数字逻辑实验动态演示系统设计与实现*

李成范，周时强，李　雪，赵俊娟，尹京苑（上海大学 计算机工程与科学学院，上海 200444）

数字逻辑实验动态演示系统设计与实现*

李成范，周时强，李雪，赵俊娟，尹京苑
（上海大学 计算机工程与科学学院，上海 200444）

针对传统数字逻辑实验课的讲授过程不能形象地演示实验过程这一问题，提出利用Flash技术制作数字逻辑实验动态演示系统，将 5个数字逻辑实验和实验内容以片头、界面、导航、填空题的形式进行连接，对实验中的重点难点进行演示和交互式讨论。该系统有利于激发学生学习数字逻辑实验课的积极性，提高动手操作能力，提高课堂效率和教学质量。

数字逻辑实验；Flash；动态演示

0　引言

Flash技术能够根据不同学科的特点和教学内容，充分利用丰富多彩的图片、文字、声音、视频等多媒体手段创设情境调动学生的积极性，激发学生的学习兴趣，提高学生对知识的接受度和学习效率［1-3］。数字逻辑实验课内容相对枯燥、乏味，传统的讲授方法远不能适应实验课信息化建设的需要［4-5］。如何运用 Flash技术解决数字逻辑实验在传统授课模式下的局限性已成为数字逻辑实验课程建设的重要内容［6-8］。因此，利用 Flash技术完成对传统数字逻辑实验课程的重新设计与实现，对于增强教学的灵活性、提高学生学习积极性和实验课堂教学效果具有重要的意义。

1　多媒体技术分析

目前，多媒体技术已广泛地应用于教学中。在我国现阶段，多媒体课件制作常用的开发工具主要有 几 何 画 板 、方 正 奥 思 、PowerPoint、Authorware和Flash等。其中，Flash是二维动画软件的后起之秀，它由美国 Macromedia公司于 1999年 6月推出，能够将音乐、动画、声效、交互方式融合在一起，可以制作较为复杂的课件，具有体积小、矢量放大、形象生动、易于网上传播等特点，非常适合用于网络多媒体课件的制作与传播。通过对比和分析，Flash技术学习难度适中，学生接受度也较好，完全可以满足高质量的课件制作需求。此外，针对近年来出现的开发内容由单一逐渐向着多样丰富和运算与推理手段的智能化方向发展的趋势，Flash技术也都能较好地实现。

2　系统设计

2.1策划系统

首先应该明确系统的制作目的、使用者，并为整个系统进行初步的策划，主要包括：系统的整体框架、舞台布局、导航位置；系统分为几个模块、每个模块应该表达、展示的内容；每个模块应该设计成什么样。作为系统制作的第一步，系统的策划对整个系统的品质和效果起着决定性的作用，直接影响着动画完成后的总体效果和表现力。

2.2素材准备

应该思考每个实验的实验过程以及每个实验中可能用到的实验元器件，再有针对性地进行素材搜索。同时还要准备声音素材、按钮素材等，尽量使数字逻辑实验动态演示系统的外观和整体效果更加美观。这样不仅能够节约时间和精力，有效缩短数字逻辑实验动态演示系统的制作周期，还能使动画中所用到的各种素材之间达到相互融合的效果，使动画的整体性得到保证。

2.3系统制作

首先，布置整体舞台、制作界面；其次，制作片头动画和导航按钮，确定按钮的操作方式；第三，将每个实验按照实验目的、实验原理、实验步骤、实验要求、参考资料等模块分解制作；最后，将不同实验模块整合为一个系统。需要注意的是，在制作中的每一个环节都应该保持严谨的态度，对每一个小的细节都应该认真地对待，使整个数字逻辑实验动态演示系统的质量得到统一。

2.4调试和测试

调试主要是对系统每个模块、每个细节、动画片段的衔接、声音和动画之间的协调等进行布局的调整，使整个系统的操作和动画播放更加协调、流畅、和谐，并在一定程度上保证系统的最终质量。测试是指在整个系统完成之前对动画的效果、品质等进行最后的检测。因为Flash动画的播放是通过电脑对动画中的各个矢量图形、元件的实时运算来实现的，所以动画播放的效果很大程度上取决于电脑的具体配置。因此，应尽可能多地在不同配置的电脑上测试动画，并根据测试结果对动画进行调整和修改。

2.5发布动画

发布动画是 Flash动画制作过程中的最后一步，在这一环节中，用户可以对动画的生成格式、画面的品质、声音效果等进行设置，这些设置将最终影响到动画文件的格式、文件大小以及动画在网络中的传输速率。需要注意的是，在进行动画发布设置时，不必一味追求高品质画面和声音，应根据动画的用途、使用环境等进行设置，提高动画传播的速度。

3　系统实现

在完成系统设计的基础上，数字逻辑实验动态演示系统包括：片头、主界面和分页面，其中分页面又包括：实验目的、实验原理、实验步骤、开始实验和参考资料5部分。数字逻辑实验动态演示系统的实现流程如图1所示。

图1　流程图

3.1片头

在数字逻辑实验动态演示系统中制作的片头，属于情境类的动画。片头中包含轮船和帆船两类角色。其中，轮船在移动中形状不断变大，而两艘帆船在移动中始终保持原来形状的大小。在制作的过程中分为背景的制作、轮船的制作和两艘帆船的制作等4个部分。这4个部分最终都放在同一场景的不同图层中。背景直接制作在场景一中，轮船和两艘帆船分别先制作成3个影片剪辑。其中，在分别制作轮船和帆船时还体现了倒影效果，并在每个影片剪辑中设计角色的形状和运动过程。

3.2界面

3.2.1主界面

主界面主要包括展示窗口、主导航、分导航。数字逻辑实验动态演示系统中共包括基本门电路、组合电路、记忆元件测试、时序电路、中规模元件及综合设计实验5个实验，因此，主导航中共设计了5个按钮，点击主导航中的任意一个按钮，可以便捷地进入到相应的实验主界面，可以在每个实验主界面的展示窗口中显示对应实验的实验题目。

3.2.2分界面

当使用者进入每个实验的主界面后，通过点击主界面左侧的分导航，可以方便、快捷地进入每个实验对应的分界面中。分界面主要包括实验目的、实验原理、实验芯片、实验步骤、开始实验（即实验要求）和参考资料6部分。图2为实验二的动画效果和查看功能表中当前实验结果对应的表项。3.3导航

图2　动画效果和功能表

数字逻辑实验动态演示系统的导航设计分为主导航和分导航两部分。不同导航中的按钮可以通过设置遮罩层和被遮罩层来实现。因为数字逻辑实验动态演示系统中主要包括5个实验，所以主导航需要设计实验1至实验5共5个按钮。使用Flash软件制作的导航具有立体动画的效果，样式简单，使用方便，形象美观。此外，该导航还具有较好的可移植性，修改简单，能够适用于其他Flash制作的网站。

3.4填空题制作

首先，通过新建一个名为“对错”的影片剪辑，分别在舞台上输入文本“恭喜你答对了”或“答错了”（并将字体设置为红色）的字样。其次，新建一个名为“填空题”的影片剪辑，在第一帧输入文本后，留出填空的位置，并将填空的位置插入“输入文本”。最后，在新建的“填空题”影片剪辑中插入“动作层”图层，在第1帧中输入动作脚本和插入“按钮”图层，以便实现自动判断填空的正误并调用“对错”影片剪辑中的相应帧。

4　结论

数字逻辑实验课程是计算机、自动化、电子工程等专业的一门重要基础课程。为激发学生对数字逻辑实验课的热情以便引导学生更好地学习，具有动画、声音、逐帧播放等功能的数字逻辑实验动态演示系统设计与实现已变得不可或缺。本设计将数字逻辑实验课中的多个实验课程以片头、界面、导航和填空题的方式进行贯通连接，辅以实验目的、原理、过程、实验要求及实验中使用的参考资料等内容，对整个实验过程、重点和难点等利用 Flash进行充分的演示和交互式讨论。该系统大大提高了学生学习数字逻辑实验课的积极性和动课堂学习效率，在高校实验课建设中起到了良好的示范作用。参考文献

［1］谢平.用 Flash制作课件的难点分析及解决策略［J］.北京教育学院学报（自然科学版），2011，6（1）：3-6.

［2］任卓.浅谈Flash动画设计在教学课件中的应用［J］.甘肃科技纵横，2009（3）：16-17.

［3］晁仕德.Flash制作课件探索［J］.黑龙江教育学院学报，2011，30（7）：74-75.

［4］陈光梦.数字逻辑基础 ［M］.上海：复旦大学出版社，2007.

［5］白中英，张杰，靳秀国，等.TEC-5数字逻辑与计算机组成的实验系统［J］.实验室技术与管理，2007，24（11）：49-51.

［6］艾明晶.基于自动射击方法的数字逻辑课程改革研究与实践［J］.实验室技术与管理，2012，29（9）：151-155.

［7］唐志强.计算机专业数字逻辑实验的改革与创新［J］.实验室研究与探索，2013，32（10）：182-184.

［8］王勇.数字逻辑电路实验系统设计与开发［J］.实验室研究与探索，2008，27（12）：42-44.

Design and implementation of dynamic demonstration system on digital logical experiment

Li Chengfan，Zhou Shiqiang，Li Xue，Zhao Junjuan，Yin Jingyuan
（School of Computer Engineering and Science，Shanghai University，Shanghai 200444，China）

Aiming at the problem that it is hard to demonstrate the process of experiment in traditional teaching method of experiment lessons，the dynamic demonstration system for digital logic experiment is proposed based on flash technology.The five digital logic experiment and experiment contents are connected in the form of the opening titles，interface，navigation and fills-up topic in the dynamic demonstration system，and then the key and difficult points in experiment are demonstrated and interactively discussed.It is beneficial to motivate the study enthusiasm and practical operations capability for digital logic experiment and improve the efficiency and quality of classroom teaching.

digital logic experiment；Flash；dynamic demonstration

TP274

A

1674-7720（2015）02-0088-03

国家自然科学基金（41404024）；上海高校实验技术队伍建设计划 （B.60-E108-14-101）；上海高校青年教师培养资助计划（2014-2016）；上海市高等教育内涵建设 085工程

（2014-09-19）

李成范（1981-），男，博士，工程师，硕士生导师，主要研究方向：智能信息处理研究。