【文章內(nèi)容簡介】 83。 38 結(jié) 論 40 致 謝 41 參 考 文 獻(xiàn) 42 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 1 第一章 緒論 概述 由于學(xué)校實驗教學(xué)教學(xué)資金有限，實驗教學(xué)儀器相對落后，導(dǎo)致了實驗教學(xué)內(nèi)容陳舊，互換性測量實驗、實訓(xùn)設(shè)備價格昂貴，資金投入大。多媒體虛擬實驗平臺的制作與使用，能極大地降低驗室建設(shè)成本，緩解由于財政壓力給實驗實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)帶來的不利影響，有利于學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)。本次畢業(yè)設(shè)計主要使用的編程軟件為 Authorware 軟件，這是一款強大的多媒體程序制作軟件，其制作的多媒體程序有很強的交互性，趣味性和實用性。 表面粗糙度是零件表面的微觀幾何特征 ，是影響零件的配合性質(zhì)，導(dǎo)熱性質(zhì)，摩擦性質(zhì)等的重要參數(shù)，也是評定零件質(zhì)量的重要指標(biāo)。實驗使用的是 JB1— C 型輪廓粗糙度測量儀，具有使用方便，測量準(zhǔn)確等 優(yōu)點 。 研究現(xiàn)狀及存在的問題 隨著計算機多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，信息時代的學(xué)習(xí)、生活方式都發(fā)生了重大變革。作為計算機輔助教學(xué)重要分支的虛擬實驗教學(xué)技術(shù)也在蓬勃發(fā)展。這也促成了作為培養(yǎng)和提高學(xué)生動手實踐能力、觀察能力、分析問題和解決問題能力等方面有著先天優(yōu)勢的高校進(jìn)行實驗教學(xué)改革。目前，我國傳統(tǒng)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)不足、實驗資源不均衡，實驗教學(xué)多采取教師講授 ，學(xué)生模仿實踐，導(dǎo)致了學(xué)生創(chuàng)新能力不足，缺乏交互性。虛擬實驗教學(xué)環(huán)境的研究與建設(shè)有利于解決當(dāng)前實驗教學(xué)中存在的問題。在虛擬實驗平臺中，學(xué)生既可以在虛擬實驗臺上動手操作，又可自主實驗，有利于培養(yǎng)的操作能力、分析診斷能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。學(xué)生更易獲得相關(guān)的知識，科學(xué)的指導(dǎo)和敏捷的反饋。虛擬實驗平臺是未來實驗室建設(shè)的發(fā)展方向。 隨著 虛擬實驗 技術(shù)的成熟，人們開始認(rèn)識到虛擬實驗室 在教育領(lǐng)域的應(yīng)用價值，它除了可以輔助高校的科研工作 ,在實驗教學(xué)方面也具有如利用率高，易維護(hù)等諸多優(yōu)點。近年來， ,國內(nèi)的許多高校都根據(jù)自身科研和教學(xué)的需求建立了一些虛擬實驗室。 我國是制造業(yè)大國，在生產(chǎn)領(lǐng)域，質(zhì)量檢驗是重要的一環(huán)，作為 零件質(zhì)量指標(biāo)之一的表面粗糙度檢測尤為 重要。目前的測量方法主要有輪廓儀測量法，樣板比較法，光切測量法，干涉顯微鏡測量法等，各測量方法都能測量一定范圍的江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 2 粗糙度值，已被廣泛用于產(chǎn)品表面質(zhì)量檢測，但高校學(xué)生特別是 機械、 材料專業(yè)學(xué)生對粗糙度測量方法知之甚少。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 3 第二章 計算機輔助 教學(xué) 技術(shù)概述 計算機輔助 教學(xué)的概念 及意義 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計算機在教育領(lǐng)域得到了空前的發(fā)展。計算機不僅是一門學(xué)科，而且正逐漸成為有效的教學(xué)媒體和教育管理的重要工具。 計算機輔助教學(xué) (Computer— Assisted Instruction,簡稱 CAI)。 計算機輔助教學(xué)的重要分支 —— 多媒體教學(xué) 的應(yīng)用給課堂教學(xué)帶來了無限的生機與活力，它使當(dāng)今的教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)觀念、教 學(xué)形式、教學(xué)結(jié)構(gòu)，以致教育思想與教學(xué)理論都發(fā)生了變革。多媒體 教學(xué)的優(yōu)越性 (1)多媒體 教學(xué)改變了傳統(tǒng)教學(xué)手段。它以巧妙的構(gòu)思、生動的畫面、形象的演示，引領(lǐng)課堂教學(xué)進(jìn)入一個全新的境界。計算機輔助教學(xué)不僅能替代許多傳統(tǒng)教學(xué)的手段，而且能實現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)手段無法達(dá)到的教學(xué)效果。利用計算機的動態(tài)畫面展示事物發(fā)展或推理的全過程、利用它的圖畫特性將抽象的、理論的東西形象化、將空間的、難以想象的內(nèi)容具體化 (2)多媒體 教學(xué)除了能表現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)無法實現(xiàn)的一些生動的效果外，還可以增加課堂容量，提高學(xué)生感知新知識的速度，加深學(xué)生對知識的理解程度。由于利用計算機輔助教學(xué)手段，使講解更直觀、更清晰、更具吸引 力，更容易建立新舊知識之間的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)得更快且印象更深。因此不論從理解或記憶的角度來看，計算機輔助教學(xué)都能達(dá)到良好的教學(xué)效果，它能使課堂容量大大提高，這是傳統(tǒng)教學(xué)所無法比擬的。 (3)多媒體 教學(xué)能在學(xué)生和教師之間自由調(diào)整和控制學(xué)習(xí)進(jìn)程。計算機具有很強的交互性，信息反饋速度很快，能夠及時在教與學(xué)之間作出反映、作出調(diào)整，教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況能夠充分把握，甚至對每一個學(xué)生的掌握程度都可以及時測試、單獨指導(dǎo)，因此，在因材施教方面也有計算機輔助教學(xué) (這里更傾向于計算機網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué) )獨到的一面。對我們進(jìn)行分層 次教學(xué)提供了實施的可能性與理論依據(jù)。 (4)多媒體 教學(xué)以計算機為載體，具有極強的傳播性，能讓更多的教者與學(xué)者從中受到啟發(fā)，能夠反復(fù)多次使用，容易被修改和移植。它利用計算機的海量儲存功能儲存大量的信息，可以隨時調(diào)用各時期、各階段、各方面的資料，是信息江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 4 的收集和傳播方式的一次大變革，它還可以記憶學(xué)生所有的學(xué)習(xí)情況，以便學(xué)生及時更正思維方式思想方法，學(xué)生復(fù)習(xí)更是方便快捷。同時，好的教學(xué)軟件，還能推動教學(xué)改革的發(fā)展，好的教學(xué)方法也可隨著軟件迅速推廣全國各地，這就促進(jìn)了教學(xué)方法的更新。因此，計算機輔助教學(xué)，作為信 息化工程的一部分，也展現(xiàn)了它獨特的魅力。 目前，主要使用的多媒體 程序 制作程序為 Microsoft 公司的 powerpoit 軟件，Adobe 公司的 AUthorware 軟件。前者 主要用于演示文稿的創(chuàng)建，即幻燈片的制作?？捎行椭葜v、教學(xué)，產(chǎn)品演示等。 后者 是一種解釋型、基于流程的圖形編程語言。 Authorware 重要 用于創(chuàng)建互動的程序，其中整合了聲音、文本、圖形、簡單動畫，以及數(shù)字電影。 編制的 程序 具有強大的交互功能 ,可任意控制程序流程 ， 在人機對話中 ， 它提供了按鍵 ,按鼠標(biāo) ,限時等多種應(yīng)答方式 ， 它還提供了許多系統(tǒng)變 量和函數(shù)以根據(jù)用戶響應(yīng)的情況 ,執(zhí)行特定功能 ， 編制的軟件除了能在其集成環(huán)境下運行外 ，還可以編譯成擴展名為 .EXE 的文件 ， 在 Windows 系統(tǒng)下脫離 Authorware 制作環(huán)境運行 。 多媒體 程序 的開發(fā)過程 多媒體程序 的制作開發(fā)是多媒體輔助教學(xué)的重 要環(huán)節(jié)。工欲善其事必先利其器，有了豐富多樣，功能強大的多媒體程序 ，才能保證多媒體輔助教學(xué)收到預(yù)期的效果。其制作過程可分為 需求分析、教學(xué)設(shè)計 、 腳本 編寫、 準(zhǔn)備 素材、程序編寫調(diào)試 與打包 。 需求分析 在開發(fā)多媒體程序以前，必須要明確以下幾個問題： （ 1）使用 多媒 體程序 要達(dá)到的目的。即要通過深入細(xì)致的分析，明確以下三個問題：①教學(xué)內(nèi)容的重點和難點是什么②哪些問題使用傳統(tǒng)的教學(xué)方法不能解決③如何利用多媒體輔助手段突破教學(xué)難點 （ 2）采用何種教學(xué)模式。即要根據(jù)課程內(nèi)容和特點，確定本節(jié)課是以教師的講解、演示為主還是以學(xué)生的自學(xué)、練習(xí)為主。教學(xué)模式對 多媒體程序 的風(fēng)格和表現(xiàn)形式起著決定性的作用。 （ 3）多媒體程序 的內(nèi)容。并非所有的教學(xué)內(nèi)容都適合或有必要使用多媒體來江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 5 表現(xiàn)。多媒體 程序 的內(nèi)容既要根據(jù)教學(xué)需要來決定，還應(yīng)注意充分發(fā)揮計算機的優(yōu)點，克服傳統(tǒng)教學(xué)中的不足。具體到教學(xué)中，有 些實際操作困難、儀器十分貴重或有危險性的實驗，如：物理學(xué)中的帕斯卡實驗、化學(xué)中的接觸法制硫酸、催化氧化法制硝酸等，通過視頻剪輯或動畫模擬，學(xué)生很容易看清變化的過程和原理；又如一些散文和小說，通過錄音、影視剪輯創(chuàng)設(shè)情境，能促進(jìn)學(xué)生對人 物、情節(jié)和主題思想的理解，是傳統(tǒng)教學(xué)所無法比擬的?？梢?，利用多媒體程序 的直觀、形象、生動的特點可以幫助學(xué)生理解那些枯燥、抽象的知識點。 （ 4）教學(xué)對象 。 不同年齡段的學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)差別很大，多媒體程序 的設(shè)計必須與學(xué)生的認(rèn)知特征相適應(yīng)。中學(xué)生已經(jīng)逐漸開始由直覺 思維向抽象思維過渡，此時， 應(yīng)通過多媒體程序 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)抽象概念，學(xué)習(xí)用語言符號去解釋事物的內(nèi)在規(guī)律，以逐步發(fā)展其邏輯思維能力。其它因素，如 程序 的運行環(huán)境、設(shè)備的配置、素材的獲取等問題也應(yīng)該認(rèn)真考慮，做到心中有數(shù)。 教學(xué)設(shè)計 這是多媒體程序 開發(fā)過程中最重要的一環(huán)，應(yīng)按如下步驟進(jìn)行： （ 1）對所選教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入細(xì)致的分析，了解大綱的要求，分析重點、難點，明確在教學(xué)過程中使用傳統(tǒng)教學(xué)方法難以解決的地方在哪兒。 （ 2）教學(xué) 需求分析，明確應(yīng)用多媒體程序 要達(dá)到的目標(biāo)及與之相對應(yīng)的教學(xué)模式（課堂教學(xué)型、課外自學(xué)型、練習(xí)輔導(dǎo)型），并以此 為依據(jù)大體規(guī)劃所需的媒體表現(xiàn)形式。 (3)更深入地規(guī)劃 所涵蓋的教學(xué)內(nèi)容，明確 多媒體程序 由哪些板塊組成，并確定各板塊所涉及的內(nèi)容，明確整個教學(xué)過程在 程序 各部分中的表現(xiàn)形式。 編寫腳本 腳本設(shè)計是多媒體程序 制作過 程中的又一重要環(huán)節(jié)，它將 多媒體程序 的設(shè)計和制作緊密地聯(lián)系在一起，是多媒體程序 制作最直接的依據(jù)。腳本的設(shè)計要按照教學(xué)設(shè)計的要求，并結(jié)合所用軟件的特點來進(jìn)行，要對 制作過程進(jìn)行全面、細(xì)致的劃分，并以書面形式詳細(xì)地寫出來。即將多媒體程序 內(nèi)容進(jìn)一步細(xì)化，具體到每一屏的顯示內(nèi)容、畫面設(shè)計、表現(xiàn) 形式以及按鈕 的操控等都要一一羅列清楚，使其成為程序 制作的精確的 圖紙 。為增強多媒體程序的感染力和表現(xiàn)力，在編寫腳本時，還應(yīng)注意 藝術(shù)設(shè)計，如：界面色彩的搭配、背景音樂的選擇、圖文江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 6 的排版、文本字體字號、圖形、圖片的過渡效果、視頻、動畫的顯示位 置等。 整體風(fēng)格的確定和對素材的藝術(shù)化處理，會對教學(xué)過程產(chǎn)生潛移默化的作用。 素材的準(zhǔn)備 恰當(dāng)?shù)剡x擇多媒體程序 的素材，能使 程序 的表現(xiàn)力更加豐富，有利于最大限度地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能幫助學(xué)生更好地理解有關(guān)內(nèi)容。 素材的準(zhǔn)備工作一般是指文字的錄入、圖形 、圖像、音樂的獲取和編輯、視頻的截取和動畫的制作等，這一階段涉及面廣，除了需要一定外部設(shè)備的支持以外，有時還需要相關(guān)技術(shù)人員的幫助。 程序 的生成、測試與打包 在多媒體開發(fā)工具的支持下， 按照設(shè)計腳本的思路，將準(zhǔn)備好的素材有機的組合起來，一個多媒體程序便生成了。為保證程序的正常使用，還需要多次測試，以便能夠發(fā)現(xiàn)程序 在運行當(dāng)中存在的問題，及時修改。測試完畢后，通 常還要將制作好的源文件打包，使之生成為可執(zhí)行文件。至此，整個多媒體程序 的制作才算大功告成。 多媒體程序 制作需要注意的問題 多媒體 教學(xué)由 于集文字、聲音、圖像和動畫于一體，直觀生動，信息量大，不僅能都改善教學(xué)環(huán)境，還能夠優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，是現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢。但是， 其 也存在很多弊端，在多媒體程序 的制作中需要注意。 （ 1） 要充分重視學(xué)生在計算機輔助教學(xué)中的能動作用 在多媒體教學(xué)中，教師仍起主導(dǎo)作用，學(xué)生仍處于主體地位，多媒體 教學(xué)中， 電腦只是一個中介，切不可喧賓奪主―以電腦為中心組織教學(xué) 。 （ 2） 因教適用 不要過多地、盲目地使用多媒體手段，并非所有的內(nèi)容都適合或有必要使用多媒體來表現(xiàn)，多媒體技術(shù)作為一種輔助教學(xué)手段，應(yīng)該為促進(jìn)教學(xué)而使用，而不應(yīng) 該為 嘩眾取寵 而使用。 （ 3） 多媒體程序的要求 在制作多媒體 程序 時，還應(yīng)注 意知識的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，防止產(chǎn)生誤導(dǎo)，同時，在 教學(xué) 中應(yīng)該充分利程序 的多樣性、趣味性和可交互性挖掘?qū)W生的創(chuàng)造能力、創(chuàng)新思維。 江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 7 第三章 設(shè)計思路 總體設(shè)計 本次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容，是使用 Authorware 軟件編寫輪廓測試儀測量表面粗糙度實驗多媒體程序。實驗?zāi)康氖峭ㄟ^本次實驗，是學(xué)生能夠了解粗糙度各相關(guān)參數(shù)的定義和測量方法，同時，能夠較為深入地了解輪廓測量儀的測量原理，增強動手實踐能力和思考能力?；趯嶒?zāi)康?，多媒體程序注重于實 驗原理的分析介紹和測量過程的展示，對于一些擴展知識，有的放矢的進(jìn)行講解。 多媒體程序基于實際實驗流程，以演 示實驗教學(xué)內(nèi)容為主。通過多媒體程序，圖文并茂地解釋粗糙度的定義， 主要測量方法，并著重解釋取樣長度λ c，評定長度 Ln，算術(shù)平均粗糙度 Ra，輪廓最大高度 Ry，輪廓圍觀不平度的平均間距Sm以及輪廓支撐長度率的相關(guān)概念以及計算方法。 對于 GB/T35052020 已經(jīng)刪除的十點高度 Rz ISO 以及一些對實驗教學(xué)作用不大的參數(shù)不做詳細(xì)介紹。在測量原理的介紹中，結(jié)合國內(nèi)外測量技術(shù)的現(xiàn)狀，有層次，有重點地介紹觸針式平面 粗糙度測量方法。對于表面粗糙的光學(xué)測量方法，對比測量方 法只做簡要的介紹 。在測量儀器原理的介紹學(xué)習(xí)方面，將重點介紹 JB1C 型粗糙度測量儀的傳感測量原理，測量系統(tǒng)組成，儀器使用方法以及測量儀器裝配的動畫展示。測量儀器的測量仿真及裝配過程將選擇 Pro/ 版本完成，聲音數(shù)據(jù)的處理使用Goldwave 軟件處理，圖像使用 isee 軟件處理，視頻文件通過電影魔方處理。在多媒體程序中，著重與實驗教學(xué)內(nèi)容的豐富性和趣味性，同時加強實驗教學(xué)的交互性。 多媒體程序的設(shè)計 多媒體制作軟件 Authorware 把所有內(nèi)容有 機的集成在一起，整個集成過程使用了交互結(jié)構(gòu)，放置不同的交互熱區(qū)，使用熱區(qū)以及菜單欄進(jìn)行導(dǎo)航，界面的使用很友好、便捷，根據(jù)按鈕圖標(biāo)即可進(jìn)入相應(yīng)的內(nèi)容，在學(xué)習(xí)的過程中可以隨時根據(jù)需要跳轉(zhuǎn)到需呀的頁面，更加便于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。 文字的設(shè)計 程序中包含了大量的文字信息，關(guān)系到能否達(dá)到實驗教學(xué)效果。設(shè)計時要做江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 8 到： （ 1） 文字內(nèi)容要簡潔、突出重點。根據(jù)對畫面形象進(jìn)行概括和提高以及表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的要求，文字內(nèi)容應(yīng)盡量簡明扼要，以提綱式為主。 （ 2） 要采用合適的字體形象。字體形象是指字體的風(fēng)格、字體的大小、字體的修飾 、字的位置等。 （ 3） 文字內(nèi)容要逐步引入。對于一屏文字資料，應(yīng)該隨著講課過程逐步顯示，這樣有利于學(xué)生抓住重點。 （ 4） 文字和背景的顏色搭配要合理。文字和背景顏色搭配的原則一是醒目、二是易讀，三是長時間看了不累。 聲音的設(shè)計 CAI 程序 中的聲音主要包括人聲、音樂和音響效果等。人聲主要用于解說、范讀、范唱，在 CAI 程序 中應(yīng)用較少。 多媒體程序 中，合理地加入一些音樂和音響效果，可以更好地渲染氣氛、烘托環(huán)境，更好地表達(dá)教學(xué)內(nèi)容，同時吸引學(xué)生們的注意力，增加其學(xué)習(xí)興趣。音樂和音響效果的設(shè)計應(yīng)注意： （ 1） 音樂 的節(jié)奏要與教學(xué)內(nèi)容相符。重點內(nèi)容處要選擇舒緩、節(jié)奏較慢的音樂，以增加感染力，過渡性內(nèi)容選擇輕快的音樂。 （ 2） 音樂和音響效果不能用得過多，用得過度則成為干擾信息，效果適得其反。 （ 3） 音樂和音響宜選用學(xué)生不熟悉的樂曲，這樣有利于集中學(xué)生的注意力。 （ 4） 背景音樂要舒緩，不能過分地激昂，否則會喧賓奪主。音量不能太大，否則會造成學(xué)生去“聽”音樂，而不是“感受”音樂。 要設(shè)定背景音樂的開關(guān)按鈕或菜單，便于教師控制，需要背景音樂就開，不需要就關(guān)。 圖形、圖像、動畫、視頻的設(shè)計 CAI 程序 中，圖形、圖像、動 畫等視頻圖像占較大比重，設(shè)計得好，可以起到事半功倍的教學(xué)效果。反之，也會起到負(fù)作用。 （ 1） 圖的內(nèi)容要便于觀察。圖形、圖像等畫面設(shè)計要盡可能大，圖的主要內(nèi)容處在屏幕的視覺中心，便于學(xué)生觀察。 （ 2） 復(fù)雜圖像要逐步顯示。對于較復(fù)雜的圖，如果一下子顯示全貌，會導(dǎo)江蘇科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文 ） 9 致學(xué)生抓不住重點，也不便于教師講解。應(yīng)隨著教師講解，分步顯示圖形，直到最后顯示出全圖。 （ 3） 對于動畫和視頻圖像，應(yīng)具有重復(fù)演示功能。對于動畫和視頻圖像，學(xué)生可能一次沒有看清，最好設(shè)計重復(fù)播放按鈕，教師可以根據(jù)教學(xué)實際，重復(fù)播放。 （ 4） 圖形、圖像分為靜 態(tài)和動態(tài)兩種。運用靜態(tài)圖像表達(dá)信息主要應(yīng)考慮位置、大小、色彩等；動態(tài)圖像的使用除考慮這一問題外，還要注意畫面的組接技巧，即讓屏幕畫面之自然地過渡，中間沒有明顯跳躍感。屏幕畫面間的連接一般遵循“動接動、靜接靜”原則，力求自然、流暢，保持相鄰畫面在構(gòu)圖、色彩、亮度上的順暢與協(xié)調(diào)。 按鈕、熱字及熱鍵的設(shè)計 按鈕、熱字及熱鍵是多媒體 程序 中常用的交互方式，它們共同構(gòu)成了多媒體程序 生動友好的