动画制作在金属学与热处理课件中的应用
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摘 要：随着多媒体技术的迅速发展，信息化教育日益普及，教师运用多媒体教学越来越广泛。针对金属学与热处理课程特点，结合教学经验，本文提出利用多媒体动画制作手段将抽象问题具体化，以利于学生对知识的理解与掌握。同时本文分析了基于Flash和PowerPoint软件动画制作多媒体课件的思路和过程。
多媒体是一种把超文本、图形、图像、动画、声音结合在一起，并通过计算机进行综合处理和控制的技术。随着多媒体技术的迅速发展，教师运用多媒体教学越来越广泛，多媒体课件应用于教育为课堂教学营造了全新而又卓有成效的学习环境，激发学生通过自身与信息环境的相互作用来获得知识、技能，学习方式也由 “以教促学”转变为“自主学习”。可见，多媒体课件教学从根本上改变了传统教育的环境和方式， 以随机、灵活、全方位、立体化的方式把信息知识形象生动地呈现给学生。
目前，制作多媒体课件主要用到的软件有PowerPoint、Authorware和Director等。其中，PowerPoint演示文稿制作软件，凭借其功能强大，简单易学，能将文字、图形、声音、动画和视频等素材有机集成在一起制作出画面美观、内容丰富的演示文稿，在教学中得到广泛的应用。此外，PowerPoint本质是一种Web应用程序，能很便捷地在网络上，方便学生查阅。本文以PowerPoint2007为载体结合Flash软件，制作了金属学与热处理多媒体课件，制作思路及过程如下：
一、金属学与热处理多媒体课件的动画制作
金属学与热处理是材料专业的一门专业基础课程，是学习其他相关专业知识的基础。归纳起来包括金属学基础板块，热处理原理与工艺板块和常用工程材料板块。其中金属学基础板块主要讲解金属的晶体结构与结晶，二元合金相图、金属的塑性变形与再结晶及铁碳合金相图。而金属的晶体结构的内容为微观范畴非常抽象，只运用讲解的方法难以让学生建立起空间概念，容易使学生产生厌学情绪，不利于知识的掌握及今后的深入学习，因此需要借助多媒体使难以发现的微观世界以直观、动态的形式呈现给学生，使抽象的问题具体化。金属学与热处理多媒体课件中的动画制作理念：①关于金属的实际晶体结构中点缺陷、线缺陷和面缺陷，要求学生在建立空间概念的基础上发挥想象力让原子动起来，若仅用静态的图形进行讲解，教学难度较高，同时不利于学生建立空间概念。PowerPoint软件自带简单的动画编辑功能模块，在一定程度上可以满足教学需要。但比较复杂的动画设计需借助Flash5.0软件制作动画。Flash软件制作的动画是矢量图，文件小，图面尺寸缩放时不会产生失真或者失真度小，从而保证了图形的清晰度，并能在教学演示过程中随时缩放。通过动画教学，可向学生直观演示原子的移动方式。②关于金属的塑性变形与再结晶等教学内容需要大量的图解演示和拆分讲解，这部分内容为二维平面的变化，更加适合应用Flash软件进行制作。
二、刃型位错的形成机理Flas制作
Flash 5.0是Macromedia公司推出的矢量动画制作软件，支持动画、声音以及交互，具有强大的多媒体编辑功能，可以制作Web导航、互动图片及动画效果。用Flash制作课件，一般有六个步骤：1.脚本设计。它是课件制作的重要部分，其目的是将教师的教学过程用计算表现出来，包括教学设计、结构设计和版面设计三个部分；2.课件素材的收集。可以根据教学内容，以及课件本身的需要，寻找一些常用素材，如果为了充分体现自身教学特点和教学安排，也可以自己动手制作素材，本文中以实际晶体结构中刃型（ 螺型） 位错的形成机理案例，为作者自己制作的素材；3.以脚本为蓝本，进行课件制作；4.课件测试。主要测试内容为跳转准确性、文字正确性以及图形、音频、视频是否按脚本达到预期效果；5.课件修改。在测试的基础上对课件进行修改、补充制作等；6.课件打包。根据课件的使用环境，对课件进行或打包，即将课件以文件格式进行导出，以便于课件拷贝到任何一台计算机皆能使用。基于以上制作过程，本文制作位错相关机理知识课件，思路如下：
实际晶体结构中刃型位错的形成机理以及金属的结晶过程是一个动态的过程，若仅通过静态图像讲解，学生很难建立模型。因此，借助Flash 5.0强大矢量动画功能实现动态效果可帮助学生突破难点，同时达到良好的教学效果。以刃型位错为例介绍位错的形成机理。所谓刃型位错是指“一个完整晶体的某一个晶面以上多出了一个半原子面产生的错排现象。” 分析刃型位错形成原理可知：上下层原子在分别受到异向切应力的作用时产生移动，最终形成多余半原子面以及位错线。在原子运动过程中，由于位错的形成导致晶格畸变的产生，使晶格整体出现不对称的情况，图1为平面模型动画演示。
a b
图1刃型位错Flash平面示意图（a 应力作用前 b应力作用后）
为达到动画效果同时方便对问题进行解释，在刃型位错动画制作过程中添加了控制播放按钮，实现对关键帧暂停功能，方便对其进行说明和提示学生思考。
三、螺型位错原子变动情况PowerPoint动画制作
演示文稿中添加动画效果是制作PPT文稿的重要步骤。而动画效果是指当打开演示文稿时各个主要对象按照某种规律，以动画的效果逐个显示出来。以螺型位错为例，为了让学生真正理解其含义，本文利用PowerPoint进行动画制作，进一步强化概念。具体方法为，选择“自定义动画”可以设置演示文稿中图形的动画，此功能可以实现需要的动画效果。
PowerPoint的“自定义动画” 任务窗格为演示文稿提供了四大类自定义动画效果，分别为进入、强调、退出和动作路径。本文采用进入效果中的出现命令，实现螺型位错原子变动情况的演示，让学生更加深刻理解其含义。具体操作如下：首先打开“幻灯片放映”菜单中的“自定义动画”，添加底层图片；在“绘图”工具栏中选择“椭圆”绘制代表变化的原子的圆，并对其设置动作；再利用“绘图”工具栏绘制直线并添加其动作。如此循环制作出图2。利用幻灯片播放功能就可以实现螺型位错中原子的动态演示，可以让学生更直观地从本质上理解螺型位错的概念。
图2 螺型位错PowerPoint示意图
四、结语
动画制作是金属学与热处理多媒体课件中的重要组成部分。根据本门课程特点，利用Flash 软件制作矢量动画可演示和模拟金属学中的位错运动、结晶过程和塑性畸变过程；利用PowerPoint中自定义动画效果功能，可更加突出强调重点，方便学生理解。总之，合理设计动画，将知识内容以动画的形式展现给学生，可以使人的视觉产生强烈的冲击， 同时提高学生的感性认识，使抽象的概念具体化。动画以其形象直观、表现力丰富的特点提高课堂学习效率，增强学生的主动性和积极性，深受师生的喜爱，动画教学在金属学与热处理教学中有着广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 陈立奇. 多媒体教学软件的制作及研究 . 中国电化教育， 2000（6） ： 23～25
[2] 丁建生. 金属学与热处理 . 北京：机械工业出版社， 2004