虚拟实验是信息技术与课程整合研究进程中出现的一种新技术手段。它通过计算机营造出一种虚拟的实验环境氛围,可以逼真地模拟出学生进行实验操作的整个过程。在初中化学虚拟实验课件中,通过创设交互性实验仪器和场景来仿真实验,使学生经历动手操作仪器逐步完成实验的过程。其中,交互性是衡量虚拟实验课件质量的一个重要指标,这对开发平台提出了很高的要求,既要求能模拟化学实验的真实环境,又要体现良好的交互性。在众多仿真软件平台中,Flash具有丰富的动画功能、很小的swf文件及强大的交互性,是初中化学虚拟实验课件制作的首选开发平台。本文以初中化学氧气的制取实验为例,来说明基于Flash的虚拟实验课件交互功能的设计和具体实现。
　　一、交互功能的设计
　　像真实实验一样,学生首先要选择实验仪器,选择好后可以进行实验仪器的组装,组装好实验仪器就可以进行实验操作。能否选择正确的实验仪器,能否正确组装实验仪器,能否正确操作实验,依赖于学生的交互性操作。
　　在选择实验仪器时,课件界面左侧区域列出多个实验仪器,供学生选择。学生将选择的实验仪器拖入到右侧区域,如果是实验所需仪器,实验仪器将停留在右侧区域,并出现提示信息“请继续选择其他实验仪器”;否则实验仪器无法停留在右侧区域,返回到原来位置,并给出相应提示信息“您选择的实验仪器不正确,请重新选择”。如果全部选中实验所需仪器,则出现“下一步”按钮,提示用户可以组装实验仪器。
　　在组装实验仪器时,课件界面上部已经列出实验所需仪器,但实验仪器放置的位置不正确。如果学生拖动实验仪器到正确的位置,实验仪器将停留在正确位置,否则回到原来位置,等待学生再次拖拽。每种操作结果都会出现相应的提示信息,提示学生进行下一步操作。
　　实验仪器组装完毕后,进入实验的操作阶段。在仿真实验过程中,可以让学生自行操作容易出错的实验环节,如果操作正确,实验继续进行,否则实验停止,等待学生再次操作,直到操作正确,实验才继续进行。这种设计激发了学生的学习热情,并使学生能牢牢掌握实验操作的要点,避免在真正实验操作中发生类似错误。实验操作完毕后,会出现“重放”按钮,学生可以反复操作,达到熟练掌握实验的目的。
　　二、交互功能的实现
　　1.拖曳实验仪器的交互实现
　　实验仪器的选择和组装都是通过拖拽方式来完成交互性操作。本文仅以实验仪器的选择为例说明其交互实现过程。
　　选择实验仪器之前,在界面左侧显示备选仪器(如图1),将所需仪器拖入到右侧区域后,在右侧区域显示放大的实验仪器,同时左侧备选区的实验仪器消失。实验所需仪器全部选中后界面如图2所示,由于长颈漏斗和锥形瓶不是本实验所需仪器,所以无法被拖动到右侧区域。
　　
　　假设左侧备选区的长颈漏斗实验仪器影片剪辑为d1,连接导管实验仪器影片剪辑为d2,界面右侧放大的连接导管实验仪器影片剪辑为s2,“下一步”按钮为next1,动态文本框的变量名为t1。在选择实验仪器之前s2和next1都被隐藏。选中场景第1帧,在帧动作面板中输入如下语句。
　　stop();
　　_root.s2._visible=false;//隐藏右侧的s2元件
　　_root.next1._visible=false;//隐藏右侧的“下一步”按钮
　　num1=0;//用于保存当前已被选中的实验仪器个数,初始值为0
　　双击d1元件,选定元件中的“长颈漏斗”按钮,为其添加动作脚本:
　　on (press) {
　　 _root.d1.startDrag();//当在按钮实例上按下鼠标时,开始拖拽本按钮实例
　　 x1=_root.d1._x;
　　 y1=_root.d1._y;//获取d1的起始坐标(x1,y1)
　　}
　　on (release) {
　　 _root.d1.stopDrag(); //停止拖拽
　　 _root.d1._x=x1;
　　 _root.d1._y=y1;//由于d1不是实验所需仪器,返回其起始位置
　　_root.t1="您选择的实验仪器不正确,请重新选择";
　　}
　　双击d2元件,选定元件中的“连接导管”按钮,为其添加动作脚本:
　　on (press) {
　　 _root.d2.startDrag();
　　 x0 = getproperty(_root.line._x); //获取分隔线元件line的x坐标
　　 x1=_root.d2._x;
　　 y1=_root.d2._y;//获取d2的起始坐标(x1,y1)
　　}
　　on (release) {
　　 _root.d2.stopDrag();
　　 if (_root.d2._x>x0) { //判断对象是否进入界面右侧区域
　　 _root.d2._visible=flase;//隐藏左侧的d2元件
　　 _root.s2._visible=true;//显示右侧的s2元件
　　 _root.num1=_root.num1 1;//选中的实验仪器个数加1
　　 if (_root.num1==7) { //判断是否已全部选中实验所需仪器
　　 _root.next1._visible=true; //“下一步”按钮显示
　　 _root.t1="已经选择好实验仪器,请单击按钮继续操作";
　　 }
　　 else{
　　 _root.t1="请继续选择其他实验仪器";
　　 }
　　 } else {
　　 _root.d2._x=x1;
　　 _root.d2._y=y1; //返回其起始位置(x1,y1)
　　 _root.t1="请将实验仪器拖入到右侧的矩形区域内";
　　 }
　　}
　　当实验仪器全部选中后,出现“下一步”按钮,点击“下一步”按钮,可以跳转到第2帧,进行实验仪器的组装。
　　2.实验操作过程的交互实现
　　氧气收集完毕后,应先把导管从水槽里撤出,再熄灭酒精灯,目的为了防止水槽里的水倒流到试管,导致试管炸裂。在仿真实验时,应该让学生自行完成这些操作,以便加强学生对实验操作要点的理解。
　　创建一个影片剪辑元件,完成氧气制取实验的整个操作过程。假设第1200帧完成气体的收集,将第1201帧设为关键帧,从第1202帧开始制作导管从水槽里撤出的操作。
　　在第1201帧拖入按钮实例a1,调整它的大小和位置,使其覆盖导管,并将其alpha值设定为0,即透明。当动画播放到第1201帧时停止播放,等待学生进行交互操作,当导管被点击后,动画继续播放,从而实现了交互操作。
　　通过附加以上动作语句代码后,操作者在使用过程中通过鼠标拖拽各个对象就可以完成各种拖拽操作,点击热区就可以控制动画的播放和停止,从而真正实现课件的交互性。
　　
　　注:本文系辽宁省教育科学“十一五”规划立项课题“初中化学虚拟实验室的设计与开发”的研究成果
　　
　　(作者单位:沈阳师范大学教育技术学院)