机械制图ＣＡＩ课件的研究与开发

张　晶

【摘 要】机械制图是机械类专业的主干课程。本文从多媒体的视角研究计算机在机械制图课程教学中的应用，结合机械制图CAI课件研究与开发的经验，分析和探讨了在机械制图课程中CAI课件的设计以及开发过程中的文件转换、操作步骤等关键问题。

【关键词】机械制图 多媒体 CAI课件

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1006－9682（2009）02－0175－02

机械制图是研究机械产品信息表达、阅读规律的学问，即按照投影规则和国家标准规定的方法绘制出加工、装配对象的图形并附以必要的文字说明，制作出工程图样，以准确地表达加工、装配对象的形状、大小、相对位置以及材料、加工方法和其它的技术要求，是一门实践性很强的专业基础课。

目前，传统的教学媒体如黑板作图、模型演示、挂图、现场测绘指导、教科书等承载信息的种类和能力都十分有限，远远无法满足现代《机械制图》课程教学的需要。随着计算机的普及，多媒体技术可以将声音、文字、图表、动、静态图像、视频等集成在一起，构成教学软件，产生生动、形象、真实、直观，色彩丰富的动、静态画面，可以使学生产生浓厚的学习兴趣。利用多媒体CAI课件辅助教学已经逐步成为一种非常有效的现代化教学手段，特别是目前机械制图课程面临学时数减少、信息量却更为丰富的局面，必须从教学方法和手段方面进行改革。

一、CAI课件设计的特点

课堂演示课件模仿了教师课堂讲授与演示的教学方法，能够充分发挥计算机的交互作用，这类课件属于助教型CAI多媒体课件，是帮助教师在课堂上讲解用的。因此，它应具有以下特点：

1．其包括的内容是典型性的、学生不太容易理解的。

2．它能够把课本中较为抽象的东西比较直观地表达出来，即深入浅出。

3．能够直接减轻教师的劳动强度，改善教学效果。

4．能够激发学生的学习兴趣，从而提高学习效率。

5．操作方便、简洁等。

二、CAI课件的开发步骤

计算机辅助教学课件CAI（Computer Assisted Instruction），即通过电子板书、动态模拟、人机交互、智能辅导等手段，用丰富的素材将教学内容用文字、图像、声音、动画等多种媒体组织起来，通过直观演示、人机对话、实时操作等多种形式完成教学任务。CAI课件的设计与开发是一项系统工程，它是一种创新意识和软件设计的有机结合，一般需要经过课题分析、素材采集加工、脚本制作、软件集成、打包测试等环节。

1．课题分析

开发课件，首先要解决的问题是内容的选择，即哪些内容适于使用CAI方式教学。原则上讲，任何内容都可以通过CAI进行教学，但在实际教学中，所有内容都用CAI效果反而不好。一方面，CAI只是一种辅助的教学手段，计算机永远无法代替教师，CAI课件也不能完全代替课本，教学过程中需要教师与学生感情的交流；另一方面，CAI课件是为了让学生更好地理解知识而设计的，其内容不应是课本的拷贝或教材的搬家，而应是来源于课本而高于课本，充分发挥课本所无法发挥的作用。对于那些用常规教学方法就能达到教学目的的内容，再使用CAI教学只能是人力与财力的浪费。因此，课件在选题时，应选择每一部分中的重点、难点以及比较抽象、难以理解、教师用语言难以描述的内容，如三视图的形成过程、形体分析法绘制立体三面投影等，以充分发挥多媒体课件的优势创造情境，激发学生的兴趣。同时，课件应新颖形象，直观立体，色彩适当；文字内容简洁，重点突出。

2．脚本制作

撰写文字稿本和制作脚本是保证CAI课件质量的关键步骤。脚本是课件设计思想的具体体现，是课件制作的依据，也是课件制作的主要环节。在编写脚本时，根据教学目标研究教材，进行教学内容剪辑，突出重点与难点。将传统的教学手段难以处理的抽象概念，以简单明了、生动形象的多媒体技术展现出来，并注重于启发学生应用知识去分析问题，创造性地解决问题。

3．素材的采集加工

在课件制作过程中，需要图片、文字、动画、录音、乐曲等多种素材，因此素材的制作成为课件制作的重要环节。图形可采用静态捕捉的方法获得，如果不合适，可用Photoshop等图象处理软件对图像进行各种装饰、编辑、加工处理。对复杂的图样，先借助扫描仪、数字相机等获得图形，再用Photoshop来编辑修饰后导入课件系统中；也可用AutoCAD软件绘制后导入，在制作过程中，反复的运用相交、相减、合并的命令，以及不断的旋转、计算位置，以达到最精确的绘制，最后经过渲染处理的立体图非常逼真。文字可用Author ware文字处理工具直接输入，或从其他软件中导入；动画用3DSMAX软件制作，它是Autodesk公司推出的动画制作软件，利用它可以方便地制作三维模型动画，然后嵌入到课件系统中。特别对于装配体，可采用3DSMAX动画制作成形象逼真、能反映装配体中机件动作原理的电子模型，然后超级链接到课件系统内。

4．素材的集成

我们应用Authorware作为编辑工具，来开发制图多媒体课件。Authorware直观、简单、易用，具有强大的交互功能、方便的导航功能、强大的变量、函数功能，对图片、声音、动画、视频等媒体具有强大的支持。应用Authorware开发课件，可繁可简，简单的可以是课堂上插入的小素材，如三视图的对应关系；复杂的如复杂形体的分析形成及三视图的画法等。为了形象地表示出一些投影关系，对截交线、相贯线、空间组合体进行分析，帮助学生更好地理解空间实体与平面图形的关系，课件中用到了动画。

（1）动画的单帧控制

为了生动、形象、逼真、直观地反映某些事物及其关系，在

课件设计中常采用大量的动画、视频等，Authorware提供对*.FLC、*.MPG、*.AVI等动画、视频文件的支持，也允许对它们的播放速度在内部进行调控。为了对重点、难点的内容看得更仔细、清楚，采用单帧控制动画显得尤为重要，单帧控制中的“前一帧”的逐帧向前控制的计算图标内容设置为：

Startframe:=Mediaposition@“影片”，

Endframe:=Mediaposition@“影片”-1，

Mediaplay（conID@“影片”），

由此可实现动画的单帧向前播放。逐帧向后格式，只是将Endframe中的“－1”改为“＋1”即可，其它不变。由此可实现动画的单帧向后播放。

（2）声音的控制

Authorware提供两种播放声音的方式，其一是利用声音图标播放*.WAV文件，其二是利用Authorware的多媒体扩展功能，即调用A3WMME.DLL动态链接库来播放外部的声音文件。前者只能调用3.WAV或Authorware识别的声音文件格式，声音的大小、关闭与否难以控制；后者对声音的控制有较大的灵活性，既可调用*.WAV文件，也可调用*.MID文件，并通过WAVEPLAY()函数和MIDIPLAY()函数调用实现对它们的控制。

1）背景音乐的控制。*.MID文件可作为背景音乐，在群组图标中，设置一个计算图标，在计算图标中分别设定不同的MIDI曲名，赋给变量MIDINAME，加入MIDIPLAY（“MIDINAME”，100，0），则课件将以全长播放以MIDINAME为名的MIDI乐曲，并可实现可选取循环播放。

2）解说声音的控制。为了便于教师的讲解，调整其音量大小或关闭解说声音。为了实现上述目的，利用Authorware的多媒体扩展功能，即调用A3WMME.DLL动态链接库，通过Authorware提供的外部接口，装入库中的控制函数，如OpenWAVE、CloseWAVE、IncreaseWAVE、DecreaseWAVE等，从而可实现对解说声音的音量的开、关、增、减等控制。

5．打包测试

最后，将编辑好的Authorware文件打包，使之成为可执行文件脱离编辑环境运行。由于很多文件存储在Authorware外部，其存放路径非常重要，文件位置变化时，需及时更改路径。打包时要注意这一点，以免有遗漏而导致课件无法正常运行。打包完成后进行测试，看是否能够正常运行，否则，需要检查出错点，重新打包。

机械制图多媒体CAI课件的出现为当今的课程教学提供了强有力的支持。随着计算机系统软、硬件性能的不断改善，多媒体处理技术的日臻完善，利用Authorware制作多媒体课件，简单易行，能够充分体现教学意图，使教学内容生动灵活，大大激发学生的学习兴趣，提高了教学质量。当然，CAI课件的开发需要更多的备课时间，需要在教学过程中不断改进，对大多数教师而言，这需要一个过程。

参考文献

1 谭建荣.计算机工程图学的探索与实践电子工业出版社，1994

2 达米教室.Authorware4.0使用指南（上、下），清华大学出版社，1996

3 郭启全、李 燕.多媒体CAI的创作方法和实例.电子工业出版社，1997