动画演示在《材料科学基础》教学中的应用

动画演示在《材料科学基础》教学中的应用

摘要：该文利用Flash、Photoshop等软件，开发制作了《材料科学基拙》课程的动画演示课件，并以共价晶体与金属的断裂以及面心立方与密排立方的原子堆垛顺序为例，激发了学生的学习兴趣，增强了教学效果。

关键词：动画演示材料科学基础多媒体

材料科学基础是一门重要的专业基础课程，是学生全面接触专业领域、从基础课到专业课的过渡课程，具有概念多、学科知识面宽、应用基础理论广泛而抽象的特点[1-2]，例如：原子的堆垛顺序、缺陷的运动等概念和知识都是学生难以理解和教师难以语言描述的。“一位教师一本书、教室+黑板+粉笔”的传统课堂教学模式已难以满足要求。因此，如何提高学生学习这门课程的兴趣和效率是一个值得研究的方向。随着计算机技术的不断发展，把文本、图形、动画、声音和视频等运载信息的媒体集成到一起，并通过计算机综合处理和控制[3,4]。这种将计算机技术、网络技术和教育软件有机结合的教学系统既可提高教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性，又可加强学生与教师的实时交流，使广大学生得到最优质的教学资源，还可以方便学生在不同时空根据需要进行自主化、个性化学习，从而提升教学效果。

1 动画课件的设计思想

根据《材料科学基础》课程的特点，利用动画课件形象地表达了课程中的原子结构、空间点阵和原子堆垛过程等教学内容。利用动画的矢量彩图演示和模拟了原子的堆垛方式、材料的断裂变形过程和结晶过程。既能有效地提高学生的感性认识，又使抽象的概念具体化，对提高课堂学习效率，增强学生学习的主动性有积极的效果，为了达到良好的教学效果，主要采取如下的研究方法：(1）课件的界面设计：课件的界面设计遵循美观、大方、统一的原则，尽量使教与学两者在使用过程中能一目了然。(2）动画及图像的演示设计：本项目中的动画将微观过程宏观化，变教师单纯的语言描述为动画模拟演示加教师的精讲点拨，形象、生动、直观感染力很强，清晰、突出地显示出需要强调的主要内容，可使难点化解，大大简化复杂的教学过程，减轻教师的工

作量。

2 动画课件的制作

课件中的素材动画影片均是由逐帧动画制作而成，其中需要从外部导入一些SWF和JPG格式的文件，利用Shockwave Flash 中的“Private sub”语句来实现。另外，在动画中需要输入一些复杂的公式，通过在Word里面把背景色设置与Flash课件的背景色一致，然后再利用Math Type输入公式，最后利用Photoshop等软件把它们剪切出来做成图形，从而放置到场景中，调节到合适的位置，形成所需要的动画，图片和动画均可放大到全屏，这样更便于看清楚每一细节。

材料的晶体结构类型主要决定于结合键的类型及强弱。结合键主要有三种类型，即共价键、离子键及金属键。金属内原子面之间相对位移，金属键仍旧保持，故金属具有良好的延展性；而对于共价晶体而言，在外力作用下，原子发生相对位移时，键将遭到破坏，故共价键材料是脆性的。在讲述这部分内容时，用生硬的课件很难讲述清楚，如果采用动画演示既可以将这部分内容叙述清楚，同时又可以很生动有趣，图1为金属的变形和共价晶体断裂的部分动画的静态图片。

同时，在讲述晶体中原子的堆垛方式这部分内容时，面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配位数与致密度却相同，其主要原因是因为这两种结构的最密排面（111）面与（0001）面原子排列情况完全相同，但是其沿[111]方向与[0001]方向的堆垛顺序不同，因为原子的堆垛是一个动态过程，很难用传统的、静态的课件讲述清楚，而采用动画演示则可以非常生动地把这部分内容讲述清楚，图2为这两种晶体结构堆垛过程的部分动画的静态图片。

3 结语

针对《材料科学基础》精品课程建设中的教学难点环节，以共价晶体与金属的断裂以及面心立方与密排立方在密排面密排方向的原子堆垛顺序为例，设计制作动画和图片并进行了集成，丰富了课堂内容，带动了专业课程教学的信息化、现代化进程，激发了同学们的学习兴趣，增强了教学效果。

参考文献

[1] 宋强,崔洪芝,谢鲲,等.材料科学基础多媒体课件开发[J].中国现代教育装备,2010,17:35—36.

[2] 刘强春.材料科学基础课程教学体会[J].中国科教创新导刊,2009（20）:96—98.

[3] 宁向梅,贾淑果,李谦.浅谈材料科学基础课程的教学方法[J].科教文汇,2011（10）:68—70.

[4] 王利国,曹文博,蔡萌禹,等.材料科学基础教学实验动画演示设计与实现[J].实验室科学,2005（1）：62—65