【摘要】生物标本制作是高等教育生物学实验的重要组成部分，依据对标本制作实验教学的现状分析，在进行详细方案设计和充分准备工作之后，组织相关人员对实验进行了多媒体仿真课件的开发。文章完整论述了课件的设计和开发过程，以求与读者、同仁共同分享，并期望对不足之处给予指正。
【关键字】标本制作；仿真实验；设计；开发
【中图分类号】G40–057 【文献标识码】B 【论文编号】1009—8097 (2008) 10—0114—04
一 引言
生物学是建立在科学实验基础上的自然科学，科学实验不仅是推动生物科学发展的重要力量，也是生物学教学不可缺少的组成部分。通过科学实验培养学生的实验基本技能和能力是培养学生生物科学素养的要求，也是生物学教学的重要任务。[1] 生物标本制作实验是高等教育中生物学实验的重要组成部分，包括植物标本制作和动物标本制作。根据调查得知：传统的生物标本制作实验教学一般采取教师课堂讲解和实验室操作演示相结合的方法，这样的模式固然有一定的优越性，但理论讲解比较抽象，致使学生无法对实验操作过程有一个完整具体的认识。教师在实验室操作演示时，由于空间的限制，学生无法全方位观察到实验的过程，特别是一些细节和难点问题，由于难以重复演示，学生在认识上的模糊就会导致独立操作实验的失败。生物标本制作实验需要一定的实验材料，有些实验材料较容易采集到，而有些实验材料的采集工作却非常困难，甚至需要到专门的市场购买。在实验材料有限的情况下，很多生物标本制作的实验只能采取分组操作的办法，致使一部分学生不能亲手操作而无法掌握实验技能。重复的实验操作也会造成大量人力、物力、财力的耗费，由于时间和教学经费的限制，进行重复实验达到实验教学目的的目标就难以实现。诸多研究业已证明仿真实验对于提高实验教学特别是复杂实验操作的教学效率有着独特作用。多媒体仿真实验将文字、图形、动画、视频、声音等多种信息组合在一起，能够提供形象逼真的实验器材和实验材料，生动逼真的模拟实验操作过程，成为实验教学的一种扩展。仿真实验还具有成本低、耗时少、危险性小、灵活性强、可以反复操作等优越性。如果能够将仿真实验巧妙的和教师课堂讲解、实验室操作演示结合起来，生物标本制作实验教学就能达到“事半功倍”的良好教学效果。综合以上认识，在进行需求分析和可行性分析的基础上，我们对高等教育生物学实验中生物标本制作实验进行了多媒体仿真实验课件的设计与开发。
二 多媒体仿真实验课件开发方案设计
生物标本制作多媒体仿真实验课件的设计与开发牵涉到多个学科和不同人员，开发时间比较漫长，因而做好充分、扎实的准备工作显得尤为重要。
1 生物标本制作实验的选择
高等教育生物实验教学中的标本制作实验包括植物标本制作实验和动物标本制作实验两大类。植物标本制作实验包括蜡叶标本制作、干制标本制作、浸制标本制作、玻片标本制作等。动物标本制作实验包括动物浸制标本制作、干制标本制作、动物剥制标本制作等。根据现实需要，我们分别选择植物标本制作实验和动物标本制作实验中的10个和5个实验进行多媒体仿真实验的开发，这些实验不仅涵盖了植物标本制作实验和动物标本制作实验中的多个类别，而且还具有一定的代表性，通过对这些实验的操作练习有助于学生对其他实验的学习掌握，因而具有较高的开发价值。
2 多媒体仿真实验课件系统的功能结构
在确定选题并进行教学系统设计的基础上，我们对仿真实验课件系统的结构与功能进行如下设计：
根据教学需要，设计将生物标本制作实验按植物和动物进行分类，分别开发成两张DVD光盘。课件除具有主体内容之外还包括片头和片尾部分，片头播放完毕课件自动呈现首页内容，学习者根据需要在首页选择要操作的实验，鼠标单击实验名称即可进入该实验。课件主体部分采用模块化组合结构，目的是清晰的模块结构不仅方便学习者使用，还有利于内容的不断扩充以及新版本的后续开发。本课件主要包括实验准备、实验步骤、实验视频、仿真实验四个模块，以植物标本制作仿真实验课件中的金色狗尾草标本制作为例，如下图1所示。实验准备、实验步骤部分以文本的形式分别呈现每个实验所需的实验材料、实验器材和进行实验操作的详细步骤，是学习者进入仿真实验操作前必须认真学习的内容。实验视频部分不仅清晰、真实的纪录了实验材料的野外采集和每个标本制作实验的实验室现场操作，而且还附有详细的声音解说，能给学习者耳目一新的感觉。学习者还可以根据自己的需要选择暂停、重放等，在进行仿真实验操作前观看视频内容，学习者就会对实验操作过程有一个更加连续、完整的认识。仿真实验模块是整个课件的核心部分，学习者进入该模块选择使用相关的实验材料和实验器材通过点击或拖动鼠标完成仿真实验操作。仿真实验具有一定的交互功能，在操作者进行错误操作时，系统会自动提示，引导操作者进行正确的实验操作。在每个实验操作完成之后，系统会提示“实验操作完成，是否重新操作该实验？”选择“是”按钮系统会自动跳转到实验开始时的平台，操作者即可进行该实验的重复操作，选择“否”按钮，结束该实验转入课件首页，学习者即可开始其它实验。单纯的实验操作会使学习者感到枯燥、乏味，解决这一问题的较好办法是在仿真实验中添加一些轻音乐，这样操作者不仅能够心情舒畅的完成实验操作也会获得一种美的感受。
3 开发软件工具的选择
良好而合适的软件工具是成功开发多媒体仿真实验课件的基础和保障。目前常用的软件有3D MAX 、Visual Basic、Flash等，经验和实践告诉我们：3D MAX 和Visual Basic软件使用时工作量较大，对制作人员的计算机专业水平要求比较高，而且开发出的课件通常体积庞大，使用时不够灵活、方便。Flash是矢量图形编辑和动画创作专业软件，本身不仅具备逐帧动画、补间动画、变形动画、引导线动画和遮罩动画的创作功能，而且还自带了面向对象编程的ActionScript内置脚本语言，面向对象的编程极大地增加了课件设计、创作的自由度，开发者在不必编写大量程序的情况下就能够轻松开发出交互性极强的仿真实验，因而Flash软件成为我们开发仿真实验课件的最佳选择。Authorware软件采用面向对象的设计思想，是一种基于图标和流线的多媒体开发工具。Authorware将多媒体素材交给其他软件处理，自身则主要承担多媒体素材的组织和集成工作，能够结合其他多种软件开发工具，共同实现多媒体的功能。因而Authorware成为平台搭建、环境开发的优秀软件。在开发仿真实验课件过程中，需要对大量的视频、声音、图形、图像等素材进行处理，所以还需要应用Premiere、Cool Edit Pro、Photoshop等软件辅助多媒体仿真实验课件的开发。
4 开发人员结构
生物标本制作多媒体仿真实验课件开发作为一项系统工程，牵涉到多个学科，需要使用多种器材设备，在开发过程中涉及教学设计、脚本编写、素材加工、程序实现、试用修改等多个环节，因而需要生物学科教师、生物学科专家、设备管理人员、计算机教师、教育技术人员、播音员及美术教师等多方面人员的共同参与。在人员众多的情况下，为方便管理，我们成立了项目开发团队，并根据植物和动物标本制作的类别进行分组开发。
三 多媒体仿真实验课件开发实施过程
1 脚本编写
脚本是连接教学内容和课件的桥梁，是课件开发的依据。生物标本制作多媒体仿真实验课件不仅包括多媒体动画还包括视频及声音内容，在脚本编写时不仅要编写制作多媒体动画的文字脚本、制作脚本还要编写编辑制作视频声音的文字稿本和分镜头稿本，其中制作脚本、分镜头稿本是脚本编写的重要部分。制作脚本主要是仿真实验课件中屏幕设计、交互设计、导航系统设计等各种信息的设计以及各种信息的排列、显示、控制，信息处理中的各种编程方法和简易流程图等。分镜头稿本是依据文字稿本分出的可供拍摄、录制的稿本。在内容上包括：将文字稿本的画面内容加工成一个个具体形象的、可供拍摄的画面镜头；排列组成镜头组，并说明组接的技巧；相应镜头组的解说词；相应镜头组或段落的音乐与音响效果。[3]
2 素材准备
丰富多彩的素材是开发各种课件的基础。开发生物标本制作多媒体仿真实验课件需要使用文本、声音、图形、图象、动画、视频等多种素材，其中图象、动画、视频是素材准备的主要内容。为了增强课件开发的原创性，避免版权纠纷问题，对使用到的各种素材力争进行独立创作。对图形、图像，一方面使用数码相机进行实物和现场拍摄，一方面由美工人员进行绘制，个别图片使用扫描仪进行扫描，最后用Photoshop软件对所有图像根据设计的需求进行各种优化处理。动画素材根据标本制作实验的需要使用Flash软件进行创作。对于视频部分，依据分镜头稿本，使用摄像机对实验材料的野外采集和标本制作的实验室操作过程进行现场拍摄得到。
3 基于Flash8.0的仿真实验开发关键技术
在开发仿真实验模块时，我们选择了版本相对较新的Flash8.0软件，将前期准备的图形、图象等素材导入到Flash8.0的舞台或库中，通过使用工具栏中的线条、椭圆、刷子等工具以及菜单栏的新建场景和元件、时间轴特效、变形等功能进行仿真实验的开发。每个标本制作实验的步骤和实验操作的主要动作是开发仿真实验的重要依据。在开发仿真实验模块过程中主要使用了Flash8.0的动画创作和ActionScript内置脚本语言两项关键技术。以植物标本制作实验中的金色狗尾草标本制作为例，在实验过程中涉及展开台纸、翻转台纸、涂抹胶水、拖动工具等动作。展开台纸和翻转台纸动作主要使用了补间动画和影片剪辑元件，涂抹胶水则主要使用了引导线动画，确保胶水涂抹到正确的位置。拖动工具时主要使用了内置脚本语言全局函数中影片剪辑控制下的StartDrag和StopDrag函数，在动作面板里的命令列表框中，根据Flash8.0中的相关语法规则使用StartDrag和StopDrag函数编写简单的程序，实现各种操作工具的自由拖动。实验中，还使用了遮罩图层以方便操作并进行局部放大。在实验结束时出现“实验操作完成，是否重新操作该实验？”的提示文字和两个选择按钮，进行重复实验或退出实验操作主要通过使用按钮元件和内置脚本语言中的条件/循环语句实现。
4 基于Premiere Pro的视频编辑制作
编辑制作前首先需要在Premiere Pro界面中创建一个新的空白项目，然后将事先存储在计算机硬盘上的视频素材导入到Premiere Pro中的Project窗口。Premiere Pro主要在Timeline窗口中对素材进行编辑并装配成一部影片，将素材从Project窗口拖到Timeline窗口中的Video通道中，并使用工具面板中的相关工具对素材处理，根据分镜头稿本的要求和蒙太奇艺术手法把放置在不同Video通道上的素材连接起来。和一般的影视欣赏视频不同，生物标本制作实验视频应尽量使用长镜头，避免画面的跳动以真实反应实验的连贯操作，在实际需要的情况下，适量使用一些过渡效果和运动效果。Video通道的下面是编辑音频素材的Audio通道， Audio通道有多个轨道，将对实验操作的解说配音和轻音乐分别放置在不同的轨道上，对照视频调整每个解说配音片段的位置，为了得到最佳的音频效果还需要调整音频增益。字幕是影视剧本制作中一种重要的视觉元素，利用视频中的字幕能给予用户更多的画面信息，[4]因此，我们使用字幕设计器在每个标本制作视频的合适位置添加了一些字幕内容。
5 基于Authorware7.0的平台搭建及各模块的嵌入
在所有生物标本制作实验的四个模块开发完成后，需要将各个实验和每个实验的各模块合成在一个共同的平台环境中。按照植物和动物的分类使用Authorware7.0软件分别开发两个平台环境，每个平台总体可以分成三个层级，第一层由每个实验构成，如下图2所示，第二层由每个实验的四个模块组成，如下图3所示，第三层是每个模块的具体内容，以实验视频模块为例，如下图4所示。实验准备、实验步骤模块主要是文本内容，在其群组图标下添加擦除图标和显示图标即可开发完成，实验视频和仿真实验模块分别由Premiere Pro、Flash8.0软件独立开发完成，因而还需要单独嵌入到Authorware平台环境中。以仿真实验模块的嵌入为例，首先双击打开每个标本制作实验第二层中的仿真实验群组图标，在Authorware7.0菜单栏中依次选择Insert、Media、Flash Movie...，在弹出的Flash Asset Properties窗口选择Browse...按钮并查找到所需的Flash文件，文件的路径和名称就会出现在Flash Asset Properties对话框中的Link File选项下的空白方框中，最后点OK按钮即可将Flash文件导入Authorware 7.0流程图中。实验视频则使用Authorware 7.0的数字电影图标进行嵌入，方法较为简单，不再详述。
6 多媒体仿真实验课件的调试与修改
调试与修改工作贯穿于课件开发的整个过程，及时发现并解决存在的各种问题，然后将各个模块嵌入到统一的平台环境，能够提高课件开发的效率，减少课件中存在的差错。然后检验整个课件的运行是否顺畅，确保整个系统按照设计流程无差错运行。即使课件能够正常运行，修改工作也没有全部完成，为了保证开发课件的教育性、科学性、艺术性，还需要将开发好的课件进行小范围的教学应用并邀请专家评审，根据试验的结果和反馈信息进一步对整个生物标本制作多媒体仿真实验课件修改、优化。在以上所有工作完成之后，就可以对生物标本制作多媒体仿真实验课件打包发行，制作成DVD光盘出版，较大范围的应用到高等教育生物实验教学中，以提高生物标本制作实验教学的效果。
四 结束语
依据对高等教育生物标本制作实验教学的现状分析，在进行详细方案设计和充分准备工作之后，我们组织相关人员对生物标本制作实验进行了多媒体仿真实验课件的开发。按照预期要求课件被成功开发，但在开发人员的有效组织和结构调整方面仍然存在一些问题，开发的课件在生物标本制作实验教学中如何更好的应用。这些问题需要我们给以持续的关注和研究。
参考文献
[1] 陈继贞,张祥沛,曹道平.生物学实验教学研究[M].北京:科学出版社,2004:33.
[2] 李运林.电视教材编导与制作[M].北京:高等教育出版社,1981:166.
[3] 胡韬,黎昌杰. Premiere6.5标准教程[M].北京:中国电力出版社,2003:143.