物理实验中心网站建设中flash的应用.doc
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1、毕业论文(设计)学院: 电子信息工程学院 专业: 通信工程 年级: 题目: 物理实验中心网站建设中flash的应用 学生姓名: 学号: 指导教师姓名: 职称: 2012年5月25日第 24 页中南民族大学本科毕业论文(设计)原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日 注:本页放在学位论文封面后,目录前面目 录摘要1Abstract11 引言22虚拟实验的概述22332.2.2 国内虚拟实验的现状32
2、.3 虚拟实验研究的意义43 虚拟实验的特点4虚拟性43.2灵活性453.4操作便捷,主导性强553.6 有效地激发学生的学习兴趣64 虚拟实验系统设计的基本过程64.1 开发工具flash 8的概述64.1.1 flash的发展历史64.1.2 Flash的应用领域74.2 Flash的发展趋势79104.5 搜集素材104. 6 虚拟实验动画的制作10114.6.2 示波器的设计14164.8 发布作品165 Dreamweaver的网页制作175.1 Dreamweaver搭建站点175.1.1 确定网站内容的结构17175.1.3 创建本地站点175.2 Dreamweaver设计网页
3、17致 谢18参考文献18Flash在大学物理虚拟实验中的应用摘要:将虚拟实验应用于大学物理教学中,可增加学生对实验的感性认识,帮助学生深入理解实验原理。参考若干高校的有特色的虚拟物理实验系统,利用Flash软件精心设计了符合我校教学实际的大学物理虚拟实验系统。虚拟实验系统的设计过程为:确定设计思想、主体架构, 搜集素材、设计动画、调试发布,最后将flash作品嵌入用Dreamweaver制作好的网页中。本虚拟实验系统界面友好 、交互性强、视听同步,给人耳目一新的感受。h关键词:虚拟实验;物理教学;flash;Dreamweaver;网站建设Application of Flash in vi
4、rtual experiment of university physicsAbstract: Virtual experiment is applied to physics teaching at the university. It can increase perceptual knowledge of the experiment for the students and help the students to understand the principle of experiment deeply. Consulted many virtual physical experim
5、ent system, i use Flash software to design the virtual experiment system that accords with our teaching reality. The design procedures are as follows: designing major structures, collecting material, designing cartoon, debugging, releasing, and inserting flash into the web page. The virtual experime
6、nt system has many characteristics, such as, friendly interface, preferable interaction and audio-visual synchronization and so on. It can give viewer bring a new feeling.Key words: Virtual experiment; Physics teaching; Flash; Dreamweaver; Website construction 1 引言美国Virginia大学的Willian Wolf教授在1989年首次
7、提出了虚拟实验室的概念,其最初的想法是为了方便各个实验室的科研人员共同分享彼此的仪器、数据,并进行交流思想与远程合作1。虚拟实验是指在虚拟实现技术的基础之上的实验过程。学生通过在在虚拟实验的过程中得到虚拟场景中的亲身体验。达到了认识与了解物理规律以及认识世界的目的。在实验教学中推广虚拟大学物理实验具有重要意义:通过制作简洁美观的界面以及逼真的实验元器件,可以创造性地开启一种全新的实验教学方式,打破实验空间、时间、仪器的限制,有效地提高大学物理实验教学的效果与质量。目前,可以用于开发虚拟实验的工具有很多,其中,flash应用最为广泛,并形成了很多不错的成果。近些年,很多高校运用flash工具,开
8、发了自己的虚拟实验系统,并已投入使用。2虚拟实验的概述1966年,美国MIT的林肯实验室开始了头盔式显示器的研究,揭开了虚拟实验技术研究及应用的序幕1。虚拟实验是一种多维的经历,这种经历全部或部分地由计算机引起,并且经历这种环境的人将其作为显示环境而接受。 人们把虚拟实现环境中进行的实验称之为虚拟实验借助于虚拟技术所创建的实验环境进行研究分析的实验方法。虚拟实验是依托“虚拟现实”的技术而产生与发展的一种实验模型。虚拟实验再广义上似乎也是一种模拟实验,但他在实验的本体逼真性与应用普适性,以及在给予实验者现场实时感受与实验效果等方面,传统的模拟实验或仿真实验是根本无法比较的。虚拟实验一般通过虚拟实
9、验室而进行。虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适用于进行虚拟实验的实验系统,包括相应实验环境、有关实验仪器设备,实验对象以及信息资源等,吭一声某一现实实验室的真实实现,也可以用是虚拟构想成的实验室。虽然没模拟实验、仿真实验、虚拟实验三者的技术支持与实现手段各不相同,但其基本思想是相同的,即借助另一系统来研究相对复杂或抽象的实际系统。综上所述,我们可以看出虚拟实验的发展大致经历了思维模型与逻辑分析阶段、模拟仿真阶段、与虚拟实现三个阶段。思维模型与逻辑分析阶段是以科学实验为基础,以逻辑推理为根据,在思想中塑造实验模型的实验方法。计算机仿真阶段是以系统数学模型为基础,在一定假设条件下用计算机对实验
10、对象的数学模型进行的信息处理过程。计算机仿真是分析评价现有系统运行状态或设计优化系统性能的一种技术手段,在航空航天、工程设计、生态环境等领域有着广泛的应用。虚拟实现阶段是以虚拟实现技术为基础,通过模拟人及周围真实环境交互方式而建立的观察界面进行试验的过程。虚拟实现技术的多感知、交互性、自主性等特点,突出了实验的形象性与直观性。国外对于虚拟实验的研究始于上世纪八十年代末,当时一些研究机构试图以计算机为工具,模拟一些复杂的系统的运作,并对其加以控制。如麻省理工学院于1988开发并投入使用了Web lab在线实验,不仅本校的学生可以随时访问实验室进行实验,其他高校的学生也可以访问,学生只需点击设备菜
11、单,可以选择合适的一起设备2。另外,美国科罗拉多州大学物理教育技术中心设计了基于JAVA技术的仿真项目,这些项目设计力、热、声、光、电以及量子物理中的一些简单的物理实验以及物理现象,其中每一每一个项目都尽可能做“交互式”,“游戏式”2。其主要的目的是激发学生学习的兴趣并帮助他们对物理概念以及物理原理的理解。 2.2.2 国内虚拟实验的现状 上世纪九十年代初,国内一些高校开始致力于计算机虚拟实验的研究与开发,至今已取得了可喜的成绩。目前最具权威的虚拟实验教学系统是中国科技大学天文及应该物理系开发的大学物理虚拟实验教学系统,这套系统是“九五”国家重点技术攻关项目,也是第一套实验教学软件,该成果在国
12、内的一些高校得到广泛的使用。这套系统的特点在于采用面向对象的技术建模,对仪器与器件实现模块化,用数值模型建立仪器原理、实验设计、操作的各种数学关系,用图像模型表现操作的真实感,并用时间驱动方式将它们编造出来,使得这套系统具有任意的操作性与真实的交互功能,实现可设计性与真实感。通过对虚拟物理实验的学习,学生可以实验的物理思想与方法,仪器的结构及原理的理解,可达到实际实验难以达到的效果,实现培养动手能力,学习实验技能,深化物理知识的目的,同时增强了学生对物理实验的兴趣,大大地提高了物理实验的教学水平,是物理实验教学改革的有力工具。 随着高校教育信息化的发展以及物理实验教学的需要,许多高校都将虚拟实
13、验引入了本校物理实验教学,使得物理实验教学在时间与空间上得到了延伸,极大地促进了实验教学改革的进程。但是,从现阶段个高校开展情况来看,虚拟实验应用于大学物理实验教学还存在一些问题。2.3 虚拟实验研究的意义通过前文对大学物理虚拟实验系统的研究与分析,虚拟实验应用于大学物理实验教学还存在很多问题,无论是从仿真实验软件设计方面,还是从应用方面都需要我们做进一步探讨。在设计实现方面,首先给出大学物理虚拟实验的设计原理,并结合flash软件的实际特点,详细探讨了如何利用flash平台开发大学物理虚拟实验系统。在应用方面列举了实际开发出来的案例,使读者能够举一反三,获得启迪,开发出更好的作品。3 虚拟实
14、验的特点虚拟性 虚拟实验及实际实验的一个显著而本质的不同就在于其虚拟性。正是由于虚拟性,才使得虚拟实验具备了实际实验所不具备的特殊优势,在很大程度上减少了实验设备及空间,节约资金,改善实验条件。首先,虚拟实验中的设备、仪器与对象都不是实物,都是虚拟的,是对实物的模拟,拓展了实验对象的范围,以便获得在自然状态下难以获得的课题信息。其次,从实验过程来看,虚拟实验不设计实际的物理、化学、生物等过程,它是建立在计算与逻辑推理基础上的,因而一些具有破坏性、损伤性的实验能在虚拟实验系统中得意运行。3.2灵活性 虚拟实验系统在设计时采用的是“面向对象”的的概念,其优点主要是:功能软件的模块化提高了资源的课重
15、复利用率,具有良好的课扩充性,仪器可以由用户自己定义,使得组建系统变得更加灵活简单。及此同时,在虚拟实验的过程中,学生能方便地改变事物的条件以观察所发生的变化,有利于学生获得丰富的感性知识,便于学生根据自己的假设分析实验数据。在虚拟实验环节中并不一定需要一种理论或假设作指导,但却可能会为某一理论提出某些观点或意见,因为虚拟实验的灵活性使得学生能从实验过程中学习,不仅知道实验的结果,而且能体验知识的发现过程,激发学生进一步提出问题及寻求解决问题的兴趣。例如,验证单摆实验中周期及摆长、摆球质量与重力加速度的关系3。在真实实验中,虽然可以改变摆长长度或调换摆球来改变质量,分析及推导周期及摆长的平方成
16、正比、及摆球质量无关,但无法得到及重力加速度的平方根成反比的结论。而利用虚拟实验可以很方便地进行相关地探讨,在交互控制方面,可以利用鼠标在有效的范围内既可改变摆长,又可改变摆球质量与重力加速度,每次实验可以利用鼠标拖动摆球在5范围内取某一值后,摆球开始摆动并进行数据记录。在虚拟实验中,可以随时根据需要想停就停,想动就动,同时数据表格准确地记录下相应状态的数据,非常便于对某一时刻或某一位置状态,以及对多组数据进行对比、分析与研究。 较好的的交互性,虚拟实验不仅可以在内容的学习使用上提供良好的交互控制,而且可以运用适当的教学策略,指导学生学习,更好地表达出“因材施教的个别化教学”。 较强的表现力,
17、用flash制作的虚拟实验系统不仅可以更加自然、流畅、逼真的表现出多姿多彩的视听世界,还可以对宏观与微观实物进行模拟,对对象、无形事物进行生动的,直观的表现,对复杂过程进行简化再现等。这样,就是原本枯燥的教学活动充满了吸引力。3.4操作便捷,主导性强 虚拟实验教学具有较高的艺术性,整体标准相对统一,操作简单、便捷,能在不同配置的机器上运行,是一个最基础的要求。课件的制作上能够表达出物理实验的意义,把实验课中知识原理清楚归纳起来,把操作步骤动态演示出来,让学生能够及时掌握与理解。物理实验的介绍调理清楚,主题明确,通熟易懂。在物理虚拟实验中的按钮具有很强的交互性,可以随时控制界面的跳转,及时给予学
18、生实验信息反馈,很好掌握学习主导权,增加学生学习物理实验的积极性。 总所周知,物理是一门以观察与实验为基础的学科。学生的观察能力需要认真培养,而培养观察能力又只有从实验教学与实验演示中获取,因此丰富多彩、生动有趣的实验是物理教学的特点。我们通过实验课不仅能让学生记起某些结论、实验步骤,而更重要的是利用flash多媒体技术能够使学生透彻理解并完全掌握产生实验结论的整个过程。在一般的物理演示课堂上,由于常规仪器与学校条件的限制,实验效果不尽人意。通过flash多媒体技术模拟实验的帮助,完成一些重要的,但在现实条件下又难以完成的一些物理实验,充分补充了常规实验仪器的不足,提高了物理实验的演示效果与课
19、堂效率。在传统物理实验,一方面由于怕发生意外与造成实验仪器的损坏,在许多实验规章制度,对学生诸多限制;另一方面,由于实验环境与实验条件的限制,实验结果往往与物理理论不一致,甚至出现相反的数据这一切无不暴露了传统实验的弊端。让学生在flash环境下进行虚拟实验操作,以自主模拟实验为基础进行多媒体教学,则可以解决这一难题。3.6 有效地激发学生的学习兴趣兴趣是最好的教师,是推动学生学习的内在动力。激发与培养学生的学习兴趣,就是要把课程标准对学生学习学科知识的要求,转化为学生求职的欲望。flash制作的虚拟实验教学,可以缩小娱乐学习的强烈反差,激发学生产生想学的愿望。就拿本次的作品示波器来说,在实际
20、的实验室,学生面对的是食物的示波器,其操作麻烦、枯燥,过程展示不明显、生动,不能全面展示教学想要大道的目的,很多学生做这个实验都只是为了完成任务,而不是真正地去了解它,深刻地掌握它。但是利用虚拟实验系统演示示波器的操作过程,不仅可以让学生更好地观察、理解问题,还能激发学生的学习兴趣。Flash制作的虚拟实验动画具有漂亮的界面以及有趣的动态演示,成功地吸引学生的注意力,有效地激发学生的学习兴趣。4 虚拟实验系统设计的基本过程4.1 开发工具flash 8的概述4.1.1 flash的发展历史Flash由macromedia公司推出的交互式矢量图与Web动画的标准。网页设计者使用Flash创作出既
21、漂亮又可改变尺寸的导航界面以及其他奇特的效果。Flash最早期的版本称为FutureSplashAnimator,当时FutureSplashAnimator最大的两个用户是微软与迪斯尼 4。1996年11月,FutureSplash,1998年5月推出了Flash3.0。但是这些早期版本的Flash所使用的都是Shockwave播放器4。2000年8月Macromedia推出了Flash5.0,它所支持的播放器为FlashPlayer5。Flashaction script已有了长足的进步,并且开始了对XML与SmartClip(智能影片剪辑)的支持。Action script的语法已经开始
22、定位为发展成为一种完整的面向对象的语言,并且遵循ECMA Script的标准,就像java script那样5。2002年3月Macromedia推出Flash MX支持的播放器为FlashPlayer66。Flash6开始了对外部jpg与MP3调入的支持,同时也增加了更多的内建对象,提供了对HTML文本更精确的控制,并引如Set Interval超频帧的概念。同时也改进了swf文件的压缩技术。之后Macromedia又相继推出了Flash 8,Flash 9及现在的Flash CS3。相信Flash的软件以后还会在不断的更新,使其更加完美。4.1.2 Flash的应用领域Flash的应用十分
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