传热学中自然对流换热实验网上教学的研究_韩东
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中国科技论文
统计源期刊
实 验
技 术 与 管 理 Vo.l22 No.8
2005
传热学中自然对流换热实验网上教学的研究
韩 东,张亚男,黄护林,王 进,梁
鹏
中心,南京 210012)
摘 要
:现代计算机技术的不断发展,为传统实验教学
提供了一个非常有力的技术平台。
本文简单说明了在传统传热学实验教学中使用远程多媒体技术的必要性
,详细论述了多媒
体远程教学技术与相结合的方案,分析介绍了如何应用计算机技术将无限大空间自然对
流
换热实验的整个实验过程设计制作成基于网络教学的动画课件,对其中动画、配音等制作难
点
进行了阐述。
12111
(11南京航空航天大学能源与动力学院能源系,南京 210016
;21南京中华职教
关键词
:传热学实验;多媒体远程教学;网络;FLASH;3DMAX<
br>中图分类号:TK39;G434 文献标识码:A
文章编号:1002-4956(2005)08-0078-04
1 前言
科技兴国,教育为
本,教育的关键是要抓好人才的培养。而多年来传统的教学方法已
经越来越不能满足现代教学活动的需求
,航空主机类专业学生的必修课传热学0其重要
性不言而喻,但枯燥的内容,烦琐的公式对学生吸引力越
来越小,特别是传热学实验0教
学部分,由于实验件的套数较少,实验准备时间很长,达到热平衡往往需
要3个多小时,由
于学生人数较多,使得实验教师的工作量非常大,且学生参与的实验时间少,一旦实验
教
学结束,学生想温习实验内容非常困难。多媒体技术的迅速发展和成熟,为教学活动提供
了一
种新颖的工具,利用它制作可示化的传热学实验教学动画软件,可以使教师减轻工作
量,实验内容丰富多
彩,具有吸引力。同时可以方便学生随时预习、温习实验内容。进行
多媒体教学和传统教学相结合的方式
可以取得较好的教学效果,同时,网络技术、超级媒
体技术与Web技术的发展为多用户网络教学、远程
网上教学提供了坚实的基础,多用户
网络教学、远程教学、网上大学是将来的重要的教学方式。
尽管我国多所高校在远程教学方面进行了许多工作,但传热学实验远程教学系统至
今未见报道。我校在2
000年就开始了211工程0项目中的传热学实验0多媒体远程教
学系统的研制,经过在98级、99
级、00级、01级学生的传热学实验课的实践应用以及学
生在宿舍、家里直接访问、浏览传热学实验的
教学实践活动,证明了该套系统可以帮助学
生预习、复习巩固传热学实验的知识,取得了良好的教学效果
。
收稿日期:2004-11-11
作者简介:韩 东(1968)),男,博士,副教授基金项目:南京航空航天大学211工程0建设项目1
韩
东,等:传热学中自然对流换热实验网上教学的研究79
2 系统的总体设计思想
传热学远程多
媒体可示化的网络拓扑结构如图1所示,由服务器、本地学生计算机、
远程学生计算机、投影机、大屏幕
等组成。系统的设计思想主要是将传热学实验的整个过
程制作成动画,并将此动画用于网络上直接浏览,
所以将flash生成的动画插入网页之中,
这样可以直接通过互联网访问和观看整个实验动画的演示,
并通过声音、动画、文字等将
传热学实验展现在访问者眼前,让使用者通过观看实验的演示达到实验目的
。现在详细
介绍无限大空间自然对流实验0远程网上动画教学软件的设计制作过程。
图1
传热学远程多媒体可示化的网络拓扑结构图
3 自然对流换热实验演示动画软件的设计
本实验的
数据测量要测量不同管径的管子8根,在此只将测量1根管子的过程制作
出来,其他的数据用表格形式给
出,不再重复。
(1)实验中各测量仪器设备的模型制作 在自然对流换热实验里需要体现出效果的设备有:实验本体(加热管)、电流表、电压表、电位差计、接线板及调压变压器,其他的热
电偶与
连接仪器用的线路可以用简单的线条表示。
为了精确的描述实验件,在flash的编辑环境中直接在控
件里将大部分的仪器用鼠标
绘出,只是flash的矢量图并不适合制作三维图形,所以尽量使用平面图
,即让整个实验从
俯视的角度观看。考虑到实验中的一些效果用平面图不太好表示,如调压变压器的指示
盘与接线头在不同的平面,所以决定使用3DMAX来制作三维图形,将所有平面图的制作
与将
三维图形输入至flash动画之中的工作,可大大增强动画演示的可视性。
为了使得实验中电位差计的
每个部件都可以单独控制,需要将每个需要用到的部件
做成单独的flash控件,主要包括K键、倍率
开关、电流调节旋钮、调零旋钮、步进读数盘与
滑线读数盘。
(2)实验本体的控件制作 因为
实验本体(即热管)在本实验里需逐渐加热,为了体
现出加热变化,用红色的电热丝表示加热后的热管,
在3DMAX的制作中是一段实验本体
逐步变红的动画,为了能将这段动画用于flash里,先让3D
MAX输出有关实验本体动画的
每一帧图片,然后将每一帧图片按顺序输入到flash里面,再在fl
ash里重组为一个影片夹
子。图2为实验本体对流热管的三维图形。
(3)调压变压器的控件
制作 如图3所示的调压变压器的制作与实验本体基本相同,
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技 术 与 管 理
图2 实验本体对流热管的三维图形
其动作的实现也是将动画一帧帧的分解
后由flash重组而成。在由3DMAX生成的动画分解
帧输入flash里时有一个小的问题,因为
输入的图片不是矢量图片所以其空白部分不是透明
的,这样就要求动画场景里所用的背景必须与输入图片
背景一致,否则将出现图片的边框,
不利于整个实验场景的布置。在所做的实验布景中全部都是使用的白
色作为背景。
(4)实验设备以及测量仪表的场景布局设计 在这个实验的制作中,其他的诸如接
线板、电压表、电流表等控件的制作相对来较简单,基本由flash里的制作工具直接制作而
成,最
后要考虑的就是各个仪器模型在场景里的位置,这一点参考了实验室里的实验装置
示意图,自然对流实验
的仪器布置情况如图4,这里充分考虑了让连线尽量简单明了,尽
量不出现连线的重叠。
(5)
实验动画演示的效果制作与控制 实验动画演示的显示环境应是一个既美观又
吸引人的场景,至少不应看
上去不舒服,在这里制作了一个类似电视屏幕的一个播放场
景,并将前进、后退、重新开始、关闭等按钮
放至在此屏幕的下端,当作一个控制器如图4。
此作法是希望能更直接的控制动画的演示进度,也让使用
者感觉可以很方便地理解整个
实验的控制方法。另外在动画演示中,感觉到在观看时经常注意不到实验的
进度,特别是
初学者不能预知下一步的部件的动作,经常在那一个地方发生动作后才发现,为了更好的<
br>指导使用者方便地观看整个实验过程,在每一个仪器的动作旁添加了一个闪动的红色箭
头,表示此
处是当前的动作处,这样的设置使实验的直观性有了较大的提高。
实验动画演示控制的节奏是比较重要的
,在实验控制中由于动画本身一直以一帧帧
在播放,所以每点击一下向前或后退按钮动作一个帧是没有实
际意义的,曾经考虑过每
30帧或20帧为一个按钮的影响范围,但测试表明这样的设置并不利于实验的
观看,因为
这样的跳动经常使实验的进度到某一步骤的中间,最后将实验分成了8个大的步骤,每一次前进或后退都是跳往下一个步骤或上一个步骤,这样既可以很快的通览整个实验,又不
至于打断某
一个连续的环节。
(6)声音讲解的加入及控制
加入声音讲解并能播放是需要在一个时间轴上将整个
韩 东,等:传
热学中自然对流换热实验网上教学的研究81
声音展开,而在一个单帧的场景里,时间轴是无法存放下任
何一个声音的,这样就必须采
用其他的办法,比如在自然对流换热实验的首页介绍里有三段声音讲解,分
别为自然对流
换热实验的目的、实验仪器设备、实验原理,由于此页不是动画,只有一个单帧存放着三段
文字,所以无法直接将声音加在此时间轴上,而且考虑到三段声音讲解最好可以控制其顺
序与是
否关闭,如是采用了三个按钮分别控制三段声音讲解,而这三个按钮与声音都存放
到一个影片夹子里面,
影片夹子对flash程序而言相当于一个子程序相对于主程序,即虽
然自然对流换热实验首页介绍只有
一个场景,但在此场景里已经调用了上面所讲的影片
夹子,并且对这三个按钮的设置是互斥的,即在一段
讲解开始的时候,另外两段讲解必然
是关闭的,任何时候都可以从一段讲解中断开始另一个讲解。这样就
可以很方便地播放
三段声音讲解了。
动画的运作是不停的在时间轴上向后一帧帧显示,为了与动
画配合好,声音讲解只有
直接加在同一时间轴上,只是位于不同的层,四个层中位于最上方的白色层中的
不规则线
是声音的波形线,控制好声音波形线的开始与长度是做到与动画配合好的很重要的一步。
4 结论
本套传热学自然对流换热实验主要用于本校校园网上的多媒体教学,同时也提供远
程
用户虚拟实验,为远方没有实验条件的学生提供较好的实验感受。该课件具有声图文
并茂,视听一体化的
特点,具有教学吸引力,可减轻传热学实验教学工作量。学生随时可
以浏览实验内容,预习、温习实验,
提高了学生学习的积极性,改变了以往被动学习的状
况,加强了实验概念的认识,极大地提高了教学资源
的利用效率,因而提高了整个传热学
的教育效益。
参考文献:
[1]张争平1FLAS
H4.0高级教程[M]1北京:电子工业出版社,2000.
[2]王宝官1传热学[M]1北京:航
空工业出版社,1993.
[3]高 潮1传热学实验指导书[M]1南京:南京航空航天大学,199
0.
[4]李永清1Flash4.0精彩网页动画制作[M]1北京:人民交通出版社,2000,(
3)1
[5]温 谦,温 颜,等1Flash4.0实例教程[M]1北京:电子工业出版社,200
0,(01)1
[6]尹珍宝,晋保玲1多媒体远程教学系统研究及实现[J]1实验技术与管理,20
02,19(5):78-801
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