利用Authorware独特的编程特点进行编程，实现程序功能。下面以“机械分离”部分为例加以说明。
3.2.1软件结构设计
    软件结构为常见的树形结构，“机械分离”部分的结构流程如图(1)中所示。

        为了增强系统的维护性和扩充性，流程图中的四个模块在内容上基本独立，每个模块利用超文本对象建立定向链接，而在模块内部也是同样的逻辑结构。这样，用户就可方便灵活地进入课件的部分，实现它们之间的随意跳转。
3.2.2超文本和超媒体链接
    要达到教学内容的关联显示，实现符合信息传播方式的跳转，就需要用到超文本和超媒体技术。超文本和超媒体链接实际包含两层含义：其一是能够从一种媒体信息链接到另一媒体信息；其二是媒体的呈现方式是非连续、非线性的，节点的链接不仅可以是顺序的单支路跳转，也可以是多支路的交叉跳转结构。
    在Authorware中，利用Navigate图标和Framework图标可实现超文本和超媒体链接，此时需掌握两个重点：节点和链。节点称为页，由Framework图标来管理，而链接由Navigate图标管理。Navigate图标主要用来做图标与图标间的跳转，即从A图标转移到B图标执行，且图标所做的“程序执行转移”必须限制在Framework图标里的页与页之间。“机械分离”部分的程序流程图如图2所示。
3.2.3 交互设计
    化工单元操作CAI课件要求教学时，运行过程中可以控制其实际的进程，也即能够按教师的教学节奏和进度运行程序。对一些疑难问题，可以随时返回到相关的知识点重复讲解。因此课件应该有良好的交互性。图1中的箭头方向表示了软件一定程度的交互性，而更加详细的交互性还需另外设计。交互设计要从用户的使用角度出发，引导用户在轻松的界面环境中按照用户的思维进行浏览和跳转。
    Authorware在交互方面具有强大的功能和丰富的内容，除了一般的按钮、菜单、鼠标和键盘响应之外，还有点按及触摸区域、点按物体、移动物体、满足设定条件、输入文本及限时、限次等。每种交互都有相应变量被调用或赋值，如EntryText、JudgeString、ObjectClicked等。Authorware中的交互性以交互图标为基础，配以其它图标来实现。
3.3 应用软件的生成
    在Authorware环境下开发的多媒体CAI课件可以脱离Authorware环境直接在Windows环境下运行。Authorware提供的打包功能，可以很容易地将CAI课件打包生成.EXE文件，使它成为独立的应用程序，在Windows下安装使用。
4 结束语
    化工单元操作多媒体CAI课件具有如下特点：
    (1)表现形式丰富多彩——文本、图形、动画、音频等媒体的集成使学生更易理解和接受，视听结合，手、眼、耳并用的特点，能提高学生的学习积极性和学习效率。
    (2)人机对话功能使学生能够参与控制，针对个人的不同情况进行学习，也能增进学生解决问题的能力。
5 参考文献
[1] 门槛工作室.Authorware 4.0实战入门,北京：科学出版社，1999.1
[2] 谭天恩等.化工原理.第二版,北京：化学工业出版社，1990.6
[3] 康积涛、杜申华等.用Authorware编制多媒体教学软件.多媒体世界，1998，1：58-59
[4] 肖惠民.在Authorware中制作超文本和超媒体.多媒体世界，1999，3：71-72
[5] 周治平.多媒体CAI及其程序设计.微型电脑应用，1999，3：11-13

温丽 女,26岁,硕士, 研究方向：化工过程及计算机应用 99-06-19收稿, 99-09-17修回