物理化学实验数据处理系统技术方案

“物理化学实验数据处理系统”是为高等教育出版社出版的《物理化学实验》一书开发的数据处理配套软件，包含其中最重要、最具有代表性的２１个实验数据处理程序。该软件选择ＶＢ６．０作为开发工具，集数据存储、数据处理、数据库管理等功能于一体；数据的输入、输出与数据库相关联；数据录入和数据处理功能相分离；采用最小二乘法直线拟合、非线性拟合、数值积分等方法进行数据处理；可视化操作界面、使用方便、运行可靠。与学生花费较长时间对数据进行大量计算，再用坐标纸作图从中得出实验结果这种常规方法相比，使用本软件能快速得到更正确、更科学的、更真实的数据处理结果，也为教师批改实验报告提供可靠的依据。

【技术实现步骤摘要】

计算机软件的开发和研制正在成为一个新的产业。本项专利技术“物理化学实验数据处理系统”属于计算机软件设计，涉及高等院校化学及相关专业的《物理化学实验》课程的教学工作中实验数据的处理、存储及管理。
技术介绍
《物理化学实验》是高等院校化学及相关专业学生的一门独立的基础实验课程。与其它化学实验课不同，它得到的是一系列实验数据。学生需对数据进行大量计算，然后在直角坐标纸上作图。大多数是画直线，求出截距和斜率，进而求得实验结果的数学表达式；少部分是画曲线，有的需要在曲线上作切线，有的需要对曲线求积分，进而求得实验结果的数学表达式。学生只根据散点图做直线或曲线，就不可避免地引起主观误差，同一组实验数据不同学生处理，实验结果相差很大。个别学生还修改某些偏离较大的实验数据以期得到好的实验结果。由于实验数据计算过程复杂、作图费事，导致实验报告中经常出现许多错误。教师批改实验报告时不得不花费大量时间亲自计算数据核查学生计算结果。为解决物理化学实验数据处理过程中存在的上述问题，我们花费多年的时间和精力研发了这套“物理化学实验数据处理系统”软件。
技术实现思路
本项专利技术的目的是建立一个便捷的“物理化学实验数据处理系统”。以Windows 98作为开发平台，Visual Basic 6.0作为开发工具，利用其提供的可视化、面向对象、事件驱动编程机制及数据库操作等功能开发了集数据存储、数据处理、数据库管理等功能于一体的功能完备的物理化学实验数据处理系统。本系统为高等教育出版社出版的《物理化学实验》(第二版)一书配套开发，包含其中最重要、最具有代表性的21个实验数据处理程序。软件采用模块化设计，包含数据输入、计算、数据输出、图形输出、打印和数据管理六个模块。开发此类专业软件需要的知识面很宽，技术复杂、难度很大。除了要掌握编程的高级语言外，还要结合数学方法来解决软件开发过程中遇到的算法上的技术问题。本系统采用最小二乘法直线拟合、非线性拟合、数值积分等数学方法进行数据处理。物理化学实验中涉及到的图形类型可分为直线型和曲线型两种，多数情况下两个物理量之间的函数关系是线性关系，或经变换后为线性关系，可用最小二乘法进行直线拟合；但也常会遇到许多不易化为线性模型，或者化为线性模型之后求解引起较大误差的情况，此时就必须用逐次逼近的拟合方法处理；涉及数值积分的部分则用梯形法处理。这样可完全消除学生在坐标纸上作图过程中产生的误差，相同实验数据得到不因人而异的唯一的正确的科学的实验结果。但这些数学方法的计算量相当大，学生单独利用普通计算器不能完成上述计算，只有利用计算机程序才能解决。本软件将数据录入和数据处理功能相分离。学生做完实验立即将原始实验数据输入、保存到数据库中，无法再自行修改，从而确保了数据的真实性。学生用常规方法独立完成实验报告后(一般要用3-4个小时的时间)，到交实验报告时，再从数据库中调出自己的原始实验数据用软件进行处理，一个实验全部数据处理过程只需几分钟即可打印输出计算结果和图形，作为整个实验报告的一部分。教师批改实验报告时以打印数据为依据来核对学生用常规方法处理的数据，指出存在的问题，从而大大减轻了教师的负担，有效地杜绝了学生修改数据，抄袭实验报告的现象，有利于培养学生严谨的科学态度。教师还可利用本软件对全体学生做的全部实验的结果进行比较，对实验教学工作进行统计，使教师能全面地了解学生的实验情况，及时发现和解决问题。本软件的设计采用向导式流程。进入主界面，有“用户注册”、“用户登录”、“数据管理”及“退出”四个命令按钮，单击各按钮，进入相应的界面窗口。首次使用本软件的用户必须先进入注册界面进行注册，输入个人信息并确认后才有权使用本软件；已注册用户只需单击“用户登录”按钮进入登录界面，输入学号、密码即可使用本软件；“数据管理”按钮为教师专用，单击该按钮可进入管理界面，具体情况将在下文中说明。用户注册/登录后，进入“数据录入/处理”界面，选择要处理的实验名称，单击“数据录入/处理”按钮，进入数据录入或处理部分。学生做完实验把实验数据录入到计算机并单击“确认”按钮，会弹出数据预览界面，检查无误后再提交，数据将储存在数据库里(在学生用户的权限下不能再修改，从而保证了实验数据的真实性)；学生用传统的方法独立处理完实验数据(包括作图)后，再从数据库中调出本人的实验数据，经相关操作得出数据处理结果。此外，在软件使用过程中还可实现联机操作，多台计算机通过局域网连接后，可实现数据库资源共享，能够满足多名学生同时使用本软件进行数据录入、处理及数据信息管理的需要。附图说明图1是本专利技术的系统数据流程2是本专利技术的管理系统数据流程3是本专利技术的软件系统主界面4是本专利技术的注册界面5是本专利技术的登录界面6是本专利技术的数据录入/处理界面7-图9是本专利技术的数据管理界面10-图15是从本专利技术涉及到的实验中选取的“燃烧热的测定”实验的界面图及应用示例具体实施例方式以下结合附图对本专利技术作以更为详尽的描述图1是本专利技术的系统数据流程图。按照本软件的技术方案，软件系统分为数据输入模块、计算模块、数据输出模块、图形输出模块、打印模块和管理模块。图2是本专利技术的管理系统数据流程图。教师可按学号或实验名称对数据库信息进行查询或修改。由于Windows操作系统应用程序采取消息循环机制，以实现系统的多任务运行，因此在代码设计思想上不同于DOS操作系统的顺序执行概念。本软件中每个实验的程序设计、运行均可分为“数据输入及修正”、“计算及图形绘制”、“数据处理结果及图形输出”三部分。本着软件设计中“方便用户使用”的原则，根据界面提示即可正确使用本系统。软件各界面布局见图3-图15。在具体设计阶段充分利用Visual Basic 6.0的可视化、面向对象和采用事件驱动方式的结构化高级程序设计语言的特点，功能相对独立的部分的程序设计归为一类，在各类型内部对各项功能进行模块化设计，此种设计的优点在于软件的结构层次更加清晰，易于阅读、修改、重新使用和扩充，便于数据的保护。下面就几个模块分别加以说明。1.数据输入模块该模块包括用户信息输入和原始实验数据输入两部分。由于物理化学实验需要处理的数据参数较多，因此将这些输入参数按其类型、性质归类建立数据库，利用Visual Basic 6.0提供的丰富的数据库工具以及Textbox(文本框)、Label(标签)、Commandbox(命令按钮)、Optionbutton(单选按钮)等内部控件实现众多参数的统一管理。数据界面中将Label和Textbox相结合，用Label制作的标签框表示出Textbox文本框的意义及量纲，使用户能够正确使用本软件。输入数据时可使用Tab键或鼠标实现光标的移动。数据库采用共享方式打开，利用VisualBasic 6.0引用DAO(DataAccess O bjects)技术，通过定义Workspace、DbEngine、Recordset以及SQL语句建立程序与数据库的链接，所有输入的数据信息均储存在数据库中，根据数据库中储存的用户信息可以调出对应的原始数据和数据处理结果的存储资料。(1)用户信息输入部分以Label标签提示Textbox信息，引导学生注册，应用VB及Access 2000数据库，并用DAO技术连接，存储注册信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
“物理化学实验数据处理系统”，其特征为：是为高等教育出版社出版的《物理化学实验》一书开发的数据处理配套软件；用数学方法解决计算上的问题；以ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ６．０作为开发工具，进行模块化设计，数据的输入、输出与数据库相关联，数据 录入和数据处理功能相分离；可实现联机操作；软件可脱机独立运行，使用方便。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范荫恒，高爱丽，杨林，杜洋，褚芳芳，任庆云，
申请(专利权)人：辽宁师范大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]