1.绪论
1.1 研究背景
近年来，信息技术飞速发展，为教育现代化提供了强有力的工具，正在深刻影响教育形态和教育方式的发展变化[1]。实验教学是培养创新精神、实践能力和社会责任感的重要载体，利用虚拟仿真技术拓展实验教学内容的广度和深度，延伸实验教学的时间和空间，提升实验教学的质量和水平，是教育信息化的一个重要方向[2]。
刘亚丰等人[3]认为虚拟仿真实验教学正是网络化技术催生、发展起来的一种全新的实验教学模式，对实体实验具有很好的补充作用。周世杰等人[4]虚拟仿真实验解决了开展真实实验项目破坏性大、搭建实验环境复杂、实验成本高等问题，同时也为进一步实现跨校的高水平实验远程共享打下良好的基础。高东峰等人[5]认为虚拟仿真实验在构建设计和创新实验环境方面具有独特优势，有利于实现培养学生创新精神、创新能力的持续目标。
1.2 Blender
与那些昂贵的3D软件相比，Blender是款完全免费而且开源的3D制作软件，用户可以下载Blender的源代码，对程序进行修改，将它应用于各种领域[6]。Blender在2002年9月7日被公布源代码，成为自由软件。作为一种开源软件，Blender功能强大，可以与3Dmax媲美，它提供了建模、渲染、动画、后期处理及跨平台的3D交互制作等各方面的功能[7]。
1.3 Unity 3D和万维引擎
Unity3D是一个层级式的综合开发环境，具有视觉化的编辑，详细的属性编辑器和动态的游戏预览。一个完整的程式是由若干个场景组合起来的，每个场景中又包含有许多模型，并通过脚本来控制它们的行为，而我们在场景所看到的内容是由摄像头来呈现并控制的[8]。Unity3D作为一个技术门槛相对较低的虚拟现实软件开发工具，能让开发者轻松创建诸如三维视频游戏、景观可视化、实时三维动画等类型的互动内容[9]。
万维引擎VeryEngine是基于Unity3D开发工具的二次开发，区别于传统的虚拟仿真软件开发使用编程语言的方式，它以一种可编辑文本的技术来实现软件的开发。VeryEngine与传统的软件开发方式相比，有零门槛、极速开发、开放、易维护、稳定等优势。采用EXCEL表格编辑技术，让不懂计算机编程语言的普通人也能实现自主开发需要的虚拟现实产品，程序不再像“天书”，轻松读懂，轻松协同[10]。
1.4 3D打印技术与3D打印机
3D打印技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除(切削加工)技术，是一种“自下而上”材料累加的制造方法[11]。3D打印机的原理是通过计算机辅助设计或计算机动画建模软件对欲打印的物品建模，再将建成的三维模型分区成逐层的截面，生成3D打印机可识别的数据文件，通过读取文件中的横截面信息，用液态或固态的材料将这些截面逐层地打印并进行粘接，从而制造出实体[12]。
杨洁等[13]认为3D打印在教育上可有助于营造真实的问题情境模拟，有助于提高学生高阶思维能力，可作为教学辅助工具，学生自主探索的创新工具，还可以作为教学评价。我们的实验可以最后通过3D打印，看出建模仪器的实际效果，更增加了虚拟仿真教学的丰富性。
1.5 实验介绍
D-101大孔吸附树脂实验对中药根皮苷的吸附动力学实验因与化学反应动力学、中药分离提取等领域相关，故为我校重要的物理化学单元实验。限于实验时长，学生被指导选用“25 ℃实验温度、180 rpm摇床转速、0.2000 g/L根皮苷初始浓度、100 ml根皮苷溶液体积、1 g树脂用量”进行实验。
1.6 研究意义
丰富多样、与理论课配套的实验课是我校的教学特色，学生们通过亲身实践，切实掌握了理论知识的同时，也养成了优秀的实验能力与科研素养。但很多实验活动因为设备的老化，可操作条件的单一，耗时耗力等多种因素不能给学生带来更好的体验，无法深入研究实验条件的影响，只能片面的理解实验原理。所以我校物化实验室引入了万维引擎的开发套件，结合虚拟仿真技术，结合Blender建模，Unity3D开发建立场景交互，使学生可以轻松地控制实验的条件，对原理的理解更加深入，并且有效调动学生们参与的积极性，培养学生的学术素养和实践素养。近期，我校更是进一步发展3D打印技术，将数字仿真模型实体化，为教学提供了更加丰富和直观的辅助教学模型。
2.实验部分
2.1 实验仪器与设备
环境：Windows 10 1902（64位）。软件：Blender 2.9.0，Blender基金会。Unity 2019.4.17f1c1，Unity Technologies。万维引擎 5.52f1，杭州万维镜像有限公司。实验仪器：3D打印机752紫外分光光度仪1台；恒温振荡器1台；电子分析天平1台。150 ml磨口具塞锥形瓶2个；10 ml刻度移液管1根；25 ml胖肚移液管1根；50 ml胖肚移液管1根；1000 mL容量瓶1个；称量瓶1只。
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