高分子材料工程三維虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)簡介
高分子材料工程是材料成型專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課，其理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，它的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課程教學(xué)中的一個(gè)重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。目前，現(xiàn)實(shí)中的高分子材料工程實(shí)驗(yàn)存在以下局限性：
1. 硬件依存性較強(qiáng)，只能在特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；
2. 需要數(shù)量較大的儀器設(shè)備，才能滿足學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的需求；
3. 部分實(shí)驗(yàn)具有一定危險(xiǎn)性；
4. 部分實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、效率低，而且實(shí)驗(yàn)過程繁瑣、枯燥。
高分子材料工程工程三維虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)滿足以下主要功能：
本軟件是針對院?！陡叻肿硬牧瞎こ獭穼?shí)驗(yàn)課程配套開發(fā)的可在網(wǎng)上開展的虛擬實(shí)驗(yàn)課程，課程模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備，提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境；為保證軟件的交互性和擴(kuò)展性，軟件采用國際領(lǐng)先的Unity3D引擎開發(fā)而成，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。軟件交互性良好，用戶在場景中，通過鼠標(biāo)、鍵盤的交互，實(shí)現(xiàn)在場景中走動(dòng)，通過視角旋轉(zhuǎn)、拉近觀察場景元素中的細(xì)節(jié)，支持用戶從任意視角、任意距離觀察實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程主要包含以下典型實(shí)驗(yàn)：
• 高分子的注塑成型自動(dòng)化生產(chǎn)線虛擬實(shí)驗(yàn)
• 注塑模具的拆裝及結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬實(shí)驗(yàn)
• 從茶葉中提取咖啡因虛擬實(shí)驗(yàn)
• 苯乙酮的制備方法虛擬實(shí)驗(yàn)
• 發(fā)光材料的制備技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)
• 甲基橙制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
• 水楊酸酯化反應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)
（1）高分子的注塑成型自動(dòng)化生產(chǎn)線虛擬實(shí)驗(yàn)
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汽車注塑成型生產(chǎn)線場景效果圖
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汽車注塑生產(chǎn)線場景效果圖
（2）注塑模具的拆裝及結(jié)構(gòu)認(rèn)知虛擬實(shí)驗(yàn)
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測量模具的尺寸
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認(rèn)知模具結(jié)構(gòu)
（3）從茶葉中提取咖啡因虛擬實(shí)驗(yàn)
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咖啡因的提取與鑒定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
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學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中請求指導(dǎo)，系統(tǒng)自動(dòng)給出實(shí)時(shí)的指導(dǎo)
（4）苯乙酮的制備方法虛擬實(shí)驗(yàn)
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苯乙酮制備方法虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作圖
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苯丙酮的制備方法虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
（5）發(fā)光材料的制備技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)
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發(fā)光材料的制備-新型發(fā)光磷光助劑的精細(xì)合成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
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儀器組織過程
（6）甲基橙制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
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實(shí)驗(yàn)場景效果圖
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冰水浴、三口瓶、電子天平放置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)過程
（7）水楊酸酯化反應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)
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水楊酸甲酯的制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
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水楊酸甲酯的制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作圖
本系統(tǒng)可滿足以下主要性能指標(biāo)：
1、為保證系統(tǒng)的交互性和擴(kuò)展性，系統(tǒng)須采用國際領(lǐng)先的Unity3D引擎開發(fā)而成；
2、為保證系統(tǒng)的先進(jìn)性，實(shí)驗(yàn)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)提供與手機(jī)AR互動(dòng)的功能，在實(shí)驗(yàn)過程中，通過手機(jī)掃描屏幕畫面，在手機(jī)中會(huì)出現(xiàn)三維儀器模型，用戶可在手機(jī)上認(rèn)知儀器各部件，增加用戶與手機(jī)界面之間的交互；
4、系統(tǒng)要求與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)軟件無縫對接，教師端能夠自動(dòng)生成智能指導(dǎo)和自動(dòng)批改規(guī)則，且教師能夠?qū)σ?guī)則進(jìn)行細(xì)節(jié)修改；
5、系統(tǒng)提供實(shí)驗(yàn)過程中的智能指導(dǎo)功能，該指導(dǎo)為啟發(fā)性指導(dǎo)，通過一步步的提問式引導(dǎo)，進(jìn)而啟發(fā)學(xué)生思考；
6、系統(tǒng)提供實(shí)驗(yàn)結(jié)果的自動(dòng)批改功能，學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束且提交后，系統(tǒng)調(diào)用自動(dòng)批改規(guī)則可以自動(dòng)算出學(xué)生實(shí)驗(yàn)得分，教師端還可以查看得分細(xì)節(jié)，了解學(xué)生的得分細(xì)節(jié)；
7、系統(tǒng)服務(wù)器端用戶分為學(xué)生、教師、教務(wù)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(xué)生：選課、選擇實(shí)驗(yàn)、開展實(shí)驗(yàn)、接受實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、保存和提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果、查詢實(shí)驗(yàn)成績和批語。
教師：典型實(shí)驗(yàn)庫維護(hù)、發(fā)布實(shí)驗(yàn)、安排實(shí)驗(yàn)、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告、系統(tǒng)指導(dǎo)、統(tǒng)計(jì)并發(fā)布學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績和批語。
教務(wù)管理員：課程計(jì)劃、開課計(jì)劃、選課日期設(shè)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(hù)等。
性能指標(biāo)：
支持同時(shí)在線用戶數(shù)1萬人以上，經(jīng)測試，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，不限終端用戶數(shù)，完全能滿足日常教學(xué)使用。
服務(wù)器運(yùn)行環(huán)境
操作系統(tǒng)：WindowsServer，Linux/UnixServer
Web服務(wù)器：Tomcat6.0，JDK6.0
數(shù)據(jù)庫：MySQL
客戶端運(yùn)行環(huán)境
操作系統(tǒng)：AllWindows系列
相關(guān)信息：
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