动画演示在《材料科学基础》教学中的应用
关于《材料科学基础》教学改革的探讨与实践
关于《材料科学基础》教学改革的探讨与实践作者：王树林，季家友，黄志良，石和彬来源：《教育教学论坛》2013年第39期摘要：本文针对无机非金属材料专业的专业基础课《材料科学基础》，提出了教学改革方案，并进行了教学实践，实践证明改变教学方法和手段，采取启发式教学模式；应用现代化信息技术；构筑先进的实验体系；重视课后习题以巩固课堂知识；全面的课程考核方式等是提高教学效果的有力措施及手段。
关键词：《材料科学基础》；教学改革；实践中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0050-02《材料科学基础》是材料类专业的一门重要基础课，自材料学院成立以来，就非常重视该课程的建设。
然而由于该课程具有理论性强、内容繁杂、知识点多而且抽象等特点，如何解决好教与学的问题，一直是该课程教学改革的重点。
一、课程建设历程与教学改革背景我校无机非金属材料专业自1994年开始招生后，就开设学科基础课程《无机材料物理化学》，主要讲授无机材料结构、性能等，教学内容及其适用面较窄。
2005年根据教育部提出的拓宽专业口径，按专业大类进行人才培养的基本思路，将《无机材料物理化学》进行课程改革，增加内容，拓宽知识面，同时将课程更名为《材料科学基础》。
1997年国务院学位办颁发的新专业目录，材料类的专业设置重新布局，新设置材料物理、材料化学等专业。
我校1999年开始相继申办材料物理、材料化学专业并获省教育厅批准，作为这2个专业的学科基础，也相继开设了《材料科学基础》课程。
经过多年建设，《材料科学基础》课程现已经成为材料学院所属各专业：无机非金属材料（含绿色建材方向）、材料物理（含邮电与信息学院、三本）、高分子材料与工程（含塑料成型与模具设计、包装材料方向）、材料化学等专业的必修专业基础课程。
随着学科建设发展，为适应材料类专业的教学内容和课程体系改革的需要，适应21世纪材料学科的发展，改革传统的按材料分类的专业理论基础课，与国内外的“材料科学与工程”学科接轨，课程的教学内容和教学对象也逐渐拓宽，成为面向本院本科生开设的专业基础课，以强化基础、突出共性、拓宽专业面向。
应用型本科材料科学基础教学改革
应用 型本科 材料科学基础教学改革
郭 秀艳
（ 井 冈 山 大学 ， 江 西 吉安 ３ ４ ３ ０ ０ ９ ）
摘 要： 针 对金属材 料 专业基 础课材 料科 学基础提 出教 学改革方 案。 整合 课 堂教 学 内容 。 配以课 堂
讨论及课 后 习题 ， 完善教 学体 系； 利 用现代教 育技 术手段 ， 激发 学生兴趣 ， 提 高教 学效 果 ； 开展 必要
性 媒 体充 分 调动 了学 生 的感 官 ， 变抽 象 为直观 ， 提 升 了 这种 综合 性 问题将 整 本 书 的零 散 知识 串联起 来 ， 帮 助学 生 对理 论 知识 注意力及兴趣。教学改革并非是一味摈弃传统教学 能 一组织 一热 处理 彼 此关 联 ， 加强独立思考解决实际问题的能力 ， 真正 方式 ， 多媒体教学也并非是万能的， 如某些理论公式 点的贯通 ，
础》 教材 。 该教材 主要 以金 属材料 为 主 ， 内容广 泛 ， 符 三元相 图单相 区 、 两相区、 三相 区 、 四相 区 的空 间划 金 属 的塑性 变形 等 。 这些 复杂 的 内部 运动通 过多 合宽 口径的人才培养需求 ， 但也有部分章节针对性 分 ， 第 ６ 页
中国冶金教育 ２ ０ １ ３ 年第 ５ 期
生 亲 自动 手实 验 ； 实 验室 材料 消耗 多 ， 配 套设 备仍 不
针对 以上 问题 ， 采 取相应 措施 。 在 现有 计划课 时
三、 实验 教 学
助 理解 消化 和补 充课 堂教 学 内容 ，也 是 培养 学 生动
材料 科学 基础 实践 性很 强 ，开好 实验 课 可 以帮 健全 ； 新技术 、 新工艺不断革新 ， 课本知识相对落后。 手 能力 、 掌握 实验 技能 的过 程 。 这 门课 的实验 项 目较 的基 础上 ， 对 容易理 解 的部分 章节采 取 略讲 或不讲 ， 多， 为 ８个实 验学 时 ， 课 时较 少 ， 因此 ， 根 据实 验程 度 由学生课 后 自己学 习 。 难 理解部 分则采 取课 前预 习 、
新能源科学与工程专业“材料科学基础”课程教学改革实践与创新
2021年第6期广东化工第48卷总第440期 · 199 ·新能源科学与工程专业“材料科学基础”课程教学改革实践与创新谷肄静(贵州大学材料与冶金学院，贵州省冶金工程与过程节能重点实验室，贵州贵阳550025) [摘要]本文针对新能源科学与工程专业的《材料科学基础》这一门专业必修课，提出了一些在教学工作中的探索性的实施措施以及在教学改革中得到的一些实践总结。
由于新能源科学与工程专业是新兴专业，因此本文以加强学生实践能力为出发点，结合多种教学方法，以提高学生学习兴趣和提升学生专业素质为目的，着重讨论了新能源材料领域的教学模式的改革实践与创新。
[关键词]材料科学基础；教学实践；教学改革[中图分类号]G4 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)06-0199-01The Teaching Reformation and Innovation of Essentials of Materials Science and Engineering in New Energy Science and EngineeringGu Yijing(Guizhou Province Key Laboratory of Metallurgical Engineering and Process Energy Saving, College of Materials and Metallurgy, GuizhouUniversity, South Hua-Xi Street, Guiyang 550025, China)Abstract: This paper is focused on the essentials of materials science and engineering, which is one compulsory course of new energy science and engineering. It is mentioned that some exploring implementary strategies and practical summary during the teaching procedure. New energy science and engineering is a novel major, so this paper is concentrated on enhancing students’ practical abilities and combined with a multitude of teaching measures to elevate students’ learning attraction and academic qualities. It is vital to discuss the teaching reformation and innovation in the field of New Energy Science and Engineering.Keywords: essentials of materials science and engineering；teaching reformation；teaching innovation材料科学基础是新能源科学与工程专业的一门必修课程，是一门研究材料基本成分、微观结构、各种物理性能和化学性能及其应用的严密的基础科学，也是材料相关专业、新能源相关专业的理论基础课程。
应用型本科材料科学基础多媒体课堂教学探讨
关 键词 ： 多媒 体 ； 材料 科 学基 础 ； 教 学
基金项 目 ： 黑龙 江 省教 育厅 规划 青年 专项课 题 （ Ｇ Ｂ Ｄ１ ２ １ １ ０ ５ ８ ） ； 黑龙 江科 技 学 院青年 才俊 培 养计 划 资助 （ ２ ０ １ ０ — ０ ３ ）
材 料科 学是 ２ ０世纪 ５ ０年 代 提 出的 ， 以揭示 、 研 信 箱 或者挂 在 网上 ， 不受 时空 限制 ， 有 利 于再 现教 学
究 固体材料性质规律为主的一 门科学 ， 材料 、 能源 、 中疑 难点 ， 帮助 学生 复 习和巩 固相关 内容 。 信息并列为现代科学技术 的三大支柱【 ” 。 材料科学基
础 是 材料 科 学 与 工程 类 专 业 最重 要 的 技术 基 础 课 ，
一
针对性 。 使针对不同层次学生的教学成为可能 。
交 互性 。学 生有 更 多参 与机会 ， 学 习更 为 主动 ， 调的主要内容 ， 大大简化复杂的教学过程 。例如 ， 讲 通 过创 造反 思环 境 ， 有 利 于形成 新 的认 知结 构 。 可重 复 陛。有利 于 突破教 学难 点 和克服 遗 忘， 课 让红颜色的等径球排满一层（ Ａ层） ， 使学生看到一层
件携带方便 ， 保存持久。可以通过 Ｅ — ｍ ｍ ｌ 发到学生 球上 ， 一个 球 的周 围有六 个球 ， 其 中三个 球 围成一个
第 １ ９页
Ｚ ＨＯＮＧＧ ＵＯＹ￣Ｉ Ｎ Ｊ Ｉ ＡＯＹ Ｕ
空隙， 空隙的形状有 和 △两种 。 其次 ， 在第一层上 的铁碳合金的平衡结晶过程可以用以动画形式展现 面堆垛第二层黄色的等径球（ Ｂ层 ） ， 将球分别放在 出来 ， 通过 点击 鼠标左键 ， 可 以看到 每一种 材料 自液
《材料科学基础》课程教学改革探索
王 永东 王振 廷 李 柏茹 鲍 爱 莲
科
齑
《 材料科学基础》 课程教学改革探索
（ 黑龙 江科技 学院材料 学 院 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １０２ ） ５０２
摘 要 ： 材料科学基础》 从《 课程的性质和 内 出发， 容 围绕课程建设和提高教学质量 ， 在教学实践 中 进行 了 改革和探 索。 通过精选课程教 学内 教 学方 容、 法、 教学手段、 实践教 学和考试改革，材料科学基础》 《 课程 的教 学效果明显提高。 关 键词 ： 料 科 学基础 ； 学方 法 ； 学 效果 材 教 教 《 材料科学基础》是一门涵盖材料科学与工 题 ， 除了课堂教学中突出重点 ， 多做 习题外 ， 课外 材料科学基础课程 的本科教学及其改革是一 程类所有二级专业的专业基础理论课 ， 一般安排 更新教学手段， 采取有效的教学方法， 促进学生理 项复杂的工程， 在教学过程中， 必须根据教学大纲 在大学三年级上半学期学习， 该课程在公共基础 解和记忆 ， 将是很重要的手段。 传统的教学手段主 的要求 ， 以学生为主体， 坚持以学生为本 ， 断的 不 课和专业课之间架起 了一个必要的桥梁 。 内容 要采用课堂板书讲解 ， 其 这种教学方法对于很多抽 改革 ， 才能达到提高教学质量 ， 培养具有扎实理论 包括材料的成分 、 组织、 结构与性能、 固与相变、 象的知识点难于讲解清楚 ， 凝 学生学习的难度较大 ， 基础、实践能力强的应用型高级工程技术人才的 扩散 、 塑性变形和再结晶等 ， 是＿ｆ 理论性 和实践 教学效果不是很好。 － ｉ 随着科技的发展 ， 计算机 日 益 目的。 性很强的课程。该课程内容较抽象、 概念性较强， 普及 ，多媒体教学与网络教学已经启动并迅速发 参考文献 很多学生在学习时易感到枯燥难学。 因此 ， 为提高 展 。 以， 所 课题组在认真组织教学 内容的基础上， ［ 计云 萍， 慧平． １ 】 任 “ 材料科 学基础 ” 课程教 学改 教学质量和教学效果 ， 课题组在课程体系、 教学方 制作了多媒体教学课件， 采用板书 ＋ 多媒体课件 革［． Ｊ 中国冶金教 育，０ ９ ６ ３ － ３ ］ ２０，）８４． （： 法及手段等环节进行了一系列教学改革与实践。 相结合的教学方式 ， 一方面可以提高教学过程 中 【 张莉 芹． ２ 】 “ 材料科 学基础 ” 多媒 体教 学浅析 ． １精选教学内容、 突出教学重点 信息的传递量和教学内容的科学性、 先进性 ， 另一 中国冶金教育 ，０ ８ ５ ５ — ９ ２０，）８５． （： 黑龙江科技学院材料成型及控 制工程专业 方面可使广大学生得到最优质的教学资源。多媒 【 齐义辉， ３ 】 韩萍． “ 材料科 学基础 ” 课程的教 学改 主要是培养应用型高级工程技术人才 ， 材料成型 体教学克服了传统课堂教学画图难 ， 板书浪费时 革 与 实践 叨． 宁工 学 院学报 ，０ ７ （ ： ８ 辽 ２０， ２１ 一 ９ ）３ 主要以铸造和焊接为主， 针对这样的专业特色， 在 间的缺点，教师有充分的时间去组织讨论式 的讲 １９ ３． 教学内容的选择上只有突出专业特色，才能体现 授 ， 使课堂气氛活跃 ， 学生也有充分思考 的时间。 ［］ ４刘强春． 材料科 学基础课程教 学体会ＩＩ Ｊ． 中国 “ 质量为本、 特色取胜” 的办学思路。《 材料科学基 另外 ， 多媒体课件能够将一些抽象的、 难于理解的 科技创新导刊， ０ ９ ０： — ８ ２０（ ）６ ９． ２ ９ 础》 课程内容繁多 ， 不同的教材内容也不一样 。因 知识 以动画的形式展现给学生 ，进而提高教学效 作者简介 ： 王永东（９ ９ ） 男， １７ ～ ， 讲师 ， 究 研 此， 确定教材的内容 ， 选择合适的教材十分重要。 果。 例如， 在讲解晶体结构时， 除了实物模型， 还采 方向 ： 材料表 面改性 。 参考各高校近年来硕士研究生入学考试试题及结 用多媒体课件的动画形式 ， 使学生形象的看到典 基金项 目：黑龙江省高等教 育学会 “ 十一 合本校的实际情况 ， 我们选择了哈尔滨工业大学 型晶体结构的原子及不同间隙的位置。 又如， 在讲 五” 划课 题（ １ Ｃ ９ １ ； 规 １５ 一 ５ ） 省教 育厅规 划课题
材料科学基础教案PPT学习教案精选全文
教学难点
1. 晶体结构； 2. 合金相结构 3. 高分子材料、陶瓷材料的结构特点；
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教学过程
一、复习上一节内容 二、导入新课 三、讲授新课 四、小结 五、思考题 六、作业
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复习上一节内容
1、材料科学在国民经济中的重要地位是什么？ 2、如何对工程材料进行分类？
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学时分配
1．讲课 50 2．实验 10 3．课堂讨论 2 4．机动 1
总学时 63
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教学过程
1. 后次复习前次概念 2. 本次讲授内容的引 入 3. 新教学内容的讲授 过程 4. 小结 5. 思考题 第11页/共125页 6． 作业
实验内容
1．金相试样的制备 2．金相显微镜的使用 3．铁碳合金平衡组织观察 4．金相摄影 5．金属塑性变形与再结晶 6．位错腐蚀坑观察
属工艺学和金工教学实习为基础的课程，在学习时应联系上述基 础课程的有关内容，以加深对本课程内容的理解。同时本课程是 材料科学与工程的基础，在今后学习有关专业课程时，还应经常 联系本书的有关内容，以便进一步掌握所学的知识。
第5页/共125页
教学指导思想
1. 从材料科学与工程材料应用的角度出发讲授《 材料科学基础》，体现21世纪教学理念、教学改 革精神和世界工程教育思想。 2. 严格按《材料科学基础》教学大纲及《材料科 学基础实验大纲》进行教学，注意课程内容的准确 定位和整体优化。 3. 开设的实验及课堂讨论应有利于学生分析问题 、解决问题的能力及创新能力培养。
材料科学基础教案PPT课件
会计学
1
第一部分 前言
材料科学是研究材料的化学成分、组织结构、加 工工艺与性能之间关系及变化规律的一门科学。材料 科学基础的任务是根据工程和科学技术发展的需要设 计研制新型工程材料；解决材料制备原理和工艺方法， 获取可供使用的工程材料；解决材料在加工和使用过 程中组织结构和性能变化的微观机理，从中找出合宜 的加工工艺、强化工艺和延寿措施；创新测试材料成 分、组织结构和性能的方法，完善测试技术；合理地 选择和使用工程材料。
“材料科学基础”课程教学实践及改革与创新研究，鞠洪博
第12期2022年4月No.12April ，2022“材料科学基础”课程教学实践及改革与创新研究鞠洪博，汪然（江苏科技大学，江苏镇江212000）摘要：文章介绍了“材料科学基础”课程的发展起源，立足于实践教学中发现教学当中的不足。
通过对课程教学方式做出改革，来提高学生的学习兴趣和科研能力，并对未来教学改革做出展望。
关键词：材料科学；教学方法；改革创新中图分类号：F061.5文献标志码：A江苏科技信息Jiangsu Science &Technology Information基金项目：江苏省品牌专业建设项目；项目名称：一流专业建设背景下的《材料近代分析方法》课程改革与实践；项目编号：2020YJG101。
作者简介：鞠洪博（1986—），男，山东诸城人，副教授，博士；研究方向：金属材料表面改性。
引言材料科学技术与能源技术、信息技术并称为21世纪人类最为重要的三大支柱，而能源技术、信息技术的发展是以材料科学的发展为基础实施的，可以说材料学科是21世纪最基础的学科［1-2］。
随着科学技术的发展，对于各种材料的性能也提出了新的要求，各种新技术、新材料逐渐被人们所发掘，而传统材料也逐渐得到了更深入的研究。
随着材料科学技术的迅猛发展，对于从事材料相关行业的人才也提出了更高的要求，高校作为培养高素质人才的主要基地，逐渐向着培养个性化、多样化、高素质化的综合创新型人才阵地转变。
而作为材料学科最基本课程之一的“材料科学基础”也面临着新的要求，亟须进行教学方式的改革，探索出一条如何同时适用于新环境下材料科学应用、科研领域的培养方案，探索新的教学方式以缩小理论知识与实际应用之间的距离是十分必要的。
本文以江苏科技大学材料学院“材料科学基础”课程近几年的教学实践和课程改革体会为基础，对“材料科学基础”课程改革的认识与实践进行讨论。
1课程的设置及历史渊源从原始社会开始，人类的每一次进步都离不开使用材料的进步［1］。
动画演示在《材料科学基础》教学中的应用
程， 很 难 用传 统 的、 静 态 的 课 件 讲 述 清楚 ， 而 采 用 动 画 演 示 则 可 以 非 常生 动 地 把 这 部
例如： 原 子 的堆 垛 顺 序 、 缺 陷 的运 动 等 概 念 通 过 在Ｗ ｏ ｒ ｄ 里 面把 背景 色设 置 与Ｆ Ｉ ａ ｓ ｈ 课 分 内容 讲 述 清 楚 ， 图２ 为 这 两 种 晶 体结 构 堆 和 知 识 都 是 学 生 难 以 理 解 和 教 师难 以语 言 件 的 背景 色一 致 ， 然后 再 利用 Ｍ ａ ｔ ｈ， Ｔｙ ｐｅ 垛过 程 的 部 分 动画 的静 态 图片。
材料 的晶体 结 构类 型主要 决定于 结合 键 的 类 型及 强 弱 。 结 合 键 主要 有 三 种 类 型 ， 即
（ ｂ ）
片示意图
３ 结语
针对 《 材 料 科学 基础 》精 品课 程 建设 中 的教 学难点环节 ， 以 共 价 晶体 与 金 属 的 断 裂 以 及 面 心 立 方与 密 排 立 方在 密排 面密 排
增强 学 生学 习的 主动 性 有 积 极的 效 果 ， 为了
达 到 良好 的 教 学 效 果 ， 主 要 采 取 如 下 的 研 共 价 键 、 增 强了教 学 效果 。 离 子 键 及金 属 键 。 金 属 内原子 面 之 发了同 学们 的学 习兴 趣 ， 究方法 ： （ １ ） 课件的界面设 计： 课 件 的 界 面 间相 对位 移， 金 属键仍 旧保持 ， 故金 属具 有 良 设计 遵循美观 、 大方、 统 一 的原 则 ， 尽 量 使 好 的延 展性 ； 而 对 于共价 晶体而言 ， 在外力作 参 考 文献 教 与 学 两 者在 使 用 过 程 中能 一 目了然 。 （ ２ ） … ｉ 宋 强， 崔洪 芝， 谢鲲 ， 等． 材 料 科 学 基 础 用下， 原子发生 相对 位移 时， 键将 遭 到破 坏 ，
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动画演示在《材料科学基础》教学中的应用
摘要：该文利用Flash、Photoshop等软件，开发制作了《材料科学基拙》课程的动画演示课件，并以共价晶体与金属的断裂以及面心立方与密排立方的原子堆垛顺序为例，激发了学生的学习兴趣，增强了教学效果。
关键词：动画演示材料科学基础多媒体
材料科学基础是一门重要的专业基础课程，是学生全面接触专业领域、从基础课到专业课的过渡课程，具有概念多、学科知识面宽、应用基础理论广泛而抽象的特点[1-2]，例如：原子的堆垛顺序、缺陷的运动等概念和知识都是学生难以理解和教师难以语言描述的。
“一位教师一本书、教室+黑板+粉笔”的传统课堂教学模式已难以满足要求。
因此，如何提高学生学习这门课程的兴趣和效率是一个值得研究的方向。
随着计算机技术的不断发展，把文本、图形、动画、声音和视频等运载信息的媒体集成到一起，并通过计算机综合处理和控制[3,4]。
这种将计算机技术、网络技术和教育软件有机结合的教学系统既可提高教学过程中的信息传递量和教学内容的科学性、先进性、趣味性，又可加强学生与教师的实时交流，使广大学生得到最优质的教学资源，还可以方便学生在不同时空根据需要进行自主化、个性化学习，从而提升教学效果。
1 动画课件的设计思想
根据《材料科学基础》课程的特点，利用动画课件形象地表达了课程中的原子结构、空间点阵和原子堆垛过程等教学内容。
利用动画的矢量彩图演示和模拟了原子的堆垛方式、材料的断裂变形过程和结晶过程。
既能有效地提高学生的感性认识，又使抽象的概念具体化，对提高课堂学习效率，增强学生学习的主动性有积极的效果，为了达到良好的教学效果，主要采取如下的研究方法：(1）课件的界面设计：课件的界面设计遵循美观、大方、统一的原则，尽量使教与学两者在使用过程中能一目了然。
(2）动画及图像的演示设计：本项目中的动画将微观过程宏观化，变教师单纯的语言描述为动画模拟演示加教师的精讲点拨，形象、生动、直观感染力很强，清晰、突出地显示出需要强调的主要内容，可使难点化解，大大简化复杂的教学过程，减轻教师的工
作量。
2 动画课件的制作
课件中的素材动画影片均是由逐帧动画制作而成，其中需要从外部导入一些SWF和JPG格式的文件，利用Shockwave Flash 中的“Private sub”语句来实现。
另外，在动画中需要输入一些复杂的公式，通过在Word里面把背景色设置与Flash课件的背景色一致，然后再利用Math Type输入公式，最后利用Photoshop等软件把它们剪切出来做成图形，从而放置到场景中，调节到合适的位置，形成所需要的动画，图片和动画均可放大到全屏，这样更便于看清楚每一细节。
材料的晶体结构类型主要决定于结合键的类型及强弱。
结合键主要有三种类型，即共价键、离子键及金属键。
金属内原子面之间相对位移，金属键仍旧保持，故金属具有良好的延展性；而对于共价晶体而言，在外力作用下，原子发生相对位移时，键将遭到破坏，故共价键材料是脆性的。
在讲述这部分内容时，用生硬的课件很难讲述清楚，如果采用动画演示既可以将这部分内容叙述清楚，同时又可以很生动有趣，图1为金属的变形和共价晶体断裂的部分动画的静态图片。
同时，在讲述晶体中原子的堆垛方式这部分内容时，面心立方与密排六方虽然晶体结构不同，但配位数与致密度却相同，其主要原因是因为这两种结构的最密排面（111）面与（0001）面原子排列情况完全相同，但是其沿[111]方向与[0001]方向的堆垛顺序不同，因为原子的堆垛是一个动态过程，很难用传统的、静态的课件讲述清楚，而采用动画演示则可以非常生动地把这部分内容讲述清楚，图2为这两种晶体结构堆垛过程的部分动画的静态图片。
3 结语
针对《材料科学基础》精品课程建设中的教学难点环节，以共价晶体与金属的断裂以及面心立方与密排立方在密排面密排方向的原子堆垛顺序为例，设计制作动画和图片并进行了集成，丰富了课堂内容，带动了专业课程教学的信息化、现代化进程，激发了同学们的学习兴趣，增强了教学效果。
参考文献
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[4] 王利国,曹文博,蔡萌禹,等.材料科学基础教学实验动画演示设计与实现[J].实验室科学,2005（1）：62—65。