[發明專利]基于虛擬現實及互聯網的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學方法

在審

• 申請號: 202010744202.2
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111862346A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 陳曦
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00;G06T13/20;G06T15/00;G06T15/04;G06F3/01;G09B9/00
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明提供一種基于虛擬現實及互聯網技術的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學方法，包括基于UNITY3D引擎的高錳酸鉀制取氧氣實驗模型搭建和基于UNITY3D引擎的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學詳細步驟。本申請采用基于虛擬現實技術和互聯網技術，將化學實驗中的高錳酸鉀制取氧氣實驗進行虛擬化和網絡平臺化，完美解決了現有技術中互動性和教學性的缺陷，學生可真實的通過手柄來模擬雙手真實抓拿化學實驗儀器，有效提升了實驗教學的真實性、交互性、互動性和針對性，能夠讓帶上虛擬現實頭盔的使用者在觀察實驗步驟和實驗結果的過程中達到真實實驗的逼真效果；同時，學生不受地點的限制，在有電腦和虛擬現實頭盔的地方，隨時都可以接受網上在線試驗教學。

技術領域

本發明涉及模擬教學技術領域，具體涉及一種基于虛擬現實及互聯網的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學方法。

背景技術

目前市場中關于高錳酸鉀制取氧氣化學實驗教學普遍方案主要有三種方式，第一種是基于文字圖片及視頻的真實實驗錄制演示教學，第二種是基于二維軟件的化學模擬教學，第三種是基于三維軟件的化學模擬教學。而本發明的發明人經過實踐研究發現：

第一種教學方式存在以下缺陷：一方面互動性有所欠缺，學生僅能通過無法交互的素材進行學習，無法真實的體會及進行實驗步驟，導致實驗具體步驟及注意的實驗要點無法詳細實際操作及領悟，學習的效果普遍不高；另一方面教學性有所缺失，僅通過此種方案無法將實驗的所有內容掌握清楚，接納到的學習內容其實與書本上的文字效果無異，導致學生無法對實驗部分的學習達到很高程度的掌握。

第二種教學方式雖然在教學的觀賞性有所提升，以及在教學的內容上更能直觀的展示知識點，但是在交互性上還是沒有得到根本上的解決，僅僅是通過拖動一些平面的化學平面組件，按照實驗順序拼接儀器以及進行實驗步驟操作，因為在儀器的展示或實驗的步驟操作時，僅僅是引入了可實現與軟件操作互動的功能，但在很多類似儀器的調試、儀器的拼接步驟被平面的軟件忽略掉了，從而交互性上大打折扣。

第三種教學方式雖然將儀器提升到了三維空間，通過模型對實驗進行模擬，此類教學雖然是目前來說相較于前兩類較好的實驗模擬教學，但在三維軟件的化學模擬教學中，往往無法在互動性上達到真正的自由，正因為引入了三維模型，導致只能通過鼠標和鍵盤，或觸摸屏的點觸摸進行實驗的交互，反而自由度還不如第二類的模擬軟件，在實驗的步驟上更是缺失較多。

發明內容

針對現有高錳酸鉀制取氧氣化學實驗教學方式中在真實性、交互性和互動性上還存在較多缺失的技術問題，本發明提供一種基于虛擬現實及互聯網的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

基于虛擬現實及互聯網的高錳酸鉀制取氧氣實驗教學方法，包括以下步驟：

S1、基于UNITY3D引擎的高錳酸鉀制取氧氣實驗模型搭建：

S10、將BLENDER建模的模型格式設置為FBX，并將TGA格式的模型貼圖一并導出，將模型及貼圖導入UNITY3D引擎，所述模型包括高錳酸鉀制取氧氣實驗用的酒精燈、試管、單孔膠塞、導氣管、鐵架臺、試管夾、集氣瓶、水槽、蓋玻片、火柴和藥匙；

S11、對模型進行參數設置：打開引擎中的ANIMATION組件對模型進行動畫的調整及控制，通過控制動畫間隔幀調整動畫的速度Sample值為30，通過設置Loop參數控制動畫是否重復執行值為false，控制并修改所有動畫原有的Transform組件的Position、Scale、Rotation具體的值分別為new Vector3(target.x,target.y,target.z)、new Vector3(1,1,1)、new Vector3(0,0,0)，并插入對應的動畫關鍵幀進行修改，使用ANIMATION準備好涉及動畫的所有動畫序列，將所有ANIMATION動畫Clip拖動入ANIMATOR組件中；