环境监测实验教学CAI课件的设计与开发
摘要: 介绍了环境监测实验计算机辅助教学（CAI）课件的设计与开发过程，重点叙述了开发工作中素材采集方法、交互界面的设计及课件的特点等主要内容。
关键词：环境监测实验 ;计算机辅助教学 ;课件
1 前言
环境监测实验是为配合环境专业的《环境监测》课程而设置的，其目的是在环境监测教材学习的基础上，使学生通过多次、多种类型的实验，验证所学的理论知识，熟悉各类监测仪器设备的应用，了解环境样品的采集、测试及数据处理等环境监测技术，学会常规监测项目的测定，并能设计出简单的监测方案和进行监测工作。从而达到培养学生在环境监测方面的分析问题、解决问题和创新能力的目的，为今后在生产实践和科学研究中解决实际问题打下牢固的基础。
按照现阶段的实验教学工作，要全面实现上述教学目的尚存一定难度，一方面由于实验课时少，教学手段仍然停留在实验讲义加教师讲解的单一模式上，学生只能在安排的实验时间内，按照讲义的步骤一步一步地做实验，这样的实验方式，学生普遍感到枯燥、呆板，没有兴趣，认为不能激发他们的实验激情和求知欲望，在整个实验过程始终处于一种被动的地位。另一方面，由于学生对一些实验设备缺乏感性认识，只是从讲义和仪器说明书上大致了解实验设备的基本构造、使用方法、操作要点和注意事项，即使是看过多遍仍不得要领,不能正确地使用操作仪器，导致实验设备常出现故障甚至损坏。影响了实验的进程和效果，
为了加强和改进实验教学，利用多媒体CAI教学强大的功能和适用性[1]，我们尝试设计和制作了《环境监测实验》CAI课件。希望通过计算机辅助教学把实验课的内容经过文本、图形、图像、动画、视频、音频等多媒体信息与学生的感官联系起来，让学生在一个丰富多彩的教学形式、多层次、多角度的立体学习空间中，得到专业技能的训练，改善学生对实验内容的理解形式，从而提高学生对实验课的积极性、趣味性，提高学习效率。同时也可为下一步环境监测实验室的开放工作提供技术支持。
2 课件的设计思想
开发本课件主要是应用于环境专业的实验教学，所以，在具体的设计中，遵循以下 4个方面的设计原则：
2.1科学性课件的设计在实验项目和实验内容上是以教学大纲和实验教材[2]为基本素材，辅以与本专业有关的教材和文献[3～6]等作为补充资料。在制作中力求保证各种信息准确无误。
2.2适应性尽量使课件简练、灵活，适用于学校的教学环境，例多媒体教室、网络教学等。
2.3简单性所设计的界面环境应直观明了，操作简单，使学生即上即会，没有记忆负担，将精力更多地集中在实验内容上，提高学习效率。
2.4艺术性在设计上追求和谐统一，在页面布置上使色彩搭配适当，力争有朴实、简约之美。使学生能够在使用课件时感受到与实验内容相符的美术风格。
3 课件开发的主要内容
3.1开发工具
采用“ Macromedia Authorware ”[7]、 “Adobe Photoshop
3.2开发流程
本课件的开发是在原有教学实践基础上，结合环境监测实验的10个实验项目，充分考虑教育学、心理学、传播学、多媒体计算机技术等方面的因素与要求而进行的一项系统工程。具体内容包括课件脚本的编写、素材的采集、课件的美化、素材的整合与调试优化、光盘的刻录以及教学实施效果等主要组成部分。
3.3脚本制作
在本课件中，实验教材是制作脚本的基本素材，在制作过程中，首先要深刻理解教材的内容体系和与之相应的知识结构，在设计中，需要对课件内容的选择、结构的布局、视听形象的表现、人机界面的形式、背景音乐等进行周密的考虑和细致的安排。编写文字稿本时，应根据主体的需要，按照课件内容的联系和欣赏对象，对有关画面分出轻重主次，合理安排和组织。在稿本的编辑工作中，要吃透文字稿本，并进一步的引申和发展，再根据多媒体表现语言的特点进行反复构思。
3.4素材的采集
课件的素材采集[8]与其质量有着直接的关系，丰富的教学素材是课件成功的第1步，本课件中的多媒体素材主要是文本、图片、动画、声音、视频等多种类型。采集方法如下。
文本的采集力求用简洁、醒目的文字表达实验内容，字数少的直接在Authorware 平台中直接录入，字数多的文本在word中输入后链入。完成录入后，选择适合画面的字体、字号，搭配与背景成鲜明对比、体现以环境为主题的颜色，并进行一些特技效果处理，以吸引学生的注意力。所采集的文本主要是实验教材中的实验原理、目的、要求，实验步骤中的部分文字解说、数据处理、问题与思考等。
课件所用图片，多数是通过数码相机或扫描仪获取，采用Phtoshop7.0对图片在图像大小、明暗对比度、色彩等方面进行编辑处理后链入。数码相机直接拍摄学生现场所用仪器设备，将监测设备全貌特写、各个部件分镜头、玻璃仪器装置等，生动地展示在课件中，使学生的好奇心迅速得到升华。所采集的图片还用于片头、片尾的设计，那些由淡雅的色调和清新的画面组成的各个页面，能使学生始终在一种良好的情绪状态下接受专业训练和完成整个实验过程。
课件所用动画主要是用Flash5.0制作的二维动画，例课件的片头是播放一组描述大自然美丽风光的幻灯图片动画，随着动画播放结束，“人类只有一个地球”的字样定格在主页面上。课件片头清新的画面和醒目的字样，与课件所表述的内容有着相得益彰的效果，这组动画的播放目的，一是给学习者发出课件即将开始的信号，二是给学习者以诚恳的忠告，以提高学生的环保意识和增强学生学习专业知识的责任感。
课件中的声音素材包括解说词和背景音乐两部分。本课件解说词取自数码相机录制的语音，背景音乐是将素材光盘中声音文件用超级解霸2000压缩后链入，课件中解说词的注入，起到了对实验操作中的重点、难点、注意事项等问题提示的功能，同时对于规范实验操作技能、启发和诱导学生更好的完成实验也发挥了积极的作用。而背景音乐的加入则起烘托气氛的作用，背景音乐只在课件的片头和片尾出现。
主要是利用数码相机的录像功能，将实验的一些操作要点，进行录像，通过Quicktime链入。实验中一些有特殊要求规范的实验操作，学生可以反复观看，加深理解，并熟练掌握。
3.5交互界面设计
课件中的交互界面采用了导航图、按钮、窗口、热字等多种形式，在屏幕上简单明了地以多级主界面呈现了实验内容，每一界面均设计有返回或退出按钮，学生可以随时返回或退出。每一界面都设计了导航按钮，此按钮可以提示学习者目前所处的位置，并且还可直接点击导航图中的标题，进行有关内容的学习，即实现学习路径的随意选择。窗口和热字的应用，可以及时明了地用录像或图片反映实验在某一操作步骤上的一些重点要求。
4 课件的特点与实施效果
4.1课件特点
4.2课件实施效果
在本校环境工程专业2000级学生和部分主讲环境监测课程的教师中试用本课件进行了观摩教学，收到了较好的效果。学生普遍感觉用该课件辅助指导环境监测实验可以增加对实验的兴趣和扩大实验的环境空间，由原来的被动实验变为现在的主动想做实验，在相同的实验时间内掌握的知识和技能较以前增加，提高了学习效率。参加观摩的教师认为本课件较好地弥补了以前实验教学模式所存在的不足，为提高学生的实验水平提供了一种多元化的教学手段。同时师生们还就课件目前存在的不足，提出了完善和改进意见。
5结语
环境监测实验教学CAI课件的开发使用，有利于加强实验教学中重点、难点知识和实验技能的传授，同时也使实验课时少、实验内容多，受时间、空间及实验仪器设备的限制等现象得到一定程度的改善，提高了实验教学效率。目前虽然收到了一定的成效，但开发工具硬件不全、辅助教材和资料较缺乏、视频素材偏少等诸多方面，都还需要加强和补充，以便更好地完善课件内容，为实验教学改革服务。
6参考文献
1方其桂. 多媒体CAI课件制作教程.北京：希望电子出版社，1999.
2奚旦立. 环境监测. 北京：高等教育出版，1994.
3黄秀莲主编. 环境分析与监测. 北京：高等教育出版社，1989.
4国家环保局. 水和废水监测分析方法. 第三版，北京：中国环境科学出版社，1989.
5国家环保局. 空气和废气监测分析方法 . 北京：中国环境科学出版社，1990.
6四川省环境科学学会. 环境监测常用数理统计方法.四川：四川科学技术出版社，1983.
7康博. Authorware 5.0自学教程. 北京：清华大学出版社，1999.
8周静谦. 多媒体课件中的素材采集技术.中国电化教育，2000,(10):41～43.
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