摘要: 介紹了環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）課件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)過(guò)程，重點(diǎn)敘述了開(kāi)發(fā)工作中素材采集方法、交互界面的設(shè)計(jì)及課件的特點(diǎn)等主要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn) ;計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) ;課件 

1        前言

 環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)是為配合環(huán)境專(zhuān)業(yè)的《環(huán)境監(jiān)測(cè)》課程而設(shè)置的，其目的是在環(huán)境監(jiān)測(cè)教材學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，使學(xué)生通過(guò)多次、多種類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)，熟悉各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的應(yīng)用，了解環(huán)境樣品的采集、測(cè)試及數(shù)據(jù)處理等環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)，學(xué)會(huì)常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的測(cè)定，并能設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)方案和進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和創(chuàng)新能力的目的，為今后在生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)研究中解決實(shí)際問(wèn)題打下牢固的基礎(chǔ)。

    按照現(xiàn)階段的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，要全面實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目的尚存一定難度，一方面由于實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，教學(xué)手段仍然停留在實(shí)驗(yàn)講義加教師講解的單一模式上，學(xué)生只能在安排的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)，按照講義的步驟一步一步地做實(shí)驗(yàn)，這樣的實(shí)驗(yàn)方式，學(xué)生普遍感到枯燥、呆板，沒(méi)有興趣，認(rèn)為不能激發(fā)他們的實(shí)驗(yàn)激情和求知欲望，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程始終處于一種被動(dòng)的地位。另一方面，由于學(xué)生對(duì)一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏感性認(rèn)識(shí)，只是從講義和儀器說(shuō)明書(shū)上大致了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基本構(gòu)造、使用方法、操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，即使是看過(guò)多遍仍不得要領(lǐng),不能正確地使用操作儀器，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)備常出現(xiàn)故障甚至損壞。影響了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程和效果，

    為了加強(qiáng)和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用多媒體CAI教學(xué)強(qiáng)大的功能和適用性[1]，我們嘗試設(shè)計(jì)和制作了《環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)》CAI課件。希望通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)把實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容經(jīng)過(guò)文本、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻、音頻等多媒體信息與學(xué)生的感官聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生在一個(gè)豐富多彩的教學(xué)形式、多層次、多角度的立體學(xué)習(xí)空間中，得到專(zhuān)業(yè)技能的訓(xùn)練，改善學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解形式，從而提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的積極性、趣味性，提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)也可為下一步環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)放工作提供技術(shù)支持。

2 課件的設(shè)計(jì)思想

開(kāi)發(fā)本課件主要是應(yīng)用于環(huán)境專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，所以，在具體的設(shè)計(jì)中，遵循以下 4個(gè)方面的設(shè)計(jì)原則：

2.1科學(xué)性課件的設(shè)計(jì)在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上是以教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教材[2]為基本素材，輔以與本專(zhuān)業(yè)有關(guān)的教材和文獻(xiàn)[3～6]等作為補(bǔ)充資料。在制作中力求保證各種信息準(zhǔn)確無(wú)誤。

2.2適應(yīng)性盡量使課件簡(jiǎn)練、靈活，適用于學(xué)校的教學(xué)環(huán)境，例多媒體教室、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等。

2.3簡(jiǎn)單性所設(shè)計(jì)的界面環(huán)境應(yīng)直觀明了，操作簡(jiǎn)單，使學(xué)生即上即會(huì)，沒(méi)有記憶負(fù)擔(dān)，將精力更多地集中在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上，提高學(xué)習(xí)效率。

2.4藝術(shù)性在設(shè)計(jì)上追求和諧統(tǒng)一，在頁(yè)面布置上使色彩搭配適當(dāng)，力爭(zhēng)有樸實(shí)、簡(jiǎn)約之美。使學(xué)生能夠在使用課件時(shí)感受到與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相符的美術(shù)風(fēng)格。 

3 課件開(kāi)發(fā)的主要內(nèi)容

3.1開(kāi)發(fā)工具

采用“ Macromedia Authorware ”[7]、 “Adobe Photoshop 7.0” 以及“Macromedia Flash 5.0”等開(kāi)發(fā)軟件以及掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、光盤(pán)刻錄機(jī)等輔助設(shè)備。

3.2開(kāi)發(fā)流程

本課件的開(kāi)發(fā)是在原有教學(xué)實(shí)踐基礎(chǔ)上，結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的10個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分考慮教育學(xué)、心理學(xué)、傳播學(xué)、多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面的因素與要求而進(jìn)行的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。具體內(nèi)容包括課件腳本的編寫(xiě)、素材的采集、課件的美化、素材的整合與調(diào)試優(yōu)化、光盤(pán)的刻錄以及教學(xué)實(shí)施效果等主要組成部分。

3.3腳本制作

  在本課件中，實(shí)驗(yàn)教材是制作腳本的基本素材，在制作過(guò)程中，首先要深刻理解教材的內(nèi)容體系和與之相應(yīng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)中，需要對(duì)課件內(nèi)容的選擇、結(jié)構(gòu)的布局、視聽(tīng)形象的表現(xiàn)、人機(jī)界面的形式、背景音樂(lè)等進(jìn)行周密的考慮和細(xì)致的安排。編寫(xiě)文字稿本時(shí)，應(yīng)根據(jù)主體的需要，按照課件內(nèi)容的聯(lián)系和欣賞對(duì)象，對(duì)有關(guān)畫(huà)面分出輕重主次，合理安排和組織。在稿本的編輯工作中，要吃透文字稿本，并進(jìn)一步的引申和發(fā)展，再根據(jù)多媒體表現(xiàn)語(yǔ)言的特點(diǎn)進(jìn)行反復(fù)構(gòu)思。

3.4素材的采集

課件的素材采集[8]與其質(zhì)量有著直接的關(guān)系，豐富的教學(xué)素材是課件成功的第1步，本課件中的多媒體素材主要是文本、圖片、動(dòng)畫(huà)、聲音、視頻等多種類(lèi)型。采集方法如下。

3.4.1文本的采集

文本的采集力求用簡(jiǎn)潔、醒目的文字表達(dá)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，字?jǐn)?shù)少的直接在Authorware 平臺(tái)中直接錄入，字?jǐn)?shù)多的文本在word中輸入后鏈入。完成錄入后，選擇適合畫(huà)面的字體、字號(hào)，搭配與背景成鮮明對(duì)比、體現(xiàn)以環(huán)境為主題的顏色，并進(jìn)行一些特技效果處理，以吸引學(xué)生的注意力。所采集的文本主要是實(shí)驗(yàn)教材中的實(shí)驗(yàn)原理、目的、要求，實(shí)驗(yàn)步驟中的部分文字解說(shuō)、數(shù)據(jù)處理、問(wèn)題與思考等。

3.4.2圖片的采集

課件所用圖片，多數(shù)是通過(guò)數(shù)碼相機(jī)或掃描儀獲取，采用Phtoshop7.0對(duì)圖片在圖像大小、明暗對(duì)比度、色彩等方面進(jìn)行編輯處理后鏈入。數(shù)碼相機(jī)直接拍攝學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)所用儀器設(shè)備，將監(jiān)測(cè)設(shè)備全貌特寫(xiě)、各個(gè)部件分鏡頭、玻璃儀器裝置等，生動(dòng)地展示在課件中，使學(xué)生的好奇心迅速得到升華。所采集的圖片還用于片頭、片尾的設(shè)計(jì)，那些由淡雅的色調(diào)和清新的畫(huà)面組成的各個(gè)頁(yè)面，能使學(xué)生始終在一種良好的情緒狀態(tài)下接受專(zhuān)業(yè)訓(xùn)練和完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

3.4.3動(dòng)畫(huà)的制作

   課件所用動(dòng)畫(huà)主要是用Flash5.0制作的二維動(dòng)畫(huà)，例課件的片頭是播放一組描述大自然美麗風(fēng)光的幻燈圖片動(dòng)畫(huà)，隨著動(dòng)畫(huà)播放結(jié)束，“人類(lèi)只有一個(gè)地球”的字樣定格在主頁(yè)面上。課件片頭清新的畫(huà)面和醒目的字樣，與課件所表述的內(nèi)容有著相得益彰的效果，這組動(dòng)畫(huà)的播放目的，一是給學(xué)習(xí)者發(fā)出課件即將開(kāi)始的信號(hào)，二是給學(xué)習(xí)者以誠(chéng)懇的忠告，以提高學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的責(zé)任感。

3.4.4聲音的采集

   課件中的聲音素材包括解說(shuō)詞和背景音樂(lè)兩部分。本課件解說(shuō)詞取自數(shù)碼相機(jī)錄制的語(yǔ)音，背景音樂(lè)是將素材光盤(pán)中聲音文件用超級(jí)解霸2000壓縮后鏈入，課件中解說(shuō)詞的注入，起到了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中的重點(diǎn)、難點(diǎn)、注意事項(xiàng)等問(wèn)題提示的功能，同時(shí)對(duì)于規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作技能、啟發(fā)和誘導(dǎo)學(xué)生更好的完成實(shí)驗(yàn)也發(fā)揮了積極的作用。而背景音樂(lè)的加入則起烘托氣氛的作用，背景音樂(lè)只在課件的片頭和片尾出現(xiàn)。

3.4.5視頻的采集

    主要是利用數(shù)碼相機(jī)的錄像功能，將實(shí)驗(yàn)的一些操作要點(diǎn)，進(jìn)行錄像，通過(guò)Quicktime鏈入。實(shí)驗(yàn)中一些有特殊要求規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生可以反復(fù)觀看，加深理解，并熟練掌握。

3.5交互界面設(shè)計(jì)

課件中的交互界面采用了導(dǎo)航圖、按鈕、窗口、熱字等多種形式，在屏幕上簡(jiǎn)單明了地以多級(jí)主界面呈現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每一界面均設(shè)計(jì)有返回或退出按鈕，學(xué)生可以隨時(shí)返回或退出。每一界面都設(shè)計(jì)了導(dǎo)航按鈕，此按鈕可以提示學(xué)習(xí)者目前所處的位置，并且還可直接點(diǎn)擊導(dǎo)航圖中的標(biāo)題，進(jìn)行有關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，即實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)路徑的隨意選擇。窗口和熱字的應(yīng)用，可以及時(shí)明了地用錄像或圖片反映實(shí)驗(yàn)在某一操作步驟上的一些重點(diǎn)要求。

4 課件的特點(diǎn)與實(shí)施效果

4.1課件特點(diǎn)

4.1.1課件在層次上采用的是流程式多層次結(jié)構(gòu)，用10個(gè)群組圖標(biāo)分別代表10個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并分別對(duì)其建立熱區(qū)型交互分支，使實(shí)驗(yàn)進(jìn)入到具體的內(nèi)容部分。在每一具體內(nèi)容部分再分別建立若干級(jí)相應(yīng)分支，這樣環(huán)環(huán)相扣，結(jié)構(gòu)清楚明了，各實(shí)驗(yàn)內(nèi)容間既相互聯(lián)系又各自獨(dú)立，既適用于指導(dǎo)本科學(xué)生的實(shí)驗(yàn)，也適用于非本科環(huán)境專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)時(shí)選用。學(xué)生可以根據(jù)自己的情況有選擇的學(xué)習(xí)或?qū)﹄y點(diǎn)重點(diǎn)反復(fù)的觀看和學(xué)習(xí)。

4.1.2充分發(fā)揮Authorware開(kāi)發(fā)工具的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些細(xì)節(jié)表現(xiàn)和對(duì)實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的有效補(bǔ)充，并進(jìn)行及時(shí)指導(dǎo)。例如，在水中溶解氧的測(cè)定中，要求動(dòng)作輕緩，以免空氣中的氧溶解于水樣中，或者是水樣中的氧逸出，影響測(cè)定結(jié)果。為此，通過(guò)手型光標(biāo)點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)操作頁(yè)面上的熱字，整個(gè)實(shí)驗(yàn)從取樣到水樣固定以及測(cè)定整個(gè)過(guò)程以錄像形式展現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于需嚴(yán)格注意的操作，給予特寫(xiě)鏡頭。

4.1.3課件在實(shí)驗(yàn)教材的基礎(chǔ)上增加了與環(huán)境監(jiān)測(cè)相關(guān)的素材。例如，課件中突出了對(duì)專(zhuān)業(yè)方面的說(shuō)明，對(duì)所開(kāi)設(shè)的某一實(shí)驗(yàn)，標(biāo)明其是否為國(guó)標(biāo)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，相應(yīng)國(guó)際標(biāo)號(hào)。對(duì)部分采用國(guó)標(biāo)的實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明兩者的異同點(diǎn)等。在實(shí)驗(yàn)步驟部分，增加了藥品試劑配制參考書(shū)指南，使學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程全面掌握。在儀器設(shè)備方面，補(bǔ)充了儀器設(shè)備組裝圖，介紹目前環(huán)境監(jiān)測(cè)主要采用的幾種儀器型號(hào)、生產(chǎn)廠家等，讓學(xué)習(xí)者在完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，對(duì)本行業(yè)的儀器設(shè)備有所熟悉。豐富了課堂以外的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

4.1.4課件中設(shè)置了思考解答欄目，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，總結(jié)學(xué)生多年來(lái)在實(shí)驗(yàn)中所遇到的問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在思考與解答欄內(nèi)給予正確的解答，當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中由于操作不當(dāng)出現(xiàn)反�，F(xiàn)象時(shí)，可從此欄內(nèi)找到答案。便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)和作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論的依據(jù)。

4.1.5讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，本課件除了包括環(huán)境監(jiān)測(cè)的10個(gè)實(shí)驗(yàn)以外，還內(nèi)置了虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室軟件Model ChemLab v2.3，在設(shè)計(jì)過(guò)程中所用實(shí)驗(yàn)裝置以及操作程序和步驟可通過(guò)調(diào)用內(nèi)置的ChemLab實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的模擬。整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程可完全在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行，既可避免有毒害物質(zhì)污染也可減少實(shí)驗(yàn)儀器和試劑的消耗，還加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和未知事物的認(rèn)識(shí)和思考，可以激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。

4.1.6課件簡(jiǎn)練，使用方便，所有內(nèi)容刻錄在一張光盤(pán)上，放入光驅(qū)即可自行運(yùn)行。

4.2課件實(shí)施效果

在本校環(huán)境工程專(zhuān)業(yè)2000級(jí)學(xué)生和部分主講環(huán)境監(jiān)測(cè)課程的教師中試用本課件進(jìn)行了觀摩教學(xué)，收到了較好的效果。學(xué)生普遍感覺(jué)用該課件輔助指導(dǎo)環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)可以增加對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的環(huán)境空間，由原來(lái)的被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變?yōu)楝F(xiàn)在的主動(dòng)想做實(shí)驗(yàn)，在相同的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)掌握的知識(shí)和技能較以前增加，提高了學(xué)習(xí)效率。參加觀摩的教師認(rèn)為本課件較好地彌補(bǔ)了以前實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式所存在的不足，為提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平提供了一種多元化的教學(xué)手段。同時(shí)師生們還就課件目前存在的不足，提出了完善和改進(jìn)意見(jiàn)。

5結(jié)語(yǔ)

環(huán)境監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)CAI課件的開(kāi)發(fā)使用，有利于加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中重點(diǎn)、難點(diǎn)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的傳授，同時(shí)也使實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多，受時(shí)間、空間及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的限制等現(xiàn)象得到一定程度的改善，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。目前雖然收到了一定的成效，但開(kāi)發(fā)工具硬件不全、輔助教材和資料較缺乏、視頻素材偏少等諸多方面，都還需要加強(qiáng)和補(bǔ)充，以便更好地完善課件內(nèi)容，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革服務(wù)。

6參考文獻(xiàn)

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5國(guó)家環(huán)保局. 空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法 . 北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990.

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7康博. Authorware 5.0自學(xué)教程. 北京：清華大學(xué)出版社，1999.

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