基于Flash技術(shù)的環(huán)境工程仿真實驗設(shè)計開發(fā)與教學(xué)實踐

1、基于Flash技術(shù)的環(huán)境工程仿真實驗設(shè)計開發(fā)與教學(xué)實踐介紹一套基于Flash技術(shù)的環(huán)境工程仿真實驗系統(tǒng)。針對目前地方高校環(huán)境工程實驗的教學(xué)特點和要求，充分利用Flash軟件在平臺上綜合運用動畫、聲音、圖片、文字等功能，設(shè)計了一套基于Flash技術(shù)環(huán)境工程實驗的仿真教學(xué)系統(tǒng)。實際運用效果證明，該平臺對于激發(fā)學(xué)生的興趣以及提高實驗教學(xué)質(zhì)量起到了很好的作用。環(huán)境工程 仿真實驗 Flash技術(shù) 實例一、引言教育現(xiàn)代化既是我國經(jīng)濟社會發(fā)展的必然要求，又是人類文明進步的標(biāo)志和當(dāng)代教育發(fā)展的趨勢。利用現(xiàn)代計算機技術(shù)進行仿真實驗的研究始于20世紀(jì)末，是隨著計算機、仿真軟件和多媒體等技術(shù)的迅猛發(fā)展而產(chǎn)生的一門新

2、興現(xiàn)代教育技術(shù)。仿真實驗突出了“軟件即儀器”的新概念。開設(shè)仿真實驗的關(guān)鍵是仿真實驗平臺的研發(fā)。大型仿真實驗系統(tǒng)往往基于專業(yè)化很強的軟件進行研究開發(fā)，價格高昂，且實驗資源的開發(fā)需要專門的技術(shù)和創(chuàng)作工具，很難在普通高校，特別是新建地方高校中得到開發(fā)和有效應(yīng)用。在眾多的仿真實驗構(gòu)建軟件中，F(xiàn)lash技術(shù)為我們提供了一個成本低、易學(xué)易用、具有推廣價值的二維仿真實驗開發(fā)平臺。Flash交互可以通過Action Script腳本語言實現(xiàn)。使用Action Script可以控制Flash動畫中的對象、創(chuàng)建導(dǎo)航和交互元素，能形象地模擬動畫狀態(tài)。這種特性使得它適合交互式虛擬實驗平臺的建立。本文以“基于Flash

3、技術(shù)研發(fā)的大氣污染控制工程的仿真實驗”為例，詳細(xì)闡述了仿真實驗軟件的特點、開發(fā)過程及實驗效果。二、開設(shè)仿真實驗的必要性環(huán)境工程是臺州學(xué)院由師專升本后新辦的專業(yè)，從2003年開始招環(huán)境工程專業(yè)本科生，目前已經(jīng)培養(yǎng)本科生近470人。經(jīng)過六輪的實驗教學(xué)探索與實踐，臺州學(xué)院大氣污染控制工程實驗教學(xué)取得了一定的成果。然而，近年來隨著實驗課時的增多，實驗室建設(shè)相對滯后，制約了實驗教學(xué)的進一步開展。由于儀器臺套數(shù)的原因，傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，嚴(yán)重影響了實驗教學(xué)效果，不利于提高學(xué)生的動手能力和自主創(chuàng)新能力。因此，在招生規(guī)模不斷擴大，學(xué)生人數(shù)劇增的現(xiàn)實背景下，實驗資金投入又極其有限，傳統(tǒng)的實

4、驗教學(xué)手段由于受到教師資源、場地、儀器和設(shè)備的限制，已經(jīng)不能完全滿足教學(xué)需要或者影響到了實驗教學(xué)的質(zhì)量，有必要對環(huán)境工程實驗教學(xué)方法進行研究和新嘗試。利用先進的計算機Flash多媒體技術(shù)，開發(fā)仿真實驗是解決這一矛盾的一個有效、經(jīng)濟的途徑。三、環(huán)境工程仿真實驗設(shè)計開發(fā)與應(yīng)用實例1.仿真實驗的總體指導(dǎo)思想仿真實驗平臺用Flash5.0動畫模擬實驗，編程語言采用Flash腳本語言ActionScript，通過編程開發(fā)出具有一定功能的交互式仿真動畫，并在Windows 2003電腦環(huán)境上運行。進行仿真實驗時，學(xué)生可以在實驗仿真平臺用戶操作界面中選擇實驗組件，根據(jù)真實實驗定制實驗流程，然后點擊運行按鈕，

5、執(zhí)行仿真實驗后即可得到相應(yīng)的實驗結(jié)果?；贔lash仿真實驗平臺設(shè)計的總體指導(dǎo)思想為：實物仿真，形象直觀。在仿真實驗平臺上，每個學(xué)生可以與實驗對象進行單獨實驗操作，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)的點擊、拖放，調(diào)節(jié)操作來模擬真實的實驗過程，能夠觀察到更加直觀的與實際原理相符合的實驗現(xiàn)象，從而達到形象、直觀、快捷、真實的教學(xué)目的。2.仿真實驗的整體結(jié)構(gòu)與引導(dǎo)界面在進行開發(fā)Flash仿真實驗之前，應(yīng)該理清實驗原理及相關(guān)知識，才能設(shè)計出邏輯結(jié)構(gòu)合理、界面簡潔的仿真實驗平臺。一般實驗相關(guān)材料包括實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗?nèi)容、儀器設(shè)備、預(yù)備知識、注意事項、課后習(xí)題等內(nèi)容。啟動或進入軟件時，應(yīng)該出現(xiàn)的是仿真實驗引導(dǎo)界面。

6、雙堿法處理煙道氣仿真實驗的引導(dǎo)界面包括實驗原理、儀器說明、進入實驗、實驗注意事項及平臺實驗使用輔導(dǎo)等5個功能模塊，各個功能模塊均可以相互進入，并有明確的操作提示，以便可以選擇下一步實驗操作。除了上述提到的5個模塊進入引導(dǎo)鏈接外，在仿真實驗引導(dǎo)界面上還可設(shè)置學(xué)生名單錄入窗口和隨機函數(shù)產(chǎn)生的實驗組別識碼插件。隨機函數(shù)產(chǎn)生的實驗組別識碼插件同時監(jiān)督學(xué)生獨立開展實驗。這些相應(yīng)的信息將在實驗報告中顯示，以確保不同學(xué)生做出實驗數(shù)據(jù)的唯一性。如果選擇進入實驗?zāi)K，軟件便會引導(dǎo)學(xué)生進行和實物實驗操作步驟一樣的實驗前準(zhǔn)備階段。實驗準(zhǔn)備完畢，軟件會自動進入到實驗主控界面，等待下一個操作指令。在主控界面的左上角顯示

7、的是實驗?zāi)壳盃顟B(tài)，右上角為實驗參數(shù)的選擇。學(xué)生可以自由選擇相應(yīng)實驗因素如模擬煙道氣起始濃度、堿液pH、堿液流量等實驗因素等操作選項，進行仿真實驗。在主控界面也可隨時退出實驗內(nèi)容，返回到軟件引導(dǎo)界面。當(dāng)一個實驗因素完成后，軟件會提示學(xué)生返回到主控界面，進行重新選擇實驗因素的選擇。當(dāng)所有實驗內(nèi)容完成后，學(xué)生可以按提示輸出相應(yīng)的實驗結(jié)果。3.仿真實驗素材準(zhǔn)備和編輯仿真實驗優(yōu)點之一在于其具有高仿真性。仿真實驗的高仿真性必須由實驗器件圖片、圖形、聲音等多媒體技術(shù)表現(xiàn)出來，使實驗既生動有趣，又能使直觀地表現(xiàn)出各種實驗信息。因此，仿真實驗的素材準(zhǔn)備是仿真實驗平臺決定仿真效果是否良好的關(guān)鍵步驟。一般情況下，可

8、以根據(jù)實驗設(shè)備或器件實物照片進行仿真繪圖。Flash軟件除了具有良好的動畫性能外，還是一款優(yōu)良的二維矢量繪圖軟件。矢量圖形不會出現(xiàn)類似于位圖縮放時出現(xiàn)的“馬賽克”現(xiàn)象，其尺寸能“無級縮放”(scalability)，同時不會影響圖形文件的大小和質(zhì)量。Flash矢量圖形色彩明快，形象逼真，真正實現(xiàn)實驗器件仿真的目的。另外，在準(zhǔn)備仿真實驗素材時，除了仿真繪圖外，還應(yīng)該準(zhǔn)備相應(yīng)的聲音素材。如泵的啟動和運行、測量儀啟動、水流、閥門開關(guān)等聲音素材。Flash集成了強大的聲音編輯功能。Flash能在內(nèi)部截取聲音文件，控制輸出聲道、音量大小、輸出格式等，這就使得利用Flash可以隨心所欲地使用想要的聲音素材

9、料。4.圖層的設(shè)置在Flash軟件中大量運用了圖層這個功能，將背景、按鈕、目錄、各個章節(jié)的內(nèi)容以及后面動畫制作的各個部分都做了分層處理，這使后期修改極為方便。在設(shè)置圖層時，要注意物體間的上下關(guān)系控制元素的前后(近遠(yuǎn))關(guān)系，一般將不同的元素對象按照前后關(guān)系放置于不同的圖層，同時這樣獨立放置也有利于編輯。在制作過程中，要注意將不編輯的圖層進行鎖定，以便防止誤操作。這樣一旦出現(xiàn)問題或需要更改，便可以只修改這一部分的內(nèi)容，而不用怕誤改牽涉到其他的內(nèi)容。在普通場景中，可以分別設(shè)置背景不同層、背景動畫層、實驗識別碼層、文字說明層以及動作控制層。在進行名稱動畫層編輯動畫時，其他的所有層均被鎖定。5.交互過程

10、開發(fā)和動畫仿真實現(xiàn)如果說實驗器件圖片、圖形、聲音是仿真實驗實現(xiàn)的基礎(chǔ),那么仿真實驗的關(guān)鍵是交互過程開發(fā)和動畫仿真。這部分主要是根據(jù)器件前后相互關(guān)系將不同類型的器件圖形分別放入不同的Flash圖層，然后再對各個圖層進行插入關(guān)鍵幀、編輯幀屬性進行編輯，利用Flash Action Script編程語言來編寫實驗過程的動作腳本最終實現(xiàn)一個邏輯關(guān)系正確的仿真實驗交互過程。通過兩個變量的利用，使用on(release)語句、go to and Play( )語句和簡單的計算賦值語句來實現(xiàn)這些功能。6.基于Flash技術(shù)的環(huán)境工程專業(yè)仿真實驗教學(xué)實踐及效果本環(huán)境工程仿真軟件在2008年月12月初步開發(fā)完成

11、，試應(yīng)用于05環(huán)境工程專業(yè)和08級環(huán)境工程專業(yè)117個學(xué)生的大氣污染控制工程實驗教學(xué)中。在大氣污染控制工程仿真實驗中，學(xué)生在實際的仿真實驗操作前，可以觀看相應(yīng)的軟件操作說明和Flash動畫演示，在對實驗有一定了解后再進行仿真實驗。仿真實驗完畢后，用戶在實驗報告中填入實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果并回答問題。由于在仿真實驗系統(tǒng)中插入了隨機函數(shù)產(chǎn)生的實驗組別識碼插件，隨機函數(shù)產(chǎn)生的實驗組別識碼插件同時監(jiān)督學(xué)生獨立開展實驗。教學(xué)實踐證明，基于Flash技術(shù)的環(huán)境工程仿真實驗大大提高了實驗效率，降低了實驗成本，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，為實驗教學(xué)以及理論教學(xué)和科研開辟了廣闊而嶄新的空間。于此，

12、該教學(xué)軟件獲得了浙江省2009年高校教師優(yōu)秀教學(xué)軟件二等獎就是其在實驗教學(xué)中較為成功運用的證明。四、結(jié)論Flash技術(shù)為地方高校提供了一個成本低、易學(xué)易用、具有推廣價值的二維仿真實驗開發(fā)平臺?？諝馕廴究刂乒こ谭抡鎸嶒灥慕虒W(xué)實踐證明，基于Flash技術(shù)的仿真實驗可以作為一種輔助的實驗手段來彌補真實實驗課程的不足，并且可以構(gòu)建復(fù)雜的難以開展的實驗。Flash技術(shù)手段是實現(xiàn)仿真實驗簡單可行的途徑，而且仿真實驗是一種新的實驗教學(xué)方式，打破了實驗時間、空間、儀器的限制，具有形象生動的特點，激發(fā)了學(xué)生的興趣，從而有效地提高大氣污染控制工程實驗的教學(xué)效果和質(zhì)量。參考文獻：1陳忠民.多媒體網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教與學(xué)探討J.教育探索，2007，（8）：138-139.2寧超，張世英，高巍然，韋素媛.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗的研究與開發(fā)J.實驗技術(shù)與管理，2005，22(4)：76-80.3張剛，羅小華，賀利芳.基于Flash技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗平臺開發(fā)J.高等教育研究，24(4)：50-52.4翟彤.基于Flash Action Script的仿真現(xiàn)實的實現(xiàn)J.電腦知識與技術(shù)，2007，4(2)：559-561.5劉磊，丁