材料現(xiàn)代研究方法三維虛擬實驗教學系統(tǒng)簡介
材料現(xiàn)代研究方法是材料科學與工程的學科平臺基礎課程，材料化學和功能材料專業(yè)的學科基礎課程，材料加工及控制工程專業(yè)的專業(yè)必修課程。全國各高校材料科學與工程學院均有開設，但是目前受到以下幾方面的影響，實驗開設非常有限：
教學投入昂貴：課程實驗中使用到的儀器種類眾多，設備費用昂貴。
教學效果不佳：實驗設備數(shù)量有限，基本都是專人維護，學生實驗大多以多人一組，驗以參觀為主。
開放式網(wǎng)上材料現(xiàn)代研究方法虛擬實驗室軟件是以理論知識為指導，以計算機仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)為依托而建立的一種新型實驗教學系統(tǒng)。它利用計算機模擬真實的實驗環(huán)境，通過信息網(wǎng)絡操作實驗設備，為實驗教學提供了一種全新的教學模式。虛擬實驗利用計算機技術(shù)來實現(xiàn)各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者以交互的方式進行實驗操作，可以像在真實的環(huán)境中一樣完成各種預定的實驗項目，最大限度地模擬真實實驗的場景,并提供與實際實驗的操作方法相類似的實踐體驗。
本虛擬仿真實驗教學課程主要包含以下典型實驗：
• X射線衍射虛擬仿真實驗（Miniflex600）
• X射線衍射虛擬仿真實驗（smartLab2080A211）
• 場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬仿真實驗（SUPRA55）
• 場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬仿真實驗（35kvp09058.10）
• 材料X射線衍射及物相分析虛擬仿真實驗（UltimalV）
• 同步熱分析虛擬仿真實驗(SDTQ600)
• 材料的差熱分析虛擬仿真實驗(DZ3320)
• 聚合物的熱分析虛擬仿真實驗（DSC214）
• 材料綜合熱分析虛擬仿真實驗（STA409PC）
• 紫外-可見分光光度計測定未知液虛擬仿真實驗（CARY50）
• 傅里葉紅外表征聚合物結(jié)構(gòu)虛擬仿真實驗（Nicolet-5700）
• 傅里葉紅外光譜儀虛擬實驗（Nicolet-380）
• 比表面測試虛擬實驗（ASAP2460）
• 粒度分析儀虛擬實驗（NanoZS90）
• 質(zhì)譜分析虛擬實驗（Thermo）
• 高效液相色譜儀虛擬實驗（LCMS-2020）
• 晶體生長虛擬仿真實驗（ZDZ52）
（1）射線衍射虛擬仿真實驗（Miniflex600）
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X射線衍射分析虛擬實驗效果圖
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樣品研磨過程
（2）X射線衍射虛擬仿真實驗（smartLab2080A211）
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X射線衍射儀整體圖
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儀器拆裝過程
（3）場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬實驗（SUPRA55）
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場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬實驗場景效果圖
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場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬實驗場景效果圖
（4）場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬仿真實驗（35kvp09058.10）
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場發(fā)射掃描電子顯微鏡虛擬實驗場景效果圖
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清晰度調(diào)節(jié)過程
（5）材料X射線衍射及物相分析虛擬仿真實驗（UltimalV）
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X射線衍射儀
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衍射圖
（6）同步熱分析虛擬仿真實驗(SDTQ600)
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同步熱分析操作實驗場景效果圖
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同步熱分析實驗場景效果圖
（7）材料的差熱分析分析虛擬仿真實驗(DZ3320)
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材料的熱分析虛擬實驗效果圖
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五水硫酸銅測試結(jié)果圖
（8）聚合物的熱分析虛擬仿真實驗（DSC214）
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選擇要測試的樣品
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聚合物的熱分析實驗場景效果圖
（9）材料綜合熱分析虛擬仿真實驗（STA409PC）
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調(diào)節(jié)氣體伐
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同步熱分析儀
（10）紫外-可見分光光度計測定未知液虛擬仿真實驗（CARY50）
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紫外分光光度法測定未知物虛擬實驗效果圖
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紫外分光光度法測定未知物虛擬實驗—移取試劑效果圖
（11）傅里葉紅外表征聚合物結(jié)構(gòu)虛擬仿真實驗（Nicolet-5700）
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研磨樣品
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傅里葉紅外光譜儀測試結(jié)果
（12）傅里葉紅外光譜儀虛擬實驗（Nicolet-380）
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樣品研磨過程
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紅外光譜圖
（13）比表面測試虛擬實驗（ASAP2460）
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比表面測試儀
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比表面測試結(jié)果
（14）粒度分析儀虛擬實驗（NanoZS90）
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樣品制備過程
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粒度分析圖
（15）質(zhì)譜分析虛擬實驗（Thermo）
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樣品制備過程
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參數(shù)設置面板
（16）高效液相色譜儀虛擬實驗（LCMS-2020）
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移液過程截圖
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機器控制處
（17）晶體生長虛擬仿真實驗（ZDZ52）
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晶體高溫生長過程
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晶體生長完成
本系統(tǒng)可滿足以下主要性能指標：
1、為保證系統(tǒng)的交互性和擴展性，系統(tǒng)須采用國際領先的Unity3D引擎開發(fā)而成；
2、為保證系統(tǒng)的先進性，實驗系統(tǒng)所使用的網(wǎng)頁播放器插件須采用主流3D引擎插件，且插件在近1年內(nèi)有更新版本，并可支持后續(xù)的優(yōu)化升級；
3、系統(tǒng)與虛擬仿真實驗教學管理平臺軟件無縫對接，教師端能夠自動生成智能指導和自動批改規(guī)則，且教師能夠?qū)σ?guī)則進行細節(jié)修改；
4、系統(tǒng)提供實驗過程中的智能指導功能，該指導為啟發(fā)性指導，通過一步步的提問式引導，進而啟發(fā)學生思考；
5、系統(tǒng)提供實驗結(jié)果的自動批改功能，學生實驗結(jié)束且提交后，系統(tǒng)調(diào)用自動批改規(guī)則可以自動算出學生實驗得分，教師端還可以查看得分細節(jié)，了解學生的得分細節(jié)；
6、系統(tǒng)服務器端用戶分為學生、教師、教務管理員和系統(tǒng)管理員四種角色，不同角色擁有不同權(quán)限。
學生：選課、選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導、在線提交實驗報告、保存和提交實驗結(jié)果、查詢實驗成績和批語。
教師：典型實驗庫維護、發(fā)布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統(tǒng)指導、統(tǒng)計并發(fā)布學生的實驗成績和批語。
教務管理員：課程計劃、開課計劃、選課日期設置、開課審核、開課查詢。
系統(tǒng)管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護等。
性能指標：
支持同時在線用戶數(shù)1萬人以上，經(jīng)測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不限終端用戶數(shù)，完全能滿足日常教學使用。
服務器運行環(huán)境
操作系統(tǒng)：WindowsServer，Linux/UnixServer
Web服務器：Tomcat6.0，JDK6.0
數(shù)據(jù)庫：MySQL
客戶端運行環(huán)境
操作系統(tǒng)：AllWindows系列
相關(guān)信息：
研制單位：北京潤尼爾網(wǎng)絡科技有限公司
通訊地址：北京市海淀區(qū)北三環(huán)中路44號院文教產(chǎn)業(yè)園1號樓郵政編碼：100876
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