虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與實(shí)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(shí)踐環(huán)節(jié)成為學(xué)生深刻理解理論知識(shí)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)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(shí)踐能力的一個(gè)最為有效的手段。但當(dāng)前高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)存在教學(xué)設(shè)備陳舊、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備嚴(yán)重短缺、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的師資力量不足等比較普遍的問(wèn)題。 把虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到高校實(shí)驗(yàn)室，將會(huì)為教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)的發(fā)展帶來(lái)新的契機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源共享，可以擴(kuò)大教育規(guī)模。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

2、進(jìn)入高校教學(xué)能形象生動(dòng)地表現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，有效地營(yíng)造一個(gè)跟隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識(shí)、技能的效率，達(dá)到優(yōu)化教學(xué)過(guò)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(shí)驗(yàn)室，就成為一個(gè)重要的研究課題。 本文介紹了虛擬實(shí)驗(yàn)室的概念及優(yōu)勢(shì)，分析了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。通過(guò)研究各種可用于網(wǎng)上三維虛擬實(shí)驗(yàn)的Web3D技術(shù)，指出VRML技術(shù)具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性、可擴(kuò)展性、傳輸速度快、可以增加動(dòng)態(tài)和交互模型等優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)研究了虛擬建模技術(shù)

3、和具體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的建模方法，即先對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行建模，包括幾何建模和行為建模等，然后對(duì)分離模型進(jìn)行整合，從而創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，然后是虛擬實(shí)驗(yàn)集成，建立虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境整體模型。對(duì)于較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)對(duì)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(chǎng)景的策略。為實(shí)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(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)“金屬絲楊氏彈性模量的測(cè)定”為實(shí)例

4、，設(shè)計(jì)了一種網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，包括實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等模塊。具體討論使用VRML 技術(shù)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)的方法，在實(shí)驗(yàn)儀器的仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)象與用戶的交互方面，提出了具體的處理方法。我們?cè)O(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)室主要有交互性強(qiáng)、虛擬儀器的真實(shí)感較強(qiáng)、傳輸速度快等特點(diǎn)。 本研究從實(shí)驗(yàn)室具體設(shè)備條件出發(fā)，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容適合軟件模擬的情況下，對(duì)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)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