物理化学网络虚拟实验室的构建方法研究

摘要

由虚拟现实(VR)技术构建的具有沉浸性、交互性和构想性的虚拟世界，正在改变着我们的工作和生活方式。作为虚拟环境的一部分，虚拟实验室(VL)对科学研究、教育培训等领域产生了日益重要的影响。随着计算机网络技术的发展，网络虚拟实验室(NVL)的实现成为可能，并以其出色的性价比正在成为研究的热点。 物理化学实验多涉及较深层次的理论，具有仪器设备多、数据处理难度大等显著特点，因此物理化学虚拟实验室的构建是一个相对复杂的过程。本论文在深入研究虚拟实验室理论及其开发技术的基础上，确定了物理化学网络虚拟实验室的构建类型、开发模式和实现技术。 本论文对物理化学网络虚拟实验室的构建，采用了模块化的设计思想，将虚拟实验室分为实验辅助系统(SEA)、虚拟实验系统(SVE)和数据处理系统(SDP)三大模块。同时根据实验研究对象的不同，将SVE细分为了热力学实验、电化学实验、化学动力学实验以及表面及胶体化学实验等四类实验。在研究归纳出每类实验内在规律的基础上，针对上述每个系统的不同特点，本论文采用了不同的方法进行构建。 SEA主要由导航说明系统、测试系统、提示系统、评价系统和辅助工具系统等五大功能模块构成，其设计上采用了除S模式之外的多种架构模式。 对SVE首先完成了实验室场景的设计，并以此为基础，针对MVC设计模式在开发SVE中存在的不足，对其进行了改进，提出了(M+V)C设计模式；同时对SVE中的每类实验进行了深入研究，分别确定了其实验室结构，并对构建过程中出现的关键性问题提出了解决方案。 对SDP则将其分为了TDP和WDP两种类型。其中，前者主要通过ActionScript技术实现；后者则采用了标准的MVC设计模式和组件连用技术。 通过上述系统的实现，构建了一套完整的物理化学网络虚拟实验室。所开发的网络虚拟实验室可以对实验过程进行完整展现，具有逼真场景，并可按真实仪器操作过程进行各种模拟操作。同时，具有较为强大的数据处理功能，可以加深用户对实验过程及相应的物理化学理论的了解，这对于物理化学实验的操作培训，实验课程的网络学习具有较大的推广应用价值。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

2虚拟实验室的实现技术讨论

3物理化学网络虚拟实验室的开发准备

4主菜单及其辅助功能模块的实现

5实验辅助系统(SEA)的实现

6虚拟实验系统(SVE)的实现

7数据处理系统(SDP)的实现

8物理化学网络虚拟实验室的测试与评价

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢