盛满水的碗中斜插筷子的虚像位置研究

文章利用已有的光学知识推导出,当从迎面、侧面俯视盛满水的碗中以30°斜插入的筷子时,筷子虚像点的坐标表达式,并作出在多种典型的观察情形下筷子虚像的三维曲线图;指出当人眼从侧面观察时,即使在视觉上筷子的虚像也应是曲线;在迎面和垂直侧面,将30 cm视距与∞远视距俯视观察到的筷子虚像进行比较,指出当视角在60°附近时两者的...     

基于新型虚单元法的超弹性材料变形研究

虚单元法是一种先进的求解固体力学问题的数值方法, 在过去10年间, 该算法在线弹性问题中得到了较为广泛地开发和应用. 文章尝试给出一种通用的高阶虚单元法格式, 可用于计算超弹性问题以及更普遍的非线性问题. 与传统求解力学问题的虚单元法的思想不同, 其主要思想是对泊松方程求解映射算子, 并将该映射算子直接用于位移场的近似, 从而可求解众多非线性力学问题. 由于采用了标量场的映射算子来近似矢量场, 因此该算法格式简单, 并且可以轻易扩展到高阶格式或者三维问题求解. 将从泊松方程出发, 介绍虚单元法中椭圆映射算子的计算方法, 在此基础上, 详细推导虚单元法在求解超弹性问题时的具体格式, 并给出切线刚度矩阵的计算方法. 最后, 给出了几个典型的超弹性数值算例, 从而证明该虚单元法格式的有效性.

     

分子对接与可视化软件在食品质量与安全专业实验中的教学应用*——新烟碱农药抑制nAChRs机制

随着食品科学与分子计算领域的快速发展,推动了科学家从微观层面了解食品组分及外源性化学物质对食品安全的影响。然而传统的教学模式难以实现分子水平的可视化教学。因此,以新烟碱农药氯噻啉和哌嘧啶抑制烟碱型乙酰胆碱酯酶受体(nAChRs)的机制解析为例,借助AutoDock、PyMOL软件探讨了分子对接技术在食品质量与安全专业教学与毕业设计中的应用。并且进一步展望了前沿的虚拟现实技术(VR)在分子对接中的应用前景。通过使用这种教学方法,学生可以更直观地了解蛋白质的结构与功能,并且能够进行分子对接实验,帮助学生对蛋白质受体与配体之间可能存在的相互作用有更为感性的认识。激发学生的学习兴趣,调动其学习积极性,从而提高学生的实践能力和科学素养,达到提高教学质量的目的。     

虚拟仿真课程结构化学实验教学设计与实践*

虚拟仿真教学具有展示度高、易于共享等突出优势,近年来广泛运用于教学各环节中。论述了结构化学实验的虚拟仿真教学实践过程,讨论了教学设计、实施细节和在化学专业核心素养培养中的价值。基于ORCA软件的基础量子化学计算任务,内容包括进阶模式及任务驱动的7个实验项目。调查评估结果显示,虚拟仿真实验对学生模型思维的树立、量子化学计算技术的应用、相关专业基础课的学习和化学专业素养的培养等方面均有明显的促进作用。     

基于增强现实的物体运动仿真设计与实现

针对如何在增强现实(Augmented Reality, AR)的虚拟环境中体现物体运动仿真时运动学与动力学特性的问题, 设计了一套将AR技术与物体运动仿真集成, 通过模型建立、标记物注册、运动仿真交互控制、增强场景实时渲染等步骤设计物体AR运动仿真系统. 该系统由运动学仿真模块和动力学仿真模块组成. 运动学仿真模块的设计和实现以刚体绕定轴转动和平面四杆机构的几何运动为例, 通过移动标记物进行运动学仿真的交互控制. 动力学仿真模块的设计和实现以曲柄滑块机构惯性运动为例, 通过改变输入参数进行动力学仿真控制. 最后以机械类课程教学中平面四杆机构急回特性学习和曲柄滑块机构动力学方程求解为例进行实际应用. 结果表明, AR运动仿真系统提供了直观的高交互操作运动学与动力学仿真环境, 通过可视化能帮助学生理解相关的理论知识, 进而实现虚实融合的智慧化运动仿真教学.     

流体力学教学中的创新与探索课程设计项目

为满足教学模式由线下转向线上过程中的需求,在Unity3D环境下开发了虚拟仿真实验平台。该平台借助输入输出、动画模拟、人机交互等技术手段,以三维情景和动画等形式,真实、生动地展示了流体力学原理及其工程应用。利用实物实验和虚拟实验的优势,构建了虚实深度融合、线上线下并行的混合式实验教学体系。实践应用表明,该体系拓展了学生的学习方式和学习空间,提供了场景化、交互式的教学模式,有助于能动专业人才的培养。