CN107358831A - 基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台 - Google Patents
基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于,包括:平台软件系统,平台软件系统包括:部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块,机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块,设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块,以及GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块,每个教学模块具有两个实训教学子模块,并设有学习模式、训练模式和考核模式。基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台建立了开放性实训教学环境,使学生在无时空限制、交互的平台上进行自主、高效、安全且经济的实训操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学技术领域的教学平台,特别涉及一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台。
背景技术
医药工程技术实训教学是增强学生实践动手能力、创新能力非常重要的环节和手段。虽然传统的教学中心建设有医药工程实训中心,开设有部件装配、机构分析、设备操作与拆装等实体实训,但受设备种类和数量、场地及时间限制,受耗材成本高、核心工艺实训设备价格贵和易损坏以及医药企业生产GMP等因素的制约,开设的实训项目只能在少数小型实训设备上进行特定条件操作,而涉及到完整的医药生产过程、联动机操作、设备故障诊断排除等实训教学内容,则是无法实现的,从而使学生可用实训设备和实训素材的平均占用率低,给实践教学的实施带来了很大困难,严重影响了学生教育质量的提高。为改变这种状况,完善实践教学条件,急切需要开发基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,以便与实体实训教学相呼应、并互依共存、优势互补,在维持较低实训教学成本的同时,很好地完成实践教学规划,提升专业教学质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,以有效提高医药工程的教学效果。
本发明采用了如下技术方案:
一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于,包括:平台软件系统,平台软件系统包括:部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块、机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块、设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块、以及GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块,每个教学模块具有两个实训教学子模块,并设有学习模式、训练模式和考核模式。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征,还包括:平台硬件设备,包括:服务器,存储各个模块中的信息资源;交换机和客户端电脑,客户端电脑通过交换机与服务器进行信息交换;投影机,将客户端电脑上的图像投影。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征,部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块具有部件装配虚拟仿真教学子模块和部件功能调试虚拟实训子模块,部件装配虚拟仿真教学子模块设有3D动画“装配演示”、三维零部件模型“虚拟装配”,并配有操作说明,部件功能调试虚拟实训子模块设有三个以上典型部件功能调试项目,具有仿真工量检具、调试部件功能和判断部件结构合理性的方法。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块具有机构拆装分析虚拟仿真教学子模块和机构创新设计虚拟实训子模块,机构拆装分析虚拟仿真教学子模块设有多套机构的简介、工作过程模拟运行、拆装演示及虚拟拆装操作训练,并配有操作说明,机构创新设计虚拟实训子模块具有零部件模型、仿真工具、分析工具、控制工具以及三维建模软件,提供创建和选用零部件模型、进行虚拟装配、构造新型工作机构、进行运动和工作过程模拟、优化设计方案的虚拟设计环境。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块具有设备组装调试虚拟实训子模块和设备故障诊断虚拟实训子模块,设备组装调试虚拟实训子模块,具有仿真装调工具、设备部件模型库,可对固体制剂和针剂生产典型设备进行虚拟组装、调整,设备故障诊断虚拟实训子模块,具有设备运行与维护的知识要点、设备动态工作过程中随机故障发生的原因及其结果、故障排除的手段和方法。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块具有设备选型与GMP验证仿真教学子模块和车间创新设计虚拟实训子模块,设备选型与GMP验证仿真教学子模块设有固体制剂、水针剂和粉针剂车间布局展示、生产工艺、特定产品生产设备选型、GMP验证,车间创新设计虚拟实训子模块,具有部件、设备、车间要素模型库,可进行模块中任选制剂生产工艺设备选型与布置、设备GMP验证、车间设计与布局。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:平台软件系统采用模块化结构,每个教学模块除基本必修实训项目外,还提供一定的综合性、设计性和研究性的选修实训,以满足不同专业对象获得相应学分的需要。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:平台软件系统的各教学模块采用Unity 3D软件开发。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征,还包括:教学控制模块,调用平台软件系统中的各个模块。
进一步,本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,还可以具有这样的特征:其中,教学控制模块,还包括训练结果查看模块,跟踪各个学员的训练进度和结果。
发明的有益效果
本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,具有以下优点:
1.基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台建立了开放性实训教学环境,使学生在无时空限制、交互的平台上进行自主、高效、安全且经济的实训操作。
2.实训教学平台软件系统采用模块化结构,大大增加医药工程技术实践教学计划和实验实训室安排的灵活性、提高学生的实训时间和训练效果以及学生对实训资源的占用率。
3.充分利用虚拟现实技术和互联网技术构建虚拟实训教学环境,可大规模降低购置和管理维护硬件的成本,使学生在虚拟现实的实际操练和反复训练过程中学习知识、掌握技能、提升实践能力和创新能力。
4.本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,由于采用虚拟现实技术将医药工程所涉及的装备进行虚拟化设计,因此不受场地限制,尤其是对于大型设备而言,提高了学生对于大型设备的认知程度和操作技能。另外,由于进行了虚拟化的设计,使得教学平台能够紧跟技术的发展现状,将最新的设备呈现给学生。
附图说明
图1是本发明的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台的结构框图。
图中标号:1-基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,11-平台硬件设备,12-平台软件系统,111-服务器,112-交换机,113-客户端电脑,114-投影机,121-部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块,122-机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块,123-设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块,124-GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块,1211-部件装配虚拟仿真教学子模块,1212-部件功能调试虚拟实训子模块,1221-机构拆装分析虚拟仿真教学子模块,1222-机构创新设计虚拟实训子模块,1231-设备组装调试虚拟实训子模块,1232-设备故障诊断虚拟实训子模块,1241-设备选型与GMP验证仿真教学子模块,1242-车间创新设计虚拟实训子模块。
具体实施方式
以下结合附图来说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台1,包括:平台硬件设备11和平台软件系统12。
平台硬件设备11包括服务器111、交换机112、客户端电脑113和投影机114。服务器111,存储各个模块中的信息资源;交换机和客户端电脑,客户端电脑通过交换机与服务器进行信息交换。投影机,对客户端电脑上的图像进行投影。
平台软件系统12包括:部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块121、机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块122、设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块123以及GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块124,每个教学模块具有不同层次的两个实训教学子模块,每一实训教学子模块均设有学习模式、训练模式和考核模式。
平台软件系统12包括的部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块121具有部件装配虚拟仿真教学子模块1211和部件功能调试虚拟实训子模块1212。部件装配虚拟仿真教学子模块1211设有3D动画“装配演示”、三维零部件模型“虚拟装配”,并配有操作说明,用于培养和训练学生将二维机械部件装配图纸转为三维的空间形象。部件功能调试虚拟实训子模块1212设有三个以上典型部件功能调试项目,用于学生学习使用各种检查调试部件功能的工量检具和方法,学习判断部件结构合理性。
平台软件系统12包括的机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块122具有机构拆装分析虚拟仿真教学子模块1221和机构创新设计虚拟实训子模块1222。机构拆装分析虚拟仿真教学子模块1221设有30套机构的简介、工作过程模拟运行、拆装演示及虚拟拆装操作训练,并配有操作说明,用于学生学习机构工作原理、结构组成、动力传递、拆装步骤。机构创新设计虚拟实训子模块1222用于学生借助于各种仿真工具、分析工具、控制工具以及三维CAD设计软件Solidworks建模软件,在虚拟设计环境中创建和选用零部件模型、进行虚拟装配、构造新型工作机构、进行运动和工作过程模拟、并根据模拟结果精简和优化设计方案。
平台软件系统12包括的设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块123具有设备组装调试虚拟实训子模块1231和设备故障诊断虚拟实训子模块1232。设备组装调试虚拟实训子模块1231用于学生借助于各种仿真装调工具、调用设备部件模型库,对固体制剂和针剂生产典型设备进行虚拟组装、调整,学习设备的调试工艺、调试仪器。设备故障诊断虚拟实训子模块1232用于学生学习掌握设备运行与维护的知识要点、设备动态工作过程中随机故障发生的原因及其结果、故障排除的手段和方法。
平台软件系统12包括的GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块124具有设备选型与GMP验证仿真教学子模块1241和车间创新设计虚拟实训子模块1242。设备选型与GMP验证仿真教学子模块1241设有固体制剂、水针剂和粉针剂车间布局展示、生产工艺、特定产品生产设备选型、GMP验证,用于学生学习设备的选型与布置、GMP与设备验证。车间创新设计虚拟实训子模块1242用于学生依托部件、设备、车间要素模型库,完成平台上任选制剂生产工艺设备选型与布置、设备GMP验证、车间设计与布局方面的实训。
平台软件系统12采用模块化结构,每个教学模块除基本必修实训项目外,还提供一定的综合性、设计性和研究性的选修实训,以满足不同专业对象获得相应学分的需要。
平台软件系统12的各教学模块采用Unity 3D软件开发而成。
平台软件系统12还包括:教学控制模块,调用平台软件系统中的各个模块。教学控制模块,还包括训练结果查看模块,跟踪各个学员的训练进度和结果。
使用时,教师通过客户端电脑113的教师机登录实训教学平台,从而调用教学控制模块,教师机发送学习指令、调用服务器上的案例进行仿真实训教学、在虚拟操作环境中与学生互动进行创新设计示范教学、查阅评价学生自我完成的实训进度和结果。学生通过客户端电脑113的学生机登录实训教学平台,接收教师的任务指令而完成相关知识的自主学习;根据自己的时间安排,选择适合自己学习进度的实训模块和内容,进行无时空限制的实训操练和通过考核;根据自己的兴趣、特长,进行机构、车间创新设计实训,获得相应的学分。
Claims (10)
1.一种基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于,包括:
平台软件系统,所述平台软件系统包括:部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块,机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块,设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块,以及GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块,每个教学模块具有两个实训教学子模块,并设有学习模式、训练模式和考核模式。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于,还包括:
平台硬件设备,包括:服务器,存储各个模块中的信息资源;
交换机和客户端电脑,客户端电脑通过交换机与服务器进行信息交换;
投影机,将客户端电脑上的图像投影。
3.如权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:
所述部件装配与调试虚拟仿真实训教学模块具有部件装配虚拟仿真教学子模块和部件功能调试虚拟实训子模块,所述部件装配虚拟仿真教学子模块设有3D动画“装配演示”、三维零部件模型“虚拟装配”,并配有操作说明,所述部件功能调试虚拟实训子模块设有三个以上典型部件功能调试项目,具有仿真工量检具、调试部件功能和判断部件结构合理性的方法。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:
所述机构分析与创新设计虚拟仿真实训教学模块具有机构拆装分析虚拟仿真教学子模块和机构创新设计虚拟实训子模块,所述机构拆装分析虚拟仿真教学子模块设有多套机构的简介、工作过程模拟运行、拆装演示及虚拟拆装操作训练,并配有操作说明,所述机构创新设计虚拟实训子模块具有零部件模型、仿真工具、分析工具、控制工具以及三维建模软件,提供创建和选用零部件模型、进行虚拟装配、构造新型工作机构、进行运动和工作过程模拟、优化设计方案的虚拟设计环境。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:
所述设备组装与故障诊断虚拟仿真实训教学模块具有设备组装调试虚拟实训子模块和设备故障诊断虚拟实训子模块,所述设备组装调试虚拟实训子模块,具有仿真装调工具、设备部件模型库,可对固体制剂和针剂生产典型设备进行虚拟组装、调整,所述设备故障诊断虚拟实训子模块,具有设备运行与维护的知识要点、设备动态工作过程中随机故障发生的原因及其结果、故障排除的手段和方法。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:
所述GMP与车间创新设计虚拟仿真实训教学模块具有设备选型与GMP验证仿真教学子模块和车间创新设计虚拟实训子模块,所述设备选型与GMP验证仿真教学子模块设有固体制剂、水针剂和粉针剂车间布局展示、生产工艺、特定产品生产设备选型、GMP验证,所述车间创新设计虚拟实训子模块具有部件、设备、车间要素模型库,可进行模块中任选制剂生产工艺设备选型与布置、设备GMP验证、车间设计与布局。
7.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:所述平台软件系统采用模块化结构,每个教学模块除基本必修实训项目外,还提供一定的综合性、设计性和研究性的选修实训,以满足不同专业对象获得相应学分的需要。
8.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:所述平台软件系统的各教学模块采用Unity 3D软件开发。
9.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于,还包括:
教学控制模块,调用平台软件系统中的各个模块。
10.根据权利要求1所述的基于虚拟现实技术的医药工程实训教学平台,其特征在于:
其中,所述教学控制模块,还包括训练结果查看模块,跟踪各个学员的训练进度和结果。
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