交互性Flash在基础化学实验中的应用

彭敏 李莲云 王周 邹小勇 陈六平

(中山大学化学与化学工程学院 广东广州510275)

Flash是集动画创作与应用程序开发于一体的创作软件。因为Flash文件非常小，所以特别适用于加工、创建通过Internet提供的内容，常见于网页动画的制作。

Ozmen H等的研究证实Flash动画在辅助学生学习化学理论或概念方面是很有效的［1］;在辅助实验教学方面，Flash动画也能起到很好的作用。实验是实验者进行操作的过程，操作需要载体或对象，化学实验中的操作载体或对象就是各种玻璃仪器或者测试仪器。例如在量取70mL水这个实验操作中，实验者的操作对象是一个100mL的量筒。故通过Flash虚拟基础化学实验操作具有可行性，并且有广阔应用前景。Flash在化学实验中已有广泛应用，如贾飞云利用Flash软件仿真模拟有机化学实验装置的组装［2］;Zhang Q X等以Flash软件为平台，结合Photoshop软件，制作了物理化学实验的多媒体模拟课件，在实验教学中取得了良好效果［3］。Flash还可用于虚拟实验仪器设备，如刘志广等通过Flash等软件实现了离子色谱仪器的虚拟［4］。

1 Flash在实验基本操作中的应用

1.1 实验基本操作的重要性

基础化学实验包括无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验4大类。其中，规范的实验操作是化学实验成败以及保障操作者安全的关键。以水的总硬度测定实验为例，实验过程涉及到称量、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。通过实验训练可使学生掌握并熟练使用这些操作技能，从而获得好的实验结果。

1.2 实验基本操作的Flash制作

实验课本虽有基本操作的详细说明，但多数是文字，只搭配了少量图片，内容比较抽象枯燥，学生难以掌握其中要点。为此，本文以分析化学实验为例，挑选了一些分析实验的常用基本操作，并通过制作Flash文件对其操作要点进行直观展示。文中所涉及的Flash动画制作都是用Flash MX2004软件完成的。

图1给出了一些分析化学实验常用的玻璃仪器，包括:试剂瓶、滴定管、移液管、容量瓶。学生可点击相应按钮或仪器图片进入相应环节。在设计仪器使用的动画演示环节时，我们将相关操作细分成多个步骤，各步骤间通过“确认”按钮链接，学生观看完当前步骤后点击“确认”按钮进入下一步骤的动画演示(图2)。相比一气呵成的动画播放方式，这种具有交互性的播放方式可使学生在学习操作步骤时有充足的思考时间，加深对操作细微处的印象和了解。

图1 基础分析实验常用玻璃仪器使用的Flash演示

图2 Flash实现实验操作步骤的控制

在滴定管使用环节上，还设定了虚拟实验的内容:学生可点击滴定管的活塞进行滴定;当滴定到达终点，程序给出终点提示，这时学生需要输入滴定管的读数，程序会根据读数正确与否给予提示，以帮助学生掌握有效数字的概念(图3)。

2 Flash虚拟实验仪器的应用

基础化学实验通常也会涉及到分析和测量仪器的使用，如电子分析天平、pH计、分光光度计等。虽然在实验课本中详细阐述了仪器的使用原理、使用方法以及操作步骤，但仅限于文字和图片。我们为学生制作了一批介绍相关仪器的Flash，其最大特点是虚拟真实的操作过程，具有良好的交互性;学生在使用时能直观体会到仪器的具体操作过程和要点。

图4为S22PC分光光度计操作演示Flash，从接通电源预热开始，清楚再现了仪器真实操作中的每一个步骤，而且这些操作都具有交互性，并非简单的演示。学生可以点击波长旋钮调整所需波长(图5)，可以点击仪器面板上的相关按键改变测试模式或进行调零和校正，仪器面板上的显示屏会根据不同操作显示相应的内容(图6)。这种虚拟实验仪器的Flash可以在很大程度上还原仪器的真实操作过程，可使学生在正式实验前体验仪器的具体操作。这类Flash的良好交互性有助于激发学生的学习兴趣，提高学习效果。

3 交互性Flash制作的心得

3.1 Flash元件的制作

Flash元件是制作Flash的基本要素，可分为图形、影片剪辑和按钮3种类型。设计Flash动画时需制作大量的元件，制作元件所需的图像既可用相关软件绘制，也可由图片或照片获得。从真实反映仪器原貌的角度来说，照片是较好的选择。在制作本文所述Flash时，由照片制作相关元件通常需经过以下几个步骤:

(1)拍摄仪器照片。在拍摄仪器照片时，并非图像分辨率越高越好。因为分辨率高，照片占用空间大，最终制作出来的Flash会偏大，不利于保存、发布和传播。因此，在能满足制作Flash元件所需清晰图片的前提下，拍摄照片时的分辨率只要稍大于所制作Flash的分辨率即可。

图3 Flash实现交互性的虚拟实验过程

图4 S22PC分光光度计的虚拟操作Flash

图5 Flash虚拟仪器波长的调节

图6 Flash虚拟仪器操作面板

(2)照片的处理及图像截取。照片通常需要进行预处理，如调节对比度，以使其清晰。从照片中截取图像时要用到一些图片处理软件(如Photoshop)。在截取图像时，先对照片进行放大再使用绳索工具或钢笔工具，这样能精确地截取所需的图像。

(3)保存图片素材。截取下来的图片以保存为png格式为好。这种格式的图片具有高保真性、透明性及文件体积较小等特性，在将其导入至Flash制作程序并转化成元件时，元件的背景是透明的，可避免制作时因为元件背景的非透明而造成相互遮掩的情况。

(4)素材导入并转化为元件。通常一个Flash会包含几十个甚至更多的元件，因此元件的命名要有一定规律。例如命名时，影片剪辑统一以_mc(即MovieClip，影片剪辑)作后缀，按钮统一以_btn(即Button，按钮)作后缀，这样既方便管理，在编写动作脚本语言(Actionscript)时也能一目了然。

3.2 Actionscript的灵活运用

在制作具有交互性的Flash动画时，Actionscript(AS)是必不可少的。AS是面向对象的编程语言，常添加在影片剪辑和按钮上。作为交互性元件的按钮，结合影片剪辑，再赋予一些AS语言，就可以实现对仪器某些功能的模拟。

如图7，为了在Flash中模拟S22PC分光光度计的波长调节功能，我们在旋钮上覆盖了一个圆形按钮(该按钮只有感应区域，故在动画播放过程中是不可见的)和影片剪辑xuanzhuan_mc(显示旋钮转动方向的箭头动画)，在波长显示框处添加了另一个影片剪辑biaochi_mc(这是一个遮罩动画，影片播放时只可看到波长显示框内的内容)，然后在圆形按钮上添加如下AS命令(双斜杠后面为注释):

图7 Flash实现波长调节模拟所需元件

on(press){ //添加鼠标按下时的事件

this.xuanzhuan_mc.play(); //播放提示箭头动画

this.xuanzhuan_mc._visible=true; //提示箭头动画设置为可见

this.biaochi_mc.play();} //播放波长标尺的遮罩动画

on(release){ //添加鼠标松开时的事件

this.xuanzhuan_mc.stop(); //停止播放提示箭头动画

this.xuanzhuan_mc._visible=false; //提示箭头动画设置为不可见

this.biaochi_mc.stop();} //停止播放波长标尺的遮罩动画

on(releaseOutside){ //添加鼠标在感应区域外松开时的事件

this.xuanzhuan_mc.stop(); //停止播放提示箭头动画

this.xuanzhuan_mc._visible=false; //提示箭头动画设置为不可见

this.biaochi_mc.stop();} //停止播放波长标尺的遮罩动画

在AS语句的作用下，Flash能很逼真地模拟仪器的波长调节功能。可见，在制作交互性动画时，只要灵活地运用AS编程，实现实验仪器功能的模拟是可行的。

4 工作展望

目前，依托学院网络资源共享平台，学生可随时访问网站，下载相关Flash。2013学年开设的普通化学实验课程包含分析实验的内容，学生可在实验课前下载基础分析实验常用玻璃仪器的Flash进行预习;根据学生使用后的反馈，与教材相比，Flash更生动有趣，也更便于掌握操作要点。在同期开设的无机化学实验“磺基水杨酸铜配合物稳定常数的测定”中，主要使用S22PC分光光度计进行配合物吸光度测定，学生可以提前下载使用S22PC分光光度计的Flash，学习仪器原理和操作，从而加深对实验的理解，有助于实验顺利进行。

计算机辅助教学是实验教学的重要手段之一，实验教学工作者应该充分利用计算机和网络工具，给学生提供更多书本之外的有针对性的学习资料，以促进实验教学。就我们目前的情况来说，现有的实验Flash及其他资料都需要更进一步完善。例如基础无机、有机实验操作Flash已经在制作之中，除了小型仪器之外，一些基础实验常用的大型仪器(例如紫外可见分光光度计、红外光谱仪)的Flash虚拟也纳入我们的计划。这些内容完成后，与其他实验教学材料整合所形成的系统性资源将为基础化学实验教学工作带来更大的便利。

［1］Ozmen H，Demircioglu H，Demircioglu G.Comput Edu，2009，52:681

［2］贾飞云.中国医学教育技术，2010，24(2):168

［3］Zhang Q X，Wang J.Adv MaterⅠnf Technol Process，2011，271-273:1400

［4］刘志广，刘素花，杨二霞.计算机与应用化学，2007，24(12):1696