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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 使用WPF 3D制作晶體結(jié)構(gòu)演示軟件
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- Lieo Crystal Detector是我開(kāi)發(fā)的一款晶體結(jié)構(gòu)演示軟件。該軟件使用 Visual Basic 2010語(yǔ)言編寫(xiě)，利用微軟的最新技術(shù)WPF 3D進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。軟件著眼于當(dāng)今教育的實(shí)際情況，致力于彌補(bǔ)當(dāng)今化學(xué)教育方面存在的不足。
- 詳細(xì)介紹：
- 本課題完成了設(shè)計(jì)和制作一個(gè)晶體演示軟件的全部?jī)?nèi)容，包括軟件需求分析、類和模塊的設(shè)計(jì)、應(yīng)用程序的界面設(shè)計(jì)與代碼編寫(xiě)；同時(shí)，本課題還大量研究了計(jì)算和顯示三維物體相關(guān)的空間解析幾何和網(wǎng)格計(jì)算幾何等數(shù)學(xué)內(nèi)容，以及WPF中用于處理三維場(chǎng)景的System.Windows.Media.Media3D類庫(kù)。 Lieo Crystal Detector是我研究和開(kāi)發(fā)的一款晶體結(jié)構(gòu)演示軟件。軟件旨在提供一個(gè)簡(jiǎn)便、快捷的晶體構(gòu)建平臺(tái)，使用戶只需要輕點(diǎn)幾次鼠標(biāo)就可以從庫(kù)中找到自己想要的晶體，對(duì)于軟件沒(méi)有內(nèi)置的晶體，簡(jiǎn)單設(shè)置晶格參數(shù)和原子也可以快速建立其晶胞模型。 軟件提供了在日常教學(xué)和學(xué)習(xí)過(guò)程中經(jīng)常需要使用的功能，如原子計(jì)數(shù)、測(cè)距、角度計(jì)算、尋找配位體等；還提供了多種顯示功能，用戶既可以查看單個(gè)晶胞結(jié)構(gòu)，也可以切換到整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)視圖以查看各個(gè)晶胞的排列情況。同時(shí)，軟件還提供演示功能，用戶可以按照預(yù)設(shè)的方式向他人演示晶體結(jié)構(gòu)。 為了滿足各種需要，軟件提供了諸多設(shè)置功能，例如用戶可以根據(jù)需要設(shè)置光源的顏色和位置、選擇投影類型等。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、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)
- 學(xué)習(xí)晶體結(jié)構(gòu)，需要較強(qiáng)的空間想像能力，而這需要靠觀察具體的晶體模型來(lái)培養(yǎng)。目前制作晶體結(jié)構(gòu)的軟件較少，現(xiàn)有的少量軟件使用起來(lái)很復(fù)雜，而且在演示方面提供的功能有限，所以并未被廣大的教師、學(xué)生采用?，F(xiàn)代課堂教學(xué)中，教師幾乎都是采用幻燈片的形式靜態(tài)展示晶體的結(jié)構(gòu)，這難免會(huì)有很多局限性。 微軟從Windows 6.0版本的操作系統(tǒng)開(kāi)始內(nèi)置WPF 3D的圖形支持，鑒于Windows系統(tǒng)的普及性，我就想到可以利用WPF 3D，加上Visual Basic 2010對(duì)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的支持，為化學(xué)教育工作者和學(xué)生們開(kāi)發(fā)一套簡(jiǎn)潔易用、功能強(qiáng)大的晶體演示軟件，解決上面提到問(wèn)題，填補(bǔ)這方面軟件領(lǐng)域的空白。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前已存在少量專業(yè)的晶體學(xué)研究軟件，但是這些軟件過(guò)于偏向研究領(lǐng)域，致使這些軟件使用起來(lái)非常復(fù)雜。并沒(méi)有廣泛應(yīng)用到課堂教學(xué)上。另外，這些晶體軟件都是由國(guó)外開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)還沒(méi)有機(jī)構(gòu)對(duì)這方面的軟件進(jìn)行研究，國(guó)外的商業(yè)軟件技術(shù)封閉，代碼不公開(kāi)，不適合國(guó)內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 Lieo Crystal Detector是我開(kāi)發(fā)的一款晶體結(jié)構(gòu)演示軟件。該軟件使用 Visual Basic 2010語(yǔ)言編寫(xiě)，利用微軟的最新技術(shù)WPF 3D進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。軟件著眼于當(dāng)今教育的實(shí)際情況，致力于彌補(bǔ)當(dāng)今化學(xué)教育方面存在的不足。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)轉(zhuǎn)讓或股份制合作形式
作品可展示的形式
- 1.實(shí)物、產(chǎn)品 2.磁盤 3.現(xiàn)場(chǎng)演示
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 該軟件較好地表現(xiàn)了無(wú)機(jī)化學(xué)課堂上不易直觀觀察的晶體結(jié)構(gòu)及其特性，幫助教師教學(xué)，易于學(xué)生理解，是一個(gè)實(shí)用性較強(qiáng)的輔助教學(xué)工具。通過(guò)計(jì)算機(jī)上的編程，直觀地表現(xiàn)出分子的三維結(jié)構(gòu)和單個(gè)晶胞的結(jié)構(gòu)，突破了以往的教學(xué)難點(diǎn)。 當(dāng)這個(gè)軟件成熟后，不僅老師能夠在課堂上方便地向同學(xué)演示晶體結(jié)構(gòu)，學(xué)生也能在課后自主研究晶體結(jié)構(gòu)的模型。對(duì)于研究新的晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)錄入實(shí)驗(yàn)測(cè)得的晶胞參數(shù)和數(shù)據(jù)，也能直觀地觀測(cè)以及數(shù)據(jù)的計(jì)算，在研究領(lǐng)域也有一定的實(shí)用意義。軟件能夠成為廣大教師教學(xué)、學(xué)生學(xué)習(xí)，以及專業(yè)研究者的有力助手。它將是一款極具的推廣價(jià)值的產(chǎn)品。
同類課題研究水平概述
- 晶體結(jié)構(gòu)課程是高等院?；瘜W(xué)專業(yè)以及與化學(xué)相關(guān)的材料專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。然而，這部分教學(xué)內(nèi)容十分抽象復(fù)雜，教師感到難教，學(xué)生學(xué)起來(lái)也覺(jué)得困難，主要表現(xiàn)在： (1)晶體結(jié)構(gòu)中涉及到很多的空間立體結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的教學(xué)手段是“黑板+粉筆+掛圖”，很難給學(xué)生展示一個(gè)全方位的立體的晶體結(jié)構(gòu)模型；并且學(xué)習(xí)過(guò)程中要求學(xué)生具有充分的空間立體想象能力，在這方面能力較差的學(xué)生學(xué)起來(lái)就會(huì)感到吃力。(2)盡管有些教研室配備晶體結(jié)構(gòu)的實(shí)物模型，但畢竟數(shù)量有限。而且授課時(shí)攜帶不方便。(3)學(xué)生無(wú)法根據(jù)已學(xué)的結(jié)構(gòu)化學(xué)知識(shí)自己建構(gòu)模型，課程教學(xué)缺乏參與性，從而無(wú)法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。 許多老師都曾試圖使用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。但問(wèn)題并沒(méi)有得到解決：一些制圖和動(dòng)畫(huà)軟件如3DMAX、Flash都曾被用來(lái)制作晶體模型，但它們是通用的繪圖和動(dòng)畫(huà)軟件，制作晶體模型時(shí)過(guò)程復(fù)雜，表現(xiàn)形式單一且不夠準(zhǔn)確。 目前已存在少量專業(yè)的晶體學(xué)研究軟件，但是這些軟件過(guò)于偏向研究領(lǐng)域，致使這些軟件使用起來(lái)非常復(fù)雜，而且對(duì)教育和學(xué)習(xí)過(guò)程中的許多功能提供得不全面。只有少數(shù)有豐富經(jīng)驗(yàn)的教授或?qū)W者在課外進(jìn)行研究，并沒(méi)有廣泛應(yīng)用到課堂教學(xué)和學(xué)生自主研究上。 在另一方面，這些晶體軟件都是由國(guó)外開(kāi)發(fā)。國(guó)內(nèi)還沒(méi)有公司或機(jī)構(gòu)對(duì)這方面的軟件進(jìn)行研究，國(guó)外的商業(yè)軟件技術(shù)封閉，代碼不公開(kāi)，不適合國(guó)內(nèi)軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。由于國(guó)外軟件價(jià)格昂貴，支付方式復(fù)雜，國(guó)內(nèi)的使用者幾乎全部使用的是盜版軟件。 基于這些原因，在絕大多數(shù)學(xué)校并未使用計(jì)算機(jī)軟件的形式進(jìn)行教學(xué)和研究，仍然采用的是傳統(tǒng)手段，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用價(jià)值沒(méi)有很好地表現(xiàn)出來(lái)。由于我自己對(duì)編程有一定的研究，于是我就想到用計(jì)算機(jī)來(lái)幫助老師解決這一棘手的問(wèn)題，利用三維圖形來(lái)方便、準(zhǔn)確地觀測(cè)晶體結(jié)構(gòu)。
