數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李成范，周時(shí)強(qiáng)，李　雪，趙俊娟，尹京苑（上海大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)學(xué)院，上海 200444）

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

李成范，周時(shí)強(qiáng)，李雪，趙俊娟，尹京苑
（上海大學(xué) 計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)學(xué)院，上海 200444）

針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課的講授過(guò)程不能形象地演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程這一問(wèn)題，提出利用Flash技術(shù)制作數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)，將 5個(gè)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以片頭、界面、導(dǎo)航、填空題的形式進(jìn)行連接，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行演示和交互式討論。該系統(tǒng)有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課的積極性，提高動(dòng)手操作能力，提高課堂效率和教學(xué)質(zhì)量。

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)；Flash；動(dòng)態(tài)演示

0　引言

Flash技術(shù)能夠根據(jù)不同學(xué)科的特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容，充分利用豐富多彩的圖片、文字、聲音、視頻等多媒體手段創(chuàng)設(shè)情境調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的接受度和學(xué)習(xí)效率［1-3］。數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容相對(duì)枯燥、乏味，傳統(tǒng)的講授方法遠(yuǎn)不能適應(yīng)實(shí)驗(yàn)課信息化建設(shè)的需要［4-5］。如何運(yùn)用 Flash技術(shù)解決數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)在傳統(tǒng)授課模式下的局限性已成為數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的重要內(nèi)容［6-8］。因此，利用 Flash技術(shù)完成對(duì)傳統(tǒng)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課程的重新設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對(duì)于增強(qiáng)教學(xué)的靈活性、提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)效果具有重要的意義。

1　多媒體技術(shù)分析

目前，多媒體技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于教學(xué)中。在我國(guó)現(xiàn)階段，多媒體課件制作常用的開發(fā)工具主要有 幾 何 畫 板 、方 正 奧 思 、PowerPoint、Authorware和Flash等。其中，F(xiàn)lash是二維動(dòng)畫軟件的后起之秀，它由美國(guó) Macromedia公司于 1999年 6月推出，能夠?qū)⒁魳?lè)、動(dòng)畫、聲效、交互方式融合在一起，可以制作較為復(fù)雜的課件，具有體積小、矢量放大、形象生動(dòng)、易于網(wǎng)上傳播等特點(diǎn)，非常適合用于網(wǎng)絡(luò)多媒體課件的制作與傳播。通過(guò)對(duì)比和分析，F(xiàn)lash技術(shù)學(xué)習(xí)難度適中，學(xué)生接受度也較好，完全可以滿足高質(zhì)量的課件制作需求。此外，針對(duì)近年來(lái)出現(xiàn)的開發(fā)內(nèi)容由單一逐漸向著多樣豐富和運(yùn)算與推理手段的智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)，F(xiàn)lash技術(shù)也都能較好地實(shí)現(xiàn)。

2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1策劃系統(tǒng)

首先應(yīng)該明確系統(tǒng)的制作目的、使用者，并為整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初步的策劃，主要包括：系統(tǒng)的整體框架、舞臺(tái)布局、導(dǎo)航位置；系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊、每個(gè)模塊應(yīng)該表達(dá)、展示的內(nèi)容；每個(gè)模塊應(yīng)該設(shè)計(jì)成什么樣。作為系統(tǒng)制作的第一步，系統(tǒng)的策劃對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)和效果起著決定性的作用，直接影響著動(dòng)畫完成后的總體效果和表現(xiàn)力。

2.2素材準(zhǔn)備

應(yīng)該思考每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)中可能用到的實(shí)驗(yàn)元器件，再有針對(duì)性地進(jìn)行素材搜索。同時(shí)還要準(zhǔn)備聲音素材、按鈕素材等，盡量使數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的外觀和整體效果更加美觀。這樣不僅能夠節(jié)約時(shí)間和精力，有效縮短數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的制作周期，還能使動(dòng)畫中所用到的各種素材之間達(dá)到相互融合的效果，使動(dòng)畫的整體性得到保證。

2.3系統(tǒng)制作

首先，布置整體舞臺(tái)、制作界面；其次，制作片頭動(dòng)畫和導(dǎo)航按鈕，確定按鈕的操作方式；第三，將每個(gè)實(shí)驗(yàn)按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)要求、參考資料等模塊分解制作；最后，將不同實(shí)驗(yàn)?zāi)K整合為一個(gè)系統(tǒng)。需要注意的是，在制作中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都應(yīng)該保持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，對(duì)每一個(gè)小的細(xì)節(jié)都應(yīng)該認(rèn)真地對(duì)待，使整個(gè)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的質(zhì)量得到統(tǒng)一。

2.4調(diào)試和測(cè)試

調(diào)試主要是對(duì)系統(tǒng)每個(gè)模塊、每個(gè)細(xì)節(jié)、動(dòng)畫片段的銜接、聲音和動(dòng)畫之間的協(xié)調(diào)等進(jìn)行布局的調(diào)整，使整個(gè)系統(tǒng)的操作和動(dòng)畫播放更加協(xié)調(diào)、流暢、和諧，并在一定程度上保證系統(tǒng)的最終質(zhì)量。測(cè)試是指在整個(gè)系統(tǒng)完成之前對(duì)動(dòng)畫的效果、品質(zhì)等進(jìn)行最后的檢測(cè)。因?yàn)镕lash動(dòng)畫的播放是通過(guò)電腦對(duì)動(dòng)畫中的各個(gè)矢量圖形、元件的實(shí)時(shí)運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以動(dòng)畫播放的效果很大程度上取決于電腦的具體配置。因此，應(yīng)盡可能多地在不同配置的電腦上測(cè)試動(dòng)畫，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行調(diào)整和修改。

2.5發(fā)布動(dòng)畫

發(fā)布動(dòng)畫是 Flash動(dòng)畫制作過(guò)程中的最后一步，在這一環(huán)節(jié)中，用戶可以對(duì)動(dòng)畫的生成格式、畫面的品質(zhì)、聲音效果等進(jìn)行設(shè)置，這些設(shè)置將最終影響到動(dòng)畫文件的格式、文件大小以及動(dòng)畫在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率。需要注意的是，在進(jìn)行動(dòng)畫發(fā)布設(shè)置時(shí)，不必一味追求高品質(zhì)畫面和聲音，應(yīng)根據(jù)動(dòng)畫的用途、使用環(huán)境等進(jìn)行設(shè)置，提高動(dòng)畫傳播的速度。

3　系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)包括：片頭、主界面和分頁(yè)面，其中分頁(yè)面又包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟、開始實(shí)驗(yàn)和參考資料5部分。數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程如圖1所示。

圖1　流程圖

3.1片頭

在數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)中制作的片頭，屬于情境類的動(dòng)畫。片頭中包含輪船和帆船兩類角色。其中，輪船在移動(dòng)中形狀不斷變大，而兩艘帆船在移動(dòng)中始終保持原來(lái)形狀的大小。在制作的過(guò)程中分為背景的制作、輪船的制作和兩艘帆船的制作等4個(gè)部分。這4個(gè)部分最終都放在同一場(chǎng)景的不同圖層中。背景直接制作在場(chǎng)景一中，輪船和兩艘帆船分別先制作成3個(gè)影片剪輯。其中，在分別制作輪船和帆船時(shí)還體現(xiàn)了倒影效果，并在每個(gè)影片剪輯中設(shè)計(jì)角色的形狀和運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

3.2界面

3.2.1主界面

主界面主要包括展示窗口、主導(dǎo)航、分導(dǎo)航。數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)中共包括基本門電路、組合電路、記憶元件測(cè)試、時(shí)序電路、中規(guī)模元件及綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)5個(gè)實(shí)驗(yàn)，因此，主導(dǎo)航中共設(shè)計(jì)了5個(gè)按鈕，點(diǎn)擊主導(dǎo)航中的任意一個(gè)按鈕，可以便捷地進(jìn)入到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)主界面，可以在每個(gè)實(shí)驗(yàn)主界面的展示窗口中顯示對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)題目。

3.2.2分界面

當(dāng)使用者進(jìn)入每個(gè)實(shí)驗(yàn)的主界面后，通過(guò)點(diǎn)擊主界面左側(cè)的分導(dǎo)航，可以方便、快捷地進(jìn)入每個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)應(yīng)的分界面中。分界面主要包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)芯片、實(shí)驗(yàn)步驟、開始實(shí)驗(yàn)（即實(shí)驗(yàn)要求）和參考資料6部分。圖2為實(shí)驗(yàn)二的動(dòng)畫效果和查看功能表中當(dāng)前實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的表項(xiàng)。3.3導(dǎo)航

圖2　動(dòng)畫效果和功能表

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)的導(dǎo)航設(shè)計(jì)分為主導(dǎo)航和分導(dǎo)航兩部分。不同導(dǎo)航中的按鈕可以通過(guò)設(shè)置遮罩層和被遮罩層來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閿?shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)中主要包括5個(gè)實(shí)驗(yàn)，所以主導(dǎo)航需要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)1至實(shí)驗(yàn)5共5個(gè)按鈕。使用Flash軟件制作的導(dǎo)航具有立體動(dòng)畫的效果，樣式簡(jiǎn)單，使用方便，形象美觀。此外，該導(dǎo)航還具有較好的可移植性，修改簡(jiǎn)單，能夠適用于其他Flash制作的網(wǎng)站。

3.4填空題制作

首先，通過(guò)新建一個(gè)名為“對(duì)錯(cuò)”的影片剪輯，分別在舞臺(tái)上輸入文本“恭喜你答對(duì)了”或“答錯(cuò)了”（并將字體設(shè)置為紅色）的字樣。其次，新建一個(gè)名為“填空題”的影片剪輯，在第一幀輸入文本后，留出填空的位置，并將填空的位置插入“輸入文本”。最后，在新建的“填空題”影片剪輯中插入“動(dòng)作層”圖層，在第1幀中輸入動(dòng)作腳本和插入“按鈕”圖層，以便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷填空的正誤并調(diào)用“對(duì)錯(cuò)”影片剪輯中的相應(yīng)幀。

4　結(jié)論

數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課程是計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、電子工程等專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程。為激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課的熱情以便引導(dǎo)學(xué)生更好地學(xué)習(xí)，具有動(dòng)畫、聲音、逐幀播放等功能的數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)已變得不可或缺。本設(shè)計(jì)將數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課中的多個(gè)實(shí)驗(yàn)課程以片頭、界面、導(dǎo)航和填空題的方式進(jìn)行貫通連接，輔以實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、過(guò)程、實(shí)驗(yàn)要求及實(shí)驗(yàn)中使用的參考資料等內(nèi)容，對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、重點(diǎn)和難點(diǎn)等利用 Flash進(jìn)行充分的演示和交互式討論。該系統(tǒng)大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)課的積極性和動(dòng)課堂學(xué)習(xí)效率，在高校實(shí)驗(yàn)課建設(shè)中起到了良好的示范作用。參考文獻(xiàn)

［1］謝平.用 Flash制作課件的難點(diǎn)分析及解決策略［J］.北京教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，6（1）：3-6.

［2］任卓.淺談Flash動(dòng)畫設(shè)計(jì)在教學(xué)課件中的應(yīng)用［J］.甘肅科技縱橫，2009（3）：16-17.

［3］晁仕德.Flash制作課件探索［J］.黑龍江教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，30（7）：74-75.

［4］陳光夢(mèng).數(shù)字邏輯基礎(chǔ) ［M］.上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2007.

［5］白中英，張杰，靳秀國(guó)，等.TEC-5數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)組成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)［J］.實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2007，24（11）：49-51.

［6］艾明晶.基于自動(dòng)射擊方法的數(shù)字邏輯課程改革研究與實(shí)踐［J］.實(shí)驗(yàn)室技術(shù)與管理，2012，29（9）：151-155.

［7］唐志強(qiáng).計(jì)算機(jī)專業(yè)數(shù)字邏輯實(shí)驗(yàn)的改革與創(chuàng)新［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（10）：182-184.

［8］王勇.數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（12）：42-44.

Design and implementation of dynamic demonstration system on digital logical experiment

Li Chengfan，Zhou Shiqiang，Li Xue，Zhao Junjuan，Yin Jingyuan
（School of Computer Engineering and Science，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

Aiming at the problem that it is hard to demonstrate the process of experiment in traditional teaching method of experiment lessons，the dynamic demonstration system for digital logic experiment is proposed based on flash technology.The five digital logic experiment and experiment contents are connected in the form of the opening titles，interface，navigation and fills-up topic in the dynamic demonstration system，and then the key and difficult points in experiment are demonstrated and interactively discussed.It is beneficial to motivate the study enthusiasm and practical operations capability for digital logic experiment and improve the efficiency and quality of classroom teaching.

digital logic experiment；Flash；dynamic demonstration

TP274

A

1674-7720（2015）02-0088-03

國(guó)家自然科學(xué)基金（41404024）；上海高校實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)計(jì)劃 （B.60-E108-14-101）；上海高校青年教師培養(yǎng)資助計(jì)劃（2014-2016）；上海市高等教育內(nèi)涵建設(shè) 085工程

（2014-09-19）

李成范（1981-），男，博士，工程師，碩士生導(dǎo)師，主要研究方向：智能信息處理研究。