開(kāi)放式網(wǎng)上材料科學(xué)基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件簡(jiǎn)介
材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程專業(yè)一級(jí)學(xué)科公共主干專業(yè)課。通過(guò)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生不僅能掌握基本理論，善于分析和解決問(wèn)題，同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、驗(yàn)證理論、探索新知識(shí)的能力。本課程也是材料科學(xué)與工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為該專業(yè)學(xué)生的后續(xù)課程，如材料加工成型、材料熱處理、材料的性能、工程材料學(xué)、材料測(cè)試、材料的近代研究方法、計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)中的應(yīng)用等提供基礎(chǔ)。目前材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在以下局限性：
1.實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)量有限，無(wú)法滿足現(xiàn)有教學(xué)需求
2.材料、試劑消耗量大，實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本昂貴
3.微觀組織極端不可見(jiàn)，課本內(nèi)容抽象不易理解
4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求量大，老師任務(wù)重
隨著招生規(guī)模的逐年擴(kuò)大，教學(xué)改革的不斷深入，材料科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)越來(lái)越重，儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)和實(shí)驗(yàn)教師數(shù)量相對(duì)不足等問(wèn)題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費(fèi)投入解決以上問(wèn)題，并進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，我們開(kāi)發(fā)了開(kāi)放式網(wǎng)上材料科學(xué)基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)室軟件。
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)：
• 金相制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
• 金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實(shí)驗(yàn)（正置）
• 金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實(shí)驗(yàn)（倒置）
• 硬度測(cè)試虛擬實(shí)驗(yàn)
• Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察虛擬實(shí)驗(yàn)
• 綜合熱處理實(shí)驗(yàn)
• 結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測(cè)試虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
（1）金相制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)
.png)
金相制備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
.png)
觀察樣品表面的磨痕
（2）金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實(shí)驗(yàn)（正置）
.png)
轉(zhuǎn)動(dòng)物鏡轉(zhuǎn)換器
.png)
顯微鏡各構(gòu)件認(rèn)知
（3）金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實(shí)驗(yàn)（倒置）
.png)
光強(qiáng)調(diào)節(jié)過(guò)程場(chǎng)景
.png)
載物臺(tái)調(diào)節(jié)過(guò)程截圖
（4）硬度測(cè)試虛擬實(shí)驗(yàn)
.png)
硬度計(jì)構(gòu)件認(rèn)知
.png)
讀取硬度值
（5）Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察虛擬實(shí)驗(yàn)
.png)
Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
.png)
模擬不同材料冷卻過(guò)程的組織轉(zhuǎn)變
(6)綜合熱處理實(shí)驗(yàn)
.png)
用鐵鉗取出試樣過(guò)程
.png)
試樣水冷過(guò)程
（7）結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測(cè)試虛擬實(shí)驗(yàn)
.png)
結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景
.png)
選擇想要得到的樣品組織，從而制定相應(yīng)的熱處理工藝
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(guó)際領(lǐng)先的Unity3D引擎開(kāi)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(yè)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(jí)；
3、系統(tǒng)提供與手機(jī)AR互動(dòng)的功能，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)手機(jī)掃描屏幕畫(huà)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)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)軟件無(wú)縫對(duì)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(guò)程中的智能指導(dǎo)功能，該指導(dǎo)為啟發(fā)性指導(dǎo)，通過(guò)一步步的提問(wèn)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(kāi)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(jī)和批語(yǔ)。
教師：典型實(shí)驗(yàn)庫(kù)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(jī)和批語(yǔ)。
教務(wù)管理員：課程計(jì)劃、開(kāi)課計(jì)劃、選課日期設(shè)置、開(kāi)課審核、開(kāi)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(wàn)人以上，經(jīng)測(cè)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)：Windows Server ，Linux/Unix Server
Web服務(wù)器：Tomcat6.0，JDK6.0
數(shù)據(jù)庫(kù)：MySQL
客戶端運(yùn)行環(huán)境
操作系統(tǒng)： All Windows系列
相關(guān)信息：
研制單位：北京潤(rùn)尼爾網(wǎng)絡(luò)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(hào)院文教產(chǎn)業(yè)園1號(hào)樓 郵政編碼：100876
TEL：400-888-3467 010-59508493
Web：http://www.sugarbowl2022.com http://www.owvlab.net
E-mail：support@rainier.net.cn