项目描述

实验方法与步骤要求

2-7-1、实验方法描述：

1.具体必要的上网条件和浏览器

本实验基于虚拟仿真实验平台进行，需要4小时。学生本地电脑上需要准备Google Chrome 55.0以上版本、Firefox 50.0以上版本等浏览器，电脑能够上网。

2.三维浏览操作

利用鼠标和键盘可以实现三维地图平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。

（1）鼠标

利用鼠标左键、中键（滚轮）和右键可以实现三维地图平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。

（2）键盘

键盘快捷键可以实现三维地图平移、缩放、俯仰、旋转等基本操作。快捷键定义如下：

表2-7.1 虚拟仿真键盘定义

符号	操作	符号	操作	符号	操作
W	前进	J	任务栏	←	左移
A	后退	B	背包栏	→	右移
S	左转	F	好友栏	↑	上移
D	右转	K	工具库	↓	下移

3.界面导航引导式实验操作

（1）菜单栏

系统功能菜单，包括准备工作、投点、连接测量、内业计算。点击主菜单的每个选项，出现相应的子菜单选项。左侧菜单：鼠标双击相应的文字，可以直接跳转到相应步骤。

（2）进度条

本实验，通过对实验环节和关键步骤的梳理，将实验步骤分解成不同的阶段，从而采用进度条显示当前进行的步骤，并有文字提示（图2.7.1，实验分步进度条）。如，点击按钮，可以把左侧菜单栏隐藏，再次点击显示。按相应提示，可以完成实验的重复，跳步（教学模式支持）等操作，有利用提升学生的实验全局意识。

图2.7.1 进度条

（3）文字提示框

在教学模式下，实验中友好的弹出实验步骤介绍和交互操作窗口（见图2.7.2）。通过文字形式介绍课程实验的内容以及实验目的。有助于学生对基本实验知识点的对照和实验理论回顾。

图2.7.2 导线点布设文本提示（教学模式）

4.能完成教学模式、训练模式、考核模式三种教学模式，见图2-7-3。

图2.7.3 三种教学模式

（1）教学模式

实验过程的演示

采用动画、视频等方式演示、讲解实验过程，可重复任意步骤。重点演示、讲解仪器的安置、控制点的布设、操作流程、注意事项。

教学资源查询浏览

建立教学资源库，内容包括仪器使用注意事项、安全知识、指标限差、计算公式、测绘相关标准和规程、法律法规、工程案例、工程图纸，实现教学资源的查询和浏览。

（2）训练模式

①环境交互

实现对矿井的漫游、测绘装置设备的展示和使用、配合用户界面来实现地图导航功能、角色切换功能、工具使用、任务系统查询显示等。通过角色控制系统实现对三维角色在系统中交互。

②设备交互

实现矿井测绘仪器物理运动设计与开发，实现仪器的转动、调节、照准、液晶面板数据模拟，测量数据计算。

③动作交互

实现场景动作设计与开发，包括仪器设站、控制点布设、场景切换与叠加，触发动作的功能响应等。

（3）考核模式

①在线考试

在场景环境、设备部件、交互界面中，教师可以设置触发器阈值，当符合设定条件时，触发相应的考核内容，要求学生以选择题、判断题在场景中交互操作的形式回答问题，以达到考核的目的。

②考核管理

考题管理：考核题目可以由教师在服务器后台自由进行编辑、修改。虚似仿真实验过程与考核融合在一起，自由设置题目在虚拟仿真实验中出现的时机以及题目分值。

评分功能：所有考试题型全部由系统自动根据数据库判分；管理员可随意查看所有考生的结果。

统计分析：可对考生历次考试的试卷和成绩进行查询、统计、分析，并支持打印。

③多人在线考试

系统可以承载数百人同时在线考试

2-7-2、学生交互性操作步骤说明：

矿山测量虚拟仿真实验教学项目主要包括一井定向、陀螺定向、导入高程、井下导线、井下水准测量等5类实验项目(见图2-7.4)。

“一井定向”项目是矿山井下平面坐标基准框架的前提和基础，其实验流程和工序复杂，井巷环境特殊、高危，非常具有代表性。因此，申报书仅以“一井定向”项目为例对实验步骤进行阐述。“一井定向”项目包含16个主要步骤，每个步骤均包括学生能力培养的针对性培养内容，具体见表2-7-1。

通过本实验的选点、观测、数据处理等内容，实现学生“一井定向”的基础训练；通过连接三角形优化、精度估算等内容，实现学生的综合设计能力；在以上基础上，实现对定向进一步研究。

2-7.4 矿井联系测量5类实验项目

表2.7.1 “一井定向测量”项目的步骤及培养目标

序号	步骤名称	能力培养目标或主要实验技能
1	登录访问	掌握系统的登录方法、界面组成、模块功能、选课及实验预约。
2	模式选择	理解并掌握学习、训练、考核三种操作模式的用途。
3	准备工作	了解实验任务、实验方案设计、实验时间进度控制、井上下人员的配备及分工、仪器设备和工具的配备、需要注意的安全问题。培养学生的项目设计与组织、人员分工、独立解决实际问题的能力。
4	钢丝下放准备工作	了解投点所需专用设备、钢丝下放注意的安全问题，人员组织等知识，培养学生施工组织能力。
5	钢丝下放	掌握钢丝下放、定向垂球挂置的重点知识和技巧。
6	钢丝自由悬挂检查-信号圈法	掌握信号圈法检查的重点知识和技巧。
7	钢丝自由悬挂检查-比距法	掌握钢丝比距丈量方法。
8	单重摆动投点	了解标尺法单重摆动投点过程，掌握钢丝摆动观测方法、记录并提交记录簿。培养学生仪器操作、数据处理能力。
9	井上连接点观测-连接点角度观测	掌握测回法测量连接角的过程，在水平角观测手簿中记录观测结果，计算数据并提交。培养学生仪器操作、数据处理能力。
10	井上连接点观测-连接三角形边长测量	掌握连接边测量过程，在边长记录簿中记录观测结果计算数据并提交，培养学生钢尺量边、数据处理能力。
11	井下连接点观测-连接点角度观测	掌握测回法测量连接角的过程，在水平角观测手簿中记录观测结果，计算数据并提交。培养学生井下环境中仪器操作、数据处理能力。
12	井下连接点观测-连接三角形边长测量	掌握连接边测量过程，在边长记录簿中记录观测结果计算数据并提交，培养学生井下环境中钢尺量边、数据处理能力。
13	地面连接三角形计算	依据外业操作记录成果表记录，进行内业计算，模拟完成数据预处理、平差计算等过程。培养学生内业数据处理能力。
14	地下连接三角形计算	依据外业操作记录成果表记录，进行内业计算，模拟完成数据预处理、平差计算等过程。培养学生内业数据处理能力。
15	连接三角形井上下坐标计算	依据外业操作记录成果表记录，进行内业计算，模拟完成数据处理过程。培养学生内业数据处理和实验成果精度评估的能力。
16	实验报告提交及考核	完成场景交互、数据观测、填写记录表并提交，提交的记录表和计算表等实验素材，完成实验报告在线提交。