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無機化學虛擬仿真系統

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化學實驗具有高度危險性,尤其是大學實驗的規模、精細程度和藥品的使用量都非常接近真實,相應的更加大了實驗的風險。即使是一些能夠親身參與的安全實驗,也常常受制于實驗場地、設備、經費等硬件因素,給予學生很少的鍛煉機會。導致學生在實際操作的實驗的時候,效率低,時間和材料損耗嚴重,這些都是大學實驗教學環節一個亟待解決的問題。

曼恒數字為某大學建設的化學虛擬實驗系統,有效解決了以上問題。化學虛擬實驗系統將實驗室環境、設備、儀器和試劑進行三維數字建模,創建一個逼真的實驗室環境。然后,學生通過設定的實驗步驟,以交互方式操作三維儀器設備、實驗對象,完成整個實驗流程。最后,系統根據實驗完成情況來檢驗學生對實驗的掌握程度,做出操作評分。

化學虛擬實驗系統高度模擬真實的實驗室,營造了一個逼真的實驗環境,學生在當中控制試管、滴管、燒杯、酒精燈等儀器,就如同在現實的實驗室中進行實驗一樣,獲得生動直觀的感性認識,增進對抽象的化學反應的理解。同時,化學虛擬實驗系統豐富了實驗設備的種類,形式更生動、實驗形式更加多樣,作為一種創新性的學習形式,有助于調動學生自主學習的積極性,提升學習興趣。

曼恒數字的化學虛擬實驗系統,制定出一套符合考評要求的實驗訓練和考核系統。提供具體到每一步的完整操作記錄,使得訓練性更好。學生在虛擬平臺中選取需要的實驗設備和藥品,根據實驗要求和操作步驟添加藥品以及計量完成實驗。系統將根據學生操作過程中的表現判斷實驗是否成功以及成功的程度。在虛擬操作完成后為學生給出錯誤操作指示,例如步驟一、藥品加入量不準確等等。

交互性作為虛擬現實的重要特性之一,也成為該技術應用于化學虛擬實驗教學的一個主要優勢,使得化學實驗教學不再紙上談兵。

化學實驗過程中需要接觸各種化學藥品,藥品可能帶有刺激性氣味、腐蝕性等危害性特性,若操作不當,有可能造成人員傷害和財務損失。化學虛擬實驗系統可以避免真實實驗或誤操作帶來的各種諸如燃燒、爆炸的危害,可以使得學生放心的去做各種實驗,提升知識和技能。

另一方面,在傳統教學中,準備、貯藏和管理實驗所需的設備和藥品原材料,也需要人力物力的長期投入。借助虛擬現實技術的化學虛擬實驗系統,使得實驗操作突破設備、材料、場地等條件的限制,隨時提供給學生實驗的機會,學生可以反復操作控制設備,達到熟練實驗的目的,保證教學效果的同時,極大的節省了成本。

 
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