萬麗，葛旭升(保定學(xué)院生物化工與環(huán)境工程學(xué)院，河北 保定 071000)

0 引言

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)引領(lǐng)下，虛擬仿真平臺是實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。學(xué)生對交互動(dòng)畫體系進(jìn)行自主控制，而不僅是單方地接受視頻，得到不受時(shí)間和空間限制的學(xué)習(xí)環(huán)境，有效解決儀器安裝繁瑣潛在的安全隱患[1]。借助虛擬現(xiàn)實(shí)對宏觀和微觀事物進(jìn)行立體形象的模擬，可以有效提升學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作的理論認(rèn)知，具有沉浸感、仿真性、安全性、自主性等特點(diǎn)。文章以ActionScript 2.0腳本為切入點(diǎn)，詳細(xì)闡述了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)“水蒸氣蒸餾”的開發(fā)與設(shè)計(jì)，為快速制作交互式課件提供技術(shù)參考方案。

1 ActionScript腳本語言簡介

ActionScript是Flash開發(fā)應(yīng)用程序使用的內(nèi)置語言工具，可滿足動(dòng)畫的交互性和導(dǎo)航功能。隨著編程語言日益完善，用于控制播放、數(shù)據(jù)顯示、交互功能、動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁、實(shí)用性開發(fā)和虛擬實(shí)驗(yàn)等[2]。Flash具備融合圖形圖像、音頻、視頻、動(dòng)畫等各種媒體形式于一體的功能，充分發(fā)揮教育信息化在傳統(tǒng)教學(xué)模式改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用。

2 交互式軟件的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 課件的需求分析

“水蒸氣蒸餾”是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中操作性較強(qiáng)的綜合性實(shí)驗(yàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師講解和演示、學(xué)生實(shí)物操作。但實(shí)驗(yàn)教學(xué)中尚存在諸多問題：由于在有限的時(shí)間內(nèi)缺乏師生深度的交流和問題的反饋，學(xué)生操作記憶比較模糊，導(dǎo)致對實(shí)驗(yàn)原理理解不足、實(shí)驗(yàn)操作過程混亂。學(xué)生將虛擬仿真體系作為預(yù)習(xí)平臺，不僅直觀地了解實(shí)驗(yàn)的邏輯順序及操作流程、有效加深對課程重、難點(diǎn)內(nèi)容的理解[3]，而且還可反復(fù)練習(xí)節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，避免后續(xù)問題堆積及有毒有害廢棄物的排放等潛在的安全隱患。TimJ. Bristol博士提出[4]：學(xué)習(xí)過程中學(xué)生的行為與學(xué)習(xí)結(jié)果發(fā)生聯(lián)系，這樣才能刺激學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中保持積極性。通過虛擬仿真交互資源的應(yīng)用，學(xué)生可以更好地完成實(shí)驗(yàn)技能中知識點(diǎn)的內(nèi)化，有利于發(fā)展深層次認(rèn)知能力、實(shí)踐與交流。虛擬仿真體系與課堂教學(xué)線上線下相結(jié)合做到虛實(shí)互補(bǔ)、以虛促實(shí)，較傳統(tǒng)課堂具有更集中的認(rèn)知聚焦[1]。二者虛實(shí)結(jié)合發(fā)揮各自的優(yōu)勢，更好地適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)新型教育形態(tài)[5]。

2.2 設(shè)計(jì)與開發(fā)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目標(biāo)，“水蒸氣蒸餾”虛擬仿真體系的設(shè)計(jì)分為6個(gè)流程：創(chuàng)建仿真題目、劃分模塊、繪制矢量圖形、編寫實(shí)例代碼、鏈接模塊、發(fā)布測試[6]。課件內(nèi)容以系統(tǒng)的使用功能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)為前提，并根據(jù)教學(xué)需求對腳本語言進(jìn)行選擇，例如：媒體的位置、場景跳轉(zhuǎn)的時(shí)間、畫面的鏈接等。交互功能是各個(gè)模塊所必須要具備的，腳本語言的程序優(yōu)化，使各個(gè)小模塊之間能夠?qū)崿F(xiàn)場景上的銜接，促使程序功能得到完善的呈現(xiàn)。

3 課件綜合功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 素材準(zhǔn)備

交互式虛擬仿真體系以FlashCS6.0繪制素材、模擬仿真動(dòng)畫。FlashCS6.0是基于矢量圖形與流式播放技術(shù)的二維動(dòng)畫，具有清晰度高、容量小、傳輸速度快等特點(diǎn)。通過輔助軟件chemDraw及AdobeAI對化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行矢量圖立體圖形繪制，并進(jìn)行整合及分類整理。模板的使用能夠設(shè)計(jì)選擇調(diào)控類的素材庫內(nèi)容，對于庫內(nèi)容的可選擇性十分方便。

3.2 主體框架

虛擬仿真體系的框架結(jié)構(gòu)設(shè)置6個(gè)主菜單：課程介紹、新課導(dǎo)入、實(shí)驗(yàn)原理、裝置拼圖、產(chǎn)品檢驗(yàn)及問題思考，如圖1所示。交互式課件通過菜單、目錄等呈現(xiàn)內(nèi)容的整體框架，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識體系。設(shè)計(jì)和控制操作界面都得到很大的簡化，達(dá)到理想的使用效果。學(xué)習(xí)者通過點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕即可自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至相應(yīng)的模塊。雙擊打開“水蒸氣蒸餾”的課件，片頭會自動(dòng)全屏播放。按Esc鍵退出。設(shè)置腳本代碼：

圖1 “水蒸氣蒸餾”虛擬實(shí)驗(yàn)平臺導(dǎo)航目錄

fscommand("fullscreen"，"true")；//執(zhí)行全屏

loadMovie("images/main.swf"，p)；//導(dǎo)入主菜單

3.3 導(dǎo)航條的設(shè)計(jì)

導(dǎo)航條相當(dāng)于索引，將功能模塊進(jìn)行有序地組織和劃分，使操作環(huán)節(jié)更加簡明，有助于完善和優(yōu)化課程內(nèi)容。制作“彈起”“經(jīng)過”“點(diǎn)擊”均為無，“按下”區(qū)域?yàn)榫匦蔚碾[形按鈕，實(shí)例名稱分別命名為：“a1”-“a6”。在Action圖層中插入空白關(guān)鍵幀，在舞臺指定坐標(biāo)位置為(0，0)，分別加載外部相應(yīng)板塊的.swf動(dòng)畫整合為.fla作品文件。Flash導(dǎo)航條的按鈕加載采用ActionScript 2.0命令實(shí)現(xiàn)，解決了導(dǎo)入大量的音頻及動(dòng)畫素材影響到課件的打開與運(yùn)行速度的問題。腳本代碼以a1為例：

a1.onRelease=function(){

loadMovie("images/課程簡介.swf"，1)；//每個(gè)實(shí)例的深度為1

3.4 新課導(dǎo)入

通過在不同的幀上設(shè)置動(dòng)態(tài)畫面，對比蒸餾、回流、分餾與水蒸氣蒸餾裝置共沸物溫度的差別，引導(dǎo)學(xué)生思考：如何在低溫下進(jìn)行液體分離的問題融入學(xué)習(xí)情境中。鼠標(biāo)滑過按鈕即可進(jìn)行不同關(guān)鍵幀之間的切換，設(shè)置腳本代碼：

onRollOver{gotoAndPlay(“n1”)；

_root.gotoAndStop(nextFrame)//滑過按鈕時(shí)，跳轉(zhuǎn)到下一幀}

3.5 原理講解

實(shí)驗(yàn)原理是學(xué)生大腦中應(yīng)有的清晰的輪廓，可以借助網(wǎng)絡(luò)平臺或軟件整理相關(guān)資源。隨著提示箭頭引導(dǎo)學(xué)生點(diǎn)擊交互按鈕，通過對比純凈物與不互溶體系的混合物與飽和蒸汽壓的關(guān)系，得出在有機(jī)物中加入通入水蒸氣可有效降低共沸物沸點(diǎn)的結(jié)論。

3.6 拼裝模擬

實(shí)驗(yàn)安裝模擬類似于拼圖游戲，是整個(gè)虛擬體系的核心和難點(diǎn)。安裝模擬分為拼圖預(yù)覽和裝置拼圖兩個(gè)獨(dú)立場景。拼圖預(yù)覽：應(yīng)用隱形按鈕，“點(diǎn)擊”區(qū)域?yàn)閷?yīng)的儀器圖形，設(shè)置實(shí)例的透明度alpha=0。當(dāng)鼠標(biāo)滑動(dòng)到儀器位置時(shí)，提示儀器名稱以及相對應(yīng)的注意事項(xiàng)，從宏觀及微觀不同的角度展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器的使用性能。裝置拼圖：交互性與反饋功能可以對學(xué)生操作的正確或錯(cuò)誤進(jìn)行提醒，拖動(dòng)儀器到正確的位置圖形即可停留，否則回到原位。系統(tǒng)按照規(guī)范的操作順序提醒學(xué)習(xí)者，給予獎(jiǎng)勵(lì)得分或錯(cuò)誤扣分等反饋。為了體現(xiàn)交互游戲的競技性，在動(dòng)態(tài)文本中加入時(shí)間語句，并且根據(jù)不同的結(jié)束時(shí)間出現(xiàn)相應(yīng)的提示語。對ActionScript 2.0腳本語言編排設(shè)計(jì)課件能夠體現(xiàn)出不同的體驗(yàn)反饋效果，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)過程變得更加豐富有趣，也能在課堂中吸引積極思考與實(shí)驗(yàn)探索。設(shè)置腳本流程如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)拼裝模擬系統(tǒng)流程

3.7 測試發(fā)布

每個(gè)場景獨(dú)立存為一個(gè).fla源文件及發(fā)布生成的.swf文件，發(fā)布測試環(huán)節(jié)將文本、圖像、動(dòng)畫、視頻、音樂和音效等各種媒體素材通過編程整合在交互式的課件中。開發(fā)設(shè)計(jì)期間進(jìn)行綜合的性能檢測，加強(qiáng)漏洞的測試及腳本修正處理，并將學(xué)生反饋信息作為課件優(yōu)化參照的標(biāo)準(zhǔn)，保證ActionScript 2.0語言的虛擬系統(tǒng)信息資源得到最優(yōu)化的運(yùn)行[7]。

4 結(jié)語

基于虛擬仿真體系的實(shí)驗(yàn)操作課程，更應(yīng)該注重學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思維的訓(xùn)練，設(shè)計(jì)出自主學(xué)習(xí)的交互式模擬軟件、資源，從而彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)操作的不足。交互式軟件有效啟發(fā)學(xué)習(xí)者的自主創(chuàng)新思維、提高學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)踐能力，最大程度地解放教師，使教師把時(shí)間投入到更有效的學(xué)生引導(dǎo)中。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺模式仍處于研究、發(fā)展和探索階段，交互式軟件可結(jié)合2D、3D動(dòng)畫或Virtual Reality(虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，簡稱VR)等技術(shù)資源作為設(shè)計(jì)開發(fā)的切入點(diǎn)，彰顯其輔助教學(xué)的明顯優(yōu)勢。