一、理工课程的特点和现有动画媒体的缺陷

　 　理工科课程是关于客观世界基本规律(及其应用)的教学体系，其教学内容无不是对现实规律的描述。若能应用实际规律、通过仿真、计算获得由输入条件确定的实际规律表观，则以此制作的教学媒体无疑是最有说服力和直接性的。

　 　现有媒体资源，如Flash动画等，制作水平参差不齐、基本上不具备数值计算、层次交互功能，或计算过程、交互水平粗糙，有些甚至是牵强、错误的。而进行客观规律的仿真计算和结果的表示，不乏专业软件可以做到，但这些软件的计算过程及其结果显示方式往往不方便课堂演示，在教学实施过程中，操作专业软件往往费时费力，难以达到预期的效果。

二、PC Animation的定位

　 　针对以上问题，笔者在教学实践中和教学媒体制作工作中，设计并开发了PC Animation 程控动画开发/播放软件。基于该软件，用通用开发语言C，开发了大量课堂教学演示动画。该软件利用Window操作系统提供的对象链接与嵌入技术，提供了在PowerPoint等中嵌入程控动画的方法，简化并规范了程控动画的开发。

　 　使用该软件提供的理工类演示动画绘制引擎，可以借助通用开发语言提供的数值计算、逻辑推演、界面交互能力，仿真计算演示内容，并描述性定义演示画面和动画，以面向内容的方式编写演示动画。

　 　绘图引擎以课本线条插图为蓝本，只需要提供常见黑板手绘元素（线条、箭头、标注、简单公式）。不需要引入绘图能力更强的软件(如三维场景渲染)。

三、PC Animation的优势

　 　PC Animation播放器，不仅可以在PowerPoint中以多种方式播放常规媒体，而且能演示、播放编制的数值演示动画，提供参数输入、条件设置、分步演示、课堂设疑等高度与课堂教学设计相配合的教学动画播放环节。以丰富、真实的动画内容、以逐步展开、层层逼近的方式，讲述、演示客观规律。极大提高课堂教学效果。

四、PC Animation动画实例

　 　麦克斯韦气体分子速率分布律是大学物理中分子动理论的教学难点，学生往往无法适应用速率区间描述速率分布的思维逻辑，而造成对速率分布的理解不到位。针对以上问题，采用数值计算方法，制作了仿真气体分子运动及其速率分布律的演示动画。

图1 气体分子运动速率分布仿真演示

　 　在此演示动画中，依据分子量、温度等输入参数，依据分子运动的刚性小球模型，计算运动过程中因碰撞而发生的速度改变，得到各时刻各分子的位置和速度，绘出容器内气体分子的运动情况，形成分子运动图像。

　 　输入速率区间后，将用着重颜色(红色)标出速率位于该区间内的气体分子，通过尝试选择不同的区间，可以直观的看出，尽管分子运动非常的复杂，但其在不同速率区间内的分子数目是有规律的，而此规律由速率分布曲线加以描述。

　 　通过更改气体分子种类(更改分子量数值)、改变温度设置，可以形象的演示气体分子运动速率分布函数与分子种类、温度等的关系。

　 　为了使该动画配合不同内容的讲解。还设置了若干选项，用户可以选择是否绘制速度矢量，可以着重(蓝色)显示某一分子，便于在讲述时追踪单一分子的运动。

图2 交互举例：显示各分子速度矢量