開放式網(wǎng)上材料科學(xué)基礎(chǔ)虛擬實驗室軟件簡介
材料科學(xué)基礎(chǔ)是材料科學(xué)與工程專業(yè)一級學(xué)科公共主干專業(yè)課。通過理論教學(xué)與實驗教學(xué)相結(jié)合，使學(xué)生不僅能掌握基本理論，善于分析和解決問題，同時也培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、驗證理論、探索新知識的能力。本課程也是材料科學(xué)與工程專業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，它為該專業(yè)學(xué)生的后續(xù)課程，如材料加工成型、材料熱處理、材料的性能、工程材料學(xué)、材料測試、材料的近代研究方法、計算機在材料科學(xué)中的應(yīng)用等提供基礎(chǔ)。目前材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)存在以下局限性：
1.實驗儀器數(shù)量有限，無法滿足現(xiàn)有教學(xué)需求
2.材料、試劑消耗量大，實驗教學(xué)成本昂貴
3.微觀組織極端不可見，課本內(nèi)容抽象不易理解
4.實驗教學(xué)需求量大，老師任務(wù)重
隨著招生規(guī)模的逐年擴大，教學(xué)改革的不斷深入，材料科學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)任務(wù)越來越重，儀器設(shè)備臺套數(shù)和實驗教師數(shù)量相對不足等問題愈加突出。為了以最少的經(jīng)費投入解決以上問題，并進一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強實驗效果、提高實驗教學(xué)質(zhì)量，我們開發(fā)了開放式網(wǎng)上材料科學(xué)基礎(chǔ)虛擬實驗室軟件。
本虛擬仿真實驗教學(xué)課程主要包含以下典型實驗：
• 金相制備虛擬仿真實驗
• 金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實驗（正置）
• 金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實驗（倒置）
• 硬度測試虛擬實驗
• Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察虛擬實驗
• 綜合熱處理實驗
• 結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測試虛擬仿真實驗
（1）金相制備虛擬仿真實驗
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金相制備虛擬仿真實驗場景
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觀察樣品表面的磨痕
（2）金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實驗（正置）
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轉(zhuǎn)動物鏡轉(zhuǎn)換器
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顯微鏡各構(gòu)件認知
（3）金相顯微鏡的構(gòu)造及使用虛擬實驗（倒置）
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光強調(diào)節(jié)過程場景
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載物臺調(diào)節(jié)過程截圖
（4）硬度測試虛擬實驗
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硬度計構(gòu)件認知
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讀取硬度值
（5）Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察虛擬實驗
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Fe-Fe3C相圖及顯微組織觀察實驗場景
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模擬不同材料冷卻過程的組織轉(zhuǎn)變
(6)綜合熱處理實驗
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用鐵鉗取出試樣過程
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試樣水冷過程
（7）結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測試虛擬實驗
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結(jié)構(gòu)鋼的熱處理工藝流程及性能測試實驗場景
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選擇想要得到的樣品組織，從而制定相應(yīng)的熱處理工藝
本系統(tǒng)可滿足以下主要性能指標：
1、為保證系統(tǒng)的交互性和擴展性，系統(tǒng)須采用國際領(lǐng)先的Unity3D引擎開發(fā)而成；
2、為保證系統(tǒng)的先進性，實驗系統(tǒng)所使用的網(wǎng)頁播放器插件須采用主流3D引擎插件，且插件在近1年內(nèi)有更新版本，并可支持后續(xù)的優(yōu)化升級；
3、系統(tǒng)提供與手機AR互動的功能，在實驗過程中，通過手機掃描屏幕畫面，在手機中會出現(xiàn)三維儀器模型，用戶可在手機上認知儀器各部件，增加用戶與手機界面之間的交互；
4、系統(tǒng)與虛擬仿真實驗教學(xué)管理平臺軟件無縫對接，教師端能夠自動生成智能指導(dǎo)和自動批改規(guī)則，且教師能夠?qū)σ?guī)則進行細節(jié)修改；
5、系統(tǒng)提供實驗過程中的智能指導(dǎo)功能，該指導(dǎo)為啟發(fā)性指導(dǎo)，通過一步步的提問式引導(dǎo)，進而啟發(fā)學(xué)生思考；
6、系統(tǒng)提供實驗結(jié)果的自動批改功能，學(xué)生實驗結(jié)束且提交后，系統(tǒng)調(diào)用自動批改規(guī)則可以自動算出學(xué)生實驗得分，教師端還可以查看得分細節(jié)，了解學(xué)生的得分細節(jié)；
7、系統(tǒng)服務(wù)器端用戶分為學(xué)生、教師、教務(wù)管理員和系統(tǒng)管理員四種角色，不同角色擁有不同權(quán)限。
學(xué)生：選課、選擇實驗、開展實驗、接受實驗指導(dǎo)、在線提交實驗報告、保存和提交實驗結(jié)果、查詢實驗成績和批語。
教師：典型實驗庫維護、發(fā)布實驗、安排實驗、批改實驗報告、系統(tǒng)指導(dǎo)、統(tǒng)計并發(fā)布學(xué)生的實驗成績和批語。
教務(wù)管理員：課程計劃、開課計劃、選課日期設(shè)置、開課審核、開課查詢。
系統(tǒng)管理員：用戶管理、分組管理、角色管理、權(quán)限管理、系統(tǒng)維護等。
性能指標：
支持同時在線用戶數(shù)1萬人以上，經(jīng)測試，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，不限終端用戶數(shù)，完全能滿足日常教學(xué)使用。
服務(wù)器運行環(huán)境
操作系統(tǒng)：Windows Server ，Linux/Unix Server
Web服務(wù)器：Tomcat6.0，JDK6.0
數(shù)據(jù)庫：MySQL
客戶端運行環(huán)境
操作系統(tǒng)： All Windows系列
相關(guān)信息：
研制單位：北京潤尼爾網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
通訊地址：北京市海淀區(qū)北三環(huán)中路44號院文教產(chǎn)業(yè)園1號樓 郵政編碼：100876
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