仪器运行原理具象化的实验教学系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种仪器运行原理具象化的实验教学系统及方法，其中，该系统包括真实实验仪器、转换控制器及具象处理装置；真实实验仪器用于根据用户的操作执行相应操作，同时生成触发信号并向外发送；转换控制器用于对接收的触发信号进行处理生成控制指令，并将控制指令并向外发送；具象处理装置包括具象处理模块、图像库、语音库及展示模块；具象处理模块用于对收到的控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件；展示模块用于将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放。本发明专利技术能够在用户操作真实实验仪器时展示仪器的运行及其原理，通过增加人机互动来改善和提高教学及学习效率。

【技术实现步骤摘要】
仪器运行原理具象化的实验教学系统及方法
本专利技术涉及实验教学
，尤其涉及一种仪器运行原理具象化的实验教学系统及方法。
技术介绍
仪器是分析化学中不可或缺的一部分，在高等院校的化学实验教学中也起着非常重要的作用。目前高等院校分析实验教学中关于分析仪器的教学，还只有传统的书面文字描述+仪器外部结构以及有限的内部结构观摩方式。以目前的技术，可通过模拟仿真技术将仪器外观及内部结构可视化便于对仪器内外部结构的讲解，然而并未见这种技术应用在分析仪器教学的报道和实例。只有书本文字描述+仪器外部结构以及有限的内部结构观摩的单维度教学系统，不便于学生对仪器运行及其原理的充分了解和掌握，不利于培养学生对分析仪器的兴趣，其缺点是教学效率低、教学效果差、教学方式陈旧无吸引力。采用虚拟仿真技术，将仪器内外部结构全部展现出来，让学生可以对仪器结构及运行进行全方位的观摩。这种方式可以让学生从更多角度了解仪器的结构和原理。但是单纯的虚拟仿真技术的应用，依然有其受限的地方，例如：作为实验教学学生参与感依然较弱、缺乏学生+真实仪器+虚拟仪器之间的互动，即当学生操作真实仪器时，不能立即相应的观察到仪器内部各部件的配合运行及运行原理的问题。有鉴于此，有必要提出对目前的教学系统进行进一步的改进。
技术实现思路
为解决上述至少一技术问题，本专利技术的主要目的是提供一种仪器运行原理具象化的实验教学系统及方法。为实现上述目的，本专利技术采用的一个技术方案为：提供一种仪器运行原理具象化的实验教学系统，包括真实实验仪器、转换控制器及具象处理装置，所述转换控制器分别与真实实验仪器及具象处理装置电连接；所述真实实验仪器，用于根据用户的操作执行相应操作，同时生成触发信号并向外发送；所述转换控制器，用于对接收的触发信号进行处理生成控制指令，并将控制指令并向外发送；所述具象处理装置包括具象处理模块、图像库、语音库及展示模块；所述具象处理模块，用于对收到的控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件；所述展示模块用于将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放，其中，所述图像库预先存储有至少一真实实验仪器运行的三维图像文件，所述语音库中预先存储有至少一讲解语音文件。在一具体的实施例中，所述真实实验仪器设置有通信接口，所述触发模块，用于将在真实实验仪器执行开始或停止操作时生成触发信号输送至转换控制器。为实现上述目的，本专利技术采用的另一个技术方案为：提供一种仪器运行原理具象化的实验教学方法，包括如下步骤：根据用户对真实实验仪器的操作生成触发信号；对接收的触发信号进行处理生成对应的控制指令；以及根据控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件，以及将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放。在一具体的实施例中，所述根据控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件的步骤，具体包括：根据控制指令进行识别处理得到与执行操作的真实实验仪器对应的识别码；以及根据识别码从图像库的导引表中查找并调用对应的三维动画文件，以及从语音库的导引表中查找并调用对应的讲解语音文件。在一具体的实施例中，所述根据用户对真实实验仪器的操作生成触发信号的步骤，具体包括：根据用户对真实实验仪器的操作生成触发信号；以及将触发信号通过有线或无线的方式向外发送。本专利技术的技术方案主要包括真实实验仪器、转换控制器及具象处理装置，该真实实验仪器与具象处理装置分别与转换控制器电连接；该真实实验仪器自带有触发信号生成功能，根据学生或老师的操作生成触发信号，然后由转换控制器对触发信号进行处理生成控制指令；最后由具象处理装置对控制指令进行识别处理，调用预先存储的三维动画及讲解语音文件，并进行同步展示，如此，能够在用户操作真实实验仪器时展示仪器的运行及其原理，通过增加人机互动来改善和提高教学及学习效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例仪器运行原理具象化的实验教学系统的模块方框图；图2为本专利技术另一实施例仪器运行原理具象化的实验教学系统的模块方框图；图3为本专利技术一实施例仪器运行原理具象化的实验教学方法的方法流程图；图4为本专利技术一实施例的方法流程图。本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。本专利技术的实施例中，该真实实验仪器可以是天平、分光光度计、滴定仪、电化学工作站等，可以应用于旅游教学、飞行教学、室内设计、地产漫游、工业仿真、道路桥梁、数字展馆。本专利技术除了使用虚拟仿真技术解决分析仪器教学维度单一的问题以外，更进一步的要解决的技术问题即是将真实仪器的运行与虚拟动画的演示即时联动起来，将仪器原理及运行具象化，在学生操作真实分析仪器的当时即能看到仪器内部各部件的运行情况和运行原理的展示及讲解，通过增加人机互动，便于教师的教学，也便于学生更有效、更牢固的掌握对仪器设备的知识。请参照图1，在本专利技术实施例中，该仪器运行原理具象化的实验教学系统，包括真实实验仪器10、转换控制器20及具象处理装置30，所述转换控制器20分别与真实实验仪器10及具象处理装置30电连接；所述真实实验仪器10，用于根据用户的操作执行相应操作，同时生成触发信号并向外发送；所述转换控制器20，用于对接收的触发信号进行处理生成控制指令，并将控制指令并向外发送；所述具象处理装置30包括具象处理模块31、图像库33、语音库34及展示模块32；所述具象处理模块31，用于对收到的控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库33中的三维动画文件以及语音库34中的讲解语音文件；所述展示模块32用于将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放，其中，所述图像库33预先存储有至少一真实实验仪器10运行的三维图像文件，所述语音库34中预先存储有至少一讲解语音文件。本实施例中，真实实验仪器10可以是天平、分光光度计等，具体的仪器设备再次不作限定。相比于现有技术中的仪器，该真实实验仪器10增加了执行操作或结束操作对应生成的触发信号及可以主动将触发信号上传功能。转换控制器20，主要对触发信号进行初步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仪器运行原理具象化的实验教学系统，其特征在于，所述仪器运行原理具象化的实验教学系统包括真实实验仪器、转换控制器及具象处理装置，所述转换控制器分别与真实实验仪器及具象处理装置电连接；所述真实实验仪器，用于根据用户的操作执行相应操作，同时生成触发信号并向外发送；所述转换控制器，用于对接收的触发信号进行处理生成控制指令，并将控制指令并向外发送；所述具象处理装置包括具象处理模块、图像库、语音库及展示模块；所述具象处理模块，用于对收到的控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件；所述展示模块用于将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放，其中，所述图像库预先存储有至少一真实实验仪器运行的三维图像文件，所述语音库中预先存储有至少一讲解语音文件。

【技术特征摘要】
1.一种仪器运行原理具象化的实验教学系统，其特征在于，所述仪器运行原理具象化的实验教学系统包括真实实验仪器、转换控制器及具象处理装置，所述转换控制器分别与真实实验仪器及具象处理装置电连接；所述真实实验仪器，用于根据用户的操作执行相应操作，同时生成触发信号并向外发送；所述转换控制器，用于对接收的触发信号进行处理生成控制指令，并将控制指令并向外发送；所述具象处理装置包括具象处理模块、图像库、语音库及展示模块；所述具象处理模块，用于对收到的控制指令进行识别处理，并根据识别处理结果分别调用图像库中的三维动画文件以及语音库中的讲解语音文件；所述展示模块用于将三维动画及讲解语音进行同步展示及播放，其中，所述图像库预先存储有至少一真实实验仪器运行的三维图像文件，所述语音库中预先存储有至少一讲解语音文件。2.如权利要求1所述的仪器运行原理具象化的实验教学系统，其特征在于，所述真实实验仪器设置有通信接口，用于将在真实实验仪器执行开始或停止操作时产生的触发信号输送至转换控制器。3.一种仪器运行原理具象化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓平，郑俭锋，高丹，葛倩倩，
申请(专利权)人：深圳市奈瑞特科学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44