虛擬實驗室的研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，教學(xué)方法的不斷改革，使得實踐環(huán)節(jié)成為學(xué)生深刻理解理論知識的一個重要環(huán)節(jié)，實驗成為教學(xué)環(huán)節(jié)中不可缺少的重要組成部分，成為提高學(xué)生創(chuàng)造性和實踐能力的一個最為有效的手段。但當(dāng)前高校傳統(tǒng)實驗室的建設(shè)存在教學(xué)設(shè)備陳舊、實驗儀器、設(shè)備嚴(yán)重短缺、實驗教學(xué)的師資力量不足等比較普遍的問題。 把虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用到高校實驗室，將會為教學(xué)、實驗和實訓(xùn)的發(fā)展帶來新的契機(jī)，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)實驗資源共享，可以擴(kuò)大教育規(guī)模。虛擬現(xiàn)實技術(shù)

2、進(jìn)入高校教學(xué)能形象生動地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地營造一個跟隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識、技能的效率，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過程，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。因此，如何基于網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建虛擬實驗室，就成為一個重要的研究課題。 本文介紹了虛擬實驗室的概念及優(yōu)勢，分析了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的國內(nèi)外現(xiàn)狀。通過研究各種可用于網(wǎng)上三維虛擬實驗的Web3D技術(shù)，指出VRML技術(shù)具有平臺無關(guān)性、可擴(kuò)展性、傳輸速度快、可以增加動態(tài)和交互模型等優(yōu)勢。重點(diǎn)研究了虛擬建模技術(shù)

3、和具體實驗場景的建模方法，即先對實驗對象進(jìn)行建模，包括幾何建模和行為建模等，然后對分離模型進(jìn)行整合，從而創(chuàng)建虛擬實驗儀器和實驗場景，然后是虛擬實驗集成，建立虛擬實驗環(huán)境整體模型。對于較復(fù)雜的實驗對象，采用VRML 與3DS Max結(jié)合的的方法進(jìn)行幾何建模。給出了優(yōu)化虛擬場景的策略。為實現(xiàn)復(fù)雜交互和增強(qiáng)VRML 技術(shù)的邏輯控制能力，深入研究了VRML與Java的通信方法。 本文以一個大學(xué)物理實驗“金屬絲楊氏彈性模量的測定”為實例

4、，設(shè)計了一種網(wǎng)上虛擬實驗系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，包括實驗指導(dǎo)、實驗裝置、實驗過程、數(shù)據(jù)處理和實驗報告等模塊。具體討論使用VRML 技術(shù)實現(xiàn)虛擬實驗的方法，在實驗儀器的仿真和實驗對象與用戶的交互方面，提出了具體的處理方法。我們設(shè)計的虛擬實驗室主要有交互性強(qiáng)、虛擬儀器的真實感較強(qiáng)、傳輸速度快等特點(diǎn)。 本研究從實驗室具體設(shè)備條件出發(fā)，在實驗內(nèi)容適合軟件模擬的情況下，對網(wǎng)上虛擬實驗室的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了有益的探索，取得了初步的成果，達(dá)到了預(yù)期的