創新創業引領下基于ActionScript2.0語言的 化學仿真實驗設計與應用

萬麗，葛旭升(保定學院生物化工與環境工程學院，河北 保定 071000)

0 引言

創新創業引領下，虛擬仿真平臺是實驗教學與現代信息技術深度融合的產物。學生對交互動畫體系進行自主控制，而不僅是單方地接受視頻，得到不受時間和空間限制的學習環境，有效解決儀器安裝繁瑣潛在的安全隱患[1]。借助虛擬現實對宏觀和微觀事物進行立體形象的模擬，可以有效提升學生對實驗操作的理論認知，具有沉浸感、仿真性、安全性、自主性等特點。文章以ActionScript 2.0腳本為切入點，詳細闡述了虛擬仿真實驗“水蒸氣蒸餾”的開發與設計，為快速制作交互式課件提供技術參考方案。

1 ActionScript腳本語言簡介

ActionScript是Flash開發應用程序使用的內置語言工具，可滿足動畫的交互性和導航功能。隨著編程語言日益完善，用于控制播放、數據顯示、交互功能、動態網頁、實用性開發和虛擬實驗等[2]。Flash具備融合圖形圖像、音頻、視頻、動畫等各種媒體形式于一體的功能，充分發揮教育信息化在傳統教學模式改革和發展中的支撐與引領作用。

2 交互式軟件的設計與應用

2.1 課件的需求分析

“水蒸氣蒸餾”是有機化學實驗課程中操作性較強的綜合性實驗，傳統的教學方式是教師講解和演示、學生實物操作。但實驗教學中尚存在諸多問題：由于在有限的時間內缺乏師生深度的交流和問題的反饋，學生操作記憶比較模糊，導致對實驗原理理解不足、實驗操作過程混亂。學生將虛擬仿真體系作為預習平臺，不僅直觀地了解實驗的邏輯順序及操作流程、有效加深對課程重、難點內容的理解[3]，而且還可反復練習節約實驗成本，避免后續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]：學習過程中學生的行為與學習結果發生聯系，這樣才能刺激學生在整個學習過程中保持積極性。通過虛擬仿真交互資源的應用，學生可以更好地完成實驗技能中知識點的內化，有利于發展深層次認知能力、實踐與交流。虛擬仿真體系與課堂教學線上線下相結合做到虛實互補、以虛促實，較傳統課堂具有更集中的認知聚焦[1]。二者虛實結合發揮各自的優勢，更好地適應“互聯網+教育”及創新創業新型教育形態[5]。

2.2 設計與開發

根據實驗課程的教學目標，“水蒸氣蒸餾”虛擬仿真體系的設計分為6個流程：創建仿真題目、劃分模塊、繪制矢量圖形、編寫實例代碼、鏈接模塊、發布測試[6]。課件內容以系統的使用功能穩定實現為前提，并根據教學需求對腳本語言進行選擇，例如：媒體的位置、場景跳轉的時間、畫面的鏈接等。交互功能是各個模塊所必須要具備的，腳本語言的程序優化，使各個小模塊之間能夠實現場景上的銜接，促使程序功能得到完善的呈現。

3 課件綜合功能的實現

3.1 素材準備

交互式虛擬仿真體系以FlashCS6.0繪制素材、模擬仿真動畫。FlashCS6.0是基于矢量圖形與流式播放技術的二維動畫，具有清晰度高、容量小、傳輸速度快等特點。通過輔助軟件chemDraw及AdobeAI對化學實驗儀器進行矢量圖立體圖形繪制，并進行整合及分類整理。模板的使用能夠設計選擇調控類的素材庫內容，對于庫內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構設置6個主菜單：課程介紹、新課導入、實驗原理、裝置拼圖、產品檢驗及問題思考，如圖1所示。交互式課件通過菜單、目錄等呈現內容的整體框架，幫助學生構建完整的知識體系。設計和控制操作界面都得到很大的簡化，達到理想的使用效果。學習者通過點擊相應的按鈕即可自動跳轉至相應的模塊。雙擊打開“水蒸氣蒸餾”的課件，片頭會自動全屏播放。按Esc鍵退出。設置腳本代碼：

圖1 “水蒸氣蒸餾”虛擬實驗平臺導航目錄

fscommand("fullscreen"，"true")；//執行全屏

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

3.3 導航條的設計

導航條相當于索引，將功能模塊進行有序地組織和劃分，使操作環節更加簡明，有助于完善和優化課程內容。制作“彈起”“經過”“點擊”均為無，“按下”區域為矩形的隱形按鈕，實例名稱分別命名為：“a1”-“a6”。在Action圖層中插入空白關鍵幀，在舞臺指定坐標位置為(0，0)，分別加載外部相應板塊的.swf動畫整合為.fla作品文件。Flash導航條的按鈕加載采用ActionScript 2.0命令實現，解決了導入大量的音頻及動畫素材影響到課件的打開與運行速度的問題。腳本代碼以a1為例：

a1.onRelease=function(){

loadMovie("images/課程簡介.swf"，1)；//每個實例的深度為1

3.4 新課導入

通過在不同的幀上設置動態畫面，對比蒸餾、回流、分餾與水蒸氣蒸餾裝置共沸物溫度的差別，引導學生思考：如何在低溫下進行液體分離的問題融入學習情境中。鼠標滑過按鈕即可進行不同關鍵幀之間的切換，設置腳本代碼：

onRollOver{gotoAndPlay(“n1”)；

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

3.5 原理講解

實驗原理是學生大腦中應有的清晰的輪廓，可以借助網絡平臺或軟件整理相關資源。隨著提示箭頭引導學生點擊交互按鈕，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系，得出在有機物中加入通入水蒸氣可有效降低共沸物沸點的結論。

3.6 拼裝模擬

實驗安裝模擬類似于拼圖游戲，是整個虛擬體系的核心和難點。安裝模擬分為拼圖預覽和裝置拼圖兩個獨立場景。拼圖預覽：應用隱形按鈕，“點擊”區域為對應的儀器圖形，設置實例的透明度alpha=0。當鼠標滑動到儀器位置時，提示儀器名稱以及相對應的注意事項，從宏觀及微觀不同的角度展現實驗儀器的使用性能。裝置拼圖：交互性與反饋功能可以對學生操作的正確或錯誤進行提醒，拖動儀器到正確的位置圖形即可停留，否則回到原位。系統按照規范的操作順序提醒學習者，給予獎勵得分或錯誤扣分等反饋。為了體現交互游戲的競技性，在動態文本中加入時間語句，并且根據不同的結束時間出現相應的提示語。對ActionScript 2.0腳本語言編排設計課件能夠體現出不同的體驗反饋效果，使學生的自主學習過程變得更加豐富有趣，也能在課堂中吸引積極思考與實驗探索。設置腳本流程如圖2所示。

圖2 實驗拼裝模擬系統流程

3.7 測試發布

每個場景獨立存為一個.fla源文件及發布生成的.swf文件，發布測試環節將文本、圖像、動畫、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。開發設計期間進行綜合的性能檢測，加強漏洞的測試及腳本修正處理，并將學生反饋信息作為課件優化參照的標準，保證ActionScript 2.0語言的虛擬系統信息資源得到最優化的運行[7]。

4 結語

基于虛擬仿真體系的實驗操作課程，更應該注重學生實踐能力的培養和學生創新創業思維的訓練，設計出自主學習的交互式模擬軟件、資源，從而彌補實驗操作的不足。交互式軟件有效啟發學習者的自主創新思維、提高學生基礎實踐能力，最大程度地解放教師，使教師把時間投入到更有效的學生引導中。虛擬仿真實驗平臺模式仍處于研究、發展和探索階段，交互式軟件可結合2D、3D動畫或Virtual Reality(虛擬現實技術，簡稱VR)等技術資源作為設計開發的切入點，彰顯其輔助教學的明顯優勢。