岩石力学虚拟实验系统的开发

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1、岩石力学虚拟实验系统的幵发［摘要］针对岩石力学中三大基础实验，利用Flash软件及其编程技术开发的岩石虚拟实验系统，突破了时空的限制，把实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思考及操作有机融合为一体，探索了岩石力学实验教学的新模式。［关键词］岩石力学虚拟系统Flash近年来，随着国内各高等学校招生规模不断扩大，给高校实验教学造成了一定压力，学生人均实验次数明显减少。为解决上述问题，支持我校岩石力学精品多媒体课程建设，本着创新和探索精神开发了此实验系统。从当前国内外教学方式来看，多媒体教学势必成为以后

2、教学的主要方式。因此，精品多媒体课程处于大量紧缺之中，虚拟实验系统有着很好的应用前景。本系统利用Flash软件及其编程技术作为主要工具开发了此实验系统。Flash软件是美国Macromedia公司开发研制的一种矢量动画制作软件，矢量动画的优点是：文件体积小，图像清晰，任意放大和缩小图像不矢真，便于网络传输，Flash集成的ActionScript（动作脚本语言）使动画具有很强的交互性。同时，Flash软件对图形具有良好的控制能力，在动画中图形可根据鼠标的操作和程序设定作出相应的变化，如移动、鼠标响应

3、、鼠标拖动等。一、系统开发目标岩石力学是一门实践性和理论性很强的课程，由于受教学的课时限制，不可能让每个学生都能进行实验操作，造成教师和学生在讲授、学习本课程实验时都有一定的困难。加之目前实验设备和资源的不足，因此开发网络虚拟实验系统事在必行，同时网络虚拟实验系统可以实现资源共享，便于远程学习与交流。更重要的是它打破了时间、地域的限制，使人们可以不受时间和地域的影响进行学习与交流。开发该系统的目标是:尽可能采用最新的计算机多煤体技术，将文字、图像、动画等相结合，使岩石力学的大部分章节的实验原理、实验

4、过程等课堂上不易讲授的内容在计算机上显示出来，使之成为岩石力学与工程课程教学的重要辅助手段，以缩短教学时间，提高教学质量。二、开发设计过程该虚拟实验系统包括四个部分:岩石单轴压缩虚拟实验、岩石单轴抗拉强度虚拟实验、岩石点载荷虚拟实验和岩石三轴压缩虚拟实验。其中每个实验又分为六个部分:实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。内容详细分明，严格按照实验过程进行阅读和操作。能够真正使实验者在网上学习到实验的操作规程和步骤，并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。实验原理，实验目

5、的和数据分析都属于文字与图表的说明性板块。在制作中将相关文字与图表逐桢添加，然后有控制地逐侦显示。实验设备与仪器中要添加仪器图片，并能使用户有选择性地查看相关仪器图片说明。这里我们运用了Flash中的ActionScript编程语言，实现了鼠标响应事件，使用户通过鼠标操作就能够有选择行地查看图片，正确的认识和使用实验仪器。实验演示的制作用到了Flash中的动画编制功能首先，依照真实仪器设备创建简单的虚拟实验模拟设备模型然后，按照实验操作规程，一步一步地将实验过程以动画的方式完整地演示出来，并加入文字

6、注解说明，将操作步骤和相关注意事项同步显示出来。在动画演示的时候留有足够的时间间隔，使用户能够了解实验的每一个操作步骤和注意事项。实验操作用了鼠标响应功能来控制实验进程。同时，为了确保用户在提示下能正确的操作，我们用影片剪辑和按钮剪辑相互封套的方式实现模块间的对话。这样，系统就可以自己检查用户的操作，只有操作正确才能进行下一步，使用户能够真正掌握实验步骤和注意事项。三、关键技术与编程实现实验操作板块的开发是整个虚拟实验系统重点和难点。在这个板块里，需要用户自己亲自操作虚拟实验设备，并且关键是要能够实

7、现系统的自检核对功能，保证用户实现正确操作。这里用到了较多的ActionScript编程语言，鼠标响应，拖动，按钮控制，模块内部和模块之间对话等操作。例如，在虚拟岩石单轴压缩实验中，需要实验者将岩石试件放入实验用的液压设备中，在此过程中用到的动作脚本语言为：岩石试件的拖放：on(press){startDrag(“试件”)；}on(release){stopDrag();if(_root.试件._x>490_root.试件._x370_root.试件._yl00)v=l;}四、开发设计结果按照预期的

8、目标，将每个虚拟实验系统分为六个模块：实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。其中的实验原理、实验目的和实验数据分析，经过资料收集与整理，内容详尽分明。确保了使用者在网上能够真正学习到实验的操作规程和步骤，并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。在开发制作过程中，实现了文字和图形的动态变化和显示，图形和文字的模块化，模块和模块之间的对话控制，还实现了响应鼠标，自动控制，判断和传递信息等交互功能。五、结语此系统开创了岩石力学实验教学的新模式，