2020年岩石力学虚拟实验系统的开发论文

岩石力学虚拟实验系统开发论文文摘针对岩石力学的三个基础实验，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间和空间的限制，将实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思维和操作有机地结合起来，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，随着国内高校招生规模的不断扩大，给高校实验教学带来了一定的压力，每名学生的实验数量明显减少。为了解决上述问题，支持我校优秀的岩石力学多媒体课程建设，本着创新探索的精神，开发了该实验系统。从目前国内外的教学方法来看，多媒体教学必将成为未来的主要教学方法。因此，高质量的多媒体课程非常缺乏，虚拟实验系统具有良好的应用前景。该系统以Flash软件及其编程技术为主要工具，开发了该实验系统。Flash软件是美国Macromedia公司开发的矢量动画制作软件。矢量动画的优点是：文件小，图像清晰，任意放大和缩小图像不准确，不便于网络传输。Flash集成动作脚本(动作脚本语言)使动画具有很强的交互性。同时，闪存软件对图形有很好的控制。动画中的图形可以根据鼠标操作和程序设置做出相应的改变，如移动、鼠标响应、鼠标拖动等。岩石力学是一门非常实用的理论课程。由于教学时数的限制，不可能让每个学生都进行实验操作，这给教师和学生在本课程实验的教与学带来一定的困难。除了目前实验设备和资源不足之外，开发网络虚拟实验系统势在必行。同时，网络虚拟实验系统可以实现资源共享，方便远程学习和交流。更重要的是，它打破了时间和地域的限制，使人们可以不受时间和地域的影响而学习和交流。开发该系统的目的是尽可能地利用最新的计算机多媒体技术，将文字、图像、动画等结合起来，使岩石力学大部分章节中不易教授的内容，如实验原理和实验过程，能够在计算机上显示出来，成为岩石力学和工程课程教学的重要辅助手段，从而缩短教学时间，提高教学质量。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、岩石点荷载虚拟实验和岩石三轴压缩虚拟实验。每个实验分为六个部分：实验原理、实验目的、实验仪器设备、实验演示、实验操作和数据分析。内容详细清晰，阅读和操作严格按照实验过程进行。它能真正使实验者在网上学习实验的操作程序和步骤，并能在网上亲自模拟实验室的各种现场操作。实验原理、实验目的和数据分析属于文本和图表的解释部分。相关文本和图表在生产中逐帧添加，然后以受控方式逐帧显示。实验设备和仪器应增加仪器图片，用户可选择查看相关仪器图片的描述。在这里我们使用Flash中的ActionScript编程语言来实现鼠标响应事件，这样用户可以通过鼠标操作来有选择地查看图片，正确理解和使用实验仪器。实验演示的制作使用了动画功能。首先，根据真实的仪器设备，建立简单的虚拟实验仿真设备模型。然后，按照实验操作程序，一步一步地将实验过程以动画的形式完整演示出来，同时添加文字注释来展示操作步骤和相关注意事项。动画演示时留出足够的时间间隔，让用户了解实验的每个操作步骤和注意事项。实验操作使用鼠标响应功能来控制实验过程。同时，为了保证用户在提示时能够正确操作，我们采用了胶片剪辑和按钮剪辑相互缠绕的方式来实现模块之间的对话。这样，系统可以自己检查用户的操作。只有当操作正确时，才能进行下一步，这样用户才能真正掌握实验步骤和注意事项。实验操作面板的开发是整个虚拟实验系统的重点和难点。本节要求用户自己操作虚拟实验设备，关键是能够实现系统的自检功能，保证用户的正确操作。这里使用了更多的动作脚本编程语言、鼠标响应、拖动、按钮控制、模块内和模块间对话。例如，在虚拟岩石的单轴压缩实验中，要求实验者将岩石样品放入实验中使用的液压设备中，在此过程中使用的动作脚本语言是：拖放岩石样本：打开(按下)样本；开启(释放) StOpDrag()；if(_根。标本。_x490_root。标本。_x580_root。标本。_y370_root。标本。_y510)gotoandPlay(483)；压力杆：的阻力打开(按下)startDrag(，false，93，99.7，93，111.2)；开启(释放) StOpDrag()；if(_ y100)v=1；按照预期目标，每个虚拟实验系统分为六个模块：实验原理、实验目的、实验仪器设备、实验演示、实验操作和数据分析。经过数据收集和分析，实验原理、实验目的和实验数据分析清晰详细。这保证了用户能够在互联网上真正了解实验的操作程序和步骤，并能够在互联网上模拟实验室中的各种现场操作。在开发和生产过程中，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，模块间的对话控制，以及对鼠标的响应、自动控制、判断和信息传递等交互功能。该系统开创了岩石力学实验教学的新模式，为岩石力学实验改革提供了有力工具，实现了实验教学内容在时间和空间上的拓展。实现开放式教学模式的目的，实现远程教育的功能；解决了我校扩招后岩石力学实验教学的压力。培养学生的创新思维和思维能力。1胡峰等