机电设备检测维修车教学系统的设计

　　摘要：随着计算机技术的飞速发展，计算机技术在现代教育领域也得到广泛地应用，改变着传统的教育方式。本文使用多种媒体开发工具开发了机电设备检测维修车教学多媒体系统。使用Authorware完成系统的主要开发工作，使用Photoshop完成图像、图片的加工处理，使用Flash制作形象生动的交互式动画，再配以Windows Paint等其它工具辅助开发。充分发挥了多媒体中声、图、文、动并茂的特点，生动地表达了维修车的教学内容，使抽象枯燥的教学方式向形象生动的教学方式转化。

　　关键词：多媒体技术、CAI课件、交互式动画、计算机辅助教学1.机电设备检测维修车教学系统的分析与定位

　　1.1 任务分析

　　本课题的任务是以中国兵器工业第二0三研究所提出的《PHL96-300机电设备检测维修车操作使用教材》为蓝本，开发MCAI多媒体教学系统。在开发系统之前，作者仔细理解教材内容的含义以及各检测维修设备的操作使用方法，并观摩实际操作过程。找出教材的重点难点，和不易理解或有歧义的地方重点解决。

　　1.2 教学对象分析

　　维修战士一般具有高中及高中以上文化程度，具有一定的学习能力，但抽象和发散思维能力有一定的欠缺。维修战士经过了艰苦的军队磨练，具有较强的意志，学习塌实，认真负责。教学系统本身传授的是一种操作技能，属于具体概念为主，这尤其是对维修战士这样的缺乏一定抽象思维能力的学习者来说是一个有利因素。因此，可以把本系统教学对象的学习风格确定为具体-序列型。

　　1.3 系统开发工具的分析与选择

　　在多媒体著作工具里，比较有特色的是由MacroMedia公司推出的Authorware。Authorware是目前在世界上使用面非常广的一个多媒体制作工具，在各个领域都得到了广泛的应用。经过比较研究，决定选用Authorware作为实现《机电设备检测维修车教学系统》的基本开发工具(也即集成平台)。目前一般将媒体创作工具分为文本、图形、图像、声音、视频、动画、数据库这几种类型。经过权衡利弊，以及自己的情况，选择了使用Word2000，FlashMX，Photoshop6.0，Animatorhe和Adobe公司的Premiere。

　　1.4 系统分析结果

　　通过深入分析与比较，已经大体对系统的开发形式和框架结构做出了规定，主要是以CD-ROM为载体，在日常培训时使用。以Authorware为集成平台，以最新流行的、使用方便的、与Authorware有良好接口的通用工具软件进行多媒体素材处理和制作，采用讲解演示型教学模式的框面型课件类型的MCAI教学系统。

　　2. 机电设备检测维修车教学系统的系统设计

　　2.1 系统总体结构设计

　　本系统的总体结构图如图2.1所示，共分为三大模块：机电设备检测维修车教学内容模块、武器系统简介模块和专家系统使用模块，机电设备检测维修车教学内容模块是系统的核心。本系统的工作是培训维修战士怎样使用维修车内的检测维修仪器仪表，所以专用设备子模块又是这些模块里的重点。专用设备包括多种仪器仪表，在专用设备模块，将对这些设备一一介绍。

　　2.2 系统教学过程设计

　　系统采用横向展开和层次分解组合形式。横向展开即平行的教学顺序，适用于表现那些内容相对独立，可以分类、分块的教学内容。层次分解便于表达那些需要由浅入深地认识客观规律的教学内容。这种教学顺序，各部分教学内容的关系，不是时间上前后发展的顺序，而是一个由表及里、由浅入深的关系。

教学系统MCAI总体结构图

　　图2.1 教学系统MCAI总体结构图

　　2.3 系统教学信息组织形式的设计

　　多媒体教学系统软件的信息组织结构多采用非线性的超文本结构。本系统正是采用超文本网络结构的思想来组织教学信息的。本课件的教学信息组织形式注重知识的分模块表现。在本教学系统中采用了网状结构来组织教学信息，这样可以使用户自由浏览整个系统，容易实现各知识模块的自由跳转。

　　2.4 系统交互设计及实现

　　如图2.2所示，一个典型的交互循环包括交互图标、响应类型符号、响应分支路径符号、响应图标四个部分。通过热区域响应、按钮响应、文本响应、超文本链接和导航图标的综合使用完成了本系统的交互任务，实现系统的导航管理。

交互流程线图

　　图2.2 交互流程线图

　　2.5 系统界面设计及实现

　　本系统使用了一个下拉式菜单，来转移到系统其它知识模块。窗口的设计时，考虑到数量不宜太多，窗口大小合适等原则，本系统统一使用一个风格的界面。本系统在图标和按钮的设计中一个大特色就是系统使用统一风格的图标和按钮，使使用者避免“举步惟艰”的感觉，避免大的风格变化。

　　3.模块的实现及所用的关键技术

　　3.1 模块的实现

　　系统主模块：首先定义系统运行在屏幕的位置，将内容显示在屏幕的中间。在流程线上加入一个运算图标，双击打开编辑窗口，并输入以下语句。语句里使用四个系统变量ScreenWidth、ScreenHeight、WindowHeight和WindowWidth。其中WindowHeight是演示窗口的高度，WindowWidth的演示窗口的宽度。

　　user_ScreenWidth := ScreenWidth --取得屏幕的宽的分辨率

　　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()系统函数将演示窗口放置在屏幕的中间， Cover()函数使演示窗口覆盖屏幕，系统总流程如图3.1所示:

系统总框架图

　　图3.1 系统总框架图

　　系统开始前有一个使用Flash制作的片头见图3.2。

　　在主框架里，片头播放完毕后，开始运行一个Flash制作的主系统界面，里面包括了《机电设备检测维修车教学系统》各知识块的超文本链接，可以转到相应的知识单元。为了增加系统的人性化，系统使用一个mp3格式的背景音乐，达到寓教于乐的效果。创建菜单也是一个重要的组成部分，使用一个创建菜单的框架将所有关于创建菜单的运算图标都包含在里面，其菜单见图3.3所示。

片头动画和完成的菜单功能

　　图3.2 片头动画　　　　　　　图3.3 完成的菜单功能

　　Authorware提供了系统函数，包括创建菜单的函数。在创建菜单的图标里使用两个运算图标，一个创建菜单，一个安装菜单挂钩，其程序语句如下所示：

　　menu:= mCreatePopupMenu() -- create menu

　　wxczlmenu:= mCreatePopupMenu() -- 创建维修车纵览子菜单

　　mAppendMenu(wxczlmenu , 0 , 11 , "第一页")

　　………………………略……………………………………

　　mAppendMenu(menu , 16 , fcmenu , "方舱及附属设备")

　　mAppendMenu(menu , 16 , qtmenu , "其它设备及安全手册")

　　mMenuHookOn( WindowHandle ) ――安装菜单挂钩

　　在交互图标里放置包含了其他知识单元的框架、和一个退出按钮，这个按钮使用一个运算图标，其语句为：mMenuHookOff() mDestroyMenu(menu) Uncover() Quit(0) 这其中包括对菜单的销毁处理和屏幕恢复处理以及调用系统函数退出。

　　其它模块的设计使用了相同的设计思想，如图3.4所示模块的结构，首先有两个演示图标，一个显示背景，一个显示知识对象。接着是一个交互图标，在交互图标里包含下层知识内容的框架，及本页的控制。图3.4中的紫色部分为所有下层框架所共有的。

从模块的设计

　　图3.4 从模块的设计

　　1. 菜单响应，显示菜单的语句如下：

　　mTrackPopupMenu(menu,0,WindowLeft+265，WindowTop+533,0,WindowHandle,0)

　　当发生点击菜单按钮事件时，此函数用来显示系统主框架定义的菜单。在菜单响应运算图标里首先使用mGetLastMenuID()取得选择的菜单项的ID，再使用GoTo()将系统流程转到选择的知识内容处。响应菜单运算图标的程序语句如下：

　　lastmenuid:=mGetLastMenuID()

　　if lastmenuid=11 then GoTo(IconID@"维修车纵览") end if

　　………………………………略…………………………………………

　　if lastmenuid=71 then GoTo(IconID@"其它设备及安全手册") end if

　　1. 放暂停及音量控制

　　在用户界面上，始终有一个对声音的控制按钮用来播放和停止播放背景音乐，注意此处使用了变量A：=~变量A 的语句，这样就可以使电击按钮时，播放和停止播放交替响应。

　　MediaPause(IconID@"秋日的私语",~Checked@"播放/暂停304")

　　Checked@"播放/暂停304":=~Checked@"播放/暂停304"

　　使用Authorware的系统函数来调用Windows提供的声音控制API进行音量控制。具体方法是首先使用getsdirectory()函数取得操作系统的系统路径，然后使用Find()函数测试其使用版本，不同版本，操作系统的声音控制面板的程序(sndvo132.exe)路径不一样。源程序如下：

　　winpath:=getosdirectory() --获取系统路径

　　--调用Windows本身的声音控制面板

　　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、下一步及回首页的实现

　　以上三个功能都对应一个热区响应的运算图标和一个显示提示，当鼠标移动到它上面时就会有一个提示文字。运算图标里对应了相应的操作，及使用GoTo(IconID@"图标名称")语句将流程转移到需要的地方。

　　4.2 所使用的关键技术

　　本系统使用了Authorware自身的OLE技术，将信息量比较大的对象作为外部连接对象，如图片、声音、数字电影等，这样可以减少程序的执行代码，提高程序执行效率。另一方面，对于信息量较小，经常使用的对象使用了嵌入技术，这样将知识内容嵌入到执行程序中，使其管理方便。

　　库是设计图标的集合，能节省储存空间，避免重复劳动，还做到了程序与数据分离，便于对系统的更新。本系统建立了一个系统教学库，以提高项目开发效率。

　　使用一个运算图标将程序转到电影播放框架图标，电影播放框架图标如图

　　3.5所示。几个运算图标的程序语句如下：

　　Rate:=7 --初始化运算图标

　　Rate:=7 MediaPlay(IconID@"原理演示电影") --播放运算图标

　　MediaPause(IconID@"原理演示电影",pause) --暂停运算图标

　　pause:=~pause once:=~once

　　if once then Rate:=15 end if --快进运算图标

　　if ~once then Rate:=7 end if

　　GoTo(IconID@"闭锁力工作原理") --返回运算图标

　　使用Rate变量来存储帧播放速率，pause自定义变量存储停止按钮点击的逻辑值。使用MediaPlay()和MediaPause()系统函数控制电影的播放与暂停。

数字电影框架

　　图3.5 数字电影框架

　　5. 系统的测试与打包发行

　　多媒体系统具有特殊性，其测试主要集中在人机交互的测试，增加用户测试环节的时间开销。在测试使用期间发现错误或缺陷再进行修改，调试。在进行发行设置时，系统发行成可以独立运行的程序;开发设计时导入的外部素菜不打包在程序里，提高程序的速度。考虑到安全问题和本系统要集成到多管火箭炮故障诊断专家系统里面。所以，选择只发行CD-ROM版，而不再发行网络版。

　　6.结论

　　本论文的主要成果如下：从理论上探讨了MCAI学习理论与多媒体技术之间的关系，提出一个MCAI系统的开发思路;有针对性的提出并实现了一个网状教学信息组织结构;巧妙而综合地利用Authoware的交互功能，完成了本系统的交互设计，使本系统的交互性达到了一个相当的水平。

　　本系统还可以在以下几个方面进行改进：使用库、ODBC、ActiveX和知识对象技术建立一个自测题库;进一步突出本教材的重点和难点;进一步提高系统界面的宜人性。

　　参考文献

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　　[8] 周恕义：多媒体CAI开发实用教程，中国水利水电出版社，1999.4

　　[9] 王志敏，朱施南等：多媒体课件素材的设计与制作，华中理工大学出版社

　　[10] S.Floya:IBM Multimedia Handbook,Bradypulishing,156-159,1991

　　[11] 孙科峰：Flash 5创作效果百例，中国水利水电出版社，2001.8

　　[12] 李朝辉：轻松掌握Photoshop 5,清华大学出版社，1998

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