CN107038924A - 一种实验室教学实训仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的实验室教学实训仿真系统，能够完成各种虚拟实验，包含了实验必需的仪器模型库、实验介绍模块以及实验控制模块，仪器模型库存储实验中需要用到的各种物理仪器，供不同实验所需调用不同的仪器，最终使仪器模型库中的仪器达到良好的重用效果，同时，能够模拟真实的实验场景和真实的实验仪器，让用户完全充分感受身临其境的临场感，让用户沉浸其中；实验介绍模块提供各个实验对应的实验介绍,指导学生实验，方便了虚拟实验室的管理，也提供了虚拟实验室的扩展性；实验控制模块提供学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行，开发难度小，易于实现。

Description

一种实验室教学实训仿真系统

技术领域

本发明属于教育系统技术领域，涉及一种实训仿真系统，具体是一种实验室教学实训仿真系统。

背景技术

实验是中学及髙校教学中一个重要的教学环节，国内很多中学及高校实验课的开设普遍不足，在一定程度上影响了教学质量。虚拟实验室弥补了这方面的缺陷，通过计算机网络，使用者将不受时空限制，能够随时随地的进行虚拟实验操作，共享仪器设备，共享数据和计算机资源，进行协作或得到远程指导等。从而，相比常规实验室，虚拟实验室具有的特点是：成本低、效率高、功能全和具有协作性等特点。目前虚拟实验室的研究和应用得到许多高校和研究机构的重视。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验室教学实训仿真系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种实验室教学实训仿真系统，包括实验介绍模块、仪器编辑模块、仪器模型库、实验组装模块、实验设置模块、实验控制模块、实验数据记录模块以及实验报告上传模块；

所述实验介绍模块，用于老师添加和管理虚拟实验简介和实验原理，提出实验要求，展示虚拟实验前必需操作的步骤；

所述仪器编辑模块，用于老师或学生制作虚拟实验所需要仪器的三维模型，并添加仪器的相关属性，存储到仪器模型库内；

所述仪器模型库，用于存储各类实验仪器的三维模型数据；

所述实验组装模块，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型进行导入，并根据实验原理的要求进行组装；

所述实验设置模块，用于学生根据实验原理和实验要求设置实验仪器的工作参数和工作状态；

所述实验控制模块，用于学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行；

所述实验数据记录模块，用于在虚拟实验过程中实时采集和记录各实验仪器输出的实验数据，供学生查看和调用；

所述实验报告上传模块，用于学生整理实验数据，生成实验报告，并上传到学校服务器内，供老师查看评分。

进一步地，所述实验组装模块包括仪器选择单元、仪器调整单元和仪器组装单元；

所述仪器选择单元，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型；

所述仪器调整单元，学生通过移动、旋转和缩放仪器三维模型进行必要的位置、方向、朝向的调整；

所述仪器组装单元，学生根据实验介绍模块提供的实验原理和实验要求，对调整好的仪器三维模型进行组装。

本发明的有益效果：本发明提供的实验室教学实训仿真系统，能够完成各种虚拟实验，包含了实验必需的仪器模型库、实验介绍模块以及实验控制模块，仪器模型库存储实验中需要用到的各种物理仪器，供不同实验所需调用不同的仪器，最终使仪器模型库中的仪器达到良好的重用效果，同时，能够模拟真实的实验场景和真实的实验仪器，让用户完全充分感受身临其境的临场感，让用户沉浸其中；实验介绍模块提供各个实验对应的实验介绍,指导学生实验，方便了虚拟实验室的管理，也提供了虚拟实验室的扩展性；实验控制模块提供学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行，开发难度小，易于实现。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。

图1是本发明的系统示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种实验室教学实训仿真系统，包括实验介绍模块、仪器编辑模块、仪器模型库、实验组装模块、实验设置模块、实验控制模块、实验数据记录模块以及实验报告上传模块。

实验介绍模块，用于老师添加和管理虚拟实验简介和实验原理，提出实验要求，展示虚拟实验前必需操作的步骤，帮助学生熟悉或注意实验的操作，减小实验操作失误。

仪器编辑模块，用于老师或学生制作虚拟实验所需要仪器的三维模型，并添加仪器的相关属性，包括基本的形状、面片、颜色以及相应纹理材质，保证仪器的逼真性，存储到仪器模型库内。

仪器模型库，用于存储各类实验仪器的三维模型数据。

实验组装模块，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型进行导入，并根据实验原理的要求进行组装。

实验组装模块包括仪器选择单元、仪器调整单元和仪器组装单元。

仪器选择单元，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型。

仪器调整单元，学生通过移动、旋转和缩放仪器三维模型进行必要的位置、方向、朝向的调整。

仪器组装单元，学生根据实验介绍模块提供的实验原理和实验要求，对调整好的仪器三维模型进行组装。

实验设置模块，用于学生根据实验原理和实验要求设置实验仪器的工作参数和工作状态；比如，对测量类仪器进行归零操作，对开关等控制类仪器设置其初始状态。

实验控制模块，用于学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行。

实验数据记录模块，用于在虚拟实验过程中实时采集和记录各实验仪器输出的实验数据，供学生查看和调用。

实验报告上传模块，用于学生整理实验数据，生成实验报告，并上传到学校服务器内，供老师查看评分。

本发明提供的实验室教学实训仿真系统，能够完成各种虚拟实验，包含了实验必需的仪器模型库、实验介绍模块以及实验控制模块，仪器模型库存储实验中需要用到的各种物理仪器，供不同实验所需调用不同的仪器，最终使仪器模型库中的仪器达到良好的重用效果，同时，能够模拟真实的实验场景和真实的实验仪器，让用户完全充分感受身临其境的临场感，让用户沉浸其中；实验介绍模块提供各个实验对应的实验介绍,指导学生实验，方便了虚拟实验室的管理，也提供了虚拟实验室的扩展性；实验控制模块提供学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行，开发难度小，易于实现。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种实验室教学实训仿真系统，其特征在于：包括实验介绍模块、仪器编辑模块、仪器模型库、实验组装模块、实验设置模块、实验控制模块、实验数据记录模块以及实验报告上传模块；

所述实验介绍模块，用于老师添加和管理虚拟实验简介和实验原理，提出实验要求，展示虚拟实验前必需操作的步骤；

所述仪器编辑模块，用于老师或学生制作虚拟实验所需要仪器的三维模型，并添加仪器的相关属性，存储到仪器模型库内；

所述仪器模型库，用于存储各类实验仪器的三维模型数据；

所述实验组装模块，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型进行导入，并根据实验原理的要求进行组装；

所述实验设置模块，用于学生根据实验原理和实验要求设置实验仪器的工作参数和工作状态；

所述实验控制模块，用于学生根据不同的虚拟实验设计对应的实验流程，实时操控实验的进行；

所述实验数据记录模块，用于在虚拟实验过程中实时采集和记录各实验仪器输出的实验数据，供学生查看和调用；

所述实验报告上传模块，用于学生整理实验数据，生成实验报告，并上传到学校服务器内，供老师查看评分。

2.根据权利要求1所述的一种实验室教学实训仿真系统，其特征在于：所述实验组装模块包括仪器选择单元、仪器调整单元和仪器组装单元；

所述仪器选择单元，用于学生从仪器模型库内选择需要的仪器三维模型；

所述仪器调整单元，学生通过移动、旋转和缩放仪器三维模型进行必要的位置、方向、朝向的调整；

所述仪器组装单元，学生根据实验介绍模块提供的实验原理和实验要求，对调整好的仪器三维模型进行组装。