動(dòng)畫(huà)演示在《材料科學(xué)基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用

彭冬生

摘 要：該文利用Flash、Photoshop等軟件，開(kāi)發(fā)制作了《材料科學(xué)基拙》課程的動(dòng)畫(huà)演示課件，并以共價(jià)晶體與金屬的斷裂以及面心立方與密排立方的原子堆垛順序?yàn)槔ぐl(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：動(dòng)畫(huà)演示 材料科學(xué)基礎(chǔ) 多媒體

中圖分類(lèi)號(hào)： TB30-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）03（c）-0-01

材料科學(xué)基礎(chǔ)是一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是學(xué)生全面接觸專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域、從基礎(chǔ)課到專(zhuān)業(yè)課的過(guò)渡課程，具有概念多、學(xué)科知識(shí)面寬、應(yīng)用基礎(chǔ)理論廣泛而抽象的特點(diǎn)[1-2]，例如：原子的堆垛順序、缺陷的運(yùn)動(dòng)等概念和知識(shí)都是學(xué)生難以理解和教師難以語(yǔ)言描述的?！耙晃唤處熞槐緯?shū)、教室+黑板+粉筆”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式已難以滿(mǎn)足要求。因此，如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)這門(mén)課程的興趣和效率是一個(gè)值得研究的方向。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，把文本、圖形、動(dòng)畫(huà)、聲音和視頻等運(yùn)載信息的媒體集成到一起，并通過(guò)計(jì)算機(jī)綜合處理和控制[3，4]。這種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和教育軟件有機(jī)結(jié)合的教學(xué)系統(tǒng)既可提高教學(xué)過(guò)程中的信息傳遞量和教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性、先進(jìn)性、趣味性，又可加強(qiáng)學(xué)生與教師的實(shí)時(shí)交流，使廣大學(xué)生得到最優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，還可以方便學(xué)生在不同時(shí)空根據(jù)需要進(jìn)行自主化、個(gè)性化學(xué)習(xí)，從而提升教學(xué)效果。

1 動(dòng)畫(huà)課件的設(shè)計(jì)思想

根據(jù)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)，利用動(dòng)畫(huà)課件形象地表達(dá)了課程中的原子結(jié)構(gòu)、空間點(diǎn)陣和原子堆垛過(guò)程等教學(xué)內(nèi)容。利用動(dòng)畫(huà)的矢量彩圖演示和模擬了原子的堆垛方式、材料的斷裂變形過(guò)程和結(jié)晶過(guò)程。既能有效地提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，又使抽象的概念具體化，對(duì)提高課堂學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性有積極的效果，為了達(dá)到良好的教學(xué)效果，主要采取如下的研究方法：（1）課件的界面設(shè)計(jì)：課件的界面設(shè)計(jì)遵循美觀、大方、統(tǒng)一的原則，盡量使教與學(xué)兩者在使用過(guò)程中能一目了然。（2）動(dòng)畫(huà)及圖像的演示設(shè)計(jì)：本項(xiàng)目中的動(dòng)畫(huà)將微觀過(guò)程宏觀化，變教師單純的語(yǔ)言描述為動(dòng)畫(huà)模擬演示加教師的精講點(diǎn)撥，形象、生動(dòng)、直觀感染力很強(qiáng)，清晰、突出地顯示出需要強(qiáng)調(diào)的主要內(nèi)容，可使難點(diǎn)化解，大大簡(jiǎn)化復(fù)雜的教學(xué)過(guò)程，減輕教師的工

作量。

2 動(dòng)畫(huà)課件的制作

課件中的素材動(dòng)畫(huà)影片均是由逐幀動(dòng)畫(huà)制作而成，其中需要從外部導(dǎo)入一些SWF和JPG格式的文件，利用Shockwave Flash 中的“Private sub”語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，在動(dòng)畫(huà)中需要輸入一些復(fù)雜的公式，通過(guò)在Word里面把背景色設(shè)置與Flash課件的背景色一致，然后再利用Math Type輸入公式，最后利用Photoshop等軟件把它們剪切出來(lái)做成圖形，從而放置到場(chǎng)景中，調(diào)節(jié)到合適的位置，形成所需要的動(dòng)畫(huà)，圖片和動(dòng)畫(huà)均可放大到全屏，這樣更便于看清楚每一細(xì)節(jié)。

材料的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型主要決定于結(jié)合鍵的類(lèi)型及強(qiáng)弱。結(jié)合鍵主要有三種類(lèi)型，即共價(jià)鍵、離子鍵及金屬鍵。金屬內(nèi)原子面之間相對(duì)位移，金屬鍵仍舊保持，故金屬具有良好的延展性；而對(duì)于共價(jià)晶體而言，在外力作用下，原子發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，鍵將遭到破壞，故共價(jià)鍵材料是脆性的。在講述這部分內(nèi)容時(shí)，用生硬的課件很難講述清楚，如果采用動(dòng)畫(huà)演示既可以將這部分內(nèi)容敘述清楚，同時(shí)又可以很生動(dòng)有趣，圖1為金屬的變形和共價(jià)晶體斷裂的部分動(dòng)畫(huà)的靜態(tài)圖片。

同時(shí)，在講述晶體中原子的堆垛方式這部分內(nèi)容時(shí)，面心立方與密排六方雖然晶體結(jié)構(gòu)不同，但配位數(shù)與致密度卻相同，其主要原因是因?yàn)檫@兩種結(jié)構(gòu)的最密排面（111）面與（0001）面原子排列情況完全相同，但是其沿[111]方向與[0001]方向的堆垛順序不同，因?yàn)樵拥亩讯馐且粋€(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，很難用傳統(tǒng)的、靜態(tài)的課件講述清楚，而采用動(dòng)畫(huà)演示則可以非常生動(dòng)地把這部分內(nèi)容講述清楚，圖2為這兩種晶體結(jié)構(gòu)堆垛過(guò)程的部分動(dòng)畫(huà)的靜態(tài)圖片。

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)《材料科學(xué)基礎(chǔ)》精品課程建設(shè)中的教學(xué)難點(diǎn)環(huán)節(jié)，以共價(jià)晶體與金屬的斷裂以及面心立方與密排立方在密排面密排方向的原子堆垛順序?yàn)槔?，設(shè)計(jì)制作動(dòng)畫(huà)和圖片并進(jìn)行了集成，豐富了課堂內(nèi)容，帶動(dòng)了專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)的信息化、現(xiàn)代化進(jìn)程，激發(fā)了同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋強(qiáng)，崔洪芝，謝鯤，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)多媒體課件開(kāi)發(fā)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，17：35—36.

[2] 劉強(qiáng)春.材料科學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)體會(huì)[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2009（20）：96—98.

[3] 寧向梅，賈淑果，李謙.淺談材料科學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法[J].科教文匯，2011（10）：68—70.

[4] 王利國(guó)，曹文博，蔡萌禹，等.材料科學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫(huà)演示設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2005（1）：62—65