彭敏 李蓮云 王周 鄒小勇 陳六平
(中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 廣東廣州510275)
Flash是集動(dòng)畫創(chuàng)作與應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)于一體的創(chuàng)作軟件。因?yàn)镕lash文件非常小,所以特別適用于加工、創(chuàng)建通過(guò)Internet提供的內(nèi)容,常見(jiàn)于網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫的制作。
Ozmen H等的研究證實(shí)Flash動(dòng)畫在輔助學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)理論或概念方面是很有效的[1];在輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面,F(xiàn)lash動(dòng)畫也能起到很好的作用。實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行操作的過(guò)程,操作需要載體或?qū)ο?,化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的操作載體或?qū)ο缶褪歉鞣N玻璃儀器或者測(cè)試儀器。例如在量取70mL水這個(gè)實(shí)驗(yàn)操作中,實(shí)驗(yàn)者的操作對(duì)象是一個(gè)100mL的量筒。故通過(guò)Flash虛擬基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作具有可行性,并且有廣闊應(yīng)用前景。Flash在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中已有廣泛應(yīng)用,如賈飛云利用Flash軟件仿真模擬有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的組裝[2];Zhang Q X等以Flash軟件為平臺(tái),結(jié)合Photoshop軟件,制作了物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的多媒體模擬課件,在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了良好效果[3]。Flash還可用于虛擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備,如劉志廣等通過(guò)Flash等軟件實(shí)現(xiàn)了離子色譜儀器的虛擬[4]。
基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)包括無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)、分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)、有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)4大類。其中,規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是化學(xué)實(shí)驗(yàn)成敗以及保障操作者安全的關(guān)鍵。以水的總硬度測(cè)定實(shí)驗(yàn)為例,實(shí)驗(yàn)過(guò)程涉及到稱量、溶解、定容、移液和滴定,基本操作包括:容量瓶、移液管和滴定管的使用等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練可使學(xué)生掌握并熟練使用這些操作技能,從而獲得好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)課本雖有基本操作的詳細(xì)說(shuō)明,但多數(shù)是文字,只搭配了少量圖片,內(nèi)容比較抽象枯燥,學(xué)生難以掌握其中要點(diǎn)。為此,本文以分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)為例,挑選了一些分析實(shí)驗(yàn)的常用基本操作,并通過(guò)制作Flash文件對(duì)其操作要點(diǎn)進(jìn)行直觀展示。文中所涉及的Flash動(dòng)畫制作都是用Flash MX2004軟件完成的。
圖1給出了一些分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用的玻璃儀器,包括:試劑瓶、滴定管、移液管、容量瓶。學(xué)生可點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕或儀器圖片進(jìn)入相應(yīng)環(huán)節(jié)。在設(shè)計(jì)儀器使用的動(dòng)畫演示環(huán)節(jié)時(shí),我們將相關(guān)操作細(xì)分成多個(gè)步驟,各步驟間通過(guò)“確認(rèn)”按鈕鏈接,學(xué)生觀看完當(dāng)前步驟后點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕進(jìn)入下一步驟的動(dòng)畫演示(圖2)。相比一氣呵成的動(dòng)畫播放方式,這種具有交互性的播放方式可使學(xué)生在學(xué)習(xí)操作步驟時(shí)有充足的思考時(shí)間,加深對(duì)操作細(xì)微處的印象和了解。
圖1 基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)常用玻璃儀器使用的Flash演示
圖2 Flash實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作步驟的控制
在滴定管使用環(huán)節(jié)上,還設(shè)定了虛擬實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容:學(xué)生可點(diǎn)擊滴定管的活塞進(jìn)行滴定;當(dāng)?shù)味ǖ竭_(dá)終點(diǎn),程序給出終點(diǎn)提示,這時(shí)學(xué)生需要輸入滴定管的讀數(shù),程序會(huì)根據(jù)讀數(shù)正確與否給予提示,以幫助學(xué)生掌握有效數(shù)字的概念(圖3)。
基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)通常也會(huì)涉及到分析和測(cè)量?jī)x器的使用,如電子分析天平、pH計(jì)、分光光度計(jì)等。雖然在實(shí)驗(yàn)課本中詳細(xì)闡述了儀器的使用原理、使用方法以及操作步驟,但僅限于文字和圖片。我們?yōu)閷W(xué)生制作了一批介紹相關(guān)儀器的Flash,其最大特點(diǎn)是虛擬真實(shí)的操作過(guò)程,具有良好的交互性;學(xué)生在使用時(shí)能直觀體會(huì)到儀器的具體操作過(guò)程和要點(diǎn)。
圖4為S22PC分光光度計(jì)操作演示Flash,從接通電源預(yù)熱開(kāi)始,清楚再現(xiàn)了儀器真實(shí)操作中的每一個(gè)步驟,而且這些操作都具有交互性,并非簡(jiǎn)單的演示。學(xué)生可以點(diǎn)擊波長(zhǎng)旋鈕調(diào)整所需波長(zhǎng)(圖5),可以點(diǎn)擊儀器面板上的相關(guān)按鍵改變測(cè)試模式或進(jìn)行調(diào)零和校正,儀器面板上的顯示屏?xí)鶕?jù)不同操作顯示相應(yīng)的內(nèi)容(圖6)。這種虛擬實(shí)驗(yàn)儀器的Flash可以在很大程度上還原儀器的真實(shí)操作過(guò)程,可使學(xué)生在正式實(shí)驗(yàn)前體驗(yàn)儀器的具體操作。這類Flash的良好交互性有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)效果。
Flash元件是制作Flash的基本要素,可分為圖形、影片剪輯和按鈕3種類型。設(shè)計(jì)Flash動(dòng)畫時(shí)需制作大量的元件,制作元件所需的圖像既可用相關(guān)軟件繪制,也可由圖片或照片獲得。從真實(shí)反映儀器原貌的角度來(lái)說(shuō),照片是較好的選擇。在制作本文所述Flash時(shí),由照片制作相關(guān)元件通常需經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟:
(1)拍攝儀器照片。在拍攝儀器照片時(shí),并非圖像分辨率越高越好。因?yàn)榉直媛矢撸掌加每臻g大,最終制作出來(lái)的Flash會(huì)偏大,不利于保存、發(fā)布和傳播。因此,在能滿足制作Flash元件所需清晰圖片的前提下,拍攝照片時(shí)的分辨率只要稍大于所制作Flash的分辨率即可。
圖3 Flash實(shí)現(xiàn)交互性的虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程
圖4 S22PC分光光度計(jì)的虛擬操作Flash
圖5 Flash虛擬儀器波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)
圖6 Flash虛擬儀器操作面板
(2)照片的處理及圖像截取。照片通常需要進(jìn)行預(yù)處理,如調(diào)節(jié)對(duì)比度,以使其清晰。從照片中截取圖像時(shí)要用到一些圖片處理軟件(如Photoshop)。在截取圖像時(shí),先對(duì)照片進(jìn)行放大再使用繩索工具或鋼筆工具,這樣能精確地截取所需的圖像。
(3)保存圖片素材。截取下來(lái)的圖片以保存為png格式為好。這種格式的圖片具有高保真性、透明性及文件體積較小等特性,在將其導(dǎo)入至Flash制作程序并轉(zhuǎn)化成元件時(shí),元件的背景是透明的,可避免制作時(shí)因?yàn)樵尘暗姆峭该鞫斐上嗷フ谘诘那闆r。
(4)素材導(dǎo)入并轉(zhuǎn)化為元件。通常一個(gè)Flash會(huì)包含幾十個(gè)甚至更多的元件,因此元件的命名要有一定規(guī)律。例如命名時(shí),影片剪輯統(tǒng)一以_mc(即MovieClip,影片剪輯)作后綴,按鈕統(tǒng)一以_btn(即Button,按鈕)作后綴,這樣既方便管理,在編寫動(dòng)作腳本語(yǔ)言(Actionscript)時(shí)也能一目了然。
在制作具有交互性的Flash動(dòng)畫時(shí),Actionscript(AS)是必不可少的。AS是面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言,常添加在影片剪輯和按鈕上。作為交互性元件的按鈕,結(jié)合影片剪輯,再賦予一些AS語(yǔ)言,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器某些功能的模擬。
如圖7,為了在Flash中模擬S22PC分光光度計(jì)的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)功能,我們?cè)谛o上覆蓋了一個(gè)圓形按鈕(該按鈕只有感應(yīng)區(qū)域,故在動(dòng)畫播放過(guò)程中是不可見(jiàn)的)和影片剪輯xuanzhuan_mc(顯示旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)方向的箭頭動(dòng)畫),在波長(zhǎng)顯示框處添加了另一個(gè)影片剪輯biaochi_mc(這是一個(gè)遮罩動(dòng)畫,影片播放時(shí)只可看到波長(zhǎng)顯示框內(nèi)的內(nèi)容),然后在圓形按鈕上添加如下AS命令(雙斜杠后面為注釋):
圖7 Flash實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)模擬所需元件
on(press){ //添加鼠標(biāo)按下時(shí)的事件
this.xuanzhuan_mc.play(); //播放提示箭頭動(dòng)畫
this.xuanzhuan_mc._visible=true; //提示箭頭動(dòng)畫設(shè)置為可見(jiàn)
this.biaochi_mc.play();} //播放波長(zhǎng)標(biāo)尺的遮罩動(dòng)畫
on(release){ //添加鼠標(biāo)松開(kāi)時(shí)的事件
this.xuanzhuan_mc.stop(); //停止播放提示箭頭動(dòng)畫
this.xuanzhuan_mc._visible=false; //提示箭頭動(dòng)畫設(shè)置為不可見(jiàn)
this.biaochi_mc.stop();} //停止播放波長(zhǎng)標(biāo)尺的遮罩動(dòng)畫
on(releaseOutside){ //添加鼠標(biāo)在感應(yīng)區(qū)域外松開(kāi)時(shí)的事件
this.xuanzhuan_mc.stop(); //停止播放提示箭頭動(dòng)畫
this.xuanzhuan_mc._visible=false; //提示箭頭動(dòng)畫設(shè)置為不可見(jiàn)
this.biaochi_mc.stop();} //停止播放波長(zhǎng)標(biāo)尺的遮罩動(dòng)畫
在AS語(yǔ)句的作用下,F(xiàn)lash能很逼真地模擬儀器的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)功能??梢?jiàn),在制作交互性動(dòng)畫時(shí),只要靈活地運(yùn)用AS編程,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器功能的模擬是可行的。
目前,依托學(xué)院網(wǎng)絡(luò)資源共享平臺(tái),學(xué)生可隨時(shí)訪問(wèn)網(wǎng)站,下載相關(guān)Flash。2013學(xué)年開(kāi)設(shè)的普通化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程包含分析實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,學(xué)生可在實(shí)驗(yàn)課前下載基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)常用玻璃儀器的Flash進(jìn)行預(yù)習(xí);根據(jù)學(xué)生使用后的反饋,與教材相比,F(xiàn)lash更生動(dòng)有趣,也更便于掌握操作要點(diǎn)。在同期開(kāi)設(shè)的無(wú)機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)“磺基水楊酸銅配合物穩(wěn)定常數(shù)的測(cè)定”中,主要使用S22PC分光光度計(jì)進(jìn)行配合物吸光度測(cè)定,學(xué)生可以提前下載使用S22PC分光光度計(jì)的Flash,學(xué)習(xí)儀器原理和操作,從而加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解,有助于實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。
計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要手段之一,實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者應(yīng)該充分利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)工具,給學(xué)生提供更多書本之外的有針對(duì)性的學(xué)習(xí)資料,以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。就我們目前的情況來(lái)說(shuō),現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)Flash及其他資料都需要更進(jìn)一步完善。例如基礎(chǔ)無(wú)機(jī)、有機(jī)實(shí)驗(yàn)操作Flash已經(jīng)在制作之中,除了小型儀器之外,一些基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)常用的大型儀器(例如紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、紅外光譜儀)的Flash虛擬也納入我們的計(jì)劃。這些內(nèi)容完成后,與其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)材料整合所形成的系統(tǒng)性資源將為基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作帶來(lái)更大的便利。
[1]Ozmen H,Demircioglu H,Demircioglu G.Comput Edu,2009,52:681
[2]賈飛云.中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù),2010,24(2):168
[3]Zhang Q X,Wang J.Adv MaterⅠnf Technol Process,2011,271-273:1400
[4]劉志廣,劉素花,楊二霞.計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué),2007,24(12):1696