高分子材料工程三维虚拟实验教学系统简介

高分子材料工程是材料成型专业的一门主干技术基础课,其理论性和实践性都很强,它的实验教学是课程教学中的一个重要实践环节。目前,现实中的高分子材料工程实验存在以下局限性:

1.    硬件依存性较强,只能在特定实验室进行;

2.    需要数量较大的仪器设备,才能满足学生独立进行实验的需求;

3.    部分实验具有一定危险性;

4.    部分实验费时、费力、效率低,而且实验过程繁琐、枯燥。

高分子材料工程工程三维虚拟实验教学系统建设满足以下主要功能:

本软件是针对院校《高分子材料工程》实验课程配套开发的可在网上开展的虚拟实验课程,课程模拟真实实验中用到的器材和设备,提供与真实实验相似的实验环境;为保证软件的交互性和扩展性,软件采用国际领先的Unity3D引擎开发而成,且插件在近1年内有更新版本,并可支持后续的优化升级。软件交互性良好,用户在场景中,通过鼠标、键盘的交互,实现在场景中走动,通过视角旋转、拉近观察场景元素中的细节,支持用户从任意视角、任意距离观察实验台。

本虚拟仿真实验教学课程主要包含以下典型实验:

•    高分子的注塑成型自动化生产线虚拟实验

•    注塑模具的拆装及结构认知虚拟实验

•    从茶叶中提取咖啡因虚拟实验

•    苯乙酮的制备方法虚拟实验

•    发光材料的制备技术虚拟实验

•    甲基橙制备虚拟仿真实验

•    水杨酸酯化反应虚拟实验

(1)高分子的注塑成型自动化生产线虚拟实验

汽车注塑成型生产线场景效果图

汽车注塑生产线场景效果图

(2)注塑模具的拆装及结构认知虚拟实验

测量模具的尺寸

认知模具结构

(3)从茶叶中提取咖啡因虚拟实验

咖啡因的提取与鉴定虚拟仿真实验

学生在实验过程中请求指导,系统自动给出实时的指导

(4)苯乙酮的制备方法虚拟实验

苯乙酮制备方法虚拟仿真实验操作图

苯丙酮的制备方法虚拟仿真实验

(5)发光材料的制备技术虚拟实验

发光材料的制备-新型发光磷光助剂的精细合成虚拟仿真实验

仪器组织过程

(6)甲基橙制备虚拟仿真实验

实验场景效果图

冰水浴、三口瓶、电子天平放置于实验台过程

(7)水杨酸酯化反应虚拟实验

水杨酸甲酯的制备虚拟仿真实验

水杨酸甲酯的制备虚拟仿真实验操作图


本系统可满足以下主要性能指标:

1、为保证系统的交互性和扩展性,系统须采用国际领先的Unity3D引擎开发而成;

2、为保证系统的先进性,实验系统所使用的网页播放器插件须采用主流3D引擎插件,且插件在近1年内有更新版本,并可支持后续的优化升级;

3、系统提供与手机AR互动的功能,在实验过程中,通过手机扫描屏幕画面,在手机中会出现三维仪器模型,用户可在手机上认知仪器各部件,增加用户与手机界面之间的交互;

4、系统要求与虚拟仿真实验教学管理平台软件无缝对接,教师端能够自动生成智能指导和自动批改规则,且教师能够对规则进行细节修改;

5、系统提供实验过程中的智能指导功能,该指导为启发性指导,通过一步步的提问式引导,进而启发学生思考;

6、系统提供实验结果的自动批改功能,学生实验结束且提交后,系统调用自动批改规则可以自动算出学生实验得分,教师端还可以查看得分细节,了解学生的得分细节;

7、系统服务器端用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色,不同角色拥有不同权限。

学生:选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。

教师:典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、系统指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。

教务管理员:课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。

系统管理员:用户管理、分组管理、角色管理、权限管理、系统维护等。

性能指标:

支持同时在线用户数1万人以上,经测试,系统运行稳定,不限终端用户数,完全能满足日常教学使用。

服务器运行环境

操作系统:WindowsServer,Linux/UnixServer

Web服务器:Tomcat6.0,JDK6.0

数据库:MySQL

客户端运行环境

操作系统:AllWindows系列

相关信息:

研制单位:北京邮电大学北京润尼尔网络科技有限公司

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