[发明专利]一种基于SFX合成实验的虚拟仿真系统

权利要求书

1.一种基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：包括：实验模块(1)和功能模块(2)；所述实验模块（1）是基于SFX合成实验，通过模拟真实实验环境，构建实验仿真流程，包括虚拟实验场景模块(11)和制备SFX虚拟仿真实验模块(12)；

所述的功能模块（2）作为虚拟仿真系统的辅助模块，包括场景漫游模块(21)、安全教育模块(22)、软件简介模块(23)、仪器装置介绍模块(24)、视角切换模块(25)；

所述制备SFX虚拟仿真实验模块(12)是通过使用场景漫游模块(21)、安全教育模块(22)、软件简介模块(23)、仪器装置介绍模块(24)、视角切换模块(25)等一系列辅助功能完成SFX仿真实验，有效扩展和延伸了现场实验教学生动形象的受训体验，使学生更易于理解和掌握科学实验专业知识，能够大幅度提高教学质量。

2.根据权利要求1所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：所述虚拟实验场景模块（11）包括虚拟实验室环境(111)、虚拟仪器(112)、虚拟药品(113)；所述制备SFX虚拟仿真实验模块（12）包括一锅法制备SFX的虚拟仿真实验(121)、微流反应器制备SFX的虚拟仿真实验(122)。

3.根据权利要求2所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：所述虚拟实验场景模块（11）通过3Dsmax构建三维模型，用于表现真实的实验环境；包括虚拟实验室环境(111)、虚拟仪器(112)、虚拟药品(113)；其中虚拟仪器和虚拟药品是制备SFX实验所需的常规仪器和药品，包含：100mL用于放置磁子的双口瓶，球形回流冷凝管，盐水塞，旋蒸装置、电子天平、称量纸、油浴锅、铁架台、锡纸（包裹双口瓶用）、10mL注射器，500mL烧杯、一次性滴管、磁力搅拌器、由真空泵、布氏漏斗、抽滤瓶组成的抽滤装置、烘箱、薄层层析硅胶板、毛细管、层析缸、镊子、色谱柱、500mL旋蒸瓶、1mL离心管、100mL锥形瓶、防爆球、烧瓶座、玻璃棒、表面皿、圆形滤纸、洗耳球、废液缸、高通量微通道反应器、不锈钢进料泵、钛合金进料泵、聚四氟乙烯进料泵、称量天平等。

4.根据权利要求3所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：所述制备SFX虚拟仿真实验模块（12）包括：“一锅法”制备SFX的虚拟仿真实验(121)、微流反应器制备SFX的虚拟仿真实验(122)；

两个实验均包含教学模式、练习模式及考试模式的实验操作集成模块；

在教学模式单元中，通过虚拟仿真实验教学，指导学生模拟真实化学实验，分步完成涉及到的各项任务；

在练习模式单元中，仿真模拟在真实实验中按实验要求操作完成各项任务所涉及到的“一锅法”制备SFX，微型流动反应器制备SFX的实习实验教学；

在考试模式单元中，对学生实验教学过程所涉及到关键步骤进行考核测试，通过对学生操作错误位置和操作错误次数的考核结果记录，了解学生个体实验教学效果情况，发现记录学生容易出错环节，对薄弱环节进行针对性强化训练。

5.根据权利要求1所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：所述的场景漫游模块(21)用于实现虚拟人物视角的自由移动，便于观察；所述的安全教育模块(22)帮助用户了解实验室安全注意事项，提高实验室安全意识，杜绝实验室安全事故；所述的软件简介模块(23)用于介绍软件的开发人员情况，所述的仪器装置介绍模块(24)通过引出线的形式，将虚拟实验室中的试验设备一一标注，方便理解和操作，所述的视角切换模块(25)用于快速切换视角，提高实验操作的效率。

6.根据权利要求1所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：一锅法制备SFX的虚拟仿真实验(121)包括：基本实验原理模拟模块(1211)，通过提示板显示实验的基本信息，该反应是由2,7-二溴芴酮和3-溴苯酚在甲基磺酸催化下合成目标产物，该反应温度为150℃，反应时间大于8小时；实验操作演示模块(1212)，通过搭建反应装置，称量药品，使用通风橱，反复抽真空，冷凝回流，使用搅拌器，实验结束后清洗仪器和恢复实验装置等操作实现虚拟仿真实验。

7.根据权利要求1所述的基于SFX合成实验的虚拟仿真系统，其特征在于：微流反应器制备SFX的虚拟仿真实验(122)包括：基本实验原理模拟模块(1221)，通过提示板显示实验的基本信息，使用芴酮、苯酚、甲基磺酸、1,2-二氯苯进行SFX微流动合成；实验操作演示模块(1222)，通过操作高通量微通道反应器，设置反应器参数，称量反应物，收集产物，清洗反应器等操作实现虚拟仿真实验。