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模拟运动V1.0(高中)
发表日期:2006年11月22日   出处:第七届全国中小学作品大赛  作者:袁冠明  编辑:admin  有7132位读者读过此文 【字体:  

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作者:袁冠明

 

创作思想

我进入高一时(2004年),学校要筹备“卓博杯”比赛,我将用QB环境下开发的程序《物理.声波》作品上交,这个就是《模拟运动》的雏形。它使用比较精简的代码就可以实现物理某种现象。但这个程序并没得到好成绩,老师建议把界面改的友好些。于是,我又学习了VB这个面向对象的开发工具,使程序给人以视觉和听觉的冲击。我把《模拟运动》在QB开发好的一部分代码移植到了VB上。我还利用课余时间,找了大量的资料,学习新的开发工具,移植代码,完善程序……。到了高二(2005年),我的《模拟运动》终于成型,并定义为初始版本1.0 。

这个程序制作目的主要是模拟原生物运动的过程,并希望将这种模拟运动推广到可以演示环境变量对生物的影响。我不断学习,修改代码,程序又逐渐丰满。于2006年完成了《模拟运动V1.10》版,重点修改了系统内核部分代码,使程序稳定下来。

创作过程

数学:三角形函数

生物知识:高级哺乳生物中肌肉的一伸一缩的运动原理

物理:机械运动

肌肉 .moni

实现模拟技术:如何可以做出肌肉的一伸一缩的运动原理呢?我们学习了初中和高中的三角形函数,多是描绘边与角或边与边,角与角的关系。肌肉的模型就是根据三角形原理写成的。要制作它的运动,就是利用这个三角形的函数变化数值来实现。计算点与点的距离,循环运动的位置,环境变量对他的影响等等。

毛虫 .moni

实现模拟技术:肌肉.moni的基础上再进一步地复杂化,但它的原理是没有变的。依然是根据生物肌肉的一伸一缩现象来表达。可以说,毛虫.moni 是由多个肌肉.moni所组成。每个三角形都由相同的函数来支持运动。函数变量变化,运动的伸缩也会变化。

海星 .moni

实现模拟技术:这个文件是所有文件中最复杂的。因为它并不是单一的二维,而是三维,比前面的更有立体感。三角形的函数就更加复杂。它是有很多的三菱柱构成。他们互相连接在一起。在函数值变化的同时又要确保图形不会因为函数的变化而变化。必需定义函数值十分精确。当它在运动时,这部分的肌肉收缩,其他的肌肉在伸展,然后动作又互相调换,这部分伸展,其他部分在收缩。如此不断地循环这些固定的动作。

程序安装使用简便,反映学生在数学建模、生物形体结构、运动与肢体的关系、物理运动等方面都有一定的认识,与当今科技界流行的仿生学研究比较接近,在对模拟生物运动的过程中,学生的探索与创新精神一览无余。该问题的研究成果对研究各种机器人的运动和动画制作具有非常好的参考作用。

如果程序模拟的各种生物运动能提供具体实例、找到运动抽象的来源,程序就更完美。

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