第一章 绪论

1.1 概述

由于学校实验教学教学资金有限，实验教学仪器相对落后，导致了实验教学内容陈旧，互换性测量实验、实训设备价格昂贵，资金投入大。多媒体虚拟实验平台的制作与使用，能极大地降低验室建设成本，缓解由于财政压力给实验实训教学环节带来的不利影响，有利于学生实践操作能力的培养。本次毕业设计主要使用的编程软件为Authorware软件，这是一款强大的多媒体程序制作软件，其制作的多媒体程序有很强的交互性，趣味性和实用性。表面粗糙度是零件表面的微观几何特征，是影响零件的配合性质，导热性质，摩擦性质等的重要参数，也是评定零件质量的重要指标。实验使用的是JB1—C型轮廓粗糙度测量仪，具有使用方便，测量准确等优点。

1.2 研究现状及存在的问题

随着计算机多媒体技术的迅速发展，信息时代的学习、生活方式都发生了重大变革。作为计算机辅助教学重要分支的虚拟实验教学技术也在蓬勃发展。这也促成了作为培养和提高学生动手实践能力、观察能力、分析问题和解决问题能力等方面有着先天优势的高校进行实验教学改革。目前，我国传统实验教学环节不足、实验资源不均衡，实验教学多采取教师讲授，学生模仿实践，导致了学生创新能力不足，缺乏交互性。虚拟实验教学环境的研究与建设有利于解决当前实验教学中存在的问题。在虚拟实验平台中，学生既可以在虚拟实验台上动手操作，又可自主实验，有利于培养的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。学生更易获得相关的知识，科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验平台是未来实验室建设的发展方向。 随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高，易维护等诸多优点。近年来，,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。

我国是制造业大国，在生产领域，质量检验是重要的一环，作为零件质量指标之一的表面粗糙度检测尤为重要。目前的测量方法主要有轮廓仪测量法，

样板比较法，光切测量法，干涉显微镜测量法等，各测量方法都能测量一定范围的粗糙度值，已被广泛用于产品表面质量检测，但高校学生特别是机械、材料专业学生对粗糙度测量方法知之甚少。

第二章 计算机辅助教学技术概述

2.1计算机辅助教学的概念及意义

随着现代科学技术的发展，计算机在教育领域得到了空前的发展。计算机不仅是一门学科，而且正逐渐成为有效的教学媒体和教育管理的重要工具。计算机辅助教学(Computer—Assisted Instruction,简称CAI)。计算机辅助教学的重要分支——多媒体教学的应用给课堂教学带来了无限的生机与活力，它使当今的教学手段、教学方法、教学观念、教学形式、教学结构，以致教育思想与教学理论都发生了变革。多媒体教学的优越性

(1)多媒体教学改变了传统教学手段。它以巧妙的构思、生动的画面、形象的演示，引领课堂教学进入一个全新的境界。计算机辅助教学不仅能替代许多传统教学的手段，而且能实现传统教学手段无法达到的教学效果。利用计算机的动态画面展示事物发展或推理的全过程、利用它的图画特性将抽象的、理论的东西形象化、将空间的、难以想象的内容具体化

(2)多媒体教学除了能表现传统教学无法实现的一些生动的效果外，还可以增加课堂容量，提高学生感知新知识的速度，加深学生对知识的理解程度。由于利用计算机辅助教学手段，使讲解更直观、更清晰、更具吸引力，更容易建立新旧知识之间的联系，学生学得更快且印象更深。因此不论从理解或记忆的角度来看，计算机辅助教学都能达到良好的教学效果，它能使课堂容量大大提高，这是传统教学所无法比拟的。

(3)多媒体教学能在学生和教师之间自由调整和控制学习进程。计算机具有很强的交互性，信息反馈速度很快，能够及时在教与学之间作出反映、作出调整，教师对学生的学习状况能够充分把握，甚至对每一个学生的掌握程度都可以及时测试、单独指导，因此，在因材施教方面也有计算机辅助教学(这里更倾向于计算机网络辅助教学)独到的一面。对我们进行分层次教学提供了实施的可能性与理论依据。

(4)多媒体教学以计算机为载体，具有极强的传播性，能让更多的教者与学者从中受到启发，能够反复多次使用，容易被修改和移植。它利用计算机的海量储存功能储存大量的信息，可以随时调用各时期、各阶段、各方面的资料，是信息的收集和传播方式的一次大变革，它还可以记忆学生所有的学习情况，以便学生及时更正思维方式思想方法，学生复习更是方便快捷。同时，好的教学软件，还能推动教学改革的发展，好的教学方法也可随着软件迅速推广全国各地，这就促进了教学方法的更新。因此，计算机辅助教学，作为信息化工程的一部分，也展现了它独特的魅力。

目前，主要使用的多媒体程序制作程序为Microsoft公司的powerpoit软件，Adobe公司的AUthorware软件。前者主要用于演示文稿的创建，即幻灯片的制作。可有效帮助演讲、教学，产品演示等。后者是一种解释型、基于流程的图形编程语言。Authorware重要用于创建互动的程序，其中整合了声音、文本、图形、简单动画，以及数字电影。

编制的程序具有强大的交互功能,可任意控制程序流程，在人机对话中，它提供了按键,按鼠标,限时等多种应答方式，它还提供了许多系统变量和函数以根据用户响应的情况,执行特定功能，编制的软件除了能在其集成环境下运行外，还可以编译成扩展名为.EXE的文件，在Windows系统下脱离Authorware制作环境运行。

2.2多媒体程序的开发过程

多媒体程序的制作开发是多媒体辅助教学的重要环节。工欲善其事必先利其器，有了丰富多样，功能强大的多媒体程序，才能保证多媒体辅助教学收到预期的效果。其制作过程可分为需求分析、教学设计、脚本编写、准备素材、程序编写调试与打包。

2.2.1需求分析

在开发多媒体程序以前，必须要明确以下几个问题：

（1）使用多媒体程序要达到的目的。即要通过深入细致的分析，明确以下三个问题：①教学内容的重点和难点是什么②哪些问题使用传统的教学方法不能解决③如何利用多媒体辅助手段突破教学难点

（2）采用何种教学模式。即要根据课程内容和特点，确定本节课是以教师的讲解、演示为主还是以学生的自学、练习为主。教学模式对多媒体程序的风格和表现形式起着决定性的作用。

（3）多媒体程序的内容。并非所有的教学内容都适合或有必要使用多媒体来表现。多媒体程序的内容既要根据教学需要来决定，还应注意充分发挥计算机的优点，克服传统教学中的不足。具体到教学中，有些实际操作困难、仪器十分贵重或有危险性的实验，如：物理学中的帕斯卡实验、化学中的接触法制硫酸、催化氧化法制硝酸等，通过视频剪辑或动画模拟，学生很容易看清变化的过程和原理；又如一些散文和小说，通过录音、影视剪辑创设情境，能促进学生对人物、情节和主题思想的理解，是传统教学所无法比拟的。可见，利用多媒体程序的直观、形象、生动的特点可以帮助学生理解那些枯燥、抽象的知识点。

（4）教学对象。不同年龄段的学生认知结构差别很大，多媒体程序的设计必须与学生的认知特征相适应。中学生已经逐渐开始由直觉思维向抽象思维过渡，此时，应通过多媒体程序引导学生学习抽象概念，学习用语言符号去解释事物的内在规律，以逐步发展其逻辑思维能力。其它因素，如程序的运行环境、设备的配置、素材的获取等问题也应该认真考虑，做到心中有数。

2.2.2教学设计

这是多媒体程序开发过程中最重要的一环，应按如下步骤进行：

（1）对所选教学内容进行深入细致的分析，了解大纲的要求，分析重点、难点，明确在教学过程中使用传统教学方法难以解决的地方在哪儿。

（2）教学需求分析，明确应用多媒体程序要达到的目标及与之相对应的教学模式（课堂教学型、课外自学型、练习辅导型），并以此为依据大体规划所需的媒体表现形式。

(3)更深入地规划所涵盖的教学内容，明确多媒体程序由哪些板块组成，并确定各板块所涉及的内容，明确整个教学过程在程序各部分中的表现形式。

2.2.3编写脚本

脚本设计是多媒体程序制作过程中的又一重要环节，它将多媒体程序的设计和制作紧密地联系在一起，是多媒体程序制作最直接的依据。脚本的设计要