一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统及实验方法技术方案

本发明专利技术属于实验教学技术领域，具体的说是一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统及实验方法。系统包括：皂苷合成虚拟仿真实验模块，用于三维模拟皂苷合成实验；操作模块，用于控制和可视化显示皂苷合成虚拟仿真实验模块；辅助互动模块，用于学员或种植户、专家、管理员进行相应的职能操作。本发明专利技术具有延伸了人参栽培事件的时间和空间、促进人参栽培教学模式改革和创新、促进学生创新能力的培养、模拟效果逼真、仿真功能合理且完备、操作界面显示流畅、用户友好度高，符合教学及实践指导需求等优点。符合教学及实践指导需求等优点。符合教学及实践指导需求等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统及实验方法


[0001]本专利技术属于实验教学
，具体的说是一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统及实验方法。

技术介绍

[0002]实验教学是培养学生创新能力的重要环节，是学生积极地发挥主观能动性、进行科学研究的再创造过程。实验教学在培养学生学习基础知识、提高动手能力、掌握科学研究方法等方面发挥着重要作用。通过相关实验加深学生对人参皂苷合成基本概念、现象、规律和原理的理解，培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的实践能力。
[0003]人参皂苷合成实验是中药栽培课程的一个重要实验，学生通过做实验，可以更深入地理解理论知识及其工程应用。由于实验教学任务重、实验仪器台数和实验场地有限，不能满足每个学生一台仪器的需要。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统及其实验方法，能模拟效果逼真，延伸了实验教学的时间和空间，解决了现有实验教学任务重、实验仪器台数和实验场地有限，不能满足每个学生一台仪器的需要问题。
[0005]本专利技术技术方案结合附图说明如下：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，包括：
[0007]皂苷合成虚拟仿真实验模块，用于三维模拟皂苷合成试验；
[0008]操作模块，用于控制和可视化显示皂苷合成虚拟仿真实验模块；
[0009]辅助互动模块，用于学员或种植户、专家、管理员进行相应的职能操作。
[0010]进一步地，所述皂苷合成虚拟仿真实验模块包括：
[0011]环境因子仿真模块，用于模拟环境因子，包括对附近温度、光合有效辐射、湿度、降水量、土壤结构、土壤PH值、土壤氮磷钾及微量元素、土壤微生物菌群的模拟；
[0012]皂苷合成仿真子模块，用于通过白盒神经网络系统模拟基因调控网络，模拟人参次生代谢产物典型皂苷合成；
[0013]进一步地，所述皂苷合成仿真子模块通过Unity Animation动画，实现皂苷的积累效果。
[0014]进一步地，所述操作模块为基于B/S的3D图形显示，在3D解析引擎UNITY3D的辅助下，通过Unity Animation动画可视化显示皂苷合成虚拟仿真实验模块。
[0015]进一步地，所述操作模块包括多个操作步骤子模块，每个操作步骤子模块均显示有操作步骤状态信息，所述操作步骤状态信息为未操作、准备就绪、已提示、刚开始、正在进行、刚结束和已结束中的一个。
[0016]进一步地，所述辅助互动模块包括：
[0017]学员控制模块，用于学生或种植户通过皂苷合成虚拟仿真实验模块进行皂苷合成
虚拟仿真实验；
[0018]专家控制模块，用于专家审阅学员完成的皂苷合成虚拟仿真实验；
[0019]管理员控制模块，用于管理员管理皂苷合成虚拟仿真实验系统。
[0020]进一步地，所述学员控制模块具有的功能包括登录皂苷合成虚拟仿真实验系统、选择皂苷合成虚拟仿真实验、进行实验操作训练、参与实验讨论、提交/下载实验报告。
[0021]进一步地，所述专家控制模块具有的功能包括查看学员操作情况、进行虚拟仿真实验管理、实验指导、虚拟仿真实验上传、批阅和成绩评定。
[0022]进一步地，所述管理员控制模块具有的功能包括专家控制模块具有的功能、系统的参数设置、数据安全备份和日志管理。
[0023]第二方面，本专利技术还提供了一种人参皂苷合成虚拟仿真实验方法，通过一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统实现，包括以下步骤：
[0024]登录：登录进入人参皂苷合成拟仿真实验系统；
[0025]皂苷合成实验：启动选择仿真地理位置，确定人参年限，规划仿真起止时间，并记录典型生态因子及皂苷合成数据；
[0026]重复实验：重复进行不同地理位置、当前参龄及仿真时间区间皂苷合成实验；
[0027]实验报告生成步骤：对皂苷合成实验中记录的各典型皂苷积累量、温度和降水量等数据按照实验结果要求进行数据处理，生成实验报告，生成实验报告所需的实验地理位置和时间跨度预先给定。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029]1)本专利技术延伸了实验教学及人参栽培过程的时间和空间：皂苷合成虚拟仿真实验系统的开发，丰富了中草药药效虚拟仿真实验平台的内容，延伸了学员进行实验练习的时间和空间，为远程实验教学提供资源；打破了实验室的壁垒，学员可以在任意地点进行实验练习；学员自主掌控实验的时间，对实验项目进行预习和回顾，提高学习的自主性和能动性；提高了中草药栽培实验教学的全天侯实验开放度；
[0030]2)本专利技术促进实验教学模式改革和创新：皂苷合成与虚拟仿真实验系统的开发为虚实结合、远程实验教学、人参栽培过程模拟、在线课程等新教学或实践模式提供支撑，促进实验教学及人参种植户栽培方法的改革和创新；
[0031]3)本专利技术促进学员创新能力的培养：皂苷合成虚拟仿真实验系统具有设计性和创新性等优点，在教学过程中鼓励学员自己参与实验的设计，引导学员从“被动”做实验到“主动”做实验，大大激发学员的学习潜能，拓展学员的创新思维，促进学员主体作用的发挥，培养学员的创新能力和实践能力
[0032]4)本专利技术皂苷合成虚拟仿真实验系统的空气与土壤因子演化仿真模块，通过气候变化和土壤因子演变，更能真实地表现出环境因子的状态和变化规律；通过结合环境因子及人参基因调控网络，实现皂苷合成，既节约开销又使得皂苷合成模拟效果更加真实；
[0033]5)本专利技术教学及实训功能合理且完备：本专利技术皂苷合成虚拟仿真实验系统的辅助教学实训平台，分别设置了学员控制模块、专家控制模块和管理员控制模块，为学员、专家和管理员合理地分配功能，且功能完备，满足教学需要；
[0034]6)本专利技术操作界面显示流畅：本专利技术皂苷合成虚拟仿真实验系统的操作界面，为B/S的3D图形显示，在3D解析引擎Unity3D的辅助下，通过帧动画进行可视化显示，具有显示
流畅、操作方便等优点；
[0035]7)本专利技术用户友好度高，符合教学需求：本专利技术皂苷合成虚拟仿真实验系统的操作界面显示有操作步骤状态信息和提示信息，使得学员的实验过程更加流畅，更容易理解，提升了用户友好度和学员的学习能力。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。
[0037]图1为本专利技术所述一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统的结构示意图；
[0038]图2为本专利技术所述一种人参皂苷合成虚拟仿真实验方法的流程示意图。
具体实施方式
[0039]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，包括：皂苷合成虚拟仿真实验模块，用于三维模拟皂苷合成实验装置；操作模块，用于控制和可视化显示皂苷合成虚拟仿真实验模块；辅助互动模块，用于学员或种植户、专家、管理员进行相应的职能操作。2.根据权利要求1所述的一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述皂苷合成虚拟仿真实验模块包括：环境因子仿真模块，用于模拟环境因子，包括对附近温度、光合有效辐射、湿度、降水量、土壤结构、土壤PH值、土壤氮磷钾及微量元素、土壤微生物菌群的模拟；皂苷合成仿真子模块，用于通过白盒神经网络系统模拟基因调控网络，模拟人参次生代谢产物典型皂苷合成。3.根据权利要求2所述的一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述皂苷合成仿真子模块通过粒子系统，实现皂苷的积累效果。4.根据权利要求1所述的一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述操作模块为基于B/S的3D图形显示，在3D解析引擎UNITY3D的辅助下，通过其中的Animation Script动画可视化显示皂苷合成虚拟仿真实验模块。5.根据权利要求1所述的一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述操作模块包括多个操作步骤子模块，每个操作步骤子模块均显示有操作步骤状态信息，所述操作步骤状态信息为未操作、准备就绪、已提示、刚开始、正在进行、刚结束和已结束中的一个。6.根据权利要求1所述的一种人参皂苷合成虚拟仿真实验系统，其特征在于，所述辅助互动模块包括：学员...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠策，王义，陈智国，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：