CC BY
5
УДК 004.9:378.147.88 Ноль Э.Г., Васецкий А.М.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОМПОНОВКИ СЦЕНАРИЕВ РАЗДЕЛА «УГЛЕРОД И КРЕМНИЙ» ДЛЯ ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
Ноль Эльвира Гарриевна - бакалавр 4-го года обучения кафедры информационных компьютерных технологий; elviranng@mail.ru
Васецкий Алексей Михайлович - старший преподаватель кафедры информационных компьютерных технологий; amvas73@narod.ru
ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева», Россия, Москва, 125047, Миусская площадь, дом 9.
Представлен основной принцип компоновки сценариев для виртуального лабораторного практикума на тему «Углерод и кремний». Был полностью описан ход работы и для удобства был сделан в нескольких блок-схемах, которые представляют собой алгоритм работы. Данный алгоритм помогает целиком понять и решить поставленную задачу. Сценарий был разобран на примере лабораторной работы на тему «Получение угля из сахара».
Ключевые слова: виртуальный практикум, Unity 3D, сценарий, химия, общая химия, неорганическая химия BASIC PRINCIPLES FOR SCENARIO DESIGN OF "CARBON AND SILICON" SECTION OF A VIRTUAL LABORATORY PRACTICUM
Nol E.G.1, Vasetsky A.M. 1
1 D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russian Federation
The basic principle of the layout of scenarios for the virtual laboratory workshop on "Carbon and Silicon" is presented. The course of the work was fully described and for convenience was made in several flowcharts, which represent the algorithm of the work. This algorithm helps to fully understand and solve the task at hand. The script was disassembled on the example of laboratory work on "Obtaining coal from sugar". Key words: virtual work, Unity 3D, script, chemistry, general chemistry, inorganic chemistry
Введение
В последнее время с распространением дистанционного образования виртуальные инструменты завоевали большую популярность. Отдельное место здесь занимают виртуальные практикумы по различным дисциплинам. На кафедре информационных компьютерных технологий РХТУ им. Д.И. Менделеева уже около пятнадцати лет ведутся разработки виртуальных версий практикумов по общей и неорганической химии на базе хорошо опробованного практикума [1]. Подробнее о них рассказывается в [2, 3]. Одной из таких версий является VR-практикум по общей и неорганической химии реализованный на платформе Unity 3D которая показала хорошие результаты в реалистичности отображения лабораторной среды. Для начала будет рассмотрен алгоритм работы и знакомство с темой, а затем поэтапно будет расписан результат. Основная часть
Последовательность действий пользователя в лабораторной работе называется сценарием работы.
В первую очередь нужно определить принцип действий пользователя. Для удобства ниже приведена блок-схема плана действий при проведении виртуальной лабораторной работы (рис. 1).
Стоит отметить, что изучение темы является важнейшим пунктом, потому что без определенных знаний по общей и неорганической химии в этой работе можно допустить ряд грубых теоретических ошибок, что приведет к тому, что это проект может
стать «вредной» для знаний информацией. Человек, который будет решать такую виртуальную лабораторную работу, может неправильно истолковать материал. Например, если он в результате правильного проведенного эксперимента получил не тот цвет реакции или пронаблюдал выделения газа вместо выпадения осадка, то он запомнит информацию неправильно и плохо усвоит материал. У нас цель наоборот заключается в том, чтобы представить виртуальные лабораторные работы по заданным темам с достоверными результатами. Поэтому, чтобы перейти к следующим сложным этапам, где уже происходит реализация на игровой платформе химическая лаборатория с оборудованием, нужно уже знать: химические процессы; правильную работу с химическими аппаратами; примерные стандарты химической посуды и хорошо руководствоваться темой лабораторной работы.
Для создания сценария лабораторной работы требуется изучить последовательность действий при проведении реальной работы. Далее эти процедуры должны быть формализованы и перенесены в код программной части практикума.
На примере лабораторной работы на тему «Получение угля из сахара» далее будет продемонстрирован её формализованный сценарий.
Необходимое оборудование: тигель с сахаром; щипцы; газовая горелка; штатив; серная кислота представленные динамическими графическими моделями.
Рис.1. Блок-схема с планом работы.
Последовательность действий сценария осуществляется в виде событийной модели по следующим этапам:
1. Ожидание включения горелки и захвата тигля щипцами.
2. Ожидание срабатывания триггера совмещения щипцов с тиглем и газовой горелки.
3. Экспозиция реакции-1.
4. Ожидание срабатывания триггера на столе.
5. Ожидания совмещения пипетки с бутылью с серной кислотой.
a. Заполнение пипетки серной кислотой.
b. Анимация заполнения пипетки кислотой.
6. Ожидание совмещения триггера пипетки с тиглем.
7. Экспозиция реакции-2.
В виде блок-схемы можно представить данный сценарий следующим образом (рис. 2):
Рис.2. Блок-схема лабораторной работы.
Когда имеется план действия, то можно переходить на следующий этап, где осуществляется размещение элементов интерьера и оборудования на рабочем месте в Unity 3D (рис. 3).
После размещения объектов производится программирование скриптов, которые отвечают за изменения вида лабораторного оборудования и реагентов в зависимости от действий пользователя.
■Г1- 1 i ^Д
• ' .. . .У': | 1 1
J1 1
Рис. 3. Рабочее место виртуальной лабораторной работы.
Тестирование лабораторной работы включает в себя проверку совместимости с очками виртуальной реальности и проверку на различные действия пользователя для оценки отказоустойчивости
Заключение
На данном этапе реализуется универсальный подход к конструированию сценариев лабораторных работ различной тематики. Многие работы достаточно схожи и позволяют сравнительно небольшими усилиями реализовать их вариативность в зависимости от использованных оборудования и реагентов.
Список литературы
1. Практикум по неорганической химии. Под ред. Воробьева А. Ф. и Дракина С. И. М.: Химия, 1984. 248с.
2. Е.Б. Филиппова, А.М. Васецкий, Н.Н. Дикая, А.А. Литвиненко, Е.А Василенко, М.Д. Крохина, Эволюция виртуальных лабораторных практикумов по общей и неорганической химии, Математические методы в технологиях и технике, 2021, №7, с. 115118
3. Басистый, И. В. Разработка конструктора химических лабораторных работ по неорганической химии / И. В. Басистый, А. М. Васецкий // Успехи в химии и химической технологии. - 2021. - Т. 35. - № 10(245). - С. 57-59.
