《地球科學(xué)概論》多媒體CAI課件的設(shè)計方案與開發(fā)

1、地球科學(xué)概論多媒體CAI 課件的設(shè)計與開發(fā)馬維峰翦立于在平孫勇（西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系西安710069）摘要地球科學(xué)概論 多媒體 CAI課件是為了配合面向地學(xué)發(fā)展的需要研制的。在地球科學(xué)概論多媒體CAI21 世紀(jì)的教學(xué)改革和適應(yīng)課件的設(shè)計與開發(fā)過程中，我們遵循了以下的原則：1）從課程內(nèi)容出發(fā)、以服務(wù)教學(xué)為目的；2）高起點、 高標(biāo)準(zhǔn)；3）選擇合適的開發(fā)工具； 4）模塊化； 5）規(guī)范化。課件的開發(fā)流程依次為： 1）腳本編寫和課件設(shè)計； 2）素材收集； 3）模塊的劃分和制作； 4）模塊的集成和測試。 地球科學(xué)概論多媒體 CAI 課件具有信息量豐富，圖、文、聲、動態(tài)模擬并茂，交互性強，易于操作等特點，用于教

2、學(xué)可以改進(jìn)了傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段的不足。關(guān)鍵詞： CAI課件多媒體地球科學(xué)CAI 課件具有直觀、美觀、立體感強、可進(jìn)行動態(tài)模擬、容易操作、交互性強、信息量大等一般教科書難以相比的優(yōu)點，利用CAI進(jìn)行教學(xué)（教師講授和學(xué)員自學(xué)）可以改變傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)方式，充分調(diào)動學(xué)員的學(xué)習(xí)積極性、啟發(fā)主動思維、 增加學(xué)習(xí)樂趣，從而起到其它方法無法替代的教學(xué)效果。 CAI 在 21 世紀(jì)的教育中得到廣泛應(yīng)用是一種必然的趨勢 1 。地球科學(xué)概論是地學(xué)各專業(yè)本、?？粕匦薜膶I(yè)基礎(chǔ)課和非地學(xué)專業(yè)本科生選修課。 課程系統(tǒng)地介紹與地學(xué)有關(guān)的基礎(chǔ)知識，涉及到了許多概念、術(shù)語，如地球的層圈構(gòu)造、 礦物結(jié)晶格子， 以及

3、如板塊構(gòu)造等一些不易理解的地質(zhì)現(xiàn)象和過程， 傳統(tǒng)的書本加教師講授的學(xué)習(xí)模式往往花費了大量的時間，而學(xué)員卻難以完全理解和接受。利用多媒體CAI 課件，通過各種實物圖片和示意圖、文字及聲音說明、二維和三維動畫、錄象剪輯再配以交互式的學(xué)習(xí)方式， 則可以達(dá)到良好的教學(xué)效果。 本文將討論開發(fā)地學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程 地球科學(xué)概論 CAI 課件的一些原則和經(jīng)驗，以期引起討論，進(jìn)一步提高開發(fā)水平。1、地球科學(xué)概論課程分析和課件的總體設(shè)計研制和開發(fā)地球科學(xué)概論CAI 課件的目的是配合面向21 世紀(jì)的教學(xué)改革，提供有效的教學(xué)工具。 地球科學(xué)概論以傳統(tǒng)的普通地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)學(xué)原理為基礎(chǔ)，引進(jìn)和增加了其它相關(guān)內(nèi)容，如環(huán)境、災(zāi)害

4、問題、行星地質(zhì)等， 力求從更廣闊的領(lǐng)域和當(dāng)今人類社會可持續(xù)發(fā)展對地學(xué)的需求的角度闡明地學(xué)問題。地球科學(xué)概論 是地學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，具有： 1）知識點多； 2）要求學(xué)員具有較強的空間和形象思維的能力，課程教學(xué)中需要大量的實物和模型； 3）課程內(nèi)容涉及到大量的動態(tài)過程，教學(xué)效果往往取決于教師的講課技巧和學(xué)員的想象能力； 4）實踐性強； 5）知識更新速度快等特點。目前國內(nèi)外流行教材在形式和內(nèi)容上都難以滿足當(dāng)前的教學(xué)需要，需要改革、更新和補充。地球科學(xué)概論 CAI課件研制和開發(fā)正是為了滿足這種需求，以配合正在進(jìn)行的教學(xué)改革。CAI 課件的具體形式有資料型、示教型、自學(xué)型、模擬仿真型、聯(lián)網(wǎng)型、協(xié)作型等2

5、 ，不同的 CAI 課件形式的選擇應(yīng)以開發(fā)的目的和課程的內(nèi)容出發(fā)，選擇適合于表現(xiàn)這門課程的組織方式和表現(xiàn)形式。 同時， CAI 課件不同于電子圖書，不能僅僅滿足于把課本內(nèi)容搬上計算機。 它也不同于一般的娛樂性多媒體課件，而應(yīng)該充分突出資料的準(zhǔn)確性、邏輯推理的合理性、結(jié)構(gòu)和界面有利于學(xué)習(xí)，符合教學(xué)規(guī)律的特點。因此，CAI 課件形式的設(shè)計和選擇必須充分考慮教學(xué)需求和課程特點?；谏鲜隹紤]，在設(shè)計地球科學(xué)概論CAI 課件時，考慮到課程中有大量描述性內(nèi)容，所以地球科學(xué)概論 的形式選擇了以示教和自學(xué)型為主，兼有資料型的特點。 具體表現(xiàn)為課件的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)從課程大綱出發(fā)，但可以對其內(nèi)容進(jìn)行順序或隨意的瀏覽，

6、 同時注意針對不同的內(nèi)容采用了不同的表現(xiàn)手法：對一般的內(nèi)容用文本說明加示意圖和實物圖片的方法表現(xiàn)；對難解立體結(jié)構(gòu)和作用過程用三維模型和動態(tài)模擬的方式表示。 例如對火山噴發(fā)等內(nèi)容用了錄象剪輯，而對海底擴張、 大陸漂移等內(nèi)容則采用了三維動畫模擬等表現(xiàn)手法。為了豐富地球科學(xué)概論 CAI 課件的內(nèi)容，體現(xiàn)其信息量大的特點，在研制過程中，我們盡量廣泛地進(jìn)行了資料的收集，盡可能的擴大素材的來源。 地球科學(xué)概論 多媒體 CAI課件的素材來源主要有： 1）參考國內(nèi)流行教材，如普通地質(zhì)學(xué)、地質(zhì)學(xué)原理 、動力地質(zhì)學(xué) 等現(xiàn)有教材； 2）國外同類教材和參考書，如 Earth，Physical Geology ，The

7、 DynamicEarth 等； 3）國內(nèi)外公開發(fā)表的相關(guān)論文；4）我系教師在教學(xué)和科研過程中積累的大量可供利用的素材，包括圖件、照片，模型等。5）自制素材。2、地球科學(xué)概論課件的設(shè)計及開發(fā)原則通過對課件的總體設(shè)計， 明確了要實現(xiàn)的目標(biāo)， 即可著手進(jìn)行具體的設(shè)計和開發(fā)。 在地球科學(xué)概論的設(shè)計和開發(fā)過程中，我們遵循了如下的原則：1、 高起點、高標(biāo)準(zhǔn)的原則，以求在今后若干年內(nèi)無需進(jìn)行實質(zhì)性的改動，更好地發(fā)揮其效應(yīng)。如地球科學(xué)概論在對國內(nèi)外優(yōu)秀教材和同類課件以及CAI課件特點的深入研究和對比的基礎(chǔ)上，對課件進(jìn)行了總體設(shè)計，在內(nèi)容上力求反映地球科學(xué)的基礎(chǔ)知識以及最新進(jìn)展；選擇Win95和 Window

8、s NT作為運行平臺，采用了多媒體技術(shù)以及超文本和超媒體的瀏覽方式等等。2、 模塊化設(shè)計原則。在進(jìn)行大型的程序設(shè)計時一般都采用模塊化的方法。地球科學(xué)概論課程內(nèi)容龐雜， 地學(xué)的發(fā)展日新月異， 新知識、 新理論層出不窮， 課程內(nèi)容更新迅速，所以，課件的易維護(hù)、易修改、易擴充就顯的更為必要，采用模塊化設(shè)計原則，可以最大限度的滿足這種需求。3、 合適的開發(fā)工具的選擇以及進(jìn)一步開發(fā)。多媒體 CAI 開發(fā)工具有：（ 1）通常的高級程序設(shè)計語言，如Visual C+ 、Visual Basic 、Delphi 等，其特點是靈活性高，可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的功能，但需要編程來實現(xiàn)，對開發(fā)者要求較高，且工作量大。（2

9、）多媒體編著工具，如 ToolBook 、Authorware 、國內(nèi)的方正奧思等， 其特點是應(yīng)用簡單，一般都提供全面的交互式程序設(shè)計的功能和多媒體播放功能等， 但有時靈活性不夠， 無法實現(xiàn)一些復(fù)雜的功能。 （ 3）專用的教學(xué)課件開發(fā)工具， 如幾何畫板、 WinCLASS 等，但只在特定的領(lǐng)域和專業(yè)里有效 34 。所以，開發(fā)工具的選擇應(yīng)從課件要實現(xiàn)的功能出發(fā)， 本著易于開發(fā)的原則選擇合適的開發(fā)工具，必要時，可以利用多種工具實現(xiàn)不同的功能， 在課件中相互調(diào)用， 但缺點是各模塊間的數(shù)據(jù)和信息交互較為復(fù)雜；另外，可以在原有工具的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的開發(fā)。4、 界面風(fēng)格的一致性、易操作性和美觀性。選擇統(tǒng)一

10、、 美觀、易操作的人機用戶界面，可以使非計算機專業(yè)的學(xué)員不經(jīng)過或只經(jīng)過很短時間的學(xué)習(xí)便可掌握課件的使用， 提高課件的利用率。5、 課件制作的規(guī)范性和合理的分工協(xié)作。制訂嚴(yán)格的課件制作規(guī)范和規(guī)定，可以使課件開發(fā)工程化成為可能。合理的分工協(xié)作， 可以最大限度地加快課件的開發(fā)周期并降低成本。3、開發(fā)流程地球科學(xué)概論CAI 課件開發(fā)流程如下：1、 腳本編寫：腳本的編寫應(yīng)該建立在對課程內(nèi)容的認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上。一個好的腳本應(yīng)該包括文字腳本和制作腳本兩部分5 。文字腳本由課件設(shè)計人員和負(fù)責(zé)課程教學(xué)的教師共同完成，其內(nèi)容包括教學(xué)目的、詳細(xì)的知識點、學(xué)員的情況、教學(xué)策略等內(nèi)容。制作腳本是課件制作的主要依據(jù)，其內(nèi)

11、容包括：1）、課程內(nèi)容在課件中的表現(xiàn)形式的詳細(xì)描述，包括課件總體的框架的設(shè)計， 以及對不同的內(nèi)容選擇不同的表現(xiàn)手法；2）、課件要實現(xiàn)的功能的詳細(xì)描述； 3）、課件的制作規(guī)范，包括界面的格式、文字的字體和大小、版面格式、圖片的格式和大小、一般的命名規(guī)則等制作規(guī)范；4）、課件的風(fēng)格，也即課件的整體格調(diào)，可以通過課件的制作體現(xiàn)，單獨將其提出，可以使課件制作人員有一個整體和明確的認(rèn)識。2、 課件的設(shè)計及模塊的劃分：在腳本的基礎(chǔ)上，對課件進(jìn)行整體的設(shè)計，劃分出所需要的功能模塊和內(nèi)容模塊。 功能模塊包括顯示和播放各種媒體的模塊、程序的連接及跳轉(zhuǎn)的模塊等。功能模塊必須定義標(biāo)準(zhǔn)的接口。內(nèi)容模塊即反映課程具體內(nèi)

12、容的模塊。當(dāng)然，功能模塊和內(nèi)容模塊的劃分也不是絕對的。通過將課件分解為功能模塊和內(nèi)容模塊在很大程度上解決了課件開發(fā)中地學(xué)專業(yè)人員編程困難，計算機專業(yè)人員對課程內(nèi)容不熟悉的矛盾，從而可以使二者可以揚長避短，充分發(fā)揮各自長處，加快開發(fā)速度，縮短開發(fā)周期。地球科學(xué)概論 之下劃分出了課件中所需要的程序的連接、跳轉(zhuǎn)、 各類媒體的播放、 課程內(nèi)容的瀏覽和索引等一系列的功能模塊和按章節(jié)劃分的十四個大的內(nèi)容模塊，分別由不同專業(yè)人員為主進(jìn)行開發(fā)，達(dá)到了很好的效果。3、 素材收集和制作：根據(jù)腳本收集素材并制作成課件中所需的文件。一個多媒體CAI課件的成功與否， 在很大程度上決定于其各種素材的質(zhì)量和豐富程度。在課件

13、開發(fā)的每一步都有可能回過頭來重新補充和制作所需的素材。在地球科學(xué)概論的開發(fā)過程中，我們收集并制作了大量的素材， 包括各種礦物巖石的圖片、各種地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象的照片和示意圖、錄象剪輯以及二、三維動畫，諸如板塊漂移、海底擴張的三維模擬等，使課件內(nèi)容詳實而生動。收集完成的素材使用了現(xiàn)有的圖形圖象制作和編輯工具進(jìn)行處理加工，取得了很好的效果。4、 功能模塊的制作：將所需的功能模塊按照標(biāo)準(zhǔn)的接口制作好以備后用。定義了標(biāo)準(zhǔn)接口的功能模塊可以方便地實現(xiàn)課件中各種素材的連接， 生成所需的源代碼， 免去煩瑣的編程，大大加快開發(fā)速度。5、 課程內(nèi)容模塊的制作：將素材用功能模塊按照腳本和制作規(guī)范的要求連接好。6、

14、模塊的集成和連接：將各模塊連接編譯成可執(zhí)行文件，在可以滿足當(dāng)前需求的前提下，充分利用多媒體編著工具實現(xiàn)組裝和連接，提高課件開發(fā)的效率和質(zhì)量。7、 調(diào)試和測試： 對編譯好的程序進(jìn)行調(diào)試和測試，發(fā)現(xiàn)問題， 并回到相應(yīng)的開發(fā)階段，改正錯誤。開發(fā)過程中要隨時檢查完成情況和發(fā)現(xiàn)新問題，及時回到相應(yīng)的開發(fā)階段進(jìn)行補救。另外，可以根據(jù)實際情況對開發(fā)流程作相應(yīng)的調(diào)整， 如素材的收集和制作與功能模塊的制作可以分別由不同人員同步進(jìn)行，以加快開發(fā)速度。在課件的使用過程中，應(yīng)不斷收集反饋意見，對課件作相應(yīng)的修改，并及時補充新的內(nèi)容，刪節(jié)舊的和過時的內(nèi)容，以發(fā)揮其應(yīng)有的效用，作到真正為教學(xué)服務(wù)。4、地球科學(xué)概論的系統(tǒng)功

15、能及特點1、 課件利用了多媒體技術(shù)，將圖、文、聲、動畫、錄象剪輯有機地結(jié)合在一起，創(chuàng)造了一個教學(xué)目的明確、教學(xué)內(nèi)容直觀、生動活潑、 形式新穎的學(xué)習(xí)環(huán)境，部分地提供了一個模擬的野外環(huán)境，可以達(dá)到了傳統(tǒng)教學(xué)手段無法達(dá)到的效果。2、 界面美觀、簡潔、一致，易于操作。3、 課件有豐富的信息量，不僅包含了以往地球科學(xué)概論課程的所有內(nèi)容，而且有大量的圖片、動畫、錄象剪輯等內(nèi)容。4、 在相關(guān)的章節(jié)中以附錄的形式加入了各種課外知識和科技動態(tài)的內(nèi)容， 可供有興趣的學(xué)員閱讀和參考， 以擴大其知識面， 同時并不加重一般學(xué)員的負(fù)擔(dān)。 如我們在介紹地核的內(nèi)容時就加入了對“地核游離”的介紹。5、 課件采用了超文本和超媒體

16、技術(shù)，具有較強的交互性，可以對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行順序和任意的瀏覽。6、 由于采用了模塊化設(shè)計技術(shù)，所以，課件的維護(hù)、修改和擴充都較為方便，可以隨時對其進(jìn)行增、刪和修改。另外，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男薷暮缶涂芍谱鳛檫m合不同對象的不同版本。5、結(jié)束語由于開發(fā)地球科學(xué)概論多媒體 CAI 課件尚無先例可以借鑒，同時課件還正在開發(fā)過程中，所以本文對課件的設(shè)計和開發(fā)所作的討論，只是一種嘗試，不足之處，還望批評指正。本研究受到了西北大學(xué)面向 21 世紀(jì)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革計劃“地球科學(xué)概論”多媒體 CAI 課件的研制與開發(fā)項目和省教委基金地質(zhì)信息系統(tǒng)的二維子系統(tǒng)項目的資助，在此一并感謝。1. 何克抗主編， 計算機輔助教學(xué)研

17、究與發(fā)展 （ II ）第二屆高等學(xué)校理科 CAI 和試題庫協(xié)作組年會暨學(xué)術(shù)報告會論文集，暨南大學(xué)出版社，19972.周起釗，李樹芳，深入開展信息技術(shù)教育應(yīng)用的研究把CAI 工作提高到新水平。計算機輔助教學(xué)研究與發(fā)展 （ II ）第二屆高等學(xué)校理科CAI 和試題庫協(xié)作組年會暨學(xué)術(shù)報告會論文集， 813，何克抗主編，暨南大學(xué)出版社，19973.周新紅，林建祥，積極構(gòu)造微世界環(huán)境高等數(shù)學(xué)CAI 課件提高的關(guān)鍵。計算機輔助教學(xué)研究與發(fā)展 （ II ）第二屆高等學(xué)校理科CAI 和試題庫協(xié)作組年會暨學(xué)術(shù)報告會論文集， 2537，何克抗主編，暨南大學(xué)出版社，19974.黃興中， Authorware 3.x

18、 入門與提高，清華大學(xué)出版社，19975. 何森，張春堂， 節(jié)肢動物門計算機多媒體教學(xué)課件的設(shè)計與研制。計算機輔助教學(xué)研究與發(fā)展 （ II ）第二屆高等學(xué)校理科 CAI 和試題庫協(xié)作組年會暨學(xué)術(shù)報告會論文集， 165169，何克抗主編，暨南大學(xué)出版社， 1997Designing and Developing ofThe Essentials of EarthScienceCAIMa WeifengJian LiYu Zaiping( Department of Geology, Northwest University, 710069, Xi an )AbstractThe aim of developingThe Essentials of Earth ScienceCAI is to coordinatethe educational reform toward 21st century and accommodate the need of the development ofthe earth science. The principles of the d