CN108376491B - 药剂设备开放式自主虚拟实训平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，包括：硬件系统和软件系统；硬件系统包括服务器、交换机、客户端设备；软件系统包括用户管理子系统、实训管理子系统、自主实训子系统，各子系统通过网络实现连接；用户管理子系统具有用户信息模块和实训预约模块,分别实现用户信息管理和实训预约管理；实训管理子系统具有实训信息模块和交流互动模块，分别实现实训信息管理和交流互动管理；自主实训子系统包括理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块和自助考核模块。其优点在于可大规模降低购置和维护药剂设备硬件的成本，在不受时空限制的情况下，完成自主、安全、交互的实训操作；掌握设备解构操作技能、提升设备维修保养能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种教学技术领域的实训平台，尤其是一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台。
背景技术
药剂设备是实现制药工艺的硬件载体，药剂设备技术实训是提升制药工程及相关专业学习者专业素养和动手能力非常重要的手段与环节。虽然实训中心开设有药剂设备操作与拆装实训，但受设备种类和数量、实训时间和场地、设备损坏及操作风险等因素的制约，操作与拆装只能在几台小型设备上进行，而涉及到比较复制、较大型设备的结构分析、拆装、维修等实训内容，则是无法实现的，从而给实践教学的顺利进行带来了很大障碍，使学习者可用实训设备的平均占用率低，严重影响了专业教学质量。为改善实践教学环境，以解决上述问题，我们基于虚拟现实技术开发一种开放式、能让学习者不受时空限制并自主进行的药剂设备虚拟实训平台，使实训教学以虚济实、互依互补，既降低实训教学成本，又很好地提升学习者的综合实践能力。
发明内容
本发明是要提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，建立开放式的虚拟实训环境，可大规模降低购置和维护药剂设备硬件的成本，使学习者在不受时空限制的情况下，完成自主、安全、交互的实训操作，学习药剂设备相关知识、掌握设备解构操作技能、提升设备维修保养能力；解决现有教学技术问题，以克服现有技术的缺陷。
本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，包括：硬件系统和软件系统；硬件系统包括服务器、交换机、客户端设备；客户端设备通过交换机与服务器实现数据信息交互传送；软件系统包括用户管理子系统、实训管理子系统、自主实训子系统，各子系统通过网络实现连接；用户管理子系统具有用户信息模块和实训预约模块,分别实现用户信息管理和实训预约管理；实训管理子系统具有实训信息模块和交流互动模块，分别实现实训信息管理和交流互动管理；自主实训子系统包括理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块和自助考核模块。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：理论学习模块设有若干种药剂设备的介绍，具有药剂设备的分类、用途、工作原理、技术特点、操作方法、机器调整、日常维护与保养方面的知识。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：展示运行模块具有爆炸图、视频、3D动画，展示若干种药剂设备的外观、组成要素、内部结构、运动系统、整机解构、动态工作过程及关键工位多视角动作特写、运行中随机发生的异常现象及其解决方法，并配有文字或语音说明。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：互动解构模块设有若干种药剂设备的拆卸操作训练，在展示运行模块的基础上，通过虚拟三维环境的仿真操作进一步理解零件、部件、设备的组成层次关系和零部件的成组技术。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：用户信息模块分别储存不同用户的个人信息并具有唯一识别码；用户的个人信息包括姓名、年龄、职业信息；客户端设备通过唯一识别码，与用户管理子系统进行对接，进入药剂设备开放式自主虚拟实训平台。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：实训预约模块可以进行药剂设备实物训练的预约，并设定预约权限。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：实训信息模块中设置各种药剂设备学习课程和记录每个用户的实训信息；实训信息模块设置理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块中各种药剂设备学习课程的总学习课时，还设定最少学习总天数，实训信息模块根据设定学习课时和最少学习总天数，计算出每天的学习课时；并根据每天的学习课时给出推送单元；当每天的学习课时超过设定的最高学习课时，实训信息模块跳出学习设置不合理的提示；当课程学习出现间断，没按照设定完成每天的学习课时，实训信息模块根据剩余总课时和剩余学习天数，自动重新计算每天的学习课时；实训信息模块还可以记录每个用户在平台上完成学习、实训的情况，包括学习、实训的时间、内容。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：交流互动模块具有在线交流功能，并上传和下载各种学习资料。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：自助考核模块设有理论考试、虚拟操作考试和实际操作考试；自助考核模块按照理论学习模块、展示运行模块和互动解构模块中的内容，随机抽取知识点，生成综合性的理论考试题；自助考核模块还设定考试重点的药剂设备；自助考核模块还将理论考试中错误率超过设定百分比的题目，建立难度不同的题库；虚拟操作考试题目从自助考核模块预先设定的虚拟操作题库中随机调取，内容包括若干种药剂设备运行中随机发生的异常现象的判断与修复、设备解构与重构；实际操作考试通过实训预约模块进行考试预约，题目从自助考核模块预先设定的实际操作题库中随机调取，内容包括实体实训室中现有若干种药剂设备的运行操作、设备拆装与调试；自助考核模块设定进入条件,即用户在平台上完成各学习课程的总学习课时、学习总天数必须达到实训信息模块中设置的总学习课时、最少学习总天数。
进一步，本发明提供一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，还可以具有这样的特征：实训预约模块可以进行实际操作考试的预约。
本发明的作用与效果：
本发明提供的一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，建立了开放式药剂设备虚拟实训环境，使学习者在无时空限制、交互的平台上进行自主、高效、安全的实训操作；充分利用虚拟现实技术和互联网技术，使实训教学以虚济实、互依互补，可大规模降低购置和维护药剂设备硬件、以及实训教学的成本；实训平台软件系统采用模块化结构，使学习者在虚拟现实的反复训练中学习药剂设备相关知识、掌握设备解构操作技能、提升设备维修保养能力。
附图说明
图1是实施例中的药剂设备开放式自主虚拟实训平台的框架图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
图1是实施例中的药剂设备开放式自主虚拟实训平台的框架图。
如图1所示，本实施例中，药剂设备开放式自主虚拟实训平台，包括：硬件系统和软件系统。
硬件系统包括：服务器、交换机、客户端设备。客户端设备可以通过交换机与服务器实现数据信息交互传送，当然客户端设备之间也可以通过交换机实现数据信息交互传送。
软件系统包括：用户管理子系统、实训管理子系统、自主实训子系统。各子系统采用模块化结构，通过网络实现连接。
用户管理子系统具有用户信息模块和实训预约模块,分别实现用户信息管理和实训预约管理。
用户信息模块分别储存不同用户的个人信息并具有唯一识别码。用户的个人信息包括：姓名、年龄、职业等信息。使用人员的客户端设备通过唯一识别码，与用户管理子系统进行对接，进入药剂设备开放式自主虚拟实训平台。但无法看到其他使用人员的个人信息。
虚拟的训练最终还是需要有一定的实物的训练相配合，才能真正地起到良好的效果。针对有限的药剂设备实物，设定实训预约模块。实训预约模块可以进行药剂设备实物训练的预约和实际操作考试的预约。当然，这个预约可以根据实训管理子系统中的实训信息模块中记录的课程完成情况设定预约权限，比如：必须学习完初级课程才有资格进行预约或者完成某一台药剂设备的单独课程，才能对该药剂设备实物训练进行预约。实训预约模块可以跟自助考核模块共享，预约实际操作考试。
实训管理子系统具有实训信息模块和交流互动模块，分别实现实训信息管理和交流互动管理。
实训信息模块中设置初级、中级和高级课程；当然还可以设置针对性的课程，如某一台特定的药剂设备学习课程。实训信息模块的课程，根据自主实训子系统中理论学习模块、展示运行模块和互动结构模块的内容进行设置。学习时，只需要对上述模块中存储的内容进行调取即可。
每个课程都设定总学习课时，而且还可以针对每个使用人员的需求设定最少学习总天数。实训信息模块根据设定学习课时和最少学习总天数，计算出每天的学习课时；并根据每天的学习课时给出推送单元。当每天的学习课时超过设定的最高学习课时，如8小时，实训信息模块跳出学习设置不合理的提示。另外，当使用人员在课程学习过程中出现间断，没按照设定完成每天的学习课时，实训信息模块根据剩余总课时和剩余学习天数，自动重新计算每天的学习课时。实训信息模块还设置提前学习选项，让使用者可以提前学习之后的课程。实训信息模块可以针对不同的用户灵活设置学习时间、合理设置学习时间，让使用者学习更高效。实训信息模块还可以记录每个用户在平台上完成学习、实训的情况，包括学习、实训的时间、内容。
交流互动模块相当于一个自由的讨论区。在交流互动模块中，老师可以在线答疑解惑，并上传各种学习资料或布置学习任务。学生可以在交流互动模块里进行互动，交流学习经验、困难和心得，并下载需要的资料。当然学生也可以上传文件进行共享。
自主实训子系统包括：理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块和自助考核模块。
理论学习模块设有10种典型药剂设备的介绍，用于学习者学习典型药剂设备的分类、用途、工作原理、技术特点、操作方法、机器调整、日常维护与保养方面的知识。当然，这部分的内容可以根据设备的更新替换，而进行更新。另外，实训信息模块中设置初级、中级和高级课程以及单独药剂设备的课程，就是根据理论学习模块中存储的药剂设备进行设置的。实训信息模块的课程不需要单独再存储，只需要在理论学习模块中进行调取即可。
展示运行模块通过爆炸图、视频、3D动画展示10种典型药剂设备的外观、组成要素、内部结构、运动系统、整机解构、动态工作过程及关键工位多视角动作特写、运行中随机发生的异常现象及其解决方法，并配有文字或语音说明，用于学习者学习掌握药剂设备的结构组成、工作过程、动力传递、解构流程、设备功能、机器维修常识。同样，实训信息模块的课程在展示运行模块中进行调取即可。
互动解构模块设有10种典型药剂设备的拆卸操作训练，用于学习者在学习展示运行模块的基础上，通过虚拟三维环境的仿真操作进一步理解零件、部件、设备的组成层次关系和零部件的成组技术。同样，实训信息模块的课程在互动解构模块中进行调取即可。
自助考核模块设有理论考试、虚拟操作考试和实际操作考试。理论考试用于考察学习者在理论学习模块、展示运行模块和互动解构模块中学习的理论知识，自助考核模块按照上述3个模块中的内容，随机抽取知识点，生成综合性的理论考试题；自助考核模块还可以设定考试重点的药剂设备，提供给针对某一台药剂设备的专业操作人员；自助考核模块还可以将理论考试中错误率超过设定百分比的题目，建立难度不同的题库，如：错误率为5％以下的设为难度等级一、错误率为5％-10％的设为难度等级二、错误率为11％-15％的设为难度等级三、错误率为15％以上的设为难度等级四，题库中的题目根据每次理论考试的结果进行重新统计、进行更新。虚拟操作考试用于考察学习者对10种典型药剂设备运行中随机发生的异常现象的判断与修复能力、以及利用虚拟手段进行设备解构与重构的技能；虚拟操作考试题目从自助考核模块预先设定的虚拟操作题库中随机调取。实际操作考试则是对实体实训室中10种典型药剂设备的运行操作、设备拆装，用于考察学习者的实际操作和动手能力，题目从自助考核模块预先设定的实际操作题库中随机调取；实际操作考试通过实训预约模块进行考试预约。虚拟操作考试和实际操作考试最大的不同点就在于，虚拟操作考试是在客户端的虚拟操作环境中进行的考试，只是通过鼠标、虚拟工具完成相应的操作，并不涉及到实体化的零部件与机器的操作；而实际操作考试则需要实际动手操作，会涉及到实体化的机器操作、零部件拆装、机器调试。实际操作考试结果会录入自助考核模块中。自助考核模块设定进入条件,即用户在平台上完成各学习课程的总学习课时、学习总天数必须达到实训信息模块中设置的总学习课时、最少学习总天数。
药剂设备开放式自主虚拟实训平台不仅仅提供了虚拟的学习、实训环境，而且将虚拟的学习、实训和实际的训练操作有机地结合起来，通过虚实结合，在有限的实体药剂设备的基础上，最大限度地为更多的学习者提供开放的学习、实训平台，提高实体药剂设备的利用率和药剂设备相关实训的效果。
以上具体实施例仅描述了本方案的主要特征和创新点。本领域的技术人员应该了解，本方案不受上述实施例的限制。在不脱离本创新点和保护范围的前提下，本方案还会有各种变化，这些变化和改进都将落入本方案要求保护的范围内。本方案要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物限定。
Claims (6)
1.一种药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：包括硬件系统和软件系统；
其中，硬件系统包括服务器、交换机、客户端设备；客户端设备通过交换机与服务器实现数据信息交互传送；
软件系统包括用户管理子系统、实训管理子系统、自主实训子系统，各子系统通过网络实现连接；
用户管理子系统具有用户信息模块和实训预约模块，分别实现用户信息管理和实训预约管理；实训预约模块可以进行药剂设备实物训练的预约，并设定预约权限；实训预约模块可以进行实际操作考试的预约；
实训管理子系统具有实训信息模块和交流互动模块，分别实现实训信息管理和交流互动管理；实训信息模块中设置各种药剂设备学习课程和记录每个用户的实训信息；
实训信息模块设置理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块中各种药剂设备学习课程的总学习课时，还设定最少学习总天数，实训信息模块根据设定学习课时和最少学习总天数，计算出每天的学习课时；并根据每天的学习课时给出推送单元；
当每天的学习课时超过设定的最高学习课时，实训信息模块跳出学习设置不合理的提示；
当课程学习出现间断，没按照设定完成每天的学习课时，实训信息模块根据剩余总课时和剩余学习天数，自动重新计算每天的学习课时；实训信息模块还设置提前学习选项，让使用者可以提前学习之后的课程；实训信息模块可以针对不同的用户灵活设置学习时间、合理设置学习时间，让使用者学习更高效；
实训信息模块还可以记录每个用户在平台上完成学习、实训的情况，包括学习、实训的时间、内容；
自主实训子系统包括理论学习模块、展示运行模块、互动解构模块和自助考核模块；自助考核模块设有理论考试、虚拟操作考试和实际操作考试；
自助考核模块按照理论学习模块、展示运行模块和互动解构模块中的内容，随机抽取知识点，生成综合性的理论考试题；
自助考核模块还设定考试重点的药剂设备；
自助考核模块还将理论考试中错误率超过设定百分比的题目，建立难度不同的题库；
虚拟操作考试题目从自助考核模块预先设定的虚拟操作题库中随机调取，内容包括若干种药剂设备运行中随机发生的异常现象的判断与修复、设备解构与重构；
实际操作考试通过实训预约模块进行考试预约；题目从自助考核模块预先设定的实际操作题库中随机调取，内容包括实体实训室中若干种药剂设备的运行操作、设备拆装与调试；
自助考核模块设定进入条件，即用户在平台上完成各学习课程的总学习课时、学习总天数必须达到实训信息模块中设置的总学习课时、最少学习总天数。
2.如权利要求1所述的药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：理论学习模块设有若干种药剂设备的介绍，具有药剂设备的分类、用途、工作原理、技术特点、操作方法、机器调整、日常维护与保养方面的知识。
3.如权利要求1所述的药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：展示运行模块具有爆炸图、视频、3D动画，展示若干种药剂设备的外观、组成要素、内部结构、运动系统、整机解构、动态工作过程及关键工位多视角动作特写、运行中随机发生的异常现象及其解决方法，并配有文字或语音说明。
4.如权利要求1所述的药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：互动解构模块设有若干种药剂设备的拆卸操作训练，在展示运行模块的基础上，通过虚拟三维环境的仿真操作进一步理解零件、部件、设备的组成层次关系和零部件的成组技术。
5.如权利要求1所述的药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：用户信息模块分别储存不同用户的个人信息并具有唯一识别码；用户的个人信息包括姓名、年龄、职业信息；客户端设备通过唯一识别码，与用户管理子系统进行对接，进入药剂设备开放式自主虚拟实训平台。
6.如权利要求1所述的药剂设备开放式自主虚拟实训平台，其特征在于：交流互动模块具有在线交流功能，并上传和下载各种学习资料。
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| CN108376491A (zh) | 2018-08-07 |
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