创新创业引领下基于ActionScript2.0语言的 化学仿真实验设计与应用

万丽，葛旭升(保定学院生物化工与环境工程学院，河北 保定 071000)

0 引言

创新创业引领下，虚拟仿真平台是实验教学与现代信息技术深度融合的产物。学生对交互动画体系进行自主控制，而不仅是单方地接受视频，得到不受时间和空间限制的学习环境，有效解决仪器安装繁琐潜在的安全隐患[1]。借助虚拟现实对宏观和微观事物进行立体形象的模拟，可以有效提升学生对实验操作的理论认知，具有沉浸感、仿真性、安全性、自主性等特点。文章以ActionScript 2.0脚本为切入点，详细阐述了虚拟仿真实验“水蒸气蒸馏”的开发与设计，为快速制作交互式课件提供技术参考方案。

1 ActionScript脚本语言简介

ActionScript是Flash开发应用程序使用的内置语言工具，可满足动画的交互性和导航功能。随着编程语言日益完善，用于控制播放、数据显示、交互功能、动态网页、实用性开发和虚拟实验等[2]。Flash具备融合图形图像、音频、视频、动画等各种媒体形式于一体的功能，充分发挥教育信息化在传统教学模式改革和发展中的支撑与引领作用。

2 交互式软件的设计与应用

2.1 课件的需求分析

“水蒸气蒸馏”是有机化学实验课程中操作性较强的综合性实验，传统的教学方式是教师讲解和演示、学生实物操作。但实验教学中尚存在诸多问题：由于在有限的时间内缺乏师生深度的交流和问题的反馈，学生操作记忆比较模糊，导致对实验原理理解不足、实验操作过程混乱。学生将虚拟仿真体系作为预习平台，不仅直观地了解实验的逻辑顺序及操作流程、有效加深对课程重、难点内容的理解[3]，而且还可反复练习节约实验成本，避免后续问题堆积及有毒有害废弃物的排放等潜在的安全隐患。TimJ. Bristol博士提出[4]：学习过程中学生的行为与学习结果发生联系，这样才能刺激学生在整个学习过程中保持积极性。通过虚拟仿真交互资源的应用，学生可以更好地完成实验技能中知识点的内化，有利于发展深层次认知能力、实践与交流。虚拟仿真体系与课堂教学线上线下相结合做到虚实互补、以虚促实，较传统课堂具有更集中的认知聚焦[1]。二者虚实结合发挥各自的优势，更好地适应“互联网+教育”及创新创业新型教育形态[5]。

2.2 设计与开发

根据实验课程的教学目标，“水蒸气蒸馏”虚拟仿真体系的设计分为6个流程：创建仿真题目、划分模块、绘制矢量图形、编写实例代码、链接模块、发布测试[6]。课件内容以系统的使用功能稳定实现为前提，并根据教学需求对脚本语言进行选择，例如：媒体的位置、场景跳转的时间、画面的链接等。交互功能是各个模块所必须要具备的，脚本语言的程序优化，使各个小模块之间能够实现场景上的衔接，促使程序功能得到完善的呈现。

3 课件综合功能的实现

3.1 素材准备

交互式虚拟仿真体系以FlashCS6.0绘制素材、模拟仿真动画。FlashCS6.0是基于矢量图形与流式播放技术的二维动画，具有清晰度高、容量小、传输速度快等特点。通过辅助软件chemDraw及AdobeAI对化学实验仪器进行矢量图立体图形绘制，并进行整合及分类整理。模板的使用能够设计选择调控类的素材库内容，对于库内容的可选择性十分方便。

3.2 主体框架

虚拟仿真体系的框架结构设置6个主菜单：课程介绍、新课导入、实验原理、装置拼图、产品检验及问题思考，如图1所示。交互式课件通过菜单、目录等呈现内容的整体框架，帮助学生构建完整的知识体系。设计和控制操作界面都得到很大的简化，达到理想的使用效果。学习者通过点击相应的按钮即可自动跳转至相应的模块。双击打开“水蒸气蒸馏”的课件，片头会自动全屏播放。按Esc键退出。设置脚本代码：

图1 “水蒸气蒸馏”虚拟实验平台导航目录

fscommand("fullscreen"，"true")；//执行全屏

loadMovie("images/main.swf"，p)；//导入主菜单

3.3 导航条的设计

导航条相当于索引，将功能模块进行有序地组织和划分，使操作环节更加简明，有助于完善和优化课程内容。制作“弹起”“经过”“点击”均为无，“按下”区域为矩形的隐形按钮，实例名称分别命名为：“a1”-“a6”。在Action图层中插入空白关键帧，在舞台指定坐标位置为(0，0)，分别加载外部相应板块的.swf动画整合为.fla作品文件。Flash导航条的按钮加载采用ActionScript 2.0命令实现，解决了导入大量的音频及动画素材影响到课件的打开与运行速度的问题。脚本代码以a1为例：

a1.onRelease=function(){

loadMovie("images/课程简介.swf"，1)；//每个实例的深度为1

3.4 新课导入

通过在不同的帧上设置动态画面，对比蒸馏、回流、分馏与水蒸气蒸馏装置共沸物温度的差别，引导学生思考：如何在低温下进行液体分离的问题融入学习情境中。鼠标滑过按钮即可进行不同关键帧之间的切换，设置脚本代码：

onRollOver{gotoAndPlay(“n1”)；

_root.gotoAndStop(nextFrame)//滑过按钮时，跳转到下一帧}

3.5 原理讲解

实验原理是学生大脑中应有的清晰的轮廓，可以借助网络平台或软件整理相关资源。随着提示箭头引导学生点击交互按钮，通过对比纯净物与不互溶体系的混合物与饱和蒸汽压的关系，得出在有机物中加入通入水蒸气可有效降低共沸物沸点的结论。

3.6 拼装模拟

实验安装模拟类似于拼图游戏，是整个虚拟体系的核心和难点。安装模拟分为拼图预览和装置拼图两个独立场景。拼图预览：应用隐形按钮，“点击”区域为对应的仪器图形，设置实例的透明度alpha=0。当鼠标滑动到仪器位置时，提示仪器名称以及相对应的注意事项，从宏观及微观不同的角度展现实验仪器的使用性能。装置拼图：交互性与反馈功能可以对学生操作的正确或错误进行提醒，拖动仪器到正确的位置图形即可停留，否则回到原位。系统按照规范的操作顺序提醒学习者，给予奖励得分或错误扣分等反馈。为了体现交互游戏的竞技性，在动态文本中加入时间语句，并且根据不同的结束时间出现相应的提示语。对ActionScript 2.0脚本语言编排设计课件能够体现出不同的体验反馈效果，使学生的自主学习过程变得更加丰富有趣，也能在课堂中吸引积极思考与实验探索。设置脚本流程如图2所示。

图2 实验拼装模拟系统流程

3.7 测试发布

每个场景独立存为一个.fla源文件及发布生成的.swf文件，发布测试环节将文本、图像、动画、视频、音乐和音效等各种媒体素材通过编程整合在交互式的课件中。开发设计期间进行综合的性能检测，加强漏洞的测试及脚本修正处理，并将学生反馈信息作为课件优化参照的标准，保证ActionScript 2.0语言的虚拟系统信息资源得到最优化的运行[7]。

4 结语

基于虚拟仿真体系的实验操作课程，更应该注重学生实践能力的培养和学生创新创业思维的训练，设计出自主学习的交互式模拟软件、资源，从而弥补实验操作的不足。交互式软件有效启发学习者的自主创新思维、提高学生基础实践能力，最大程度地解放教师，使教师把时间投入到更有效的学生引导中。虚拟仿真实验平台模式仍处于研究、发展和探索阶段，交互式软件可结合2D、3D动画或Virtual Reality(虚拟现实技术，简称VR)等技术资源作为设计开发的切入点，彰显其辅助教学的明显优势。