塑料工艺与模具设计课程多媒体CAI课件的开发与实现

雷晓霓

武汉市第一轻工业学校 湖北 武汉 430051

塑料工艺与模具设计课程多媒体CAI课件的开发与实现

雷晓霓

武汉市第一轻工业学校 湖北 武汉 430051

本文阐述了 《塑料工艺与模具设计》课程CAI课件系统开发的必要性，详细介绍了它的设计思路、开发步骤、方法及其特点。通过该课件建立知识化、可视化、交互性的教学工具来提高学生的学习效果、学习兴趣及对问题的深入理解程度。

多媒体 CAI课件 模具设计 教学 CAD

一 多媒体CA1课件开发的目的及意义

“塑料模具设计”是一门实践性很强的专业课，课程主要介绍塑料成型基本原理及工艺特点,介绍各种塑料成型模具的结构特点、装配关系及动作原理。用传统的教学方法即仅靠书本知识和一般的上课听讲很难达到良好的学习效果。虽然有很多教学模型可供参考，但一是模型数量有限；二是演示困难，内部运动关系不易观察；三是模型太重，携带不变。用挂图讲解也是一种可行的方案，但静态图形对学生看、老师讲都非常吃力，而且平面图形缺乏立体感。用以上教学方法授课学习难度较大，加上学时有限以及课堂授课手段单一，学生学习起来普遍感到吃力，有枯燥难懂的感觉，往往造成重点不能完全掌握、难点不能彻底吃透、疑点不能完全解开，教学效果大打折扣的现象。

随着计算机技术的发展，计算机辅助教学(CAI)已成为课程教学的一个重要手段。CAI以计算机为媒体工具，充分利用计算机的直观模拟、高速处理等特点，通过人与计算机之间的交互活动，采用文字、图形、影像、声音、动画等多种表现形式将知识信息形象、生动、直观地提供给学生。CAI改变了教学方式，突破了传统教学手段上的局限，能够使繁杂变得简单、使抽象变得具体，特别是对于实践性强的课程，能将实际生产的工艺过程以影像、动画等生动的形式表示，从而达到激发学生的学习积极性和主动性，堤高教学效率和增强教学效果、优化教学的目的。因此，开发CAI课件，采用计算机辅助教学，改变《塑料工艺与模具设计》课程传统的教学方式对模具专业教学改革具有极大的意义。

二 课件的总体设计

本CAI课件根据《塑料工艺与模具设计》课程的教学内容分为教学、自学、检测三个基本功能模块，各个功能模块相互独立、又相互关联，再视具体内容，将各功能模块细分为各个子模块，直至无法再细化为止，实现相关工艺与模具设计的辅助教学功能。主要具有如下基本功能及特点：

1、教学功能模块主要以教学内容分块，分为塑料成型基础、注射成型模具设计、其他塑料成型模具设计三个基本模块，采用模块化结构设计思想进行设计。整个软件可以分模块运行，以适合于不同教学阶段不同内容的教学要求。

2、自学功能模块用于学生课后自学，包括学习指南、课程内容、互动教学各子模块。

3、 检测功能模块用于检测学生的学习效果，分为知识点测试、课堂小结测试、单元测试、章节测试、模拟测试等子模块。

4、课件由操作界面正文、插图、插表、动画、视频、音乐、背景等组成，按讲授的章节顺序组织内容，每节均由若干知识点、正文内容、重要结论、实例、习题等组成。

5、制作了大量的三维图形及三维动画．用于表达和显示模塑成型工艺特点、模具结构及工作原理。

6、有大量视频反映实际生产操作过程，增加学生的感性认识

7、课件含有大量有针对性的习题，包括 “判断”、“选择”、“填空”、“计算”、“思考”五种题型。教师可在课堂教学中随时提问，学生可在课后学习做题中，适时得到答案，并可把自己所做答案与标准答案比较，自行检测学习效果。

8、课件中使用交互式和动画技术结合在一起，交互性强，学生可以根据自己的需要来有选择性地学习，所以可以作为助学版软件来使用。

三 课件的脚本设计

脚本的编制是开发CAI课件的前期工作。与一般计算机应用软件不同，CAI课件是将教学内容展现给学生，达到传授知识的目的，因此，CAI课件的脚本设计直接关系到课件的功能和操作性能。脚本在考虑操作性能的前提下根据教学内容设计，将脚本分为脚本大纲、文字稿本、制作脚本三部分。

1、脚本大纲就是将要表达的教学内容以提纲形式，按一定的模块结构罗列出来，以便在编程时能从总体上把握程序结构和风格，做到编程时条理清晰。从风格和内容上看，脚本大纲与系统总体设计时的结构层次图是一致的，应该先有脚本大纲，再有系统设计。事实上，系统总体设计方案就是脚本大纲在系统分析中的具体反映。

2、文字稿本以脚本大纲为依据，按照教学过程的先后顺序，来描述每一环节的教学内容及其呈现方式，文字稿本要主要包括解说词和用文字表述的画面。 文字稿本要对用到的多媒体信息及其在教程中的表现形式提出总体要求，因此是整个课件设计过程的灵魂和核心。考虑到本课件专业性极强，我们细分章节，以每小节为基本单元来编制文字稿本。

3、制作脚本是为适应计算机编程的需要，以系统总体设计方案为依据，而对文字稿本进行的再创作。CAI课件是以一屏一屏的内容呈现给学习者的，因此，我们以一屏为单位来编写制作脚本，每一屏如何设计与制作应予以具体的说明。从软件工程学的观点来看，制作脚本就相当于系统的详细设计，制作脚本完成后，就可以运用程序设计语言来编制具体的多媒体程序。

下表为制作脚本举例：

四 课件的实现方法

1、课件运行平台与编辑软件

考虑目前计算机在教育行业应用的现状，本课件选择Windows为开发平台和运行平台。Microsoft公司研制的Windows是功能强大的操作系统，也是一个标准的多媒体平台，给CAI课件的开发和应用提供非常有利的条件。在课件开发过程中，采用的软件主要是Authorware6.0、Flash和3DS MAX、Photoshop、AutoCAD、Pro／E等，此外还有Office、Movie Maker等。

Authorware为开发者提供一种基于流程式的编程方法，是一个优秀的交互式多媒体系统开发软件，它可以将文本、图形、图像、动画、视频和音频等多媒体素材方便、有效地集成在一起，从而开发出一个功能强大的多媒体CAI系统。Flash和3DS MAX以其友好方便的界面、简捷的操作和出色的渲染等特色，为用户提供专业水准的二、三维动画创作天地；Photoshop集图像创作、扫描、修改、合成及高品质分色输出等功能于一体，一直被誉为是最优秀的图像处理软件之一；AutoCAD 用来绘制二维平面图形；PRO／E则可以方便地造型出各种专业化的零件三维图形。

2、课件素材的制作多媒体素材是指在课件中用到的各种听觉和视觉材料。本课件系统所涉及到的素材主要有：文字、图像、图形、动画、视频、声音等。

文字：Authorware不能很好地支持双字节汉字，其修饰功能也不如Word强大，因此本课件主要采用Word2003来对汉字进行编辑处理，也可以采用扫描方式输入，如果采用扫描输入，则要用文字识别工具进行识别，转换为可编辑文字，然后通过“剪贴板”转调到Authorware中。

图像：图像制作和处理是较繁重的任务之一，本课件涉及到的图像种类有：机床和模具图、零件图、界面、导航钮、特殊标识等。其中，机床和模具图、零件图均通过扫描仪录入，存为JPG文件，然后利用Photoshop进行专业处理，供Authorware调用。其它图像素材，部分是直接用Photoshop制作，其余则是从各种素材库截取，再利用Photoshop进行必要的加工。

图形：鉴于Authorware绘图功能不尽如人意，本课件所涉及到的二维图形基本上是用AutoCAD 2004完成，三维图形采用Pro／EWildfire4.0完成，然后在Photoshop环境下进行部分处理以增加其美观度。

动画：动画是计算机辅助教学的主要方式，动画能形象地模拟实际事物的物理过程和运动规律，将难于理解的成形工艺、模具动作过程及相关概念以生动形象的画面表达出来。合理的选择和应用动画可以帮助学生理解和掌握教学内容，提高教学效果。本课件中动画主要是工艺过程、模具结构和工作原理的二、三维动画，这些动画采用Flasht和3DS MAX软件制作，直接生成swf、avi文件，再供Authorware调用。

视频：观看实际生产过程的影像是增加感性认识的一种有效途径，课件中的影像拍摄自典型的实际生产加工过程，进行数码编辑后形成AVI文件，镶嵌入课件中。

声音：计算机辅助教学通常有两种形式，一种是人机对话的个别化教学即助学型CAI，另一种是采用大屏幕投影的课堂辅助教学即助教型CAI。本课件测重于后一种形式，即以教师为中心、群体学生为对象的教学形式，故没有为本课件配作解说词，但设置了背景音乐，配合不同的节奏以描绘不同的意境。

3、模具拆装的交互性教学本课件可以使得教师与学生在多媒体教室里就能轻松地完成模具拆装教学课程。该教学模块包括动画演示模块和手动拆卸、安装模块。动画演示模块是利用Flasht制作拆卸、装配动画，动画制作之后利用Authorware6．0的Insert选择Media选项，把动画插入到Authorware6．0中，这样动画演示模块也完成了。至于手动拆卸模块和手动安装模块，首先利用Pro/E完成零件图和装配图的侩制，然后用Authorware的OLE控件将零件图和装配图导入，进行流程图的设计，具体设计过程不再详述。

4、计算机辅助工艺与模具设计一般CAI课件只是用于教学，在本课件中集成了CAD 方面的功能，运用计算机进行模塑成型工艺计算和模具的辅助设计。CAD分为两部分：工艺的设计计算以及模具的设计。进行工艺的设计计算必须首先获得加工零件的信息。因为CAI课件中不包含绘图功能，需要和CAD软件结合，本课件选用Pro/E Wildfire 4.0。在Pro/E的零件模块中绘制好零件图，在模具设计模块中创建模具模型，设置收缩率，设计分型面、浇道系统，生成型芯、型腔，再利用Pro/E系统的处挂模块EMX来自动产生模板及各个模座标准零件，最后还可利用Moldflow技术虚拟塑料注射成型。使用时通过输入不同的数据和参数进行计算，可得到不同的设计结果，而不同的设计结果对产品质量的不同影响程度，均可通过动画直观地反映出来。是一种将CAD设计方法与CAI设计方法融为一体的设计风格，应用于本课程教学的各个环节，使工程设计的真实性和CAI的形象化得到有机的结合，对于提高课程的教学质量具有实际意义。

5、系统程序编制程序编制是整个软件设计的核心。鉴于本课件内容多、程序流程长，因此，我们将教程划分为节，以节为单元编成独立的文件，再凭借Authorware提供的内部函数将各章各节链接成一个整体。从整体上把握程序的流向，是程序编制的关键。考虑到软件的维修和调试，我们尽量使每章节的逻辑结构保持风格统一，并兼顾连贯性。同时为了增加趣味性，避免界面过于呆板和减少人机长时间对话的乏味，在程序编制过程中，尽量出现动态画面，包括文本的动态显示，前后屏的动态衔接等。热区、热对象及超文本的设置则着重考虑程序的链接。

五 结束语

通过上述方法制作的《塑料工艺与模具设计》多媒体课件是一个集视觉、听觉为一体的交互性教学软件。它具有设计科学化、结构合理化、组织逻辑化的特点，突出了重点、化解了疑点、突破了难点。它以一种全新的现代教学模式取代了以往呆板、陈旧的教学模式，将繁杂、枯燥、若涩、隐晦的学习内容以浅显、有趣、轻松、生动的方式呈现给学习者，充分调动学习者的学习积极性、主动性和创造性，大大提高了学习效率和增强学习效果。同时也减少了教师机械、重复、繁琐的劳动，改善备课质量、增加教学容量、提高教学效率。

1、王慧芳《多媒体教学软件的设计与制作》电子工业出版社，2001．

2、计算机教育图书研究室《Authorware从入门到精通》航空工业出版社出版，2002．

3、冠群创作室《Authorware多媒体制作实用教程》机械工业出版社，2O00．

……

The paper clarif es the necessity to develop the CAI for the subject《plastics technology and die design》,It introduces in detail the design idea、the developing step、the method and the features. The students’comprehension and study eff ciency would be improved by building the knowledgeable、 visual and interactive teaching tools．

Multimedia；Computer aided instruction；Die design；Teaching；Computer aided design