《万有引力与航天》课件制作综述

特色与亮点

《万有引力与航天》是利用矢量动画制作软件Flash CS5制作的纯动画网站。网站具有独特的3D导航界面和无处不在的交互功能，具有强烈的视觉冲击力（如图1）。网站既涉及课内知识，还扩展了许多课外知识，不仅适用于教师的课堂教学，更适用于学生的自主学习。网站以图文并茂、音频播放、视频展示、交互式习题等多种方式，打破了传统课本相对死板的表现形式，能充分调动学生的好奇心和求知欲，培养学生的自主学习能力，让学生在不知不觉中学习到许多科普知识。

制作背景

《万有引力与航天》是高中物理必修2中的重要章节，所涉及的内容是考试中的重点和难点，在高中会考和高考中都占有相当大的比重。本章的核心内容是牛顿提出的万有引力定律，及应用此定律解决一系列天体运动等实际问题。

在学习了牛顿运动定律和匀变速直线运动的相关知识后，学生已经逐渐熟悉了运用牛顿运动定律解决直线运动的动力学问题，但是匀速圆周运动中的动力学问题，对学生来说是比较陌生的，在理解和运用上都存在不小的困难。因此本章教材在理论上主要是应用向心力和圆周运动的公式解决天体做匀速圆周运动的动力学问题。这类问题常常涉及天体的自转、公转、轨道等三维情景，这就需要学生在分析问题时具有较强的空间想象能力和建立模型的能力。学生在这些能力上是比较欠缺的，常常想象不出实际的情景，更不会画图进行分析，教师应当在教学中注重培养学生的思维能力，促使他们养成画图分析的好习惯。

另一方面，新教材在这一章重点介绍了人类对行星运动规律的认识过程、牛顿建立万有引力定律的过程和天文学家利用理论计算发现海王星的历史，学生对这些史实非常感兴趣，适当地加以利用可以起到培养学生“情感态度与价值观”的作用，同时也能培养学生对学习物理的兴趣。

设计思路及表现手法

1.设计思路

课本内容表现形式相对死板，难以引起学生阅读的兴趣。大多数学生只是把课本当作工具书来查阅需要的信息，没有养成阅读课本的好习惯，他们只重视课堂听讲而忽视了主动阅读与思考。学习一门理科，在阅读中进行主动的思考，其重要程度甚至超过了仅仅依靠课堂听讲来学习知识。但是，课本上的内容纵然丰富有趣、蕴含道理，其呈现方式都是静态的。静态的文字、公式加插图，很难吸引学生去认真阅读，学生手中的课本对于他们缺乏足够的吸引力，没能引起他们阅读的兴趣。

传统的课堂教学理论性较强，灌输的成分过多，难以培养学生的自主学习能力。教师按照传统的讲练结合的方式授课，虽然可以快速地将知识传递给学生，学生也能掌握基本的解题思路。但是这种灌输式的教学会导致学生的思维活动一直处于教师的控制之下，课堂的开放程度不高，气氛相对死板。学生在学习中体会不到科学家发现物理规律的艰辛，难以对知识本身产生浓厚的兴趣。缺乏兴趣就不能实现学生的自主学习，也无法提高学生的自主学习能力。

为了解决上述问题，本作品的设计思路是通过具有丰富交互功能的动画式网站，改变课本上知识内容的呈现方式，以此引起学生的阅读兴趣，进而提高他们阅读思考的能力，并培养他们自主学习的能力。

2.表现手法

（1）3D特效导航页面。在导航页面中设计了独特的立体动画特效，整个页面具有鼠标指针感应功能，这种设计首先从视觉效果和操作体验上就很吸引人，让使用者愿意进一步查看其中的内容。

（2）动画表现丰富多样。将课本上的重要插图全部制作成动画，把静态的图片变成动态的演示。用动画来表现物理过程，让知识的呈现方式变得生动有趣，更便于学生进行分析和理解。

（3）增加了视频讲解和交互式习题（如图2、图3）。视频讲解能帮助学生重温课堂上的内容，反复播放重点部分可以帮助学生加深理解和记忆。交互式习题能够针对每一节的内容进行在线测试，方便学生随时检查自己掌握知识的情况。

（4）扩展了许多天文科普知识。网站不仅解决了课内知识的问题，还扩展了许多有趣的天文科普知识，提出了有趣的问题。这些知识和问题开阔了学生的眼界，引起了他们的思考，培养了他们对于知识本身的兴趣，对提高自主学习能力起到了一定的作用。

内容结构

1．网站结构及栏目介绍（如图4）

网站的主要页面结构为“载入页面”、“导航页面”、“使用说明”、“作者信息”和下设的7个一级子目录页面，每个一级子目录之下又有若干个二级子目录。

载入页面由网站标题和载入进度条构成，喷射火焰的小火箭动画元件会随着进度条的读取向前飞行，读取完成后即可点击进入导航页面。导航页面的主要功能是显示网站各个栏目的简介，提供进入每一个栏目的超链接入口。7个栏目由各自的二级目录展示相关内容。其中的课堂实录、内置播放器、电子课本、交互式习题和图片浏览系统等应用了动画脚本语言进行编程，是本网站的创新点。

2.导航页面设计及布局

导航页面是网站的主页，集中了大量的超链接元件和多个鼠标感应区域，是使用频率最高的页面。页面的布局是否合理，运行是否流畅，直接影响到浏览者的使用体验，是网站是否吸引人的关键。

导航页面的主体是35个长方形超链接元件，每个元件上的贴图反映出其连接页面的相关内容，当鼠标指针停留在某一个元件上时会自动出现提示信息框来显示内容简介。所有元件呈纵深方式排列，当鼠标指针向后移动时，整个区域的视角随之发生变化，出现摄像机向前推进的效果，以此来显示后排元件的内容。这种新颖的导航方式具有很强的视觉冲击力，能立刻引起浏览者的兴趣，从而引导他们进一步查看具体内容。

3.网站风格及美术设计

网站的总体设计风格是“简约、实用”，在满足功能的基础上做到页面简洁、风格统一、注重细节。在色彩搭配上，为了降低对比度过大的颜色搭配，避免引起视觉疲劳，网站主要运用灰色作为主色调，如用灰色渐变色作为背景，用深灰和浅灰作为底色和文字颜色等。在字体设置上，网站的所有中文全部统一使用微软雅黑字体，字号大小在不同文字区域都有统一的标准。在细节上网站也力求做到精益求精，如在主页左下角显示使用帮助的感应按钮是一个旋转着的立体字母I，这是用另外的3D软件单独制作的。它一方面表示信息（Information）的首字母，另一方面也和具有3D特效的动画网站相吻合。网站的徽标（logo）也是体现网站特色的重要元素，在主页右上方的网站logo会保留在相对固定的位置上，点击logo图标可以进入介绍作者信息的页面。

关键技术处理

动画元素是本网站的特色，按照功能的不同可分为动画插图、动态按钮、过场动画和交互式动画（如图5、图6）。动画插图只要能清晰直观地反映物理过程即可，制作相对简单，会用到一些基本的动画制作技巧，如运动轨迹、旋转、遮罩和逐帧动画。动态按钮需要设定鼠标的感应区域，过场动画需要重新排列页面上的各个元件，交互式动画更是需要根据使用者的不同操作产生相应的动画效果，这些功能都需要编写后台程序才能实现。

Flash CS5的编程语言已经升级到了AS3.0，AS3.0作为动画脚本语言配合可视化的编程界面，几乎能够实现所需的各种效果。一些看似很难实现的效果，实际上只需要不多的几行程序就能够轻松完成。但是Flash更偏重于平面动画的创作，要制作立体动画特效就必须配合外部的3D引擎才能实现。导航页面中能够翻转的矩形方框和纵深视角的推进，其源程序就是在外部3D引擎PaperVision3D和AS3.0的配合下共同开发出来的。

总之，编写程序对于非专业开发人员来说，是最难的部分也是最具挑战性的，需要创作者不断地学习、借鉴、试验、测试才能有所收获。

评价与反思

本网站将信息技术与教学实践相结合，充分发挥多种媒体配合使用的优势，实现了全新的知识呈现方式和丰富的人机互动功能。在实际使用过程中，我发现网站确实能够引起学生的兴趣，对于培养他们的阅读思考能力和自主学习能力都有一定的帮助。需要改进的地方有两处，一是在习题巩固中添加解析，便于学生察看自己的错误原因。二是在编程部分，程序结构和语句还需要精简，才能让网站运行更加高效。

幕前幕后

2012年7月，在经过了西城区和北京市的选拔后，我有幸参加了第十届全国中小学信息技术创新与实践活动的现场决赛，在参加决赛的过程中有几件事让我感受很深。一是在递交报名表的那天，由于人数众多，所以交表的队伍非常长。在排队等候时，我发现有许多身着不同颜色制服的赛事工作人员，他们都按照各自的分工在忙碌着，每一位工作人员都会热心地帮助参赛老师解决各种问题。正是由于这些工作人员的辛勤工作，那天虽然人数众多但一直秩序井然。我当时的感觉就是这活动不仅规模庞大，而且在前期一定做了非常充分的准备才能将组织工作完成得这么好。二是在现场答辩时，气氛非常融洽很利于选手的发挥。我觉得这和高水平的评委老师有很大关系，因为他们很少直接评价你的作品，而是很自然地和你进行交流和探讨。在提问阶段他们还给我提出了许多专业中肯的意见，为我进一步制作、修改教学课件指明了方向。我甚至没有感到紧张，就很顺利地完成了展示。三是在参加附加赛阶段，要求用规定软件现场制作一个作品，我和其他许多老师一样对于制作软件比较陌生。我们充分利用了正式开始前的一段时间共同探讨、互相帮助，大家都很无私地分享自己的使用心得，我也因此结识了许多有共同爱好的老师，收获了不少新知识、新思路。总之，这项活动给老师们提供了一个展示自己、互相学习、共同提高的平台，希望能一直开展下去，越办越好。

评委印象

《万有引力与航天》是一个基于Flas开发制作的专题学习网站，该网站很好地整合了动画和网页功能，知识覆盖面广，包含高中物理一整章的课内及课外知识，并利用动画技术手段和网页形式等多种媒体元素展示知识内容，形式新颖、引人入胜。另外，在形式表现等多个方面具有大胆的创新。该作品很好地体现了学生为主体、教师为主导的教改理念，并较为全面地反映了专题学习网站的特点。

印象一：教育性与科学性

该作品符合高中物理教学大纲目标要求，突出新的教改理念，很好地体现了新课改教材的教学思想。通过作者的设计，充分突出了重点，分散了难点，深入浅出，易于接受。网站按照人教版教材的编写顺序将知识内容分为五节，在重要知识点上配有课堂实录和交互式习题，在教学内容上，逻辑严谨，层次清楚，动画场景设置形象合理，情境创设准确真实，易于学生的理解和接受。除课内知识的呈现外，每一节还扩展了许多课外知识，如多位天文学家的生平介绍、各种有趣的天文现象、优美的天文图片欣赏等，这些内容充分考虑到教学对象的需要，注重启发，能够促进学生的思维与自主学习能力的提高。

印象二：技术性与艺术性

作品版面设计新颖，布局合理，层次分明，在艺术性上做到了风格统一，形成了自己的特色。特别是导航页面运用的3D动态超链接，具有较为强烈的视觉冲击力和流畅的操作体验，为网站增色不少。在动画表现方面，所用动画元素均能做到画面清晰，动作连续，将许多抽象的天体运行情况用动画直观地表现出来，降低了学习难度，非常适合学生进行自主学习与探究。除动画元素的应用外，作品还合理地运用了视频、音频、文字和插图等多种媒体元素，动与静的搭配和谐自然，从而提高了教师的教学效率，也激发了学生的学习兴趣。在图片欣赏栏目中，为了便于学生在观看大量图片的同时了解图片的文字说明，作品自建了图片浏览系统，在技术性与艺术性上均达到了较高的水平。该系统按照不同类型将图片分成几大类，并在每一类图片中显示有缩略图，使用者也能够直接点击自己喜欢的图片进行放大观看，实现了自如切换缩略图与放大图的效果。在显示图片说明上，作品使用了XML来读取外部文档，这样能够避免频繁地打开Flash软件进行修改，提高了开发的效率。

作品中的各种视觉特效和交互功能的应用，离不开背后强大的脚本语言的支持。对于专业制作人员，通过编写程序实现这些功能并不难，但是对于非电脑制作专业的老师来说会存在比较大的技术上的困难。如果老师们想进行这方面的尝试，就需要做好直面困难的准备，需要经历较长时间的学习、探索与实践才能逐步掌握上述技能。

印象三：实用性与创新性

该作品在实用性上做到了界面友好，操作简单、灵活，有利于人机互动。3D导航菜单的使用，突破了传统的超链接按钮，在创新方面进行了很好的尝试，是该作品的亮点之一。导航页面下端的使用说明按钮制作精美、提示明确，为初次使用者提供了清晰的使用说明。在知识讲解部分，作品的文档齐备，资料翔实，将教材中的重要插曲全部制作成动画。例如，在讲解用本轮和均轮解释行星逆行的问题上，教材用了大量的文字和插图来进行说明，学生往往因为缺乏空间想象能力难以理解。为解决这个问题，作品将这一理论解释用形象生动的动画表现出来，用反复播放的方式帮助学生理解。用一个简单的动画反映复杂的物理理论，减少了抽象的文字解释，给予学生更多的想象空间，充分体现了新的教育理念，有利于培养学生的创新能力。

印象四：改进建议

该作品是一个高度集成性的专题学习网站，集合了很多多媒体元素，特别是视频和动画的使用，虽然内容丰富，但由于网络带宽限制和视频文件容量较大，并不适合直接在互联网上浏览，更适合通过刻录光盘或是直接拷贝的方式进行使用。因此，无法实现网站内容的更新，也影响到该作品的传播发行和使用人数。

该作品工作量很大，单靠个人无法很好地完成。如果能实现学校内或是地区内多位老师的分工合作，每人负责自己最擅长的一个部分进行制作，最后综合到一起，这样能充分发挥每人的特长，大大降低创作难度，缩短制作周期。

总体来说，《万有引力与航天》专题学习网站制作精美、内容翔实、用丰富的动画效果和无处不在的交互功能来吸引学生进行阅读与学习，非常好地体现了信息技术与物理学科的有效整合，是本届大赛多媒体学习工具评优赛项中水平较高的一件作品。

李志河 NOC活动评委/山西师范大学教育技术与传媒学院教育技术系