开题报告内容：
一、课题背景
随着教育信息化建设的不断深入，基于计算机技术、仿真技术和人工智能技术的虚拟现实教学系统已经成为教育信息化数字资源的重要组成部分[1]，并成为了未来教育信息化发展的新趋势[2]。虚拟仿真是一种利用多媒体等手段实现人机交互的现代化虚拟现实技术，具有良好的沉浸性和交互体验，可利用此技术模拟设计高度仿真的实验环境，用于指导实验教学。
传统实验教学存在多方面的问题，主要表现在以下几个方面[3]：
- 由于仪器设备数量不足，使得实验的开展受到场地和台套数的限制，导致实验教学不能支撑理论教学。
- 在传统实验教学过程中，实验教师一般只对仪器构造和原理进行讲解，只是简单示范性进行仪器操作，学生完全按照实验教材的内容和步骤进行实验操作，这样不利于学生的创新能力培养。
- 由于仪器设备数量和教学课时不足，开设实验内容大部分是验证性实验，而缺少综合性和创新性实验。这种“照本宣科”式的传统教学模式，使得仪器分析实验内容单一，训练不足，针对现实中出现的问题，学生很难运用所学知识和操作技能加以解决。
目前，我校实验仪器教学、培训等工作一直使用的是演示教学结合PPT、说明书等文字资料扩展的方式，人力资源投入较大但效果并不理想。而实验教学工作也因单元实验时间内可选用的实验条件及参数单一等因素无法更深入探究不同实验条件的影响，继而不能较好地激发学生的实验积极性，对实验原理的学习也受到一定影响。
虚拟仿真技术的推广应用则对实验教学效果的提升具有较高可想维度。在实践教学中引入虚拟仿真实验资源，实施线上线下两个阶段协同的教学模式，可有效提升实验教学质量，丰富实验教学内容，优化实验教学形式，引导学生对实验的学习兴趣，加深学生对实验内容的理解，增强学生的创新原动力等[4-6]。开展“线上 线下”结合的模式进行实验研究，使得实验教学不仅限于实验室，不受学习资源的限制，为学生建立课下在线学习平台，使得实验教学效果进一步提高。但是，为促进高校基础实验和实践类课程的开展，虚拟实验项目的开发还需要满足以下特征条件[7]：
- 具有友好的操作界面和灵活的选择模式。由于实验系统的基本用户是学生，实验平台应具有良好的操作指引和简单的操作指令，使学生能快速入门。
- 具有高度的仿真性。高度逼真的实验场景和高还原度的操作流程是虚拟实验项目的基本要求。本课题拟运用Unity3D多平台的综合型虚拟现实开发工具，结合目前行业已有的虚拟仿真技术手段，进行建模及渲染后（主要包括使用Blender等软件对相关实验仪器进行模型制作及上色、加光等渲染工作），将模型导入Unity3D中建立场景。
- 具有高度开放性和广泛的共享性。作为新时代教学的一个显著特征，开放和共享是未来高校教学发展的主要趋势之一。虽然从当前发展态势和设备条件来看，高校建设的虚拟实验平台无条件全面开放还很难实现，但在高校内部，可以作为一种优势的教学资源，打破形式和技术壁垒，虚拟教学建设的经验和成果交流及分享势在必行[8]。
二、要解决的问题
大孔树脂对根皮苷的吸附动力学实验如果只通过单一抽象的理论学习并不会有较明显的效果，传统纸质课本教材中实验仪器也仅仅是配有平面图示和文字叙述，初次接触该实验的学生难以在有限时间内较为充分地掌握实验中所使用仪器的结构、原理和使用方法，从而导致学生对大孔树脂对根皮苷的吸附动力学整个实验过程的原理学习和相应仪器使用操作不能充分体会和领悟。
因此，本课题旨在通过虚拟仿真技术，实现具有现实感、沉浸式和交互性的紫外可见光分光光度仪等仪器使用教学情境，提高课堂授课效率，加强学生安全操作意识，从而提升学生对大孔树脂对根皮苷的吸附动力学实验的理解水平和操作意识，实现沉浸式的教学效果。本课题致力于建立大孔树脂对根皮苷的吸附动力学实验的仿真交互场景，使用Blender技术进行建模及渲染，再基于Unity3D技术开发实验的三维虚拟仿真系统并引入教学。通过利用该虚拟仿真系统，学生可在三维空间中学习相应仪器的原理和不同功能，也可以根据实验步骤进行对试剂的配制和仪器的调节与使用。该系统有效弥补了学生空间思维不足，锻炼了学生操作能力，提高了基础物理化学实验的教学效果[9]。
三、可行性分析
