CN108961911A - 化学虚拟实验教具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学虚拟实验教具，虚拟实验盒中央设置有实验器皿摆放区，实验器皿摆放区内对应装填入反应器具和辅助器具，反应器具后端设有LED灯模块和RGB型LED灯，反应器具底部均为电活性聚合物板，辅助器具后端均设置有按压键和提示灯，辅助器具下端均设置接触片，实验器皿摆放区两侧的虚拟实验盒上分别安装有虚拟反应控制板和虚拟清洁控制板，虚拟清洁控制板上端为清洗台触屏，虚拟清洁控制板下端为清洗键，电子屏盒盖内侧一端设置有实验架和酒精灯虚拟显示区。通过上述方式，本发明旨在用虚拟的展示方式呈现原化学实验的效果，提供可操作的仿真实验器具和可视化化学反应现象，使学生在安全环境下进行多感实验体验。

Description

化学虚拟实验教具

技术领域

本发明涉及虚拟器材领域，特别是涉及一种化学虚拟实验教具。

背景技术

现阶段的虚拟实验一般为基于信息技术平台的软件工具。在信息虚拟的平台上实现虚拟教学，拥有整合信息技术的优势。如今国内外虚拟实验的应用有三种类型：一、远程虚拟实验平台。该实验平台应用于各大高校，以实现高校之间的资源共享，特点是技术难度较高、资金投入较大，具有低普及性。二、基于局域网的虚拟实验平台。该虚拟平台应用于中学的局域网范围，具有区域性，更新换代速率较低。三、小型虚拟实验平台。该平台依存于电脑或手机端，技术难度较低且易复制，适合单人使用探索。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种化学虚拟实验教具，能够旨在用虚拟的展示方式呈现原化学实验的效果，提供可操作的仿真实验器具和可视化化学反应现象，使学生在安全环境下进行多感实验体验。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种化学虚拟实验教具，包括虚拟实验盒和电子屏盒盖，所述电子屏盒盖铰接对应盖合在所述虚拟实验盒上，所述虚拟实验盒中央设置有实验器皿摆放区，所述实验器皿摆放区内对应装填入反应器具和辅助器具，所述反应器具后端均安装有实验架卡件，所述反应器具后端设有LED灯模块和RGB型LED灯，所述RGB型LED灯连接安装在所述LED灯模块上，所述反应器具底部均为电活性聚合物板，所述辅助器具后端均设置有按压键和提示灯，所述辅助器具下端均设置接触片，所述实验器皿摆放区两侧的虚拟实验盒上分别安装有虚拟反应控制板和虚拟清洁控制板，所述虚拟反应控制板上设有药品选择键、气体选择键、液体选择键和固态选择键，所述虚拟清洁控制板上端为清洗台触屏，所述虚拟清洁控制板下端为清洗键，所述电子屏盒盖内侧一端为液晶显示屏，所述电子屏盒盖内侧另一端设置有实验架和酒精灯虚拟显示区，所述酒精灯虚拟显示区设置在所述实验架下端，所述酒精灯虚拟显示区上设置有酒精灯按钮，所述实验架下方还设置有音响孔。

在本发明一个较佳实施例中，所述反应器具内还设有充电电池，所述充电电池与一端与无线充电线圈连接，所述充电电池另一端与所述LED灯模块连接，所述充电电池与所述LED灯模块之间还垫入抗干扰隔离支撑板，所述反应器具底部设有一反应器具提示灯。

在本发明一个较佳实施例中，所述反应器具包括有试管器具、锥形瓶器具、集气瓶器具、烧杯器具和玻璃管器具。

在本发明一个较佳实施例中，所述辅助器具包括气囊器具、滴管器具、药勺器具和PH计器具。

在本发明一个较佳实施例中，所述反应器具通过后端实验架卡件对应插入实验架内而固定。

在本发明一个较佳实施例中，所述液晶显示屏上显示有药品信息、显示反应器具类型、已加入药品和化学反应方程式。

在本发明一个较佳实施例中，所述虚拟实验盒前端盒体上还安装有拎把手。

本发明的有益效果是：本发明旨在用虚拟的展示方式呈现原化学实验的效果，提供可操作的仿真实验器具和可视化化学反应现象，使学生在安全环境下进行多感实验体验，为兴趣的引导、自主探究能力的培育和化学课程的展开做铺垫，在本设计中，可采用开源设计的相关技术，通过特定的输入条件，经过程序的处理计算，产出相应的结果输出，即通过实验的条件设定，如加入药品、开启加热，来触发相应的计算，输出与之对应的反应现象，利用亚克力材料、电活性聚合物的特性，配合灯光、声音、震动等效果，模拟出液体、气体、固体的变化仿真现象，并加以适当的放大，使学生能观察到生动的反应现象。本设计的初衷不在于完全替代真实实验，而是结合课程的进度，用操作性和乐趣性强的产品来激励学生的探索精神，使学生在操作器具后对实验本身和化学学科产生更大兴趣，完成三大目标，第一，在桌面调研部分充分调查目标阶段的课程安排和教学目标，归纳总结学生在目标阶段所需掌握的化学方程式以及对化学反应相应的掌握程度，总结实验中常用器材并将它们归类、进行适当的简化合并，整理这些实验涉及的化学药品及其颜色、质感等外观特点，归纳反应现象等；第二，在用户研究阶段深入了解中学生的学习行为模式，从他们的生理、心理等方面进行调研，从调研数据结果进行分析，设计出以用户为中心的、符合他们自然行为习惯的虚拟实验系统。通过访谈法、观察法、调查问卷等调研工具探究实验过程中的具体行为逻辑和有助于学生自主学习的重要心理历程；第三，在视觉转化的技术支持研究上，对市场上类似的可以体现丰富现象变化的生活产品进行调研，了解它们所应用的技术并运用进设计中。其一，液体的颜色、状态变化：溶液颜色明显的颜色改变，在气体生成情况下也有相应视觉效果；其二，固体的颜色、状态变化：固体会有产生和溶解的两种变化；其三，气体的颜色、状态变化：气体的颜色改变，生成气体时的感官提示；其四，感应及反馈系统：模拟自然实验的操作手势时，完成相应的变化、提供反馈。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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获得其它的附图，其中：

图1是本发明化学虚拟实验教具一较佳实施例的结构示意图；

图2是所示反应器具一较佳实施例的结构示意图；

图3是所示辅助器具一较佳实施例的结构示意图；

图4是所示虚拟反应控制板一较佳实施例的结构示意图；

图5是所示虚拟清洁控制板一较佳实施例的结构示意图；

附图中各部件的标记如下： 1、虚拟实验盒； 2、电子屏盒盖； 3、实验器皿摆放区； 4、反应器具； 5、辅助器具； 6、实验架卡件； 7、LED灯模块； 8、RGB型LED灯； 9、电活性聚合物板； 10、按压键； 11、提示灯； 12、接触片； 13、虚拟反应控制板； 14、虚拟清洁控制板；15、药品选择键； 16、气体选择键； 17、液体选择键； 18、固态选择键； 19、清洗台触屏；20、清洗键； 21、液晶显示屏； 22、实验架； 23、酒精灯虚拟显示区； 24、酒精灯按钮； 25、音响孔； 26、充电电池； 27、无线充电线圈； 28、抗干扰隔离支撑板； 29、反应器具提示灯。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明实施例包括：

一种化学虚拟实验教具，包括虚拟实验盒1和电子屏盒盖2，所述电子屏盒盖2铰接对应盖合在所述虚拟实验盒1上，所述虚拟实验盒1中央设置有实验器皿摆放区3，所述实验器皿摆放区3内对应装填入反应器具4和辅助器具5，所述反应器具4后端均安装有实验架卡件6，所述反应器具4后端设有LED灯模块7和RGB型LED灯8，所述RGB型LED灯8连接安装在所述LED灯模块7上，所述反应器具4底部均为电活性聚合物板9，所述辅助器具5后端均设置有按压键10和提示灯11，所述辅助器具5下端均设置接触片12，所述实验器皿摆放区3两侧的虚拟实验盒上分别安装有虚拟反应控制板13和虚拟清洁控制板14，所述虚拟反应控制板13上设有药品选择键15、气体选择键16、液体选择键17和固态选择键18，所述虚拟清洁控制板14上端为清洗台触屏19，所述虚拟清洁控制板14下端为清洗键20，所述电子屏盒盖2内侧一端为液晶显示屏21，所述电子屏盒盖2内侧另一端设置有实验架22和酒精灯虚拟显示区23，所述酒精灯虚拟显示区23设置在所述实验架22下端，所述酒精灯虚拟显示区23上设置有酒精灯按钮24，所述实验架22下方还设置有音响孔25。

另外，所述反应器具4内还设有充电电池26，所述充电电池26与一端与无线充电线圈27连接，所述充电电池26另一端与所述LED灯模块7连接，所述充电电池26与所述LED灯模块7之间还垫入抗干扰隔离支撑板28，所述反应器具4底部设有一反应器具提示灯29。

另外，所述反应器具4包括有试管器具、锥形瓶器具、集气瓶器具、烧杯器具和玻璃管器具。

另外，所述辅助器具5包括气囊器具、滴管器具、药勺器具和PH计器具。

另外，所述反应器具4通过后端实验架卡件6对应插入实验架22内而固定。

另外，所述液晶显示屏21上显示有药品信息、显示反应器具类型、已加入药品和化学反应方程式。

本发明的工作原理为电子屏盒盖2铰接对应盖合在虚拟实验盒1上，虚拟实验盒1中央设置有实验器皿摆放区3，实验器皿摆放区3内对应装填入反应器具4和辅助器具5，反应器具4后端均安装有实验架卡件6，反应器具4通过后端实验架卡件6对应插入实验架22内而固定，反应器具4后端设有LED灯模块7和RGB型LED灯8，RGB型LED灯8连接安装在LED灯模块7上，反应器具4底部均为电活性聚合物板9，反应器具4内还设有充电电池26，充电电池26与一端与无线充电线圈27连接，充电电池26另一端与LED灯模块7连接，充电电池26与LED灯模块7之间还垫入抗干扰隔离支撑板28，反应器具4底部设有一反应器具提示灯29，反应器具4包括有试管器具、锥形瓶器具、集气瓶器具、烧杯器具和玻璃管器具，反应器具4利用亚克力材料、电活性聚合物的特性，配合灯光、声音、震动等效果，模拟出液体、气体、固体的变化仿真现象，并加以适当的放大，使学生能观察到生动的反应现象。

辅助器具5后端均设置有按压键10和提示灯11，辅助器具5下端均设置接触片12，辅助器具5包括气囊器具、滴管器具、药勺器具和PH计器具。

实验器皿摆放区3两侧的虚拟实验盒上分别安装有虚拟反应控制板13和虚拟清洁控制板14，虚拟反应控制板13上设有药品选择键15、气体选择键16、液体选择键17和固态选择键18，虚拟清洁控制板14上端为清洗台触屏19，虚拟清洁控制板14下端为清洗键20，电子屏盒盖2内侧一端为液晶显示屏21，液晶显示屏21上显示有药品信息、显示反应器具类型、已加入药品和化学反应方程式，电子屏盒盖2内侧另一端设置有实验架22和酒精灯虚拟显示区23，酒精灯虚拟显示区23设置在实验架22下端，酒精灯虚拟显示区23上设置有酒精灯按钮24，实验架22下方还设置有音响孔25，本发明旨在用虚拟的展示方式呈现原化学实验的效果，提供可操作的仿真实验器具和可视化化学反应现象，使学生在安全环境下进行多感实验体验，为兴趣的引导、自主探究能力的培育和化学课程的展开做铺垫，在本设计中，可采用开源设计的相关技术，通过特定的输入条件，经过程序的处理计算，产出相应的结果输出，即通过实验的条件设定，如加入药品、开启加热，来触发相应的计算，输出与之对应的反应现象，本设计的初衷不在于完全替代真实实验，而是结合课程的进度，用操作性和乐趣性强的产品来激励学生的探索精神，使学生在操作器具后对实验本身和化学学科产生更大兴趣，完成三大目标，第一，在桌面调研部分充分调查目标阶段的课程安排和教学目标，归纳总结学生在目标阶段所需掌握的化学方程式以及对化学反应相应的掌握程度，总结实验中常用器材并将它们归类、进行适当的简化合并，整理这些实验涉及的化学药品及其颜色、质感等外观特点，归纳反应现象等；第二，在用户研究阶段深入了解中学生的学习行为模式，从他们的生理、心理等方面进行调研，从调研数据结果进行分析，设计出以用户为中心的、符合他们自然行为习惯的虚拟实验系统。通过访谈法、观察法、调查问卷等调研工具探究实验过程中的具体行为逻辑和有助于学生自主学习的重要心理历程；第三，在视觉转化的技术支持研究上，对市场上类似的可以体现丰富现象变化的生活产品进行调研，了解它们所应用的技术并运用进设计中。其一，液体的颜色、状态变化：溶液颜色明显的颜色改变，在气体生成情况下也有相应视觉效果；其二，固体的颜色、状态变化：固体会有产生和溶解的两种变化；其三，气体的颜色、状态变化：气体的颜色改变，生成气体时的感官提示；其四，感应及反馈系统：模拟自然实验的操作手势时，完成相应的变化、提供反馈。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种化学虚拟实验教具，包括虚拟实验盒和电子屏盒盖，其特征在于，所述电子屏盒盖铰接对应盖合在所述虚拟实验盒上，所述虚拟实验盒中央设置有实验器皿摆放区，所述实验器皿摆放区内对应装填入反应器具和辅助器具，所述反应器具后端均安装有实验架卡件，所述反应器具后端设有LED灯模块和RGB型LED灯，所述RGB型LED灯连接安装在所述LED灯模块上，所述反应器具底部均为电活性聚合物板，所述辅助器具后端均设置有按压键和提示灯，所述辅助器具下端均设置接触片，所述实验器皿摆放区两侧的虚拟实验盒上分别安装有虚拟反应控制板和虚拟清洁控制板，所述虚拟反应控制板上设有药品选择键、气体选择键、液体选择键和固态选择键，所述虚拟清洁控制板上端为清洗台触屏，所述虚拟清洁控制板下端为清洗键，所述电子屏盒盖内侧一端为液晶显示屏，所述电子屏盒盖内侧另一端设置有实验架和酒精灯虚拟显示区，所述酒精灯虚拟显示区设置在所述实验架下端，所述酒精灯虚拟显示区上设置有酒精灯按钮，所述实验架下方还设置有音响孔。

2.根据权利要求1所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述反应器具内还设有充电电池，所述充电电池与一端与无线充电线圈连接，所述充电电池另一端与所述LED灯模块连接，所述充电电池与所述LED灯模块之间还垫入抗干扰隔离支撑板，所述反应器具底部设有一反应器具提示灯。

3.根据权利要求2所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述反应器具包括有试管器具、锥形瓶器具、集气瓶器具、烧杯器具和玻璃管器具。

4.根据权利要求1所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述辅助器具包括气囊器具、滴管器具、药勺器具和PH计器具。

5.根据权利要求1所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述反应器具通过后端实验架卡件对应插入实验架内而固定。

6.根据权利要求1所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述液晶显示屏上显示有药品信息、显示反应器具类型、已加入药品和化学反应方程式。

7.根据权利要求1所述的化学虚拟实验教具，其特征在于，所述虚拟实验盒前端盒体上还安装有拎把手。