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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 《虛擬世界中的化工設(shè)備》多媒體教學(xué)課件
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 課件中系統(tǒng)地制作了換熱器、攪拌釜、板式塔三類化工設(shè)備立體模型。使用桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)軟件研制的教學(xué)素材視覺沖擊力強(qiáng)，特別是針對不同化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計了相應(yīng)的虛擬交互操作，逼真地表現(xiàn)了主要部件立體結(jié)構(gòu)、組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，是本課件最大的亮點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)。課件層次簡單，跳轉(zhuǎn)方便，播放流暢，便于使用。課件提供了先進(jìn)的教學(xué)資源，具有類似功能的化工設(shè)備的多媒體教學(xué)課件，目前在國內(nèi)尚未查到。
- 詳細(xì)介紹：
- 化工設(shè)備種類多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用平面組裝圖、文字描述、教具、工廠參觀等傳統(tǒng)的教學(xué)手段，都存在一定的局限性，學(xué)生難以理解。先進(jìn)的計算機(jī)多媒體技術(shù)在一定程度上能夠解決這類問題，但非計算機(jī)專業(yè)的教師研制多媒體教學(xué)課件有很大的難度。本課件研制目的就是為教師授課和學(xué)生自學(xué)提供有效的、先進(jìn)的學(xué)習(xí)資源。 使用3Dmax制作了換熱器、攪拌釜、板式塔三類化工設(shè)備的三維模型，共計58個。這些精致的三維模型準(zhǔn)確地表達(dá)了化工設(shè)備中主要部件的立體結(jié)構(gòu)、空間組成等，突破了傳統(tǒng)的圖紙、文字等平面教學(xué)形式的約束，提供了全新的立體化的教學(xué)手段。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上世紀(jì)90年代興起的一項(xiàng)高新技術(shù)，近年來倍受教育界的青睞。使用桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)軟件（Cult3D），將化工設(shè)備三維模型制作成虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)素材。在虛擬現(xiàn)實(shí)場景中，通過操作鼠標(biāo)、鍵盤，可對化工設(shè)備模型進(jìn)行隨意的三維空間中自由旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等交互操作，可以顯示化工設(shè)備中主要部件的名稱，可以在任意位置、以任意比例、從任意角度觀察虛擬模型，甚至可進(jìn)入模型內(nèi)部，觀察其結(jié)構(gòu)組成等，猶如進(jìn)入電腦游戲的虛幻世界中一樣，激發(fā)起學(xué)生們的好奇心和學(xué)習(xí)的興趣。特別是充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)高級技術(shù)，針對不同化工設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計了相應(yīng)的交互操作，將傳統(tǒng)的圖片和動畫教學(xué)形式與虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)大的交互功能有機(jī)地結(jié)合起來，通過對虛擬設(shè)備進(jìn)行組裝、分解、突現(xiàn)等復(fù)雜的操作，逼真地表現(xiàn)了主要部件組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，極大地滿足了教學(xué)要求。高水平的虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)素材的制作既是本課件的亮點(diǎn)，也是創(chuàng)新點(diǎn)。 將自行研制的多種形式的教學(xué)素材整合，使用Authorware軟件研制了《虛擬世界中的化工設(shè)備》多媒體教學(xué)課件，為教學(xué)素材的使用搭建了流暢的播放平臺，課件畫面設(shè)計具有時代感，結(jié)構(gòu)層次簡單，跳轉(zhuǎn)方便，便于教師授課和學(xué)生自學(xué)。 具有本課件綜合教學(xué)功能及教學(xué)效果的化工原理的多媒體教學(xué)課件，目前在國內(nèi)尚未查到。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的：化工設(shè)備是化學(xué)工程教學(xué)難點(diǎn)，計算機(jī)多媒體技術(shù)在一定程度上能夠解決這類問題，但非計算機(jī)專業(yè)的教師研制多媒體教學(xué)課件有很大的難度。本課件研制目的是為教師講授和學(xué)生自學(xué)提供有效的、先進(jìn)的學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)教學(xué)水平和質(zhì)量的提高。 基本思想：選用能夠有效地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容、解決教學(xué)難點(diǎn)的高級計算機(jī)軟件。選擇具有復(fù)雜的立體結(jié)構(gòu)和組成，且能夠系統(tǒng)研制的常見的化工設(shè)備。選用低投入、易實(shí)現(xiàn)的桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)軟件。將研制的多種形式的教學(xué)素材整合，制作成多媒體教學(xué)課件，便于教師和學(xué)生使用。 創(chuàng)新點(diǎn)：1.三維模型質(zhì)高量多，準(zhǔn)確地表達(dá)了化工設(shè)備中各部件的立體結(jié)構(gòu)、各部件的空間組成關(guān)系等。2.為化工設(shè)備設(shè)計制作了虛擬場景，突破了動畫形式線性播放的束縛，提供了開放式的交互操作。3.針對不同化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計了不同的虛擬交互操作，逼真地表現(xiàn)了化工設(shè)備中各部件空間立體組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等。具有類似功能的化工設(shè)備的多媒體教學(xué)課件，在國內(nèi)尚未查到。 技術(shù)關(guān)鍵：本科技作品為多媒體教學(xué)課件，顯示分辨率為1024×768。課件研制使用了3Dmax、Cult3D、Authorware、Photoshop、Flash、音頻處理等軟件。課件中涉及換熱器、攪拌釜、板式塔設(shè)備的教學(xué)內(nèi)容，共計58個三維虛擬模型。教學(xué)素材形式多樣：虛擬現(xiàn)實(shí)、三維模型圖片及注釋、文字說明、配音解說。其中虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)素材包括：虛擬場景、部件注釋、設(shè)備組裝、部件分解和突現(xiàn)、操作原理等形式。課件界面時尚，層次簡單、布置合理、跳轉(zhuǎn)便捷，播放流暢。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上世紀(jì)90年代興起的綜合性信息技術(shù)。查閱近期文獻(xiàn)，有作者[1]用VRML建立化工設(shè)備虛擬模型和場景，也有用3Dmax建模[2]-[5]，用VRML或VB編程實(shí)現(xiàn)虛擬場景，用于產(chǎn)品展示、模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)等。近幾年使用Cult3D軟件開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的報道較多，摘選部分[11]-[16]，都不是化工原理教學(xué)的。李和香[6]2011年用3Dmax、Cult3D、DreamWeaver、Flash等研制《離心泵的檢修與安裝》課件，方法與我們最接近。 本課件用3Dmax制作化工設(shè)備模型，模型精致，數(shù)量多。用Cult3D軟件制作虛擬教學(xué)素材，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)高級技術(shù)的應(yīng)用，以及有針對性的交互操作的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，逼真地表現(xiàn)了化工設(shè)備中主要部件組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，是本課件實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新與顯著進(jìn)步的主要體現(xiàn)。用Authorware軟件制作成教學(xué)課件，便于教學(xué)使用。 目前能夠達(dá)到本課件綜合教學(xué)效果的有關(guān)化工原理的多媒體教學(xué)課件尚未看到。(參考文獻(xiàn)見課件簡介)
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 已應(yīng)用于《化工原理》等課程教學(xué)
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 磁盤、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 使用說明：臺式計算機(jī)、筆記本均可，WindowsXP、Windows7等操作系統(tǒng)，顯示分辯率大于1024×768，計算機(jī)性能越高越好。安裝光盤中提供的Cult3D播放器（Cult3D.exe）。將“虛擬世界中的化工設(shè)備”文件夾拷到硬盤上，運(yùn)行“虛擬世界中的化工設(shè)備.exe”。 特點(diǎn)和優(yōu)勢：課件研制中選用了流行的多媒體制作軟件。課件界面友好、跳轉(zhuǎn)方便、播放流暢。提供的化工設(shè)備三維模型數(shù)量多、質(zhì)量高。制作了虛擬場景，既可生動地、直觀地表現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)，又有強(qiáng)烈的視覺效果，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。特別是針對不同設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計虛擬動作，逼真地表現(xiàn)了各部件空間立體組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，具有強(qiáng)大的交互功能。 適應(yīng)范圍：化工類本科、研究生的化工原理、化學(xué)工程、反應(yīng)工程等課程，既可以滿足教師個性化的課堂教學(xué)，更有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。 推廣前景：化學(xué)工程屬于專業(yè)基礎(chǔ)課，開設(shè)院校和專業(yè)廣泛。本課件彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育技術(shù)的弱點(diǎn)，解決了教學(xué)難點(diǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)相關(guān)市場的空白，極具推廣價值。
同類課題研究水平概述
- 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是上世紀(jì)90年代興起的綜合性信息技術(shù)。桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)軟件在普通PC機(jī)上就可產(chǎn)生相當(dāng)程度的虛擬現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)，如VRML，Cult3D，shockwave3D、Fluid3D、virtools等。Cult3D軟件因模型質(zhì)量高，交互性強(qiáng)，文件小，對計算機(jī)性能要求低等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到用戶歡迎。 1.化工中虛擬現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用 喬向東[1]用VRML語言建立了化工機(jī)械產(chǎn)品虛擬模型，用戶可以與虛擬場景中的物體產(chǎn)生交互動作，該系統(tǒng)主要用于產(chǎn)品展示。羅一鳴等[2]用3Dmax中建立化工裝置模型，用VB編程實(shí)現(xiàn)互動式的化工場景漫游，該系統(tǒng)沒有化工設(shè)備具體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。李謙[3]等用AutoCAD建立化工設(shè)備模型，在3Dmax中貼圖，輸出為VRML格式文件，直接發(fā)布到Internet上，文中的換熱器虛擬模型圖片質(zhì)量較差。廖孫啟[4]等用3Dmax制作實(shí)驗(yàn)裝置模型，用VRML語言制作了7個化工原理虛擬實(shí)驗(yàn)。孫春峰[5]等使用三維建模軟件建模，使用VS和Unity3D開發(fā)程序，實(shí)現(xiàn)在化工廠模型中的漫游、設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和操作等。李和香[6]等2011年的文章中報道了使用3Dmax、Cult3D、DreamWeaver、Flash、Photoshop等軟件，研制《離心泵的檢修與安裝》教學(xué)課件的工作。他們的工作模式與我們極為相似，但他們只做了離心泵的教學(xué)內(nèi)容。文獻(xiàn)[7]-[10]等均為綜述性文章。 2.化工原理教學(xué)課件 張艷輝[11]、胥桂萍[12]、李江存[13]等使用Flash制作二維動畫，用Authorware制作化工原理教學(xué)CAI課件。還有一些相關(guān)綜述性文獻(xiàn)不再贅述。 3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的其他應(yīng)用 近幾年使用Cult3D軟件開發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的領(lǐng)域較廣，報道較多，摘選部分[11]-[16]，但都不是化工原理課程教學(xué)方面的。 本課件研制中用3Dmax軟件制作化工設(shè)備模型，量多質(zhì)優(yōu)。用Cult3D軟件制作虛擬場景，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)高級技術(shù)的應(yīng)用，以及有針對性的交互操作的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，逼真地表現(xiàn)了化工設(shè)備中各部件組成關(guān)系、組裝過程、操作原理等，既是課件的亮點(diǎn)也是創(chuàng)新點(diǎn)。使用Authorware軟件將制作的大量的教學(xué)素材整合，制作成教學(xué)課件，為教師授課和學(xué)生自學(xué)提供了極大的方便。 綜上所述，目前能夠達(dá)到本課件綜合教學(xué)效果的有關(guān)化工原理的多媒體教學(xué)課件尚未看到。（參考文獻(xiàn)引用見課件簡介）
