基本信息
- 项目名称：
- 使用WPF 3D制作晶体结构演示软件
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- Lieo Crystal Detector是我开发的一款晶体结构演示软件。该软件使用 Visual Basic 2010语言编写，利用微软的最新技术WPF 3D进行软件开发。软件着眼于当今教育的实际情况，致力于弥补当今化学教育方面存在的不足。
- 详细介绍：
- 本课题完成了设计和制作一个晶体演示软件的全部内容，包括软件需求分析、类和模块的设计、应用程序的界面设计与代码编写；同时，本课题还大量研究了计算和显示三维物体相关的空间解析几何和网格计算几何等数学内容，以及WPF中用于处理三维场景的System.Windows.Media.Media3D类库。 Lieo Crystal Detector是我研究和开发的一款晶体结构演示软件。软件旨在提供一个简便、快捷的晶体构建平台，使用户只需要轻点几次鼠标就可以从库中找到自己想要的晶体，对于软件没有内置的晶体，简单设置晶格参数和原子也可以快速建立其晶胞模型。 软件提供了在日常教学和学习过程中经常需要使用的功能，如原子计数、测距、角度计算、寻找配位体等；还提供了多种显示功能，用户既可以查看单个晶胞结构，也可以切换到整个晶体结构视图以查看各个晶胞的排列情况。同时，软件还提供演示功能，用户可以按照预设的方式向他人演示晶体结构。 为了满足各种需要，软件提供了诸多设置功能，例如用户可以根据需要设置光源的颜色和位置、选择投影类型等。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 学习晶体结构，需要较强的空间想像能力，而这需要靠观察具体的晶体模型来培养。目前制作晶体结构的软件较少，现有的少量软件使用起来很复杂，而且在演示方面提供的功能有限，所以并未被广大的教师、学生采用。现代课堂教学中，教师几乎都是采用幻灯片的形式静态展示晶体的结构，这难免会有很多局限性。 微软从Windows 6.0版本的操作系统开始内置WPF 3D的图形支持，鉴于Windows系统的普及性，我就想到可以利用WPF 3D，加上Visual Basic 2010对面向对象程序设计的支持，为化学教育工作者和学生们开发一套简洁易用、功能强大的晶体演示软件，解决上面提到问题，填补这方面软件领域的空白。
科学性、先进性
- 目前已存在少量专业的晶体学研究软件，但是这些软件过于偏向研究领域，致使这些软件使用起来非常复杂。并没有广泛应用到课堂教学上。另外，这些晶体软件都是由国外开发。国内还没有机构对这方面的软件进行研究，国外的商业软件技术封闭，代码不公开，不适合国内软件产业的发展。 Lieo Crystal Detector是我开发的一款晶体结构演示软件。该软件使用 Visual Basic 2010语言编写，利用微软的最新技术WPF 3D进行软件开发。软件着眼于当今教育的实际情况，致力于弥补当今化学教育方面存在的不足。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 技术转让或股份制合作形式
作品可展示的形式
- 1.实物、产品 2.磁盘 3.现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该软件较好地表现了无机化学课堂上不易直观观察的晶体结构及其特性，帮助教师教学，易于学生理解，是一个实用性较强的辅助教学工具。通过计算机上的编程，直观地表现出分子的三维结构和单个晶胞的结构，突破了以往的教学难点。 当这个软件成熟后，不仅老师能够在课堂上方便地向同学演示晶体结构，学生也能在课后自主研究晶体结构的模型。对于研究新的晶体结构，通过录入实验测得的晶胞参数和数据，也能直观地观测以及数据的计算，在研究领域也有一定的实用意义。软件能够成为广大教师教学、学生学习，以及专业研究者的有力助手。它将是一款极具的推广价值的产品。
同类课题研究水平概述
- 晶体结构课程是高等院校化学专业以及与化学相关的材料专业的重要基础课程。然而，这部分教学内容十分抽象复杂，教师感到难教，学生学起来也觉得困难，主要表现在： (1)晶体结构中涉及到很多的空间立体结构，而传统的教学手段是“黑板+粉笔+挂图”，很难给学生展示一个全方位的立体的晶体结构模型；并且学习过程中要求学生具有充分的空间立体想象能力，在这方面能力较差的学生学起来就会感到吃力。(2)尽管有些教研室配备晶体结构的实物模型，但毕竟数量有限。而且授课时携带不方便。(3)学生无法根据已学的结构化学知识自己建构模型，课程教学缺乏参与性，从而无法提高学生的学习积极性。 许多老师都曾试图使用计算机软件来解决这个问题。但问题并没有得到解决：一些制图和动画软件如3DMAX、Flash都曾被用来制作晶体模型，但它们是通用的绘图和动画软件，制作晶体模型时过程复杂，表现形式单一且不够准确。 目前已存在少量专业的晶体学研究软件，但是这些软件过于偏向研究领域，致使这些软件使用起来非常复杂，而且对教育和学习过程中的许多功能提供得不全面。只有少数有丰富经验的教授或学者在课外进行研究，并没有广泛应用到课堂教学和学生自主研究上。 在另一方面，这些晶体软件都是由国外开发。国内还没有公司或机构对这方面的软件进行研究，国外的商业软件技术封闭，代码不公开，不适合国内软件产业的发展。由于国外软件价格昂贵，支付方式复杂，国内的使用者几乎全部使用的是盗版软件。 基于这些原因，在绝大多数学校并未使用计算机软件的形式进行教学和研究，仍然采用的是传统手段，计算机的应用价值没有很好地表现出来。由于我自己对编程有一定的研究，于是我就想到用计算机来帮助老师解决这一棘手的问题，利用三维图形来方便、准确地观测晶体结构。
