摘要：多媒体已经在高校广泛应用，它已成为教学工作的一个强有力的工具。本文综述了多种主流课件开发软件及动画制作软件，对其性能、结构、特点、应用等进行了具体说明和实例分析，并择例介绍了前景十分广阔的虚拟实验室技术。
关键词：多媒体；物理化学教学；软件应用；网络课程
多媒体能提供综合的感官刺激，这对知识的获取和保持具有重要意义。实验心理学家斯瑞特拉曾经做过两个著名的心理实验，证实人类获取的信息83%来自视觉，11%来自听觉 1.15%来自触觉，而且人们一般能记住自己听到内容的20%，看到内容的30%,听到和看到内容的 50%。所以以美国心理学家斯金纳教授为领军人物的程序教学理论形成后，立即引起了教育领域的第四次革命——计算机辅助教育[1]，随之,化学各学科的多媒体辅助教学软件如雨后春笋般研制出来。正如第12届国际化学教育会议中所说：“化学课程的演变应从学科导向到职业导向;教育方法的演变应从教师为主到学生为主;辅助教学应从黑板加粉笔到视听设备、计算机软件和多媒体。”
一、计算机辅助教学(CAI)开发概况
CAI作为一种现代化的教学方式，既是一种计算机系统，又是一种教学系统。最初的CAI系统由计算机硬件系统和软件系统以及反映教学内容和教学过程的课程软件组成，简称课件（courseware）组成。现在又出现了大量面向信息的软件产品，如电子百科、分科资料库、趣味读物等。课件作为软件的最基本单元,与某一门学习课程相关，应有相应课程的教学目标，反映该课程的教材内容、教材结构，并具有相应的教学策略，其中包括面向特定教学目标的“课件，如个别指导程序、练习程序、模拟程序、测试程序行动等[2]。随着科技的不断进步，CAI的开发软件也与日俱增，如常见的PowerPoint、FrontPage、Dreamweaver、Authorware、VB等，结合Photoshop、Fireworks等图片处理软件以及Flash动画制作软件，可以制作出各有千秋、丰富多彩的CAI。而网络通信技术、仿真技术、人工智能技术和数据库相嵌接，构成网络虚拟实验室，使学生能够通过计算机进行多种特殊模拟实验。
1.Microsoft Office和Authorware
在Office家族中，应用于课件编写的软件主要是Powerpoint和FrontPage。Powerpoint是最易上手、应用最广的CAI制作工具，它可以制作包含声音、文字、图像、动画或视频剪辑片段的多媒体文件，可以用Office自带的Visual Basic精简版录制宏命令，也能在网上获取Office联机支持。操作简单，简明易懂。MicrosoftFrontPage的界面直观，教师可将授课内容及相关的内容建成一个站点存盘，在这个新建站点上制作编辑一系列网页，在主页的适宜位置依次输入教学目的、教学重点、教学难点、授课内容分析等字样，分别选中这些字样，建立超级链接，点击这些字样就能进入相应的页面内容。作为全国各大院校采用较多的课件制作方式，PPT和HTM格式十分常见。吉林大学的物理化学动力学课件基于南京大学《物理化学》编写,详略得当,制作严谨。
而Authorware则是一个交互功能强大，利用图标导向，无须编程便能轻松编辑与制作多媒体课件的软件，对于动画制作其明显优于PowerPoint，且打包成的可执行文件能脱离原编辑环境直接使用，成品代码可以选择加密或公开，十分便捷。汕头大学用Authorware开发了物理化学实验模拟软件，包括电化学、热力学、动力学、胶体化学、表面化学和物质结构5个部分，共15个实验，每个实验都包含有实验目的、实验原理、仪器试剂、实验步骤、数据处理、注意事项、问题回答等7部分。利用Authorware多媒体开发工具开发的《物理化学实验》模拟软件，具有独立运行、操作性好、简明易懂、内容丰富等特点，可作为化学专业教师的教学和学生自习之用[3]。
2.Visual Basic 6.0，C语言及其他
Visual Basic 6.0本身是微软公司开发的编写Windows下应用程序的可视化开发工具，可以开发出其他软件难以达到的一些特定要求。
中国矿业大学提出了一种通用CAI软件的实现方法，强调了在编制CAI软件时注重软件通用性的重要性。通用练习CAI系统分为两部分，即软件生成器和学习管理器，两者之间的接口主要是由CAI生成子系统产生的中间数据文件，中间数据文件是通过VB提供的数据库控件来管理的[4]。武汉化工学院则编写了一个交互性好、易于操作的VB可视化软件，在计算机上完成适时的实验预习、数据处理及实验成绩的评定。该软件在记录的操作上采用代码来扩展控件的功能，使用户有友好的查询功能，教师有记录的修改、删除、添加、查找功能[5]。
甘肃工业大学石油化工学院根据结构化程序的设计思路与线性回归、最小二乘多项式曲线拟合等原理，对3个物理化学实验（液体饱和蒸气压测定、一级反应——蔗糖转化、燃烧热的测定）的数据处理编制出相应的软件，建立了计算机处理系统。根据结构化程序的设计思路，将系统分成4个模块。各模块采用了菜单驱动，提供了友好的人机交互界面，每一个模块都在数据处理的同时绘制出曲线及给出最终结果参数。
采用Flash 5不用编程，就可做出生动的具有交互效果和高清晰度的动画。Flash mx是矢量图编辑和动画制作的专业应用软件，可用于网页设计和多媒体创作，功能强大而且性能超群，用来制作课件，可以得到较好的动画制作效果和灵活的交互控制，且生成的可执行文件具有文件格式小、放大不失真、动画流畅、可带同步音效的特点[6]。哈尔滨工业大学采用Flash 5，生成了表达多样、体积小巧、适于网络应用的可执行文件，主要的技术处理包括多层组合、逐帧动画、创建仪器移动路线、版面跳接、动画嵌套。
Chem Draw是美国Cambridge Soft Corporation制作的Chem Office系列软件之一，是一款强大的二维分子结构绘制软件[7]。Chem Office Ultra 2001 包括 Chem Draw Ultra6.0、Chem 3D Ultra 6.0、Chem Finder Ultra6.0等一系列完整的软件。可以用于绘制分子结构以及反应式，进行文本以及绘图操作，估算分子性质等。
二、未来展望——虚拟实验室
物理化学学科教育，在很大程度上依赖于实验。特别是近几十年来物理化学的飞速发展，给实验教学提出了许多急需解决的问题。计算机网络通信技术、虚拟现实技术和仿真技术的发展，为物理化学实验教学提供了一种新的解决方案——网上虚拟实验室。它通过三者的结合，使研究人员在进行研讨和得到教师的远程指导时，不受时空的限制，并把可能发生的情况模拟出来。有害有毒、污染环境和危险性试验也可在虚拟实验室内完成，实现经济效益和社会效益的双赢[8]。
北卡罗莱纳大学的科学家们已经研制了一种可以让用户用手操纵分子运动的VR系统。这种系统可以让学生进行分子碰撞等各种虚拟实验，从而达到对物理化学概念和物理化学定律的深刻理解。用户只要戴上头盔并通过数据手套进行反馈控制，就可以使分子按照某种方式结合在一起[9]。这种VR系统不仅在教学上有重要意义，而且在科研上也有重大价值。因为按新方式结合在一起的分子结构不但有可能引发出新的研究方向，而且很有可能发展成为治疗疾病的新药或工业所需的特殊材料。而大连理工大学基于VRML和JAVA技术的结合构建了网络三维交互原子吸收实验室，实现了可控非线性场景变换、仪器仿真操作、虚拟仪器参数设定及实验数据交互传送等功能，并可在网络上顺利运行。
目前的虚拟实验室系统由于缺乏推理机制和学生模型的支持，不能确定学生的知识水平和认知特点，不能根据学生自己的意愿和理解能力提供相应的学习材料，并进行有针对性的指导。解决这一问题的关键是，建构适合辅助教学需要的多媒体系统和设法使多媒体系统具有智能。考虑到多媒体数据库的信息组织方式通常采用超文本技术，它与人工智能领域的语义网络知识表示在形式上有类似之处，两者均是由节点和有向弧线组成的有向图。因此，未来可以发展出一种全新的知识表示方法和推理机制来实现这两者的结合。
此外，用超文本技术组织起来的多媒体知识库具有诸多优点，但也存在容易“迷航”的缺点。在一般的多媒体系统中，“导航器”只起指示当前节点在整个知识网络中所处位置的作用，还做不到根据学生当前的知识基础与水平，向学生建议一条或几条最适合该生继续浏览或查询的路径。有鉴于此，具有智能化、协同化和实时交互等功能的网络虚拟实验室软件的开发将是今后的发展方向[10]。
三、结语
总之，随着IT信息技术的迅速发展，多媒体技术在高等教育教学工作中得到了广泛应用，成为了物理化学教学手段改革的主流。把计算机和网络纳入课堂教学，集文字、声音、图像为一体，组成具有丰富信息流量的教学环境，从而实现教学主体与客体的双向交流，取得良好的教学效果，将是面向21世纪高等教育教学手段改革的发展趋势。
参考文献：
[1] 邓崇海.多媒体物理化学教学效果分析.合肥联合大学学报，2002，（2）.
[2] 伏宏彬.多媒体课件及其发展概况.成都纺织高等专科学校学报，2001；03-014-04：1008-5580.
[3] 方奕文.物理化学实验模拟软件的开发及应用.计算机与应用化学，2003；06-857-860：1001-4160.
[4] 周瑾，肖兴明.一种通用CAI软件开发及应用.计算机应用，1999，（7）.
[5] 冉国芳，罗晓刚，谌英武，等.用VB6.0开发分析化学实验CAI软件.武汉化工学院学报，2002，02-0026-03：1004-4736.
[6] 王炎，胡大为，邰立峰．用Flash开发有机化学实验CAI课件.哈尔滨工业大学学报，2003，01-97-99:1001-4160.
[7]杨复生.略谈化学文稿的常用编辑软件.中学化学教学参考，2002，08-0103-02:1002-2201.
[8] 蔡海滨，杨越湘，刘平.基于Web的虚拟化学化工实验室.计算机工程与设计，2003，12-0110-03:1000-7024.
[9] 魏献军，常照荣，陈君凡.网络教学对物理化学教学利弊的思考及其应用原则.临沂师范学院学报，2004，06-0084-04:1009-6051.
[10] 刘志广，岳锌，吴超，张永策，王栋.三种网络虚拟实验室的实现方法与比较.计算机与应用化学，2003， 01-91-93：1001-4160.