機電設備檢測維修車教學系統(tǒng)的設計
摘 要：隨著計算機技術的飛速發(fā)展，計算機技術在現(xiàn)代教育領域也得到廣泛地應用，改變著傳統(tǒng)的教育方式。本文使用多種媒體開發(fā)工具開發(fā)了機電設備檢測維修車教學多媒體系統(tǒng)。使用Authorware完成系統(tǒng)的主要開發(fā)工作，使用Photoshop完成圖像、圖片的加工處理，使用Flash制作形象生動的交互式動畫，再配以Windows Paint等其它工具輔助開發(fā)。充分發(fā)揮了多媒體中聲、圖、文、動并茂的特點，生動地表達了維修車的教學內容，使抽象枯燥的教學方式向形象生動的教學方式轉化。
關 鍵 詞：多媒體技術、CAI課件、交互式動畫、計算機輔助教學1.機電設備檢測維修車教學系統(tǒng)的分析與定位
1.1 任務分析
本課題的任務是以中國兵器工業(yè)第二0三研究所提出的《PHL96-300機電設備檢測維修車操作使用教材》為藍本，開發(fā)MCAI多媒體教學系統(tǒng)。在開發(fā)系統(tǒng)之前，作者仔細理解教材內容的含義以及各檢測維修設備的操作使用方法，并觀摩實際操作過程。找出教材的重點難點，和不易理解或有歧義的地方重點解決。
1.2 教學對象分析
維修戰(zhàn)士一般具有高中及高中以上文化程度，具有一定的學習能力，但抽象和發(fā)散思維能力有一定的欠缺。維修戰(zhàn)士經過了艱苦的軍隊磨練，具有較強的意志，學習塌實，認真負責。教學系統(tǒng)本身傳授的是一種操作技能，屬于具體概念為主，這尤其是對維修戰(zhàn)士這樣的缺乏一定抽象思維能力的學習者來說是一個有利因素。因此，可以把本系統(tǒng)教學對象的學習風格確定為具體-序列型。
1.3 系統(tǒng)開發(fā)工具的分析與選擇
在多媒體著作工具里，比較有特色的是由MacroMedia公司推出的Authorware。Authorware是目前在世界上使用面非常廣的一個多媒體制作工具，在各個領域都得到了廣泛的應用。經過比較研究，決定選用Authorware作為實現(xiàn)《機電設備檢測維修車教學系統(tǒng)》的基本開發(fā)工具(也即集成平臺)。目前一般將媒體創(chuàng)作工具分為文本、圖形、圖像、聲音、視頻、動畫、數據庫這幾種類型。經過權衡利弊，以及自己的情況，選擇了使用Word2000，F(xiàn)lashMX，Photoshop6.0，Animatorhe和Adobe公司的Premiere。
1.4 系統(tǒng)分析結果
通過深入分析與比較，已經大體對系統(tǒng)的開發(fā)形式和框架結構做出了規(guī)定，主要是以CD-ROM為載體，在日常培訓時使用。以Authorware為集成平臺，以最新流行的、使用方便的、與Authorware有良好接口的通用工具軟件進行多媒體素材處理和制作，采用講解演示型教學模式的框面型課件類型的MCAI教學系統(tǒng)。
2. 機電設備檢測維修車教學系統(tǒng)的系統(tǒng)設計
2.1 系統(tǒng)總體結構設計
本系統(tǒng)的總體結構圖如圖2.1所示，共分為三大模塊：機電設備檢測維修車教學內容模塊、武器系統(tǒng)簡介模塊和專家系統(tǒng)使用模塊，機電設備檢測維修車教學內容模塊是系統(tǒng)的核心。本系統(tǒng)的工作是培訓維修戰(zhàn)士怎樣使用維修車內的檢測維修儀器儀表，所以專用設備子模塊又是這些模塊里的重點。專用設備包括多種儀器儀表，在專用設備模塊，將對這些設備一一介紹。
2.2 系統(tǒng)教學過程設計
系統(tǒng)采用橫向展開和層次分解組合形式。橫向展開即平行的教學順序，適用于表現(xiàn)那些內容相對獨立，可以分類、分塊的教學內容。層次分解便于表達那些需要由淺入深地認識客觀規(guī)律的教學內容。這種教學順序，各部分教學內容的關系，不是時間上前后發(fā)展的順序，而是一個由表及里、由淺入深的關系。
圖2.1 教學系統(tǒng)MCAI總體結構圖
2.3 系統(tǒng)教學信息組織形式的設計
多媒體教學系統(tǒng)軟件的信息組織結構多采用非線性的超文本結構。本系統(tǒng)正是采用超文本網絡結構的思想來組織教學信息的。本課件的教學信息組織形式注重知識的分模塊表現(xiàn)。在本教學系統(tǒng)中采用了網狀結構來組織教學信息，這樣可以使用戶自由瀏覽整個系統(tǒng)，容易實現(xiàn)各知識模塊的自由跳轉。
2.4 系統(tǒng)交互設計及實現(xiàn)
如圖2.2所示，一個典型的交互循環(huán)包括交互圖標、響應類型符號、響應分支路徑符號、響應圖標四個部分。通過熱區(qū)域響應、按鈕響應、文本響應、超文本鏈接和導航圖標的綜合使用完成了本系統(tǒng)的交互任務，實現(xiàn)系統(tǒng)的導航管理。
圖2.2 交互流程線圖
2.5 系統(tǒng)界面設計及實現(xiàn)
本系統(tǒng)使用了一個下拉式菜單，來轉移到系統(tǒng)其它知識模塊。窗口的設計時，考慮到數量不宜太多，窗口大小合適等原則，本系統(tǒng)統(tǒng)一使用一個風格的界面。本系統(tǒng)在圖標和按鈕的設計中一個大特色就是系統(tǒng)使用統(tǒng)一風格的圖標和按鈕，使使用者避免“舉步惟艱”的感覺，避免大的風格變化。
3.模塊的實現(xiàn)及所用的關鍵技術
3.1 模塊的實現(xiàn)
系統(tǒng)主模塊：首先定義系統(tǒng)運行在屏幕的位置，將內容顯示在屏幕的中間。在流程線上加入一個運算圖標，雙擊打開編輯窗口，并輸入以下語句。語句里使用四個系統(tǒng)變量ScreenWidth、ScreenHeight、WindowHeight和WindowWidth。其中WindowHeight是演示窗口的高度，WindowWidth的演示窗口的寬度。
user_ScreenWidth := ScreenWidth --取得屏幕的寬的分辨率
user_ScreenHeight := ScreenHeight --取得屏幕的高的分辨率
newTop := INT((user_ScreenHeight-WindowHeight)/2)
newLeft := INT((user_ScreenWidth-WindowWidth)/2)
MoveWindow(newTop,newLeft) Cover()
MoveWindow()系統(tǒng)函數將演示窗口放置在屏幕的中間， Cover()函數使演示窗口覆蓋屏幕，系統(tǒng)總流程如圖3.1所示:
圖3.1 系統(tǒng)總框架圖
系統(tǒng)開始前有一個使用Flash制作的片頭見圖3.2。
在主框架里，片頭播放完畢后，開始運行一個Flash制作的主系統(tǒng)界面，里面包括了《機電設備檢測維修車教學系統(tǒng)》各知識塊的超文本鏈接，可以轉到相應的知識單元。為了增加系統(tǒng)的人性化，系統(tǒng)使用一個mp3格式的背景音樂，達到寓教于樂的效果。創(chuàng)建菜單也是一個重要的組成部分，使用一個創(chuàng)建菜單的框架將所有關于創(chuàng)建菜單的運算圖標都包含在里面，其菜單見圖3.3所示。
圖3.2 片頭動畫 圖3.3 完成的菜單功能
Authorware提供了系統(tǒng)函數，包括創(chuàng)建菜單的函數。在創(chuàng)建菜單的圖標里使用兩個運算圖標，一個創(chuàng)建菜單，一個安裝菜單掛鉤，其程序語句如下所示：
menu:= mCreatePopupMenu() -- create menu
wxczlmenu:= mCreatePopupMenu() -- 創(chuàng)建維修車縱覽子菜單
mAppendMenu(wxczlmenu , 0 , 11 , "第一頁")
………………………略……………………………………
mAppendMenu(menu , 16 , fcmenu , "方艙及附屬設備")
mAppendMenu(menu , 16 , qtmenu , "其它設備及安全手冊")
mMenuHookOn( WindowHandle ) ――安裝菜單掛鉤
在交互圖標里放置包含了其他知識單元的框架、和一個退出按鈕，這個按鈕使用一個運算圖標，其語句為：mMenuHookOff() mDestroyMenu(menu) Uncover() Quit(0) 這其中包括對菜單的銷毀處理和屏幕恢復處理以及調用系統(tǒng)函數退出。
其它模塊的設計使用了相同的設計思想，如圖3.4所示模塊的結構，首先有兩個演示圖標，一個顯示背景，一個顯示知識對象。接著是一個交互圖標，在交互圖標里包含下層知識內容的框架，及本頁的控制。圖3.4中的紫色部分為所有下層框架所共有的。
圖3.4 從模塊的設計
1. 菜單響應，顯示菜單的語句如下：
mTrackPopupMenu(menu,0,WindowLeft+265，WindowTop+533,0,WindowHandle,0)
當發(fā)生點擊菜單按鈕事件時，此函數用來顯示系統(tǒng)主框架定義的菜單。在菜單響應運算圖標里首先使用mGetLastMenuID()取得選擇的菜單項的ID，再使用GoTo()將系統(tǒng)流程轉到選擇的知識內容處。響應菜單運算圖標的程序語句如下：
lastmenuid:=mGetLastMenuID()
if lastmenuid=11 then GoTo(IconID@"維修車縱覽") end if
………………………………略…………………………………………
if lastmenuid=71 then GoTo(IconID@"其它設備及安全手冊") end if
1. 放暫停及音量控制
在用戶界面上，始終有一個對聲音的控制按鈕用來播放和停止播放背景音樂，注意此處使用了 變量A：=~變量A 的語句，這樣就可以使電擊按鈕時，播放和停止播放交替響應。
MediaPause(IconID@"秋日的私語",~Checked@"播放/暫停304")
Checked@"播放/暫停304":=~Checked@"播放/暫停304"
使用Authorware的系統(tǒng)函數來調用Windows提供的聲音控制API進行音量控制。具體方法是首先使用getsdirectory()函數取得操作系統(tǒng)的系統(tǒng)路徑，然后使用Find()函數測試其使用版本，不同版本，操作系統(tǒng)的聲音控制面板的程序(sndvo132.exe)路徑不一樣。源程序如下：
winpath:=getosdirectory() --獲取系統(tǒng)路徑
--調用Windows本身的聲音控制面板
if Find("98",OSVersion)>0|Find("Me",OSVersion)>0 then
JumpOutReturn(winpath^"\sndvol32.exe") else
JumpOutReturn(winpath^"\system32"^"\sndvol32.exe") end if
2. 上一步、下一步及回首頁的實現(xiàn)
以上三個功能都對應一個熱區(qū)響應的運算圖標和一個顯示提示，當鼠標移動到它上面時就會有一個提示文字。運算圖標里對應了相應的操作，及使用GoTo(IconID@"圖標名稱")語句將流程轉移到需要的地方。
4.2 所使用的關鍵技術
本系統(tǒng)使用了Authorware自身的OLE技術，將信息量比較大的對象作為外部連接對象，如圖片、聲音、數字電影等，這樣可以減少程序的執(zhí)行代碼，提高程序執(zhí)行效率。另一方面，對于信息量較小，經常使用的對象使用了嵌入技術，這樣將知識內容嵌入到執(zhí)行程序中，使其管理方便。
庫是設計圖標的集合，能節(jié)省儲存空間，避免重復勞動，還做到了程序與數據分離，便于對系統(tǒng)的更新。本系統(tǒng)建立了一個系統(tǒng)教學庫，以提高項目開發(fā)效率。
使用一個運算圖標將程序轉到電影播放框架圖標，電影播放框架圖標如圖
3.5所示。幾個運算圖標的程序語句如下：
Rate:=7 --初始化運算圖標
Rate:=7 MediaPlay(IconID@"原理演示電影") --播放運算圖標
MediaPause(IconID@"原理演示電影",pause) --暫停運算圖標
pause:=~pause once:=~once
if once then Rate:=15 end if --快進運算圖標
if ~once then Rate:=7 end if
GoTo(IconID@"閉鎖力工作原理") --返回運算圖標
使用Rate變量來存儲幀播放速率，pause自定義變量存儲停止按鈕點擊的邏輯值。使用MediaPlay()和MediaPause()系統(tǒng)函數控制電影的播放與暫停。
圖3.5 數字電影框架
5. 系統(tǒng)的測試與打包發(fā)行
多媒體系統(tǒng)具有特殊性，其測試主要集中在人機交互的測試，增加用戶測試環(huán)節(jié)的時間開銷。在測試使用期間發(fā)現(xiàn)錯誤或缺陷再進行修改，調試。在進行發(fā)行設置時，系統(tǒng)發(fā)行成可以獨立運行的程序;開發(fā)設計時導入的外部素菜不打包在程序里，提高程序的速度�？紤]到安全問題和本系統(tǒng)要集成到多管火箭炮故障診斷專家系統(tǒng)里面。所以，選擇只發(fā)行CD-ROM版，而不再發(fā)行網絡版。
6.結 論
本論文的主要成果如下：從理論上探討了MCAI學習理論與多媒體技術之間的關系，提出一個MCAI系統(tǒng)的開發(fā)思路;有針對性的提出并實現(xiàn)了一個網狀教學信息組織結構;巧妙而綜合地利用Authoware的交互功能，完成了本系統(tǒng)的交互設計，使本系統(tǒng)的交互性達到了一個相當的水平。
本系統(tǒng)還可以在以下幾個方面進行改進：使用庫、ODBC、ActiveX和知識對象技術建立一個自測題庫;進一步突出本教材的重點和難點;進一步提高系統(tǒng)界面的宜人性。
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