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无机化学虚拟仿真系统

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化学实验具有高度危险性,尤其是大学实验的规模、精细程度和药品的使用量都非常接近真实,相应的更加大了实验的风险。即使是一些能够亲身参与的安全实验,也常常受制于实验场地、设备、经费等硬件因素,给予学生很少的锻炼机会。导致学生在实际操作的实验的时候,效率低,时间和材料损耗严重,这些都是大学实验教学环节一个亟待解决的问题。

曼恒数字为某大学建设的化学虚拟实验系统,有效解决了以上问题。化学虚拟实验系统将实验室环境、设备、仪器和试剂进行三维数字建模,创建一个逼真的实验室环境。然后,学生通过设定的实验步骤,以交互方式操作三维仪器设备、实验对象,完成整个实验流程。最后,系统根据实验完成情况来检验学生对实验的掌握程度,做出操作评分。

化学虚拟实验系统高度模拟真实的实验室,营造了一个逼真的实验环境,学生在当中控制试管、滴管、烧杯、酒精灯等仪器,就如同在现实的实验室中进行实验一样,获得生动直观的感性认识,增进对抽象的化学反应的理解。同时,化学虚拟实验系统丰富了实验设备的种类,形式更生动、实验形式更加多样,作为一种创新性的学习形式,有助于调动学生自主学习的积极性,提升学习兴趣。

曼恒数字的化学虚拟实验系统,制定出一套符合考评要求的实验训练和考核系统。提供具体到每一步的完整操作记录,使得训练性更好。学生在虚拟平台中选取需要的实验设备和药品,根据实验要求和操作步骤添加药品以及计量完成实验。系统将根据学生操作过程中的表现判断实验是否成功以及成功的程度。在虚拟操作完成后为学生给出错误操作指示,例如步骤一、药品加入量不准确等等。

交互性作为虚拟现实的重要特性之一,也成为该技术应用于化学虚拟实验教学的一个主要优势,使得化学实验教学不再纸上谈兵。

化学实验过程中需要接触各种化学药品,药品可能带有刺激性气味、腐蚀性等危害性特性,若操作不当,有可能造成人员伤害和财务损失。化学虚拟实验系统可以避免真实实验或误操作带来的各种诸如燃烧、爆炸的危害,可以使得学生放心的去做各种实验,提升知识和技能。

另一方面,在传统教学中,准备、贮藏和管理实验所需的设备和药品原材料,也需要人力物力的长期投入。借助虚拟现实技术的化学虚拟实验系统,使得实验操作突破设备、材料、场地等条件的限制,随时提供给学生实验的机会,学生可以反复操作控制设备,达到熟练实验的目的,保证教学效果的同时,极大的节省了成本。

 
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