三維虛擬化學分子實驗室的設計與實現(xiàn).pdf

1、分子結構在高中化學教學中是必不可少的一個內容，對于學生認識分子結構，從而進一步了解分子化學式、化學反應方程式和化學現(xiàn)象有著極其重要的作用。目前在分子教學中，教師多采用展示圖片或者模型的方式。在本系統(tǒng)中設計了展示分子模型、分子合成與分解動畫演示、搭建分子模型、典型分子實驗模擬、選擇化學實驗儀器、化學方程式動畫演示模擬等幾個部分，使學習者通過自己控制分子模型、選擇化學實驗儀器和化學實驗藥品、觀察化學反應變化現(xiàn)象、分子合成分解的動畫演示，使學

2、習者能在虛擬的環(huán)境下從宏觀的化學反應現(xiàn)象和化學分子式的動畫演示與微觀的化學分子合成與分解相聯(lián)系，節(jié)約了化學反應過程的時間，避免了學生在實驗操作的危險，同時，將宏觀與微觀相聯(lián)系，使學生對所學內容有更深刻的認識。
　　 本文實現(xiàn)了一種基于3D和VIRTOOLS的化學分子實驗室的設計模型和實現(xiàn)方式。該系統(tǒng)基于virtools平臺，通過建模技術實現(xiàn)了虛擬化學分子結構展示功能：利用動畫技術實現(xiàn)了虛擬化學分子動態(tài)合成與分解功能；并且與中學化

3、學教材緊密結合，由學生自主選擇實驗儀器和實驗藥品，模擬實驗過程，并用三維生動展示了整個實驗過程和實驗現(xiàn)象，保證了系統(tǒng)的功能性和易用性。系統(tǒng)模擬的宏觀分子世界為用戶提供了更加完善的學習平臺，彌補了分子教學和實驗不易操作的不足。其中詳細地介紹了該系統(tǒng)的架構設計、功能設計、模塊設計的方法。實踐證明，采用該技術開發(fā)的三維虛擬化學分子實驗室具有仿真性強、開發(fā)周期短、交互性強等特點。
　　 本文在該系統(tǒng)開發(fā)過程中，主要作了下面幾個方面的工作