虛擬部件和過程建模及實驗訓練仿真系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、由于傳統(tǒng)實驗受空間、時間、實驗硬件條件和學生安全等諸多因素的影響，傳統(tǒng)實驗教學方式很難滿足實驗教學和學生自主實驗的要求。結合理化（物理和化學）實驗訓練仿真系統(tǒng)的需求分析和實驗教學要求以及VR（Virtual Reality）中虛實結合的思想，依據(jù)視覺上要有真實性，關鍵過程和機理要呈現(xiàn)，操作訓練要突出的設計理念和開放性、高交互性、智能性和嚴謹性的設計原則，實現(xiàn)了集實驗教學、自主訓練和智能測評功能于一體的實驗訓練仿真系統(tǒng)。
　　本研究

2、通過對虛擬實驗室架構的研究、分析和VR系統(tǒng)的形式化描述提出針對理化實驗中基于建模技術的現(xiàn)實目標抽象過程：通過采用層次化結構幾何建模方法和面向對象和組件技術的物理特性建模方法，完成現(xiàn)實實驗部件的外形和物理特性的抽象；按照真實實驗中部件的功能關系和操作規(guī)范，采用基于建立關系規(guī)則庫的方法，抽象出虛擬部件關系建立和解除的模型，完成現(xiàn)實部件間邏輯關系的映射；依據(jù)現(xiàn)實實驗的過程和原理，采用基于建立知識庫和數(shù)學建模的方法，構建出物體反應過程和物體相互

3、作用等過程模型，完成實驗原理和過程的真實呈現(xiàn)。在虛擬實驗設計中，首先結合真實實驗規(guī)律和操作要點設計實驗情景動作腳本的編寫要求和規(guī)范，它是目標抽象所用方法的依據(jù)。然后，按照現(xiàn)實目標抽象過程，采用建模和渲染軟件分別對理化實驗中常用部件進行外形建模和渲染；根據(jù)理化實驗中部件的邏輯功能關系，設計控制虛擬部件相互作用條件的部件關系模型；理化實驗中涉及過程模型眾多，設計了可以根據(jù)預置化學方程式信息自動推斷和進行化學計算的化學反應過程模型，捕獲用戶實