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巖石力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)論文
[摘要]針對巖石力學(xué)中三大基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),利用Flash軟件及其編程技術(shù)開發(fā)的巖石虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),突破了時(shí)空的限制,把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)習(xí)者的思考及操作有機(jī)融合為一體,探索了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式。
[關(guān)鍵詞]巖石力學(xué) 虛擬系統(tǒng) Flash
近年來,隨著國內(nèi)各高等學(xué)校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大,給高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)造成了一定壓力,學(xué)生人均實(shí)驗(yàn)次數(shù)明顯減少。為解決上述問題,支持我校巖石力學(xué)精品多媒體課程建設(shè),本著創(chuàng)新和探索精神開發(fā)了此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。從當(dāng)前國內(nèi)外教學(xué)方式來看,多媒體教學(xué)勢必成為以后教學(xué)的主要方式。因此,精品多媒體課程處于大量緊缺之中,虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有著很好的應(yīng)用前景。
本系統(tǒng)利用Flash軟件及其編程技術(shù)作為主要工具開發(fā)了此實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。Flash軟件是美國Macromedia公司開發(fā)研制的一種矢量動(dòng)畫制作軟件,矢量動(dòng)畫的優(yōu)點(diǎn)是:文件體積小,圖像清晰,任意放大和縮小圖像不矢真,便于網(wǎng)絡(luò)傳輸,Flash集成的ActionScript(動(dòng)作腳本語言)使動(dòng)畫具有很強(qiáng)的交互性。同時(shí),Flash軟件對圖形具有良好的控制能力,在動(dòng)畫中圖形可根據(jù)鼠標(biāo)的操作和程序設(shè)定作出相應(yīng)的變化,如移動(dòng)、鼠標(biāo)響應(yīng)、鼠標(biāo)拖動(dòng)等。
一、系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)
巖石力學(xué)是一門實(shí)踐性和理論性很強(qiáng)的課程,由于受教學(xué)的課時(shí)限制,不可能讓每個(gè)學(xué)生都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,造成教師和學(xué)生在講授、學(xué)習(xí)本課程實(shí)驗(yàn)時(shí)都有一定的困難。加之目前實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源的不足,因此開發(fā)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)事在必行,同時(shí)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)資源共享,便于遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)與交流。更重要的是它打破了時(shí)間、地域的限制,使人們可以不受時(shí)間和地域的影響進(jìn)行學(xué)習(xí)與交流。
開發(fā)該系統(tǒng)的目標(biāo)是:盡可能采用最新的計(jì)算機(jī)多煤體技術(shù),將文字、圖像、動(dòng)畫等相結(jié)合,使巖石力學(xué)的大部分章節(jié)的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程等課堂上不易講授的內(nèi)容在計(jì)算機(jī)上顯示出來,使之成為巖石力學(xué)與工程課程教學(xué)的重要輔助手段,以縮短教學(xué)時(shí)間,提高教學(xué)質(zhì)量。
二、開發(fā)設(shè)計(jì)過程
該虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括四個(gè)部分:巖石單軸壓縮虛擬實(shí)驗(yàn)、巖石單軸抗拉強(qiáng)度虛擬實(shí)驗(yàn)、巖石點(diǎn)載荷虛擬實(shí)驗(yàn)和巖石三軸壓縮虛擬實(shí)驗(yàn)。其中每個(gè)實(shí)驗(yàn)又分為六個(gè)部分:實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。內(nèi)容詳細(xì)分明,嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行閱讀和操作。能夠真正使實(shí)驗(yàn)者在網(wǎng)上學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和步驟,并能親自在網(wǎng)上模擬實(shí)驗(yàn)室中的各種現(xiàn)場操作。
實(shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛿?shù)據(jù)分析都屬于文字與圖表的說明性板塊。在制作中將相關(guān)文字與圖表逐楨添加,然后有控制地逐楨顯示。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器中要添加儀器圖片,并能使用戶有選擇性地查看相關(guān)儀器圖片說明。這里我們運(yùn)用了Flash中的ActionScript編程語言,實(shí)現(xiàn)了鼠標(biāo)響應(yīng)事件,使用戶通過鼠標(biāo)操作就能夠有選擇行地查看圖片,正確的認(rèn)識(shí)和使用實(shí)驗(yàn)儀器。實(shí)驗(yàn)演示的制作用到了Flash中的動(dòng)畫編制功能。首先,依照真實(shí)儀器設(shè)備創(chuàng)建簡單的虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)M設(shè)備模型;然后,按照實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程,一步一步地將實(shí)驗(yàn)過程以動(dòng)畫的方式完整地演示出來,并加入文字注解說明,將操作步驟和相關(guān)注意事項(xiàng)同步顯示出來。在動(dòng)畫演示的時(shí)候留有足夠的時(shí)間間隔,使用戶能夠了解實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)操作步驟和注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)操作用了鼠標(biāo)響應(yīng)功能來控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。同時(shí),為了確保用戶在提示下能正確的操作,我們用影片剪輯和按鈕剪輯相互封套的方式實(shí)現(xiàn)模塊間的對話。這樣,系統(tǒng)就可以自己檢查用戶的操作,只有操作正確才能進(jìn)行下一步,使用戶能夠真正掌握實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)。
三、關(guān)鍵技術(shù)與編程實(shí)現(xiàn)
實(shí)驗(yàn)操作板塊的開發(fā)是整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在這個(gè)板塊里,需要用戶自己親自操作虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備,并且關(guān)鍵是要能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自檢核對功能,保證用戶實(shí)現(xiàn)正確操作。這里用到了較多的ActionScript編程語言,鼠標(biāo)響應(yīng),拖動(dòng),按鈕控制,模塊內(nèi)部和模塊之間對話等操作。例如,在虛擬巖石單軸壓縮實(shí)驗(yàn)中,需要實(shí)驗(yàn)者將巖石試件放入實(shí)驗(yàn)用的液壓設(shè)備中,在此過程中用到的動(dòng)作腳本語言為:
巖石試件的拖放:
on(press)
{startDrag(“試件”);}
on(release)
{stopDrag();
if(_root.試件._x>490&&_root.試件._x<580&&_root.試件._y>370
&&_root.試件._y<510)
gotoAndPlay(483);}
壓力桿的拖動(dòng):
on(press)
{startDrag(“”,false,93,99.7,93,111.2);}
on(release)
{stopDrag();
if(_y>100) v=1;}
四、開發(fā)設(shè)計(jì)結(jié)果
按照預(yù)期的目標(biāo),將每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為六個(gè)模塊:實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備、實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)分析。其中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,經(jīng)過資料收集與整理,內(nèi)容詳盡分明。確保了使用者在網(wǎng)上能夠真正學(xué)習(xí)到實(shí)驗(yàn)的操作規(guī)程和步驟,并能親自在網(wǎng)上模擬實(shí)驗(yàn)室中的各種現(xiàn)場操作。在開發(fā)制作過程中,實(shí)現(xiàn)了文字和圖形的動(dòng)態(tài)變化和顯示,圖形和文字的模塊化,模塊和模塊之間的對話控制,還實(shí)現(xiàn)了響應(yīng)鼠標(biāo),自動(dòng)控制,判斷和傳遞信息等交互功能。
五、結(jié)語
此系統(tǒng)開創(chuàng)了巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式,為巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)改革提供了有力工具,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在時(shí)間和空間上得到延伸;達(dá)到了進(jìn)行開放性教學(xué)模式的目的,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程教育的功能;解決了我校擴(kuò)招后給巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來的壓力;培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維與思考能力。
參考文獻(xiàn):
[1]胡豐等.利用Flash技術(shù)開發(fā)理論力學(xué)網(wǎng)絡(luò)作業(yè).力學(xué)與實(shí)踐,2006,(1).
[2]蔡美峰等.巖石力學(xué)與工程.北京:科學(xué)出版社,2002.
[4]李強(qiáng),陳波,張靜珊.閃客動(dòng)畫.成都:四川電子音像出版中心,2004.
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